JPH09221053A

JPH09221053A - 車両用操舵装置

Info

Publication number: JPH09221053A
Application number: JP5415396A
Authority: JP
Inventors: Masao Nishikawa; 正雄西川; Kenshirou Hashimoto; 健志郎橋本; Shinnosuke Ishida; 真之助石田
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1996-02-16
Filing date: 1996-02-16
Publication date: 1997-08-26
Anticipated expiration: 2016-02-16
Also published as: JP3706669B2

Abstract

(57)【要約】【課題】車両追従制御において装置の小型軽量化を図
ると共に、信頼性を向上させる。【解決手段】追従制御用のアクチュエータをパワース
テアリングのそれと兼用することで小型軽量化を図ると
共に、制御アルゴリズムを独立させて取扱いを別にし、
改変を容易にすると共に、信頼性を向上させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、車両用操舵装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】車両用操舵装置として、本出願人は、例
えば特開平５−１９７４２３号公報において、車両など
の移動体を滑らかな軌跡で目標経路に追従させる技術を
提案している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来技術は車
両を自動的に操縦する、いわゆる「自動運転車」に関す
るが、自動運転車の技術が熟成し普及する前の段階で
は、人が運転しつつ視覚センサやレーダなどを介して前
方の道路状況を予見しつつ走行するという、マンマシー
ン協調型の車両用操舵装置が実現すると予想される。

【０００４】そのようなマンマシーン協調型の車両操舵
装置の一つとして、本出願人は先に特願平７−３１００
７０号において、道路走行中に例えばカメラなどの視覚
手段を用いてレーン（車線）と自車との関係を検知し、
車両の操向装置にレーンに沿って走行するための指令を
出力し、継続的にレーンに沿った走行を行わせる技術を
提案している。

【０００５】かかる概念を実用化する際に、レーン追従
制御用のアクチュエータとして、操向装置として既にあ
まねく用いられているパワーステアリングのアクチュエ
ータを兼用することができれば、装置全体を小型軽量に
設計することができ、その信頼性も確保しやすい。

【０００６】従って、この発明の第１の目的は、電動式
パワーステアリングのアクチュエータなどをレーン追従
制御のアクチュエータなどとして兼用することを可能と
し、よって小型軽量で信頼性の高い車両用操舵装置を提
案することにある。

【０００７】更にまた、対象となるパワーステアリング
が電動式のものであって、その制御アルゴリズムが専ら
ソフトウエア手法を用いて実現される場合、レーン追従
走行のための制御アルゴリズムと、パワーアシストとし
ての制御アルゴリズムとを独立に取り扱うことができれ
ば、各々を設計管理する上で都合良く、従って開発が容
易となり、実際の使用での信頼性も高くすることができ
る。

【０００８】従って、この発明の第２の目的は、レーン
誘導のための制御アルゴリズムと単なるパワーステアリ
ングとしての制御アルゴリズムとを分離して記述・管理
することを可能とし、よって開発を容易にすると共に、
構成を簡易にして装置全体の信頼性を高めるようにした
車両用操舵装置を提案することにある。

【０００９】更にまた、レーン追従機能は概して高速道
路を走行するときなどの比較的走行速度の高いときに用
いられ、これに対してパワーステアリングとしての機
能、言い換えればパワーアシストの機能は本質的に低速
走行のときに有用である。高速走行中にはわざわざパワ
ーアシスト量を減じて、走行中の操舵力が軽くなり過ぎ
ないような制御を行っていることから、以上の論理は理
解できよう。このような視点に立てば、レーン追従とパ
ワーステアリング機能の２つの制御アルゴリズムは、一
層の分離が可能になる。

【００１０】従って、この発明の第３の目的は、パワー
ステアリング制御とレーン追従の制御とを時間的に完全
に分離して管理することで、長年に渡って培われてきた
パワーステアリング制御の信頼性はそのまま保持するこ
とを可能とし、よって装置全体の信頼性を一層高めるよ
うにした車両用の操舵装置を提案することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、この発明に係る車両用操舵装置は、走行中の前
方道路の車線状態を検知する第１の手段と、自車の運動
状態を検知する第２の手段と、前記第１、第２の手段の
出力から前方道路車線に対する自車の位置関係を維持す
るために必要な操舵量を算出する第３の手段と、車両の
操舵車輪を作動させる操向手段と、前記第３の手段の出
力に応じて前記操向手段に第１の操舵トルクを発生させ
る付勢手段と、ステアリングホィールに加えられた第２
の操舵トルクを検知する操舵力検出手段とを有し、前記
操舵力検出手段の出力に応じてステアリングホィールに
加えられた前記第２の操舵トルクを減少させる方向に前
記付勢手段を駆動できる如く構成した。

【００１２】

【作用】第３の手段の出力に応じて操向手段に第１の操
舵トルクを発生させる付勢手段を備えると共に、操舵力
検出手段の出力に応じてステアリングホィールに加えら
れた操舵トルクを減少させる方向に前記付勢手段を駆動
できる如く構成した、即ち、パワーステアリングのアク
チュエータなどをレーン追従制御のアクチュエータなど
として兼用することを可能としたので、車両用操舵装置
を小型軽量にできると共に、信頼性を高めることができ
る。

【００１３】更に、レーン追従のための制御アルゴリズ
ムと単なるパワーステアリングとしての制御アルゴリズ
ムとを分離して記述・管理することを可能としたので、
開発を容易にすることができる。

【００１４】更にまた、パワーステアリング制御とレー
ン追従制御とを時間的に完全に分離して管理すること
で、長年に渡って培われてきたパワーステアリング制御
の信頼性はそのまま保持することを可能としたので、装
置全体の信頼性を一層高めることができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、添付図面に即してこの発明
の実施の形態を説明する。

【００１６】図１において、外側の想像線１０で表示し
た矩形は、この発明に係る車両用の操舵装置を搭載した
車両の外形線で、操舵可能な前輪の片側１２が示され
る。その前輪１２を操舵する操舵機構としてラックアン
ドピニオン形式の操向装置１４と、その操向装置１４を
操作するためのステアリングホィール１６、ステアリン
グホィール１６と操向装置を結合するコラム１８が示さ
れている。

【００１７】コラム１８上にはこれと同芯に操舵力をト
ルクの形で検出して電気信号に変換するトーションバー
形式の操舵トルクセンサ２０と、コラムからベルトを介
してその回転角度を検出して、電気信号に変換するポテ
ンショ形式の操舵角度センサ２２が設けられる。

【００１８】一方ラック上には後述するＣＰＵの指令を
受けてラックを図で上下に駆動する電動モータ２４とボ
ールスクリューを組み合わせた形式のアクチュエータ２
６が設けられる。この操舵トルクセンサは、一般にトー
ションバーの捩じれ変位をポテンショで計測、アナログ
で出力するものが公知公用に供されている。

【００１９】また車両走行の速度を検出して電気信号に
変換する車速センサ２８と、車両の運動の内、垂直軸回
りの回転速度（ヨーレイト）を検出して電気信号に変換
するヨーレイトセンサ３０、及び車両室内に設けられて
進行方向前方を撮像するＣＣＤカメラ３２とが設けら
れ、これらのセンサの電気信号を受け入れて前記モータ
２４の電流値を決定するＣＰＵからなる制御ユニット３
４（ＣＰＵと示す）とが設けられる。

【００２０】図２はそのＣＰＵ（制御ユニット）の構成
を詳細に示すもので、ＣＣＤカメラ３２の撮像した画像
は先ず画像処理部３２ａに送られ、そこで特徴点抽出、
ハフ変換などの処理が行われる。処理結果は走行可能領
域認識部３２ｂに送られ、そこで走行可能な領域が探索
される。その出力は、次いで目標経路設定部３２ｃに送
られ、そこでこれから走行しようとしているコースの計
画が策定される。これらの処理結果がＣＰＵ３４に入力
される。

【００２１】また操舵角度センサ２２はポテンショ形式
で、その出力はＡ／Ｄ変換器２２ａを介してデジタル量
に変換された後、ＣＰＵ３４に入力される。操舵トルク
センサ２０の出力もＡ／Ｄ変換器２０ａを通してデジタ
ル量に変換され、ＣＰＵ３４に入力される。

【００２２】ＣＰＵ３４はこれらの信号を入力される
と、図３及び図４に示すアルゴリズムに従ってモータト
ルクを算出し、モータ２４を駆動する。モータに出力す
る経路には公知のようにＤ/ Ａ変換器２４ａとこの微弱
な信号を電流値に変えるモータアンプ２４ｂとが挿入さ
れる。

【００２３】尚、ＣＰＵは内部に計算に必要な各種のゲ
イン等を記憶しておく記憶装置ＲＯＭを備えており、必
要に応じてＲＯＭの情報を読み出せるように構成され
る。レーン追従モードを運転者の意思で選択し得る、手
動のスイッチSAS （Steer Assist Switch の略）３６と
レーン追従走行モードが動作していることを運転者に知
らせるための追従表示灯３８とが別に用意される（図１
で図示省略）。

【００２４】上記構成において、パワーステアリングの
際には公知のように、ステアリングホィールに加えられ
た操舵トルクをトルクセンサが感知して、操舵トルクが
既定の量に納まるようにモータに電流を流し、運転者の
操舵力を支援する。

【００２５】また後述の如く、レーン追従制御において
は前記した従来技術に開示された如く、ＣＣＤカメラ、
舵角センサ、車速センサ、ヨーレイトセンサからの情報
に基づいてＣＰＵの算出した目標舵角θd に操舵角度が
一致するように、モータを駆動する。更に、レーン追従
制御の間にあっても、モータの出力よりも大きな操舵ト
ルクを運転者が入力すれば、ＣＰＵの決定にも係わら
ず、運転者の意思通りに車両の向きを変えることがで
き、レーンを変更したり、障害物を回避することができ
る。

【００２６】図３及び図４はこの操舵装置の動作を示す
フロー・チャートである。

【００２７】尚、図示の制御においては、パワーステア
リングを常に動作させるように構成した。即ち、レーン
追従制御の有無に関わらず、所定の運転状態にあれば、
パワーステアリング制御を行うようにした。

【００２８】以下説明すると、図示のプログラムは機関
の始動に伴ってSTEP-41 でスタートし、次いでSTEP-42
に進んで前記した各種センサの情報が読み込まれる。

【００２９】次のSTEP-43 からSTEP-46 までがパワース
テアリング用の制御アルゴリズムであり、パワーアシス
ト量としてのモータトルクＴ1 を算出する。

【００３０】具体的には、STEP-43 で検出操舵力τs が
基準値τo を超えているかどうかを判断し、超えている
と判断されるときはSTEP-44 に進んで操舵力の方向に応
じて係数γの符号を決定する。例えば、ステアリングホ
ィール１６に加えられた操舵力が右方向であるとき正、
左方向であるとき負とし、それによって＋１または−１
を係数γに置き換える。

【００３１】次いでSTEP-45 に進み、検出操舵トルクτ
s と上記基準値τo との差分を求め、それにゲインＫo
を乗じた量をモータトルクの指令値Ｔ1 （操作量）とす
る。そのとき、モータの許容トルクＴmax に比べて算出
トルクＴ1 が大きければ、指令値をその最大値Ｔmax に
限定する。上記の係数γを用いることで、計算式を単純
にすることができる。

【００３２】他方、STEP-43 で検出操舵力が基準値τo
を超えていないと判断されるときはパワーアシスト量で
あるトルクは不要なので、STEP-46 に進んでモータトル
クＴ1 の指令値を０に設定する。

【００３３】次いでSTEP-47 に進み、前記したSAS スイ
ッチ３６がオンされているかどうか判断する。このスイ
ッチがオンされていないときはSTEP-49 に進み、Ｆlag
のビットから現在までにこのスイッチが押されたことが
ないかどうか判断する。

【００３４】Ｆlag のビットが１ならば、以前にスイッ
チがオンされていたものと判断すると共に、Ｆlag のビ
ットが０ならば以前にオンされたことがなく、パワース
テアリングの機能のみ働くことを運転者が望んでいると
推定される。従ってSTEP-50に進んでモータアンプに出
力すべき最終のトルクをSTEP-45 またはSTEP-46 で算出
したいずれかのトルク指令値Ｔ1 と決定する。

【００３５】これに対してSTEP-47 でSAS スイッチがオ
ンと判断されるときはSTEP-48 に進んでＦlag のビット
を１にすると共に、表示灯を点灯し、STEP-51 に進む。
STEP-49 でＦlag のビットが１と判断されるときも同様
である。

【００３６】STEP-51 からSTEP-62 までの処理は、先に
本出願人が提案した前記した特開平５−１９７４２３号
および特願平７−３１００７０号に開示されている制御
アルゴリズムに基づいている。以下、簡単に説明する。

【００３７】先ずSTEP-51 において座標上での自車（車
両Ｗとする）の傾斜角度ΘW を算出し、STEP-52 に進ん
で車両Ｗの現在位置を算出する。これは車両Ｗのｘ−ｙ
相対座標の原点ｏのＸ−Ｙ座標成分（ＸW,ＹW ）を求め
て行う。

【００３８】続いてSTEP-53 に進んで目標点Ｐを設定す
る。これは目標経路Ｍをｘ−ｙ相対座標における点列と
して表現すると共に、車両Ｗの現在の車速Ｖでｘ軸方向
に所定の予見時間Ｔだけ移動した距離ｘｐ（＝ＶＴ）を
ｘ座標成分とする、目標経路Ｍ上の点として設定する。

【００３９】続いてSTEP-54 に進んで目標ヨーレートγ
m を算出する。

【００４０】これは先ず、目標点到達ヨーレートγm 、
即ち、車両Ｗを現在位置（原点ｏ）から目標点Ｐに到達
させるための車両Ｗのヨーレートを適宜な式から求める
ことで行う。続いて目標点Ｐにおける車両Ｗと目標経路
Ｍとの角度偏差ΔθP を求め、角度偏差ΔθP を解消す
るヨーレートの補正分ΔγP を求め、目標ヨーレートγ
P から求めたΔγP に補正係数Ｋm を乗じて得た積を減
算して目標ヨーレートγP を補正することで行う。

【００４１】補正係数Ｋm は、図示のフロー・チャート
ではSTEP-51 以下の処理と平行して行われるSTEP-55 で
走行可能経路Ａ（前記した走行可能領域に同じ）の曲率
ρ、道幅Ｄを求め、STEP-56 で曲率ρ、道幅Ｄ、車速Ｖ
からファジイ推論を用いて求める。

【００４２】続いてSTEP-60 に進んで目標ヨーレートγ
m を生ぜしめる舵角を適宜な式を用いて目標舵角δm と
して算出し、STEP-61 に進んで目標舵角δm となるよう
にモータ２４の変位角度の目標値θD を算出し、STEP-6
2 に進んでモータ２４の変位が目標値θD に一致するよ
うにフィードバック制御する。

【００４３】続いてSTEP-63 に進み、STEP-45 またはST
EP-46 で求めたパワーステアリング制御用のモータトル
ク指令値Ｔ1 とレーン追従制御用のモータトルク指令値
Ｔ2とを合算し、最終的にアンプに出力するモータトル
クの指令値Ｔとし、STEP-64に進んで出力する。

【００４４】このとき、トルク指令値Ｔ1,Ｔ2 （操作
量）を対等に評価して加えても良いが、この実施の形態
ではパワーステアリングとしての必要トルクＴ1 に、あ
る１よりも小さい係数Ｋ2 を乗じてから指令値Ｔ1 とＴ
2 を加算した。その理由は、レーン追従走行の際には、
レーン内の目標コースから離れるに従って操舵力が目標
コースに戻すように、レーン追従用のモータトルク指令
値を決定するが、パワーステアリング制御用のモータト
ルク指令値が大きいと、レーン追従用のモータトルクが
減少し、容易にレーンから逸脱するからである。

【００４５】次いでSTEP-65 に進んで前記したSWS スイ
ッチ３６がオフか否か判断し、肯定されるときはSTEP-6
6 に進んでＦlag のビットを０にして表示灯を消灯して
からSTEP-67 に進むと共に、STEP-65 で否定されるとき
は直ちにSTEP-67 に進む。STEP-67 では終了、具体的に
はイグニッションキーがオフ( 機関が停止）したかどう
か判断し、肯定されるときはSTEP-68 に進んでプログラ
ムを終了すると共に、否定されるときはSTEP-42 に戻
り、以上の処理を繰り返す。

【００４６】上記した実施の形態では、常にパワーステ
アリングが動作して操舵力をアシストすることができる
と共に、常にパワーステアリングが動作しているので、
レーンチェンジの際にも軽い操舵力でレーンチェンジを
行うことができる。

【００４７】他方、レーン追従制御も平行して行われ、
運転者が大局的な操舵入力を行うだけで、自動的にレー
ンに追従した操舵が行われる。具体的には、上記の実施
の形態ではレーン中央を走行するように目標舵角δm が
決定されることから、ほぼ直線の道路で運転者はステア
リングホィールを真っ直ぐに保持していた場合には画像
情報に基づいた装置の出力によってレーンに沿うべく前
輪は微少な操舵を与えられる。

【００４８】また、レーンからの逸脱に対して自動的な
補正が加えられ、例えば横風や路面の凹凸などに起因す
る外乱が加えられて車両をコースから逸脱させようとし
ても、元のコースに自動的に復帰するように補正が加え
られるので、運転者としては上記の外乱に対して殆ど何
もしないでいることができる。

【００４９】更に、上記の実施の形態では、モータ（ア
クチュエータ）２４をパワーステアリング制御とレーン
追従制御とに兼用するようにしたので、装置全体を小型
軽量にすることができ、信頼性も向上させることができ
る。

【００５０】更に、上記の実施の形態では、STEP-42 か
らSTEP-46 迄のパワーステアリング制御アルゴリズム
と、STEP-51 からSTEP-61 迄のレーン追従制御アルゴリ
ズムとを独立に構成したので、両者を別々に管理するこ
とができる。従って、開発・改変などが容易であると共
に、間違いを犯す( 通称バグと言われるソフト記述ミ
ス)機会を減らすことができ、信頼性を向上させること
ができる。

【００５１】次いで、この発明の第２の実施の形態を説
明する。

【００５２】図５は、第２の実施の形態に係る装置の全
体図である。

【００５３】図において仮想線１１０で示されているの
は、本装置を搭載した車両の外形線である。この車両
は、操向車輪１１２と、これを転舵させるための操向装
置１１４と、この操向装置を作動させるためのステアリ
ングホィール１１６とを備える。ステアリングホィール
１１６と操向装置とはコラム１１８を介して結合され
る。

【００５４】このコラム１１８上には、操舵トルクを検
知する操舵トルクセンサ１２０と、後述するＣＰＵから
の指令を受けてコラムに回転トルクを与える電動モータ
１２４と、モータの回転角度を検出するエンコーダから
なる操舵角度センサ１２２とが設けられる。尚、モータ
１２４には、それと一体となってアクチュエータ１２６
を構成するウオーム形式の減速機（図示せず）が設けら
れる。

【００５５】更に、ステアリングホィール１１６とコラ
ム１１８との間には、両者を相対回転可能に結合するウ
オーム形式の操舵角度補正装置１３２が設けられると共
に、この補正装置を駆動する電動モータ１３０と、補正
角度を検出するポテンショ形式の補正角度センサ１２８
とが設けられる。尚、操舵角度補正装置１３２の詳細は
先に本出願人が提案した特願平７−３１００７０号に述
べられている。

【００５６】他に、車速センサ１３４、ヨーレイトセン
サ１３６、ＣＣＤカメラ１３８が用意され、これらのセ
ンサからの情報に基づいて上記２つのモータを駆動する
ＣＰＵ（制御ユニット）１４０を備える。

【００５７】ここで第２の実施の形態のアクチュエータ
１２６について言及すると、かかるコラム上にウォーム
ギアを減速機に利用したアクチュエータは、主として軽
量車両のパワーステアリングで公知公用に供されてい
る。このような形式のパワーステアリングでは操舵トル
クの検出を行うトルクセンサはウォームギアの近くで且
つステアリングホィール側に設けられる。この実施の形
態ではこのアクチュエータとトルクセンサの両方を、パ
ワーステアリング制御用とレーン追従制御用とで兼用
（共用）している。

【００５８】図６にＣＰＵ（制御ユニット）１４０の構
成を詳細に示す。第１の実施の形態との違いは、モータ
の駆動系が２つ用意されていること、及び補正角度セン
サ１２８からの信号が、ＡＤ変換器１２８ａを介してＣ
ＰＵ１４０に入力されていることである。尚、図５で図
示省略したが、第１の実施の形態と同じく SAS スイッ
チ１３５とレーン追従機能が作動中であることを表示す
る追従表示灯１３７とが用意される。

【００５９】図７及び図８は第２の実施の形態に係る装
置の動作を示すフロー・チャートである。

【００６０】前記の如く、この実施の形態ではパワース
テアリングとレーン追従の２つの機能を時間的に分けて
動作させ、両者を一層独立に管理できるようにした。

【００６１】以下説明すると、STEP-161ではＦlag のビ
ットがオンしているか否か判断する。第１の実施の形態
と同様に、このＦlag は運転者がSAS スイッチをオンし
たとき、そのビットをオンにセットされる。即ち、第２
の実施の形態では最初にこのＦlag を参照して、運転者
が追従機能を選択したか、またはパワーステアリング機
能を選択したかを判断するようにした。Ｆlag のビット
がオンされているときはレーン追従の機能を発揮させ、
然らざる場合にはパワーステアリングの機能を発揮させ
る。

【００６２】STEP-162でＦlag のビットがオンと判断さ
れるときはSTEP-180以降に進んで前述したレーン追従制
御を行うと共に、否定されるときはSTEP-162に進んでSA
S スイッチがオンか否か判断し、肯定されるときはSTEP
-163に進んでＦlag のビットをオンすると共に表示灯を
点灯し、STEP-180以降に進む。

【００６３】他方、STEP-162でも否定されるときはSTEP
-170に進み、以下パワーステアリング制御がSTEP-177ま
で行われる。第２の実施の形態にパワーステアリング制
御は第１の実施の形態のそれとは異なり、車速に応じて
アシストの度合いを変更する、車速応動型とした。

【００６４】この概念も公知であり、本発明の要旨をな
すものではないため、以下簡潔に述べると、STEP-171で
ゲインＫを車速Ｖに関連付けて決定する。詳しくは、
１．０から検出した車速Ｖ／上限車速Ｖ１の比を減じた
値を基本値Ｋ０に乗じてゲインＫとする。尚、検出車速
が上限車速以上のときはゲインＫ０を零とする。そして
第１の実施の形態と同じアルゴリズムでモータトルクＴ
を求め、STEP-176で決定し、STEP-177でアンプ124bに出
力する。

【００６５】他方、STEP-161または162 で肯定されたと
きは右側のSTEP-180以降に移り、レーン追従制御を行
う。即ち、レーン追従制御に必要なモータトルク指令値
Ｔ1 をSTEP-181からSTEP-189において第１の実施の形態
と同様に算出し、後述するSTEP-192でアンプ124bに出力
する。

【００６６】尚、第２の実施の形態では、操舵角度の補
正制御も行っている。即ち、STEP-190で検出操舵トルク
τs に適宜設定した係数（ゲイン）Ｋを乗じ、入力操舵
トルクに比例した目標補正角度（モータ角度）αd を算
出し、このαd になるようにフィードバック制御量を算
出し、算出結果に基づいてモータトルク指令値Ｔ2 をST
EP-191で算出し、STEP-192に進んでモータアンプ130bに
出力し、ステアリングホィール１１６内部に設けたモー
タ１３０などからなる操舵角度補正装置１３２を駆動
し、舵角の補正を行う。

【００６７】これは、入力操舵トルクに比例したモータ
変位を与えることで、モータ機構に一種のバネの機能、
換言すればコンプライアンス機能を与えるためである。
尚、その詳細は本出願人が先に提案した出願に詳述され
ており、また本発明の要旨とは直接の関係を持たないた
め、これ以上の説明は省略する。

【００６８】尚、パワーステアリング制御を行うときは
STEP-176でモータトルク指令値Ｔ２は零とした。これは
図５のステアリングホィール１１６の内部に設けた操舵
角度補正装置１３２がウォームギアで構成されているこ
とによる。即ち、ウオームギアには不可逆性があるた
め、供給電力を停止することでステアリングホィール１
１６とコラム１１８とを固着状態にすることができるか
らである。

【００６９】即ち、パワーステアリングとして機能させ
る場合には、ステアリングホィール内部にバネ作用を行
う部位があると、剛性感が低下し、操縦安定感も低下す
るから、ロックすることが望ましいためである。

【００７０】第２の実施の形態においても、第１の実施
の形態と同様に、パワーステアリング制御において必要
な操舵力をアシストすると共に、レーン追従制御を可能
としたことに加えて、モータ（アクチュエータ）１２４
と操舵トルクセンサ１２０をパワーステアリング制御と
レーン追従制御で兼用するようにしたので、装置全体を
小型軽量にすることができ、信頼性を向上させることが
できる。

【００７１】更に、第２の実施の形態のように舵角補正
機能を付与されたレーン追従制御においては操舵トルク
センサが必要となるが、この操舵トルクセンサもパワー
ステアリングのトルクセンサで共用化でき、一層簡易と
なる。

【００７２】更に、第２の実施の形態ではパワーステア
リング制御とレーン追従制御を時間的に分けて行うよう
にした。言い換えれば、２つの制御概念を完全に別に管
理できるように構成したので、例えばパワーステアリン
グの制御特性（車速応動型であると否とに関わらず）
を、アルゴリズムの基本を変えることなく自在に改変す
ることができ、一層信頼性を高くすることができる。

【００７３】またレーン追従機能についても、パワース
テアリングの制御アルゴリズムに影響を与えることな
く、第１の実施の形態になかった舵角補正の機能（STEP
-190,STEP-191) を追加したり削除することができるな
ど、改変が自在となる。更に、本出願の中では述べない
が、本出願人が別に出願しているように隣接レーンを走
行する他車との衝突を予防する概念も、ここに示す手法
を用いれば、パワーステアリングの制御アルゴリズムに
影響を与えることなく容易に組み込めことができる。

【００７４】このように独立に各制御アルゴリズムを管
理できるために、開発時に良く見られるソフトウエア記
述時のバグ発生を効果的に抑えることができる。また長
年に渡って蓄積されたパワーステアリングの制御ソフト
をそのまま利用することができるので、開発を効率良く
行うことができると共に、開発期間を短縮することがで
きる。

【００７５】次いで、この発明に係る装置の第３の実施
の形態を説明する。

【００７６】図９は、第３の実施の形態に係る装置のＣ
ＰＵ（制御ユニット）２４０の全体図である。

【００７７】従前の実施の形態と相違する点は、ナビゲ
ーションシステム２４４が追加されたことである。ＣＰ
Ｕ２４０はナビゲーションシステム２４４からの情報を
参照しつつ、自車が現在走行中の環境、例えば高速道路
か否かなどを認識するように構成した。符合が２００番
台である点を除くと、残余は従前の実施の形態と同様で
ある。

【００７８】図１０及び図１１は、第３の実施の形態に
係る装置の動作を示すフロー・チャートである。

【００７９】以下説明すると、STEP-252で前記したナビ
ゲーションシステム２４４からの情報に基づいて、現
在、高速道路上を走行しているか否か判断し、否定され
るときはSTEP-253に進んで前記Ｆlag のビットをオフに
すると共に、表示灯を消灯し、Flow-2に進む。Flow-2は
パワーステアリング制御に関する。

【００８０】他方、STEP-252で高速道路上を走行してい
ると判断されるときはSTEP-254に進んで現在の車速Ｖが
所定車速Ｖ２（例えば５０ｋｍ／ｈ）を超えているか否
か判断する。そして現在の車速Ｖが所定車速Ｖ２を超え
ていないと判断されるときはSTEP-253以降に進んでパワ
ーステアリング制御を行うと共に、現在の車速Ｖが所定
車速Ｖ２を超えていると判断されるときはSTEP-261に進
んでＦlag のビットがオンか否か判断し、肯定されると
きはFlow-1に進んでレーン追従制御を行う。

【００８１】このＦlag は従前の実施の形態と同様に、
運転者がレーン追従制御を希望してSAS スイッチをオン
したとき、そのビットをオンにセットされる（図示省
略）。尚、STEP-261で否定されるときはSTEP-262に進ん
でSAS スイッチがオンされているか否か判断し、肯定さ
れるときはSTEP-263を経てFlow-1に進むと共に、否定さ
れるときはFlow-2に進む。

【００８２】尚、Flow-1,2のレーン追従制御およびパワ
ーステアリング制御の詳細は第２の実施の形態と同様で
あるので、詳細な図示を省略した。

【００８３】第３の実施の形態は上記の如く構成したこ
とから、高速道路に入って車速Ｖが所定車速Ｖ２を超え
た時点でレーン追従制御が可能となり、運転者がSAS ス
イッチをオンしたとき、レーン追従制御が実行される。

【００８４】他方、一旦レーン追従制御が実行されてい
ても、例えば車速が低下して上記した所定車速Ｖ２以下
になれば、再び通常のパワーステアリング制御が行われ
る。高速道路から一般道路に下りたときも同様である。

【００８５】第３の実施の形態においても、従前の実施
の形態と同様にパワーステアリング制御において必要な
操舵力をアシストすると共に、レーン追従制御を可能と
したことに加えて、モータ（アクチュエータ）２２４と
操舵トルクセンサ２２０をパワーステアリング制御とレ
ーン追従制御で兼用するようにしたので、装置全体を小
型軽量にすることができ、信頼性も向上させることがで
きる。更に、パワーステアリング制御アルゴリズムとレ
ーン追従制御アルゴリズムを時間的に分けて行うように
したことから、第２の実施の形態と同様の効果を得るこ
とができる。

【００８６】尚、第１の実施の形態において、STEP-62
での合算処理は開示したようなパワーステアリングとレ
ーン追従の２つのコンセプトのトルクの合算に限定され
ることなく、本出願人が別に出願している隣接レーンを
走行する他の車両との衝突予防のための操舵力トルクの
制御アルゴリズムを別に用意しておき、そこで算出され
たトルクを加え合わせても良い。

【００８７】その際には同じように衝突予防のための制
御アルゴリズムを独立に構築して、衝突の危険生が生じ
たときのみ、そのアルゴリズムを記述したプログラムも
通過するようにすれば良い。そのような処理は、開示し
た技術によって通常の知識を持つこの分野の技術者なら
ば容易に実施できるものである。

【００８８】また、第２の実施の形態などにおいて、パ
ワーステアリングとして機能させる場合にはステアリン
グホィール１１６とコラム１１８とをロックするように
したが、ウオームギアの代わりに、平歯車を用いるとき
は、ステアリングホィールとコラムの間を機械的に係合
・開放するクラッチ手段などを設け、パワーステアリン
グ制御時にはクラッチで係合すれば良い。

【００８９】尚、図５に示す第２の実施の形態において
は、操向装置が１１４がマニアル式のものが示されてい
るが、もしここで操向装置が油圧式のパワーステアリン
グであってもレーン追従の機能は達成することができ
る。そのときには、油圧によるパワーアシストがあるた
めに、モータ１２４の容量は一段と小さなものでレーン
追従を行うことができる。見方を変えて見ると、本発明
によるときは、操向装置をマニアル式とし、コラム上の
モータ１２４をパワーステアリング用に利用していると
も言える。

【００９０】また、第３の実施の形態において、高速道
路は単なる一例であり、将来ナビゲーションシステムが
進化し、レーン追従走行が可能なまでに整備された道路
が特別にナビゲーション側で区別表示できるようになれ
ば、高速道路に拘泥することなく、適用することが可能
となる。

【００９１】また、第３の実施の形態において、SAS ス
イッチがオンされたことをレーン追従制御の条件とした
が、発明の目的に関して述べたように、STEP-262の判断
ステップを削除し、高速道路に入って車速Ｖが所定車速
Ｖ２を超えた時点で直ちにレーン追従制御を実行しても
良い。図１０及び図１１に示す制御アルゴリズムは一つ
の例示に過ぎない。

【００９２】この発明においては上記の如く、走行中の
前方道路の車線状態を検知する第１の手段（ＣＣＤカメ
ラ３２，１３８，２３８）と、自車の運動状態を検知す
る第２の手段（画像処理部３２ａ，１３８ａ，２３８
ａ、走行可能領域認識部３２ｂ，１３８ｂ，２３８ｂ、
目標経路設定部３２ｃ，１３８ｃ，２３８ｃ）と、前記
第１、第２の手段の出力から前方道路車線に対する自車
の位置関係を維持するために必要な操舵量δm を算出す
る第３の手段（ＣＰＵ３４，１４０，２４０）と、車両
の操舵車輪を作動させる操向手段（操向装置１４，１１
４）と、前記第３の手段の出力に応じて前記操向手段に
第１の操舵トルクＴ, Ｔ2 を発生させる付勢手段（アク
チュエータ２６（電動モータ２４））と、ステアリング
ホィール１６，１１６に加えられた第２の操舵トルクτ
s を検知する操舵力検出手段（操舵トルクセンサ２０，
１２０，２２０）とを有し、前記操舵力検出手段の出力
に応じてステアリングホィールに加えられた前記第２の
操舵トルクを減少させる方向に前記付勢手段を駆動でき
るように構成した。尚、具体的には前記付勢手段が電動
モータ２４である如く構成した。

【００９３】更に、前記操向装置が前記第３の手段の出
力に応じて駆動されるとき、前記ステアリングホィール
と前記操向装置の間に介在して前記操舵力検出手段の出
力に応じて相対変位する舵角補正手段（操舵角度補正装
置１３２）を設ける如く構成した。

【００９４】更に、切替え手段（SWS スイッチ３６（ST
EP-47, STEP-162, STEP-262, STEP-252, STEP-254) が
用意され、前記切替え手段の切替え動作によって、少な
くとも前記付勢手段（アクチュエータ２６（電動モータ
２４））に前記第１のトルクＴ1, Ｔ2 の発生を抑制す
る（STEP-47,STEP-162, STEP-262) ことができる如く構
成した。

【００９５】更に、前記操向手段（１４，１１４）に前
記第１の操舵トルクδm を発生させるための第１の制御
アルゴリズム（STEP-51 からSTEP-61,STEP-180からSTEP
-188, Flow-1) と、前記操舵力検出手段の出力に応じて
ステアリングホィールに加えられた前記第２の操舵トル
クτs を減少させる方向に前記付勢手段を駆動するため
の第２の制御アルゴリズム( STEP-43 からSTEP-46,STEP
-171からSTEP-175,Flow-2) と、切替え手段( STEP-47,S
TEP-162, STEP-252, STEP-254,262) とを備え、前記切
替え手段の切替え動作によって前記第１及び第２の制御
アルゴリズムの少なくともいずれかが前記付勢手段を駆
動するように実行される如く構成した。

【００９６】更に、前記第２の制御アルゴリズムは前記
第１の制御アルゴリズムと結合されて実行されるとき、
決定される操作量Ｔ2 の重みＫ1 を、個別に実行される
ときに比べて相違させる( STEP-62)如く構成した。

【００９７】更に、前記切替え手段が運転者によって操
作されるスイッチ（SAS スイッチ３６，１３５，２３
５）を備え、前記スイッチを介して切替える如く構成し
た。

【００９８】更に、前記切替え手段が車速検出手段（車
速センサ２８，１３４，２３４）を備えると共に、検出
車速が所定値を超えないときは前記切替え手段の入力を
無効とする手段（STEP-254) を備える如く構成した。

【００９９】更に、前記切替え手段が走行環境を判定す
る走行環境判定手段（ナビゲーションシステム２４４）
を備え、所定の環境を走行中と判定されるとき切替える
（STEP-252) 如く構成した。

【０１００】更に、前記切替え手段が車速検出手段を備
えると共に、検出車速が所定値を超えるとき切り替える
（STEP-254) 如く構成した。

【０１０１】また、上記した実施の形態において、前方
の車線情報を得るのにＣＣＤカメラを用いたが、それに
限定されるべきではなく、他の手法による場合でも適用
可能である。例えば近年道路側に磁気を帯びた目印を埋
め込み、この磁気を頼りにレーン内を走行させる試みが
提案されているが、この手法と現在よりも更に精密なナ
ビゲーション情報が実用化されればＣＣＤカメラ情報に
変えてこれらの情報を用いることができる。

【０１０２】

【発明の効果】パワーステアリングのアクチュエータな
どをレーン追従制御のアクチュエータなどとして兼用す
ることを可能としたので、車両用操舵装置を小型軽量に
できると共に、信頼性を高めることができる。また、レ
ーン追従のための制御アルゴリズムと単なるパワーステ
アリングとしての制御アルゴリズムとを分離して記述・
管理することを可能としたので、開発を容易にすること
ができる。

【０１０３】更にまた、パワーステアリング制御とレー
ン追従制御とを時間的に完全に分離して管理すること
で、長年に渡って培われてきたパワーステアリング制御
の信頼性はそのまま保持することを可能としたので、装
置全体の信頼性を一層高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１はこの発明に係る車両用操舵装置の全体を
示す概略図である。

【図２】図１の装置中の制御ユニット（ＣＰＵ）の構成
の詳細を示すブロック図である。

【図３】図１の装置の動作を示すフロー・チャートの前
半部分を示す、前半部フロー・チャートである。

【図４】図１の装置の動作を示すフロー・チャートの後
半部分を示す、後半部フロー・チャートである。

【図５】この発明の第２の実施の形態に係る装置の全体
を示す概略図である。

【図６】図５の装置中の制御ユニット（ＣＰＵ）の構成
の詳細を示すブロック図である。

【図７】第２の実施の形態に係る装置の動作を示すフロ
ー・チャートの前半部を示す、前半部フロー・チャート
である。

【図８】第２の実施の形態に係る装置の動作を示すフロ
ー・チャートの後半部を示す、後半部フロー・チャート
である。

【図９】この発明の第３の実施の形態に係る装置の制御
ユニット（ＣＰＵ）の構成の詳細を示すブロック図であ
る。

【図１０】第３の実施の形態に係る装置の動作を示すフ
ロー・チャートの前半部を示す、前半部フロー・チャー
トである。

【図１１】第３の実施の形態に係る装置の動作を示すフ
ロー・チャートの後半部を示す、後半部フロー・チャー
トである。

【符号の説明】

１０，１１０車両１４，１１４操向装置１６，１１６ステアリングホィール１８，１１８コラム２０，１２０，２２０操舵トルクセンサ２２，１２２，２２２操舵角度センサ２４，１２４，２２４電動モータ２６，１２６アクチュエータ２８，１３４，２３４車速センサ３２，１３８，２３８ＣＣＤカメラ３４，１４０，２４０ＣＰＵ（制御ユニット）３６，１３５，２３５ SAS スイッチ３８，１３７，２３７追従表示灯１３２操舵角度補正装置１３０，２３０電動モータ１２８，２２８補正角度センサ２４４ナビゲーションシステム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｂ６２Ｄ 119:00 137:00

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】走行中の前方道路の車線状態を検知する
第１の手段と、自車の運動状態を検知する第２の手段
と、前記第１、第２の手段の出力から前方道路車線に対
する自車の位置関係を維持するために必要な操舵量を算
出する第３の手段と、車両の操舵車輪を作動させる操向
手段と、前記第３の手段の出力に応じて前記操向手段に
第１の操舵トルクを発生させる付勢手段と、ステアリン
グホィールに加えられた第２の操舵トルクを検知する操
舵力検出手段とを有し、前記操舵力検出手段の出力に応
じてステアリングホィールに加えられた前記第２の操舵
トルクを減少させる方向に前記付勢手段を駆動できるよ
うに構成したことを特徴とする車両用操舵装置。
【請求項２】前記付勢手段が電動モータであることを
特徴とする請求項１項記載の車両用操舵装置。
【請求項３】前記操向装置が前記第３の手段の出力に
応じて駆動されるとき、前記ステアリングホィールと前
記操向装置の間に介在して前記操舵力検出手段の出力に
応じて相対変位する舵角補正手段を設けたことを特徴と
する請求項１項または２項記載の車両用操舵装置。
【請求項４】切替え手段が用意され、前記切替え手段
の切替え動作によって、少なくとも前記付勢手段に前記
第１のトルクの発生を抑制することができるように構成
したことを特徴とする請求項１項または２項記載の車両
用操舵装置。
【請求項５】前記操向手段に前記第１の操舵トルクを
発生させるための第１の制御アルゴリズムと、前記操舵
力検出手段の出力に応じてステアリングホィールに加え
られた前記第２の操舵トルクを減少させる方向に前記付
勢手段を駆動するための第２の制御アルゴリズムと、切
替え手段とを備え、前記切替え手段の切替え動作によっ
て前記第１及び第２の制御アルゴリズムの少なくともい
ずれかが前記付勢手段を駆動するように実行されること
を特徴とする請求項１項または２項記載の車両用操舵装
置。
【請求項６】前記第２の制御アルゴリズムは前記第１
の制御アルゴリズムと結合されて実行されるとき、決定
される操作量の重みを、個別に実行されるときに比べて
相違させるように構成したことを特徴とする請求項５項
記載の車両用操舵装置。
【請求項７】前記切替え手段が運転者によって操作さ
れるスイッチを備え、前記スイッチを介して切替えるこ
とを特徴とする請求項５項または６項記載の車両用操舵
装置。
【請求項８】前記切替え手段が車速検出手段を備える
と共に、検出車速が所定値を超えないときは前記切替え
手段の入力を無効とする手段を備えたことを特徴とする
請求項７項の車両用操舵装置。
【請求項９】前記切替え手段が走行環境を判定する走
行環境判定手段を備え、所定の環境を走行中と判定され
るとき切替えることを特徴とする請求項５項または６項
記載の車両用操舵装置。
【請求項１０】前記切替え手段が車速検出手段を備え
ると共に、検出車速が所定値を超えるとき切り替えるこ
とを特徴とする請求項５項または６項記載の車両用操舵
装置。