JP6260815B2 - 操舵支援装置 - Google Patents

Description

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。

車両が高速道路等を走行する際、運転者の不注意や路面状況によって車両が走行車線を逸脱すると、車両が他車両やガイドレールに接触するおそれがある。そこで、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、運転者に警告を与える車両用警報装置が開発されている。

特開２０１３−２１２８３９号公報 特許第４２９２５６２号公報 特開平１１−３４７７４号公報

この発明の目的は、車両が車線から逸脱するのを回避するように車両を誘導することができる操舵支援装置を提供することである。

請求項１記載の発明は、車両の転舵機構（４）に転舵用駆動力を与えるための電動モータ（１８）と、車速を検出するための車速検出手段（２３）と、目標走行ラインからの車両の横偏差（ｙ）と、前記横偏差の単位時間当たりの変化率である横偏差変化率（ｄｙ／ｄｔ）とを取得する情報取得手段（４２）と、前記電動モータに対する基本目標電流値（Ｉｏ^＊）を設定する基本目標電流値設定手段（４１）と、前記情報取得手段によって取得された横偏差および横偏差変化率に基いて、横偏差および横偏差変化率が零に近づくように、前記基本目標電流値を補正するための総電流補正量（Ｉｒ１＋Ｉｒ２）を演算し、前記車速検出手段によって検出される車速に応じたゲイン（Ｇ）を、前記総電流補正量に乗算することにより、電流補正量（Ｉｒ）を演算する電流補正量演算手段（４３）と、前記基本目標電流値を、前記電流補正量を用いて補正することにより、目標電流値（Ｉ^＊）を演算する目標電流値演算手段（４４）と、前記目標電流値に基いて、前記電動モータを駆動制御する制御手段（４５，４６）と、を含み、前記電流補正量演算手段は、車速が高速時には、低速時に比べて、前記電流補正量を大きくする、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。

この発明では、横偏差および横偏差変化率が零に近づくように、基本目標電流値Ｉｏ^＊に対応した転舵用駆動力を補正することができる。これにより、横偏差が零に近づくように車両が誘導されるので、目標走行ラインに車両が近づくように車両を誘導することができる。また、横偏差変化率ｄｙ／ｄｔが零に近づくように車両が誘導されるので、目標走行ライン付近において、車両の幅方向中心線が目標走行ラインに平行となるように車両を誘導することできる。これにより、車両が車線から逸脱するのを回避するように車両を誘導することができる。

請求項２記載の発明は、前記電流補正量演算手段は、前記情報取得手段によって取得された横偏差に基いて第１電流補正量（Ｉｒ１）を演算する第１演算手段（５１）と、前記情報取得手段によって取得された横偏差変化率に基いて第２電流補正量（Ｉｒ２）を演算する第２演算手段（５２）と、前記第１電流補正量と前記第２電流補正量とを加算することによって、前記総電流補正量を演算する第３演算手段（５３）とを含む、請求項１に記載の操舵支援装置である。

請求項３記載の発明は、車両の転舵機構（４）に転舵用駆動力を与えるための電動モータ（１８）と、目標走行ラインからの車両の横偏差（ｙ）と、前記横偏差の単位時間当たりの変化率である横偏差変化率（ｄｙ／ｄｔ）とを取得する情報取得手段（４２）と、前記電動モータに対する基本目標電流値（Ｉｏ ^＊ ）を設定する基本目標電流値設定手段（４１）と、前記情報取得手段によって取得された横偏差および横偏差変化率に基いて、横偏差および横偏差変化率が零に近づくように、前記基本目標電流値を補正するための電流補正量（Ｉｒ）を演算する電流補正量演算手段（４３）と、前記基本目標電流値を前記電流補正量を用いて補正することにより、目標電流値を演算する目標電流値演算手段と、前記目標電流値に基いて、前記電動モータを駆動制御する制御手段とを含み、前記電流補正量演算手段は、前記情報取得手段によって取得された横偏差に基いて第１電流補正量（Ｉｒ１）を演算する第１演算手段（５１）と、前記情報取得手段によって取得された横偏差変化率に基いて第２電流補正量（Ｉｒ２）を演算する第２演算手段（５２）と、前記第１電流補正量と前記第２電流補正量とを加算することによって、前記電流補正量を演算する第３演算手段（５３）とを含み、前記情報取得手段によって取得された横偏差をｙとし、前記情報取得手段によって取得された横偏差変化率をｄｙ／ｄｔとし、前記第１電流補正量をＩｒ１とし、前記第２電流補正量をＩｒ２とし、ａ１，ａ２を同符号の定数とし、ｂ１を２以上の自然数からなる次数とし、ｂ２をｂ１より小さな自然数からなる次数とすると、前記第１演算手段は、ｂ１が奇数に設定される場合には、Ｉｒ１＝ａ１・ｙ ^ｂ１ の関数で表される、ｙとＩｒ１との関係に基いて、前記第１電流補正量Ｉｒ１を演算し、ｂ１が偶数に設定される場合には、ｙ≧０の範囲では、Ｉｒ１＝ａ１・ｙ ^ｂ１ の関数で表され、ｙ＜０の範囲では、Ｉｒ１＝−ａ１・ｙ ^ｂ１ の関数で表される、ｙとＩｒ１との関係に基いて、前記第１電流補正量Ｉｒ１を演算するように構成されており、前記第２演算手段は、ｂ２が奇数に設定される場合には、Ｉｒ２＝ａ２・（ｄｙ／ｄｔ） ^ｂ２ の関数で表される、ｄｙ／ｄｔとＩｒ２との関係に基いて、前記第２電流補正量Ｉｒ２を演算し、ｂ２が偶数に設定される場合には、ｄｙ／ｄｔ≧０の範囲では、Ｉｒ２＝ａ２・（ｄｙ／ｄｔ） ^ｂ２ の関数で表され、ｄｙ／ｄｔ＜０の範囲では、Ｉｒ２＝−ａ２・（ｄｙ／ｄｔ） ^ｂ２ の関数で表される、ｄｙ／ｄｔとＩｒ２との関係に基いて、前記第２電流補正量Ｉｒ２を演算するように構成されている、操舵支援装置である。

一般的に、ａを定数とすると、ｆ（ｘ）＝ａｘ^ｂ（ｂは自然数からなる次数）で表される関数においては、ｘの絶対値が大きくなるほどｆ（ｘ）の絶対値は大きくなる。また、ｂの値が２以上である場合には、平均変化率は、ｘの絶対値が大きくなるほど大きくなる。平均変化率とは、（ｆ（ｘ）の変化量）／（ｘの変化量）をいう。
第１電流補正量Ｉｒ１を演算するために用いられる関数はｙ^ｂ１を含んでおり、ｂ１の値は２以上である。このため、横偏差ｙの絶対値が大きくなるほど、第１電流補正量Ｉｒ１の絶対値が大きくなるとともに、横偏差ｙの絶対値が大きくなるほど平均変化率（第１電流補正量Ｉｒ１の絶対値の増加率）が大きくなる。これにより、車両を目標走行ライン側により迅速に誘導することができる。

また、ｆ（ｘ）＝ａｘ^ｂで表される関数では、ｂが大きくなるほど、ｘの絶対値が１未満の範囲における平均変化率は小さくなり、ｘの絶対値が１以上の範囲における平均変化率は大きくなる。
第１電流補正量Ｉｒ１を演算するために用いられる関数はｙ^ｂ１を含んでおり、第２電流補正量Ｉｒ２を演算するために用いられる関数はｄｙ／ｄｔ^ｂ２を含んでおり、ｂ１はｂ２より大きい。このため、前記ａ１と前記ａ２とが等しい場合には、横偏差ｙの絶対値が１未満の範囲での第１電流補正量Ｉｒ１の平均変化率は、横偏差変化率ｄｙ／ｄｔの絶対値が１未満の範囲での第２電流補正量Ｉｒ２の平均変化率に比べて小さくなり、横偏差ｙの絶対値が１より大きな範囲での第１電流補正量Ｉｒ１の平均変化率は、横偏差変化率ｄｙ／ｄｔの絶対値が１より大きな範囲での第２電流補正量Ｉｒ２の平均変化率に比べて大きくなる。

したがって、車両の基準位置が目標走行ラインから離れた領域にある場合には、第２電流補正量Ｉｒ２の符号が第１電流補正量Ｉｒ１の符号とたとえ逆になったとしても、第１電流補正量Ｉｒ１によって横偏差ｙを零に近づけようとする働きが、第２電流補正量Ｉｒ２によって横偏差変化率ｄｙ／ｄｔを零に近づけようとする働きよりも強くなりやすくなると考えられるため、車両を目標走行ライン側に誘導させることができる。

また、横偏差ｙの値にかかわらず、横偏差変化率ｄｙ／ｄｔの大きさに応じた第２電流補正量Ｉｒ２が得られるため、車両の基準位置が目標走行ライン付近の領域にある場合においても、車両の幅方向中心線が目標走行ラインに平行となるように、車両を誘導することができる。
請求項４記載の発明は、前記第１演算手段は、Ｉｒ１＝ａ１・ｙ^３の関数で表される、ｙとＩｒ１との関係に基いて、第１電流補正量Ｉｒ１を演算するように構成されており、前記第２演算手段は、Ｉｒ２＝ａ２・（ｄｙ／ｄｔ）の関数で表される、ｄｙ／ｄｔとＩｒ２との関係に基いて、第２電流補正量Ｉｒ２を演算するように構成されている、請求項３に記載の操舵支援装置である。

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は、ＥＣＵの電気的構成を示すブロック図である。 図３は、検出操舵トルクＴに対する基本目標電流値Ｉｏ^＊の設定例を示すグラフである。 図４は、情報取得部の動作を説明するための模式図である。 図５Ａは、横偏差ｙに対する第１電流補正量Ｉｒ１の関係の一例を示すグラフであり、図５Ｂは、横偏差ｙに対する第１電流補正量Ｉｒ１の関係の他の例を示すグラフであり、図５Ｃは、横偏差ｙに対する第１電流補正量Ｉｒ１の関係のさらに他の例を示すグラフである。 図６Ａは、横偏差変化率ｄｙ／ｄｔに対する第２電流補正量Ｉｒ２の関係の一例を示すグラフであり、図６Ｂは、横偏差変化率ｄｙ／ｄｔに対する第２電流補正量Ｉｒ２の関係の他の例を示すグラフである。 図７は、車速Ｖに対する車速ゲインＧの設定例を示すグラフである。

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、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。
電動パワーステアリング装置(ＥＰＳ:electric power steering）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３を転舵する転舵機構４と、運転者の操舵を補助するための操舵補助機構５とを備えている。ステアリングホイール２と転舵機構４とは、ステアリングシャフト６および中間軸７を介して機械的に連結されている。

ステアリングシャフト６は、ステアリングホイール２に連結された入力軸８と、中間軸７に連結された出力軸９とを含む。入力軸８と出力軸９とは、トーションバー１０を介して相対回転可能に連結されている。
ステアリングシャフト６の周囲には、トルクセンサ１１が配置されている。トルクセンサ１１は、入力軸８および出力軸９の相対回転変位量に基づいて、ステアリングホイール２に与えられた操舵トルクＴを検出する。この実施形態では、トルクセンサ１１によって検出される操舵トルクＴは、たとえば、右方向への操舵のためのトルクが正の値として検出され、左方向への操舵のためのトルクが負の値として検出され、その絶対値が大きいほど操舵トルクの大きさが大きくなるものとする。

転舵機構４は、ピニオン軸１３と、転舵軸としてのラック軸１４とを含むラックアンドピニオン機構からなる。ラック軸１４の各端部には、タイロッド１５およびナックルアーム（図示略）を介して転舵輪３が連結されている。ピニオン軸１３は、中間軸７に連結されている。ピニオン軸１３は、ステアリングホイール２の操舵に連動して回転するようになっている。ピニオン軸１３の先端（図１では下端）には、ピニオン１６が連結されている。

ラック軸１４は、車両の左右方向に沿って直線状に延びている。ラック軸１４の軸方向の中間部には、ピニオン１６に噛み合うラック１７が形成されている。このピニオン１６およびラック１７によって、ピニオン軸１３の回転がラック軸１４の軸方向移動に変換される。ラック軸１４を軸方向に移動させることによって、転舵輪３を転舵することができる。

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および中間軸７を介して、ピニオン軸１３に伝達される。そして、ピニオン軸１３の回転は、ピニオン１６およびラック１７によって、ラック軸１４の軸方向移動に変換される。これにより、転舵輪３が転舵される。
操舵補助機構５は、操舵補助力（アシスト力）を発生させるための操舵補助用の電動モータ１８と、電動モータ１８の出力トルクを転舵機構４に伝達するための減速機構１９とを含む。減速機構１９は、ウォーム軸２０と、このウォーム軸２０と噛み合うウォームホイール２１とを含むウォームギヤ機構からなる。減速機構１９は、伝達機構ハウジングとしてのギヤハウジング２２内に収容されている。

ウォーム軸２０は、電動モータ１８によって回転駆動される。また、ウォームホイール２１は、ステアリングシャフト６とは同方向に回転可能に連結されている。ウォームホイール２１は、ウォーム軸２０によって回転駆動される。
電動モータ１８によってウォーム軸２０が回転駆動されると、ウォームホイール２１が回転駆動され、ステアリングシャフト６が回転する。そして、ステアリングシャフト６の回転は、中間軸７を介してピニオン軸１３に伝達される。ピニオン軸１３の回転は、ラック軸１４の軸方向移動に変換される。これにより、転舵輪３が転舵される。すなわち、電動モータ１８によってウォーム軸２０を回転駆動することによって、転舵輪３が転舵されるようになっている。つまり、電動モータ１８は、転舵輪３を転舵させるための転舵用駆動力を発生させるためのモータである。

車両には、車速Ｖを検出するための車速センサ２３が設けられているとともに、車両の進行方向前方の道路を撮影するＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラ２４が搭載されている。
トルクセンサ１１によって検出される操舵トルクＴ、車速センサ２３によって検出される車速ＶおよびＣＣＤカメラ２４から出力される画像信号は、ＥＣＵ（電子制御ユニット：Electronic Control Unit）１２に入力される。ＥＣＵ１２は、これらの入力信号に基いて、電動モータ１８を制御する。

図２は、ＥＣＵ１２の電気的構成を示すブロック図である。
ＥＣＵ１２は、電動モータ１８を制御するための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、電動モータ１８に電力を供給する駆動回路（インバータ回路）３２と、電動モータ１８に流れるモータ電流（実電流値）Ｉを検出する電流検出回路３３とを含んでいる。

マイクロコンピュータ３１は、ＣＰＵおよびメモリ(ＲＯＭ，ＲＡＭ，不揮発性メモリなど）を備えており、所定のプログラムを実行することにより、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、基本目標電流値設定部４１と、情報取得部４２と、電流補正量演算部４３と、目標電流値演算部４４と、電流偏差演算部４５と、ＰＩ制御部４６と、ＰＷＭ制御部４７とが含まれる。

基本目標電流値設定部４１は、トルクセンサ１１によって検出される操舵トルクＴと車速センサ２３によって検出される車速Ｖとに基づいて、基本目標電流値Ｉｏ^＊を設定する。検出操舵トルクＴに対する基本目標電流値Ｉｏ^＊の設定例は、図３に示されている。検出操舵トルクＴは、例えば右方向への操舵のためのトルクが正の値にとられ、左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、基本目標電流値Ｉｏ^＊は、電動モータ１８から右方向操舵のための操舵補助力を発生させるべきときには正の値とされ、電動モータ１８から左方向操舵のための操舵補助力を発生させるべきときには負の値とされる。

基本目標電流値Ｉｏ^＊は、検出操舵トルクＴの正の値に対しては正をとり、検出操舵トルクＴの負の値に対しては負をとる。検出操舵トルクＴが−Ｔ１〜Ｔ１（たとえば、Ｔ１＝０．４Ｎ・ｍ）の範囲（トルク不感帯）の微小な値のときには、基本目標電流値Ｉｏ^＊は零とされる。そして、検出操舵トルクＴが−Ｔ１〜Ｔ１の範囲外の値である場合には、基本目標電流値Ｉｏ^＊は、検出操舵トルクＴ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、基本目標電流値Ｉｏ^＊は、車速センサ２３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るようになっている。これにより、低速走行時には大きな操舵補助力を発生させることができ、高速走行時には操舵補助力を小さくすることができる。

情報取得部４２は、図４に示すように、ＣＣＤカメラ２４によって撮像された画像に基いて、車両１００が走行している車線を示す一対の車線境界線（白線）Ｌｌ，Ｌｒを認識し、車両１００の走行車線を認識する。そして、情報取得部４２は、車両１００の走行車線内に、車両１０の目標走行ラインＬｓを設定する。この実施形態では、目標走行ラインＬｓは、走行車線の幅中央に設定される。また、情報取得部４２は、目標走行ラインＬｓからの車両１００の横偏差ｙおよび横偏差ｙの単位時間当たりの変化率である横偏差変化率ｄｙ／ｄｔを取得する。

車両１００の横偏差ｙは、平面視において、車両１００の基準位置Ｃから目標走行ラインＬｓまでの距離を表す。車両１００の基準位置Ｃは、車両１００の重心位置であってもよく、車両１００におけるＣＣＤカメラ２４の配置位置であってもよい。この実施形態では、車両１００の基準位置Ｃが、進行方向に向かって、目標走行ラインＬｓの右側にある場合には、横偏差ｙの符号は正となり、目標走行ラインＬｓの左側にある場合には、横偏差ｙの符号は負となるように、横偏差ｙは設定される。

横偏差変化率ｄｙ／ｄｔは、今回取得した横偏差ｙ（ｔ）と、所定の単位時間Δｔ前に取得した横偏差ｙ（ｔ-Δｔ）との偏差（ｙ（ｔ）−ｙ（ｔ-Δｔ））であってもよい。また、横偏差変化率ｄｙ／ｄｔは、所定の単位時間Δｔ後に予測される横偏差ｙ（ｔ＋Δｔ）と、今回取得した横偏差ｙ（ｔ）との偏差（ｙ（ｔ＋Δｔ）−ｙ（ｔ））であってもよい。横偏差の予測値ｙ（ｔ＋Δｔ）は、車速、ヨー角等を考慮して求められてもよい。

また、横偏差変化率ｄｙ／ｄｔは、所定時間Δｔｘ後の時点ｔ１に予測される横偏差ｙ（ｔ＋Δｔｘ）と、時点ｔ１から所定の単位時間Δｔ後の時点ｔ２に予測される横偏差ｙ（ｔ＋Δｔｘ＋Δｔ）との偏差（ｙ（ｔ＋Δｔｘ＋Δｔ）−ｙ（ｔ＋Δｔｘ））であってもよい。前記横偏差の予測値ｙ（ｔ＋Δｔｘ）およびｙ（ｔ＋Δｔｘ＋Δｔ）は、車速、ヨー角等を考慮して求められてもよい。車両の進行方向前方の道路を撮像して、車両の横偏差ｙを演算または予測する手法は、前記特許文献１，２，３等に記載されているように公知なのでその説明を省略する。

電流補正量演算部４３は、横偏差ｙおよび横偏差変化率ｄｙ／ｄｔに基いて、横偏差ｙおよび横偏差変化率ｄｙ／ｄｔが零に近づくように、基本目標電流値Ｉｏ^＊を補正するための電流補正量Ｉｒを演算する。電流補正量演算部４３の動作の詳細については、後述する。
目標電流値演算部４４は、基本目標電流値設定部４１によって設定された基本目標電流値Ｉｏ^＊を、電流補正量演算部４３によって演算された電流補正量Ｉｒを用いて補正することにより、目標電流値Ｉ^＊を演算する。具体的には、目標電流値演算部４４は、基本目標電流値Ｉｏ^＊から電流補正量Ｉｒを減算することにより、目標電流値Ｉ^＊を演算する。電流偏差演算部４５は、目標電流値演算部４４によって得られた目標電流値Ｉ^＊と電流検出回路３３によって検出された実電流値Ｉとの偏差（電流偏差ΔＩ＝Ｉ^＊−Ｉ）を演算する。

ＰＩ制御部４６は、電流偏差演算部４５によって演算された電流偏差ΔＩに対するＰＩ演算を行うことにより、電動モータ１８に流れる電流Ｉを目標電流値Ｉ^＊に導くための駆動指令値を生成する。ＰＷＭ制御部４７は、前記駆動指令値に対応するデューティ比のＰＷＭ制御信号を生成して、駆動回路３２に供給する。これにより、駆動指令値に対応した電力が電動モータ１８に供給されることになる。

電流偏差演算部４５およびＰＩ制御部４６は、電流フィードバック制御手段を構成している。この電流フィードバック制御手段の働きによって、電動モータ１８に流れるモータ電流Ｉが、目標電流値Ｉ^＊に近づくように制御される。
以下、電流補正量演算部４３の動作について詳しく説明する。図２に示すように、電流補正量演算部４３は、第１電流補正量演算部５１と、第２電流補正量演算部５２と、加算部５３と、車速ゲイン設定部５４と、乗算部５５とを含んでいる。

第１電流補正量演算部５１は、横偏差ｙに基いて、第１電流補正量Ｉｒ１を演算する。第２電流補正量演算部５２は、横偏差変化率ｄｙ／ｄｔに基いて、第２電流補正量Ｉｒ２を演算する。加算部５３は、第１電流補正量演算部５１によって演算された第１電流補正量Ｉｒ１と、第２電流補正量演算部５２によって演算された第２電流補正量Ｉｒ２とを加算することにより総電流補正量（Ｉｒ１＋Ｉｒ２）を演算する。車速ゲイン設定部５４は、車速Ｖに応じた車速ゲインＧを設定する。乗算部５５は、加算部５３によって演算された総電流補正量（Ｉｒ１＋Ｉｒ２）に、車速ゲイン設定部５によって設定された車速ゲインＧを乗算することにより、電流補正量Ｉｒ（＝Ｇ・（Ｉｒ１＋Ｉｒ２））を演算する。

以下、第１電流補正量演算部５１、第２電流補正量演算部５２および車速ゲイン設定部５４のそれぞれについて、より具体的に説明する。
第１電流補正量演算部５１は、予め設定された横偏差ｙに対する第１電流補正量Ｉｒ１の関係を示すマップまたは演算式に基いて、第１電流補正量Ｉｒ１を演算する。第２電流補正量演算部５２は、予め設定された横偏差変化率ｄｙ／ｄｔに対する第２電流補正量Ｉｒ２の関係を示すマップまたは演算式に基いて、第２電流補正量Ｉｒ２を演算する。

ａ１，ａ２を同符号の定数とし、ｂ１を２以上の自然数からなる次数とし、ｂ２をｂ１より小さな自然数からなる次数とすると、第１電流補正量演算部５１および第２電流補正量演算部５２は、それぞれ次のようにして、第１電流補正量Ｉｒ１および第２電流補正量Ｉｒ２を演算することが好ましい。
つまり、第１電流補正量演算部５１は、ｂ１が奇数に設定される場合には、Ｉｒ１＝ａ１・ｙ^ｂ１の関数で表される、ｙとＩｒ１との関係に基いて、第１電流補正量Ｉｒ１を演算し、ｂ１が偶数に設定される場合には、ｙ≧０の範囲では、Ｉｒ１＝ａ１・ｙ^ｂ１の関数で表され、ｙ＜０の範囲では、Ｉｒ１＝−ａ１・ｙ^ｂ１の関数で表される、ｙとＩｒ１との関係に基いて、第１電流補正量Ｉｒ１を演算することが好ましい。

また、第２電流補正量演算部５２は、ｂ２が奇数に設定される場合には、Ｉｒ２＝ａ２・（ｄｙ／ｄｔ）^ｂ２の関数で表される、ｄｙ／ｄｔとＩｒ２との関係に基いて、第２電流補正量Ｉｒ２を演算し、ｂ２が偶数に設定される場合には、ｄｙ／ｄｔ≧０の範囲では、Ｉｒ２＝ａ２・（ｄｙ／ｄｔ）^ｂ２の関数で表され、ｄｙ／ｄｔ＜０の範囲では、Ｉｒ２＝−ａ２・（ｄｙ／ｄｔ）^ｂ２の関数で表される、ｄｙ／ｄｔとＩｒ２との関係に基いて、第２電流補正量Ｉｒ２を演算することが好ましい。

前述したように、この実施形態では、基本目標電流値Ｉｏ^＊は、電動モータ１８から右方向操舵のための操舵補助力を発生させるべきときには正の値とされ、電動モータ１８から左方向操舵のための操舵補助力を発生させるべきときには負の値とされている。そして、車両の基準位置が、進行方向に向かって、目標走行ラインＬｓの右側にある場合には、横偏差ｙの符号は正となり、目標走行ラインＬｓの左側にある場合には、横偏差ｙの符号は負となるように、横偏差ｙが設定されている。このような場合には、定数ａ１およびａ２は、正の値に設定される。

基本目標電流値Ｉｏ^＊の符号が前記実施形態とは逆に設定され、かつ横偏差ｙの符号が前記実施形態とは逆に設定されている場合にも、定数ａ１およびａ２は、正の値に設定される。
一方、基本目標電流値Ｉｏ^＊の符号が前記実施形態と同様に設定され、かつ横偏差ｙの符号が前記実施形態とは逆に設定されている場合、または基本目標電流値Ｉｏ^＊の符号が前記実施形態とは逆に設定され、かつ横偏差ｙの符号が前記実施形態と同様に設定されている場合には、定数ａ１およびａ２は、負の値に設定される。

第１電流補正量演算部５１および第２電流補正量演算部５２が、前述のようにして、第１電流補正量Ｉｒ１および第２電流補正量Ｉｒ２を演算することが好ましい理由について、説明する。
一般的に、ａを定数とすると、ｆ（ｘ）＝ａｘ^ｂ（ｂは自然数からなる次数）で表される関数においては、ｘの絶対値が大きくなるほどｆ（ｘ）の絶対値は大きくなる。また、ｂの値が２以上である場合には、平均変化率は、ｘの絶対値が大きくなるほど大きくなる。平均変化率とは、（ｆ（ｘ）の変化量）／（ｘの変化量）をいう。

前記ｂ１の値が２以上であれば、横偏差ｙの絶対値が大きくなるほど、第１電流補正量Ｉｒ１の絶対値が大きくなるとともに、横偏差ｙの絶対値が大きくなるほど平均変化率（第１電流補正量Ｉｒ１の絶対値の増加率）が大きくなる。このため、車両を目標走行ライン側（この実施形態では、走行車線の幅中央側）により迅速に誘導することができるようになる。

また、ｆ（ｘ）＝ａｘ^ｂで表される関数では、ｂが大きくなるほど、ｘの絶対値が１未満の範囲における平均変化率は小さくなり、ｘの絶対値が１以上の範囲における平均変化率は大きくなる。
前記ａ１が前記ａ２と等しい場合、前記ｂ１が前記ｂ２より大きいと、横偏差ｙの絶対値が１未満の範囲での第１電流補正量Ｉｒ１の平均変化率は、横偏差変化率ｄｙ／ｄｔの絶対値が１未満の範囲での第２電流補正量Ｉｒ２の平均変化率に比べて小さくなり、横偏差ｙの絶対値が１より大きな範囲での第１電流補正量Ｉｒ１の平均変化率は、横偏差変化率ｄｙ／ｄｔの絶対値が１より大きな範囲での第２電流補正量Ｉｒ２の平均変化率に比べて大きくなる。

したがって、車両の基準位置が目標走行ラインから離れた領域にある場合には、第２電流補正量Ｉｒ２の符号が第１電流補正量Ｉｒ１の符号とたとえ逆になったとしても、第１電流補正量Ｉｒ１によって横偏差ｙを零に近づけようとする働きが、第２電流補正量Ｉｒ２によって横偏差変化率ｄｙ／ｄｔを零に近づけようとする働きよりも強くなりやすくなると考えられるため、車両を目標走行ライン側（この実施形態では、走行車線の幅中央側）に誘導させることができるようになる。

また、横偏差ｙの値にかかわらず、横偏差変化率ｄｙ／ｄｔの大きさに応じた第２電流補正量Ｉｒ２が得られるため、車両の基準位置が目標走行ライン付近の領域にある場合においても、車両の幅方向中心線が目標走行ラインに平行となるように、車両を誘導することができるようになる。
この実施形態では、第１電流補正量演算部５１は、図５Ａに示されている、横偏差ｙに対する第１電流補正量Ｉｒ１の関係を記憶したマップまたは当該関係を表す演算式に基いて、第１電流補正量Ｉｒ１を演算する。図５Ａの例では、第１電流補正量Ｉｒ１は、ａ１を正の定数として、Ｉｒ１＝ａ１・ｙ^３の３次関数で表される。つまり、この関数は、前記ａ１が正でかつ前記ｂ１が３である場合に相当する。

第１電流補正量演算部５１は、たとえば、図５Ｂに示されている、横偏差ｙに対する第１電流補正量Ｉｒ１の関係を記憶したマップまたは当該関係を表す演算式に基いて、第１電流補正量Ｉｒ１を演算してもよい。図５Ｂに示されている曲線は、図５ＡにおけるＩｒ１が零未満の領域の曲線を横軸方向に−Ａ（Ａ＞０）だけ移動させ、図５ＡにおけるＩｒ１が零以上の領域の曲線を横軸方向に＋Ａだけ移動させることによって作成されている。図５Ｂの曲線では、第１電流補正量Ｉｒ１が−Ａ（Ａ＞０）〜Ａまでの範囲において、第１電流補正量Ｉｒ１が零となる不感帯が設定されている。

第１電流補正量演算部５１は、たとえば、図５Ｃに示されている、横偏差ｙに対する第１電流補正量Ｉｒ１の関係を記憶したマップまたは当該関係を表す演算式に基いて、第１電流補正量Ｉｒ１を演算してもよい。図５Ｃの例では、第１電流補正量Ｉｒ１は、ａ１を正の定数とすると、ｙ≧０の範囲では、Ｉｒ１＝ａ１・ｙ^２という２次関数で表され、ｙ＜０の範囲では、Ｉｒ１＝−ａ１・ｙ^２という２次関数で表される。この関数は、前記ａ１が正でかつ前記ｂ１が２である場合に相当する。

この実施形態では、第２電流補正量演算部５２は、図６Ａに示されている、横偏差変化率ｄｙ／ｄｔに対する第２電流補正量Ｉｒ２の関係を記憶したマップまたは当該関係を表す演算式に基いて、第２電流補正量Ｉｒ２を演算する。図６Ａの例では、第２電流補正量Ｉｒ２は、ａ２を正の定数として、Ｉｒ２＝ａ２・ｄｙ／ｄｔの１次関数で表される。つまり、この関数は、前記ａ２が正でかつ前記ｂ２が１である場合に相当する。なお、横偏差変化率ｄｙ／ｄｔの絶対値が零付近において、第２電流補正量Ｉｒ２が零となる不感帯を設けてもよい。

第２電流補正量演算部５２は、たとえば、図６Ｂに示されている、横偏差変化率ｄｙ／ｄｔに対する第２電流補正量Ｉｒ２の関係を記憶したマップまたは当該関係を表す演算式に基いて、第２電流補正量Ｉｒ２を演算してもよい。図６Ｂの例では、第２電流補正量Ｉｒ２は、ａ２を正の定数とすると、ｄｙ／ｄｔ≧０の範囲では、Ｉｒ２＝ａ２・（ｄｙ／ｄｔ）^２という２次関数で表され、ｄｙ／ｄｔ＜０の範囲では、Ｉｒ２＝−ａ２・（ｄｙ／ｄｔ）^２という２次関数で表される。この関数は、前記ａ２が正でかつ前記ｂ２が２である場合に相当する。

車速ゲイン設定部５４は、車速センサ２３によって検出された車速Ｖに基いて、車速ゲインＧを設定する。車速Ｖに対する車速ゲインＧの設定例は、図７に示されている。図７の例では、車速ゲインＧは、車速Ｖが零付近の範囲では、０に固定され、車速Ｖが所定値を超えると、１に固定される。車速ゲインＧは、車速Ｖが中間範囲内の値であるときには、車速Ｖに応じて０から１まで増加する特性にしたがって設定される。

前記実施形態では、電流補正量演算部４３によって、横偏差ｙおよび横偏差変化率ｄｙ／ｄｔが零に近づくように、基本目標電流値Ｉｏ^＊を補正するための電流低減量Ｉｒが演算される。この電流補正量Ｉｒが基本目標電流値Ｉｏ^＊から減算されることにより、目標電流値Ｉ^＊が演算される。そして、電動モータ１８に流れるモータ電流Ｉが、目標電流値Ｉ^＊に近づくように制御される。

したがって、横偏差ｙおよび横偏差変化率ｄｙ／ｄｔが零に近づくように、基本目標電流値Ｉｏ^＊に対応した転舵用駆動力（操舵トルクＴおよび車速Ｖに応じた操舵補助力）を補正することができる。これにより、横偏差ｙが零に近づくように車両が誘導されるので、目標走行ライン（この実施形態では、走行車線の幅中央）に車両が近づくように車両を誘導することができる。また、横偏差ｙの値にかかわらず、横偏差変化率ｄｙ／ｄｔの大きさに応じた第２電流補正量Ｉｒ２が得られるため、車両の基準位置が目標走行ライン付近の領域にある場合においても、車両の幅方向中心線が目標走行ラインに平行となるように、車両を誘導することができる。これにより、車両が車線から逸脱するのを回避するように車両を誘導することができる。

また、この実施形態では、横偏差ｙに対する第１電流補正量Ｉｒ１の関係は、Ｉｒ１＝ａ１・ｙ^３の関数で表されている。一方、横偏差変化率ｄｙ／ｄｔに対する第２電流補正量Ｉｒ２の関係は、Ｉｒ２＝ａ２・（ｄｙ／ｄｔ）の関数で表されている。つまり、前記ｂ１の値が２以上であり、かつ前記ｂ１は前記ｂ２より大きい。したがって、車両の基準位置が目標走行ラインから離れた領域にある場合には、第２電流補正量Ｉｒ２の符号が第１電流補正量Ｉｒ１の符号とたとえ逆になったとしても、第１電流補正量Ｉｒ１によって横偏差ｙを零に近づけようとする働きが、第２電流補正量Ｉｒ２によって横偏差変化率ｄｙ／ｄｔを零に近づけようとする働きよりも強くなりやすくなると考えられるため、車両を目標走行ライン側（この実施形態では、走行車線の幅中央側）に誘導させることができる。

また、この実施形態では、総電流補正量（Ｉｒ１＋Ｉｒ２）に、車速Ｖに応じた車速ゲインＧが乗算されることにより、電流補正量Ｉｒが演算されている。これにより、車速Ｖに応じた適切な電流補正量Ｉｒを設定することができる。たとえば、速い応答性が求められる高速時には、低速時に比べて、電流補正量Ｉｒを大きくすることができる。また、車速Ｖが零付近の範囲では車速ゲインＧが０に固定されるので、車両がほぼ停止状態であるときに、第１電流補正量Ｉｒ１や第２電流補正量Ｉｒ２に基いて転舵輪３が転舵されるのを防止できる。

また、この実施形態では、第１電流補正量Ｉｒ１は横偏差ｙの関数であるので、横偏差ｙと第１電流補正量Ｉｒ１との関係を設定することが容易である。同様に、第２電流補正量Ｉｒ２は横偏差変化率ｄｙ／ｄｔの関数であるので、横偏差変化率ｄｙ／ｄｔと第２電流補正量Ｉｒ２の関係を設定することが容易である。
以上、この発明の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。例えば、加算部５３と乗算部５５の間に、総電流補正量（Ｉｒ１＋Ｉｒ２）の絶対値を所定範囲に限定するためのリミッタを設けてもよい。

また、前述の実施形態では、乗算部５５（図２参照）が設けられているが、乗算器５５を省略してもよい。
また、前述の実施形態では、基本目標電流値設定部４１は、操舵トルクＴを用いて(具体的には操舵トルクＴおよび車速Ｖに基づいて)、基本目標電流値Ｉｏ^＊を設定しているが、操舵角を用いて基本目標電流値Ｉｏ^＊を設定してもよい。

また、前述の実施形態では、電動パワーステアリング装置にこの発明が適用された例について説明したが、この発明は、ステア・バイ・ワイヤ（ＳＢＷ）システムその他の車両用操舵装置に適用できる。
また、この発明は、ステアリングホイール２が操舵されない自動運転モードにおいても、適用することができる。

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。

１…電動パワーステアリング装置、１８…電動モータ、１１…トルクセンサ、２３…車速センサ、４２…情報取得部、４３…電流補正量演算部、４４…目標電流値演算部、４５…電流偏差演算部、４６…ＰＩ制御部、５１…第１電流補正量演算部と、５２…第２電流補正量演算部、５３…加算部、５４…車速ゲイン設定部、５５…乗算部５５

Claims (4)

1. 車両の転舵機構に転舵用駆動力を与えるための電動モータと、
   車速を検出するための車速検出手段と、
   目標走行ラインからの車両の横偏差と、前記横偏差の単位時間当たりの変化率である横偏差変化率とを取得する情報取得手段と、
   前記電動モータに対する基本目標電流値を設定する基本目標電流値設定手段と、
   前記情報取得手段によって取得された横偏差および横偏差変化率に基いて、横偏差および横偏差変化率が零に近づくように、前記基本目標電流値を補正するための総電流補正量を演算し、前記車速検出手段によって検出される車速に応じたゲインを、前記総電流補正量に乗算することにより、電流補正量を演算する電流補正量演算手段と、
   前記基本目標電流値を、前記電流補正量を用いて補正することにより、目標電流値を演算する目標電流値演算手段と、
   前記目標電流値に基いて、前記電動モータを駆動制御する制御手段と、を含み、
   前記電流補正量演算手段は、車速が高速時には、低速時に比べて、前記電流補正量を大きくする、操舵支援装置。
2. 前記電流補正量演算手段は、
   前記情報取得手段によって取得された横偏差に基いて第１電流補正量を演算する第１演算手段と、
   前記情報取得手段によって取得された横偏差変化率に基いて第２電流補正量を演算する第２演算手段と、
   前記第１電流補正量と前記第２電流補正量とを加算することによって、前記総電流補正量を演算する第３演算手段とを含む、請求項１に記載の操舵支援装置。
3. 車両の転舵機構に転舵用駆動力を与えるための電動モータと、
   目標走行ラインからの車両の横偏差と、前記横偏差の単位時間当たりの変化率である横偏差変化率とを取得する情報取得手段と、
   前記電動モータに対する基本目標電流値を設定する基本目標電流値設定手段と、
   前記情報取得手段によって取得された横偏差および横偏差変化率に基いて、横偏差および横偏差変化率が零に近づくように、前記基本目標電流値を補正するための電流補正量を演算する電流補正量演算手段と、
   前記基本目標電流値を前記電流補正量を用いて補正することにより、目標電流値を演算する目標電流値演算手段と、
   前記目標電流値に基いて、前記電動モータを駆動制御する制御手段とを含み、
   前記電流補正量演算手段は、
   前記情報取得手段によって取得された横偏差に基いて第１電流補正量を演算する第１演算手段と、
   前記情報取得手段によって取得された横偏差変化率に基いて第２電流補正量を演算する第２演算手段と、
   前記第１電流補正量と前記第２電流補正量とを加算することによって、前記電流補正量を演算する第３演算手段とを含み、
   前記情報取得手段によって取得された横偏差をｙとし、前記情報取得手段によって取得された横偏差変化率をｄｙ／ｄｔとし、前記第１電流補正量をＩｒ１とし、前記第２電流補正量をＩｒ２とし、ａ１，ａ２を同符号の定数とし、ｂ１を２以上の自然数からなる次数とし、ｂ２をｂ１より小さな自然数からなる次数とすると、
   前記第１演算手段は、ｂ１が奇数に設定される場合には、Ｉｒ１＝ａ１・ｙ ^ｂ１ の関数で表される、ｙとＩｒ１との関係に基いて、前記第１電流補正量Ｉｒ１を演算し、ｂ１が偶数に設定される場合には、ｙ≧０の範囲では、Ｉｒ１＝ａ１・ｙ ^ｂ１ の関数で表され、ｙ＜０の範囲では、Ｉｒ１＝−ａ１・ｙ ^ｂ１ の関数で表される、ｙとＩｒ１との関係に基いて、前記第１電流補正量Ｉｒ１を演算するように構成されており、
   前記第２演算手段は、ｂ２が奇数に設定される場合には、Ｉｒ２＝ａ２・（ｄｙ／ｄｔ） ^ｂ２ の関数で表される、ｄｙ／ｄｔとＩｒ２との関係に基いて、前記第２電流補正量Ｉｒ２を演算し、ｂ２が偶数に設定される場合には、ｄｙ／ｄｔ≧０の範囲では、Ｉｒ２＝ａ２・（ｄｙ／ｄｔ） ^ｂ２ の関数で表され、ｄｙ／ｄｔ＜０の範囲では、Ｉｒ２＝−ａ２・（ｄｙ／ｄｔ） ^ｂ２ の関数で表される、ｄｙ／ｄｔとＩｒ２との関係に基いて、前記第２電流補正量Ｉｒ２を演算するように構成されている、操舵支援装置。
4. 前記第１演算手段は、Ｉｒ１＝ａ１・ｙ ^３ の関数で表される、ｙとＩｒ１との関係に基いて、前記第１電流補正量Ｉｒ１を演算するように構成されており、
   前記第２演算手段は、Ｉｒ２＝ａ２・（ｄｙ／ｄｔ）の関数で表される、ｄｙ／ｄｔとＩｒ２との関係に基いて、前記第２電流補正量Ｉｒ２を演算するように構成されている、請求項３に記載の操舵支援装置。

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