JP7606164B2 - 車両用操舵支援装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動車などの車両のための操舵支援装置に係る。

自動車などの車両のための操舵支援装置として、車両が走行路に沿って走行するための最適の操舵角を求め、操舵角が最適の操舵角になり易くなるよう操舵反力を制御することにより、ドライバが最適の操舵操作を行うよう促す操舵支援装置が知られている。

例えば、下記の特許文献１には、車両が走行路に沿って走行するための目標操舵角を求め、操舵角が目標操舵角になり易くするための操舵ガイドトルクが発生するように操舵装置を制御するよう構成された操舵支援装置が記載されている。

ステアリングホイールのような操舵入力部材が中立位置以外の位置へ操舵されると、操舵入力部材を中立位置へ付勢する復帰トルクが操舵装置により発生される。操舵ガイドトルクは、操舵角の大きさが目標操舵角の大きさよりも小さい領域においては、復帰トルクの大きさが低減されるよう、復帰トルクを修正する。逆に、操舵ガイドトルクは、操舵角の大きさが目標操舵角の大きさよりも大きい領域においては、復帰トルクの大きさが増大されるよう、復帰トルクを修正する。復帰トルクの修正量は、操舵角と目標操舵角との差の大きさが予め設定された基準値以下の範囲においては、操舵角と目標操舵角との差の大きさが大きくなるほど大きくなる。

上述のような操舵支援装置によれば、操舵角の大きさが目標操舵角の大きさよりも小さい領域において切り戻し操舵が行われるときには、操舵補助力として作用する復帰トルクが操舵ガイドトルクによって低減されることにより、操舵角が目標操舵角から離れるよう切り戻し操舵し難くなる。また、操舵角の大きさが目標操舵角の大きさよりも大きい領域において切り増し操舵が行われるときには、操舵反力として作用する復帰トルクが操舵ガイドトルクによって増大されることにより、操舵角が目標操舵角から離れるよう切り増し操舵し難くなる。よって、操舵角が目標操舵角になるようドライバの操舵を促すことができるので、ドライバの操舵の主体感を維持しつつ、ドライバの操舵量が最適な操舵量になるよう、操舵支援を行うことができる。

特開２０１９－２０９８４４号公報

〔発明が解決しようとする課題〕
上述のような操舵支援装置においては、復帰トルクは、操舵角の大きさが目標操舵角の大きさよりも小さい領域においては、操舵ガイドトルクにより大きさが低減されるよう修正される。よって、車両の旋回が開始され切り込み操舵が行われる際には、復帰トルクが操舵ガイドトルクにより修正されない場合に比して、操舵角の大きさが増大するときの操舵反力が小さくなり、切り増し操舵し易くなる。そのため、ドライバによっては、操舵力が過剰になり、車両の旋回初期における操舵速度が過剰になることがある。

本発明は、ドライバの操舵の主体感を維持しつつ、ドライバの操舵量が最適な操舵量になるよう操舵支援を行う操舵支援装置であって、車両の旋回初期における操舵速度が過剰になる虞が従来に比して低減されるよう改良された操舵支援装置を提供する。
〔課題を解決するための手段及び発明の効果〕

本発明によれば、ドライバにより操舵入力部材（ステアリングホイール１４）に与えられる操舵操作量（θ）に応じて転舵輪（１６FL、１６FR）を転舵すると共に、操舵入力部材を中立位置へ付勢する復帰トルク（Ｔrea）を操舵入力部材に与え、復帰トルクは操舵操作量が大きくなるほど大きくなるよう構成された転舵装置（１０）と、復帰トルクを修正する制御操舵トルク（Ｔsc）を発生する制御操舵トルク発生装置（ＥＰＳ・ＥＣＵ４０、電動パワーステアリング装置１２）と、制御操舵トルク発生装置を制御する制御ユニット（操舵支援ＥＣＵ５０）と、車両（６０）の前方の走行路の湾曲度合を取得する湾曲度合取得装置（カメラセンサ５２、ナビゲーション装置５６、操舵支援ＥＣＵ５０）と、車速検出装置（車速センサ４２）と、操舵支援スイッチ（５４）と、を含み、制御ユニットは、操舵支援スイッチがオンであるときには、湾曲度合取得装置により取得された走行路の湾曲度合及び車速検出装置により検出された車速（Ｖ）に基づいて、車両を走行路に沿って走行させるための目標操舵角（θt）を演算し（Ｓ１１１～Ｓ１１４）、操舵角（θ）が目標操舵角よりも小さい領域において復帰トルクを小さくすることにより操舵角が目標操舵角になり易くするための目標操舵ガイドトルク（Ｔsgt）を演算し（Ｓ１１５、Ｓ１１６）、目標操舵ガイドトルクを含む制御操舵トルク（Ｔsc）を発生するように制御操舵トルク発生装置を制御する（Ｓ１９０）よう構成された、車両用操舵支援装置（１００）が提供される。

制御ユニット（操舵支援ＥＣＵ５０）は、操舵支援スイッチ（５４）がオンである状況において、操舵角（θ）に基づいて実際の操舵角速度（θd）を演算し（Ｓ１２０）、目標操舵角（θt）に基づいて目標操舵角速度（θtd）を演算し（Ｓ１２０）、実際の操舵角速度が目標操舵角速度よりも高いときには（Ｓ１３０）、実際の操舵角が変化する方向とは逆の方向に作用する目標操舵角速度制御トルク（Ｔavt）を演算し（Ｓ１４０）、目標操舵ガイドトルク及び目標操舵角速度制御トルクの和（Ｔsgt＋Ｔavt）を含む制御操舵トルク（Ｔsc）を発生するように制御操舵トルク発生装置を制御する（Ｓ１９０）よう構成される。

上記の構成によれば、操舵支援スイッチがオンであるときには、湾曲度合取得装置により取得された走行路の湾曲度合及び車速検出装置により検出された車速に基づいて、車両を走行路に沿って走行させるための目標操舵角が演算される。更に、操舵角が目標操舵角よりも小さい領域において復帰トルクを小さくすることにより操舵角が目標操舵角になり易くするための目標操舵ガイドトルクが演算され、目標操舵ガイドトルクを含む制御操舵トルクを発生するように制御操舵トルク発生装置が制御される。

よって、操舵角の大きさが目標操舵角の大きさよりも小さい領域において切り戻し操舵が行われるときには、操舵補助力として作用する復帰トルクが低減されることにより、操舵角が目標操舵角から離れるよう切り戻し操舵し難くなる。従って、目標操舵ガイドトルクを含む制御操舵トルクを発生されない場合に比して、操舵角が目標操舵角になるようドライバの操舵が促されるので、ドライバの操舵の主体感を維持しつつ、ドライバの操舵量が最適な操舵量になるよう、操舵支援を行うことができる。

更に、上記の構成によれば、操舵支援スイッチがオンである状況において、操舵角に基づいて実際の操舵角速度が演算され、目標操舵角に基づいて目標操舵角速度が演算される。実際の操舵角速度が目標操舵角速度よりも高いときには、実際の操舵角が変化する方向とは逆の方向に作用する目標操舵角速度制御トルクが演算される。更に、目標操舵ガイドトルク及び目標操舵角速度制御トルクの和を含む制御操舵トルクを発生するように制御操舵トルク発生装置が制御される。

よって、実際の操舵角速度が目標操舵角速度よりも高いときには、目標操舵角速度制御トルクに対応する操舵角速度制御トルクが、実際の操舵角が変化する方向とは逆の方向に作用する。従って、制御操舵トルクが目標操舵角速度制御トルクを含まない場合に比して、実際の操舵角速度の大きさが過大になることを抑制することができるので、車両の旋回初期における操舵速度が過剰になる虞を低減することができる。
更に、本発明によれば、制御ユニット（操舵支援ＥＣＵ５０）は、操舵支援スイッチ（５４）がオフである状況において（Ｓ２１０）、車両（６０）が走行路のカーブを走行する際の最大操舵角速度（θdmax）に基づいて、操舵角速度についての判定基準値（θdc）を演算し（Ｓ２２０～Ｓ２９０）、操舵支援スイッチがオンである状況において、実際の操舵角速度（θd）が目標操舵角速度（θtd）よりも低く（Ｓ１３０）且つ実際の操舵角速度の指標値（θadin）が判定基準値よりも高いときには（Ｓ１７０）、目標操舵ガイドトルク（Ｔsgt）の大きさを低減し（Ｓ１８０）、大きさが低減された目標操舵ガイドトルクを含み目標操舵角速度制御トルクを含まない制御操舵トルクを発生するように制御操舵トルク発生装置を制御する（Ｓ１９０）よう構成される。
上記の構成によれば、操舵支援スイッチがオフである状況において、車両が走行路のカーブを走行する際の最大操舵角速度に基づいて、操舵角速度についての判定基準値が演算される。従って、目標操舵ガイドトルクに対応する操舵ガイドトルクにより復帰トルクが低減されていない状況にて車両が走行路のカーブを走行する際の最大操舵角速度に基づいて、操舵角速度についての判定基準値を演算することができる。
操舵支援スイッチがオンである状況においては、目標操舵ガイドトルクに対応する操舵ガイドトルクにより復帰トルクが低減される。従って、実際の操舵角速度の指標値が判定基準値よりも大きくなるのは、操舵ガイドトルクにより復帰トルクが低減されることが一つの要因であると考えられる。
上記の構成によれば、操舵支援スイッチがオンである状況において、実際の操舵角速度が目標操舵角速度よりも小さいが、実際の操舵角速度の指標値が判定基準値よりも大きいときには、目標操舵ガイドトルクの大きさが低減される。よって、目標操舵ガイドトルクに対応する操舵ガイドトルクにより復帰トルクが低減される量を小さくすることができる。従って、目標操舵ガイドトルクの大きさが低減されない場合に比して、実際の操舵角速度の指標値が判定基準値よりも大きくなる度合を低減することができるので、車両の旋回初期における操舵速度が過剰になる虞を低減することができる。

〔発明の態様〕
本発明の一つの態様においては、制御ユニット（操舵支援ＥＣＵ５０）は、実際の操舵角速度と目標操舵角速度との差（θd－θt）が大きいほど大きくなるように目標操舵角速度制御トルク（Ｔavt）を演算するよう構成される。

上記態様によれば、実際の操舵角速度と目標操舵角速度との差が大きいほど大きくなる目標操舵角速度制御トルクが演算される。よって、実際の操舵角速度と目標操舵角速度との差が小さい状況及び大きい状況において、それぞれ目標操舵角速度制御トルクが過大な値になる虞及び目標操舵角速度制御トルクが過小な値になる虞を低減することができる。従って、例えば目標操舵角速度制御トルクを含まない場合に比して、実際の操舵角速度の大きさが過大になることを適正に抑制することができる。

本発明の他の一つの態様においては、制御ユニット（操舵支援ＥＣＵ５０）は、実際の操舵角速度の指標値（θadin）と判定基準値（θdc）との差（θadin－θdc）の大きさが大きいほど小さくなるように、１よりも小さい正の補正係数（α）を演算し（Ｓ１８０）、目標操舵ガイドトルク（Ｔsgt）に補正係数を乗算することにより目標操舵ガイドトルクを低減する（Ｓ１８０）よう構成される。

上記態様によれば、実際の操舵角速度の指標値と判定基準値との差の大きさが大きいほど小さくなるように、１よりも小さい正の補正係数が演算され、目標操舵ガイドトルクに補正係数を乗算することにより目標操舵ガイドトルクが低減される。よって、実際の操舵角速度の指標値と判定基準値との差が大きいほど目標操舵ガイドトルクの低減量を大きくすることができる。従って、目標操舵ガイドトルクに対応する操舵ガイドトルクにより復帰トルクが低減される量を、実際の操舵角速度の指標値と判定基準値との差の大きさが大きいほど小さくすることができる。

本発明の他の一つの態様においては、制御ユニット（操舵支援ＥＣＵ５０）は、操舵支援スイッチ（５４）がオフである状況において（Ｓ２１０）、車両（６０）が走行路のカーブを走行する際の最大操舵角速度（θdmax）に基づいて、操舵角速度についての判定基準値（θdc）を演算し（Ｓ２２０～Ｓ２９０）、操舵支援スイッチがオンである状況において、実際の操舵角速度（θd）が目標操舵角速度（θtd）よりも低く（Ｓ１３０）且つ実際の操舵角速度の指標値（θadin）が判定基準値よりも高くないときには（Ｓ１７０）、目標操舵ガイドトルクを含み目標操舵角速度制御トルクを含まない制御操舵トルクを発生するように制御操舵トルク発生装置を制御する（Ｓ１９０）よう構成される。

上記態様によれば、操舵支援スイッチがオンである状況において、実際の操舵角速度が目標操舵角速度よりも小さく、実際の操舵角速度の指標値が判定基準値よりも大きくないときには、目標操舵ガイドトルクの大きさは低減されない。よって、目標操舵ガイドトルクの大きさが低減される場合に比して、操舵角が目標操舵角になるようドライバの操舵を効果的に促すことができる。

本発明の他の一つの態様においては、実際の操舵角速度の指標値（θadin）は、現在の操舵角速度（θd）を現在の操舵角（θ）にて除算した半無次元化された実操舵角速度（θd／θ）である（Ｓ１６０）。

上記態様によれば、実際の操舵角速度の指標値は、現在の操舵角速度を現在の操舵角にて除算した半無次元化された操舵角速度である。後に説明するように、現在の操舵角及び現在の操舵角速度は、車両が走行路のカーブを走行する際におけるカーブの湾曲度合、車速などの状況によってばらつきが大きい値になる。これに対し、現在の操舵角速度を現在の操舵角にて除算した値は、現在の操舵角及び現在の操舵角速度の如何に関係なく、ばらつきが小さい値になる。よって、上記半無次元化された操舵角速度によれば、現在の操舵角及び現在の操舵角速度の如何に関係なく、実際の操舵角速度が過大であるか否かを適正に判定するための指標値を求めることができる。

本発明の他の一つの態様においては、判定基準値（θdc）は、操舵支援スイッチ（５４）がオフである状況にて車両（６０）が走行路のカーブを走行する際の操舵角速度の大きさの最大値（θdmax）を操舵角の大きさの最大値（θmax）にて除算した半無次元化された最大操舵角速度（θdmax／θmax）に基づいて求められた値である（Ｓ２２０～Ｓ２９０）。

上記態様によれば、判定基準値は、操舵支援スイッチがオフである状況にて車両が走行路のカーブを走行する際の操舵角速度の大きさの最大値を操舵角の大きさの最大値にて除算した半無次元化された最大操舵角速度に基づいて求められた値である。よって、上記半無次元化された最大操舵角速度によれば、実際の操舵角速度の指標値と同様に、操舵角の大きさの最大値及び操舵角速度の大きさの最大値の如何に関係なく、実際の操舵角速度が過大であるか否かを適正に判定するための判定基準値を求めることができる。

本発明の他の一つの態様においては、制御ユニット（操舵支援ＥＣＵ５０）は、半無次元化された最大操舵角速度（θdmax／θmax）の数（Ｎ）が基準の数（Ｎc）以上の状況において（Ｓ２８０）、半無次元化された最大操舵角速度の平均値、半無次元化された最大操舵角速度の中央値、半無次元化された最大操舵角速度の最大値及び半無次元化された最大操舵角速度のパーセンタイル値の何れかを演算することにより、判定基準値を演算する（Ｓ２９０）よう構成される。

上記態様によれば、半無次元化された最大操舵角速度の数が基準の数以上の状況において、半無次元化された最大操舵角速度の平均値、半無次元化された最大操舵角速度の中央値、半無次元化された最大操舵角速度の最大値及び半無次元化された最大操舵角速度のパーセンタイル値の何れかが演算されることにより、判定基準値が演算される。よって、基準の数未満の半無次元化された最大操舵角速度に基づいて判定基準値が演算される場合に比して、判定基準値を適正な値に演算することができる。

なお、本願において、「半無次元化された」とは、完全な無次元化ではないが、角度の単位が排除されることにより、次元が低減されていることを意味する。

上記説明においては、本発明の理解を助けるために、後述する実施形態に対応する発明の構成に対し、その実施形態で用いられる名称及び／又は符号が括弧書きで添えられている。しかし、本発明の各構成要素は、括弧書きで添えられた名称及び／又は符号に対応する実施形態の構成要素に限定されるものではない。本発明の他の目的、他の特徴及び付随する利点は、以下の図面を参照しつつ記述される本発明の実施形態についての説明から容易に理解されるであろう。

本発明による操舵支援装置の実施形態を示す概略構成図である。 実施形態における目標基本アシストトルクＴbatの演算ルーチンを示すフローチャートである。 実施形態における目標操舵ガイドトルクＴsgt及び目標操舵角速度制御トルクＴavtの演算制御ルーチンを示すフローチャートである。 図２のステップＳ１０において実行される目標操舵ガイドトルクＴsgt演算のサブルーチンを示すフローチャートである。 実施形態における実施形態における判定基準値θdcの演算制御ルーチンを示すフローチャートである。 操舵角θ及び車速Ｖと復帰トルクＴreとの関係を示す図である。 操舵角θ及び車速Ｖと復帰トルクＴreaとの関係を示す図である。 撮影基準位置などを説明するための図である。 操舵角の偏差Δθと目標基本操舵ガイドトルクＴsgtbとの関係を示すマップである。 操舵角θが正の領域について、操舵角θと復帰トルクＴrea（実線）及び目標操舵ガイドトルクＴsgt（一点鎖線）との関係を示す図である。 車両が種々の曲率のカーブを種々の車速にて走行する際の実舵角θと実颯太角速度θdとの関係の一例を操舵角θが正の場合について示す図である。 車両が種々の曲率のカーブを種々の車速にて走行する際の実操舵角θと実操舵角速度θdとの関係の一例を実操舵角θが正の場合について示す図である。 目標操舵角θt及び操舵角θの変化の一例（上段）及び目標操舵ガイドトルクＴsgtの変化の一例（下段）を示す図である。 操舵支援装置が従来の操舵支援装置であり、操舵支援装置による操舵支援に適正に対応せずに操舵操作するドライバについて、目標操舵角θt及び操舵角θの変化の一例（上段）及び目標操舵ガイドトルクＴsgtの変化の一例（下段）を示す図である。 目標操舵角θt及び操舵角θが図１２及び図１３と同様に変化する場合について、操舵角速度θdなどの変化の一例を示す図である。

以下に添付の図を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。
［実施形態］
実施形態にかかる操舵支援装置１００は、図１に示されているように、操舵装置１０、電動パワーステアリング・ＥＣＵ４０及び操舵支援ＥＣＵ５０を備えた車両６０に適用されている。本明細書においては、電動パワーステアリングは必要に応じてＥＰＳ（Electric Power Steeringの略）と呼称される。

電動パワーステアリング・ＥＣＵ４０及び操舵支援ＥＣＵ５０は、マイクロコンピュータを主要部として備える電子制御装置（Electronic Control Unit）であり、ＣＡＮ（Controller Area Network）６２を介して相互に情報を送受信可能に接続されている。各マイクロコンピュータは、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性メモリ及びインターフェースなどを含んでいる。ＣＰＵは、ＲＯＭに格納されたインストラクション（プログラム、ルーチン）を実行することにより各種機能を実現するようになっている。これらのＥＣＵは一つのＥＣＵに統合されてもよい。

図１に示されているように、操舵装置１０はＥＰＳ装置１２を含み、ＥＰＳ装置１２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・ピニオン型の電動パワーステアリング装置として構成されている。ＥＰＳ装置１２のラックバー１８は、タイロッド２０L及び２０Rを介して前輪１６FL及び１６FRのナックルアーム（図示せず）に連結されている。ステアリングホイール１４はステアリングシャフト２２及びユニバーサルジョイント２４を介してＥＰＳ装置１２のピニオンシャフト２６に接続されている。

車両６０の旋回時には、転舵輪である前輪１６FL及び１６FRにセルフアライニングトルクが作用し、セルフアライニングトルクは、操舵装置１０を介してステアリングホイール１４へ伝達される。従って、ステアリングホイール１４には、それを中立位置、即ち車両の直進位置へ付勢する復帰トルクＴre（後述の基本アシストトルクＴbaが発生していないときの復帰トルク）が作用する。セルフアライニングトルクは、前輪の転舵角が大きくなるにつれて大きくなると共に車速Ｖが高くなるにつれて大きくなる。

ステアリングホイール１４の回転角である操舵角θは、車両６０の右旋回時に正になり、復帰トルクＴreは、反時計回り方向に作用するときに正になるとすると、図６に示されているように、復帰トルクＴreの大きさは、操舵角θの絶対値が大きくなるにつれて大きくなる。復帰トルクＴreの増大率は、操舵角θの絶対値が大きくなるにつれて小さくなる。更に、復帰トルクＴreの大きさは、車速Ｖが高いほど大きくなる。

図示の実施形態においては、ＥＰＳ装置１２はラック同軸型の電動パワーステアリング装置であり、電動機２８と、電動機２８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３０と、を有している。ＥＰＳ装置１２は、ハウジング３２に対し相対的にラックバー１８を駆動することにより、基本アシストトルクＴbaを発生する。よって、基本アシストトルクＴbaが発生しているときの復帰トルクＴreaの大きさは、図７に示されているように、復帰トルクＴreの大きさよりも小さい。

ＥＰＳ装置１２は、復帰トルクＴreaを修正する制御操舵トルクＴscを発生する制御操舵トルク発生装置として機能する。後に詳細に説明するように、制御操舵トルクＴscは目標操舵ガイドトルクＴsgtを含み、目標操舵ガイドトルクＴsgtの大きさは、復帰トルクＴreaの大きさの１０分の１程度である。目標操舵ガイドトルクＴsgtに対応する操舵ガイドトルクＴsgは、実際の操舵角θが目標操舵角θt、即ち、車両６０を走行路に沿って走行させるための操舵角の目標値になるようドライバの操舵を促進するトルクとして作用する。

なお、操舵ガイドトルクＴsgは、実際の操舵角θが目標操舵角θtから離れるようドライバが切り増し操舵する際には、操舵を抑制する方向に作用する。また、操舵ガイドトルクＴsgは、実際の操舵角θが目標操舵角θtから離れるようドライバが切り戻し操舵するように作用する。

操舵支援ＥＣＵ５０は、基本アシストトルクＴbaの目標値である目標基本アシストトルクＴbat及び操舵ガイドトルクＴsgの目標値である目標操舵ガイドトルクＴsgtを演算する。更に、操舵支援ＥＣＵ５０は、操舵角速度θdが過大になることを防止するための目標操舵角速度制御トルクＴavtを演算する。演算された目標基本アシストトルクＴbat、目標操舵ガイドトルクＴsgt及び目標操舵角速度制御トルクＴavtを示す信号は、ＥＰＳ装置１２へ供給される。目標基本アシストトルクＴbat、目標操舵ガイドトルクＴsgt及び目標操舵角速度制御トルクＴavtの演算については、後に説明する。

更に、ＥＰＳ装置１２は、運転者により操舵が行われるときには、運転者の操舵負担を軽減するよう、必要に応じて操舵トルクＴs及び車速Ｖに基づいて操舵アシストトルクＴsaを発生する。ＥＰＳ・ＥＣＵ４０には、車速センサ４１により検出された車速Ｖを示す信号が入力される。ＥＰＳ・ＥＣＵ４０は、ＥＰＳ装置１２が発生する制御操舵トルクＴscが、目標基本アシストトルクＴbat、目標操舵ガイドトルクＴsgt、目標操舵角速度制御トルクＴavt及び操舵アシストトルクＴsaの和Ｔbat＋Ｔsgt＋Ｔavt＋ＴsaになるようにＥＰＳ装置１２を制御する。

なお、後に詳細に説明するように、操舵支援スイッチ５４がオフである場合には、目標操舵ガイドトルクＴsgt及び目標操舵角速度制御トルクＴavtは演算されない。よって、ＥＰＳ・ＥＣＵ４０は、ＥＰＳ装置１２が発生する制御操舵トルクＴscが、目標基本アシストトルクＴbat及び操舵アシストトルクＴsaの和Ｔbat＋ＴsaになるようにＥＰＳ装置１２を制御する。

更に、ＥＰＳ装置１０は、目標基本アシストトルクＴbat、目標操舵ガイドトルクＴsgt、目標操舵角速度制御トルクＴavt及び操舵アシストトルクＴsaの和である制御操舵トルクＴscを発生することができる限り、当技術分野において公知の任意の構成のものであってよい。例えば、ＥＰＳ装置１２は、ラック同軸型ではないラックアシスト型又はコラムアシスト型の電動パワーステアリング装置であってもよい。

ステアリングシャフト２２には、操舵角θ、即ちステアリングシャフト２２の回転角度を検出する操舵角センサ３４と、操舵トルクＴsを検出する操舵トルクセンサ３６とが設けられている。操舵角センサ３４により検出された操舵角θを示す信号及び操舵トルクセンサ３６により検出された操舵トルクＴsを示す信号も、ＥＰＳ・ＥＣＵ４０へ入力される。なお、操舵角センサ３４及び操舵トルクセンサ３６は、車両６０が右旋回する際に検出される値を正として、それぞれ操舵角θ及び操舵トルクＴsを検出する。

図１に示されているように、操舵支援ＥＣＵ５０には、カメラセンサ５２、操舵支援スイッチ５４及びナビゲーション装置５６が接続されている。なお、車速センサ４２、カメラセンサ５２などの少なくとも一部が、ＣＡＮ６２又はＥＰＳ・ＥＣＵ４０のような他のＥＣＵに接続されていてもよい。

カメラセンサ５２は、車両６０の前方の風景を撮影するカメラ部と、カメラ部によって撮影して得られた画像データを解析して道路の白線（車線境界）や障害物を認識する認識部とを備えている。カメラセンサ５２の認識部は、認識した白線や障害物に関する情報を所定の演算周期にて繰り返し操舵支援ＥＣＵ５０へ供給する。

操舵制御スイッチ５４は、運転者により操作され、オンであるか否かを示す信号を操舵支援ＥＣＵ５０へ供給する。操舵支援ＥＣＵ５０は、操舵支援スイッチ５４がオンであるときには、後述のように車両６０を走行路に沿って走行させるための目標操舵角θtを演算し、実際の操舵角θが目標操舵角θtになるようドライバの操舵をガイドするための目標操舵ガイドトルクＴsgtを演算する。

ナビゲーション装置５６は、車両６０の位置を検出するＧＰＳ受信機と、地図情報及び道路情報を記憶する記憶装置と、地図情報及び道路情報の最新情報を外部から取得する通信装置とを備えている。ナビゲーション装置５６は、地図上における車両の位置及び進行方向などの情報に加えて、道路情報も操舵支援ＥＣＵ５０へ出力する。
＜目標操舵角θtの演算＞

実施形態においては、操舵支援ＥＣＵ５０は、車両６０を走行路に沿って走行させるための目標操舵角θtを以下のように演算する。

図８に示されているように、カメラセンサ５２は、車両６０のフロントガラス６０ａの内面の上方部に固定され、車両６０の基準位置である重心６０ｂから前方へ距離Ｌca（正の定数）の撮影基準位置Ｐcaを中心に車両６０の前方の画像を撮影する。距離Ｌcaを必要に応じて撮影基準距離Ｌcaと呼ぶ。車両６０の基準位置は、前輪１６FL及び１６FRの位置、前後輪の中間位置などであってもよい。

操舵支援ＥＣＵ５０は、カメラセンサ５２により取得された車両６０の前方の車線の白線情報に基づいて、撮影基準位置Ｐcaを中心とする領域について走行路のカーブ曲率ρcaを演算し、ＲＡＭに保存する。よって、カメラセンサ５２及び操舵支援ＥＣＵ５０は、撮影基準位置Ｐcaを中心とする領域について走行路のカーブ曲率ρcaを湾曲度合として取得する湾曲度合取得装置として機能する。

更に、操舵支援ＥＣＵ５０は、ＲＡＭから先読み時間Δｔに対応するカーブ曲率ρcaを先読みのカーブ曲率ρpreとして読み出し、そのカーブ曲率ρpreに基づいて目標操舵角θtを演算し、目標操舵角θtと実際の操舵角θとの偏差Δθ（θ－θt）に基づいて、目標操舵ガイドトルクＴsgtを演算する。目標操舵角θtは、実際の操舵角が車両６０をカーブに沿って走行させるのに適した範囲内に留まり易くするための目標操舵角である。なお、実施形態においては、車両６０が右旋回する方向の曲率が正である。

カーブ曲率ρca［1/m］は、下記の式（１）に従って演算される。なお、下記の式（１）において、Ｖは車速［m/s］であり、ρ_０は車両６０の重心６０ｂにおける走行路のカーブ曲率［1/m］である。よって、ρ_０は、車両６０が図８に示された撮影基準距離Ｌcaを走行するに要する時間Ｌca／Ｖ前に演算されＲＡＭに保存されたカーブ曲率ρcaである。Δρは、時間Ｌca／Ｖ前に演算されＲＡＭに保存されたカーブ曲率ρcaの変化率［1/m/m］、即ちカーブ曲率の単位距離当りの変化量である。
ρca＝ρ_０＋ＶΔｔΔρ …（１）

図８に示されているように、車両６０の重心６０ｂと先読み位置Ｐpreとの間の距離（先読み距離）Ｌpreは、撮影基準距離Ｌcaよりも小さい。なお、先読み距離Ｌpreは一定でなくてもよい。以上の説明から解るように、カーブ曲率ρpreは、先読み位置Ｐpreにおけるカーブ曲率、即ち車両６０の重心６０ｂが先読み時間Δｔ後に到達する位置におけるカーブ曲率である。

目標操舵角θt［deg］は、下記の式（２）に従って演算される。なお、下記の式（２）において、Ｒstは操舵装置１０の操舵ギヤ比であり、Ａは車両６０のスタビリティファクタ［deg/(m²/s²)］であり、Ｌwは車両６０のホイールベースである。操舵ギヤ比Ｒst、スタビリティファクタＡ及びホイールベースＬwは、車両６０の仕様により定まる既知の一定値である。
θt＝Ｒst(１＋ＡＶ^２)ρpreＬw …（２）

＜目標基本アシストトルクＴbatの演算ルーチン＞
次に、図２に示されたフローチャートを参照して実施形態における目標基本アシストトルクＴbatの演算ルーチンについて説明する。なお、図２に示されたフローチャートによる目標基本アシストトルクＴbatの演算制御は、図には示されていないイグニッションスイッチがオンであるときに、操舵支援ＥＣＵ５０のＣＰＵにより所定の時間毎に繰返し実行される。

まず、ステップＳ１０においては、ＣＰＵは、操舵角θと、弾性係数Ｋb（正の定数）との積Ｋb・θとして、目標基本アシストトルクＴbatの弾性項Ｔbatkを演算する。

ステップＳ２０においては、ＣＰＵは、操舵角θの１階微分値dθ/dtを演算し、一階微分値dθ/dtと、粘性係数Ｃb（正の定数）との積Ｃb・dθ/dtとして、目標基本アシストトルクＴbatの粘性項Ｔbatcを演算する。なお、操舵角θの１階微分値dθ/dtは、必要に応じて操舵角速度θdと表記される。

ステップＳ３０においては、ＣＰＵは、操舵角θの２階微分値d^２θ/dt^２を演算し、２階微分値d^２θ/dt^２と、慣性係数Ｍb（正の定数）との積Ｍb・d^２θ/dt^２として、目標基本アシストトルクＴbatの慣性項Ｔbatmを演算する。

ステップＳ４０においては、ＣＰＵは、操舵角θの符号をsgnθとして、sgnθと、摩擦制御量Ｆb（正の定数）との積sgnθ・Ｆbとして、目標基本アシストトルクＴbatの摩擦項Ｔbatfを演算する。

ステップＳ５０においては、ＣＰＵは、弾性項Ｔbatkと、粘性項Ｔbatcと、慣性項Ｔbatmと、摩擦項Ｔbatfとの和Ｔbatk＋Ｔbatc＋Ｔbatm＋Ｔbatfとして、目標基本アシストトルクＴbatを演算し、目標基本アシストトルクＴbatを示す信号をＥＰＳ・ＥＣＵ４０へ出力する。なお、粘性項Ｔbatc、慣性項Ｔbatm及び摩擦項Ｔbatfの何れかが省略されてもよい。

＜目標操舵ガイドトルクＴsgt及び目標操舵角速度制御トルクＴavtの演算＞
次に、図３及び図４に示されたフローチャートを参照して実施形態における目標操舵ガイドトルクＴsgt及び目標操舵角速度制御トルクＴavtの演算制御ルーチンについて説明する。以下の説明においては、図３に示されたフローチャートによる目標操舵ガイドトルクＴsgt及び目標操舵角速度制御トルクＴavtの演算制御を単に本制御と指称する。

なお、図３に示されたフローチャートによる演算制御は、図には示されていないイグニッションスイッチ及び操舵制御スイッチ５４がオンであるときに、切り込み操舵時及び切り戻し操舵時について個別に、操舵支援ＥＣＵ５０のＣＰＵにより所定の時間毎に繰返し実行される。

まず、ステップＳ１１０においては、ＣＰＵは、図４に示されたサブルーチンに従って、目標操舵ガイドトルクＴsgtを演算する。

ステップＳ１２０においては、ＣＰＵは、操舵角θの時間微分値として操舵角速度θdを演算すると共に、目標操舵角θtの時間微分値として目標操舵角速度θtdを演算する。なお、目標操舵角速度θtdは。上記式（２）を微分した式に従って演算されてもよい。

ステップＳ１３０においては、ＣＰＵは、操舵角速度θdの絶対値が目標操舵角速度θtdの絶対値よりも大きいか否か、即ち実際の操舵角速度が目標操舵角速度よりも高いか否かを判定する。ＣＰＵは、否定判定をしたときには、ステップＳ１４５において、操舵角速度θdが過大になることを抑制するための目標操舵角速度制御トルクＴavtを０に設定し、肯定判定をしたときには、本制御をステップＳ１４０へ進める。

ステップＳ１４０においては、ＣＰＵは、操舵角速度θdと目標操舵角速度θtdとの差Δθd（=θd－θtd）に基づいて、図９に示されたマップを参照することにより、目標操舵角速度制御トルクＴavtを演算する。目標操舵角速度制御トルクＴavtは、操舵角速度θdの大きさが増大することを抑制するよう作用するトルク、即ち実際の操舵角が変化する方向とは逆の方向に作用するトルクを発生する。

図９に示されているように、目標操舵角速度制御トルクＴavtの大きさは、操舵角速度θdと目標操舵角速度θtdとの差Δθdが－Δθdcよりも大きくΔθdc未満であるときには、差Δθdが大きいほど大きくなる。よって、目標操舵角速度制御トルクＴavtは、差Δθdが大きいほど大きさが大きくなるよう演算される。更に、目標操舵角速度制御トルクＴavtは、差Δθdが－Δθdc以下であるときには、－Ｔavtmaxの一定値になり、差ΔθdがΔθdc以上であるときには、Ｔavtmaxの一定値になる。

ステップＳ１５０においては、ＣＰＵは、判定基準値θdcが存在するか否か、即ち不揮発性のメモリに判定基準値θdcが記憶されているか否かを判定する。ＣＰＵは、否定判定をしたときには、本制御をステップＳ１９０へ進め、肯定判定をしたときには、本制御をステップＳ１６０へ進める。なお、判定基準値θdcは、後述のように、図５に示されたフローチャートに従って演算される。

ステップＳ１６０においては、ＣＰＵは、現在の操舵角θの時間微分値として現在の操舵角速度θdを演算し、現在の操舵角速度θdを現在の操舵角θにて除算することにより、半無次元化された操舵角速度として実際の操舵角速度の指標値θadinを演算する。

ステップＳ１７０においては、ＣＰＵは、操舵角θadinの符号sgnθadinと、操舵角速度の指標値θadinと判定基準値θdcとの差θadin－θdcとの積sgnθadin・（θadin－θdc）が基準値βよりも大きいか否か、即ち操舵角速度が過剰になる虞を低減する必要があるか否かを判定する。ＣＰＵは、否定判定をしたときには、本制御をステップＳ１９０へ進め、肯定判定をしたときには、本制御をステップＳ１８０へ進める。なお、基準値βは、０又は正の定数であってよい。

ステップＳ１８０においては、ＣＰＵは、αを１よりも小さい正の補正係数として、目標操舵ガイドトルクＴsgtをα・Ｔsgtに低減する。なお、補正係数αは、操舵角速度の指標値θadinと判定基準値θdcとの差Δθadin（＝θadin－θdc）の大きさが大きいほど小さくなるよう、例えば１－|Δθadin|として演算されてよい。

ステップＳ１９０においては、ＣＰＵは、目標操舵ガイドトルクＴsgtを示す信号及び目標操舵角速度制御トルクＴavtを示す信号をＥＰＳ・ＥＣＵ４０へ出力する。

図４に示されているように、ステップＳ１１１においては、ＣＰＵは、カメラセンサ５２により取得された車両６０の前方の車線の白線情報に基づいて、撮影基準位置Ｐcaを中心とする領域についてカーブ曲率の変化率Δρを演算し、ＲＡＭに保存する。

ステップＳ１１２においては、上記式（１）に従って、撮影基準位置Ｐcaを中心とする領域について走行路のカーブ曲率ρcaを演算し、ＲＡＭに保存する。なお、本制御を開始してから時間Ｌca／Ｖが経過するまでの間は、カーブ曲率ρcaは０に設定されてよい。

ステップＳ１１３においては、ＣＰＵは、先読み時間Δｔ前に演算されＲＡＭに保存されたカーブ曲率ρcaを、先読み位置Ｐpreにおけるカーブ曲率ρpreとしてＲＡＭから読み出す。

ステップＳ１１４においては、ＣＰＵは、車速Ｖ及び先読み位置Ｐpreにおけるカーブ曲率ρpreに基づいて、上記式（２）に従って、車両６０が走行路のカーブに沿って走行するための目標操舵操作量としての目標操舵角θtを演算する。

ステップＳ１１５においては、ＣＰＵは、図１０に示されているように、操舵角θが目標操舵角θtであるときに目標基本操舵ガイドトルクＴsgtbが０になるように、目標操舵ガイドトルクＴsgtのマップを決定する。上述のように、目標操舵ガイドトルクＴsgtの大きさは、操舵角θと目標操舵角θtとの偏差Δθ（＝θ－θt）がθt－θcよりも大きくθt＋θc未満であるときには、操舵角の偏差Δθが大きいほど大きくなる。更に、目標操舵ガイドトルクＴsgtは、操舵角の偏差Δθがθt－θc以下であるときには、－Ｔsgtbmaxの一定値になり、操舵角の偏差Δθがθt＋θc以上であるときには、Ｔsgtbmaxの一定値になる。

ステップＳ１１６においては、ＣＰＵは、操舵角θと目標操舵角θtとの偏差θ－θtである操舵角の偏差Δθに基づいて、ステップＳ１１５において決定されたマップを参照することにより、目標操舵ガイドトルクＴsgtを演算する。更に、ＣＰＵは、目標操舵ガイドトルクＴsgtを示す信号をＥＰＳ・ＥＣＵ４０へ出力する。

図１１は、操舵角θが正の領域について復帰トルクを示しており、実線及び一点鎖線は、それぞれ復帰トルクＴrea及び目標操舵ガイドトルクＴsgtにより修正された復帰トルクＴreag、即ちＴrea＋Ｔsgtを示している。なお、操舵角θが負の領域における復帰トルクの線は、原点に対し操舵角θが正の領域における復帰トルクの線とは点対称の線になる。

図１０から解るように、目標操舵ガイドトルクＴsgtは、操舵角θの大きさが目標操舵角θtの大きさよりも小さい領域においては、復帰トルクＴreaの大きさが低減されるよう、復帰トルクを修正する。逆に、目標操舵ガイドトルクＴsgtは、操舵角θの大きさが目標操舵角θt大きさよりも大きい領域においては、復帰トルクＴreaの大きさが増大されるよう、復帰トルクを修正する。復帰トルクＴreaの修正量は、操舵角と目標操舵角との差の大きさが予め設定された基準値以下の範囲においては、操舵角と目標操舵角との差θ－θtの大きさが大きくなるほど大きくなる。

＜判定基準値θdcの演算＞
次に、図５に示されたフローチャートを参照して実施形態における判定基準値θdcの演算制御ルーチンについて説明する。なお、図５に示されたフローチャートによる判定基準値θdcの演算制御は、図には示されていないイグニッションスイッチがオンであるときに、切り込み操舵時及び切り戻し操舵時について個別に、操舵支援ＥＣＵ５０のＣＰＵにより所定の時間毎に繰返し実行される。

まず、ステップＳ２１０においては、ＣＰＵは、操舵支援スイッチ５４がオフであるか否かを判定する。ＣＰＵは、否定判定をしたときには、判定基準値の演算制御を一旦終了し、肯定判定をしたときには、判定基準値の演算制御をステップＳ２２０へ進める。

ステップＳ２２０においては、ＣＰＵは、車両６０の旋回判定条件が成立しているか否かの判定により、車両が旋回しているか否かを判定する。ＣＰＵは、否定判定をしたときには、判定基準値の演算制御をステップＳ２４０へ進め、肯定判定をしたときには、判定基準値の演算制御をステップＳ２３０へ進める。この場合、旋回判定条件は、操舵角θの絶対値が基準値θc（正の定数）以上であること、及び/又は車両６０のヨーレートγの絶対値が基準値γc（正の定数）以上であること、であってよい。

ステップＳ２３０においては、ＣＰＵは、操舵角θの時間微分値である操舵角速度θdを演算すると共に、操舵角θ及び操舵角速度θdをＲＡＭに記憶する。

ステップＳ２４０においては、ＣＰＵは、車両６０の旋回終了判定条件が成立しているか否かの判定により、車両の旋回が終了したか否かを判定する。ＣＰＵは、否定判定をしたときには、判定基準値の演算制御を一旦終了し、肯定判定をしたときには、判定基準値の演算制御をステップＳ２５０へ進める。この場合、旋回終了判定条件は、操舵角θの絶対値が基準値θe（θc以下の正の定数）以下であること、及び/又は車両６０のヨーレートγの絶対値が基準値γe（γc以下の正の定数）以下であること、であってよい。

ステップＳ２５０においては、ＣＰＵは、ＲＡＭに記憶されている操舵角θのうち絶対値が最も大きい操舵角の最大値θmax及びＲＡＭに記憶されている操舵角速度θdのうち絶対値が最も大きい操舵角速度の最大値θdmaxを抽出する。なお、ＣＰＵは、操舵角速度の最大値θdmaxを抽出すると、ＲＡＭに記憶されている操舵角θ及び操舵角速度θdを消去する。

ステップＳ２６０においては、ＣＰＵは、操舵角速度の最大値θdmaxを操舵角の最大値θmaxにて除算した半無次元化された値θdmax／θmaxの絶対値として、操舵角速度の指標値θdinを演算する。操舵角速度の指標値θdinの演算に供されるθmaxは、ＲＡＭに記憶されている操舵角θのうち絶対値が最も大きい操舵角の最大値であるが、操舵角速度θdの絶対値が最大値θdmaxになったときの操舵角θであってもよい。

ステップＳ２７０においては、ＣＰＵは、操舵角速度の指標値θdinを書き換え可能な不揮発性のメモリに記憶する。

ステップＳ２８０においては、ＣＰＵは、不揮発性のメモリに記憶されている操舵角速度の指標値θdinの数Ｎが基準値Ｎc（例えば３のような正の一定の整数）以上であるか否かを判定する。ＣＰＵは、否定判定をしたときには、判定基準値の演算制御を一旦終了し、肯定判定をしたときには、判定基準値の演算制御をステップＳ２９０へ進める。

ステップＳ２９０においては、ＣＰＵは、不揮発性のメモリに記憶されているＮの操舵角速度の指標値θdinに基づいて判定基準値θdcを演算し、書き換え可能な不揮発性メモリに記憶する。この場合、判定基準値θdcは、Ｎの操舵角速度の指標値θdinの平均値、Ｎの操舵角速度の指標値θdinの中央値、Ｎの操舵角速度の指標値θdinの最大値、Ｎの操舵角速度の指標値θdinの例えば９９％ileの何れかであってよい。

なお、予め設定された更新条件が成立すると、例えば車両６０の総走行距離が基準距離以上走行して車両が停止する度に、最も古いθdin又は全てのθdinが消去されることにより、θdcが更新されてもよい。

また、ドライバモニタのようにドライバを特定可能な車両の場合には、図５に示されたフローチャートによる演算制御がドライバ毎に実行され、判定基準値θdcが各ドライバについて不揮発性のメモリに記憶されてよい。そして、図３に示されたフローチャートによる演算制御の開始時にドライバが特定され、特定されたドライバについて図３に示されたフローチャートによる演算制御が実行されてよい。

＜実施形態の作動＞
次に、上述のように構成された実施形態にかかる操舵支援装置１００の作動を種々の場合について説明する。

＜Ａ．操舵支援スイッチ５４がオフである場合＞
操舵支援スイッチ５４がオフである場合には、図５に示されたフローチャートに従って、車両６０がカーブ走行する際の切り込み操舵時及び切り戻し操舵について、判定基準値θdcが演算される。

即ち、車両６０が旋回しているときに（Ｓ２２０）、操舵角θ及び操舵角速度θdがＲＡＭに記憶され（Ｓ２３０）、車両の旋回が終了すると（Ｓ２４０）、ＲＡＭに記憶されている操舵角θ及び操舵角速度θdのうち絶対値が最も大きい操舵角の最大値θmax及び操舵角速度の最大値θdmaxが抽出される。

操舵角速度の最大値θdmaxを操舵角の最大値θmaxにて除算した半無次元化された値θdmax／θmaxとして、操舵角速度の指標値θdinが演算される（Ｓ２６０）。更に、基準値Ｎc以上の数Ｎの操舵角速度の指標値θdinに基づいて、判定基準値θdcが演算され、書き換え可能な不揮発性メモリに記憶される。（Ｓ２８０、Ｓ２９０）。

なお、前述のように、操舵支援スイッチ５４がオフである場合には、目標操舵ガイドトルクＴsgt及び目標操舵角速度制御トルクＴavtは演算されない。よって、ＥＰＳ装置１２が発生する制御操舵トルクＴscは、目標基本アシストトルクＴbat及び操舵アシストトルクＴsaの和Ｔbat＋Ｔsaになるように制御される。

＜Ｂ．操舵支援スイッチ５４がオンである場合＞
上述のように、操舵支援スイッチ５４がオンである場合には、目標操舵ガイドトルクＴsgt及び操舵アシストトルクＴsaに加えて、目標操舵ガイドトルクＴsgt及び目標操舵角速度制御トルクＴavtが演算される。ＥＰＳ装置１２が発生する制御操舵トルクＴscは、目標基本アシストトルクＴbat、目標操舵ガイドトルクＴsgt、目標操舵角速度制御トルクＴavt及び操舵アシストトルクＴsaの和Ｔbat＋Ｔsgt＋Ｔavt＋Ｔsaになるように制御される。

なお、下記のＢ－２～Ｂ－４の場合には、目標操舵角速度制御トルクＴavtは０であるので、和Ｔbat＋Ｔsgt＋Ｔavt＋Ｔsaは和Ｔbat＋Ｔsgt＋Ｔsaに等しい。よって、制御操舵トルクＴscは、目標基本アシストトルクＴbat、目標操舵ガイドトルクＴsgt及び操舵アシストトルクＴsaの和Ｔbat＋Ｔsgt＋Ｔsaになるように制御される。

目標操舵ガイドトルクＴsgtに対応する操舵ガイドトルクＴsgは、操舵角θの大きさが目標操舵角θtの大きさよりも小さい領域においては、復帰トルクＴreaの大きさが低減されるよう、復帰トルクを修正する。逆に、目標操舵ガイドトルクＴsgtに対応する操舵ガイドトルクＴsgは、操舵角θの大きさが目標操舵角θtの大きさよりも大きい領域においては、復帰トルクＴreaの大きさが増大されるよう、復帰トルクを修正する。復帰トルクの修正量は、操舵角と目標操舵角との差θ－θtがθt－θc～θt＋θcの範囲においては、操舵角と目標操舵角との差の大きさが大きくなるほど大きくなる。

よって、操舵角θの大きさが目標操舵角θtの大きさよりも小さい領域において切り戻し操舵が行われるときには、操舵補助力として作用する復帰トルクＴreaが低減されることにより、操舵角が目標操舵角から離れるよう切り戻し操舵し難くなる。また、操舵角θの大きさが目標操舵角θtの大きさよりも大きい領域において切り増し操舵が行われるときには、操舵反力として作用する復帰トルクＴreaが増大されることにより、操舵角が目標操舵角から離れるよう切り増し操舵し難くなる。従って、操舵角θが目標操舵角θtになるようドライバの操舵を促すことができるので、ドライバの操舵の主体感を維持しつつ、ドライバの操舵量が最適な操舵量になるよう、操舵支援を行うことができる。

また、目標操舵角θtが操舵角θよりも大きい切り込み操舵時には、復帰トルクＴreaが目標操舵ガイドトルクＴsgtに対応する操舵ガイドトルクＴsgにより低減されるので、切り込み操舵の反力トルクが低減される。従って、操舵角θが目標操舵角θtになるようドライバの操舵が促される

＜Ｂ－１＞|θd|＞|θtd|の場合
操舵角速度θdの絶対値が目標操舵角速度θtdの絶対値よりも大きい場合には、ステップＳ１１０において、目標操舵ガイドトルクＴsgtが演算され、ステップＳ１３０において、肯定判定が行われる。ステップＳ１４０において、目標操舵角速度制御トルクＴavtが演算され、ステップＳ１９０において、目標操舵ガイドトルクＴsgtを示す信号及び目標操舵角速度制御トルクＴavtを示す信号がＥＰＳ・ＥＣＵ４０へ出力される。

よって、制御操舵トルクＴscは、目標基本アシストトルクＴbat、目標操舵ガイドトルクＴsgt、目標操舵角速度制御トルクＴavt及び操舵アシストトルクＴsaの和Ｔbat＋Ｔsgt＋Ｔavt＋Ｔsaになるように制御される。その結果、操舵角速度θdが過大になることを防止するための目標操舵角速度制御トルクＴavtに対応する操舵角速度制御トルクＴavが発生される。操舵角速度制御トルクＴavは、実際の操舵角θが変化する方向とは逆の方向に作用する。

従って、実際の操舵角速度θdが目標操舵角速度θtdよりも高いときには、目標操舵角速度制御トルクＴavtに対応する操舵角速度制御トルクＴavが、実際の操舵角が変化する方向とは逆の方向に作用する。従って、制御操舵トルクＴscが目標操舵角速度制御トルクＴavtを含まない場合に比して、実際の操舵角速度と目標操舵角速度との差θ－θtが大きくなることを抑制することができるので、車両の旋回初期における操舵速度θdが過剰になる虞を低減することができる。

また、目標操舵角速度制御トルクＴavtに対応する操舵角速度制御トルクＴavは、実際の操舵角速度と目標操舵角速度との差θ－θtが大きいほど大きくなる。よって、例えば目標操舵角速度制御トルクＴavtが実際の操舵角速度と目標操舵角速度との差θ－θtの大小に関係なく一定である場合に比して、実際の操舵角速度と目標操舵角速度との差θ－θtが大きくなることを適正に抑制することができるので、車両の旋回初期における操舵速度θdが過剰になる虞を適正に低減することができる。

更に、目標操舵ガイドトルクＴsgtに対応する標操舵ガイドトルクＴsgが発生される。従って、上記Ａの場合と同様に、操舵角θが目標操舵角θtになるようドライバの操舵を促すことができるので、ドライバの操舵の主体感を維持しつつ、ドライバの操舵量が最適な操舵量になるよう、操舵支援を行うことができる。なお、この作用効果は、後述のＢ－３及びＢ－４の場合にも得られる。

＜Ｂ－２＞|θd|≦|θtd|で、sgnθadin・（θadin－θdc）＞βの場合
操舵角速度θdの絶対値が目標操舵角速度θtdの絶対値以下で、sgnθadin・（θadin－θdc）が基準値βよりも大きい場合には、ステップＳ１１０において、目標操舵ガイドトルクＴsgtが演算され、ステップＳ１３０において、否定判定が行われる。ステップＳ１４５において、目標操舵角速度制御トルクＴavtが０に設定され、ステップＳ１７０において、肯定判定が行われる。更に、ステップＳ１８０において、目標操舵ガイドトルクＴsgtがα・Ｔsgtに低減され、ステップＳ１９０において、低減された目標操舵ガイドトルクＴsgtを示す信号及び目標操舵角速度制御トルクＴavt（＝０）を示す信号がＥＰＳ・ＥＣＵ４０へ出力される。よって、制御操舵トルクＴscは、目標基本アシストトルクＴbat、低減された目標操舵ガイドトルクＴsgt及び操舵アシストトルクＴsaの和Ｔbat＋Ｔsgt＋Ｔsaになるように制御される。

前述のように、操舵支援スイッチ５４がオンである状況においては、目標操舵ガイドトルクＴsgtに対応する操舵ガイドトルクＴsgにより復帰トルクＴreaが低減される。よって、実際の操舵角速度の指標値θadinが判定基準値θdcよりも大きくなるのは、操舵ガイドトルクにより復帰トルクが低減されることが一つの要因であると考えられる。

Ｂ－２の場合には、上述のように、目標操舵ガイドトルクＴsgtに対応する操舵ガイドトルクＴsgにより復帰トルクＴreaが低減される量を小さくすることができる。従って、目標操舵ガイドトルクＴsgtが低減されない場合に比して、実際の操舵角速度の指標値θadinが判定基準値θdcよりも大きくなる度合を低減することができるので、車両の旋回初期における操舵速度が過剰になる虞を低減することができる。

特に、補正係数αが、操舵角速度の指標値θadinと判定基準値θdcとの差Δθadinの大きさが大きいほど小さくなるよう、例えば１－|Δθadin|として演算される場合には、差Δθadinの大きさが大きいほど、補正係数αを小さくすることができる。よって、差Δθadinの大きさが大きいほど、目標操舵ガイドトルクＴsgtに対応する操舵ガイドトルクＴsgにより復帰トルクＴreaが低減される量を小さくすることができる。
＜Ｂ－３＞|θd|≦|θtd|で、sgnθadin・（θadin－θdc）＞βでない場合

操舵角速度θdの絶対値が目標操舵角速度θtdの絶対値以下で、sgnθadin・（θadin－θdc）が基準値β以下である場合には、Ｂ－２の場合と同様に、ステップＳ１１０において、目標操舵ガイドトルクＴsgtが演算され、ステップＳ１３０において、否定判定が行われ、ステップＳ１４５において、目標操舵角速度制御トルクＴavtが０に設定される。ステップＳ１７０において、否定判定が行われ、ステップＳ１８０は実行されないので、目標操舵ガイドトルクＴsgtは低減されない。よって、ステップＳ１９０において、低減されていない目標操舵ガイドトルクＴsgtを示す信号及び目標操舵角速度制御トルクＴavt（＝０）を示す信号がＥＰＳ・ＥＣＵ４０へ出力される。よって、制御操舵トルクＴscは、目標基本アシストトルクＴbat、低減されていない目標操舵ガイドトルクＴsgt及び操舵アシストトルクＴsaの和Ｔbat＋Ｔsgt＋Ｔsaになるように制御される。

＜Ｂ－４＞|θd|≦|θtd|で、判定基準値θdcがない場合
操舵角速度θdの絶対値が目標操舵角速度θtdの絶対値以下で、判定基準値θdcがない場合には、Ｂ－２及びＢ－３の場合と同様に、ステップＳ１１０において、目標操舵ガイドトルクＴsgtが演算され、ステップＳ１３０において、否定判定が行われ、ステップＳ１４５において、目標操舵角速度制御トルクＴavtが０に設定される。ステップＳ１５０において、否定判定が行われ、ステップＳ１６０～Ｓ１８０は実行されないので、目標操舵ガイドトルクＴsgtは低減されない。よって、Ｂ－３の場合と同様に、ステップＳ１９０において、低減されていない目標操舵ガイドトルクＴsgtを示す信号及び目標操舵角速度制御トルクＴavt（＝０）を示す信号がＥＰＳ・ＥＣＵ４０へ出力される。よって、制御操舵トルクＴscは、目標基本アシストトルクＴbat、低減されていない目標操舵ガイドトルクＴsgt及び操舵アシストトルクＴsaの和Ｔbat＋Ｔsgt＋Ｔsaになるように制御される。

特に、上述の実施形態においては、実際の操舵角速度の指標値θadinは、現在の操舵角速度θdを現在の操舵角θにて除算した半無次元化された実操舵角速度θd／θである（Ｓ１６０）。

図１２は、車両が種々の曲率のカーブを種々の車速にて走行する際の実操舵角θと実操舵角速度θdとの関係の一例を実操舵角θが正の場合について示している。図１２において、濃い灰色の点は切り込み操舵が行われるときの検出値を示し、淡い灰色の点は切り戻し操舵が行われるときの検出値を示している。

図１２に示されているように、切り込み操舵及び切り戻し操舵の何れの場合にも、検出値のばらつきは大きいが、実操舵角速度を実操舵角にて除算した値θd／θは、実操舵角及び実操舵角速度の如何に関係なく、ばらつきが小さい値になる。よって、実操舵角速度を実操舵角にて除算した値θd／θによれば、実操舵角及び実操舵角速度の如何に関係なく、実操舵角速度が過大であるか否かを適正に判定するための指標値θadinを求めることができることが解る。

更に、上述の実施形態においては、判定基準値θdcは、操舵支援スイッチ５４がオフである状況にて車両６０が走行路のカーブを走行する際の操舵角速度の大きさの最大値θdmaxを操舵角の大きさの最大値θmaxにて除算した半無次元化された最大操舵角速度θdmax／θmaxに基づいて求められた値である（Ｓ２２０～Ｓ２９０）。

よって、半無次元化された最大操舵角速度θdmax／θmaxによれば、実際の操舵角速度の指標値θadinと同様に、操舵角の大きさの最大値θmax及び操舵角速度の大きさの最大値θdmaxの如何に関係なく、実際の操舵角速度が過大であるか否かを適正に判定するための判定基準値θdcを求めることができる。

更に、上述の実施形態においては、判定基準値θdcは、半無次元化された最大操舵角速度θdmax／θmaxの数Ｎが基準の数Ｎc以上の状況において（Ｓ２８０）、半無次元化された最大操舵角速度の平均値、半無次元化された最大操舵角速度の中央値、半無次元化された最大操舵角速度の最大値及び半無次元化された最大操舵角速度のパーセンタイル値の何れかを演算することにより、演算される（Ｓ２９０）。

よって、基準の数Ｎc未満の少数の半無次元化された最大操舵角速度θdmax／θmaxに基づいて判定基準値θdcが演算される場合に比して、判定基準値を適正な値に演算することができる。

＜作動の具体例＞
次に、車両６０がカーブ走行する場合における操舵支援装置１００の作動の具体例について説明する。

図１３の上段は、目標操舵角θt及び操舵角θの変化の一例を示し、図１３の下段は、目標操舵ガイドトルクＴsgtの変化の一例を示している。図１３の上段において、破線は操舵支援スイッチ５４がオフである場合における操舵角θの変化を示し、一点鎖線は、操舵支援スイッチ５４がオンである場合における目標操舵角θtの変化を示している。更に、実線は、操舵支援装置１００による操舵支援に適正に対応して操舵操作するドライバについて、操舵支援スイッチ５４がオンである場合における操舵角θの変化を示している。

図１３の下段に示されているように、カーブ走行の初期（切り込み操舵時）には、目標操舵角θtは破線にて示された操舵角θよりも早期に増大し、実線にて示された操舵角θも破線にて示された操舵角θよりも早期に増大する。その結果、操舵支援スイッチ５４がオンである場合の操舵角θの増大は、操舵支援スイッチ５４がオフである場合の操舵角θの増大よりも穏やかでよいので、操舵支援スイッチ５４がオンである場合の操舵角速度θd（操舵角θの傾斜）は、操舵支援スイッチ５４がオフである場合の操舵角速度θdよりも小さくなる。

また、カーブ走行の終期（切り戻し操舵時）には、目標操舵角θtは破線にて示された操舵角θよりも早期に減少し、実線にて示された操舵角θも破線にて示された操舵角θよりも早期に減少する。その結果、操舵支援スイッチ５４がオンである場合の操舵角θの減少は、操舵支援スイッチ５４がオフである場合の操舵角θの減少よりも穏やかでよいので、操舵支援スイッチ５４がオンである場合の操舵角速度θd（操舵角θの傾斜）は、操舵支援スイッチ５４がオフである場合の操舵角速度θdよりも小さくなる。

図１４の上段は、操舵支援装置が従来の操舵支援装置であり、操舵支援装置による操舵支援に適正に対応せずに操舵操作するドライバについて、目標操舵角θt及び操舵角θの変化の一例を示し、図１４下段は、目標操舵ガイドトルクＴsgtの変化の一例を示している。なお、破線は操舵支援スイッチ５４がオフである場合における操舵角θの変化（破線）及び操舵支援スイッチ５４がオンである場合における目標操舵角θtの変化（一点鎖線）は、それぞれ図１３の上段の操舵角θの変化及び目標操舵角θtの変化と同一である。操舵支援に適正に対応せずに操舵操作するドライバは、例えば操舵支援スイッチ５４がオンである場合にも操舵支援スイッチがオフである場合と同様に操舵操作する人、操舵ガイドトルクＴsgの有無を認識できない人などである。

図１４の上段に示されているように、操舵支援スイッチ５４がオンである場合にも、切り込み操舵の開始は早くならず、操舵支援スイッチ５４がオフである場合と実質的に同一のタイミングである。そのため、図１４の下段に示されているように、切り込み操舵の開始時における目標操舵ガイドトルクＴsgtの大きさが大きくなるので、切り込み操舵の反力が過剰に低減され、切り込み操舵が過剰に促進される。その結果、カーブ走行の初期には、操舵角θが急激に増大し、操舵角速度θdが過剰になり、定常旋回に移行する直前の操舵角θが一時的に過大になるオーバーシュートが発生する。

また、カーブ走行の終期にも、操舵支援スイッチ５４がオンであっても、切り戻し操舵の開始は早くならず、操舵支援スイッチ５４がオフである場合と実質的に同一のタイミングである。そのため、図１４の下段に示されているように、切り戻し操舵の開始時における目標操舵ガイドトルクＴsgtの大きさが大きくなるので、切り戻し操舵の補助トルクが過剰になり、切り戻し操舵が過剰に促進される。その結果、カーブ走行の終期には、操舵角θが急激に減少し、操舵角速度θdが過剰になり、定常旋回に移行する直前の操舵角θが一時的に過大（負の値で大きさが過大）になるオーバーシュートが発生する。

上述のように、操舵角速度θdの絶対値が目標操舵角速度θtdの絶対値よりも大きい場合（上記Ｂ－１の場合）には、目標操舵角速度制御トルクＴavtが演算され（Ｓ１４０）、目標操舵角速度制御トルクＴavtを示す信号が目標操舵ガイドトルクＴsgtを示す信号と共にＥＰＳ・ＥＣＵ４０へ出力される（Ｓ１９０）。

図１５は、目標操舵角θt及び操舵角θが図１３及び図１４と同様に変化する場合について、操舵角速度θdなどの変化の一例を示している。なお、図１５においては、上記ステップＳ１７０の判別における基準値βは０である。目標操舵角速度制御トルクＴavtは、操舵角速度偏差Δθd（＝θd－θtd）の符号が目標操舵角速度θtdの符号と同一であるときに正の値になり、操舵角速度偏差Δθdの符号が目標操舵角速度θtdの符号と同一ではないときに負の値になるとする。

図１５において、最上段の一点鎖線及び実線は、それぞれ目標操舵角θt及び操舵角θの変化を示し、第二段の実線及び破線は、それぞれ目標操舵角速度θtd及び操舵角速度の差Δθd（＝θd－θtd）の変化を示している。第三段の実線は、目標操舵角速度制御トルクＴavtを示し、第四段の破線は、目標操舵ガイドトルクＴsgtを示し、第四段の実線は、目標操舵ガイドトルクＴsgtと目標操舵角速度制御トルクＴavtとの和Ｔsgt＋Ｔavtを示している。

図１５の第三段及び第四段に示されているように、目標操舵角速度制御トルクＴavtは、切り込み操舵域の後半及び切り戻し操舵域の後半において、操舵角θの変化を抑制する方向に作用する。よって、図１５の最上段において、二点鎖線にて示されているように、切り込み操舵から定常旋回に移行する直前の操舵角θのオーバーシュート及び切り戻し操舵から定常旋回に移行する直前の操舵角θのオーバーシュートを低減することができる。

以上においては、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明は上述の実施形態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形態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、上述の実施形態においては、車両６０の前方の走行路の湾曲度合として、先読み位置のカーブ曲率ρpreを取得する湾曲度合取得装置は、カメラセンサ５２及び操舵支援ＥＣＵ５０である。しかし、先読み位置のカーブ曲率ρpreは、ナビゲーション装置５６からの上方に基づいて取得されてもよい。

また、上述の実施形態においては、図３に示されたフローチャートによる目標操舵ガイドトルクＴsgt及び目標操舵角速度制御トルクＴavtの演算制御は、切り込み操舵時及び切り戻し操舵時について個別に実行される。また、図５に示されたフローチャートによる判定基準値θdcの演算制御も、切り込み操舵時及び切り戻し操舵時について個別に実行される。しかし、目標操舵ガイドトルクＴsgt及び目標操舵角速度制御トルクＴavtの演算制御及び判定基準値θdcの演算制御は、切り込み操舵時及び切り戻し操舵時の一方についてのみ実行されるよう修正されてもよい。

また、上述の実施形態においては、操舵装置１０は、ステアリングホイール１４と左右の前輪１６FL、１６FRとが機械的に接続され、電動パワーステアリング装置１２を含む操舵装置である。しかし、本発明の車両用操舵支援装置は、操舵装置がステアバイワイヤ式の操舵装置である車両に適用されてもよい。操舵装置がステアバイワイヤ式の操舵装置である場合には、ステアリングホイールに操舵反力を付与するアクチュエータにより、修正後の復帰トルクＴreaが発生されてよい。

更に、上述の実施形態においては、操舵入力部材は、回転操作されるステアリングホイール１４であるが、例えば枢動操作されるジョイスティク型の操舵入力部材であってもよい。

１０…操舵装置、１２…ＥＰＳ装置、１４…ステアリングホイール、１６FL，１６FR…前輪、４０…電動パワーステアリング・ＥＣＵ、４２…車速センサ、５０…操舵支援ＥＣＵ、５１…カメラセンサ、５２…レーダーセンサ、５４…操舵支援スイッチ、５６…ナビゲーション装置、６０…車両、１００…操舵支援装置

Claims (7)

1. ドライバにより操舵入力部材に与えられる操舵操作量に応じて転舵輪を転舵すると共に、前記操舵入力部材を中立位置へ付勢する復帰トルクを前記操舵入力部材に与え、前記復帰トルクは前記操舵操作量が大きくなるほど大きくなるよう構成された転舵装置と、前記復帰トルクを修正する制御操舵トルクを発生する制御操舵トルク発生装置と、前記制御操舵トルク発生装置を制御する制御ユニットと、車両の前方の走行路の湾曲度合を取得する湾曲度合取得装置と、車速検出装置と、操舵支援スイッチと、を含み、前記制御ユニットは、前記操舵支援スイッチがオンであるときには、前記湾曲度合取得装置により取得された走行路の湾曲度合及び前記車速検出装置により検出された車速に基づいて、前記車両を前記走行路に沿って走行させるための目標操舵角を演算し、操舵角が前記目標操舵角よりも小さい領域において前記復帰トルクを小さくすることにより操舵角が前記目標操舵角になり易くするための目標操舵ガイドトルクを演算し、前記目標操舵ガイドトルクを含む前記制御操舵トルクを発生するように前記制御操舵トルク発生装置を制御するよう構成された、車両用操舵支援装置において、
   前記制御ユニットは、前記操舵支援スイッチがオンである状況において、操舵角に基づいて実際の操舵角速度を演算し、前記目標操舵角に基づいて目標操舵角速度を演算し、前記実際の操舵角速度が前記目標操舵角速度よりも高いときには、前記実際の操舵角が変化する方向とは逆の方向に作用する目標操舵角速度制御トルクを演算し、前記目標操舵ガイドトルク及び前記目標操舵角速度制御トルクの和を含む制御操舵トルクを発生するように前記制御操舵トルク発生装置を制御するよう構成され、
   前記制御ユニットは、前記操舵支援スイッチがオフである状況において、前記車両が走行路のカーブを走行する際の最大操舵角速度に基づいて、操舵角速度についての判定基準値を演算し、前記操舵支援スイッチがオンである状況において、前記実際の操舵角速度が前記目標操舵角速度よりも小さく且つ前記実際の操舵角速度の指標値が前記判定基準値よりも高いときには、前記目標操舵ガイドトルクの大きさを低減し、大きさが低減された前記目標操舵ガイドトルクを含み前記目標操舵角速度制御トルクを含まない制御操舵トルクを発生するように前記制御操舵トルク発生装置を制御するよう構成された、車両用操舵支援装置。
2. 請求項１に記載の車両用操舵支援装置において、前記制御ユニットは、前記実際の操舵角速度と前記目標操舵角速度との差が大きいほど大きくなるように前記目標操舵角速度制御トルクを演算するよう構成された、車両用操舵支援装置。
3. 請求項１に記載の車両用操舵支援装置において、前記制御ユニットは、前記実際の操舵角速度の指標値と前記判定基準値との差の大きさが大きいほど小さくなるように、１よりも小さい正の補正係数を演算し、前記目標操舵ガイドトルクに前記補正係数を乗算することにより前記目標操舵ガイドトルクを低減するよう構成された、車両用操舵支援装置。
4. 請求項１に記載の車両用操舵支援装置において、前記制御ユニットは、前記操舵支援スイッチがオフである状況において、前記車両が走行路のカーブを走行する際の最大操舵角速度に基づいて、操舵角速度についての判定基準値を演算し、前記操舵支援スイッチがオンである状況において、前記実際の操舵角速度が前記目標操舵角速度よりも小さく且つ前記実際の操舵角速度の指標値が前記判定基準値よりも高くないときには、前記目標操舵ガイドトルクを含み前記目標操舵角速度制御トルクを含まない制御操舵トルクを発生するように前記制御操舵トルク発生装置を制御するよう構成された、車両用操舵支援装置。
5. 請求項４に記載の車両用操舵支援装置において、前記実際の操舵角速度の指標値は、現在の操舵角速度を現在の操舵角にて除算した半無次元化された操舵角速度である、車両用操舵支援装置。
6. 請求項４に記載の車両用操舵支援装置において、前記判定基準値は、前記操舵支援スイッチがオフである状況にて前記車両が走行路のカーブを走行する際の操舵角速度の大きさの最大値を操舵角の大きさの最大値にて除算した半無次元化された最大操舵角速度に基づいて求められた値である、車両用操舵支援装置。
7. 請求項６に記載の車両用操舵支援装置において、前記制御ユニットは、前記半無次元化された最大操舵角速度の数が基準の数以上の状況において、前記半無次元化された最大操舵角速度の平均値、前記半無次元化された最大操舵角速度の中央値、前記半無次元化された最大操舵角速度の最大値及び前記半無次元化された最大操舵角速度のパーセンタイル値の何れかを演算することにより、前記判定基準値を演算するよう構成された、車両用操舵支援装置。

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