JP2018122731A - 車両の操舵支援装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 舵角中立点のずれに起因して車両が車線から逸脱してしまうことを抑制する。
【解決手段】 運転支援ＥＣＵ１０は、中立点ずれ検出部３０を備えている。中立点ずれ検出部３０は、イグニッションスイッチがオンすると、ＥＰＳ・ＥＣＵ７０が認識している舵角中立点のずれを演算する。中立点ずれ検出部３０は、舵角中立点のずれを演算した後に、制御量演算部２０に対して車線維持支援制御の実施を許可する許可信号を送信するとともに、舵角中立点のずれが閾値以上である場合には、舵角中立点のずれを補償するための補正舵角θａを制御量演算部２０に送信する。制御量演算部２０は、基本目標舵角θbase*に補正舵角θａを加算した値を最終的な目標舵角θ*に設定する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車両が目標走行ラインに沿って走行するようにドライバーの操舵操作を支援する車両の操舵支援装置に関する。

従来から、特許文献１に提案されているように、車両が目標走行ラインに沿って走行するようにドライバーの操舵操作を支援する車両の操舵支援装置が知られている。この操舵支援装置では、ヨーレートセンサの検出値を使ってステアリング機構の舵角中立点を学習し、学習した舵角中立点を基準として操舵角を制御することにより、車両を目標走行ラインに沿って走行させる。これにより、ドライバーは、操舵操作の支援を受けることができる。こうした、制御を操舵支援制御と呼ぶ。

特開２０１０−１２０５０４号公報

操舵支援制御を精度よく実施するためには、舵角中立点が正確に求められる必要がある。しかしながら、ヨーレートセンサは、自身の温度変化により検出値が変化する。図５は、ヨーレートセンサの検出特性を表す。横軸は時間であり、実線がヨーレートセンサの検出値、破線がヨーレートセンサの温度を表す。例えば、車両の起動（イグニッションスイッチのオン）直後においては、エアコンの作動開始等によってヨーレートセンサの温度は上昇するため、ヨーレートセンサの検出特性が変化する。

舵角中立点は、車両が直進走行するときの舵角である。従って、ヨーレートセンサの検出値が正確であれば、その検出値を用いて車両の直進走行を推定することができるため、舵角中立点についても要求精度を満足することができる。しかし、ヨーレートセンサの温度が安定する前においては、ヨーレートセンサの検出値が正確ではないため、その検出値を用いて車両の直進走行を推定して舵角中立点を求めた場合には、その舵角中立点は正確ではない。

従って、車両の起動直後において学習された舵角中立点を用いて操舵支援制御を行った場合には、精度良い操舵支援制御を行うことができず、車両が車線から逸脱するおそれがある。

一般に、舵角中立点は、イグニッションスイッチがオンしている期間中に学習されて記憶される。そして、次の車両の起動時に、直前回に記憶した舵角中立点が読み込まれ、その読み込まれた舵角中立点を基準として操舵角が演算される。このため、車両の起動時に読み込まれた舵角中立点が不正確である場合には、精度良い操舵支援制御を行うことができなくなる。

例えば、寒冷地に駐車されている車両においては、ヨーレートセンサが冷え切っている。こうした状況から、イグニッションスイッチがオンすると、エアコン等の作動によってヨーレートセンサの温度は上昇する。しかし、ヨーレートセンサの温度が安定する前に、イグニッションスイッチがオフし、その間に、舵角中立点の学習値が記憶された場合には、学習された舵角中立点は正しい値からずれてしまう。この結果、次回のイグニッションスイッチがオンしたときに正しくない舵角中立点が読み込まれてしまい、操舵支援制御が実施された場合には、車両が車線から逸脱するおそれがある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、舵角中立点のずれに起因して車両が車線から逸脱してしまうことを抑制することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の特徴は、
温度に応じて検出特性が変化するヨーレートセンサ（６０）の検出値を用いてステアリング機構の舵角中立点（θ０）を学習する中立点学習手段（５０）と、
前記中立点学習手段によって学習された舵角中立点を取得し、取得した前記舵角中立点を基準とした舵角（θｈ）を検出する舵角検出手段（７１）と、
自車両が目標走行ライン（Ｌｄ）に沿って走行するための目標舵角（θ*）を演算するとともに、前記舵角（θｈ）が前記目標舵角（θ*）に追従するように前記ステアリング機構に操舵トルクを付与する制御である操舵支援制御を実施する操舵支援制御手段（１０，７２，７３）と
を備えた操舵支援装置において、
前記操舵支援制御手段は、
前記操舵支援制御を開始する前に、前記舵角検出手段が取得した前記舵角中立点のずれ（θstudy，Δθave）を検出する中立点ずれ検出手段（３０）を備え、前記中立点ずれ検出手段によって検出された舵角中立点のずれを加味した目標舵角を用いて前記操舵支援制御を開始するように構成されたことにある。

本発明の操舵支援装置においては、中立点学習手段が、温度に応じて検出特性が変化するヨーレートセンサの検出値を用いてステアリング機構の舵角中立点を学習する。この場合、中立点学習手段は、少なくともヨーレートセンサの検出値を用いてステアリング機構の舵角中立点を学習すればよい。例えば、中立点学習手段は、ヨーレートセンサの検出値に基づいて、自車両が直進走行していると推定できる状況においてステアリング機構の舵角を舵角中立点に設定する。

舵角検出手段は、中立点学習手段によって学習された舵角中立点を取得し、取得した舵角中立点を基準とした舵角を検出する。例えば、舵角検出手段は、車両の起動時に、中立点学習手段によって学習された舵角中立点を取得する。操舵支援制御手段は、自車両が目標走行ラインに沿って走行するための目標舵角を演算するとともに、舵角が目標舵角に追従するようにステアリング機構に操舵トルクを付与する制御である操舵支援制御を実施する。ヨーレートセンサは、自身の温度に応じて検出特性が変化する。このため、ヨーレートセンサの温度が安定していない期間において学習された舵角中立点は、真の値からずれているおそれがある。

そこで、操舵支援制御手段は、操舵支援制御を開始する前に、舵角検出手段が取得した舵角中立点のずれを検出する中立点ずれ検出手段を備えている。操舵支援制御手段は、中立点ずれ検出手段によって検出された舵角中立点のずれを加味した目標舵角を用いて操舵支援制御を開始する。例えば、操舵支援制御手段は、自車両が目標走行ラインに沿って走行するための目標舵角に、舵角中立点のずれを加算した値を新たな目標舵角に設定し、この新たな目標舵角を用いて操舵支援制御を開始する。これにより、舵角中立点のずれに起因して車両が車線から逸脱してしまうことを抑制することができる。

例えば、中立点ずれ検出手段は、ヨーレートセンサを用いずに車両が直進走行している状態を推定し、車両が直進走行していると推定される場合に、舵角検出手段によって検出されている舵角を使って舵角中立点のずれを検出する。舵角中立点がずれていない場合には、舵角検出手段によって検出されている舵角は、ゼロ、あるいは、ゼロ近傍値となるはずである。従って、車両が直進走行していると推定される場合に、舵角検出手段によって検出されている舵角を、舵角中立点のずれとして検出することができる。

また、例えば、中立点ずれ検出手段は、ヨーレートセンサを用いずに車両が直進走行している状態を推定し、車両が直進走行していると推定される場合に、カメラセンサによって検出される道路曲率から算出される舵角と、舵角検出手段によって検出されている舵角との角度差を、舵角中立点のずれとして算出する。舵角中立点がずれていない場合には、算出した角度差は、ゼロ、あるいは、ゼロ近傍値となるはずである。従って、この算出した角度差を、舵角中立点のずれとして検出することができる。

また、例えば、操舵支援制御手段は、中立点ずれ検出手段によって検出された舵角中立点のずれが閾値よりもよりも大きい場合には、操舵支援制御の開始を禁止する禁止手段を備えていてもよい。

上記説明においては、発明の理解を助けるために、実施形態に対応する発明の構成要件に対して、実施形態で用いた符号を括弧書きで添えているが、発明の各構成要件は、前記符号によって規定される実施形態に限定されるものではない。

本実施形態に係る車両の操舵支援装置の概略システム構成図である。 左右白線ＬＬ，ＬＲ、目標走行ラインＬｄ、および、カーブ半径Ｒを表す平面図である。 車線維持支援制御を実施する場合の車線情報である横偏差Ｄｙ、および、ヨー角θｙを表す平面図である。 ヨーレートセンサの温度特性を表すグラフである。 ヨーレートセンサの誤差と舵角中立点のずれとの関係を表すグラフである。 中立点ずれ検出制御ルーチンを表すフローチャートである。 変形例に係る中立点ずれ検出制御ルーチンを表すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。図１は、実施形態の車両の操舵支援装置の概略システム構成図である。

操舵支援装置１は、運転支援ＥＣＵ１０と、中立点学習ＥＣＵ５０と、電動パワーステアリングＥＣＵ７０とを備えている。以下、電動パワーステアリングＥＣＵ７０をＥＰＳ・ＥＣＵ７０（Electric Power Steering ＥＣＵ）と呼ぶ。ＥＣＵは、Electric Control Unitの略である。各ＥＣＵ１０，５０，７０は、マイクロコンピュータを主要部として備えている。以下の説明において、「車両」とは、操舵支援装置１が搭載された車両（自車両）を表す。

中立点学習ＥＣＵ５０は、車両の旋回方向の安定性を確保するための車両安定制御（ＶＳＣ）を実施するＶＳＣ・ＥＣＵであって、そのＶＳＣの実行時に推定される車両の直進走行状態の判定結果を用いて舵角中立点を学習する機能を備えている。本実施形態においては、ＶＳＣは特徴ではなく、本発明を理解するうえでＶＳＣを説明する必要もないため、ＶＳＣ・ＥＣＵを中立点学習ＥＣＵ５０と呼び、以下、舵角中立点の学習に係る構成のみについて説明する。

舵角中立点とは、車両が直進するときのステアリング機構の舵角を意味する。中立点学習ＥＣＵ５０は、ヨーレートセンサ６０、車速センサ６１、横加速度センサ６２、および、ステアリングセンサ６６と接続されている。ヨーレートセンサ６０は、車両の旋回時に発生する重心軸周りのヨーレートγを表すヨーレート検出信号を出力する。車速センサ６１は、車両の走行速度（車速Ｖと呼ぶ）を表す車速検出信号を出力する。車速Ｖは車輪速に基づいて検出されるため、車速センサ６１に代えて車輪速センサを用いることもできる。尚、ＶＳＣの実施時においては、車両の横滑り状態を検出するために4輪の車輪速センサの車輪速検出信号が用いられる。横加速度センサ６２は、車両の横方向（車幅方向）の加速度である横加速度Ｇｙを表す横加速度検出信号を出力する。ステアリングセンサ６６は、操舵ハンドルの舵角であるハンドル舵角θｓｈを表すハンドル舵角検出信号を出力する。

回転角センサ６３は、ステアリング機構に組み込まれ、回転角検出信号を出力する。ステアリング機構は、図示しないが、操舵輪を操舵するための機構（例えば、操舵ハンドル、ステアリングシャフト、ラックピニオン機構、ラックバー、タイロッド、ナックルアーム等）を表す。本実施形態の回転角センサ６３は、例えば、ラックバーに噛合されたピニオンギヤが固着されたシャフト（ステアリングシャフトにおける最も車輪側のピニオンシャフト）の回転角θｓｐを検出する。回転角の検出は、必ずしも、ピニオンシャフトの回転角である必要は無いが、車輪に近い位置の回転角を検出した方がステアリング機構のダイナミクス（摩擦など）の影響が少なく、目標舵角に対する追従性が良好になるため、本実施形態においては、ピニオンシャフトの回転角を検出している。

回転角センサ６３は、イグニッションスイッチがオンしたときの回転位置を０degとした相対的な舵角を表す回転角検出信号を出力する。

中立点学習ＥＣＵ５０は、車速Ｖが予め設定された車速である学習許可車速Ｖref以上であり、かつ、ヨーレートγの絶対値｜γ｜が予め設定された直進走行判定閾値γref以下であり、かつ、横加速度Ｇｙの絶対値｜Ｇｙ｜が予め設定された直進走行判定閾値Ｇｙref以下であるという状況が所定時間以上継続するという直進走行判定条件が成立した場合に、車両が直進走行していると推定する。中立点学習ＥＣＵ５０は、直進走行判定条件が成立した場合に、その都度、そのときのステアリングセンサ６６によって検出されているハンドル舵角θｓｈを舵角中立点として不揮発性メモリに記憶更新する（学習する）。尚、中立点学習ＥＣＵ５０は、直進走行判定条件が成立した場合のハンドル舵角θｓｈが閾値以上である場合においてのみ、舵角中立点の学習を行うようにしてもよい。この直進走行判定条件には、少なくとも、ヨーレートγの絶対値｜γ｜が予め設定された直進走行判定閾値γref以下であるという条件が含まれていればよく、他に付加される条件は、任意に設定できるものである。

中立点学習ＥＣＵ５０は、イグニッションスイッチがオンしている期間において、上述した舵角中立点の学習を実施する。中立点学習ＥＣＵ５０は、イグニッションスイッチがオフし再度オンすると、不揮発性メモリに記憶してある学習値を読み込み、直前回に学習した舵角中立点θ０を表す情報をＥＰＳ・ＥＣＵ７０に供給する。また、中立点学習ＥＣＵは、舵角中立点θ０を学習する都度、その学習した舵角中立点θ０を表す情報をＥＰＳ・ＥＣＵ７０に供給する。

ヨーレートセンサ６０は、自身の温度に応じて検出値が変化する。このため、中立点学習ＥＣＵ５０は、例えば、車両にヨーレートが発生していないと推定される状況、例えば、車両が停止しているとき（車速Ｖ＝０）に、ヨーレートセンサ６０の出力のゼロ点のずれを補正する。つまり、車両にヨーレートが発生していないと推定される状況におけるヨーレートセンサ６０の出力信号を、ヨーレートγがゼロであるとするゼロ点補正処理を実施する。

ＥＰＳ・ＥＣＵ７０は、電動パワーステアリング装置の制御装置であって、ハンドル舵角演算部７１とモータ制御部７２とを備えている。ハンドル舵角演算部７１は、イグニッションスイッチがオンしたときに、中立学習ＥＣＵ５０から供給された舵角中立点θ０を取得する。ハンドル舵角演算部７１は、ステアリングセンサ６６によって検出されるハンドル舵角θｓｈと、中立点学習ＥＣＵ５０から供給された舵角中立点θ０と、回転角センサ６３によって検出されるピニオンシャフトの回転角θｓｐ（ピニオン角θｓｐと呼ぶ）とを用いて、補正舵角を算出する。補正舵角は、次式によって算出される。
補正舵角＝θｓｐ−（θｓｈ−θ０）
この補正舵角の算出は、イグニッションスイッチのオン直後の１回のみ実施される。つまり、その後、中立点学習ＥＣＵ５０からＥＰＳ・ＥＣＵ７０に供給された舵角中立点θ０については、補正舵角の算出に利用されない。ハンドル舵角演算部７１は、ピニオン角ｓｐを操舵ハンドルの回転角に変換したハンドル変換舵角θｈを演算する。ハンドル変換舵角θｈは、ピニオン角θｓｐから補正舵角を減算して算出される（θｈ＝θｓｐ−補正舵角）。このハンドル変換舵角θｈは、補正舵角を基準とした絶対角となる。つまり、ハンドル変換舵角θｈは、学習された舵角中立点θ０を基準（舵角ゼロ）として検出されるハンドル舵角（絶対角）を表す。ハンドル変換舵角θｈは、その符号（正負）によって操舵方向が特定される。尚、ここでいう補正舵角は、後述する補正舵角θａとは異なり、ハンドル変換舵角θｈを算出するために用いられる角度である。

尚、本実施形態においては、後述するＬＴＡ制御における目標舵角が操舵ハンドルの回転角で表されるため、シャフトの回転角がハンドル変換舵角θｈに変換されるが、ＬＴＡ制御における目標舵角が他の部位の回転角で表される場合には、その部位の回転角を用いた舵角が演算されればよい。

ハンドル舵角演算部７１は、イグニッションスイッチがオンしたときに中立点学習ＥＣＵ５０から取得した舵角中立点θ０を、イグニッションスイッチがオフするまでの期間中、ハンドル変換舵角θｈの演算に用いる。

モータ制御部７２は、ステアリングシャフトに設けられたトルクセンサ６４に接続される。トルクセンサ６４は、操舵ハンドルに入力された操舵トルクＴｒを表す検出信号を出力する。操舵トルクＴｒは、その符号によって左右方向が特定される。また、モータ制御部７２は、図示しないモータ駆動回路を備え、モータ駆動回路を介してアシストモータ７３に接続されている。アシストモータ７３は、ステアリング機構に組み付けられ、操舵トルクを発生させることによって操舵輪の舵角を変化させる。

モータ制御部７２は、トルクセンサ６４によって、ドライバーが操舵ハンドル（図示略）に入力した操舵トルクを検出し、この操舵トルクに基づいてアシストモータ７３を駆動制御することにより、ステアリング機構に操舵アシストトルクを付与して、ドライバーのハンドル操作が軽くなるように操舵操作をアシストする。

また、モータ制御部７２は、運転支援ＥＣＵ１０から操舵指令を受信した場合には、操舵指令（目標舵角θ*）で特定される制御量でアシストモータ７３を駆動して操舵アシストトルクを発生させる。この操舵アシストトルクは、上述のドライバーのハンドル操作を軽くするために付与される操舵アシストトルクとは異なり、ドライバーのハンドル操作力を必要とせずに、運転支援ＥＣＵ１０からの操舵指令によってステアリング機構に付与されるトルクを表す。

モータ制御部７２は、ハンドル舵角演算部７１によって算出されたハンドル変換舵角θｈと、運転支援ＥＣＵ１０から送信された目標舵角θ＊とを入力し、ハンドル変換舵角θｈが目標舵角θ＊に追従するように、アシストモータ７３への通電を制御して、アシストモータ７３にトルクを発生させる。これにより、ドライバーのハンドル操作無しに、車両の走行方向を所望の方向に制御することができる。

運転支援ＥＣＵ１０は、車速センサ６１、カメラセンサ６５、および、トルクセンサ６４に接続されている。カメラセンサ６５は、自車両の前方の風景を撮影し、撮影して得られた画像データを解析して、自車両の前方の道路に形成された白線を認識（検出）する。カメラセンサ６５は、図２に示すように、左白線ＬＬと右白線ＬＲとを認識し、この左右の白線ＬＬ，ＬＲの中央位置となる車線中央ラインを目標走行ラインＬｄに設定する。また、カメラセンサ６５は、目標走行ラインＬｄのカーブ半径Ｒを演算する。尚、目標走行ラインＬｄは、必ずしも、左右の白線の中央位置に設定される必要はなく、中央位置から所定距離だけ左右方向にずらした位置に設定されてもよい。また、目標走行ラインＬｄは、左白線ＬＬと右白線ＬＲとの何れか一方の認識状態が良好でなくても、他方の白線位置が良好に認識できる場合には、一方の白線位置を推定することにより設定される。

カメラセンサ６５は、左白線ＬＬと右白線ＬＲとで区画される走行車線における自車両の位置および向きを演算する。例えば、カメラセンサ６５は、図３に示すように、自車両Ｃの基準点Ｐと目標走行ラインＬｄとのあいだの道路幅方向の距離Ｄｙ、つまり、自車両Ｃが目標走行ラインＬｄに対して道路幅方向にずれている距離Ｄｙを演算する。この距離Ｄｙを横偏差Ｄｙと呼ぶ。尚、基準点Ｐは、自車両Ｃの車幅方向中心の位置であって、特定できる位置であれば、任意に設定することができる。例えば、基準点Ｐは、車両の重心点としてもよい。

また、カメラセンサ６５は、図３に示すように、目標走行ラインＬｄの方向と自車両Ｃの向いている方向とのなす角度、つまり、目標走行ラインＬｄの方向に対して自車両Ｃの向いている方向が水平方向にずれている角度θｙを演算する。この角度θｙをヨー角θｙと呼ぶ。

カメラセンサ６５は、演算したカーブ半径Ｒ、横偏差Ｄｙ、および、ヨー角θｙを表す情報（Ｒ、Ｄｙ、θｙ）を運転支援ＥＣＵ１０に供給する。カーブ半径Ｒ、横偏差Ｄｙ、および、ヨー角θｙは、その符号によって左右方向が特定される。また、カメラセンサ６５は、左右の白線ＬＬ，ＬＲのそれぞれの認識レベル（認識できている距離）を表す情報についても運転支援ＥＣＵ１０に供給する。こうしたカメラセンサ６５から運転支援ＥＣＵ１０に供給される情報を車線情報と呼ぶ。

尚、本実施形態においては、カメラセンサ６５が車線情報を演算により求めるが、それに代えて、運転支援ＥＣＵ１０が車線情報を演算により求めてもよい。この場合、カメラセンサ６５が画像データを運転支援ＥＣＵ１０に供給し、運転支援ＥＣＵ１０が、画像データに基づいて車線情報を演算により求める。

運転支援ＥＣＵ１０は、車線維持支援制御を実施する電子制御装置である。車線維持支援制御は、ＬＴＡ（Lane Trace Assist）制御と呼ばれ、自車両の走行位置が目標走行ライン付近（例えば、走行車線の中央位置）に維持されるように、操舵アシストトルクをステアリング機構に付与してドライバーの操舵操作を支援する制御である。以下、車線維持支援制御をＬＴＡ制御と呼ぶ。

運転支援ＥＣＵ１０は、図１に示すように、ＬＴＡ制御の制御量を演算するための制御量演算部２０と、ＥＰＳ・ＥＣＵ７０が使用している舵角中立点のずれを検出するための中立点ずれ検出部３０とを備えている。ＥＰＳ・ＥＣＵ７０が使用している舵角中立点とは、イグニッションスイッチがオンしたときに、中立点学習ＥＣＵ５０から取得した舵角中立点θ０を表す。舵角中立点のずれとは、ステアリング機構の真の舵角中立点に対するずれを表す。

制御量演算部２０は、ＬＴＡ制御の目標制御量である目標舵角θ*を演算するマイクロコンピュータの機能部であって、フィードフォワード制御部２１と、フィードバック制御部２２と、積分制御部２３と、加算部２４と、補正部２５とに大別される。図中において、フィードフォワードをＦＦと表し、フィードバックをＦＢと表している。

目標舵角θ*は、次式（１）に示すように、基本目標舵角θbase*に補正舵角θａを加算して算出される。
θ*＝θbase*＋θａ ・・・（１）

基本目標舵角θbase*は、次式（２）に示すように、目標走行ラインＬｄの曲率に応じて設定されるフィードフォワード制御項θFFと、目標走行ラインＬｄに対する自車両の道路幅方向のずれ量である横偏差Ｄｙに応じて設定される横偏差フィードバック制御項θFBdと、目標走行ラインＬｄに対する自車両の向きのずれ角であるヨー角θｙに応じて設定されるヨー角フィードバック制御項θFBｙと、横偏差Ｄｙを時間で積分した積分制御項θIとを合算することに算出される。
θbase*＝θFF＋θFBd＋θFBｙ＋θI ・・・（２）

横偏差フィードバック制御項θFBd、および、ヨー角フィードバック制御項θFBｙは、フィードバック制御項を構成する要素である。以下、両者をまとめてフィードバック制御項θFBと呼ぶこともある（θFB＝θFBd＋θFBｙ）。尚、フィードバック制御項θFBは、横偏差フィードバック制御項θFBd、および、ヨー角フィードバック制御項θFBｙだけでなく、例えば、車両のヨーレートの偏差、車両の横速度の偏差、操舵角の偏差等を用いたフィードバック制御項を加えることもできる。その場合には、ヨーレートセンサ６０、横加速度センサ６２などの必要となるセンサの検出信号が運転支援ＥＣＵ１０に供給され、目標値と検出値との偏差に応じたフィードバック制御量が演算される。

フィードフォワード制御部２１は、フィードフォワード制御項θFFを次式（３）に示す演算式によって演算する。
θFF＝（Ｖ²／Ｒ）×Ｋ１ ・・・（３）
ここで、Ｖは車速、Ｒは目標走行ラインの曲率半径、Ｋ１はフィードフォワード制御ゲインを表す。

フィードバック制御部２２は、フィードバック制御項θFBを次式（４）に示す演算式によって演算する。
θFB＝θFBd＋θFBｙ ・・・（４）
θFBd＝Ｄｙ×Ｋ２・・・（４−１）
θFBy＝θｙ×Ｋ３・・・（４−２）
ここで、Ｋ２は横偏差フィードバック制御ゲインを表し、Ｋ３はヨー角フィードバック制御ゲインを表す。

積分制御部２３は、積分制御項θIを次式（５）に示す演算式によって演算する。
θI＝θI(n-1)＋Ｄｙ×ｔ×Ｋ４ ・・・（５）
ここで、θI(n-1)は１演算周期前の積分制御項θIを表し、ｔは演算周期を表し、Ｋ４は横偏差積分制御ゲインを表す。横偏差積分制御ゲインＫ４は、単位時間あたり（１演算周期あたり）に積分制御項θIを変化させることができる度合を設定する定数として機能する。積分制御項θIは、横偏差Ｄｙを横偏差積分制御ゲインＫ４に比例させて積分した値である。従って、横偏差積分制御ゲインＫ４が大きいほど、横偏差Ｄｙが蓄積される速度が速くなる。

加算部２４は、上記の式（２）に示すように、フィードフォワード制御項θFFと、フィードバック制御項θFB（＝θFBd＋θFBｙ）と、積分制御項θIとを合算して基本目標舵角θbase*を演算する。

ＥＰＳ・ＥＣＵ７０によって、ハンドル変換舵角θｈが基本目標舵角θbase*に追従するようにステアリング機構の舵角が制御されれば（アシストモータ７３を制御すれば）、基本的には、自車両を目標走行ラインＬｄに沿って走行させることができるはずである。しかし、舵角中立点θ０がずれている場合には、ハンドル変換舵角θｈもずれてしまい、自車両が目標走行ラインＬｄから逸脱してしまう。つまり、ＬＴＡ制御を適切に実施できなくなってしまう。

そこで、補正部２５は、上記の式（１）に示すように、基本目標舵角θbase*に補正舵角θａを加算して目標舵角θ*を算出する。この補正舵角θａは、舵角中立点のずれを補償するための補正値であって、中立点ずれ検出部３０によって演算される。

ここで、舵角中立点がずれる原因について説明する。

上述したように、ヨーレートセンサ６０は、自身の温度に応じて検出値が変化する。中立点学習ＥＣＵ５０は、車両が停止している状況においてヨーレートセンサ６０の出力のゼロ点のずれを補正する。しかし、図４に示すように、ヨーレートセンサ６０の温度Ｔｙが変化している状況においては、その温度変化と合わせてヨーレートの検出値γも変化する。例えば、車両の起動（イグニッションスイッチのオン：ＩＧ−ＯＮ）直後においては、エアコンの作動開始等によってヨーレートセンサ６０の温度は上昇するため、ヨーレートセンサ６０の検出特性が変化する。ヨーレートセンサ６０の温度が安定した後であれば、ヨーレートセンサ６０のゼロ点補正が実施されることによって、最終的には、ヨーレートセンサ６０の検出値は正しい値となる。しかし、ヨーレートセンサ６０の温度が変化している状況においては、ヨーレートセンサ６０の検出値は正確な値とならない。

中立点学習ＥＣＵ５０は、ヨーレートセンサ６０によって検出されたヨーレートγに基づいて、車両が直進走行していると推定されるときのステアリングセンサ６６によって検出されているハンドル操舵角θｓｈを舵角中立点θ０として不揮発性メモリに記憶する。このため、ヨーレートセンサ６０の検出値が正確でない場合には、中立点学習ＥＣＵ５０の行う車両の直進走行の推定に誤りが発生し、その結果、舵角中立点θ０が真の舵角中立点からずれてしまう。舵角中立点のずれは、図５に示すように、ヨーレートセンサ６０の誤差が大きいほど大きくなる。

例えば、寒冷地に駐車されている車両においては、ヨーレートセンサ６０が冷え切っている。こうした状況から、イグニッションスイッチがオンすると、エアコン等の作動によってヨーレートセンサ６０の温度は上昇する。しかし、ヨーレートセンサ６０の温度が安定する前に、イグニッションスイッチがオフし、その間に、舵角中立点が学習されて記憶された場合には、記憶された舵角中立点は正しい値からずれてしまう。

このため、次回のイグニッションスイッチがオンされたときには、ＥＰＳ・ＥＣＵ７０は、中立点学習ＥＣＵ５０から、ずれた舵角中立点θ０を取得してしまうことになる。ＥＰＳ・ＥＣＵ７０は、イグニッションスイッチがオンされたときの中立点学習ＥＣＵ５０から取得した舵角中立点θ０を、イグニッションスイッチがオフするまで用いてハンドル変換舵角θｈを演算する。このため、イグニッションスイッチがオフされるまで、そのずれた舵角中立点θ０を基準としたハンドル変換舵角θｈに基づいて、ステアリング機構の舵角が制御されてしまう。この結果、運転支援ＥＣＵ１０がＬＴＡ制御を適切に実施できなくなってしまい、車両が車線から逸脱してしまうおそれがある。

そこで、中立点ずれ検出部３０は、舵角中立点のずれを検出し、舵角中立点のずれが閾値以上である場合には、舵角中立点のずれを補償するための補正値を制御量演算部２０に送信する。以下、中立点ずれ検出部３０の行う処理について説明する。

図６は、中立点ずれ検出部３０の行う中立点ずれ検出制御ルーチンを表す。中立点ずれ検出部３０は、イグニッションスイッチがオンしたときに、この中立点ずれ検出制御ルーチンを１回だけ実施する。

中立点ずれ検出制御ルーチンが起動すると、中立点ずれ検出部３０は、ステップＳ１１において、直進判定、つまり、車両が直進走行しているか否かについての判定処理を実施する。この直進判定は、中立点学習ＥＣＵ５０の実施する直進判定処理とは異なり、ヨーレートセンサ６０を用いずに実施される。

中立点ずれ検出部３０は、以下の示す７つの条件が全て成立した場合に、車両が直進走行していると判定する。
条件１：車両の走行する車線の曲率Ｃ（＝１／Ｒ）がカーブ判定閾値Ｃref以下となっている状態が所定時間以上継続していること。
この条件１については、カメラセンサ６５によって検出されるカーブ半径Ｒを用いて、成立の有無が判定される。

条件２：カメラセンサ６５が白線を認識できている距離（白線認識距離と呼ぶ）が閾値以上となっている状態が所定時間以上継続していること。
具体的には、左白線認識距離ＤｗLが第１距離判定閾値Ｄｗref１以上であり、右白線認識距離ＤｗRが第１距離判定閾値Ｄｗref１以上であること（条件２−１）。あるいは、左白線認識距離ＤｗLが第１距離判定閾値Ｄｗref１以上であり、右白線認識距離ＤｗRが第２距離判定閾値Ｄｗref２以上であること（条件２−２）。あるいは、左白線認識距離ＤｗLが第２距離判定閾値Ｄｗref２以上であり、右白線認識距離ＤｗRが第１距離判定閾値Ｄｗref１以上であること（条件２−３）。これらの条件２−１，２−２，２−３の少なくとも１つが成立している状態が所定時間継続していること。
ここで、第１距離判定閾値Ｄｗref１＞第２距離判定閾値Ｄｗref２という関係を有する。従って、この条件２は、左右両方の白線認識距離が第２距離判定閾値Ｄｗref２以上であり、少なくとも左右一方の白線認識距離が第１距離判定閾値Ｄｗref１以上であることが所定時間継続すると成立する。

条件３：横偏差Ｄｙの変化量が閾値以下となっている状態が所定時間以上継続していること。
この条件３は、ドライバが操舵ハンドルを動かさずに、車両がまっすぐに走行していることを判定するための条件として設定されている。
具体的には、今回のカメラセンサ６５によって検出された横偏差Ｄｙ（n）から前回（１検出周期前）のカメラセンサ６５によって検出された横偏差Ｄｙ（n-1）を減算した値の絶対値が横偏差変化量閾値以下であること（条件３−１）。かつ、カメラセンサ６５が左白線ＬＬを認識していること、あるいは、カメラセンサ６５が右白線ＬＲを認識していること、あるいは、カメラセンサ６５が左右の白線ＬＬ，ＬＷを認識していること（条件３−２）。条件３−１と条件３−２との両方が成立している状態が所定時間継続していること。
尚、カメラセンサ６５によって検出される値（Ｒ，Ｄｙ，θｙ）は、ノイズ除去用にフィルタ処理された後の値である。

条件４：車速が直進判定許可閾値以上となる状態が所定時間以上継続していること。

条件５：ハンドル変換舵角速度の変化量が閾値以下となっている状態が所定時間以上継続していること。
この条件３は、ドライバが操舵ハンドルを急に回動操作していないことを判定するための条件として設定されている。
具体的には、ＥＰＳ・ＥＣＵ７０から送信されるハンドル変換舵角θｈを微分したハンドル変換舵角速度ωｈについて、今回検出されたハンドル変換舵角速度ωｈ（n）から前回（１検出周期前）に検出されたハンドル変換舵角速度ωｈ（n-1）を減算した値の絶対値が舵角速度変化閾値以下であるという状態が所定時間以上継続していること。尚、ハンドル変換舵角速度ωｈについても、ノイズ除去用にフィルタ処理された後の値である。

条件６：ヨー角θｙの絶対値｜θｙ｜が閾値以下となっている状態が所定時間以上継続していること。

条件７：操舵トルクＴｒの絶対値｜Ｔｒ｜が閾値以下となっている状態が所定時間以上継続していること。尚、操舵トルクＴｒについても、ノイズ除去用にフィルタ処理された後の値である。

図６の中立点ずれ検出制御ルーチンの説明に戻り、中立点ずれ検出部３０は、車両が直進走行していると判定しない間（Ｓ１１：Ｎｏ）は、その直進判定処理を繰り返す。そして、車両が直進走行していると判定した場合、中立点ずれ検出部３０は、ステップＳ１２において舵角中立点を学習する。舵角中立点の学習は、誤学習防止のため、所定時間（適合値）かけて行う。学習された舵角中立点を学習値θstudyと呼ぶ。学習値θstudyは、次式によって演算される。
θstudy＝θｈ×Ｋstudy＋θstudy（n-1）×（１−Ｋstudy）

ここで、θstudy（n-1）は前回の学習値である。θｈは、現時点におけるＥＰＳ・ＥＣＵ７０から取得したハンドル変換舵角である。
また、Ｋstudyは、学習制御ゲインであって、次式によって演算される。
Ｋstudy＝ｅｘｐ（−２×π×定数（Ｈｚ）×演算周期×直進判定回数）

続いて、中立点ずれ検出部３０は、ステップＳ１３において、舵角中立点の学習を所定回数行ったか否かについて判定する。所定回数の舵角中立点の学習が完了していない場合には、中立点ずれ検出部３０は、その処理をステップＳ１１に戻して上述した処理を繰り返す。こうして直進判定がなされるたびに、舵角中立点の学習が行われる。

中立点ずれ検出部３０は、所定回数の舵角中立点の学習が完了すると（Ｓ１３：Ｙｅｓ）、ステップＳ１４において、ＬＴＡ制御の実施を許可する許可信号を制御量演算部２０に送信する。運転支援ＥＣＵ１０は、イグニッションスイッチがオンされていても、中立点ずれ検出部３０が上記の許可信号を出力しない限り、ＬＴＡ制御の実施が禁止されている。制御量演算部２０は、許可信号が送信された後において、ＬＴＡ制御の開始条件が成立した場合に、ＬＴＡ制御量（目標舵角θ*）を演算して、ＬＴＡ制御を開始する。

尚、ＬＴＡ制御においては、図示しない設定操作器の操作によってＬＴＡ制御が要求されている場合であって、かつ、車速ＶがＬＴＡ許可車速範囲であり、白線認識レベルが基準を満足している場合等において、その開始条件が成立する。

ＥＰＳ・ＥＣＵ７０の認識している舵角中立点が真の値である場合には、学習値θstudyがゼロ、あるいは、ゼロ近傍の値になるはずである。従って、ステップＳ１２で学習した学習値θstudyは、舵角中立点のずれを表している。このため、ステップＳ１３における舵角中立点の学習の完了とは、舵角中立点のずれの検出の完了を表している。

こうして舵角中立点の学習が完了すると、中立点ずれ検出部３０は、ステップＳ１５において、学習値θstudyがずれ判定閾値θref以上であるか否かについて判定する。中立点ずれ検出部３０は、学習値θstudyがずれ判定閾値θref以上である場合（Ｓ１５：Ｙｅｓ）、ステップＳ１６において、補正舵角θａに学習値θstudyを代入する。従って、中立点ずれ検出部３０は、学習値θstudyと同じ値の補正舵角θａを制御量演算部２０に送信する。ずれ判定閾値θrefは、舵角中立点のずれを許容できる境界を設定した値である。

一方、学習値θstudyがずれ判定閾値θref未満である場合（Ｓ１５：Ｎｏ）、中立点ずれ検出部３０は、ステップＳ１７において、補正舵角θａに値「０」を代入する。従って、中立点ずれ検出部３０は、ゼロに設定した補正舵角θａを制御量演算部２０に送信する。

中立点ずれ検出部３０は、ステップＳ１６あるいはステップＳ１７において、補正舵角θａを設定して制御量演算部２０に送信すると、中立点ずれ検出制御ルーチンを終了する。

制御量演算部２０においては、補正部２５が、基本目標舵角θbase*に補正舵角θａを加算することによって、舵角中立点のずれを加味した最終的な目標舵角θ*を算出する（θ*＝θbase*＋θａ）。この目標舵角θ*は、ＥＰＳ・ＥＣＵ７０のモータ制御部７２に送信される。モータ制御部７２は、ハンドル変換舵角が目標舵角θ*に追従するようにアシストモータ７３の通電を制御する。これにより、ＥＰＳ・ＥＣＵ７０が認識している舵角中立点が真の値からずれている場合であっても、車両を目標走行ラインＬｄに沿って走行させることができる。尚、補正舵角θａの符号(正負）は、舵角中立点のずれによるハンドル変換舵角のずれを減らす方向に設定される。

以上説明した本実施形態の操舵支援装置によれば、ヨーレートセンサ６０を用いずに、ＥＰＳ・ＥＣＵ７０が認識している舵角中立点のずれが演算され、この舵角中立点のずれの演算が完了する（Ｓ１３：Ｙｅｓ）までは、ＬＴＡ制御の実施が禁止される。そして、舵角中立点のずれの演算が完了した後において、ＬＴＡ制御の実施が許可される。また、ＬＴＡ制御を実施するにあたっては、舵角中立点のずれを加味した目標舵角θ*を使って舵角が制御される。この結果、温度によって検出特性が変化するヨーレートセンサ６０を用いて舵角中立点が演算される車両システムであっても、適正にＬＴＡ制御を実施することができ、車両が車線から逸脱してしまうことを抑制することができる。

＜中立点ずれ検出制御ルーチンの変形例＞
次に、中立点ずれ検出制御ルーチンの変形例について説明する。図７は、中立点ずれ検出制御ルーチンの変形例を表す。中立点ずれ検出部３０は、イグニッションスイッチがオンしたときに、この変形例の中立点ずれ検出制御ルーチンを１回だけ実施する。

変形例の中立点ずれ検出制御ルーチンが起動すると、中立点ずれ検出部３０は、ステップＳ２１において、直進判定、つまり、車両が直進走行しているか否かについての判定処理を実施する。この直進判定処理は、上述した実施形態のステップＳ１１と同じ処理である。

中立点ずれ検出部３０は、車両が直進走行していると判定しない間（Ｓ２１：Ｎｏ）は、その直進判定処理を繰り返す。そして、車両が直進走行していると判定した場合、中立点ずれ検出部３０は、ステップＳ２２において、カメラセンサ６５によって検出される道路曲率Ｃ（＝１／Ｒ）に基づいて車両の舵角を演算する。この舵角をカメラ検出舵角θｃと呼ぶ。カメラ検出舵角θｃは、次式によって演算される。
θｃ＝（１＋Ａ×Ｖ²）×Ｉ×Ｃ
ここで、Ａはスタビリティファクタ、Ｖは車速、Ｉはホイールベースである。

続いて、中立点ずれ検出部３０は、ステップＳ２３において、カメラ検出舵角θｃとハンドル変換舵角θｈとの差を表す舵角差Δθ（＝θｃ−θｈ）を算出する。ＥＰＳ・ＥＣＵ７０が認識している舵角中立点が真の値である場合（舵角中立点がずれていない場合）には、舵角差Δθは、ゼロ、あるいは、ゼロ近傍の値になるはずである。

続いて、中立点ずれ検出部３０は、ステップＳ２４において、直進判定回数（ステップＳ２１にてＹｅｓと判定された回数）が閾値Ｎref以上になったか否かについて判定する。中立点ずれ検出部３０は、直進判定回数が閾値Ｎref未満である場合には、その処理をステップＳ２１に戻して上述した処理を繰り返す。こうして直進判定がなされるたびに、舵角差Δθが算出される。この舵角差Δθは、算出される都度、記憶される。

中立点ずれ検出部３０は、直進判定回数が閾値Ｎref以上に達すると（Ｓ２４：Ｙｅｓ）、ステップＳ２５において、舵角差Δθの平均値である舵角差平均値Δθave（＝ΣΔθ／Ｎref）を演算する。ΣΔθは、ステップＳ２３において算出した舵角差Δθの合計値である。この舵角差平均値Δθaveは、舵角中立点のずれを表している。

続いて、中立点ずれ検出部３０は、ステップＳ２６において、舵角差平均値Δθaveの絶対値｜Δθave｜が制御許可判定閾値Δθref１以下であるか否かについて判定する。舵角差平均値Δθaveの絶対値｜Δθave｜が制御許可判定閾値Δθref１以下である場合（Ｓ２６：Ｙｅｓ）、中立点ずれ検出部３０は、ステップＳ２７において、ＬＴＡ制御の実施を許可する許可信号を制御量演算部２０に送信する。

一方、舵角差平均値Δθaveの絶対値｜Δθave｜が制御許可判定閾値Δθref１を超える場合（Ｓ２６：Ｎｏ）、中立点ずれ検出部３０は、ステップＳ２８において、ＬＴＡ制御の実施を禁止する禁止信号を制御量演算部２０に送信して、中立点ずれ検出制御ルーチンを終了する。この禁止信号は、イグニッションスイッチが一旦オフされるまで有効となる。従って、今回のイグニッションスイッチがオンしている期間においては、ＬＴＡ制御の開始条件が成立しても、ＬＴＡ制御は実施されない。

中立点ずれ検出部３０は、ステップＳ２７の処理を実施した場合には、続いて、ステップＳ２９において、舵角差平均値Δθaveの絶対値｜Δθave｜がずれ判定閾値Δθref２以上であるか否かについて判定する。ずれ判定閾値Δθref２は、舵角中立点のずれを許容できる境界を設定した値であり、制御許可判定閾値Δθref１よりも小さな値である。

舵角差平均値Δθaveの絶対値｜Δθave｜がずれ判定閾値Δθref２以上である場合（Ｓ２９：Ｙｅｓ）、中立点ずれ検出部３０は、ステップＳ３０において、補正舵角θａに舵角差平均値Δθaveを代入する。従って、中立点ずれ検出部３０は、舵角差平均値Δθaveと同じ値の補正舵角θａを制御量演算部２０に送信する。

一方、舵角差平均値Δθaveの絶対値｜Δθave｜がずれ判定閾値Δθref２未満である場合（Ｓ２９：Ｎｏ）、中立点ずれ検出部３０は、ステップＳ３１において、補正舵角θａに値「０」を代入する。従って、中立点ずれ検出部３０は、ゼロに設定した補正舵角θａを制御量演算部２０に送信する。

中立点ずれ検出部３０は、ステップＳ３０あるいはステップＳ３１において、補正舵角θａを設定して制御量演算部２０に送信すると、変形例の中立点ずれ検出制御ルーチンを終了する。

この変形例においても、実施形態と同様の作用効果を奏する。尚、変形例においては、舵角中立点のずれが大きい場合（Ｓ２６：Ｎｏ）は、ＬＴＡ制御が禁止される（Ｓ２８）。

以上、本実施形態に係る車両の操舵支援装置について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。

例えば、実施形態の中立点ずれ検出制御ルーチンでは、舵角中立点のずれを検出した後に、舵角中立点のずれの程度に関係なくＬＴＡ制御の実施を許可している（Ｓ１４）が、それに代えて、変形例の中立点ずれ検出制御ルーチンのように、舵角中立点のずれが大きい場合には、ＬＴＡ制御の実施を禁止する（Ｓ２８）ようにしてもよい。

逆に、変形例の中立点ずれ検出制御ルーチンでは、舵角中立点のずれが大きい場合には、ＬＴＡ制御の実施を禁止している（Ｓ２８）が、それに代えて、実施形態の中立点ずれ検出制御ルーチンのように、舵角中立点のずれの程度に関係なくＬＴＡ制御の実施を許可するようにしてもよい。

また、本実施形態においては、カメラセンサ６５によって白線を検出し、その白線に基づいて目標走行ラインＬｄを設定するが、例えば、自車両の前方に先行車両が存在する場合には、先行車両の走行軌跡を目標走行ラインＬｄに設定することもできる。この場合には、例えば、ミリ波レーダー、ライダー（ＬＩＤＡＲ）などを用いて先行車両を検出することにより先行車両の走行軌跡を取得することができる。

また、本実施形態においては、ＥＰＳ・ＥＣＵ７０は、イグニッションスイッチがオンされたときに中立点学習ＥＣＵ５０から取得した舵角中立点を、イグニッションスイッチがオフするまで使用するが、イグニッションスイッチがオンしている期間の途中で、中立点学習ＥＣＵ５０が学習した最新の舵角中立点に更新するようにしてもよい。その場合には、中立点ずれ検出部３０は、ＥＰＳ・ＥＣＵ７０の舵角中立点の更新に合わせて、中立点ずれ検出制御ルーチンを再度実施するとよい。

また、本実施形態においては、積分制御部２３は、横偏差Ｄｙの積分を演算するが、横偏差Ｄｙの積分にヨー角θｙの積分を加えた値を演算するようにしてもよい。

１…操舵支援装置、１０…運転支援ＥＣＵ、２０…制御量演算部、２１…フィードフォワード制御部、２２…フィードバック制御部、２３…積分制御部、２４…加算部、２５…補正部、３０…中立点ずれ検出部、５０…中立点学習ＥＣＵ、６０…ヨーレートセンサ、６１…車速センサ、６２…横加速度センサ、６３…回転角センサ、６４…トルクセンサ、６５…カメラセンサ、７０…ＥＰＳ・ＥＣＵ、７１…ハンドル舵角演算部、７２…モータ制御部、７３…アシストモータ、Ｒ…カーブ半径、Ｄｙ…横偏差、θｙ…ヨー角、γ…ヨーレート、Ｇｙ…横加速度、Ｖ…車速、θｓｐ…回転角、θｓｈ…ハンドル舵角、Ｔｒ…操舵トルク、Ｌｄ…目標走行ライン、ＬＬ，ＬＲ…白線、θ*…目標舵角、θｈ…ハンドル変換舵角、θ０…舵角中立点、θａ…補正舵角、θbase*…基本目標舵角、θstudy…学習値、θFB…フィードバック制御項、θFBd…横偏差フィードバック制御項、θFBｙ…ヨー角フィードバック制御項、θFF…フィードフォワード制御項、θI…積分制御項。

Claims (1)

1. 温度に応じて検出特性が変化するヨーレートセンサの検出値を用いてステアリング機構の舵角中立点を学習する中立点学習手段と、
   前記中立点学習手段によって学習された舵角中立点を取得し、取得した前記舵角中立点を基準とした舵角を検出する舵角検出手段と、
   自車両が目標走行ラインに沿って走行するための目標舵角を演算するとともに、前記舵角が前記目標舵角に追従するように前記ステアリング機構に操舵トルクを付与する制御である操舵支援制御を実施する操舵支援制御手段と
   を備えた操舵支援装置において、
   前記操舵支援制御手段は、
   前記操舵支援制御を開始する前に、前記舵角検出手段が取得した前記舵角中立点のずれを検出する中立点ずれ検出手段を備え、前記中立点ずれ検出手段によって検出された舵角中立点のずれを加味した目標舵角を用いて前記操舵支援制御を開始するように構成された操舵支援装置。

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