JP2018030481A - 操舵制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ドライバが行っている切り込みや切り戻しなどの状態である操舵状態を区別し、操舵状態に応じた操舵感覚をドライバに対して与える操舵制御装置を提供する。【解決手段】操舵制御装置に備えられた介入検出部が行う介入検出処理は、Ｓ２１０及びＳ２２０にて、操舵トルクＴｓを変換特性に応じて介入係数αを算出する。Ｓ２３０、Ｓ２５０及びＳ２７０にて、介入検出部は操舵トルクＴｓ、モータ角速度ω及び操舵状態量Ｑｓに基づいて操舵状態を判定し、当該変換特性をＳ２４０、Ｓ２６０、Ｓ２８０及びＳ２９０にて、当該操舵状態に応じて変化させる。内部値演算部は介入係数αに応じて、自動操舵トルク及びアシストトルクの比率を変化させる。【選択図】図５

Description

本開示は、車両の操舵制御を行う操舵制御装置に関する。

車両のドライバによる操舵のうち少なくとも一部を自動で行う自動操舵において、車両がレーンに沿って走行するように車両を制御するレーンキープ制御の技術が知られている。

例えば、特許文献１のモータ制御装置は、モータの制御により車両がレーンに沿って走行するように車両を制御するレーンキープ制御を行うための自動操舵トルク及びドライバによる操舵に対する負荷を軽減するアシストトルクを発生させる。この際、操舵トルクをあらかじめ決められた変換情報により介入係数に変換する。そして、当該モータの制御に対してドライバ又はシステムが介入した際にドライバに違和感を与えないように、介入係数により車両の制御の切替を行う技術が開示されている。

特開２０１５−２０６０４号公報

しかしながら、特許文献１の介入検出部は、自動操舵が行われているときに操舵トルクが検出されるとこれをドライバによる介入として検出する。このため、切り込み、切り戻しといったドライバの操舵状態を区別することができなかった。したがって、ドライバの操舵状態に応じた操舵感覚をドライバに対して与えることが困難であった。なお、ここでいう切り込みとは、自動操舵によりステアリングが切られている方向と同じ方向にドライバがトルクをかけている状態である。また、切り戻しとは、自動操舵によりステアリングが切られている方向と反対方向にドライバがトルクをかけている状態である。

本開示は、ドライバが行っている切り込みや切り戻しなどの状態である操舵状態を区別し、操舵状態に応じた操舵感覚をドライバに対して与える操舵制御装置を提供する。

本開示の操舵制御装置は、アシスト制御演算部（２０）、追従制御演算部（３０）、モータ駆動部（６０）、状態判定部（４０、Ｓ２１０、Ｓ２２０、Ｓ２３０、Ｓ２５０、Ｓ２７０）、介入算出部（４０、Ｓ２４０、Ｓ２６０、Ｓ２８０、Ｓ２９０）及び内部値演算部（３４）を備える。

アシスト制御演算部は、車両に備えられたハンドルに対する操舵によって生じる操舵トルクの検出値である検出トルクに応じて操舵負荷を軽減するアシストトルクを発生させるためのアシスト指令を生成する。

追従制御演算部は、操舵に関わる物理量の目標値を取得し、当該目標値に物理量の検出値を追従させる自動操舵トルクを発生させるための追従指令を生成する。
モータ駆動部は、アシストトルク及び自動操舵トルクを発生させるモータ（６）をアシスト指令及び追従指令の加算値に基づいて駆動する。

状態判定部は、検出トルク及びモータの角速度の検出値である検出角速度から、ドライバによる操舵の状態が切り込みの状態にあるか、切り戻しの状態にあるかを少なくとも判定する。

介入算出部は、追従制御演算部による制御へのドライバからの介入又はアシスト制御演算部による制御への目標値の生成に関わるシステムからの介入の度合いを、状態判定部での判定結果に従って、変化させる。

内部値演算部は、介入算出部で導き出される介入の度合いに応じて自動操舵トルクに対するアシストトルクの比率が変化するように、アシスト制御演算部及び追従制御演算部のうち少なくとも一方で使用される内部値を変化させる。

このような構成によれば、検出トルク及びモータ角速度を検出することで切り込みや切り戻しといったドライバによる操舵状態を区別することができる。これにより、当該操舵状態に応じて、車両の制御の切替を行うことで、ドライバに対して違和感のない操舵感覚をドライバに与えることができる。

また、本開示は、前述した操舵制御装置の他、操舵制御装置を構成要素とするシステム、操舵制御装置を構成する各手段としてコンピュータを機能させるためのプログラム、操舵制御方法など、種々の形態で実現できる。

操舵制御装置の構成を示すブロック図である。 ＥＣＵの構成を示すブロック図である。 追従制御演算部の構成を示すブロック図である。 内部値演算部による内部値演算処理を示すフローチャートである。 介入検出部による介入検出処理を示すフローチャートである。 切り込み及び切り戻しを行った際の操舵状態量の変化を表すグラフである。 切り込み及び手離しを行った際の操舵状態量の変化を表すグラフである。 切り込み及び切り戻しを行った際の追従指令の変化を表すグラフである。 切り込み及び切り戻しを行った際の操舵トルクの変化を表すグラフである。 切り込み及び手離しを行った際の追従指令の変化を表すグラフである。 切り込み及び手離しを行った際の操舵トルクの変化を表すグラフである。 介入検出部の構成を表す図である。 第２実施形態における介入検出部の構成を表す図である。 第２実施形態における介入検出部による介入検出処理を表すフローチャートである。 変形例における変換マップを表すグラフである。 変形例における調整ゲインと操舵状態量の関係を表すグラフである。 変形例における追従指令の変化を表すグラフである。 変形例における操舵トルクを表すグラフである。

以下、図面を参照しながら、本開示の実施形態を説明する。
［１．第１実施形態］
［１−１．構成］
本実施形態の電動ステアリングシステム１は、図１に示すように、アシスト制御及び追従制御を実行するものである。ここでいうアシスト制御は、ドライバによる操舵をモータ６によってアシストする制御である。また、追従制御は、レーンキープ制御ともいい、走行レーンに設定された目標コースに沿った自動操舵をモータ６によって実現する。

ハンドル２は、ステアリングシャフト３の一端に固定され、ステアリングシャフト３の他端にはトルクセンサ４が接続されており、このトルクセンサ４の他端には、インターミディエイトシャフト５が接続されている。なお、以下の説明では、ステアリングシャフト３からトルクセンサ４を経てインターミディエイトシャフト５に至る軸体全体を、まとめて操舵軸ともいう。

トルクセンサ４は、操舵トルクＴｓを検出するためのセンサである。具体的には、ステアリングシャフト３とインターミディエイトシャフト５とを連結するトーションバーを有し、このトーションバーのねじれ角に基づいてそのトーションバーに加えられているトルクを検出する。

モータ６は、アシスト制御に基づくアシストトルクや追従制御に基づく自動操舵トルクを発生させるためのものであり、減速機構６ａを介してその回転がインターミディエイトシャフト５に伝達される。すなわち、減速機構６ａは、モータ６の回転軸の先端に設けられたウォームギアと、このウォームギアと噛み合った状態でインターミディエイトシャフト５に同軸状に設けられたウォームホイールとにより構成されている。これにより、モータ６の回転がインターミディエイトシャフト５に伝達される。逆に、ドライバによる操舵や路面からの反力である路面反力によってインターミディエイトシャフト５が回転すると、その回転が減速機構６ａを介してモータ６に伝達され、モータ６も回転することになる。

また、モータ６は、例えばブラシレスモータからなり、内部にレゾルバ等の回転センサを備えている。回転センサは、少なくともモータ回転角θ、モータ角速度ωを出力する。但し、モータ回転角θやモータ角速度ωの代わりに、これらモータ回転角θやモータ角速度ωに減速機構６ａのギア比を乗じることで求められる操舵角や操舵角速度を用いてもよい。

インターミディエイトシャフト５における、トルクセンサ４が接続された一端とは反対側の他端は、ステアリングギアボックス７に接続されている。ステアリングギアボックス７は、ラックとピニオンギアからなるギア機構にて構成されており、インターミディエイトシャフト５の他端に設けられたピニオンギアに、ラックの歯が噛み合っている。そのため、ドライバがハンドル２を回すと、インターミディエイトシャフト５が回転即ちピニオンギアが回転することにより、これによりラックが左右に移動する。ラックの両端にはそれぞれタイロッド８が取り付けられており、ラックとともにタイロッド８が左右の往復運動を行う。これにより、タイロッド８がその先のナックルアーム９を引っ張ったり押したりすることで、操舵輪である各タイヤ１０の向きが変わる。

また、車両における所定の部位には、車速Ｖを検出するための車速センサ１１が設けられている。
以下では、ハンドル２から各タイヤ１０に至る、ハンドル２の操舵力が伝達される機構全体を総称して、操舵系メカ１００ともいう。

このような構成を有する操舵系メカ１００では、ドライバの操舵によるハンドル２の回転がステアリングシャフト３、トルクセンサ４及びインターミディエイトシャフト５を介してステアリングギアボックス７に伝達される。そして、ステアリングギアボックス７内で、インターミディエイトシャフト５の回転がタイロッド８の左右移動に変換される。当該タイロッド８が動くことによって、左右の両タイヤ１０が操舵される。

ＬＫＰ−ＥＣＵ１６は、図示しない車載バッテリからの電力によって動作し、図示しない車載カメラによって撮像された車両前方の画像から、走行レーンや走行レーンにおける自車両の位置を検出する。検出された自車両の位置に基づいて目標コースを設定する。更に、車速や舵角の検出値等に基づいて、目標コースに沿って走行するためのモータ回転角あるいは操舵角の目標値である目標角度θｔを設定し、この目標角度θｔをＥＰＳ−ＥＣＵ１５に出力する。なお、ここでいうＬＫＰはレーンキーピングの略であり、目標コースに沿って走行する制御である。また、このような目標角度θｔを設定する処理は、レーンキープ制御において周知のものであるため、ここでは説明を省略する。

ＥＰＳ−ＥＣＵ１５は、図示しない車載バッテリからの電力によって動作する。ＥＰＳ−ＥＣＵ１５は、目標角度θｔ、操舵トルクＴｓ、モータ６のモータ回転角θ，モータ角速度ω及び車速センサ１１にて検出された車速Ｖに基づいて、アシスト指令ＡＣと追従指令ＴＣを足し合わせた最終指令ＴＬを演算する。なお、ＥＰＳは電動パワーステアリングの略であり、電気由来の力で操舵を補助する制御である。ここでいう目標速度θｔは、ＬＫＰ−ＥＣＵ１６で求められた値である。操舵トルクＴｓは、トルクセンサ４にて検出された値である。アシスト指令ＡＣはアシストトルクを発生させるための電流指令値であり、追従指令ＴＣは自動操舵トルクを発生させるための電流指令値である。
そして、その最終指令ＴＬに応じた駆動電圧Ｖｄをモータ６へ印加することにより、アシストトルク、及び自動操舵トルクを発生させる。

つまり、ＥＰＳ−ＥＣＵ１５は、駆動電圧Ｖｄによってモータ６を制御することによって操舵特性を制御し、ひいてはモータ６により駆動される操舵系メカ１００を制御する。ここでは追従制御すなわちレーンキープ制御に必要な応答性を確保するために、上記制御を任意の周期で実行し、この周期で駆動指令ＤＣを更新するように構成されている。ここでいう任意の周期とは、例えば数百ｕｓ〜数百ｍｓのいずれかで、レーンキープを実行する上で問題なければ何でも良い。なお図示しないが、ＥＰＳ−ＥＣＵ１５は、駆動指令ＤＣに基づいてモータ６への駆動電圧Ｖｄに印加する際、モータ６が３相モータであれば３相分印加する。

ＥＰＳ−ＥＣＵ１５は、ＣＰＵと、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等の半導体メモリとを有する周知のマイクロコンピュータを中心に構成される。ＥＰＳ−ＥＣＵ１５の各種機能は、ＣＰＵが非遷移的実体的記録媒体に格納されたプログラムを実行することにより実現される。なおこの例では、半導体メモリが、プログラムを格納した非遷移的実体的記録媒体に該当する。また、このプログラムが実行されることで、プログラムに対応する方法が実行される。ＥＰＳ−ＥＣＵ１５は、図２に示すように、後述するアシスト制御演算部２０、追従制御演算部３０、介入検出部４０、加算器５０、モータ駆動部６０として機能する。なお、ＥＰＳ−ＥＣＵ１５を構成するマイクロコンピュータの数は１つでも複数でもよい。ここでいう、加算器５０は、アシスト指令ＡＣと追従指令ＴＣを加算することによりモータを駆動するための電流指令値となる駆動指令ＤＣを生成する。また、ＥＰＳ−ＥＣＵ１５を構成するこれらの要素を実現する手法はソフトウェアに限るものではなく、その一部又は全部の要素について、一つあるいは複数のハードウェアを用いて実現してもよい。例えば、上記機能がハードウェアである電子回路によって実現される場合、その電子回路は多数の論理回路を含むデジタル回路、又はアナログ回路、あるいはこれらの組合せによって実現してもよい。なお、ＥＰＳ−ＥＣＵ１５が本開示における操舵制御装置に相当する。

モータ駆動部６０は、駆動指令ＤＣに基づき、駆動指令ＤＣに対応したアシストトルク及び自動操舵トルクが操舵軸に付与されるようにモータ６へ駆動電圧Ｖｄを印加する。具体的には、駆動指令ＤＣを目標電流とし、モータ６に流れる通電電流Ｉｍが目標電流と一致するように駆動電圧Ｖｄをフィードバック制御することで、操舵軸に対して所望のトルクを発生させる。なお、このようなモータ駆動部６０は、例えば特開２０１３−５２７９３号公報により、公知の技術であるため、その詳細についての説明は省略する。

アシスト制御演算部２０は、操舵トルクＴｓ、モータ角速度ω、車速Ｖに基づき、アシストトルクを発生させるための電流指令値を表すアシスト指令ＡＣを生成する。なお、アシストトルクは、路面反力や路面負荷に応じた伝達感や、操舵状態に応じたフィールが実現されるようにドライバによる操舵をアシストする。具体的には、例えば、アシスト制御演算部２０は、操舵トルクＴｓ及び車速Ｖに基づき路面反力に応じた伝達感を得るための基本アシスト量を演算する。アシスト制御演算部２０は、操舵トルクＴｓ及びモータ角速度ωに応じて操舵状態に応じたアシスト補償量を演算する。アシスト制御演算部２０は、そのアシスト補償量に、車速Ｖに応じたゲインを乗じたものを基本アシスト量に加算することでアシスト指令ＡＣを生成する。但し、アシスト指令ＡＣの演算方法は、これに限るものではなく、公知の任意の手法を使用することが可能である。

介入検出部４０は、ドライバによる追従制御への介入操作を検出する。すなわち、介入検出部４０は操舵トルクＴｓ及びモータ角速度ωを読み込み、当該操舵トルクＴｓ及びモータ角速度ωに応じて、介入係数αを出力する。ここでいう介入係数αは、追従制御演算部による制御へのドライバからの介入又はアシスト制御演算部による制御への目標値の生成に関わるシステムからの介入の度合いをいう。この時、操舵トルクＴｓに対してローパスフィルタを作用させて、操舵トルクＴｓに重畳された路面外乱等、ドライバによる介入動作以外のノイズを除去するようにしてもよい。なお、介入検出部４０における処理の詳細は、後述する。

追従制御演算部３０は、図３に示すように、目標角度θｔ、モータ回転角θに基づき、モータ回転角θを目標角度θｔに追従させるのに必要な自動操舵トルクを発生させるための電流指令値を表す追従指令ＴＣを生成する。具体的には、追従制御演算部３０は、減算器３１と、特性決定器３２と、積分器３３と、内部値演算部３４とを備えている。
ここでいう減算器３０は、目標角度θｔに対するモータ回転角θの偏差を求める。特性決定器３２は、減算器３１で求めた偏差にＰＩＤゲインを付与することで制御特性を決定づける。積分器３３は、特性決定器３２の出力である積分対象値ＴＭを積分する。内部値演算部３４は、介入係数αに従って、追従制御演算部３０での演算に使用される内部値を変化させることによって、追従指令ＴＣを変化させる。なお、特性決定器３２と積分器３３は、一般的なＰＩＤ制御を表す数式を、離散化のために双一次変換し、その変換により得られた数式に基づく制御構造を実現する周知のものである。

内部値演算部３４は、積分器３３において積分対象値ＴＭと追従指令の前回値ＴＣ［ｎ−１］とを加算する加算器の出力を変化対象値ｕとし、変化後の出力ｙが追従指令ＴＣ［ｎ］となるように接続されている。

ここで、内部値演算部３４が実行する内部値演算処理の内容を図４に示すフローチャートに沿って説明する。
まずＳ１１０で内部値演算部３４は、減算器３１の出力である変化対象値ｕ及び介入検出部４０の出力である介入係数αを読み込む。

Ｓ１２０で内部値演算部３４は、予め設定された追従指令の上限値ＣＬに介入係数αを乗じることでガード値ＬＭを算出する。なお、上限値ＣＬは、例えば、モータ６の定格電流に設定する。

Ｓ１３０で内部値演算部３４は、変化対象値の絶対値｜ｕ｜がガード値ＬＭ以上であるか否かを判断する。つまり、−ＬＭ〜ＬＭの範囲を、追従指令ＴＣの許容範囲として、変化対象値ｕが許容範囲を超えているか否かを判断する。このときの許容範囲の境界値はガード値±ＬＭである。

Ｓ１３０で変化対象値ｕが許容範囲内である場合、Ｓ１４０で内部値演算部３４は、変化対象値ｕを演算することなくそのまま出力ｙとして設定する。
Ｓ１３０で変化対象値ｕが許容範囲外である場合、Ｓ１５０で内部値演算部３４は、変化対象値ｕが非負の値であるか否かを判断する。

Ｓ１５０で変化対象値ｕが非負の値である場合、Ｓ１６０で内部値演算部３４は、許容範囲の上限値であるガード値ＬＭを出力ｙとして設定する。
Ｓ１５０で変化対象値ｕが負の値である場合、Ｓ１７０で内部値演算部３４は、許容範囲の下限値である負のガード値−ＬＭを出力ｙとして設定する。

すなわち、変化対象値の絶対値｜ｕ｜が許容範囲を超えて大きくなると、追従指令ＴＣは、許容範囲のガード値±ＬＭに制限される。ＬＭは追従指令の上限値ＣＬに介入係数αを乗じることで得られるので、上限値ＣＬは定数であるから、介入係数αが小さくなるに従って、追従指令ＴＣも減少する。

［１−２．処理］
＜介入検出部＞
介入検出部４０による介入検出処理の流れを、図５を用いて説明する。なお、介入検出処理は、任意の周期で行われる。

まず、Ｓ２１０で介入検出部４０は、操舵トルクＴｓ及びモータ角速度ωを読み込む。
Ｓ２２０で介入検出部４０は、読み込んだ操舵トルクＴｓ及びモータ角速度ωを掛け合わせることで操舵状態量Ｑｓを算出する。ここで、操舵トルクＴｓ及びモータ角速度ωは、いずれもハンドル２を右回転させた場合に正の極性の値を、左回転させた場合に負の極性の値となる。具体的には、操舵トルクＴｓは、Ｔｓ＝０となるハンドル２の位置を中立位置として、中立位置から右回転させた場合に正の極性の値を、左回転させた場合に負の極性の値となる。中立位置は、タイヤがグリップしている通常走行時には、車両を直進させる位置が中立位置となり、オーバステアによるスピン発生時にはタイヤが横滑りしている方向が中立位置となる。また、操舵状態量Ｑｓの算出においては、操舵トルクＴｓ及びモータ角速度ωはそれぞれの絶対値が一定以上となる場合に、正の場合には１に負の場合には−１になるように変換されてから掛け合わせられる。すなわち、操舵状態量Ｑｓは、−１から＋１までの値をとる。

Ｓ２３０で介入検出部４０は、モータ角速度ωの絶対値｜ω｜が角速度閾値ａ以下であるか否かを判定する。ここでいう角速度閾値ａは、あらかじめ決められたモータ角速度ωの値である。Ｓ２３０で介入検出部４０は、モータ角速度ωの絶対値｜ω｜が角速度閾値ａ以下であると判定した場合、介入検出部４０は操舵状態が保舵であると判定する。ここでいう保舵とはドライバがハンドルを保持し、左右どちらにも動かさないようにしている状態を指す。

介入検出部４０により操舵状態が保舵であると判定されると、Ｓ２４０で介入検出部４０は、保舵に対応した変換マップにより、介入係数αを算出し、処理が終了する。
Ｓ２３０で介入検出部４０は、モータ角速度ωの絶対値｜ω｜が角速度閾値ａよりも大きいと判定した場合、Ｓ２５０で介入検出部４０は、操舵状態量Ｑｓが０以上であるか否かを判定する。

Ｓ２５０で介入検出部４０は、操舵状態量Ｑｓが０以上であると判定した場合、介入検出部４０は操舵状態が切り込みであると判定する。すなわち、操舵トルクＴｓとモータ角速度ωの極性が同じとなることにより操舵状態量Ｑｓが正の極性の値となる場合は、ドライバが切り込みを行うことによって生じた値であると判定する。

介入検出部４０により操舵状態が切り込みであると判定されると、Ｓ２６０で介入検出部４０は、切り込みに対応した変換マップにより、介入係数αを算出し、処理が終了する。

Ｓ２５０で介入検出部４０は、操舵状態量Ｑｓが０未満であると判定した場合、Ｓ２７０で介入検出部４０は、操舵トルクＴｓの絶対値｜Ｔｓ｜がトルク閾値ｂより大きいか否かを判定する。ここでいうトルク閾値ｂはあらかじめ決められた操舵トルクＴｓの閾値である。

Ｓ２７０で介入検出部４０は、操舵トルクＴｓの絶対値｜Ｔｓ｜がトルク閾値ｂよりも大きいと判定した場合、介入検出部４０は操舵状態が切り戻しであると判定する。
介入検出部４０により操舵状態が切り戻しであると判定されると、Ｓ２８０で介入検出部４０は、切り戻しに対応した変換マップにより、介入係数αを算出し、処理が終了する。

Ｓ２７０で介入検出部４０は、操舵トルクＴｓの絶対値｜Ｔｓ｜がトルク閾値ｂ以下であると判定した場合、介入検出部４０は操舵状態が手離しであると判定する。
介入検出部４０により操舵状態が手離しであると判定されると、Ｓ２９０で介入検出部４０は、手離しに対応した変換マップにより、介入係数αを算出し、処理が終了する。

介入検出部４０は当該算出された介入係数αを追従制御演算部３０に供給する。
なお、Ｓ２１０、Ｓ２２０、Ｓ２３０、Ｓ２５０及びＳ２７０の処理が状態判定部による処理に相当し、Ｓ２４０、Ｓ２６０、Ｓ２８０及びＳ２９０の処理が介入算出部による処理に相当する。

以下、保舵、切り込み、切り戻し及び手離しそれぞれの操舵状態に対応した変換マップについて説明する。なお以下、変換マップのパラメータとして操舵トルクの絶対値｜Ｔｓ｜を用いているが、操舵トルクＴｓそのものを用いてもよい。この場合、変換マップは、Ｔｓ＝０の軸を挟んで左右対称の特性を示すものとなる。

介入検出部４０により操舵状態は保舵であると判定された場合、すなわちＳ２４０で使用される保舵に対応した変換マップは以下のようなものである。介入検出部４０は、｜Ｔｓ｜≦Ａではα＝１を出力し、｜Ｔｓ｜≧Ｂではα＝０を出力し、Ａ＜｜Ｔｓ｜＜Ｂでは｜Ｔｓ｜の増大に伴い、α＝１からα＝０の範囲で単調減少する値を出力するように設定される。つまり、介入検出部４０は、操舵トルクの絶対値｜Ｔｓ｜が大きいほど、すなわちドライバの操舵介入度合いが大きいほど、値が小さくなる介入係数αを生成する。これにより介入係数αが小さくなり追従指令が減少することで、ドライバへの負担が軽減される。｜Ｔｓ｜≦Ａの範囲は不感帯であり、意図せずドライバがハンドルに触れてしまう等した場合に、これを介入操作として誤検出することがないようにするためのものである。Ｂは、例えば、意図的な操舵によって発生した操舵トルクＴｓであると確実に判断できる大きさに設定する。また、Ａ＜｜Ｔｓ｜＜Ｂでは、αが減少していれば、その減少傾向は直線的なものに限るものではなく、例えば２次関数のような形を用いても、公知の任意の方法を用いても良い。

介入検出部４０により操舵状態は切り込みであると判定された場合、すなわちＳ２６０で使用される切り込みに対応した変換マップはＳ２４０で使用される保舵に対応した変換マップと同様のものである。すなわち切り込みに対応した変換マップは、保舵に対応した変換マップと同様に｜Ｔｓ｜≦Ａの範囲は不感帯である。当該切り込み対応した変換マップは、保舵の場合と同じく意図せずドライバがハンドルに触れてしまう等した場合に、これを介入操作として誤検出することがないようにするためのものである。

介入検出部４０により操舵状態は切り戻しであると判定された場合、すなわちＳ２８０で使用される切り戻しに対応した変換マップは以下のようなものである。介入検出部４０は、｜Ｔｓ｜＝０では介入係数α＝１、｜Ｔｓ｜≧Ｂでは介入係数α＝０、Ｂ＞｜Ｔｓ｜＞０では、｜Ｔｓ｜が減少するほど、指数関数的にあるいは反比例して介入係数αが増加するように設定されている。

介入検出部４０により操舵状態は手離しであると判定された場合、すなわちＳ２９０で使用される手離しに対応した変換マップはＳ２４０で使用される保舵に対応した変換マップと同様のものである。すなわち手離しに対応した変換マップは保舵に対応した変換マップと同様に｜Ｔｓ｜≦Ａの範囲は不感帯である。手離しに対応した変換マップは、保舵の場合と同じく意図せずドライバがハンドルに触れてしまう等した場合に、これを介入操作として誤検出することがないようにするためのものである。

［１−３．効果］
以上説明したように、介入検出部４０、操舵状態に応じて変換マップを切り替えることで、操舵状態に応じた介入係数αを算出する。このような構成によれば、操舵トルクＴｓ及びモータ角速度ωを検出することで切り込みや切り戻しといったドライバの操舵状態を区別することができ、当該操舵状態に応じて、車両の制御の切替を行うことで、ドライバに対して違和感のない操舵感覚をドライバに与えることができる。

例えば、本実施形態の操舵制御装置によれば、切り戻しと手離しを区別することができる。すなわち、本実施形態では、操舵トルクＴｓに対してトルク閾値ｂを設定し、操舵トルクＴｓがトルク閾値ｂより大きい場合に切り戻し、トルク閾値ｂ以下である場合に手離しとして判定している。これにより、切り戻しと手離しを区別することができる。本実施形態では、切り戻しと手離しを区別した際に、それぞれの状態に応じた変換マップを設定する。これにより、前述のようなそれぞれの状態に応じた変換マップを設定することで切り戻し時のハンドルがドライバの意思よりも戻される戻され感と、手離し時の目標軌道への復帰の性能である追従性能とを両立することができる。

次に、操舵状態が切り込みから切り戻し及び手離しに変化した場合の、具体的な操舵状態量Ｑｓ、追従指令ＴＣ及び操舵トルクＴｓについて図６から図１１までの図を用いて説明する。

なお、各図において横軸は時間を示し、縦軸は、操舵状態量Ｑｓ、追従指令ＴＣ及び操舵トルクＴｓの値を示す。また、０秒から２．５秒までにおいて切り込みを行い、２．５秒の時点から切り戻し又は手離しを行っている。

操舵状態が切り込みから切り戻しに変化した場合の操舵状態量Ｑｓについて図６を用いて説明する。切り込みを行っている０秒から２．５秒までの間には操舵状態量Ｑｓは正の値を示している。これは、操舵トルクＴｓ及びモータ角速度ωが同符号となることによる。これに対して、切り戻しを行っている２．５秒以降の操舵状態量Ｑｓは、負の値を示している。これは、操舵トルクＴｓ及びモータ角速度ωが異符号となることによる。この結果から、前述の通り、切り込みでは操舵状態量Ｑｓが正の値を示し、切り戻しでは操舵状態量Ｑｓが負の値を示すことがわかる。

次に操舵状態が切り込みから手離しに変化した場合の操舵状態量Ｑｓについて図７を用いて説明する。切り込みを行っている０秒から２．５秒までの間には操舵状態量Ｑｓは正の値を示しているのに対し、手離しを行っている２．５秒以降の操舵状態量Ｑｓの絶対値はあらかじめ決められた閾値以下に安定する。図６に示した切り戻しを行った場合の結果に比べて、操舵状態量Ｑｓの絶対値の大きさは、小さいことがわかる。すなわちこれは、操舵状態が手離しになることにより、操舵トルクＴｓの絶対値があらかじめ決められたトルクの閾値以下になることで、操舵トルクＴｓ及びモータ角速度ωを掛け合わせた値である操舵状態量Ｑｓの絶対値があらかじめ決められた操舵状態量の閾値以下に安定することによる。すなわち本実施形態では、操舵トルクＴｓの絶対値があらかじめ決められたトルクの閾値以下であるか否かを判定することで手離しと切り戻しを区別することができる。

次に操舵状態が切り込みから切り戻しに変化した場合の追従指令ＴＣについて図８を用いて説明する。なお、以降の図では、従来技術の結果を点線で示し、本実施形態での結果を実線で示す。前述のとおり、追従指令ＴＣは追従制御演算部３０により生成されるモータ回転角θを目標角度θｔに追従させるのに必要な自動操舵トルクを発生させるための電流指令値を表す。

切り込みを行っている０秒から２．５秒までの間には、追従指令ＴＣは従来技術の結果と本実施形態での結果は同様の結果を示す。これに対して、切り戻しを行っている２．５秒以降の追従指令ＴＣの絶対値は従来技術に比べ、小さい値を示している。従来技術の追従指令ＴＣが負の値を取り、絶対値が大きい。このことは、従来技術では、追従指令ＴＣによりドライバの行う切り戻しに対して自動操舵が与える影響が大きく、ドライバに対してハンドルが戻される感覚を与えることを示している。一方、本実施形態の結果は従来技術に比べ追従指令ＴＣの絶対値が小さい値を示している。従来技術に比べ追従指令ＴＣが減少することに伴い、図９に示すように操舵トルクＴｓも低減されていることからドライバに対してハンドルが戻される感覚を与えることを低減することを示している。

次に操舵状態が切り込みから手離しに変化した場合の追従指令ＴＣについて図１０を用いて説明する。従来技術の結果を点線で示し、本実施形態の操舵制御装置による結果を実線で示す。

追従指令ＴＣは手離しを行っている２．５秒以降において、従来技術と本実施形態との間で差異がない。追従指令ＴＣに差異がないことに伴い、図１１に示すように操舵トルクＴｓについても従来技術と本実施形態との間で差異がない。すなわち、従来技術と本実施形態とで追従性能が同等であることを示している。

［２．第２実施形態］
［２−１．第１実施形態との相違点］
第２実施形態は、基本的な構成は第１実施形態と同様であるため、相違点について以下に説明する。なお、第１実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。

前述した第１実施形態では、図１２に示すように介入検出部４０は、操舵状態に対応した変換マップを切り替えることにより介入係数αを算出した。これに対し、第２実施形態では、図１３に示すように介入検出部４０ａは、操舵トルクＴｓに応じた介入係数基礎量αｂに対して、操舵状態量Ｑｓに対応する調整ゲインｋを掛け合わせることで、介入係数αを導きだす点で、第１実施形態と相違する。ここでいう、介入係数基礎量αｂとは、操舵トルクＴｓに応じて単一の変換マップを用いて導き出される値である。

［２−２．処理］
次に、第２実施形態の介入検出部４０ａが、図５に示す第１実施形態の介入検出処理に代えて実行する第２実施形態の介入検出処理について、図１４のフローチャートを用いて説明する。なお、図１４におけるＳ３１０、Ｓ３２０及びＳ３３０の処理は、図５におけるＳ２１０、Ｓ２４０、Ｓ２２０の処理と同様であるため、説明を一部簡略化している。

Ｓ３１０で、介入検出部４０ａは操舵トルクＴｓ及びモータ角速度ωを読み込む。
Ｓ３２０で、介入検出部４０ａは読み込んだ操舵トルクＴｓと、あらかじめ決められた単一の変換マップに基づいて、介入係数基礎量αｂを求める。なお、Ｓ３２０で使用される変換マップは、第１実施形態においてＳ２４０で使用される変換マップと同様である。

Ｓ３３０で、介入検出部４０ａは読み込んだ操舵トルクＴｓ及びモータ角速度ωを元に操舵状態量Ｑｓを求める。なお、Ｓ３３０で操舵状態量Ｑｓを求める方法は第１実施形態のＳ２２０と同様である。

Ｓ３４０で、介入検出部４０ａは操舵状態量Ｑｓとあらかじめ決められた調整ゲインｋを算出するための変換マップを元に調整ゲインｋを算出する。当該変換マップはある一定の負の値を状態閾値Ｃとして、操舵状態量Ｑｓが状態閾値Ｃ未満である場合には調整ゲインｋ＝０を出力し、操舵状態量Ｑｓが０以上である場合には、調整ゲインｋ＝１を出力する。操舵状態量Ｑｓが状態閾値Ｃ以上０未満である場合には、調整ゲインｋは、操舵状態量Ｑｓが状態閾値Ｃから０までの変化に伴い、０から１まで増加する値を出力するように設定される。すなわち、介入検出部４０ａは、当該変換マップにより操舵状態量Ｑｓが大きいほど値が大きくなる調整ゲインｋを生成する。なお、ここで状態閾値Ｃは、操舵状態量Ｑｓが状態閾値Ｃ未満の時には、操舵状態が切り戻しであるような値に設定される。

Ｓ３５０で、算出した調整ゲインｋと介入係数基礎量αｂとを掛け合わせることで介入係数αを算出する。
［２−３．効果］
以上詳述した第２実施形態によれば、前述した第１実施形態の効果を奏し、さらに、以下の効果を奏する。

第１実施形態では、操舵トルクＴｓから介入係数αを算出するための変換マップが操舵状態それぞれに対応した変換マップが必要となり、複数必要である。一方で調整ゲインｋを掛け合わせることにより、介入係数αを算出するための変換マップを削減することができる。これにより、例えば、変換マップを保存するためのメモリの削減、また、変換マップを切り替える処理が簡略化されるため、処理負荷の低減ができる。また、マップそのものを切り替えることが無いため、操舵状態の切り替わる時に調整ゲインｋを調整することで、介入係数αが急激に変化することを抑制することができ、ドライバに急激な操作感の変化を与えることを抑制することができる。

［３．他の実施形態］
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上述の実施形態に限定されることなく、種々変形して実施することができる。

（３ａ）上記第１実施形態では、介入検出部４０により操舵状態は切り込みであると判定された場合、すなわちＳ２６０で使用される切り込みに対応した変換マップはＳ２４０で使用される保舵に対応した変換マップと同様のものである。しかし、切り込みに対応した変換マップはこれに限定されるものではない。例えば図１５に示すように以下のような変換マップであってもよい。すなわち、介入検出部４０は、｜Ｔｓ｜≦０ではα＝１を出力し、｜Ｔｓ｜≧Ｂではα＝０を出力し、０＜｜Ｔｓ｜＜Ｂでは｜Ｔｓ｜の増大に伴い、α＝１からα＝０の範囲で単調減少する値を出力するように設定される。つまり、介入検出部４０は、操舵トルクの絶対値｜Ｔｓ｜が大きいほど、すなわちドライバの操舵介入度合いが大きいほど、値が小さくなる介入係数αを生成する。このような変換マップによれば、Ｓ２４０で使用した変換マップに比べ、不感帯が存在しない。このため、介入係数が小さくなり、追従指令が減少し、自動操舵トルクが減少し、その結果、操舵トルクＴｓが減少することで、ドライバの行う切り込みに対して与える負担を抑制することができる。これによりスムーズな操作感を提供することができる。なお、前述の０＜｜Ｔｓ｜＜Ｂではαが減少していれば、その減少傾向は直線的なものに限るものではなく、例えば２次関数のような形を用いても、公知の任意の方法を用いても良い。

（３ｂ）また、上記第１実施形態では、不感帯は意図せずドライバがハンドルに触れてしまう等した場合に、これを介入操作として誤検出することがないようにするためのものであるとしたが、これに限定されるものではない。すなわち、不感帯が設定されるＡの値は誤検出を抑制するために限定されるものではなく、設定されてもよい。例えば、保舵状態において、Ａの値を上記実施形態で示した値より大きくし、ハンドルを握っている程度のトルクでも介入係数αが減少しないようにＡを設定してもよい。この場合、操舵トルクＴｓが減少せず、ドライバは車両が自動操舵を行っていることを、ハンドルにかかる操舵トルクＴｓから通して認識することができる。すなわち、保舵状態において自動操舵を行っているか否かをドライバが判断することができる。

（３ｂ）上記第２実施形態では、操舵トルクＴｓから介入係数基礎量αｂを算出するための変換マップは第１実施形態のＳ２４０のマップと同一であるとしたが、これに限定されるものではない。さらに、当該変換マップは、１つの変換マップにより変換されるものに限定されるものではなく、第１実施形態において、介入係数αを求めた処理と同様の処理により複数の変換マップを切り替えることにより介入係数基礎量αｂを算出してもよい。すなわち、複数の変換マップの切替を行い、介入係数基礎量αｂを算出するとともに、調整ゲインｋを掛け合わせることで介入係数αを導き出してもよい。

（３ｃ）上記第２実施形態では、介入検出部４０ａは操舵状態量Ｑｓからあらかじめ決められた調整ゲインｋを算出するための変換マップは、操舵状態量Ｑｓが０以上である場合には、調整ゲインｋ＝１を出力する。しかし、介入検出部４０ａが操舵状態量Ｑｓからあらかじめ決められた調整ゲインｋを算出するための変換マップはこれに限定されるものではない。例えば、図１６に示すように操舵状態量Ｑｓのある一定の正の値を切り込み状態閾値Ｄとして、切り込み状態閾値Ｄ以上になった場合に減少し、０になるような変換マップであってもよい。この場合、操舵状態量Ｑｓが切り込み状態閾値Ｄ以上になった場合に介入係数調整ゲインｋが減少することにより、介入係数αが減少することで、切り込みの際の操舵トルクＴｓが低減され、切り込みの際にもドライバに対する操舵の負担を軽減することができる。図１７に示すグラフにおいて、切り込みの際に追従指令ＴＣが増加し、図１８に示す操舵トルクＴｓが低減されていることがわかる。このことから、切り込みについてもドライバの負担が軽減されていることがわかる。なお、従来技術の結果を点線で示し、本実施形態の操舵制御装置による結果を実線で示す。

（３ｄ）上記各実施形態における操舵トルクＴｓは、トルクセンサの検出値に限定されるものではなく、操舵トルクＴｓに応じて変化する値である操舵トルクＴｓ相当値であってもよい。例えば、アシストトルク検出値、操舵軸の負荷トルクやラック推力、又はアシストトルク指令値や、電流指令値としてもよい。ここでいう、アシストトルク検出値は電流検出値などの検出値に基づいて演算される値であり、操舵軸の負荷トルクやラック推力は演算により推定される値である。アシストトルク指令値及び電流指令値は制御によって結果的に生じる目標または指令となる値である。

（３ｅ）上記各実施形態では、モータ角速度ωを用いて状態判定を行ったが、これに限定されるものではない。例えば、モータ角速度ωにギア比を掛け合わせた操舵速度や、操舵速度に応じて変化する他のパラメータに基づいて操舵状態の判定を行ってもよい。

（３ｆ）上記各実施形態では、モータ角速度ωの絶対値があらかじめ決められた閾値以下である場合には操舵状態は保舵であるとしたが、この場合に判定される操舵状態はこれに限定されるものではない。例えば静止状態もこれに含まれるとしてもよい。

（３ｇ）上記各実施形態では、介入検出部４０での検出結果を表す介入係数αに基づいて、追従制御演算部３０が追従指令ＴＣを制限するように構成されているが、追従制御演算部３０が制限を行う構成に限定されるものではない。例えば、β＝１−αとなるような、即ち介入係数αに対して相補的な値をとる介入係数βを用いてアシスト制御演算部２０に対して介入係数を供給する構成であってもよい。この場合、介入係数αの追従制御演算部３０への供給及び介入係数βのアシスト制御演算部２０への供給の少なくとも一方が行われればよい。なお、この場合、介入係数αと介入係数βの関係は、必ずしも前述のような関係に限定されるものではなく、α＋β≦１を満たすような値であればよい。

（３ｈ）上記各実施形態における１つの構成要素が有する複数の機能を、複数の構成要素によって実現したり、１つの構成要素が有する１つの機能を、複数の構成要素によって実現したりしてもよい。また、複数の構成要素が有する複数の機能を、１つの構成要素によって実現したり、複数の構成要素によって実現される１つの機能を、１つの構成要素によって実現したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加又は置換してもよい。なお、特許請求の範囲に記載した文言から特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本開示の実施形態である。

（３ｉ）上述した状態判定装置の他、当該状態判定装置を構成要素とするシステム、当該状態判定装置としてコンピュータを機能させるためのプログラム、このプログラムを記録した半導体メモリ等の非遷移的実態的記録媒体、状態判定方法など、種々の形態で本開示を実現することもできる。

６…モータ、２０…アシスト制御演算部、３０…追従制御演算部、３４…内部値演算部、４０…介入検出部、６０…モータ駆動部。

Claims (7)

1. 車両に備えられたハンドルに対する操舵によって生じる操舵トルクの検出値である検出トルクに応じて操舵負荷を軽減するアシストトルクを発生させるためのアシスト指令を生成するように構成されたアシスト制御演算部（２０）と、
   操舵に関わる物理量の目標値を取得し、当該目標値に前記物理量の検出値を追従させる自動操舵トルクを発生させるための追従指令を生成するように構成された追従制御演算部（３０）と、
   前記アシストトルク及び前記自動操舵トルクを発生させるモータ（６）を前記アシスト指令及び前記追従指令の加算値に基づいて駆動するように構成されたモータ駆動部（６０）と
   前記検出トルク及び前記モータの角速度の検出値である検出角速度から、ドライバによる操舵の状態である操舵状態が切り込みの状態にあるか、切り戻しの状態にあるかを少なくとも判定するように構成された状態判定部（４０、Ｓ２１０、Ｓ２２０、Ｓ２３０、Ｓ２５０、Ｓ２７０）と、
   前記追従制御演算部による制御へのドライバからの介入又は前記アシスト制御演算部による制御への前記目標値の生成に関わるシステムからの介入の度合いを、前記状態判定部での判定結果に従って、変化させるように構成された介入算出部（４０、Ｓ２４０、Ｓ２６０、Ｓ２８０、Ｓ２９０）と、
   前記介入算出部で導き出される介入の度合いに応じて前記自動操舵トルクに対する前記アシストトルクの比率が変化するように、前記アシスト制御演算部及び前記追従制御演算部のうち少なくとも一方で使用される内部値を変化するように構成された内部値演算部（３４）と、
   を備える操舵制御装置。
2. 請求項１に記載の操舵制御装置であって、
   前記状態判定部は、前記検出トルクがあらかじめ決められた値であるトルク閾値未満である場合には、前記操舵状態は手離しであると判定する、操舵制御装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の操舵制御装置であって、
   前記状態判定部は、前記検出角速度の大きさがあらかじめ決められた値である角速度閾値未満である場合には、前記検出トルクの値にかかわらず、前記操舵状態は保舵であると判定する、操舵制御装置。
4. 請求項１に記載の操舵制御装置であって、
   前記介入算出部は、前記介入の度合いを、前記検出トルクから前記介入の度合いへの変換特性を定義した変換情報を用いて導出し、かつ、前記変換情報を変更させるように構成された、操舵制御装置。
5. 請求項４に記載の操舵制御装置であって、
   前記介入算出部は、前記変換情報として、前記変換特性の異なる複数の変換マップを備え、前記状態判定部での判定結果に従って、前記介入の度合いの算出に用いる前記変換マップを切り替えることで、前記変換特性を変化させる操舵制御装置。
6. 請求項４に記載の操舵制御装置であって、
   前記介入算出部は、前記変換情報を用いて導出された介入の度合いに、前記状態判定部での判定結果に応じて設定される調整ゲインを乗じることで、前記変換特性を変化させる、操舵制御装置。
7. 請求項６に記載の操舵制御装置であって、
   ドライバによる操舵の状態が前記切り込みであると判定された場合に、前記調整ゲインを減少させる、操舵制御装置。