(57)【要約】      （修正有）【課題】運転開始時の運転者の疲労度合いと、運転開始後の運転者の運転能力及び／又は知覚能力の変化とを考慮して、運転者に対して適切な操舵反力を付与する。【解決手段】操舵支援装置は、初期の疲労度合い（Ｄ_start）と、運転開始からの経過時間（ｔ）と、操舵特徴量（ＲＣＳ、ＳＣＳ、ＦＢＦＳ）とに基いて、運転開始後の運転者の疲労度合い（Ｄ（ｔ））を演算する。操舵支援装置は、特定反力トルク（Ｔａ）と、特定反力トルクと初期の疲労度合いとから求められたゲイン（Ｇ）と、運転開始後の運転者の疲労度合い（Ｄ（ｔ））とに基いて、協調反力トルク（Fteam）を補正した値である補正協調反力トルク（Fadteam）を演算する。【選択図】図２
2020082881.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
運転者によって操舵操作される操舵ハンドルを含む操舵装置と、
前記操舵ハンドルの回転角度を操舵角として検出する操舵角検出部と、
前記運転者が前記操舵ハンドルを回転操作した際に、前記操舵ハンドルを中立位置へ戻す向きの操舵反力トルクを前記操舵装置に付与するように構成された操舵反力付与手段と、
車両が走行している車線の車線情報を取得する車線情報取得部と、
前記車線情報に基いて前記車両が前記車線内の走行を維持するための目標操舵角を演算する目標操舵量演算部と、
運転開始時の前記運転者の疲労度合いである初期の疲労度合いを取得する手段と、
前記目標操舵角と前記操舵角との偏差と、反力トルクとの関係により定義される基本協調トルクに対する補正値を取得する手段と、
前記基本協調トルクと前記補正値とに基いて特定反力トルクを求めるとともに、当該特定反力トルクと前記初期の疲労度合いとに基いてゲインを演算するゲイン演算部と、
前記操舵角に関連する値に基いて、前記運転者が前記操舵ハンドルを回転操作した際に前記操舵ハンドルを中立位置へ戻す向きの基本反力トルクを演算する基本反力演算部と、
前記目標操舵角と前記操舵角との前記偏差に基いて協調反力トルクを演算する協調反力演算部と、
少なくとも前記操舵角に関連する値に基いて、前記運転者の操舵操作を評価するための特徴量である操舵特徴量を演算する操舵特徴量演算部と、
前記初期の疲労度合いと、運転開始からの経過時間と、前記操舵特徴量とに基いて、運転開始後の運転者の疲労度合いを演算する疲労度合演算部と、
前記特定反力トルクと、前記ゲインと、前記運転開始後の運転者の疲労度合いとに基いて前記協調反力トルクを補正した値である補正協調反力トルクを演算する協調反力補正部と、
前記基本反力トルクと前記補正協調反力トルクとに基いて、前記操舵反力トルクの目標値である目標操舵反力トルクを演算し、前記操舵装置に付与される前記操舵反力トルクが前記目標操舵反力トルクに一致するように前記操舵反力付与手段を制御するように構成された操舵支援部と、
を備える
操舵支援装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の操舵装置に操舵反力を付与する操舵支援装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、所定のシステム（例えば、運転支援制御システム）により算出された目標操舵量と運転者の操舵量との間の協調を図りながら運転者の操舵操作を支援する操舵支援装置が知られている（例えば、特許文献１を参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−０６５３２３号公報
【発明の概要】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載された操舵支援装置は、運転者の疲労度合いを考慮して、運転者の操舵操作を支援するようになっていない。運転開始時において運転者の疲労度合いは、その時の状況に応じて異なる。更に、運転開始後にある程度の時間が経過すると、疲労により運転者の運転能力及び／又は知覚能力が低下する傾向にある。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためになされた。即ち、本発明の目的の一つは、運転開始時の運転者の疲労度合いと、運転開始後の運転者の運転能力及び／又は知覚能力の変化とを考慮して、運転者に対して適切な操舵反力を付与することが可能な操舵支援装置を提供することである。
【０００６】
本発明の操舵支援装置（以下、「本発明装置」と称呼される場合がある。）は、
運転者によって操舵操作される操舵ハンドル（ＳＷ）を含む操舵装置と、
前記操舵ハンドルの回転角度を操舵角（θ）として検出する操舵角検出手段（１１）と、
前記運転者が前記操舵ハンドルを回転操作した際に、前記操舵ハンドルを中立位置へ戻す向きの操舵反力トルクを前記操舵装置に付与するように構成された操舵反力付与手段（１０、４０、４１）と、
車両が走行している車線の車線情報を取得する車線情報取得手段（１３、５２）と、
前記車線情報に基いて前記車両が前記車線内の走行を維持するための目標操舵角（θtarget）を演算する目標操舵量演算部（２０２、ステップ７３０）と、
運転開始時の前記運転者の疲労度合いである初期の疲労度合い（Ｄ_start）を取得する手段（１０、５０、５３、２０４、ステップ７２０）と、
前記目標操舵角と前記操舵角との偏差と、反力トルクとの関係から求められる基本協調トルク（Ｔbase）に対する補正値（Ｍｕ）を取得する手段（１０、５０、５３、２０４、ステップ７２０）と、
前記基本協調トルク（Ｔbase）と前記補正値（Ｍｕ）とに基いて特定反力トルク（Ｔａ）を求める（ステップ７３５）とともに、当該特定反力トルク（Ｔａ）と前記初期の疲労度合い（Ｄ_start）とに基いてゲイン（Ｇ）を演算するゲイン演算部（２０４、ステップ７４０）と、
前記操舵角に関連する値に基いて、前記運転者が前記操舵ハンドルを回転操作した際に前記操舵ハンドルを中立位置へ戻す向きの基本反力トルク（Ｆbase）を演算する基本反力演算部（２０１、ステップ７２５）と、
前記目標操舵角と前記操舵角との前記偏差に基いて協調反力トルク（Fteam）を演算する協調反力演算部（２０３、ステップ７４５）と、
少なくとも前記操舵角に関連する値に基いて、前記運転者の操舵操作を評価するための特徴量である操舵特徴量（ＲＣＳ、ＳＣＳ、ＦＢＦＳ）を演算する操舵特徴量演算部（２０４、ステップ７５０）と、
前記初期の疲労度合い（Ｄ_start）と、運転開始からの経過時間（ｔ）と、前記操舵特徴量（ＲＣＳ、ＳＣＳ、ＦＢＦＳ）とに基いて、運転開始後の運転者の疲労度合い（Ｄ（ｔ））を演算する疲労度合演算部（２０４、ステップ７５５）と、
前記特定反力トルク（Ｔａ）と、前記ゲイン（Ｇ）と、前記運転開始後の運転者の疲労度合い（Ｄ（ｔ））とに基いて前記協調反力トルク（Fteam）を補正した値である補正協調反力トルク（Fadteam）を演算する協調反力補正部（２０４、ステップ７６０）と、
前記基本反力トルクと前記補正協調反力トルクとに基いて、前記操舵反力トルクの目標値である目標操舵反力トルクを演算し、前記操舵装置に付与される前記操舵反力トルクが前記目標操舵反力トルクに一致するように前記操舵反力付与手段を制御するように構成された操舵支援部（２０５、２０５ａ、ステップ７６５、ステップ７７０）と、
を備える。
【０００７】
係る構成を有する本発明装置は、運転開始時において、運転者の初期の疲労度合いと、基本協調トルクに対する補正値（例えば、倍率）とを取得する。本発明装置は、基本協調トルクと補正値とに基いて特定反力トルクを求める。本発明装置は、初期の疲労度合いと特定反力トルクとに基いてゲインを演算する。このゲインは、運転開始時の疲労度合いと運転者の好みの協調反力トルク（特定反力トルク）の両方が反映された値である。このゲインを用いることにより、運転者の疲労度合いと好みの両方を考慮した協調反力トルクを算出することができる。
【０００８】
更に、本発明装置は、運転者の操舵操作を評価するための特徴量である操舵特徴量を演算する。本発明装置は、操舵特徴量から、運転開始後の運転者の運転能力及び／又は知覚能力の変化を検知し、これにより、運転開始後において運転者の疲労がどの程度変化したかを評価できる。本発明装置は、初期の疲労度合いと、運転開始からの経過時間と、操舵特徴量とに基いて、運転開始後の運転者の疲労度合いを演算する。そして、本実施装置は、特定反力トルクと、ゲインと、運転開始後の運転者の疲労度合いとに基いて協調反力トルクを補正することにより補正協調反力トルクを演算する。このように、本発明装置は、初期の疲労度合いから運転者の疲労がどの程度変化したかを考慮して、最終的な協調反力トルク（補正協調反力トルク）を演算する。従って、本発明装置は、疲労度合いを考慮した適切な操舵反力トルクを運転者に対して付与することができる。
【０００９】
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た名称及び／又は符号を括弧書きで添えている。しかしながら、本発明の各構成要素は、前記名称及び／又は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。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態に係る操舵支援装置の概略構成図である。
【図２】図１に示した操舵支援ＥＣＵの機能ブロック図である。
【図３】操舵角（実操舵角）と目標操舵角との偏差θdefと、反力トルク[Nm]との関係により定義される基本協調トルクＴbaseを説明するためのグラフである。
【図４】操舵特徴量の１つであるRough Control Score（ＲＣＳ）を説明するための図であり、横軸を時間とし且つ縦軸を操舵誤差としたグラフである。
【図５】操舵特徴量の１つであるStop Control Score（ＳＣＳ）を説明するための図であり、横軸を時間とし且つ縦軸を操舵角速度としたグラフである。
【図６】操舵特徴量の１つであるFeed Back Frequency component Score（ＦＢＦＳ）を説明するための図であり、横軸を周波数とし且つ縦軸を片側振幅スペクトルとしたグラフである。
【図７】本発明の実施形態に係る操舵支援ＥＣＵが実行する「協調反力制御ルーチン」を示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
【００１２】
＜構成＞
本発明の実施形態に係る操舵支援装置（以下、「本実施装置」と称呼される場合がある。）は、車両に適用される。本実施装置は、図１に示したように、操舵支援ＥＣＵ１０、エンジンＥＣＵ２０、ブレーキＥＣＵ３０、電動パワーステアリングＥＣＵ（以下、「ＥＰＳ・ＥＣＵ」と称呼する。）４０、及び、ナビゲーションＥＣＵ５０を備えている。
【００１３】
これらのＥＣＵは、マイクロコンピュータを主要部として備える電気制御装置（Electric Control Unit）であり、図示しないＣＡＮ（Controller Area Network）を介して相互に情報を送信可能及び受信可能に接続されている。本明細書において、マイクロコンピュータは、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、不揮発性メモリ及びインターフェース（Ｉ／Ｆ）等を含む。例えば、操舵支援ＥＣＵ１０は、ＣＰＵ１０ａ、ＲＡＭ１０ｂ、ＲＯＭ１０ｃ、不揮発性メモリ１０ｄ及びインターフェース（Ｉ／Ｆ）１０ｅ等を含むマイクロコンピュータを備える。ＣＰＵ１０ａはＲＯＭ１０ｃ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。
【００１４】
操舵支援ＥＣＵ１０は、以下に列挙するセンサと接続されていて、それらのセンサの検出信号又は出力信号を受信するようになっている。なお、各センサは、操舵支援ＥＣＵ１０以外のＥＣＵに接続されていてもよい。
【００１５】
操舵角センサ１１は、操舵ハンドルＳＷの操作により回転するステアリングシャフトＵＳの回転角度を操舵角として検出し、操舵角θを表す信号を出力するようになっている。なお、操舵支援ＥＣＵ１０は、操舵角センサ１１から受信した操舵角θから操舵角速度（θ´）を算出するようになっている。更に、操舵支援ＥＣＵ１０は、操舵角センサ１１から受信した操舵角θから操舵角加速度（θ´´）を算出するようになっている。
操舵トルクセンサ１２は、操舵ハンドルＳＷの操作により自車両のステアリングシャフトＵＳに加わる操舵トルクを検出し、操舵トルクＴｒａを表す信号を出力するようになっている。
なお、操舵角センサ１１及び操舵トルクセンサ１２は、それぞれ車両の左旋回方向への操舵を正として操舵角及び操舵トルクを検出するようになっている。
【００１６】
周囲センサ１３は、自車両の周囲の道路（例えば、自車両が走行している走行レーン）に関する情報、及び、それらの道路に存在する立体物に関する情報を取得するようになっている。立体物は、例えば、自動車、歩行者及び自転車などの移動物、並びに、ガードレール及びフェンスなどの固定物を表す。以下、これらの立体物は「物標」と称呼される場合がある。周囲センサ１３は、レーダセンサ１３ａ及びカメラセンサ１３ｂを備えている。
【００１７】
レーダセンサ１３ａは、例えば、ミリ波帯の電波（以下、「ミリ波」と称呼する。）を少なくとも自車両の前方領域を含む自車両の周辺領域に放射し、放射範囲内に存在する物標によって反射されたミリ波（即ち、反射波）を受信する。更に、レーダセンサ１３ａは、物標の有無について判定し、且つ、自車両と物標との相対関係を示すパラメータ（即ち、自車両に対する物標の位置、自車両と物標との距離、及び、自車両と物標との相対速度等）を演算して出力するようになっている。
【００１８】
カメラセンサ１３ｂは、ステレオカメラ及び画像処理部を備え、車両前方の左側領域及び右側領域の風景を撮影して左右一対の画像データを取得する。カメラセンサ１３ｂは、その撮影した左右一対の画像データに基いて、物標の有無について判定し、且つ、自車両と物標との相対関係を示すパラメータを演算し、判定結果及び演算結果を出力するようになっている。この場合、操舵支援ＥＣＵ１０は、レーダセンサ１３ａによって得られた自車両と物標との相対関係を示すパラメータと、カメラセンサ１３ｂによって得られた自車両と物標との相対関係を示すパラメータと、を合成することにより、自車両と物標との相対関係を示すパラメータを決定する。
【００１９】
更に、カメラセンサ１３ｂは、その撮影した左右一対の画像データに基いて、道路（自車両が走行している走行レーン）の左及び右の区画線を認識し、道路の形状（例えば、道路の曲率）、及び、道路と自車両との位置関係（例えば、自車両が走行しているレーンの左端又は右端から自車両の車幅方向の中心位置までの距離）を算出する。なお、区画線は、白線及び黄色線等を含むが、以下では、区画線が白線であると仮定して説明する。
【００２０】
道路の形状及び道路と自車両との位置関係等を含む車線に関する情報は「車線情報」と称呼される。更に、周囲センサ１３によって取得された物標に関する情報（自車両と物標との相対関係を示すパラメータを含む。）は「物標情報」と称呼される。周囲センサ１３は、所定のサンプリング時間が経過するたびに、物標情報及び車線情報を操舵支援ＥＣＵ１０に繰り返し送信する。操舵支援ＥＣＵ１０は、「物標情報及び車線情報」を含む車両の周辺状況に関する情報を「車両周辺情報」として取得する。
【００２１】
なお、周囲センサ１３は、必ずしも、レーダセンサ及びカメラセンサの両方を備える必要はなく、例えば、カメラセンサのみを含んでいてもよい。周囲センサ１３は「車両周辺情報を取得する情報取得部（情報取得手段）」と称呼される場合がある。
【００２２】
エンジンＥＣＵ２０は、エンジンアクチュエータ２１に接続されている。エンジンアクチュエータ２１は、内燃機関２２のスロットル弁の開度を変更するスロットル弁アクチュエータを含む。エンジンＥＣＵ２０は、エンジンアクチュエータ２１を駆動することによって、内燃機関２２が発生するトルクを変更することができる。従って、エンジンＥＣＵ２０は、エンジンアクチュエータ２１を制御することによって、自車両の駆動力を制御することができる。なお、車両が、ハイブリッド車両である場合、エンジンＥＣＵ２０は、車両駆動源としての「内燃機関及び電動機」の何れか一方又は両方によって発生する自車両の駆動力を制御することができる。更に、車両が電気自動車である場合、エンジンＥＣＵ２０は、車両駆動源としての電動機によって発生する自車両の駆動力を制御することができる。
【００２３】
ブレーキＥＣＵ３０は、ブレーキアクチュエータ３１に接続されている。ブレーキアクチュエータ３１は、ブレーキＥＣＵ３０からの指示に応じてブレーキキャリパ３２ｂに内蔵されたホイールシリンダに供給する油圧を調整し、その油圧によりブレーキパッドをブレーキディスク３２ａに押し付けて摩擦制動力を発生させる。従って、ブレーキＥＣＵ３０は、ブレーキアクチュエータ３１を制御することによって、自車両の制動力を制御することができる。
【００２４】
ＥＰＳ・ＥＣＵ４０は、電動パワーステアリング装置（以下、「ＥＰＳ」と称呼する。）４１に接続されている。ＥＰＳ４１は、車両の「操舵ハンドルＳＷ、ステアリングシャフトＵＳ及び操舵用ギア機構（図示略）等を含むステアリング機構６０」に組み込まれている。ＥＰＳ・ＥＣＵ４０は、ＥＰＳ４１が発生するトルクを制御することによって、ステアリング機構６０に対してトルクを付与することができる。
【００２５】
加えて、ＥＰＳ・ＥＣＵ４０は、以降で説明する操舵支援制御の実行中に操舵支援ＥＣＵ１０から操舵反力指令を受信した場合には、実際の操舵反力トルクが操舵反力指令で特定される目標操舵反力トルクに一致するようにＥＰＳ４１を制御する。操舵反力トルクとは、運転者が操舵ハンドルＳＷを操舵した際に操舵ハンドルＳＷを中立位置へ戻すように付与されるトルクである。なお、中立位置とは、操舵角θがゼロとなる基準位置であり、車両が直進走行する際の操舵ハンドルＳＷの位置である。
【００２６】
ナビゲーションＥＣＵ５０は、車両が位置している場所の「緯度及び経度」を検出するためのＧＰＳ信号を受信するＧＰＳ受信機５１、地図情報を記憶した地図データベース５２、及び、タッチパネル（タッチパネル式ディスプレイ）５３を備えている。地図データベース５２に記憶されている地図情報は、道路情報を含む。例えば、道路情報では、道路の区間のそれぞれに対して、道路の曲率半径、道路の幅員及び道路の勾配等が対応付けられている。ナビゲーションＥＣＵ５０は、車両が位置している場所の緯度及び経度、並びに地図情報等に基いて各種の演算処理を行い、タッチパネル５３に地図上での車両の位置を表示させる。
【００２７】
＜操舵支援制御（協調反力制御）＞
操舵支援ＥＣＵ１０は、ＥＰＳ４１によって操舵ハンドルＳＷに操舵反力トルクを付与することにより、運転者の操舵操作を支援するようになっている。以降、このような操舵支援制御を「協調反力制御」と称呼する場合もある。
【００２８】
図２に示すように、操舵支援ＥＣＵ１０は、機能的にみた場合、基本反力演算部２０１と、目標操舵量演算部２０２と、協調反力演算部２０３と、協調反力補正部２０４と、操舵支援部２０５とを備えている。
【００２９】
基本反力演算部２０１は、運転者が操舵角（実操舵角）θにて操舵ハンドルＳＷを操作したとき、操舵角θに応じて基本反力トルクＦbaseを決定する。具体的には、基本反力演算部２０１は、操舵角センサ１１から操舵角（実操舵角）θを受け取るとともに、操舵角θから操舵角速度（θ´）及び操舵角加速度（θ´´）を演算する。基本反力演算部２０１は、下記（１）式に示す方法で基本反力トルクＦbaseを決定する。以降、「操舵角θ、操舵角速度θ´及び操舵角加速度θ´´」は、まとめて、「操舵角θに関連する値」と称呼される場合がある。基本反力演算部２０１は、基本反力トルクＦbaseを操舵支援部２０５に出力する。
【００３０】
【数１】
2020082881.tif 000003
ここで、Ｍは慣性項の係数であり、Ｃは粘性項の係数であり、Ｋは弾性項の係数であり、Ｆは摩擦項である。これらの値（Ｍ，Ｃ，Ｋ，Ｆ）は何れも正の値である。なお、基本反力トルクＦbaseを求める上述の式は一例であり、これに限定されない。
【００３１】
なお、操舵支援ＥＣＵ１０は、所定のルックアップテーブルＭａｐ（θ、θ´）を予め格納していてもよい。基本反力演算部２０１は、操舵角θ及び操舵角速度θ´をルックアップテーブルＭａｐに適用することにより、基本反力トルクＦbaseを求めてもよい（即ち、Ｆbase＝Ｍａｐ（θ、θ´））。
【００３２】
目標操舵量演算部２０２は、カメラセンサ１３ｂから車線情報を受け取る。目標操舵量演算部２０２は、車線情報に基いて、車両が走行レーンの中央位置を維持して走行するための目標操舵角θtargetを演算する。車線情報に基いて目標操舵角θtargetを演算する手法は公知である（例えば、特開２００２−０４６６４０号公報及び特開２０１５−２１７７３７号公報等を参照。）。従って、以下に簡単に説明する。
【００３３】
目標操舵量演算部２０２は、車線情報に基いて、車両が走行している走行レーンの「左白線及び右白線」についての情報を取得する。目標操舵量演算部２０２は、取得した左白線と右白線との道路幅方向における中央位置を結ぶラインを目標走行ラインとして設定する。目標操舵量演算部２０２は、車両の車幅方向の中央位置と目標走行ラインとの間の道路幅方向の距離、及び、目標走行ラインの方向（接線方向）と車両の進行方向とのずれ角（ヨー角）等に基いて、目標操舵角θtargetを演算する。目標操舵量演算部２０２は、目標操舵角θtargetを協調反力演算部２０３及び協調反力補正部２０４に出力する。
【００３４】
なお、目標操舵量演算部２０２は、物標情報に基いて検出された先行車（自車両の直前を走行している他車両）の走行軌跡を目標走行ラインとして設定して、目標操舵角θtargetを演算してもよい。
【００３５】
協調反力演算部２０３は、操舵角センサ１１から操舵角（実操舵角）θを受け取るとともに、目標操舵量演算部２０２から目標操舵角θtargetを受け取る。協調反力演算部２０３は、操舵角（実操舵角）θと目標操舵角θtargetとの偏差θdefを求める。以降において、操舵角（実操舵角）θと目標操舵角θtargetとの偏差θdefを、「操舵角偏差θdef」と称呼する。協調反力演算部２０３は、操舵角偏差θdefに所定のゲインを乗算することにより協調反力トルクFteamを演算する。なお、このように操舵角偏差θdefから協調反力トルク（アシストトルク）を求める方法は公知である（例えば、特許文献１を参照。）。そして、協調反力演算部２０３は、協調反力トルクFteamを協調反力補正部２０４に出力する。
【００３６】
協調反力補正部２０４は、操舵角センサ１１から操舵角（実操舵角）θを受け取り、目標操舵量演算部２０２から目標操舵角θtargetを受け取り、協調反力トルクFteamを協調反力演算部２０３から受け取る。そして、協調反力補正部２０４は、以下で説明するように補正協調反力トルクFadteamを演算する。
【００３７】
協調反力補正部２０４は、図示しないイグニッション（ＩＧ）スイッチがＯＦＦからＯＮに変更されると、疲労度合いＤ_start[%]を運転者に入力させるための画面（以下、「第１画面」と称呼する。）をタッチパネル５３上に表示する。本例において、疲労度合いＤ_startは、１〜１００％の範囲で定義される。「１００％」は、運転者が疲れていないことを示す。この値が小さくなるほど、運転者の疲労度合いが大きくなる。運転者が第１画面上にて疲労度合いＤ_startを入力すると、協調反力補正部２０４は、疲労度合いＤ_startをナビゲーションＥＣＵ５０を介して受け取る。
【００３８】
なお、協調反力補正部２０４は、疲労度の度合いを複数の選択肢に分けて第１画面に表示し、運転者にこれら複数の選択肢から１つを選択させてもよい。例えば、疲労なし（＝１００％）、疲労度小（＝８０％）、疲労度中（＝５０％）、疲労度大（＝２０％）の４つが第１画面に表示され、運転者がこれらの中から１つを選択してもよい。
【００３９】
次に、協調反力補正部２０４は、協調反力トルクの大きさの好みを運転者に入力させるための画面（以下、「第２画面」と称呼する。）をタッチパネル５３上に表示する。人によって協調反力トルクの大きさの好みが異なる。例えば、運転技術の高い運転者は、操舵操作が安定していることから、比較的小さい協調反力トルクが付与されることを好む。これに対し、運転技術の低い運転者は、操舵操作が安定していないことから、比較的大きい協調反力トルクが付与されることを好む。従って、協調反力補正部２０４は、後述する基本協調トルクＴbaseに対する倍率Ｍｕを運転者に入力させるための第２画面をタッチパネル５３上に表示する。倍率Ｍｕは、「１未満の所定の下限値」から「１より大きい所定の上限値」の間の値の中から選択することができる。運転者が第２画面上にて倍率Ｍｕを入力すると、協調反力補正部２０４は、その倍率ＭｕをナビゲーションＥＣＵ５０を介して受け取る。なお、第２画面にて運転者に入力させる情報は、倍率Ｍｕに限定されず、運転者の好みを反映させる補正値であればよい。例えば、基本協調トルクＴbaseに対するトルクの加算値又は減算値であってもよい。
【００４０】
協調反力補正部２０４は、予め設定された基本協調トルクＴbaseの情報を格納している。基本協調トルクＴbaseは、例えば、運転技術が平均的な運転者を対象として設定された協調反力トルクのデータである。具体的には、図３に示すように、協調反力補正部２０４は、操舵角偏差θdefと反力トルク[Nm]との関係を予め規定したルックアップテーブル（マップ）を格納している。基本協調トルクＴbaseは、下記（２）式に示すように、ばね定数と操舵角偏差θdefとの積によって定義される。ここで、Ｋ１乃至Ｋ５は、それぞれ、所定のばね定数である。
【数２】
2020082881.tif 000004
【００４１】
なお、（２）式では操舵角偏差θdefを５つの区間に分けて、各区間に対して基本協調トルクＴbaseを求める関数を定義したが、これに限定されない。操舵角偏差θdefを５つより大きい区間に分けて、各区間に対して基本協調トルクＴbaseを求める関数を定義してもよい。更に、基本協調トルクＴbaseを求める関数は、上述の一次関数に限定されず、他の関数により定義されてもよい。
【００４２】
協調反力補正部２０４は、下記（３）式に従って反力トルクＴａを演算する。このように基本協調トルクＴbaseを倍率Ｍｕにより調節した反力トルクＴａを、他のトルクと区別するために「特定反力トルクＴａ」と称呼する。
【数３】
2020082881.tif 000005
【００４３】
図３に示すように、例えば、運転者が「１より大きい倍率Ｍｕ１」を第２画面において入力した場合、特定反力トルクＴａは基本協調トルクＴbaseよりも大きくなる。一方で、運転者が「１より小さい倍率Ｍｕ２」を第２画面において入力した場合、特定反力トルクＴａは基本協調トルクＴbaseよりも小さくなる。このように、運転開始時に運転者が基本協調トルクＴbaseに対する倍率Ｍｕを入力することにより、運転者は、自身の好みに応じた反力トルクの大きさを選択できる。
【００４４】
なお、協調反力補正部２０４は、複数の倍率Ｍｕに対応する複数の選択肢を第２画面に表示し、運転者に複数の度合いから１つを選択させてもよい。例えば、強（倍率＝１．２）、中（倍率＝１）、弱（倍率＝０．８）の３つが第２画面に表示され、運転者がこれらの中から１つを選択してもよい。
【００４５】
協調反力補正部２０４は、疲労度合いＤ_startと特定反力トルクＴａとに基いて、下記（４）式に従ってゲインＧを演算する。
【数４】
2020082881.tif 000006
【００４６】
更に、協調反力補正部２０４は、運転を開始した後の運転者の疲労度合いを、後述する特徴量に基いて演算する。運転時間が長くなるほど運転者の疲労度合いが大きくなり、運転者のパフォーマンス（運転能力及び／又は知覚能力）が低下することが知られている。従って、本実施形態において、協調反力補正部２０４は、以下の３つの特徴量（ＲＣＳ、ＳＣＳ、ＦＢＦＳ）に基いて運転者の運転能力及び／又は知覚能力を評価し、これにより、運転を開始した後の運転者の疲労度合いを演算する。
【００４７】
１．Rough Control Score（ＲＣＳ）
ＲＣＳは、運転者の操舵操作の安定性を評価するための特徴量である。ＲＣＳの値が大きいほど運転者の操舵操作が荒いことを示し、ＲＣＳの値が小さいほど運転者の操舵操作が滑らかである（安定している）ことを示す。
【００４８】
協調反力補正部２０４は、所定のサンプリング周期で操舵角θのデータを取得する。ある時点ｘｎの操舵角θをｙ（ｘｎ）とする。ある時点ｘｎでの操舵角θの予測値ｙｐ（ｘｎ）を下記（５）式に従って演算する。
【数５】
2020082881.tif 000007
更に、協調反力補正部２０４は、下記（６）式に従って誤差ｅ（ｘｎ）を演算する。
【数６】
2020082881.tif 000008
【００４９】
協調反力補正部２０４は、誤差ｅ（ｘｎ）の絶対値｜ｅ（ｘｎ）｜が所定の閾値Ｔｈ１を超えた回数をカウントする。図４に示した例においては、誤差ｅ（ｘｎ）の絶対値｜ｅ（ｘｎ）｜が、Ｔ１、Ｔ２及びＴ３にて所定の閾値Ｔｈ１を超えている。従って、協調反力補正部２０４は、ＲＣＳの値として「３」を算出する。
【００５０】
２．Stop Control Score（ＳＣＳ）
ＳＣＳは、運転者の操舵操作のぎこちなさを評価するための特徴量である。ＳＣＳの値が大きいほど運転者の操舵操作が断続的であることを示し、ＳＣＳの値が小さいほど運転者の操舵操作が連続的（滑らか）であることを示す。
【００５１】
協調反力補正部２０４は、所定のサンプリング周期で操舵角θのデータを取得して、操舵角速度θ´のデータを演算する。協調反力補正部２０４は、操舵角速度θ´の絶対値のデータに関して、以下の条件Ａ及び条件Ｂの両方が成立した箇所をカウントする。
（条件Ａ）操舵角速度θ´の絶対値が所定の第１閾値Ｔｈａを越えた。
（条件Ｂ）操舵角速度θ´の絶対値が所定の第１閾値Ｔｈａを越えた時点から所定の時間Ｔｍ１以内において、操舵角速度θ´の絶対値が、所定の第２閾値Ｔｈｂ（＜Ｔｈａ）以下の値へと変化した。
【００５２】
図５に示した例においては、時間Ｔ１にて、操舵角速度θ´の絶対値が、所定の第１閾値Ｔｈａを越えた。その後、時間Ｔ１から所定の時間Ｔｍ１以内の時間である時間Ｔ２にて、操舵角速度θ´の絶対値が、所定の第２閾値Ｔｈｂ以下の値へと変化した。このような箇所がある場合、協調反力補正部２０４は、条件Ａ及び条件Ｂの両方が成立していることから、ＳＣＳの値としてカウントする。
【００５３】
３．Feed Back Frequency component Score（ＦＢＦＳ）
ＦＢＦＳは、運転者の操舵操作の修正操作成分を評価するための特徴量である。ＦＢＦＳの値が大きいほど修正操作の周波数成分が多い（即ち、操舵操作に修正が多い）ことを示し、ＦＢＦＳの値が小さいほど修正操作の周波数成分が少ないことを示す。
【００５４】
協調反力補正部２０４は、所定のサンプリング周期で操舵角θのデータを取得する。協調反力補正部２０４は、操舵角θのデータをＦＦＴ（高速フーリエ変換）により周波数領域に分解する。これにより、図６に示すように、協調反力補正部２０４は、所定の周波数帯（０．５Hz〜１．０Hz）の片側振幅スペクトルの値Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ１３、・・・、Ｐ１Ｎを取得する。協調反力補正部２０４は、下記（７）式に従ってＦＢＦＳを演算する。ここで、ｆｓｐａｎは、隣り合うＰ１成分の周波数の差を表す。
【数７】
2020082881.tif 000009
【００５５】
なお、以降において、上述した「ＲＣＳ、ＳＣＳ及びＦＢＦＳ」は、まとめて「操舵特徴量」と称呼される場合がある。なお、本実施形態においては、操舵特徴量として、「ＲＣＳ、ＳＣＳ及びＦＢＦＳ」の全てを採用した例を説明するが、これに限定されず、「ＲＣＳ、ＳＣＳ及びＦＢＦＳ」のうちの少なくとも１つが採用されればよい。
【００５６】
協調反力補正部２０４は、運転を開始した以降のある時点における運転者の疲労度合いＤ（ｔ）を下記（８）式に従って演算する。なお、以降の式内の「ｔ」は、運転開始（ＩＧスイッチがＯＮされた時点）からの経過時間を表す。
【数８】
2020082881.tif 000010
Ｆ（ｔ、ＳＣＳ、ＲＣＳ、ＦＢＦＳ）は、下記（９）式によって求められる。ここで、Ａ１、Ａ２、Ａ３及びＡ４は、それぞれ、所定の係数である。
【数９】
2020082881.tif 000011
【００５７】
Ｆ（ｔ、ＳＣＳ、ＲＣＳ、ＦＢＦＳ）の値は、ｔ、ＳＣＳ、ＲＣＳ及びＦＢＦＳが大きくなるほど（時間が経過し、且つ、運転者の操舵操作のパフォーマンスが低下するほど）、大きくなる。従って、運転開始時の疲労度合いＤ_startからＦ（ｔ、ＳＣＳ、ＲＣＳ、ＦＢＦＳ）の値を差し引くことにより、運転を開始した以降のある時点ｔにおける運転者の疲労度合いを求めることができる。
【００５８】
なお、Ｆ（ｔ、ＳＣＳ、ＲＣＳ、ＦＢＦＳ）は、上述の一次関数に限定されず、他の関数により定義されてもよい。
【００５９】
協調反力補正部２０４は、特定反力トルクＴａ、ゲインＧ、及び、運転を開始した後のある時点ｔにおける疲労度合いＤ（ｔ）を用いて、下記（１０）式に従って、時点ｔにおける協調反力トルクFteam（ｔ）を補正し、時点ｔにおける補正協調反力トルクFadteam（ｔ）を算出する。協調反力補正部２０４は、補正協調反力トルクFadteam（ｔ）を操舵支援部２０５に出力する。
【数１０】
2020082881.tif 000012
【００６０】
操舵支援部２０５は、協調反力制御を実行するようになっている。具体的に述べると、操舵支援部２０５は、操舵反力トルク算出部２０５ａを含む。操舵反力トルク算出部２０５ａは、基本反力演算部２０１から基本反力トルクＦbaseを受け取るとともに、協調反力補正部２０４から補正協調反力トルクFadteamを受け取る。操舵反力トルク算出部２０５ａは、基本反力トルクＦbaseと補正協調反力トルクFadteamとを加算することにより、最終的な目標操舵反力トルクＦｒを決定する。
【００６１】
操舵支援部２０５は、上記の決定された目標操舵反力トルクＦｒを表す操舵反力指令をＥＰＳ・ＥＣＵ４０に送信する。ＥＰＳ・ＥＣＵ４０は、フィードバック制御にて実際の操舵反力トルクが目標操舵反力トルクＦｒに一致するようにＥＰＳ４１を制御する。これにより、操舵反力トルクが操舵ハンドルＳＷに対して付与される。
【００６２】
＜具体的作動＞
次に、図７を用いて操舵支援ＥＣＵ１０が協調反力制御を実行する際の具体的な作動について説明する。操舵支援ＥＣＵ１０のＣＰＵ１０ａ（以下、単に「ＣＰＵ」と称呼する。）は、所定時間が経過する毎に図７のフローチャートにより示した「協調反力制御ルーチン」を実行するようになっている。更に、ＣＰＵは、上述したように、図示しないルーチンを実行することにより、操舵角センサ１１から操舵角θを取得し、カメラセンサ１３ｂから車線情報を取得している。
【００６３】
従って、所定のタイミングになると、ＣＰＵは図７のステップ７００から処理を開始してステップ７０５に進み、フラグＦの値が「０」であるか否かを判定する。フラグＦは、その値が「１」であるときＩＧスイッチがＯＮ状態である（即ち、運転中である）ことを示し、その値が「０」であるときＩＧスイッチがＯＦＦ状態である（即ち、運転中でない）ことを示す。
【００６４】
いま、フラグＦの値が「０」であると仮定すると、ＣＰＵは、そのステップ７０５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ７１０に進み、現時点が「ＩＧスイッチがＯＮされた直後の時点」であるか否かを判定する。以下、「ＩＧスイッチがＯＮされた時点」を、単に「ＯＮ時点」と称呼する場合がある。現時点が「ＯＮ時点」でない場合、ＣＰＵは、そのステップ７１０にて「Ｎｏ」と判定し、ステップ７９５に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。
【００６５】
これに対し、現時点が「ＯＮ時点」である場合、ＣＰＵは、そのステップ７１０にて「Ｙｅｓ」と判定して、以下に述べるステップ７１５乃至ステップ７７０の処理を順に行う。その後、ＣＰＵは、ステップ７９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。
【００６６】
ステップ７１５：ＣＰＵは、フラグＦの値を「１」に設定する。
ステップ７２０：ＣＰＵは、タッチパネル５３上に第１画面を表示して、運転者に運転開始時の疲労度合いＤ_startを入力させる。これにより、ＣＰＵは、疲労度合いＤ_startを取得する。ＣＰＵは、タッチパネル５３上に第２画面を表示して、運転者に基本協調トルクＴbaseに対する倍率Ｍｕを入力させる。これにより、ＣＰＵは、倍率Ｍｕを取得する。
【００６７】
ステップ７２５：ＣＰＵは、上述したように、（１）式に従って基本反力トルクＦbaseを演算する。
ステップ７３０：ＣＰＵは、上述したように、車線情報に基いて目標操舵角θtargetを演算する。
ステップ７３５：ＣＰＵは、上述したように、操舵角偏差θdefから基本協調トルクＴbaseを求めるとともに、（３）式に従って特定反力トルクＴａを演算する。
ステップ７４０：ＣＰＵは、上述したように、（４）式に従ってゲインＧを演算する。
【００６８】
ステップ７４５：ＣＰＵは、上述したように、操舵角偏差θdefに所定のゲインを乗算することにより協調反力トルクFteamを演算する。
ステップ７５０：ＣＰＵは、上述したように、３つの操舵特徴量（ＲＣＳ、ＳＣＳ及びＦＢＦＳ）を演算する。
ステップ７５５：ＣＰＵは、上述したように、（８）式に従って現時点（ｔ）の運転者の疲労度合いＤ（ｔ）を演算する。
ステップ７６０：ＣＰＵは、上述したように、（１０）式に従って補正協調反力トルクFadteam（ｔ）を演算する。
【００６９】
ステップ７６５：ＣＰＵは、上述したように、基本反力トルクＦbase及び補正協調反力トルクFadteam（ｔ）に基いて、最終的な目標操舵反力トルクＦｒを演算する。
ステップ７７０：ＣＰＵは、協調反力制御を実行する。即ち、ＣＰＵは、目標操舵反力トルクＦｒを表す操舵反力指令をＥＰＳ・ＥＣＵ４０に送信する。ＥＰＳ・ＥＣＵ４０は、フィードバック制御にて実際の操舵反力トルクが目標操舵反力トルクＦｒに一致するようにＥＰＳ４１を制御する。
【００７０】
なお、ＣＰＵがステップ７０５に進んだ時点にて、フラグＦの値が「０」でない（即ち、運転中である）場合、ＣＰＵは、そのステップ７０５にて「Ｎｏ」と判定してステップ７７５に進む。ＣＰＵは、ステップ７７５にて、ＩＧスイッチがＯＮからＯＦＦに変更されたか否かを判定する。ＩＧスイッチがＯＮ状態である場合、ＣＰＵは、そのステップ７７５にて「Ｎｏ」と判定して、前述のようにステップ７２５乃至ステップ７７０の処理を順に実行する。即ち、ＣＰＵは、協調反力制御を継続する。その後、ＣＰＵは、ステップ７９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。
【００７１】
これに対し、ステップ７７５にて、現時点が、ＩＧスイッチがＯＮからＯＦＦに変更された時点である場合、ＣＰＵは、そのステップ７７５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ７８０に進み、フラグＦの値を「０」に設定する。その後、ＣＰＵは、ステップ７９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。
【００７２】
以上説明した本実施装置は、運転者に運転開始時の疲労度合いＤ_startを入力させる。更に、本実施装置は、運転者に基本協調トルクＴbaseに対する倍率Ｍｕを入力させる。これにより、本実施装置は、基本協調トルクＴbaseに対して倍率Ｍｕを乗算することにより特定反力トルクＴａを演算する。本実施装置は、運転開始時の疲労度合いＤ_startと特定反力トルクＴａとに基いてゲインＧを演算する。ゲインＧは、運転開始時の疲労度合いと運転者の好みの協調反力トルクの両方が反映された値である。このゲインＧを用いることにより、運転者の疲労度合いと好みの両方を考慮した協調反力トルクを算出することができる。
【００７３】
更に、本実施装置は、運転者の操舵操作を評価するための特徴量である操舵特徴量（ＲＣＳ、ＳＣＳ、ＦＢＦＳ）を演算する。本実施装置は、初期の疲労度合い（Ｄ_start）と、運転開始からの経過時間（ｔ）と、操舵特徴量（ＲＣＳ、ＳＣＳ、ＦＢＦＳ）とに基いて、運転開始後の運転者の疲労度合い（Ｄ（ｔ））を演算する。そして、本実施装置は、特定反力トルクＴａと、ゲインＧと、運転開始後の運転者の疲労度合い（Ｄ（ｔ））とに基いて協調反力トルクFteamを補正した値である補正協調反力トルクFadteamを演算する。このように、本実施装置は、初期の疲労度合い（Ｄ_start）から運転者の疲労がどの程度変化したかを考慮して、最終的な協調反力トルク（補正協調反力トルクFadteam）を演算することができる。従って、運転者に対して適切な操舵反力トルクを付与することができる。
【００７４】
なお、本発明は上記実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。
【００７５】
（変形例１）
協調反力補正部２０４は、第２画面を表示した際に、操舵反力トルクの作用範囲を運転者に入力させてもよい。この作用範囲は、操舵角偏差θdefの値の範囲として定義される。協調反力補正部２０４は、操舵角偏差θdefが上記の作用範囲内であるか否かを判定する。操舵角偏差θdefが上記の作用範囲内である場合、協調反力補正部２０４は、上述のように補正協調反力トルクFadteam（ｔ）を演算する。これに対し、協調反力補正部２０４は、操舵角偏差θdefが上記の作用範囲外である場合、特定反力トルクＴａを「０」に設定してもよい。更に、協調反力補正部２０４は、操舵角偏差θdefが上記の作用範囲外である場合、協調反力トルクFteamを「０」に設定してもよい。従って、この場合、補正協調反力トルクFadteam（ｔ）が「０」になり、協調反力トルクによる支援が行われない。このように操舵角偏差θdefの特定の範囲にのみ協調反力制御を実行してもよい。
【００７６】
（変形例２）
操舵支援ＥＣＵ１０は、周囲センサ１３以外から車線情報を取得してもよい。例えば、操舵支援ＥＣＵ１０は、地図ＤＢ５２に含まれる道路情報から、道路の区間ごとの曲率半径を取得し、当該曲率半径から目標操舵角θtargetを演算してもよい。
【００７７】
（変形例３）
本発明の協調反力制御は、操舵ハンドルＳＷと、車両の転舵輪を転舵する転舵機構とが機械的には連結されていない転舵システム（所謂、ステアバイワイヤ・システム）に適用されてもよい。この場合、操舵ハンドルＳＷには、運転者が操舵ハンドルＳＷを操作した際に中立位置へ戻すように操舵反力トルクを付与する操舵反力モータが設けられる。操舵支援ＥＣＵ１０は、フィードバック制御にて、操舵ハンドルＳＷに付与される実際の操舵反力トルクが目標操舵反力トルクＦｒに一致するように操舵反力モータを制御する。
【符号の説明】
【００７８】
１０…操舵支援ＥＣＵ、２０…エンジンＥＣＵ、３０…ブレーキＥＣＵ、４０…ＥＰＳ・ＥＣＵ、４１…電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）、５０…ナビゲーションＥＣＵ、６０…ステアリング機構、１１…操舵角センサ、１２…操舵トルク、１３…周囲センサ。
【図１】
2020082881.tif 000013
【図２】
2020082881.tif 000014
【図３】
2020082881.tif 000015
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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