JP4639771B2 - 車輌の操舵制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車輌の操舵制御装置に係り、更に詳細には操舵補助力を発生する操舵補助力発生装置及び操舵輪を修正転舵する転舵駆動装置を有する車輌の操舵制御装置に係る。

自動車等の車輌の操舵制御装置の一つとして、例えば本願出願人の出願にかかる下記の特許文献１に記載されている如く、操舵補助力を発生する操舵補助力発生装置を有する車輌の操舵制御装置であって、車輌の目標走行経路を判定し、車輌が目標走行経路に沿って走行するよう操舵補助力を制御する操舵制御装置が従来より知られている。

かかる操舵制御装置によれば、車輌の目標走行経路が判定され、車輌が目標走行経路に沿って走行するよう操舵補助力が制御されるので、車輌の走行に伴い車輌の走行経路が変化しても、車輌の走行に適した目標走行経路を逐次判定し、車輌の目標走行経路に対する実際の走行経路のずれが是正されるよう操舵補助力を制御することによって操舵輪を修正転舵し、車輌を目標走行経路に沿って走行させることができる。
特開平１１−１０５７２８号公報

一般に、車輌は走行中に横風の如き様々な外乱を受けるため、車輌の目標走行経路に対する実際の走行経路のずれは様々な外乱によっても発生する。また操舵補助力を制御することによって操舵輪を修正転舵しようとすると、ステアリングホイールも回転駆動されてしまう。そのため車輌を目標走行経路に沿って走行させると共に様々な外乱に起因する車輌の目標走行経路に対する実際の走行経路のずれを是正するよう操舵補助力が制御されると、ステアリングホイールが頻繁に不自然に回転駆動され、乗員は煩わしさを感じ操舵フィーリングが悪化する。

しかるに上述の如き従来の操舵補助力制御式の操舵制御装置に於いては、車輌の目標走行経路に対する実際の走行経路のずれとして車輌の走行に伴い車輌の走行経路が変化することによる比較的大きいずれと様々な外乱等に起因する比較的小さいずれとがあること、及びこれらを区別して操舵補助力を制御する必要があることが考慮されておらず、この点で改善の余地がある。

また操舵輪を修正転舵する転舵駆動手段を有する車輌に於いて、車輌が目標走行経路に沿って走行するよう操舵輪を修正転舵する操舵輪の舵角制御式の操舵制御装置も従来より知られている。この種の操舵制御装置に於いては、操舵輪がステアリングホイールの如き操舵入力手段に対し相対的に転舵され、操舵輪が修正転舵されても操舵入力手段は駆動されないので、乗員が煩わしさを感じることはないが、操舵輪の修正転舵により操舵入力手段の中立位置と操舵輪の車輌直進位置とのずれ（中立位置オフセットという）が大きくなることが避けられない。

本発明は、車輌が目標走行経路に沿って走行するよう操舵補助力又は操舵輪の舵角を制御する従来の操舵制御装置に於ける上述の如き問題に鑑みてなされたものであり、本発明の主要な課題は、車輌の走行に伴い車輌の走行経路が変化することによる走行経路のずれと様々な外乱に起因する走行経路のずれとを区別して操舵補助力及び操舵輪の舵角を制御することにより、操舵入力手段の不自然な位置変動を低減して操舵フィーリングを向上させると共に中立位置オフセットが過大になることを防止しつつ、車輌を目標走行経路に沿って良好に走行させることである。

上述の主要な課題は、本発明によれば、請求項１の構成、即ち操舵補助力を発生する操舵補助力発生手段と、操舵輪を修正転舵する転舵駆動手段とを有する車輌の操舵制御装置であって、目標走行経路の曲率及び車速に基づいて車輌を目標走行経路に沿って走行させるための走行経路制御目標操舵補助力を演算し、少なくとも前記走行経路制御目標操舵補助力に基づいて操舵補助力を制御する操舵補助力制御手段と、前記目標走行経路に対する車輌の実際の走行経路の偏差を低減するための操舵輪の目標修正転舵量を演算し、前記目標修正転舵量に基づいて前記転舵駆動手段による操舵輪の修正転舵量を制御する転舵制御手段とを有することを特徴とする車輌の操舵制御装置によって達成される。

また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項１の構成に於いて、前記目標走行経路に対する車輌の実際の走行経路の偏差は前記目標走行経路に対する車輌の横方向偏差若しくは前記目標走行経路に対する車輌のヨー方向偏差であり、前記転舵制御手段は前記横方向偏差を低減するための操舵輪の第一の目標修正転舵量若しくは前記ヨー方向偏差を低減するための操舵輪の第二の目標修正転舵量を演算し、前記第一若しくは第二の目標修正転舵量に基づいて操舵輪の目標修正転舵量を演算するよう構成される（請求項２の構成）。

また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項１又は２の構成に於いて、前記操舵補助力制御手段は前記目標走行経路の曲率を推定する手段と、前記曲率及び車速に基づいて前記走行経路制御目標操舵補助力を演算する手段と、操舵輪の修正転舵量の制御に起因して車輌の乗員が感じる操舵力の変動を低減するための操舵力変動低減目標操舵補助力を演算する手段とを有し、少なくとも前記走行経路制御目標操舵補助力及び前記操舵力変動低減目標操舵補助力に基づいて操舵補助力を制御するよう構成される（請求項３の構成）。

また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項１乃至３の構成に於いて、車輌の乗員により操作され操舵補助力の制御による走行経路の制御を行うか否かを選択する選択手段を有し、前記選択手段の操作により操舵補助力の制御による走行経路の制御を行わないことが選択されているときには、前記操舵補助力制御手段は前記走行経路制御目標操舵補助力に基づく操舵補助力の制御を行わないよう構成される（請求項４の構成）。

上記請求項１の構成によれば、目標走行経路の曲率及び車速に基づいて車輌を目標走行経路に沿って走行させるための走行経路制御目標操舵補助力が演算され、少なくとも走行経路制御目標操舵補助力に基づいて操舵補助力が制御されると共に、目標走行経路に対する車輌の実際の走行経路の偏差を低減するための操舵輪の目標修正転舵量が演算され、目標修正転舵量に基づいて転舵駆動手段による操舵輪の修正転舵量が制御されるので、走行経路制御目標操舵補助力に基づいて操舵補助力を制御して操舵輪の舵角をフィードフォワード的に制御すると共に、目標走行経路に対する車輌の実際の走行経路の偏差に基づいて操舵輪の修正転舵量を制御して制御操舵輪の舵角をフィードバック的に制御することができる。

従って走行経路制御目標操舵補助力及び目標走行経路に対する車輌の実際の走行経路の偏差の両者に基づいて操舵補助力が制御される場合に比して、操舵補助力の変動に起因する操舵入力手段の不自然な位置変動を低減して乗員が煩わしさを感じる虞れを低減し操舵フィーリングを向上させることができ、また走行経路制御目標操舵補助力及び目標走行経路に対する車輌の実際の走行経路の偏差の両者に基づいて操舵輪の修正転舵量が制御される場合に比して、中立位置オフセットを低減することができ、これにより従来に比して操舵入力手段の不自然な位置変動及び中立位置オフセットを低減しつつ車輌を目標走行経路に沿って良好に走行させることができる。

また上記請求項２の構成によれば、目標走行経路に対する車輌の実際の走行経路の偏差は目標走行経路に対する車輌の横方向偏差若しくは目標走行経路に対する車輌のヨー方向偏差であり、横方向偏差を低減するための操舵輪の第一の目標修正転舵量若しくはヨー方向偏差を低減するための操舵輪の第二の目標修正転舵量が演算され、第一若しくは第二の目標修正転舵量に基づいて操舵輪の目標修正転舵量が演算されるので、目標走行経路に対する車輌の横方向偏差若しくは目標走行経路に対する車輌のヨー方向偏差が確実に低減されるよう操舵輪を修正転舵することができる。

また上記請求項３の構成によれば、目標走行経路の曲率が推定され、曲率及び車速に基づいて走行経路制御目標操舵補助力が演算され、操舵輪の修正転舵量の制御に起因して車輌の乗員が感じる操舵力の変動を低減するための操舵力変動低減目標操舵補助力が演算され、少なくとも走行経路制御目標操舵補助力及び操舵力変動低減目標操舵補助力に基づいて操舵補助力が制御されるので、車輌の乗員が感じる操舵力の変動を低減しつつ車輌が目標走行経路の曲率に従って走行するよう操舵補助力を制御することができる。

また上記請求項４の構成によれば、車輌の乗員により操作され操舵補助力の制御による走行経路の制御を行うか否かを選択する選択手段が設けられ、選択手段の操作により操舵補助力の制御による走行経路の制御を行わないことが選択されているときには、操舵補助力制御手段は走行経路制御目標操舵補助力に基づく操舵補助力の制御を行わないので、車輌の乗員は自らの意思に基づいて車輌を運転する感覚を確保することができ、また操舵輪の修正転舵量の制御及び操舵力変動低減目標操舵補助力に基づく操舵補助力の制御は行われるので、車輌に対する外乱等に起因する走行経路のずれを効果的に低減して車輌をできるだけ目標走行経路に沿って走行させることができると共に、操舵輪の修正転舵に起因する操舵入力手段の不自然な位置変動を確実に低減し操舵フィーリングを効果的に向上させることができる。

〔課題解決手段の好ましい態様〕
本発明の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１又は２の構成に於いて、操舵補助力制御手段は操舵輪の修正転舵に起因する操舵力の変動を低減するよう操舵補助力を制御するよう構成される（好ましい態様１）。

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１乃至４又は上記好ましい態様１の構成に於いて、転舵駆動手段は操舵入力手段に対し相対的に操舵輪を転舵することにより操舵輪を修正転舵するよう構成される（好ましい態様２）。

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１乃至４又は上記好ましい態様１又は２の構成に於いて、操舵補助力制御手段は車輌前方の走行路を認識し、認識結果に基づき目標走行路を判定するよう構成される（好ましい態様３）。

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項２又は上記好ましい態様１乃至３の構成に於いて、転舵制御手段は第一の目標修正転舵量と第二の目標修正転舵量との和を操舵輪の目標修正転舵量として演算するよう構成される（好ましい態様４）。

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項３又は上記好ましい態様１乃至４の構成に於いて、操舵力変動低減目標操舵補助力は乗員の操舵負担を軽減するための操舵負担軽減操舵補助力と、操舵輪の修正転舵に起因する操舵力の変動を低減するための修正転舵起因操舵力変動低減操舵補助力とを含むよう構成される（好ましい態様５）。

以下に添付の図を参照しつつ、本発明を好ましい実施例について詳細に説明する。

図１は自動操舵装置及び電動式パワーステアリング装置を備えた車輌に適用された本発明による車輌の操舵制御装置を示す概略構成図である。

図１に於いて、１０FL及び１０FRはそれぞれ車輌１２の左右の前輪を示し、１０RL及び１０RRはそれぞれ車輌の左右の後輪を示している。操舵輪である左右の前輪１０FL及び１０FRは運転者によるステアリングホイール１４の操作に応答して駆動されるラック・アンド・ピニオン型の電動式パワーステアリング装置１６によりラックバー１８及びタイロッド２０L及び２０Rを介して転舵される。

図示の実施例に於いては、電動式パワーステアリング装置１６はラック同軸型の電動式パワーステアリング装置であり、電動機２２と、電動機２２の回転トルクをラックバー１８の往復動方向の力に変換する例えばボールねじ式の変換機構２４とを有し、ハウジング２６に対し相対的にラックバー１８を駆動する補助操舵力を発生することにより、運転者の操舵負担を軽減する補助操舵力発生装置として機能する。尚補助操舵力発生装置は当技術分野に於いて公知の任意の構成のものであってよい。

ステアリングホイール１４は第一のステアリングシャフトとしてのアッパステアリングシャフト２８Ａ、転舵角可変装置３０、第二のステアリングシャフトとしてのロアステアリングシャフト２８Ｂ、ユニバーサルジョイント３２を介して電動式パワーステアリング装置１６のピニオンシャフト３４に駆動接続されている。図示の実施例に於いては、転舵角可変装置３０はハウジング３６Ａの側にてアッパステアリングシャフト２８Ａの下端に連結され、回転子３６Ｂの側にてロアステアリングシャフト２８Ｂの上端に連結された補助転舵駆動用の電動機３６を含んでいる。

かくして転舵角可変装置３０はアッパステアリングシャフト２８Ａに対し相対的にロアステアリングシャフト２８Ｂを回転駆動することにより、操舵輪である左右の前輪１０FL及び１０FRをステアリングホイール１４に対し相対的に補助転舵駆動する自動操舵装置として機能する。

特に転舵角可変装置３０は、通常時にはハウジング３６Ａ及び回転子３６Ｂの相対回転を阻止する保持電流が電動機３６に通電されることにより、アッパステアリングシャフト２８Ａに対するロアステアリングシャフト２８Ｂの相対回転角度（単に相対回転角度という）を０に維持するが、自動操舵時には電動機３６によりアッパステアリングシャフト２８Ａに対し相対的にロアステアリングシャフト２８Ｂを積極的に回転させ、これにより必要に応じて左右の前輪１０FL及び１０FRを自動操舵する。

図示の実施例に於いては、アッパステアリングシャフト２８Ａには該アッパステアリングシャフトの回転角度を操舵角θsとして検出する操舵角センサ４０及び操舵トルクＴsを検出するトルクセンサ４２が設けられており、ロアステアリングシャフト２８Ｂには該ロアステアリングシャフトの回転角度を左右前輪の実操舵角θaとして検出する操舵角センサ４４が設けられており、これらのセンサの出力は操舵制御装置４６へ供給される。操舵制御装置４６には車速センサ４８により検出された車速Ｖを示す信号、ＣＣＤカメラ５０により撮像された車輌前方の画像情報を示す信号、車輌の乗員により操作される選択スイッチ５２より制御モード（電動式パワーステアリング装置１６による運転支援ありモード又は運転支援なしモード）を示す信号も入力される。尚操舵角センサ４４は転舵角可変装置３０の転舵駆動角度、即ちアッパステアリングシャフト２８Ａに対するロアステアリングシャフト２８Ｂの相対回転角度を検出するセンサに置き換えられてもよい。

尚操舵角θaを示す信号及び車速Ｖを示す信号は操舵制御装置４６より転舵角可変装置３０を制御する転舵角可変制御装置５４にも入力され、操舵トルクＴsを示す信号及び車速Ｖを示す信号は操舵制御装置４６より電動式パワーステアリング装置１６を制御する電動式パワーステアリング（ＥＰＳ）制御装置５６にも入力される。また操舵角センサ４４により検出される操舵角θaを示す信号は左右の前輪１０FL及び１０FRの直進位置をステアリングホイール１４の中立位置に合せるために使用される。

後述の如く、操舵制御装置４６はＣＣＤカメラ５０により撮像された車輌前方の画像情報に基づき、図３に示されている如く車輌１２が走行する走行路１００の湾曲度合として曲率半径Ｒを演算し、走行路１００の車線１０２の横方向中心線（目標走行経路）１０４に対する車輌１２の道路幅方向のずれ量として横方向偏差Ｙを演算し、走行路１００の車線１０２の横方向中心線１０４に対する車輌１２のヨー角偏差φを演算する。

そして操舵制御装置４６は、選択スイッチ５２が運転支援ありモードに設定されているときには、曲率半径Ｒ及び車速Ｖに基づき車輌を曲率半径Ｒにて旋回させることにより車輌を目標走行経路１０４に沿って走行させるための左右前輪１０FL及び１０FRの目標舵角δptを演算し、左右前輪１０FL及び１０FRの目標舵角δptを達成するための目標転舵トルクＴcを演算し、目標転舵トルクＴcを示す信号を電動式パワーステアリング制御装置５６へ出力する。

電動式パワーステアリング制御装置５６は、選択スイッチ５２が運転支援なしモードに設定されているときには、操舵トルクＴs及び車速Ｖに応じて運転者の操舵負荷を軽減するための補助操舵トルクＴabを演算し、補助操舵トルクＴabを目標補助操舵トルクＴaとし、目標補助操舵トルクＴaに基づき電動式パワーステアリング装置１６の電動機２２を制御することにより、運転者の操舵負担を軽減する操舵アシストを行う。

また電動式パワーステアリング制御装置５４は、選択スイッチ５２が運転支援ありモードに設定され、操舵制御装置４６より目標転舵トルクＴcを示す信号が入力されているときには、補助操舵トルクＴabと操舵制御装置４６より入力される目標転舵トルクＴcとの和を目標補助操舵トルクＴaとして演算し、目標補助操舵トルクＴaに基づき電動式パワーステアリング装置１６の電動機２２を制御することにより、左右前輪１０FL及び１０FRの舵角が目標舵角δptになるよう左右前輪を修正転舵する。

また操舵制御装置４６は、横方向偏差Ｙに基づき横方向偏差Ｙを低減して車輌１２を車線１０２の横方向中心線１０４に沿って走行させるための左右前輪の第一の目標修正転舵角Δδt1を演算し、ヨー角偏差φに基づきヨー角偏差φを低減して車輌１２を車線１０２の横方向中心線１０４に沿って走行させるための左右前輪の第二の目標修正転舵角Δδt2を演算し、第一の目標修正転舵角Δδt1と第二の目標修正転舵角Δδt2との和を左右前輪１０FL及び１０FRの目標修正転舵角Δδtsとして演算し、目標修正転舵角Δδtsを示す信号を転舵角可変制御装置５２へ出力する。

転舵角可変制御装置５４は運転者による通常操舵時には転舵角可変装置３０の相対回転角度を０に維持し、操舵制御装置４６より目標修正転舵角Δδtsを示す信号が入力されたときには、目標修正転舵角Δδtsに基づいて転舵角可変装置３０の電動機３６を制御し、アッパステアリングシャフト２８Ａに対し相対的にロアステアリングシャフト２８Ｂを回転させることにより左右の前輪１０FL及び１０FRを自動的に目標修正転舵角Δδts修正転舵し、これにより走行路に対する車輌の横方向位置のずれや走行路に対する車輌のヨー角のずれを低減する。

尚図１には詳細に示されていないが、操舵制御装置４６、転舵角可変制御装置５４、電動パワーステアリング制御装置５６はそれぞれＣＰＵとＲＯＭとＲＡＭと入出力ポート装置とを有し、これらが双方向性のコモンバスにより互いに接続されたマイクロコンピュータ及び駆動回路よりなっていてよい。また操舵角センサ４０及び４４、トルクセンサ４２、ヨーレートセンサ５０はそれぞれ車輌の左旋回方向への操舵の場合を正として操舵角θs及びθa、操舵トルクＴs、ヨーレートγを検出する。また曲率半径Ｒは車輌の左旋回方向を正として演算され、横方向偏差Ｙは目標走行経路に対し車輌が右側にある場合を正として演算され、ヨー角偏差φは車輌の移動方向が目標走行経路に対し右側にある場合を正として演算される。更に目標舵角δpt、第一の目標修正転舵角Δδt1、第二の目標修正転舵角Δδt2、目標修正転舵角Δδtsはそれぞれ車輌の左旋回方向への転舵の場合を正として演算される。

次に図２に示されたフローチャートを参照して実施例に於ける操舵制御ルーチンについて説明する。尚図２に示されたフローチャートによる制御は図には示されていないイグニッションスイッチの閉成により開始され、所定の時間毎に繰返し実行される。

まずステップ１０に於いては操舵角θsを示す信号等の読み込みが行われ、ステップ２０に於いてはＣＣＤカメラ５０により撮像された車輌前方の画像に対し当技術分野に於いて公知の画像解析処理が行われることにより、図３に示されている如く車輌１２が走行する走行路１００の白線１０６を検出できているか否かの判別が行われ、肯定判別が行われたときにはステップ５０へ進み、否定判別が行われたときにはステップ３０へ進む。

ステップ３０に於いては中立位置オフセット、即ちステアリングホイール１４の中立位置と左右の前輪１０FL及び１０FRの車輌直進位置との間のずれがあるか否かの判別が行われ、否定判別が行われたときにはステップ１０へ戻り、肯定判別が行われたときにはステップ４０に於いて中立位置のずれΔθを０にする値を転舵角可変装置３０の目標相対回転角度θrt（＝−Δθ）として転舵角可変装置３０が制御され、ロアステアリングシャフト２８Ｂがアッパステアリングシャフト２８Ａに対し相対的に所定の速度にて回転駆動されることにより中立位置のずれΔθを０にするための戻し制御が実行され、しかる後ステップ１１０へ戻る。

ステップ５０に於いては上記画像解析処理により得られた走行路１００の情報に基づき、図３に示されている如く現在の地点１０８より基準時間Ｔe後に車輌１２が到達する地点１１０までの走行路１００の形状が推定されると共に、推定された走行路１００の形状に基づき走行路１００の地点１０８と地点１１０との間の走行路１００の車線１０２の横方向中心線１０４の湾曲度合として曲率半径Ｒが演算される。

ステップ６０に於いては走行路１００の車線１０２の横方向中心線１０４に対する車輌１２の走行路幅方向のずれ量として横方向偏差Ｙが演算され、ステップ７０に於いては例えば車輌のヨーレートの積分値等に基づき走行路１００の車線１０２の横方向中心線１０４に対する車輌１２のヨー角偏差φが演算される。

ステップ８０に於いてはＫ1を正の係数として横方向偏差Ｙ及び車速Ｖに基づき下記の式１に従って横方向偏差Ｙを低減して車輌１２を車線１０２の横方向中心線１０４に沿って走行させるための左右前輪の第一の目標修正転舵角Δδt1が演算される。
Δδt1＝Ｋ1・Ｙ・Ｖ ……（１）

ステップ９０に於いてはＫ2を正の係数としてヨー角偏差φ及び車速Ｖに基づき下記の式２に従ってヨー角偏差φを低減して車輌１２を車線１０２の横方向中心線１０４に沿って走行させるための左右前輪の第二の目標修正転舵角Δδt2が演算される。
Δδt2＝Ｋ2・φ・Ｖ ……（２）

ステップ１００に於いては第一の目標修正転舵角Δδt1と第二の目標修正転舵角Δδt2との和として左右前輪１０FL及び１０FRの目標修正転舵角Δδtが演算され、ステップ１１０に於いては目標修正転舵角Δδtと左右前輪の現在の舵角δaとの和の絶対値が左右前輪の転舵可能な範囲により決定される基準値を越えるときには和の絶対値が基準値を越えないよう目標修正転舵角Δδtの大きさが必要に応じて制限され、制限後の目標修正転舵角Δδtを示す信号が転舵角可変制御装置５４へ出力される。

ステップ１２０に於いては選択スイッチ５２の制御モードが電動式パワーステアリング装置１６による運転支援ありモードであるか否かの判別が行われ、否定判別が行われたときにはステップ１０へ戻り、肯定判別が行われたときにはステップ１３０へ進む。

ステップ１３０に於いてはＫsを正の係数とし、Ｋhをスタビリティファクタとし、Ｌを車輌のホイールベースとして、曲率半径Ｒ及び車速Ｖに基づき下記の式３に従って車輌を曲率半径Ｒにて旋回させることにより車輌を目標走行経路１０４に沿って走行させるための左右前輪１０FL及び１０FRの目標舵角δptが演算される。
δpt＝Ｋs（１＋Ｋh・Ｖ²）Ｌ／Ｒ ……（３）

ステップ１４０に於いては電動式パワーステアリング装置１６の補助操舵力により左右前輪１０FL及び１０FRを転舵しその舵角を目標舵角δptにするための目標転舵トルクＴcが図には示されていないマップより演算されると共に、目標転舵トルクＴcを示す信号が電動式パワーステアリング制御装置５６へ出力され、しかる後ステップ１０へ戻る。

かくして図示の実施例によれば、走行路１００の白線１０６を検出できており、ステップ２０に於いて肯定判別が行われたときには、ステップ５０に於いて現在の地点１０８より基準時間Ｔe後に車輌１２が到達する地点１１０までの走行路１００の曲率半径Ｒが演算され、ステップ６０に於いて走行路１００の車線１０２の横方向中心線１０４に対する車輌１２の走行路幅方向のずれ量として横方向偏差Ｙが演算され、ステップ７０に於いて走行路１００の車線１０２の横方向中心線１０４に対する車輌１２のヨー角偏差φが演算される。

そしてステップ８０に於いて横方向偏差Ｙを低減して車輌１２を車線１０２の横方向中心線１０４に沿って走行させるための左右前輪の第一の目標修正転舵角Δδt1が演算され、ステップ９０に於いてヨー角偏差φを低減して車輌１２を車線１０２の横方向中心線１０４に沿って走行させるための左右前輪の第二の目標修正転舵角Δδt2が演算され、ステップ１００に於いて第一の目標修正転舵角Δδt1と第二の目標修正転舵角Δδt2との和として目標修正転舵角Δδtが演算され、ステップ１１０に於いて目標修正転舵角Δδtが制限補正されると共に、目標修正転舵角Δδtを示す信号が転舵角可変制御装置５４へ出力される。

従って選択スイッチ５２が運転支援ありモードに設定されているか否かに関係なく、左右前輪の修正転舵により車輌に対する外乱等に起因する横方向偏差Ｙ及びヨー角偏差φを低減して車輌１２を車線１０２の横方向中心線１０４に沿って走行させることができ、左右前輪の修正転舵は電動式パワーステアリング装置１６の補助操舵トルクにより達成されるのではなく、転舵角可変装置３０によるアッパステアリングシャフト２８Ａに対するロアステアリングシャフト２８Ｂの相対回転により達成されるので、ステアリングホイール１４が頻繁に不自然に回転すること及びこれに起因して車輌の乗員が煩わしさを感じる虞れを確実に低減することができる。

また転舵角可変装置３０による左右前輪の修正転舵により操舵トルクが変動するが、選択スイッチ５２が運転支援ありモードに設定されているか否かに関係なく、運転者の操舵負荷を軽減するための補助操舵トルクＴabは操舵トルクＴs及び車速Ｖに応じて演算され、電動式パワーステアリング装置１６は補助操舵トルクＴabを含む目標補助操舵トルクＴaに基づいて制御されるので、左右前輪の修正転舵に起因する操舵トルクの変動が確実に低減され、従って左右前輪の修正転舵に起因する操舵トルクの変動により運転者が異和感を感じる虞れを確実に低減することができる。

特に選択スイッチ５２が運転支援ありモードに設定され、操舵制御装置４６より目標転舵トルクＴcを示す信号が入力されているときには、ステップ１２０に於いて肯定判別が行われ、ステップ１３０に於いて車輌を曲率半径Ｒにて旋回させることにより車輌を目標走行経路１０４に沿って走行させるための左右前輪の目標舵角δptが演算され、ステップ１４０に於いて左右前輪１０FL及び１０FRの舵角を目標舵角δptするための目標転舵トルクＴcが演算されると共に、目標転舵トルクＴcを示す信号が電動式パワーステアリング制御装置５６へ出力される。

従って選択スイッチ５２が運転支援ありモードに設定されているときには、電動式パワーステアリング制御装置５６により運転者の操舵負荷を軽減するための補助操舵トルクＴabと操舵制御装置４６より入力される目標転舵トルクＴcとの和が目標補助操舵トルクＴaとして演算され、目標補助操舵トルクＴaに基づき電動式パワーステアリング装置１６の電動機２２が制御されることにより、左右前輪１０FL及び１０FRの舵角が目標舵角δptになるよう左右前輪が転舵されるので、車輌の走行に伴い車輌の走行経路が変化しても、車輌を走行経路により決定される目標走行経路に沿って走行させることができる。

また選択スイッチ５２が運転支援ありモードに設定されているときには、車輌を曲率半径Ｒにて旋回させるための電動式パワーステアリング装置１６による補助操舵力による左右前輪の舵角の制御と、横方向偏差Ｙ及びヨー角偏差φを低減して車輌を目標走行経路に沿って走行させるための転舵角可変装置３０による修正転舵による左右前輪の舵角の制御とが行われるので、車輌を曲率半径Ｒにて旋回させるための左右前輪の舵角の制御及び横方向偏差Ｙ及びヨー角偏差φを低減して車輌を目標走行経路に沿って走行させるための左右前輪の舵角の制御の両者が電動式パワーステアリング装置１６による補助操舵力の制御により達成される場合に比して、補助操舵力の増減に起因してステアリングホイール１４が頻繁に不自然に回転すること及びこれに起因して車輌の乗員が煩わしさを感じる虞れを一層確実に低減することができる。

また車輌を曲率半径Ｒにて旋回させるための左右前輪の舵角の制御及び横方向偏差Ｙ及びヨー角偏差φを低減して車輌を目標走行経路に沿って走行させるための左右前輪の舵角の制御の両者が転舵角可変装置３０による修正転舵の制御により達成される場合に比して、転舵角可変装置３０による修正転舵量を低減して中立位置オフセットを確実に低減することができる。

また図示の実施例によれば、車輌の目標走行経路に対する実際の走行経路のずれを是正するための目標修正転舵角Δδtsは、横方向偏差Ｙを低減するための第一の目標修正転舵角Δδt1とヨー角偏差φを低減するための第二の目標修正転舵角Δδt2との和として演算されるので、目標修正転舵角Δδtsが目標修正転舵角Δδts又はΔδt2である場合に比して、車輌に対する様々な外乱等に起因する車輌の目標走行経路に対する実際の走行経路のずれを確実に且つ効果的に是正することができる。

また図示の実施例によれば、電動式パワーステアリング装置１６による運転支援ありモード又は運転支援なしモードを選択するための選択スイッチ５２が設けられているので、運転者は電動式パワーステアリング装置１６による補助操舵力の制御により車輌を曲率半径Ｒにて旋回させるための左右前輪の舵角の制御を行うか否かを選択することができる。

また選択スイッチ５２が運転支援なしモードに設定されると、電動式パワーステアリング装置１６による補助操舵力の制御によって車輌を曲率半径Ｒにて旋回させるための左右前輪の舵角の制御は行われないので、運転者は自らの意思に基づいて車輌を運転する感覚を確保することができ、また転舵角可変装置３０による左右前輪の修正転舵量の制御及び補助操舵トルクＴabに基づく操舵トルクの制御は行われるので、車輌に対する外乱等に起因する走行経路のずれを効果的に低減して車輌をできるだけ目標走行経路に沿って走行させることができると共に、左右前輪の修正転舵に起因するステアリングホイール１４の不自然な回転変動を確実に低減し操舵フィーリングを効果的に向上させることができる。

以上に於いては本発明を特定の実施例について詳細に説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施例が可能であることは当業者にとって明らかであろう。

例えば上述の実施例に於いては、車輌の目標走行経路に対する実際の走行経路のずれを是正するための目標修正転舵角Δδtsは、横方向偏差Ｙを低減するための第一の目標修正転舵角Δδt1とヨー角偏差φを低減するための第二の目標修正転舵角Δδt2との和として演算されるようになっているが、車輌を曲率半径Ｒにて旋回させるための左右前輪の目標舵角δptと第一の目標修正転舵角Δδt1との和が電動式パワーステアリング装置１６による左右前輪の舵角制御の目標転舵角Δδtsに設定され、第二の目標修正転舵角Δδt2のみが転舵角可変装置３０による左右前輪の舵角制御の目標修正転舵角に設定されるよう修正されてもよく、また車輌を曲率半径Ｒにて旋回させるための左右前輪の目標舵角δptと第二の目標修正転舵角Δδt2との和が電動式パワーステアリング装置１６による左右前輪の舵角制御の目標舵角に設定され、第一の目標修正転舵角Δδt1のみが転舵角可変装置３０による左右前輪の舵角制御の目標修正転転舵角に設定されるよう修正されてもよい。

また上述の実施例に於いては、電動式パワーステアリング装置１６による運転支援ありモード又は運転支援なしモードを選択するための選択スイッチ５２が設けられているが、選択スイッチ５２は省略されてもよく、その場合には図２に示されたフローチャートのステップ１２０は省略される。

また上述の実施例に於いては、車輌１２が走行する走行路１００の曲率半径Ｒ、走行路１００の車線１０２の横方向中心線１０４に対する車輌１２の道路幅方向のずれ量としての横偏差Ｙ、走行路１００の車線１０２の横方向中心線１０４に対する車輌１２のヨー角φはＣＣＤカメラ５０により撮像された車輌前方の画像に対し画像解析処理が行われることにより得られる情報に基づいて演算されるようになっているが、これらの情報は走行路に設置された無線式の道路情報提供装置やナビゲーション装置より供給される情報であってもよい。

また上述の実施例に於いては、転舵角可変制御装置５２は目標転舵角Δδtsが０であるときには転舵角可変装置３０の相対回転角度を０に維持するようになっているが、転舵角可変装置３０は目標転舵角Δδtsが０であるときにはアッパステアリングシャフト２８Ａの回転角度に対するロアステアリングシャフト２８Ｂの回転角度の比が例えば車速Ｖが高いほど小さくなるよう、車輌の走行状況に応じてステアリングギヤ比可変装置として使用されてもよい。

更に上述の実施例に於いては、転舵角可変装置３０は転舵角可変制御装置５４により制御され、電動式パワーステアリング装置１６は電動パワーステアリング制御装置５６により制御され、転舵角可変制御装置５４及び電動パワーステアリング制御装置５６は操舵制御装置４６により制御されるようになっているが、これらの少なくとも二つの制御装置が一つの制御装置に統合されてもよい。

自動操舵装置及び電動式パワーステアリング装置を備えた車輌に適用された本発明による車輌の操舵制御装置を示す概略構成図である。 実施例に於ける操舵制御ルーチンを示すフローチャートである。 車輌の旋回時の走行状況を示す平面図である。

符号の説明

１６ 電動式パワーステアリング装置
１４ ステアリングホイール
３０ 転舵角可変装置
４０ 操舵角センサ
４２ トルクセンサ
４４ 操舵角センサ
４６ 操舵制御装置
４８ 車速センサ
５０ ＣＣＤカメラ
５２ 選択スイッチ
５４ 転舵角可変制御装置
５６ 電動式パワーステアリング（ＥＰＳ）制御装置

Claims (4)

1. 操舵補助力を発生する操舵補助力発生手段と、操舵輪を修正転舵する転舵駆動手段とを有する車輌の操舵制御装置であって、目標走行経路の曲率及び車速に基づいて車輌を目標走行経路に沿って走行させるための走行経路制御目標操舵補助力を演算し、少なくとも前記走行経路制御目標操舵補助力に基づいて操舵補助力を制御する操舵補助力制御手段と、前記目標走行経路に対する車輌の実際の走行経路の偏差を低減するための操舵輪の目標修正転舵量を演算し、前記目標修正転舵量に基づいて前記転舵駆動手段による操舵輪の修正転舵量を制御する転舵制御手段とを有することを特徴とする車輌の操舵制御装置。
2. 前記目標走行経路に対する車輌の実際の走行経路の偏差は前記目標走行経路に対する車輌の横方向偏差若しくは前記目標走行経路に対する車輌のヨー方向偏差であり、前記転舵制御手段は前記横方向偏差を低減するための操舵輪の第一の目標修正転舵量若しくは前記ヨー方向偏差を低減するための操舵輪の第二の目標修正転舵量を演算し、前記第一若しくは第二の目標修正転舵量に基づいて操舵輪の目標修正転舵量を演算することを特徴とする請求項１に記載の車輌の操舵制御装置。
3. 前記操舵補助力制御手段は前記目標走行経路の曲率を推定する手段と、前記曲率及び車速に基づいて前記走行経路制御目標操舵補助力を演算する手段と、操舵輪の修正転舵量の制御に起因して車輌の乗員が感じる操舵力の変動を低減するための操舵力変動低減目標操舵補助力を演算する手段とを有し、少なくとも前記走行経路制御目標操舵補助力及び前記操舵力変動低減目標操舵補助力に基づいて操舵補助力を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の車輌の操舵制御装置。
4. 車輌の乗員により操作され操舵補助力の制御による走行経路の制御を行うか否かを選択する選択手段を有し、前記選択手段の操作により操舵補助力の制御による走行経路の制御を行わないことが選択されているときには、前記操舵補助力制御手段は前記走行経路制御目標操舵補助力に基づく操舵補助力の制御を行わないことを特徴とする請求項１乃至３に記載の車輌用操舵制御装置。

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