JP6419671B2 - 車両用操舵装置および車両用操舵方法 - Google Patents

Description

本発明は、車両の転舵輪を制御する車両用操舵装置および車両用操舵方法に関するものである。

従来のレーンキープアシスト機能を備えた車両用操舵装置（例えば、特許文献１参照）では、さまざまな方法によって、目標走行ラインを自動的に設定し、設定された目標走行ラインを車両が追従して走行するよう操舵補助を行うように構成されている。

特開２００１−００１９２１号公報

ここで、車両用操舵装置によって自動的に設定された目標走行ラインと、実際に運転者の好む走行ラインとは異なる可能性がある。例えば、車両の運転者が走行車線を走行する際、走行車線の中央、右寄りおよび左寄りのいずれの走行位置を好むかは、運転者の特性に応じて変化する傾向がある。また、同じ運転者であっても、車両が走行する走行環境に応じて、走行位置の好みが異なる傾向がある。

したがって、従来の車両用操舵装置のように、運転者の好みによらず目標走行ラインを車両が追従して走行するよう操舵補助が行われた場合、運転者の好みの走行位置での車両の走行を継続することができない可能性があり、その結果、運転者が違和感を持つという可能性がある。

また、車両用操舵装置による操舵補助が行われているタイミングで、運転者の好みの走行位置での車両の走行を継続するために運転者が操舵を行うと、車両用操舵装置による操舵補助と運転者による操舵とが対立し、その結果、走行安定性が低下する可能性がある。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、運転者の好みを考慮して転舵輪を制御することのできる車両用操舵装置および車両用操舵方法を得ることを目的とする。

本発明における車両用操舵装置は、車両が走行する走行路を認識することで前方走行路情報を生成する走行路認識部と、前方走行路情報から、車両を走行路に追従走行させる際の目標となる目標走行ラインを設定する目標走行ライン設定部と、前方走行路情報と、目標走行ラインとから、車両の前方注視点距離に対応する横変位を算出する横変位算出部と、車両の走行状態量を検出する走行状態量検出部と、走行状態量から、運転者の好む走行ラインを車両が走行しているか否かを判定し、判定結果に応じて、横変位から横変位学習値を算出し、横変位と横変位学習値との偏差を横変位補正値として算出する横変位補正値算出部と、横変位補正値が減少するように横変位の変化速度である横速度に基づいて、目標舵角を算出する目標舵角算出部と、目標舵角から、車両の舵角を制御する操舵制御部と、を備えたものである。

また、本発明における車両用操舵方法は、車両が走行する走行路を認識することで前方走行路情報を生成する走行路認識ステップと、前方走行路情報から、車両を走行路に追従走行させる際の目標となる目標走行ラインを設定する目標走行ライン設定ステップと、前方走行路情報と、目標走行ラインとから、車両の前方注視点距離に対応する横変位を算出する横変位算出ステップと、車両の走行状態量を検出する走行状態量検出ステップと、走行状態量から、運転者の好む走行ラインを車両が走行しているか否かを判定し、判定結果に応じて、横変位から横変位学習値を算出し、横変位と横変位学習値との偏差を横変位補正値として算出する横変位補正値算出ステップと、横変位補正値が減少するように横変位の変化速度である横速度に基づいて、目標舵角を算出する目標舵角算出ステップと、目標舵角から、車両の舵角を制御する操舵制御ステップと、を備えたものである。

本発明によれば、車両の走行状態量から運転者の好む走行ラインを車両が走行しているか否かを判定し、その判定結果に応じて、横変位学習値を算出し、横変位と横変位学習値との偏差に相当する横変位補正値が減少するように横変位の変化速度である横速度を制御することで、目標舵角を算出するように構成されている。これにより、運転者の好みを考慮して転舵輪を制御することのできる車両用操舵装置および車両用操舵方法を得ることができる。

本発明の実施の形態１における車両用操舵装置を示す構成図である。 図１のコントロールユニットのハードウェア構成の一例を概略的に示す構成図である。 図１のコントロールユニットの構成を示す機能ブロック図である。 図３の走行路認識部によって生成される前方走行路情報を説明するための説明図である。 本発明の実施の形態１における車両用操舵装置の二輪モデルを示す図である。 本発明の実施の形態１における車両用操舵装置を説明するための車両固定座標系および地上固定座標系の関係を示す図である。 本発明の実施の形態１における車両用操舵装置の一連の動作を示すフローチャートである。 図３の横変位補正値算出部によって実行される横変位補正値算出処理の一連の処理を示すフローチャートである。 図３の目標舵角算出部によって実行される目標舵角算出処理の一連の処理を示すフローチャートである。

以下、本発明による車両用操舵装置および車両用操舵方法を、好適な実施の形態にしたがって図面を用いて説明する。なお、図面の説明においては、同一部分または相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１における車両用操舵装置を示す構成図である。図１の車両用操舵装置は、ハンドル２およびタイヤ５を備えた車両１に適用される。また、図１の車両用操舵装置は、モータ３、操舵機構４、車速検出部６、ヨーレート検出部７、操舵トルク検出部８、カメラ９およびコントロールユニット１０を備える。

車両１のハンドル２に連結された操舵機構４によって前輪左右のタイヤ５が転舵される。操舵機構４には、一般的な電動パワーステアリング装置と同様に、モータ３が連結されており、モータ３が発生するトルクを操舵機構４に付与することができる。モータ３は、コントロールユニット１０から入力された駆動信号に含まれる目標電流Ｉｍｔｒ＿ｔｇに従って駆動する。

車速検出部６は、車両１の車速を検出し、ヨーレート検出部７は、車両１のヨーレートを検出し、操舵トルク検出部８は、車両１の操舵トルクを検出する。カメラ９は、車両１内のルームミラー周辺に設置され、車両１のフロントガラスを通じて車両１の前方画像を撮影し、撮影結果を前方画像データとして出力する。

コントロールユニット１０には、車速検出部６、ヨーレート検出部７、操舵トルク検出部８、カメラ９およびモータ３のそれぞれが接続される。また、コントロールユニット１０には、車速検出部６、ヨーレート検出部７、操舵トルク検出部８の各検出部による検出結果が検出信号として入力され、カメラ９から前方画像データが入力される。さらに、コントロールユニット１０は、モータ３に駆動信号を出力する。なお、コントロールユニット１０に、モータ３の駆動を制御する機能だけでなく、一般的な電動パワーステアリング装置の制御機能を持たせていてもよい。

図２は、図１のコントロールユニット１０のハードウェア構成の一例を概略的に示す構成図である。コントロールユニット１０は、インタフェース１０１、プロセッサ１０２およびメモリ１０３を備える。

インタフェース１０１は、車速検出部６、ヨーレート検出部７、操舵トルク検出部８、カメラ９およびモータ３等の外部装置との信号の入出力制御を行う。プロセッサ１０２は、メモリ１０３に格納されたプログラムに従って各種処理を実行する。メモリ１０３は、上述のプログラムとともに、さらに各処理で使用するデータおよび処理結果等を格納する。また、インタフェース１０１、プロセッサ１０２およびメモリ１０３は、バス接続されている。

図３は、図１のコントロールユニット１０の構成を示す機能ブロック図である。なお、図３には、コントロールユニット１０に接続される走行状態量検出部２６、走行環境検出部２７および車両状態量検出部２８を併せて図示している。

コントロールユニット１０は、走行路認識部２１、目標走行ライン設定部２２、横変位算出部２３、横変位補正値算出部２４、目標舵角算出部２５および操舵制御部２９を有する。

ここで、コントロールユニット１０を構成する各機能ブロックの処理は、図２に示すメモリ１０３に格納されたプログラムに従ってプロセッサ１０２によって実行される。なお、コントロールユニット１０のハードウェア構成として、図２に示す構成の代わりに、各機能ブロックの処理を行うＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）等のディジタル回路で構成してもよく、そのハードウェア構成は問わない。

走行路認識部２１は、車両１が走行する走行路を認識することで、カメラ９から入力された前方画像データから、前方走行路情報を生成し、その前方走行路情報を出力する。

ここで、走行路認識部２１による前方走行路情報の生成について、図４を参照しながら説明する。図４は、図３の走行路認識部２１によって生成される前方走行路情報を説明するための説明図である。なお、以下では、車両固定座標系を定義し、車両１の前方方向をｘ方向、車両１の横方向であってｘ方向に垂直な方向をｙ方向とする。また、車両１の車両重心Ｐ０の位置を車両１の位置と定義する。

図４に示すように、走行路認識部２１は、カメラ９から入力された前方画像データから、公知の技術を適用することで、走行路の左右両側に存在する白線等の車線境界ラインｌｉｎｅ＿ｂを検出する。

続いて、走行路認識部２１は、車両１の現在位置である車両重心Ｐ０からｘ方向へ前方注視点距離Ｌｄだけ離れた前方注視位置Ｐ１を求め、その前方注視位置Ｐ１を通るｙ方向の直線である前方注視基準線と車線境界ラインｌｉｎｅ＿ｂの内側とが交わる車線境界ライン位置Ｐ２を求める。

走行路認識部２１は、前方注視位置Ｐ１と車線境界ライン位置Ｐ２との距離を、前方注視点距離Ｌｄに対応するレーン距離ｙＬｄ＿ｌａｎｅを算出する。また、走行路認識部２１は、車線境界ラインｌｉｎｅ＿ｂの車線境界ライン位置Ｐ２における曲率を算出し、その曲率から、車線境界ラインｌｉｎｅ＿ｂの車線境界ライン位置Ｐ２における接線とｘ方向とがなす角を、前方注視点距離Ｌｄに対応する車線境界ライン傾き角として算出する。

続いて、走行路認識部２１は、前方注視点距離Ｌｄに対応する車線境界ライン傾き角から、前方注視点距離Ｌｄに対応する目標走行ライン傾き角ｅＬｄを算出する。ここで、目標走行ライン傾き角ｅＬｄの具体的な算出方法としては、例えば、次のような方法が挙げられる。

すなわち、両側の車線境界ラインｌｉｎｅ＿ｂのいずれについても、前方注視点距離Ｌｄに対応する車線境界ライン傾き角が算出されている場合、例えば、平均化等による処理で１つの値にし、その値を目標走行ライン傾き角ｅＬｄとすればよい。一方、両側の車線境界ラインｌｉｎｅ＿ｂの片方のみ前方注視点距離Ｌｄに対応する車線境界ライン傾き角が算出されている場合、その車線境界ライン傾き角の値を目標走行ライン傾き角ｅＬｄとすればよい。

走行路認識部２１は、検出された両側の車線境界ラインｌｉｎｅ＿ｂから、走行路幅を算出する。なお、両側の車線境界ラインｌｉｎｅ＿ｂの片方のみ検出されている場合には、走行路認識部２１は、一般的な走行路幅の値、例えば、３．５ｍを、走行路幅として算出する。

走行路認識部２１は、上記で求められた各位置および上記で算出された各値を、前方走行路情報として出力する。

目標走行ライン設定部２２は、目標走行ライン設定処理として、走行路認識部２１から入力された前方走行路情報から、車両１を走行路に追従走行させる際の目標となる目標走行ラインｌｉｎｅ＿ｔｇを走行路内に設定する。また、目標走行ライン設定部２２は、設定された目標走行ラインｌｉｎｅ＿ｔｇを出力する。

なお、目標走行ライン設定部２２は、例えば、右側の車線境界ラインｌｉｎｅ＿ｂを基準として、その右側の車線境界ラインｌｉｎｅ＿ｂから例えば走行路幅の１／２の設定距離だけ離れた位置に目標走行ラインｌｉｎｅ＿ｔｇを設定する。また、設定された目標走行ラインｌｉｎｅ＿ｔｇは、車線境界ライン位置Ｐ２から設定距離だけ離れた前方注視基準線上の目標走行ライン位置Ｐ３において、目標走行ライン傾き角ｅＬｄを持つ。

横変位算出部２３は、横変位算出処理として、走行路認識部２１から入力された前方走行路情報と、目標走行ライン設定部２２から入力された目標走行ラインｌｉｎｅ＿ｔｇとから、車両１の前方注視点距離Ｌｄに対応する横変位ｙＬｄを算出する。また、横変位算出部２３は、算出された横変位ｙＬｄを出力する。ここで、横変位ｙＬｄの具体的な算出方法としては、例えば、次のような方法が挙げられる。

すなわち、右側の車線境界ラインｌｉｎｅ＿ｂが検出されている場合には、横変位算出部２３は、前方注視位置Ｐ１と右側の車線境界ラインｌｉｎｅ＿ｂ上の車線境界ライン位置Ｐ２とから算出されたレーン距離ｙＬｄ＿ｌａｎｅを第１の距離とする。また、横変位算出部２３は、目標走行ラインｌｉｎｅ＿ｔｇと右側の車線境界ラインｌｉｎｅ＿ｂとの距離を、第２の距離として算出する。そして、横変位算出部２３は、第１の距離から第２の距離を引いた値を、横変位ｙＬｄとする。この場合、目標走行ラインｌｉｎｅ＿ｔｇに対して、車両１が左側にあるときには、横変位ｙＬｄが＋側の値となり、車両１が右側にあるときには、横変位ｙＬｄが−側の値となる。

一方、左側の車線境界ラインｌｉｎｅ＿ｂのみが検出されている場合には、横変位算出部２３は、前方注視位置Ｐ１と左側の車線境界ラインｌｉｎｅ＿ｂ上の車線境界ライン位置Ｐ２とから算出されたレーン距離ｙＬｄ＿ｌａｎｅを第３の距離とする。また、横変位算出部２３は、目標走行ラインｌｉｎｅ＿ｔｇと左側の車線境界ラインｌｉｎｅ＿ｂとの距離を、第４の距離として算出する。ここで、走行路幅から第３の距離を引いた値が上記の第１の距離に相当する。また、走行路幅から第４の距離を引いた値が上記の第２の距離に相当する。したがって、横変位算出部２３は、第４の距離から第３の距離を引いた値を、横変位ｙＬｄとする。

走行状態量検出部２６は、車両１の走行状態を示す走行状態量を検出し、その検出結果を横変位補正値算出部２４に出力する。具体的には、走行状態量検出部２６は、操舵トルク検出部８を含む構成となっており、車両１の操舵トルクを車両１の走行状態量として横変位補正値算出部２４に出力する。

走行環境検出部２７は、車両１の走行環境を検出し、その検出結果を横変位補正値算出部２４に出力する。具体的には、走行環境検出部２７は、車速検出部６を含む構成となっており、車両１の車速を車両１の走行環境として横変位補正値算出部２４に出力する。

横変位補正値算出部２４は、横変位補正値算出処理として、横変位算出部２３から入力された横変位ｙＬｄから横変位学習値ｙＬｄ＿ｌｒｎを算出し、横変位ｙＬｄと横変位学習値ｙＬｄ＿ｌｒｎとの偏差を横変位補正値ｙＬｄ＿ｃとして算出する。

具体的には、横変位補正値算出部２４は、横変位算出部２３から入力された横変位ｙＬｄと、走行状態量検出部２６から入力された走行状態量とから、車両１が運転者の好む走行ラインを走行しているか否かを判定する。横変位補正値算出部２４は、その判定結果に応じて、横変位学習値ｙＬｄ＿ｌｒｎを算出し、横変位ｙＬｄと横変位学習値ｙＬｄ＿ｌｒｎとの偏差を横変位補正値ｙＬｄ＿ｃとして算出する。また、横変位補正値算出部２４は、算出された横変位補正値ｙＬｄ＿ｃを出力する。

なお、上記の横変位学習値ｙＬｄ＿ｌｒｎは、前方注視点距離Ｌｄに対応した、目標走行ラインｌｉｎｅ＿ｔｇと運転者の好む走行ラインとの変位に相当する。

車両状態量検出部２８は、車両１の車両状態を示す車両状態量を検出し、その検出結果を目標舵角算出部２５に出力する。具体的には、車両状態量検出部２８は、車速検出部６およびヨーレート検出部７を含む構成となっており、車両１の車速およびヨーレートを、車両１の車両状態量として目標舵角算出部２５に出力する。

目標舵角算出部２５は、目標舵角算出処理として、横変位補正値算出部２４から入力された横変位補正値ｙＬｄ＿ｃが減少するように横変位ｙＬｄの変化速度である横速度を制御することで、目標舵角を算出する。

具体的には、目標舵角算出部２５は、横変位補正値算出部２４から入力された横変位補正値ｙＬｄ＿ｃと、車両状態量検出部２８から入力された車両状態量とから、横変位補正値ｙＬｄ＿ｃが０に収束するような目標舵角を算出する。

このように、目標舵角算出部２５は、運転者の好む走行ラインを車両１が走行するように制御するための目標舵角を算出する。また、目標舵角算出部２５は、算出された目標舵角を出力する。

操舵制御部２９は、操舵制御処理として、目標舵角算出部２５から入力された目標舵角から、車両１の舵角を制御する。具体的には、操舵制御部２９は、目標舵角算出部２５から入力された目標舵角から、目標操舵トルクを算出し、その目標操舵トルクを実現するようにモータ３に駆動信号を出力する。ここで、目標操舵トルクは、予め取得しておいた操舵角に対する操舵トルク特性を使用して、目標舵角に対応するトルクとして求めればよい。また、駆動信号は、モータ３のモータ特性から、目標操舵トルクを発生させる目標電流Ｉｍｔｒ＿ｔｇとして求めたものである。これらの操舵機構４の操舵角に対する操舵トルク特性およびモータ３のモータ特性は、記憶部に予め格納しておく。

なお、目標操舵トルクは、目標舵角と検出された舵角との偏差に対して、その偏差が０に収束するようなゲインを乗算して算出するようにしてもよく、目標舵角から目標操舵トルクを算出する方法は問わない。

ここで、目標走行ラインｌｉｎｅ＿ｔｇが運転者の好む走行ラインではなく、運転者の好む走行ラインを車両１が走行するように運転者自身が操舵を継続して行っている場合、横変位補正値算出部２４によって算出される横変位学習値ｙＬｄ＿ｌｒｎは、目標走行ラインｌｉｎｅ＿ｔｇと運転者の好む走行ラインとの変位となる。

したがって、目標舵角算出部２５によって算出された目標舵角に従って、操舵制御部２９が転舵輪を制御することで、目標走行ラインｌｉｎｅ＿ｔｇに対して横変位学習値ｙＬｄ＿ｌｒｎ分だけ変位した走行ライン、すなわち、運転者の好む走行ラインを車両１が走行するようにすることが可能となる。

次に、目標舵角算出部２５が横変位補正値ｙＬｄ＿ｃを０に収束させるような目標舵角を算出する原理について説明する。

目標舵角の算出については、前方注視基準線上での目標走行ラインｌｉｎｅ＿ｔｇと車両１の位置との変位が横変位学習値ｙＬｄ＿ｌｒｎとなるように、横変位補正値ｙＬｄ＿ｃが０に収束するような舵角を目標舵角として求めればよい。

ここで、横変位補正値ｙＬｄ＿ｃに対して、横変位ｙＬｄの変化速度である横速度ｙ’Ｌｄを考える。横変位補正値ｙＬｄ＿ｃが減少するよう横速度ｙ’Ｌｄの制御を行えば、横変位補正値ｙＬｄ＿ｃが０に近づくので、以下の式（１）を満たすよう横速度ｙ’Ｌｄの制御を行えばよい。

ｙ’Ｌｄ＝−λ・ｙＬｄ＿ｃ （１）

ただし、式（１）において、ｙ’Ｌｄは前方注視位置Ｐ１における横速度、ｙＬｄ＿ｃは横変位補正値、λは正の値をとるｙＬｄ減衰特性パラメータであり、大きくするほど制御の応答性は速くなるが不安定となる傾向にある。

ここで、横速度ｙ’Ｌｄを求めるために、車両に固定した座標系による二輪モデルの運動方程式を考える。図５は、本発明の実施の形態１における車両用操舵装置の二輪モデルを示す図である。図５に示す二輪モデルの運動方程式は、以下の式（２）で与えられる。

ここで、ｍは車両重量、ｖｘ０およびｖｙ０は車両重心における車両縦速度および車両横速度、ｖ’ｙ０，は車両重心における車両横加速度、γ’はヨーレート、Ｌｆは重心−前車輪軸間距離、Ｌｒは重心−後車輪軸間距離、Ｃｆは前輪サイドフォース・スティフネス、Ｃｒは後輪サイドフォース・スティフネス、θは舵角である。

なお、車両横速度ｖｙ０および舵角θは左方向を正、ヨーレートγ’は反時計回りを正としている。また、式中の「’」は微分による時間変化を示し、例えば変位の微分は速度、速度の微分は加速度となる。

一方、前方注視点距離Ｌｄに対応する目標走行ライン位置Ｐ３、および車両重心Ｐ０の車両固定座標系の座標成分をそれぞれ［ｘ１，ｙ１］^Ｔおよび［ｘ０，ｙ０］^Ｔとすると、これらは、以下の式（３）のようにあらわすことができる。

ここで、地上固定座標系を考える。図６は、本発明の実施の形態１における車両用操舵装置を説明するための車両固定座標系および地上固定座標系の関係を示す図である。図６において、車両固定座標系［ｘ，ｙ］は、破線で示され、地上固定座標系［Ｘ，Ｙ］は、実線で示されている。

なお、図４の一点鎖線で示された目標走行ラインｌｉｎｅ＿ｔｇは、例えば道路の幅の中心に沿って延びている。したがって、図４において、現在の車両１が道路の右側（例えば右側車線）を走行している状態を示している。また、横変位ｙＬｄは、前方注視位置Ｐ１と、前方注視点距離Ｌｄに対応する目標走行ライン位置Ｐ３との距離である。

車両１のヨーレートγ’は、反時計まわりを正と定義しているので、地上固定座標系に対して、車両固定座標系がδだけ反時計回りに回転した位置にあるとすると、このときのδの方向が正となる。すなわち、車両１のヨーレートγ’は、地上に対して車両１が反時計回りに回転したときを正としている。

したがって、式（３）を車両固定座標系から地上固定座標系に変換して、地上固定座標系の座標成分をそれぞれ［Ｘ１，Ｙ１］^Ｔおよび［Ｘ０，Ｙ０］^Ｔとすると、これらは、以下の式（４）のようにあらわすことができる。

また、目標走行ライン位置Ｐ３の移動速度について、車両固定座標系の座標成分を［ｖｘ１，ｖｙ１］^Ｔとして地上固定座標系の［Ｘ１，Ｙ１］^Ｔで表わすと、これらは、以下の式（５）のようにあらわすことができる。

式（４）を式（５）に代入するため、式（４）を微分すると、以下の式（６）となる。

式（６）の地上固定座標系［Ｘ’０，Ｙ’０］^Ｔを車両固定座標系［ｖｘ０，ｖｙ０］^Ｔで表すと、以下の式（７）となる。

式（６）および式（７）を式（５）に代入すると、目標走行ライン位置Ｐ３の移動速度［ｖｘ１，ｖｙ１］^Ｔは、座標系にかかわらず車両１のヨーレートは等しいので、δ’＝γ’であることを考慮して車両固定座標系で以下の式（８）のように表される。

また、目標走行ライン傾き角ｅＬｄと目標走行ライン位置Ｐ３の速度との関係を車両固定座標系で表すと、以下の式（９）となる。

式（８）の２行目のｖｙ１に式（９）を代入して整理し、車両走行路の曲率は緩やかとして｜ｅＬｄ｜＜＜１からｔａｎ（ｅＬｄ）≒ｅＬｄとすると、目標走行ラインｌｉｎｅ＿ｔｇに対する横速度ｙ’Ｌｄは、車両固定座標系で以下の式（１０）のように表される。

式（１０）を式（２）に代入するため、式（１０）をｖｙ０について解くと、以下の式（１１）が得られ、さらに微分し車速の急変がないとしてｖ’ｘ１≒０を考慮すると、以下の式（１２）が得られる。

式（１１）および式（１２）を式（２）に代入する。ここで、車両１の縦速度＞＞横速度、車両１の速度に対するヨーレートの影響も微小と考えると車両固定座標系と地上固定座標系における車両１の速度は等しいとみなせる。また、車両速度変化も微小と考えるとｖｘ０＝ｖｘ１および地上固定座標系における車両縦方向速度も一定とできる。そこで、地上固定座標系における車速、すなわち、車速検出部６によって検出された車速をＶとおくと、Ｖ＝ｖｘ０＝ｖｘ１と考えることができるので、前方注視点距離Ｌｄを基準とした二輪モデルである以下の式（１３）が得られる。

式（１３）を横速度ｙ’Ｌｄについて解くと、以下の式（１４）が得られる。

ここで、式（１４）におけるｙ’’Ｌｄは車両左右方向の加速度なので、スリップ等の極端な横すべり角が生じていないとして、ｙ’’Ｌｄが発生している状態をカーブ走行状態と同一視できるとする。この場合、ｙ’’Ｌｄは円運動の加速度となるので、以下の式（１５）のように考えることができる。また、式（１５）を式（１４）に代入すると、（式（１４）の一部の項を相殺することができる。

また、微分項であるｅ’Ｌｄおよびγ’’は、カーブ突入または離脱の際の、曲率変化およびそれに応じた舵角変化によるヨーレート変化時のみ値が発生するもので、これらの項は、若干のタイミングずれはあるが打ち消しあう方向の値になる。

そのため、ｅ’Ｌｄおよびγ’’の項をまとめて省略すれば影響は少ないと考えられ、またこれらの項を省略することで、ｙ’Ｌｄの急変防止、すなわち、最終的には目標舵角の急変防止につながり、式を簡素化することが可能となる。よって、式（１５）を式（１４）に代入し、ｅ’Ｌｄおよびγ’’の項を省略すると、式（１４）は、以下の式（１６）とすることができる。

よって、横速度を示す式（１６）を式（１）に代入して、θを目標舵角と考えて、θで整理すると、以下の式（１７）が得られる。

最後に、式（１７）において、係数ｋ１〜ｋ３を以下の式（１８）〜式（２０）のようにおくと、以下の式（２１）が得られる。

θ＝ｋ１・ｙＬｄ＿ｃ＋ｋ２・ｅＬｄ−ｋ３・γ’ （２１）

ただし、式（２１）において、θは目標舵角、ｋ１〜ｋ３は係数、ｙＬｄ＿ｃは横変位補正値、ｅＬｄは目標走行ライン傾き角、γ’はヨーレートである。

このように、目標舵角算出部２５は、車両状態量に含まれるヨーレートおよび前方走行路情報に含まれる目標走行ライン傾き角ｅＬｄから、横変位補正値ｙＬｄ＿ｃが０に収束するような目標舵角を算出することができる。

次に、本実施の形態１における車両用操舵装置の動作について、図７を参照しながら説明する。図７は、本発明の実施の形態１における車両用操舵装置の一連の動作を示すフローチャートである。なお、図７のフローチャートの処理は、予め設定された一定周期、例えば、０．０１秒の周期ごとに実行される。

図６において、まず、ステップＳ１０１では、目標走行ライン設定部２２は、目標走行ライン設定処理を実行することで、目標走行ラインｌｉｎｅ＿ｔｇを設定し、ステップＳ１０２へと進む。

ステップＳ１０２では、横変位算出部２３は、横変位算出処理を実行することで、横変位ｙＬｄを算出し、ステップＳ１０３へと進む。

ステップＳ１０３では、横変位補正値算出部２４は、横変位補正値算出処理を実行することで、横変位補正値ｙＬｄ＿ｃを算出し、ステップＳ１０４へと進む。なお、横変位補正値算出処理の詳細については後述する。

ステップＳ１０４では、目標舵角算出部２５は、目標舵角算出処理を実行することで、目標舵角ａｎｇ＿ｔｇを算出し、ステップＳ１０５へと進む。なお、目標舵角算出処理の詳細については後述する。

最後に、ステップＳ１０５では、操舵制御部２９は、操舵制御処理を実行することで、モータ３へ駆動信号を出力し、一連の処理を終了する。

次に、ステップＳ１０３における横変位補正値算出部２４による横変位補正値算出処理の詳細について、図８を参照しながら説明する。図８は、図３の横変位補正値算出部２４によって実行される横変位補正値算出処理の一連の処理を示すフローチャートである。

ステップＳ２０１では、横変位補正値算出部２４は、横変位学習記憶値更新判定を実行し、その実行結果に従って、ステップＳ２０２またはＳ２０４へと進む。

具体的には、横変位補正値算出部２４は、横変位算出部２３から入力された横変位ｙＬｄと、走行状態量検出部２６から入力された操舵トルクとから、運転者の好む走行ラインを車両１が走行しているか否かを判定する。

横変位補正値算出部２４は、運転者の好む走行ラインを車両１が走行していると判定した場合には、横変位学習記憶値更新フラグとして、「１」を出力し、ステップＳ２０２へと進む。

一方、横変位補正値算出部２４は、運転者の好む走行ラインを車両１が走行していないと判定した場合には、横変位学習記憶値更新フラグとして、「０」を出力し、ステップＳ２０４へと進む。

なお、横変位学習記憶値更新フラグとは、後述するステップＳ２０４の横変位学習値確定処理の動作の内容を、「０」および「１」の２値によって示すものである。横変位学習値更新フラグが「１」の場合には、横変位学習値確定処理において、記憶部に記憶されている横変位学習記憶値を更新することを示す。一方、横変位学習記憶値更新フラグが「０」の場合には、横変位学習値確定処理において、記憶部に記憶されている横変位学習記憶値を更新しないことを示す。

このように、横変位補正値算出部２４は、運転者の好む走行ラインを車両１が走行していると判定した場合には、記憶部に記憶されている横変位学習記憶値を更新するようにするために、横変位学習記憶値更新フラグとして、「１」を出力するように構成されている。一方、横変位補正値算出部２４は、運転者の好む走行ラインを車両１が走行していないと判定した場合には、横変位学習記憶値を更新しないようにするために、横変位学習記憶値更新フラグとして、「０」を出力するように構成されている。

また、横変位ｙＬｄと、操舵トルクとから、運転者の好む走行ラインを車両１が走行しているか否かを判定する判定方法の具体例としては、次の方法が挙げられる。

すなわち、操舵トルクの絶対値が操舵トルク設定値よりも大きい設定範囲内に収まっている期間が例えば３秒間の設定時間以上継続し、かつ、その期間内の横変位ｙＬｄの最大値と最小値との偏差が偏差設定値以下である特定条件が成立した場合、運転者の好む走行ラインを車両１が走行していると判定する。なお、操舵トルク設定値、設定時間および偏差設定値の各値は、予め設定しておけばよい。

ここで、特定条件が成立している場合、転舵輪は、車両用操舵装置による操舵補助のみでなく、運転者自身が付与する操舵トルクによっても制御されている。また、この場合、横変位ｙＬｄが変動せずに特定のラインを車両１が走行している状態、すなわち、運転者の好む走行ラインを車両１が継続して走行するように運転者自身による操舵が継続されていると考えられる。

そこで、横変位補正値算出部２４は、上記の特定条件が成立した場合、運転者の好む走行ラインを車両１が走行していると判定する。一方、横変位補正値算出部２４は、上記の特定条件が成立していない場合、運転者の好む走行ラインを車両１が走行していないと判定する。また、操舵トルクの絶対値が操舵トルク設定値よりも大きい期間が設定時間以上継続することを、特定条件が成立する要件としているので、一時的な運転者による操舵に起因した誤判定を回避することができる。

なお、横変位補正値算出部２４は、操舵トルクとは別の走行状態量を用いて、走行状態量から、運転者の好む走行ラインを車両１が走行しているか否かを判定するように構成されてもよい。

具体的には、例えば、横変位補正値算出部２４は、走行状態量検出部２６から入力された操舵角またはヨーレートから、運転者の好む走行ラインを車両１が走行しているか否かを判定するように構成されてもよい。なお、この場合、走行状態量検出部２６は、車両１の操舵角またはヨーレートを、車両１の走行状態量として横変位補正値算出部２４に出力するように構成される。

ここで、運転者の好む走行ラインを車両１が継続して走行するような場合、その走行の間、車両１の操舵角およびヨーレートのそれぞれは、大きく変動しない。

そこで、横変位補正値算出部２４は、設定時間以上、操舵角またはヨーレートの大きさが設定範囲内に収まっている特定条件が成立した場合、運転者の好む走行ラインを車両１が走行していると判定する。一方、その特定条件が成立していない場合、運転者の好む走行ラインを車両１が走行していないと判定する。

また、横変位補正値算出部２４は、走行状態量検出部２６から入力された横加速度から、運転者の好む走行ラインを車両１が走行しているか否かを判定するように構成されてもよい。なお、この場合、走行状態量検出部２６は、車両１の横加速度を、車両１の走行状態量として横変位補正値算出部２４に出力するように構成される。

ここで、車両横方向に横風またはカントといった外乱が加わっている場合、車両１が横方向に変位するので、現在、車両１が走行している走行ラインが運転者の好む走行ラインであるとは保証されない。

そこで、横変位補正値算出部２４は、走行状態量検出部２６から入力された横加速度から、車両横方向に外乱が加わっているか否かを判定する。続いて、横変位補正値算出部２４は、車両横方向に外乱が加わっていると判定した場合には、運転者の好む走行ラインを車両１が走行していないと判定する。一方、横変位補正値算出部２４は、車両横方向に外乱が加わっていないと判定した場合には、運転者の好む走行ラインを車両１が走行していると判定する。

なお、カントを車両１が走行している場合、車両１が旋回中であるか否かに関わらず、車両１には横加速度が加わる。したがって、車両１の横加速度が横加速度設定値よりも大きい設定範囲内に収まっている期間が設定時間以上継続する場合、車両横方向に外乱が加わっていると判定すればよい。また、横加速度設定値は、予め設定しておけばよい。

このように、横変位補正値算出部２４は、走行状態量検出部２６から入力された走行状態量が、設定時間以上、設定範囲内に収まっているとき、運転者の好む走行ラインを車両１が走行していると判定する。

なお、上記の判定方法を組み合わせることで、横変位補正値算出部２４は、複数の走行状態量から、運転者の好む走行ラインを車両１が走行しているか否かを判定するように構成されてもよい。このように、複数の走行状態量を用いて、横変位補正値算出部２４による判定が実行されるように構成することで、誤判定を回避することができ、その結果、判定精度を向上させることができる。

ステップＳ２０２では、横変位補正値算出部２４は、横変位学習候補値を算出し、ステップＳ２０３へと進む。

具体的には、横変位補正値算出部２４は、横変位算出部２３から入力された横変位ｙＬｄに加え、現時点よりも例えば３秒間の設定時間だけ遡った過去の期間に入力された横変位ｙＬｄも考慮して、これらの横変位ｙＬｄの平均値を算出する平均化処理を行い、その平均値を横変位学習候補値とする。

このように、横変位補正値算出部２４は、横変位算出部２３から過去から現時点にかけて入力された横変位ｙＬｄの平均値を横変位学習候補値としている。したがって、運転者の一時的な操舵による横変位学習候補値の変動を抑制することができる。なお、横変位補正値算出部２４は、平均化処理を行わずに、横変位算出部２３から入力された横変位ｙＬｄをそのまま横変位学習候補値とするように構成されてもよい。

ステップＳ２０３では、横変位補正値算出部２４は、横変位学習候補値を制限し、ステップＳ２０４へと進む。

具体的には、横変位補正値算出部２４は、横変位学習候補値の上下限値を設定し、設定された上下限値に従って、横変位学習候補値を修正する。

ここで、ステップＳ２０２で算出された横変位学習候補値について、少なくとも車両１が走行車線から逸脱するような絶対値の大きな横変位学習候補値は望ましくない。

そこで、横変位補正値算出部２４は、横変位学習候補値の上下限値を設定する。上下限値の設定方法について、例えば、走行路幅の１／２の値と、車両１の車両幅の１／２の値との差を上限値とし、上限値の逆符号値を下限値とすればよい。

また、横変位補正値算出部２４は、設定された下限値から上限値までの範囲に横変位学習候補値が含まれている場合には、横変位学習候補値を修正しない。

一方、設定された下限値から上限値までの範囲に横変位学習候補値が含まれていない場合には、横変位学習候補値がその範囲に含まれるように横変位学習候補値を修正する。例えば、横変位補正値算出部２４は、横変位学習候補値が下限値未満であれば、横変位学習候補値がその下限値となるように修正し、横変位学習候補値が上限値よりも大きければ、横変位学習候補値がその上限値となるように修正する。

このように、横変位補正値算出部２４は、横変位学習候補値の上下限値を設定し、設定された上下限値から、横変位学習候補値を修正する。つまり、ステップＳ２０２で算出された横変位学習候補値に対して、任意の制限を設けている。したがって、車両１の走行車線からの逸脱を回避するとともに、車両１の走行車線または隣接車両への接近を回避することができる。

ステップＳ２０４では、横変位補正値算出部２４は、横変位学習値ｙＬｄ＿ｌｒｎを確定し、ステップＳ２０５へ進む。

具体的には、横変位補正値算出部２４は、ステップＳ２０１で決定された横変位学習記憶値更新フラグの値に従って動作する。

まず、横変位学習記憶値更新フラグが「１」である場合の横変位補正値算出部２４の動作について説明する。

ここで、記憶部には、車速と横変位学習記憶値とが関連付けられたテーブルが記憶されている。このテーブルは、例えば、車速の速度領域として、低速領域、中速領域および高速領域の３段階の領域に分け、その領域ごとに、横変位学習記憶値が関連付けられている。

横変位学習記憶値更新フラグが「１」である場合、横変位補正値算出部２４は、走行環境検出部２７から入力された車速の速度領域に対応した横変位学習記憶値を、テーブルから選択する。例えば、走行環境検出部２７から入力された車速の速度領域が中速領域であれば、横変位補正値算出部２４は、中速領域に対応した横変位学習記憶値をテーブルから選択する。

続いて、横変位補正値算出部２４は、その選択された横変位学習記憶値を、横変位学習候補値に置き換えて更新する。つまり、車速の速度領域に対応した既存の横変位学習記憶値に代わり、ステップＳ２０３を実行後の横変位学習候補値が新たな横変位学習記憶値となる。

また、横変位補正値算出部２４は、更新後の横変位学習記憶値、すなわち、横変位学習候補値を横変位学習値ｙＬｄ＿ｌｒｎとする。

次に、横変位学習記憶値更新フラグが「０」である場合の横変位補正値算出部２４の動作について説明する。

横変位学習記憶値更新フラグが「０」である場合、横変位補正値算出部２４は、走行環境検出部２７から入力された走行環境に含まれる車速の速度領域に対応した横変位学習記憶値を、テーブルから選択する。

続いて、横変位補正値算出部２４は、その選択された横変位学習記憶値を、横変位学習値ｙＬｄ＿ｌｒｎとする。

ここで、車両１の車速が高速領域である場合には、その車速が低速領域である場合と比較して、運転者のわずかな力で転舵輪が大きく変動し、その結果、車両１が走行車線から逸脱しやすい状態となる。したがって、車速が高速領域である場合、車速が低速領域である場合と比較して、走行車線の中央付近を走行することが好まれる傾向にある。

そこで、上記のとおり、走行環境検出部２７から入力された走行環境、すなわち車速に応じて横変位学習値ｙＬｄ＿ｌｒｎを確定するように構成している。このように構成することで、車速の変化に伴う運転者の嗜好の変化に対応することができ、その結果、運転者の好む走行ラインを車両１が走行するように転舵輪を制御することができる。

なお、横変位補正値算出部２４は、車速とは別の走行環境を用いて、上記と同様に、横変位学習記憶値更新フラグの値に従って動作するように構成されてもよい。

具体的には、例えば、走行路認識部２１は、カメラ９から入力された前方画像データから、走行路の曲率を算出し、その曲率を走行環境として横変位補正値算出部２４に出力する。つまり、走行路認識部２１は、走行路の曲率を走行環境として検出する走行環境検出部２７として機能する。また、記憶部には、曲率と横変位学習記憶値とが関連付けられたテーブルを記憶しておく。横変位補正値算出部２４は、車速の代わりに、走行路認識部２１から入力された曲率に応じて横変位学習値ｙＬｄ＿ｌｒｎを確定する。

ここで、運転者によって、直線走行時と旋回走行時とでは、運転者の好む走行ラインが異なる場合がある。そこで、走行路の曲率の変化に伴う嗜好の変化に対応することができるように、上記のように構成することは、効果的である。

このように、横変位補正値算出部２４は、走行環境検出部２７から入力された走行環境に対応する横変位学習記憶値をテーブルから選択する。また、車両１が運転者の好む走行ラインを走行していると判定した場合には、選択された横変位学習記憶値を横変位学習候補値に置き換えて更新するとともに、更新後の横変位学習記憶値を横変位学習値ｙＬｄ＿ｌｒｎとする。一方、車両１が運転者の好む走行ラインを走行していないと判定した場合には、選択された横変位学習記憶値を横変位学習値ｙＬｄ＿ｌｒｎとする。

なお、横変位補正値算出部２４は、運転者の好む走行ラインを車両１が走行していると判定したとき、横変位学習候補値を横変位学習値ｙＬｄ＿ｌｒｎとするとともに、その横変位学習候補値を記憶部に記憶するように構成されてもよい。この場合、横変位補正値算出部２４は、運転者の好む走行ラインを車両１が走行していないと判定したとき、今回の横変位学習候補値ではなく、記憶部に記憶された最新の横変位学習候補値を、横変位学習値ｙＬｄ＿ｌｒｎとする。このように構成することで、走行環境検出部２７から走行環境を入力しなくても、横変位学習値ｙＬｄ＿ｌｒｎを算出することができる。

ステップＳ２０５では、横変位補正値算出部２４は、横変位学習値ｙＬｄ＿ｌｒｎの時間当たりの変化量を制限し、ステップＳ２０６へと進む。

具体的には、横変位補正値算出部２４は、ステップＳ２０４での横変位学習値ｙＬｄ＿ｌｒｎに対して、フィルタ処理を適用して、ステップＳ２０６へと進む。

ここで、ステップＳ２０４で確定された横変位学習値ｙＬｄ＿ｌｒｎによって、横変位補正値ｙＬｄ＿ｃが急激に変化し、その結果、車両１の挙動が急変する可能性がある。そこで、車両１の挙動が急変することを抑制するために、横変位学習値ｙＬｄ＿ｌｒｎの時間当たりの変化量の急変を抑制するフィルタ処理が適用される。

なお、フィルタとして、例えば一般的な一次ローパスフィルタを使用すればよく、フィルタの交差周波数は、車両１の変動が不快とならないような十分低い周波数、例えば、１Ｈｚに設定すればよい。

このように、横変位補正値算出部２４は、横変位学習値ｙＬｄ＿ｌｒｎの時間当たりの変化量の急変を抑制するフィルタ処理を行う。

ステップＳ２０６では、横変位補正値算出部２４は、横変位ｙＬｄから横変位学習値ｙＬｄ＿ｌｒｎを減算することで、横変位補正値ｙＬｄ＿ｃを算出する。

次に、ステップＳ１０４における目標舵角算出部２５による目標舵角算出処理の詳細について、図９を参照しながら説明する。図９は、図３の目標舵角算出部２５によって実行される目標舵角算出処理の一連の処理を示すフローチャートである。

ステップＳ３０１では、目標舵角算出部２５は、式（１８）、（１９）および（２０）に従って、係数ｋ１、ｋ２およびｋ３を算出し、ステップＳ３０２へと進む。

なお、係数ｋ１〜ｋ３のそれぞれに含まれるパラメータについて、ＬｆおよびＬｒは、重心−車輪軸間距離のため車両毎に決まった値である。一方、ＣｆおよびＣｒは、タイヤの摩擦力に関する値であって路面状態またはタイヤ等によって変化し、λも制御応答に関する値である。したがって、Ｃｆ、Ｃｒおよびλは、状況に応じて変更することが望ましい。

また、係数ｋ１およびｋ３には、車速が含まれており、Ｌｄも車速に応じて変更するとよいので、係数ｋ１〜ｋ３は、車両状態量に応じて変更することが望ましい。特に、操舵角変化に対する車両挙動変化への影響が大きい車速、または路面摩擦係数が低い走行路では、操舵角制御の応答を抑える必要があるので、係数ｋ１〜ｋ３は、ＣｆおよびＣｒへの影響が大きい路面摩擦係数に応じて変更することが望ましい。このように、係数ｋ１〜ｋ３を状況に応じて変更すれば、適切な制御が可能となる。

ステップＳ３０２では、式（２１）に従って、目標舵角算出部２５は、目標舵角基本値ａｎｇ＿ｂｓを算出し、ステップＳ３０３へと進む。なお、式（２１）におけるθが目標舵角基本値ａｎｇ＿ｂｓに相当する。

具体的には、目標舵角算出部２５は、ステップＳ３０１で算出した係数ｋ１〜ｋ３と、ステップＳ１０３で算出した横変位補正値ｙＬｄ＿ｃと、走行路認識部２１によって算出された目標走行ライン傾き角ｅＬｄと、車両状態量検出部２８から入力されたヨーレートγ’とを、式（２１）に代入することで、目標舵角基本値ａｎｇ＿ｂｓを算出する。

ステップＳ３０３では、目標舵角算出部２５は、ステップＳ３０２で算出した目標舵角基本値ａｎｇ＿ｂｓに対して、制限処理を施すことで、制限後目標舵角基本値ａｎｇ＿ｃｌｐを算出する。

ここで、目標舵角ａｎｇ＿ｔｇが過大な値になると、先の図５に示す二輪モデルを適用可能な条件を逸脱する恐れがあるとともに、ＣｆおよびＣｒ特性も大きく変化する。

そこで、目標舵角ａｎｇ＿ｔｇが過大な値とならないように、目標舵角基本値ａｎｇ＿ｂｓに対して、制限処理を施す。また、車両１の高速走行時に舵角が大きくなると、遠心力が大きくなるので、横方向加速度を抑制するためにも、このような制限処理を施す必要がある。

具体的には、目標舵角算出部２５は、車速に応じて、横方向加速度が横方向加速度設定値以下となるように目標舵角基本値ａｎｇ＿ｂｓを制限した値を、制限後目標舵角基本値ａｎｇ＿ｃｌｐとして算出する。なお、横方向加速度設定値は、予め設定しておけばよく、例えば、０．２Ｇとすればよい。

最後に、ステップＳ３０４では、目標舵角算出部２５は、ステップＳ３０３で算出した制限後目標舵角基本値ａｎｇ＿ｃｌｐから、目標舵角ａｎｇ＿ｔｇを算出し、一連の処理を終了する。

ここで、車両挙動が急変することは望ましくないので、目標舵角ａｎｇ＿ｔｇの単位時間当たりの変化量を制限することが望ましく、高車速になるほど舵角変化に対する車両挙動は大きくなる。そこで、ステップＳ３０４では、車速上昇に従ってその変化量が小さくなるように、目標舵角ａｎｇ＿ｔｇを制限する。

目標舵角算出部２５は、記憶部に記憶されている前回の目標舵角ａｎｇ＿ｔｇ＿ｏｌｄと、車速に応じて設定した変化量制限値ｄｌｔ＿ａｎｇとを用いて、制限後目標舵角基本値ａｎｇ＿ｃｌｐに対して、制限処理を施すことで、目標舵角ａｎｇ＿ｔｇを算出する。具体的には、目標舵角算出部２５は、制限後目標舵角基本値ａｎｇ＿ｃｌｐがａｎｇ＿ｔｇ＿ｏｌｄ−ｄｌｔ＿ａｎｇからａｎｇ＿ｔｇ＿ｏｌｄ＋ｄｌｔ＿ａｎｇの範囲に含まれるように、制限後目標舵角基本値ａｎｇ＿ｃｌｐを制限した値を、目標舵角ａｎｇ＿ｔｇとして算出する。

次に、本発明の車両用操舵装置によって実現される効果について詳細に説明する。ここで、本発明との比較例として、運転者の好む走行ラインではなく、目標走行ライン設定部２２によって設定された目標走行ラインｌｉｎｅ＿ｔｇを車両１が走行するように操舵制御部２９が転舵輪を制御する場合を考える。

この場合、運転者の好みによらず目標走行ラインｌｉｎｅ＿ｔｇを車両１が追従して走行するよう操舵補助が行われていることとなるので、運転者の好みの走行位置での車両の走行を継続することができない可能性があり、その結果、運転者が違和感を持つという可能性がある。

また、車両用操舵装置による操舵補助が行われているタイミングで、運転者の好みの走行位置での車両の走行を継続するために運転者が操舵を行うと、車両用操舵装置による操舵補助と運転者による操舵とが対立し、その結果、走行安定性が低下する可能性がある。

これに対して、本発明の車両用操舵装置では、目標走行ラインｌｉｎｅ＿ｔｇに対して、運転者の特性に応じて設定される横変位学習値ｙＬｄ＿ｌｒｎ分だけ変位した運転者の好む走行ラインを車両１が走行するよう操舵補助が行われる。したがって、運転者の好みを考慮して転舵輪を制御することができる。

以上、本実施の形態１によれば、前方走行路情報と目標走行ラインとから、車両の前方注視点距離に対応する横変位を算出し、車両１の走行状態量から、車両が運転者の好む走行ラインを走行しているか否かを判定するように構成されている。また、その判定結果に応じて、横変位から横変位学習値を算出し、横変位と横変位学習値との偏差に相当する横変位補正値が減少するように横変位の変化速度である横速度を制御することで、目標舵角を算出するように構成されている。

これにより、運転者の好む走行ラインを車両が走行するように転舵輪を制御することができる。また、運転者の好む走行ラインを車両が走行するので、運転者による転舵輪の操舵と車両用操舵装置による操舵補助とが対立することなく、その結果、安定した車両の走行が可能となる。

なお、本実施の形態１では、横変位補正値算出部２４は、横変位算出部２３によって算出された前方注視点距離Ｌｄに対応する横変位ｙＬｄから、横変位学習値ｙＬｄ＿ｌｒｎを算出し、横変位ｙＬｄと横変位学習値ｙＬｄ＿ｌｒｎとの偏差を横変位補正値ｙＬｄ＿ｃとして、目標舵角算出部２５に提供するように構成されている。しかしながら、現在の車両位置に対応した横変位、すなわち、現在の車両位置と目標走行ラインｌｉｎｅ＿ｔｇとの変位である車両位置横変位を算出する車両位置横変位算出部を備えて構成してもよい。この場合、横変位補正値算出部２４は、その車両位置横変位から横変位学習値ｙＬｄ＿ｌｒｎを算出し、横変位ｙＬｄと横変位学習値ｙＬｄ＿ｌｒｎとの偏差を横変位補正値ｙＬｄ＿ｃとして、目標舵角算出部２５に提供するように構成される。このように構成した場合であっても、運転者の好む走行ラインを車両が走行するように転舵輪を制御することができ、本実施の形態１に示す車両用操舵装置と同様の効果を得ることができる。

また、図２はコントロールユニットの機能ブロック図として説明したが、車両用操舵装置全体の機能ブロック図としてもよい。この場合、走行路認識部２１は、カメラ９をさらに含み、走行路を認識するために前方画像を撮影する。また、走行路認識部２１は、目標走行ライン設定部２２、横変位算出部２３、横変位補正値算出部２４および目標舵角算出部２５に前方走行路情報を提供する。

走行状態量検出部２６は、操舵トルク検出部８および横変位算出部２３をさらに含み、操舵トルクを検出するとともに横変位ｙＬｄを算出し、横変位補正値算出部２４に提供する。走行環境検出部２７は、車速検出部６をさらに含み、車両の車速を検出し、その検出結果を横変位補正値算出部２４に提供する。車両状態量検出部２８は、車速検出部６およびヨーレート検出部７をさらに含み、車両の車速およびヨーレートを検出し、その検出結果を目標舵角算出部２５に提供する。

本実施の形態１では、操舵制御部２９として、電動パワーステアリング装置をベースとしているが、操舵を制御できるものであればよく、例えばハンドルと転舵輪との間の機械的リンクを廃したステアリングバイワイヤと称される操舵装置をベースとしてもよい。

また、走行路認識部２１は、カメラ９から入力された前方画像データを用いて、前方走行路情報を生成しているが、これに限らない。例えばＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）を使用したカーナビゲーションシステムから得られる地図情報および車両位置情報を用いて、前方走行路情報を生成してもよい。また、ヨー角の検出は、ヨーレートの積分または目標走行ラインと実際の走行軌跡との比較などから行えばよい。

本実施の形態１では、レーンキープアシストを想定したシステムに対して本発明を適用する場合について述べたが、これに限らず、駐車支援システムおよび自動運転システム等に本発明を適用してもよい。本発明は、各システムにおいて設定される目標走行ラインを追従するよう転舵輪を操舵する際に適用可能である。

１ 車両、２ ハンドル、３ モータ、４ 操舵機構、５ タイヤ、６ 車速検出部、７ ヨーレート検出部、８ 操舵トルク検出部、９ カメラ、１０ コントロールユニット、２１ 走行路認識部、２２ 目標走行ライン設定部、２３ 横変位算出部、２４ 横変位補正値算出部、２５ 目標舵角算出部、２６ 走行状態量検出部、２７ 走行環境検出部、２８ 車両状態量検出部、２９ 操舵制御部、１０１ インタフェース、１０２ プロセッサ、１０３ メモリ。

Claims (12)

1. 車両が走行する走行路を認識することで前方走行路情報を生成する走行路認識部と、
   前記前方走行路情報から、前記車両を前記走行路に追従走行させる際の目標となる目標走行ラインを設定する目標走行ライン設定部と、
   前記前方走行路情報と、前記目標走行ラインとから、前記車両の前方注視点距離に対応する横変位を算出する横変位算出部と、
   前記車両の走行状態量を検出する走行状態量検出部と、
   前記走行状態量から、運転者の好む走行ラインを前記車両が走行しているか否かを判定し、判定結果に応じて、前記横変位から横変位学習値を算出し、前記横変位と前記横変位学習値との偏差を横変位補正値として算出する横変位補正値算出部と、
   前記横変位補正値が減少するように前記横変位の変化速度である横速度に基づいて、目標舵角を算出する目標舵角算出部と、
   前記目標舵角から、前記車両の舵角を制御する操舵制御部と、
   を備えた車両用操舵装置。
2. 前記車両の現在位置に対応する車両位置横変位を算出する車両位置横変位算出部をさらに備え、
   前記横変位補正値算出部は、前記横変位の代わりに、前記車両位置横変位から前記横変位学習値を算出する
   請求項１に記載の車両用操舵装置。
3. 前記車両の車両状態量を検出する車両状態量検出部をさらに備え、
   前記前方走行路情報は、前記前方注視点距離に対応する目標走行ライン傾き角を含み、
   前記目標舵角算出部は、
   前記車両状態量、前記目標走行ライン傾き角および前記横変位補正値から、前記目標舵角を算出する
   請求項１または２に記載の車両用操舵装置。
4. 前記車両状態量は、前記車両のヨーレートを含み、
   前記目標舵角をθ、係数をｋ１、ｋ２およびｋ３、前記横変位補正値をｙＬｄ＿ｃ、前記目標走行ライン傾き角をｅＬｄ、前記ヨーレートをγ’と表記したとき、
   前記目標舵角算出部は、以下の式に従って、前記目標舵角を算出する
   θ＝ｋ１・ｙＬｄ＿ｃ＋ｋ２・ｅＬｄ−ｋ３・γ’
   請求項３に記載の車両用操舵装置。
5. 前記横変位補正値算出部は、設定時間以上、前記走行状態量が設定範囲内に収まっているとき、前記運転者の好む走行ラインを前記車両が走行していると判定する
   請求項１から４までのいずれか１項に記載の車両用操舵装置。
6. 前記走行状態量は、操舵トルク、操舵角、ヨーレートおよび横加速度の少なくとも１つを含む
   請求項１から５までのいずれか１項に記載の車両用操舵装置。
7. 前記横変位補正値算出部は、
   前記横変位算出部から過去から現時点にかけて入力された前記横変位の平均値を横変位学習候補値とし、前記横変位学習候補値から前記横変位学習値を算出する
   請求項１から６までのいずれか１項に記載の車両用操舵装置。
8. 前記車両の走行環境を検出する走行環境検出部と、
   前記走行環境と横変位学習記憶値とを関連付けたテーブルを記憶する記憶部と、
   をさらに備え、
   前記横変位補正値算出部は、
   前記走行環境に対応する前記横変位学習記憶値を前記テーブルから選択し、
   前記運転者の好む走行ラインを前記車両が走行していると判定した場合には、選択された前記横変位学習記憶値を前記横変位学習候補値に置き換えて更新するとともに、更新後の前記横変位学習記憶値を前記横変位学習値とし、
   前記運転者の好む走行ラインを前記車両が走行していないと判定した場合には、選択された前記横変位学習記憶値を前記横変位学習値とする
   請求項７に記載の車両用操舵装置。
9. 前記走行環境は、前記車両の車速または前記走行路の曲率である
   請求項８に記載の車両用操舵装置。
10. 前記横変位補正値算出部は、前記横変位学習候補値の上下限値を設定し、設定された前記上下限値から、前記横変位学習候補値を修正する
    請求項７から９までのいずれか１項に記載の車両用操舵装置。
11. 前記横変位補正値算出部は、前記横変位学習値の時間当たりの変化量の急変を抑制するフィルタ処理を行う
    請求項１から１０までのいずれか１項に記載の車両用操舵装置。
12. 車両が走行する走行路を認識することで前方走行路情報を生成する走行路認識ステップと、
    前記前方走行路情報から、前記車両を前記走行路に追従走行させる際の目標となる目標走行ラインを設定する目標走行ライン設定ステップと、
    前記前方走行路情報と、前記目標走行ラインとから、前記車両の前方注視点距離に対応する横変位を算出する横変位算出ステップと、
    前記車両の走行状態量を検出する走行状態量検出ステップと、
    前記走行状態量から、運転者の好む走行ラインを前記車両が走行しているか否かを判定し、判定結果に応じて、前記横変位から横変位学習値を算出し、前記横変位と前記横変位学習値との偏差を横変位補正値として算出する横変位補正値算出ステップと、
    前記横変位補正値が減少するように前記横変位の変化速度である横速度に基づいて、目標舵角を算出する目標舵角算出ステップと、
    前記目標舵角から、前記車両の舵角を制御する操舵制御ステップと、
    を備えた車両用操舵方法。

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