(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵輪に連結された操舵装置に操舵トルクを供給可能な操舵トルク供給手段と、
操舵伝達比を変化させることが可能な操舵伝達比可変手段と
を備えた車両を制御する装置であって、
前記車両を目標走行路に追従させるための自動操舵に係る目標状態量を設定する設定手段と、
前記車両の状態量が前記設定された目標状態量となるように前記操舵伝達比可変手段を制御する第１制御手段と、
前記操舵トルクとして、前記自動操舵により前記車両を前記目標走行路へ追従させるにあたり前記操舵装置に発生する操舵反力トルクを抑制する操舵反力抑制トルクが供給されるように、前記操舵トルク供給手段を制御する第２制御手段と、
ドライバの操舵入力が生じた場合に該操舵入力に基づいて前記操舵反力抑制トルクを補正する補正手段と
を具備することを特徴とする車両の制御装置。
【請求項２】
前記補正手段は、前記操舵入力に係る操舵方向に基づいて前記操舵反力抑制トルクを補正する
ことを特徴とする請求項１に記載の車両の制御装置。
【請求項３】
前記操舵入力は、ドライバ入力トルクであり、
前記補正手段は、前記ドライバ入力トルクに基づいて前記操舵反力抑制トルクを補正する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の車両の制御装置。
【請求項４】
前記操舵入力は、ドライバ入力角であり、
前記補正手段は、前記ドライバ入力角に基づいて前記操舵反力抑制トルクを補正する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の車両の制御装置。
【請求項５】
前記操舵トルクとして前記操舵入力に応じた所定の擬似操舵反力トルクが供給されるように前記操舵トルク供給手段を制御する第３制御手段を更に具備する
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の車両の制御装置。
【請求項６】
前記第２制御手段は、前記操舵装置の物理特性に起因する第１操舵反力トルク、前記操舵トルク供給手段の物理特性に起因する第２操舵反力トルク及び前記操舵輪の軸力に起因する第３操舵反力トルクのうち少なくとも一つが抑制されるように前記操舵反力抑制トルクを供給させる
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の車両の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばＥＰＳ（Electronic controlled Power Steering：電子制御式パワーステアリング装置）、ＶＧＲＳ（Variable Gear Ratio Steering：ステアリングギア比可変装置）、ＡＲＳ（Active Rear Steering：後輪操舵装置）等の各種操舵支援装置を備えた車両において、例えばＬＫＡ（Lane Keeping Assist：レーンキープアシスト）等の各種ドライバ支援制御を可能とする車両の制御装置の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の装置として、電動式パワーステアリング装置と転舵角可変装置とを使用してレーンキープ走行を行わしめるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示された車両の操舵制御装置（以下、「従来の技術」と称する）によれば、レーンキープ走行時、曲率半径に基づく目標舵角が得られるように電動式パワーステアリング装置を制御すると共に走行路に対する車両の横方向位置やヨー角のずれを転舵角可変装置によって制御することにより、車両を目標走行経路に沿って良好に走行させることが可能であるとされている。
【０００３】
尚、車両を目標走行経路に沿って走行させるための目標転舵角Δδｔ１と、車両の挙動を規範状態に近づけるための目標転舵角Δδｔｓとに基づいて目標転舵角Δδｔを設定するものが公知である（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１６０９９８号公報
【特許文献２】特開２００６−１４３１０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
転舵輪の舵角制御により車両を目標走行路に追従させる際、舵角制御の対象となる転舵輪が操舵輪（操舵装置と連結された車輪であり、好適には前輪）であれ非操舵輪であれ、操舵輪と機械的に連結された操舵装置（即ち、操舵伝達機構、各種操舵軸及びステアリングホイル等の各種操舵入力手段を含み、操舵輪に操舵入力を伝達する装置の総体概念である）には、各種の操舵反力トルクが発生する。
【０００６】
この操舵反力トルクは、所望の舵角変化を阻害する方向へ作用する反力であるから、何らの対策も講じられない場合には、例えば操舵入力手段が逆操舵方向へ操舵される等して車両挙動が乱され、車両の目標走行路への追従自体が困難となる可能性がある。
【０００７】
ここで、特許文献１に開示される装置では、電動式パワーステアリング装置及び転舵角可変装置といった複数の操舵機構が使用されているものの、単に各機構が独立してレーンキープに係る制御の一部を負担しているに過ぎないため、この種の操舵反力トルクの影響が排除され難い。従って、実践的運用面においては、ドライバはこの種の操舵反力トルクに拮抗する保舵トルクを操舵装置に供給する必要があり、所謂手放し運転を実現することが困難である。
【０００８】
ここで特に、ドライバが操舵入力手段を保舵する場合に必要となる保舵トルクは、ドライバの意思とは無関係に変化する操舵反力トルクに応じて変化するから、ドライバが操舵入力手段を介して保舵トルクを与えたところで、ドライバが違和感を覚える可能性を排除することは殆ど不可能に近く、ドライバビリティの低下は回避され難い問題となる。
【０００９】
このように、特許文献１に開示された装置には、車両を目標走行路に追従させる際にドライバビリティの低下が回避され難いという技術的問題点がある。係る技術的問題点は、操舵反力トルクについての開示も示唆もない特許文献２についても同様である。
【００１０】
本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、ドライバビリティの低下を招くことなく車両を目標走行路に追従させ得る車両の制御装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した課題を解決するため、本発明に係る車両の制御装置は、操舵輪に連結された操舵装置に操舵トルクを供給可能な操舵トルク供給手段と、操舵伝達比を変化させることが可能な操舵伝達比可変手段とを備えた車両を制御する装置であって、前記車両を目標走行路に追従させるための自動操舵に係る目標状態量を設定する設定手段と、前記車両の状態量が前記設定された目標状態量となるように前記操舵伝達比可変手段を制御する第１制御手段と、前記操舵トルクとして、前記自動操舵により前記車両を前記目標走行路へ追従させるにあたり前記操舵装置に発生する操舵反力トルクを抑制する操舵反力抑制トルクが供給されるように、前記操舵トルク供給手段を制御する第２制御手段と、ドライバの操舵入力が生じた場合に該操舵入力に基づいて前記操舵反力抑制トルクを補正する補正手段とを具備することを特徴とする。
【００１２】
本発明に係る車両は、操舵トルク供給手段及び操舵伝達比可変手段を備える。
【００１３】
操舵トルク供給手段は、操舵装置に操舵トルクを供給可能な手段であり、例えば各種の電子制御式パワーステアリング装置を意味する。
【００１４】
尚、本発明に係る「操舵装置」とは、ドライバが操舵入力を与えるためのステアリングホイル等の各種操舵入力手段を含み、操舵輪と物理的又は機械的に連結されると共に操舵輪に対し当該操舵入力を物理的に伝達可能な装置を包括する概念である。本発明に係る「操舵トルク」とは、このような概念としての操舵装置に作用する、当該操舵輪の舵角変化を促すトルクを意味する。
【００１５】
尚、このような概念に鑑みれば、操舵入力手段と物理的に非連結な関係にある操舵装置は、少なくとも本発明に係る操舵装置とは異なるものである。操舵入力手段と非連結な関係にある操舵輪の舵角変化を促すトルクをどのように制御しても、本発明に係る操舵装置を介してドライバに伝達される後述する操舵反力トルクを抑制する作用は得られないからである。
【００１６】
また、このような概念に鑑みれば、ドライバが各種操舵入力手段を介して人為的に付与するトルクも一種の操舵トルクとなり得るが、この種の人為的に付与される操舵トルクは、少なくとも本願においては「ドライバ入力トルク」として区別することとする。
【００１７】
操舵伝達比可変手段とは、操舵伝達比を二値的に、多段階に又は連続的に変化させることが可能な手段であり、例えばＶＧＲＳ等の前輪舵角可変装置やＡＲＳ等の後輪舵角可変装置等を意味する。
【００１８】
ここで、「操舵伝達比」とは、操舵輪（尚、この場合の操舵輪とは、先述の操舵トルクにより舵角の変化が促される車輪に限定されない）の舵角と操舵角（即ち、操舵入力手段の操作角（端的には、ステアリングホイルの回転角）を意味する）との比を意味する。従って、操舵伝達比可変手段は、前輪又は後輪或いはその両方の舵角を、操舵入力手段の操作状態から独立して制御することが可能であり、例えばドライバが操舵入力手段から手を放していても、或いは操舵入力手段を保舵しているのみであっても、車両の進行方向をドライバの意思とは無関係に変化させることが理論的には可能となる。
【００１９】
尚、物理構成上の観点から見れば、操舵トルク供給手段及び操舵伝達比可変手段の各々の少なくとも一部は、上述した概念としての操舵装置と共用或いは共有されていてもよい。
【００２０】
本発明に係る車両の制御装置は、このような車両を制御する装置であって、例えば、一又は複数のＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、各種プロセッサ又は各種コントローラ、或いは更にＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、バッファメモリ又はフラッシュメモリ等の各種記憶手段等を適宜に含み得る、単体の或いは複数のＥＣＵ（Electronic Controlled Unit）等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る。
【００２１】
本発明に係る車両の制御装置によれば、その動作時には、設定手段により、車両を目標走行路に追従させるための目標状態量が設定される。
【００２２】
本発明に係る「目標状態量」とは、車両の状態量の目標値である。また、目標状態量に係る「車両の状態量」とは、車両において、このような目標走行路への追従を実現するにあたって実践上有益なる効果を奏し得る状態量であって、好適な一形態としては、車両の旋回挙動を規定する状態量である。即ち、車両の状態量は、例えばヨーレート、車体スリップ角（車両の旋回接線方向に対する角度であり、車体の向きと車体の瞬間的な進行方向とのなす角度である）或いは横加速度等に相当する値を好適に含み得る。
【００２３】
設定手段は、例えば、車両を目標走行路に追従させるための参照値となり得る物理量としての位置状態偏差（即ち、追従すべき目標走行路と車両との相対的位置関係を規定する偏差であり、好適な一形態として、目標走行路に対する車両の横位置の偏差やヨー角偏差等を含み得る）に基づいて、或いは更に車速等の走行条件を参照して、この目標状態量を設定する。この際、目標状態量は、予め然るべき記憶手段に各種のパラメータ値と対応付けられる形でマップ化されて格納されていてもよいし、その都度然るべき演算アルゴリズムや演算式等に従って導かれてもよい。
【００２４】
本発明に係る車両の制御装置では、このように目標状態量が設定された場合に、第１制御手段により、車両の状態量がこの設定された目標状態量となるように操舵伝達比可変手段が制御される。
【００２５】
ここで、車両を目標走行路へ追従させるにあたって操舵伝達比可変手段による操舵輪の舵角制御が有意に機能し得る限りにおいて、第１制御手段は、必ずしも操舵伝達比可変手段の作用のみにより車両の状態量を目標状態量へ移行させる必要はない。即ち、車両を目標走行路へ追従させるにあたって必要となる操舵輪の舵角変化の少なくとも一部が操舵伝達比可変手段によりもたらされる限りにおいて、必要とされる舵角変化量に対する、第１制御手段の制御によりもたらされる舵角変化量の割合は、如何様にも限定されない。
【００２６】
より具体的には、車両を目標走行路に追従させるにあたって最適又は好適な操舵角は一義的でない一方で、操舵伝達比可変手段は、操舵入力手段を所望の操舵方向へ切り増す機能を有さない（後述する操舵反力トルクは、所望されない操舵方向へ作用するトルクである）。従って、操舵角として一定又は不定のゼロでない角度値が適切である場合、例えば適宜操舵トルク供給手段を介して操舵トルクを供給し、この操舵トルクによって所望の操舵角変化及びそれに伴う舵角変化を与えつつ、操舵伝達比可変手段により舵角変化量を適宜上乗せするといった協調的制御態様もまた実践的にみて十分に有益となるのである。
【００２７】
一方、車両の状態量を制御することによって車両の旋回挙動を制御し、一種の自動操舵により車両を目標走行路に追従させる場合、操舵装置には、例えば、操舵装置自身の慣性抵抗、粘性抵抗及び摩擦抵抗等を適宜に含み得る概念としての各種物理特性、操舵トルク供給手段における同様の各種物理特性、或いは操舵輪のセルフアライニングトルク等、各種の要因に起因する操舵反力トルクが作用し得る。この操舵反力トルクは、操舵入力手段を本来の旋回方向とは逆方向に回転させようとする一種の反力トルクであるから、ドライバが保舵力を与えない所謂手放し走行時においては、操舵入力手段が逆旋回方向に切られることによって、車両の運動制御に影響を与え得る。
【００２８】
係る問題点を解消するため、本発明に係る車両の制御装置によれば、第２制御手段により、操舵トルク供給手段を介し、上述の操舵トルクの少なくとも一部として操舵反力抑制トルクが供給される。操舵反力抑制トルクとは、操舵反力トルクを抑制するトルクであって、好適には、操舵反力トルクを相殺する或いはドライバが保舵トルクを与えずとも車両運行制御上問題の生じない程度に低減するトルクである。このように、操舵反力抑制トルクと操舵反力トルクとが相応に打ち消し合うことによって、車両の目標走行路への追従が、少なくとも操舵反力トルクと拮抗する保舵トルクを与えずとも、また理想的には操舵入力手段から手を放していても滞りなく遂行される。
【００２９】
ところで、第１及び第２制御手段による車両の目標走行路への追従過程において、ドライバの意思に基づいた操舵入力手段の操作、即ち、オーバーライド操作が生じることがある。オーバーライド操作には、少なくとも二種類あり、一方は目標走行路への追従制御を停止させるべき比較的規模の大きいオーバーライド操作であり、他方は目標走行路への追従制御の中でドライバが自身の意思を反映させる比較的規模の小さいオーバーライド操作である。
【００３０】
ここで、後者の場合、前者と異なり車両の目標走行路への追従が継続しているから、ドライバのオーバーライド操作と、先述した操舵トルク供給手段を介した操舵反力抑制トルクの供給とが、実践上無視出来ない期間にわたって、実践上無視出来ない規模で相互に干渉する事態が生じ得る。この操舵反力抑制トルクは、ドライバの意思と無関係に供給される、あくまで目標走行路へ車両を追従させる自動操舵に対応するトルクであるため、この種の干渉が生じると、例えば、ドライバが一定の操舵入力を与えているにもかかわらず操舵入力手段に生じる操舵トルクが増減変化する等して操舵フィーリングが低下してしまう。
【００３１】
そこで、本発明に係る車両の制御装置では、以下の如くにして係る操舵フィーリングの低下が抑制される。即ち、本発明に係る車両の制御装置は、ドライバの操舵入力が生じた場合に、この操舵入力に基づいて操舵反力抑制トルクを補正する補正手段を備える構成となっている。
【００３２】
ここで、「ドライバの操舵入力」とは、操舵入力手段を介して与えられるドライバの操舵意思を反映した物理的な入力を意味し、実践上は、当該入力を規定し得る各種物理量や制御量等の態様を採り得る。例えば、この操舵入力は、ドライバ入力トルク相当値、操舵角相当値、操舵角速度相当値、及び操舵角加速度相当値等を適宜に含み得る。また、ドライバの操舵方向等もこの種の操舵入力の一つとして扱われ得る。
【００３３】
操舵反力抑制トルクは、これら各種の態様を有し得るドライバの操舵入力に基づいて操舵反力抑制トルクを補正することによって、ドライバの操舵入力を加味した操舵反力トルクの抑制を実現することができ、操舵フィーリングの低下を抑制することができるのである。
【００３４】
このように、本発明に係る車両の制御装置は、ドライバが目標走行路への追従制御を継続させつつオーバーライド操作を行う場合に、目標走行路への追従により生じる操舵反力トルクに加えて、この操舵反力トルクを抑制するための操舵反力抑制トルクまでもが、ドライバに違和感を与える操舵負荷となり得る点を新規な問題点として見出し、操舵反力抑制トルクの制御過程に当該オーバーライド操作に相当する操舵入力を組み入れる旨の技術思想によって、操舵フィーリングの低下抑制を実現したものである。従って、このような問題点に想到することのない如何なる技術思想に対しても、その実践上得られる利益は明らかに大である。
【００３５】
尚、補正手段に係る補正の態様は、何らこの種の補正がなされない場合と比較してドライバの操舵フィーリングが向上し得る限りにおいて如何様にも限定されない。また、補正手段の作用は、「補正」なる文言から一般に想起される作用を超えた領域でなされてもよい。例えば、補正手段と第２制御手段とは、制御プロセス上少なくとも一部同士が相互に一体に進行してもよい。或いは、第２制御手段の一作用としてこの種の補正手段に係る作用が行われてもよい。
【００３６】
また、補正手段は、操舵反力抑制トルクと操舵反力トルクとの総和（これらは相互に符合の異なるトルクである）を所望の値に維持する又は収束若しくは漸近させることによって、オーバーライド操作に所望の操舵フィーリングを与えてもよい。即ち、オーバーライド操作が実質的に無負荷でなされ得るように操舵反力抑制トルクが制御されてもよいし、一定の操舵負荷（所謂「手応え感」に相当する）が加わるように操舵反力抑制トルクが制御されてもよい。
【００３７】
本発明に係る車両の制御装置の一の態様では、前記補正手段は、前記操舵入力に係る操舵方向に基づいて前記操舵反力抑制トルクを補正する。
【００３８】
操舵反力トルクを規定し得る、操舵装置或いは操舵トルク供給手段の摩擦抵抗は、慣性抵抗や粘性抵抗とは異なり、操舵方向（即ち、操舵角速度の符合を意味する）の正負に応じて二値的に変化する。このため、操舵反力抑制トルクも、操舵方向に正負に応じて二値的に変化させる必要が生じ得る。従って、目標走行路への追従に起因して生じる操舵反力トルクを抑制する操舵反力抑制トルクの発生方向が、オーバーライド操作（即ち、ドライバの操舵入力）の方向と異なる場合、オーバーライド操作の過程でドライバの操舵負荷が激変する可能性がある。
【００３９】
この態様によれば、ドライバ入力トルクの発生方向を意味する操舵方向に基づいて操舵反力抑制トルクが補正されるため、特にこの種の摩擦抵抗に関する操舵反力抑制トルクが操舵フィーリングに与える影響を緩和することができ、操舵フィーリングの低下を好適に抑制することができる。
【００４０】
本発明に係る車両の制御装置の他の態様では、前記操舵入力は、ドライバ入力トルクであり、前記補正手段は、前記ドライバ入力トルクに基づいて前記操舵反力抑制トルクを補正する。
【００４１】
この態様によれば、ドライバ入力トルクに基づいて操舵反力抑制トルクが補正されるため、操舵フィーリングの低下を好適に抑制することができる。
【００４２】
尚、ドライバ入力トルクに対応する操舵力は、運動方程式から操舵角加速度に比例することが分かる。従って、この補正手段は、操舵入力に係る角加速度（即ち、後述するドライバ入力角の二回時間微分値）に基づいて操舵反力抑制トルクを補正してもよい。
【００４３】
また、操舵角加速度は、操舵装置及び操舵トルク供給手段の慣性抵抗を規定し得るから、この種の操舵角加速度に基づいて操舵反力抑制トルクが補正された場合には、この種の慣性抵抗に関する操舵反力抑制トルクが操舵フィーリングに与える影響を緩和することができる。
【００４４】
本発明に係る車両の制御装置の他の態様では、前記操舵入力は、ドライバ入力角であり、前記補正手段は、前記ドライバ入力角に基づいて前記操舵反力抑制トルクを補正する。
【００４５】
この態様によれば、ドライバ入力角に基づいて操舵反力抑制トルクが補正されるため、操舵フィーリングの低下を好適に抑制することができる。
【００４６】
ここで、「ドライバ入力角」とは、ドライバによって与えられた操舵角を意味し、操舵角の一部である。但し、操舵角自体は、先述したように操舵トルク供給手段からの操舵トルクの供給によって、ドライバの意思と無関係に変化させることも可能であり、本願では、この種の人為操作によって与えられた操舵角をドライバ入力角として区別することとする。
【００４７】
尚、操舵角は、操舵輪の舵角変化を規定するが、舵角変化は、操舵輪に発生する軸力に相関する。従って、操舵角の一種たるドライバ入力角に基づいて操舵反力抑制トルクが補正されることによって、この種の軸力に関する操舵反力トルクを抑制すべく供給される操舵反力抑制トルクが操舵フィーリングに与える影響を緩和することができる。
【００４８】
本発明に係る車両の制御装置の他の態様では、前記操舵トルクとして前記操舵入力に応じた所定の擬似操舵反力トルクが供給されるように前記操舵トルク供給手段を制御する第３制御手段を更に具備する。
【００４９】
この態様によれば、第３制御手段により擬似操舵反力トルクが供給されるため、所望の操舵フィーリングを実現することが可能となる。尚、このような所望の操舵フィーリングは、上述したように補正手段の作用により、又は補正手段と第２制御手段との協調作用により構築することも可能であるが、所望の操舵フィーリングが、このように擬似操舵反力トルクとして別途構築されることによって、補正手段或いは更に第２制御手段は、操舵入力まで考慮した全体の操舵反力トルクを相殺又は略相殺すればよくなり、制御負荷の観点からは好適である。
【００５０】
本発明に係る車両の制御装置の他の態様では、前記第２制御手段は、前記操舵装置の物理特性に起因する第１操舵反力トルク、前記操舵トルク供給手段の物理特性に起因する第２操舵反力トルク及び前記操舵輪の軸力に起因する第３操舵反力トルクのうち少なくとも一つが抑制されるように前記操舵反力抑制トルクを供給させる。
【００５１】
この態様によれば、操舵反力トルクを規定する要素として第１、第２及び第３操舵反力トルクが用いられる。第１操舵反力トルクは、操舵装置における例えば慣性抵抗、粘性抵抗或いは摩擦抵抗等各種物理特性に起因して生じる操舵反力トルクであり、第２操舵反力トルクは、操舵トルク供給手段における、例えば慣性抵抗、粘性抵抗或いは摩擦抵抗等各種物理特性に起因して生じる操舵反力トルクであり、第３操舵反力トルクは、操舵輪の軸力に起因して生じる操舵反力トルクである。
【００５２】
これらの各操舵反力トルクは、車両を目標走行路に追従させるにあたって生じる操舵反力トルクの主たる要素であり、操舵反力抑制トルクは、これらの少なくとも一部、望ましくは全てを抑制すべく供給される。従って、補正トルクは、これらの少なくとも一部を抑制する操舵反力抑制トルクを補正するトルクとなり、最終的に、オーバーライド操作時の操舵フィーリングの低下が効果的に抑制されることとなる。
【００５３】
本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施形態から明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の一実施形態に係る車両の構成を概念的に表してなる概略構成図である。
【図２】図１の車両においてなされるＬＫＡ制御のフローチャートである。
【図３】目標横加速度とＬＫＡ用前輪目標舵角との関係を表す図である。
【図４】目標横加速度とＬＫＡ用後輪目標舵角との関係を表す図である。
【図５】走行路半径Ｒと調整ゲインとの関係を表す図である。
【図６】図１の車両においてなされる前後輪舵角制御のフローチャートである。
【図７】前輪操舵伝達比と車速との関係を表す図である。
【図８】後輪操舵伝達比と車速との関係を表す図である。
【図９】図１の車両においてなされるＥＰＳ制御のフローチャートである。
【図１０】ＥＰＳ基準目標トルクとドライバ入力トルクとの関係を表す図である。
【図１１】図９のＥＰＳ制御において実行されるレーンキープトルク算出処理のフローチャートである。
【図１２】慣性補正トルクと前輪最終舵角加速度との関係を示す図である。
【図１３】粘性補正トルクと前輪最終舵角速度との関係を示す図である。
【図１４】摩擦補正トルクと前輪最終舵角速度との関係を示す図である。
【図１５】前輪軸力補正トルクと前輪最終舵角との定常関係を示す図である。
【図１６】後輪軸力補正トルクと後輪最終舵角との定常関係を示す図である。
【図１７】ドライバ入力角と擬似操舵反力トルク特性項との関係を示す図である。
【図１８】ドライバ入力角速度と擬似操舵反力トルク特性項との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００５５】
＜発明の実施形態＞
以下、適宜図面を参照して本発明の車両の走行支援装置に係る一実施形態について説明する。
【００５６】
＜実施形態の構成＞
始めに、図１を参照して、本発明の一実施形態に係る車両１０の構成について説明する。ここに、図１は、車両１０の基本的な構成を概念的に表してなる概略構成図である。
【００５７】
図１において、車両１０は、操舵輪として左右一対の前輪ＦＬ及びＦＲ並びに左右一対の後輪ＲＬ及びＲＲを備え、これら操舵輪の転舵により進行方向が制御される、本発明に係る「車両」の一例である。車両１０は、ＥＣＵ１００、ＶＧＲＳアクチュエータ２００、ＶＧＲＳ駆動装置３００、ＥＰＳアクチュエータ４００、ＥＰＳ駆動装置５００及びＡＲＳアクチュエータ６００を備える。
【００５８】
ＥＣＵ１００は、夫々不図示のＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）を備え、車両１０の動作全体を制御可能に構成された電子制御ユニットであり、本発明に係る「車両の制御装置」の一例である。ＥＣＵ１００は、ＲＯＭに格納された制御プログラムに従って、後述するＬＫＡ制御、前後輪舵角制御及びＥＰＳ制御を夫々実行可能に構成されている。
【００５９】
尚、ＥＣＵ１００は、本発明に係る「設定手段」、「第１制御手段」、「第２制御手段」、「補正手段」及び「第３制御手段」の夫々一例として機能するように構成された一体の電子制御ユニットであり、これら各手段に係る動作は、全てＥＣＵ１００によって実行されるように構成されている。但し、本発明に係るこれら各手段の物理的、機械的及び電気的な構成はこれに限定されるものではなく、例えばこれら各手段は、複数のＥＣＵ、各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等として構成されていてもよい。
【００６０】
車両１０では、操舵入力手段としてのステアリングホイル１１を介してドライバより与えられる操舵入力が、ステアリングホイル１１と同軸回転可能に連結され、ステアリングホイル１１と同一方向に回転可能な軸体たるアッパーステアリングシャフト１２に伝達される。アッパーステアリングシャフト１２は、その下流側の端部においてＶＧＲＳアクチュエータ２００に連結されている。
【００６１】
ＶＧＲＳアクチュエータ２００は、ハウジング２０１、ＶＧＲＳモータ２０２及び減速機構２０３を備えた、本発明に係る「操舵伝達比可変手段」の一例である。
【００６２】
ハウジング２０１は、ＶＧＲＳモータ２０２及び減速機構２０３を収容してなるＶＧＲＳアクチュエータ２００の筐体である。ハウジング２０１には、前述したアッパーステアリングシャフト１２の下流側の端部が固定されており、ハウジング２０１は、アッパーステアリングシャフト１２と一体に回転可能となっている。
【００６３】
ＶＧＲＳモータ２０２は、回転子たるロータ２０２ａ、固定子たるステータ２０２ｂ及び駆動力の出力軸たる回転軸２０２ｃを有するＤＣブラシレスモータである。ステータ２０２ｂは、ハウジング２０１内部に固定されており、ロータ２０２ａは、ハウジング２０１内部で回転可能に保持されている。回転軸２０２ｃは、ロータ２０２ａと同軸回転可能に固定されており、その下流側の端部が減速機構２０３に連結されている。
【００６４】
減速機構２０３は、差動回転可能な複数の回転要素（サンギア、キャリア及びリングギア）を有する遊星歯車機構である。この複数の回転要素のうち、第１の回転要素たるサンギアは、ＶＧＲＳモータ２０２の回転軸２０２ｃに連結されており、また、第２の回転要素たるキャリアは、ハウジング２０１に連結されている。そして第３の回転要素たるリングギアがロアステアリングシャフト１３に連結されている。
【００６５】
このような構成を有する減速機構２０３によれば、ステアリングホイル１１の操作量に応じたアッパーステアリングシャフト１２の回転速度（即ち、キャリアに連結されたハウジング２０１の回転速度）と、ＶＧＲＳモータ２０２の回転速度（即ち、サンギアに連結された回転軸２０２ｃの回転速度）とにより、残余の一回転要素たるリングギアに連結されたロアステアリングシャフト１３の回転速度が一義的に決定される。この際、回転要素相互間の差動作用により、ＶＧＲＳモータ２０２の回転速度を増減制御することによって、ロアステアリングシャフト１３の回転速度を増減制御することが可能となる。
【００６６】
即ち、ＶＧＲＳモータ２０２及び減速機構２０３の作用により、アッパーステアリングシャフト１２とロアステアリングシャフト１３とは相対回転可能となっている。また、減速機構２０３における各回転要素の構成上、ＶＧＲＳモータ２０２の回転速度は、各回転要素相互間のギア比に応じて定まる所定の減速比に従って減速された状態でロアステアリングシャフト１３に伝達される。
【００６７】
このように、車両１０では、アッパーステアリングシャフト１２とロアステアリングシャフト１３とが相対回転可能であることによって、アッパーステアリングシャフト１２の回転量たる操舵角θＭＡと、ロアステアリングシャフト１３の回転量に応じて一義的に定まる（後述するラックアンドピニオン機構のギア比も関係する）前輪舵角δｆとの比たる操舵伝達比Ｋ１が、予め定められた範囲で連続的に可変となる。
【００６８】
尚、減速機構２０４は、ここに例示した遊星歯車機構のみならず、他の態様（例えば、アッパーステアリングシャフト１２及びロアステアリングシャフト１３に夫々歯数の異なるギアを連結し、各ギアと一部分で接する可撓性のギアを設置すると共に、係る可撓性ギアを、波動発生器を介して伝達されるモータトルクにより回転させることによって、アッパーステアリングシャフト１２とロアステアリングシャフト１３とを相対回転させる態様等）を有していてもよいし、遊星歯車機構であれ上記と異なる物理的、機械的、又は機構的態様を有していてよい。
【００６９】
ＶＧＲＳ駆動装置３００は、ＶＧＲＳモータ２０２のステータ２０２ｂに対し通電可能に構成された、ＰＷＭ回路、トランジスタ回路及びインバータ等を含む電気駆動回路である。ＶＧＲＳ駆動装置３００は、図示せぬバッテリと電気的に接続されており、当該バッテリから供給される電力によりＶＧＲＳモータ２０２に駆動電圧を供給可能に構成されている。また、ＶＧＲＳ駆動装置３００は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、その動作はＥＣＵ１００により制御される構成となっている。尚、ＶＧＲＳ駆動装置３００は、ＶＧＲＳアクチュエータ２００と共に、本発明に係る「操舵伝達比可変手段」の一例を構成している。
【００７０】
ロアステアリングシャフト１３の回転は、ラックアンドピニオン機構に伝達される。ラックアンドピニオン機構は、ロアステアリングシャフト１３の下流側端部に接続されたピニオンギア１４及び当該ピニオンギアのギア歯と噛合するギア歯が形成されたラックバー１５を含む操舵力伝達機構であり、ピニオンギア１４の回転がラックバー１５の図中左右方向の運動に変換されることにより、ラックバー１５の両端部に連結されたタイロッド及びナックル（符号省略）を介して操舵力が前輪に伝達される構成となっている。即ち、ステアリングホイル１１から各前輪に至る操舵力の伝達装置は、本発明に係る「操舵装置」の一例である。
【００７１】
ＥＰＳアクチュエータ４００は、永久磁石が付設されてなる回転子たる不図示のロータと、当該ロータを取り囲む固定子であるステータとを含むＤＣブラシレスモータとしてのＥＰＳモータを備えた、本発明に係る「操舵トルク供給手段」の一例である。このＥＰＳモータは、ＥＰＳ駆動装置５００を介した当該ステータへの通電によりＥＰＳモータ内に形成される回転磁界の作用によってロータが回転することにより、その回転方向に本発明に係る「操舵トルク」の一例たるＥＰＳトルクＴｅｐｓを発生可能に構成されている。
【００７２】
一方、ＥＰＳモータの回転軸たるモータ軸には、不図示の減速ギアが固定されており、この減速ギアはまた、ピニオンギア１４と噛合している。このため、ＥＰＳモータから発せられるＥＰＳトルクＴｅｐｓは、ピニオンギア１４の回転を助長するトルクとして機能し得る。ピニオンギア１４は、先に述べたようにロアステアリングシャフト１３に連結されており、ロアステアリングシャフト１３は、ＶＧＲＳアクチュエータ２００を介してアッパーステアリングシャフト１２に連結されている。従って、通常の操舵時において、アッパーステアリングシャフト１２に加えられるドライバ入力トルクＭＴは、ＥＰＳトルクＴｅｐｓにより適宜アシストされつつラックバー１５に伝達され、ドライバの操舵負担が軽減される構成となっている。
【００７３】
ＥＰＳ駆動装置５００は、ＥＰＳモータのステータに対し通電可能に構成された、ＰＷＭ回路、トランジスタ回路及びインバータ等を含む電気駆動回路である。ＥＰＳ駆動装置５００は、図示せぬバッテリと電気的に接続されており、当該バッテリから供給される電力によりＥＰＳモータに駆動電圧を供給可能に構成されている。また、ＥＰＳ駆動装置５００は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、その動作はＥＣＵ１００により制御される構成となっている。尚、ＥＰＳ駆動装置５００は、ＥＰＳアクチュエータ４００と共に、本発明に係る「操舵トルク供給手段」の一例を構成している。
【００７４】
尚、本発明に係る「操舵トルク供給手段」の態様は、ここに例示するものに限定されず、例えば、ＥＰＳモータから出力されるＥＰＳトルクＴｅｐｓは、不図示の減速ギアによる回転速度の減速を伴って、直接ロアステアリングシャフト１３に伝達されてもよいし、ラックバー１５の往復運動をアシストする力として付与されてもよい。即ち、ＥＰＳモータ４００から出力されるＥＰＳトルクＴｅｐｓが、最終的に各前輪を操舵させる操舵力の少なくとも一部として供され得る限りにおいて、本発明に係る操舵トルク供給手段の具体的構成は何ら限定されない趣旨である。
【００７５】
ＡＲＳアクチュエータ６００は、図示せぬパワーシリンダと、パワーシリンダに図示左右方向の往復駆動力を付与するアクチュエータを備え、このアクチュエータから付与される駆動力によって、当該パワーシリンダの両端に連結されたリアステアロッド２１を左右方向に所定量摺動させることにより、操舵輪たる各後輪の舵角である後輪舵角δｒを変化させることが可能な、本発明に係る「操舵伝達比可変手段」の他の一例である。尚、後輪の操舵を可能とする車両構成は、図示のものに限定されず公知の各種態様を採ってよい。
【００７６】
ＡＲＳアクチュエータ６００のアクチュエータを駆動する不図示の駆動装置は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、ＥＣＵ１００によりその動作が制御される構成となっている。
【００７７】
一方、車両１０には、トルクセンサ１６、操舵角センサ１７及び回転角センサ１８を含む各種センサが備わっている。
【００７８】
トルクセンサ１６は、ドライバからステアリングホイル１１を介して与えられるドライバ入力トルクＭＴを検出可能に構成されたセンサである。より具体的に説明すると、アッパーステアリングシャフト１２は、上流部と下流部とに分割されており、図示せぬトーションバーにより相互に連結された構成を有している。係るトーションバーの上流側及び下流側の両端部には、回転位相差検出用のリングが固定されている。このトーションバーは、車両１０のドライバがステアリングホイル１１を操作した際にアッパーステアリングシャフト１２の上流部を介して伝達されるトルク（即ち、ドライバ入力トルクＭＴ）に応じてその回転方向に捩れる構成となっており、係る捩れを生じさせつつ下流部に操舵トルクを伝達可能に構成されている。従って、操舵トルクの伝達に際して、先に述べた回転位相差検出用のリング相互間には回転位相差が発生する。トルクセンサ１６は、係る回転位相差を検出すると共に、係る回転位相差をトルク値に換算してドライバ入力トルクＭＴに対応する電気信号として出力可能に構成されている。また、トルクセンサ１６は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出されたドライバ入力トルクＭＴは、ＥＣＵ１００により一定又は不定の周期で参照される構成となっている。
【００７９】
操舵角センサ１７は、アッパーステアリングシャフト１２の回転量を表す操舵角θＭＡを検出可能に構成された角度センサである。操舵角センサ１７は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された操舵角θＭＡは、ＥＣＵ１００により一定又は不定の周期で参照される構成となっている。
【００８０】
回転角センサ１８は、ＶＧＲＳアクチュエータ２００におけるハウジング２０１（即ち、回転角で言うならばアッパーステアリングシャフト１２と同等である）とロアステアリングシャフト１３との相対回転角Δθを検出可能に構成されたロータリーエンコーダである。回転角センサ１８は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された相対回転角Δθは、ＥＣＵ１００により一定又は不定の周期で参照される構成となっている。
【００８１】
車速センサ１９は、車両１０の速度たる車速Ｖを検出可能に構成されたセンサである。車速センサ１９は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された車速Ｖは、ＥＣＵ１００により一定又は不定の周期で参照される構成となっている。
【００８２】
車載カメラ２０は、車両１０のフロントノーズに設置され、車両１０の前方における所定領域を撮像可能に構成された撮像装置である。車載カメラ２０は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、撮像された前方領域は、画像データとしてＥＣＵ１００に一定又は不定の周期で送出される構成となっている。ＥＣＵ１００は、この画像データを解析し、後述するＬＫＡ制御に必要な各種データを取得することが可能である。
【００８３】
＜実施形態の動作＞
以下、適宜図面を参照し、本実施形態の動作について説明する。
【００８４】
始めに、図２を参照し、ＥＣＵ１００により実行されるＬＫＡ制御の詳細について説明する。ここに、図２は、ＬＫＡ制御のフローチャートである。尚、ＬＫＡ制御は、車両１０を目標走行路（レーン）に追従させる制御であり、車両１０が有する走行支援機能の一つである。
【００８５】
図２において、ＥＣＵ１００は、車両１０に備わる各種スイッチ類の操作信号、各種フラグ及び上記各種センサに係るセンサ信号等を含む各種信号を読み込む（ステップＳ１０１）と共に、予め車両１０の車室内に設置されたＬＫＡ制御発動用の操作ボタンがドライバにより操作される等した結果としてＬＫＡモードが選択されているか否かを判別する（ステップＳ１０２）。ＬＫＡモードが選択されていない場合（ステップＳ１０２：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、処理をステップＳ１０１に戻す。
【００８６】
ＬＫＡモードが選択されている場合（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、車載カメラ２０から送出される画像データに基づいて、ＬＫＡの目標走行路を規定する白線（無論、白線に類する構造物でもよい）が検出されているか否かを判別する（ステップＳ１０３）。白線が検出されていない場合（ステップＳ１０３：ＮＯ）、目標走行路が規定され得ないため、ＥＣＵ１００は、処理をステップＳ１０１に戻す。一方、白線が検出されている場合（ステップＳ１０３：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、車両１０を目標走行路に追従させるに際して必要となる各種路面情報を算出する（ステップＳ１０４）。
【００８７】
ステップＳ１０４においては、目標走行路の半径Ｒ、白線と車両１０との横方向の偏差Ｙ及び白線と車両１０とのヨー角偏差φが算出される。尚、この種の目標走行路への追従制御に要する情報の算出態様は、公知の画像認識アルゴリズムを含む各種態様を適用可能であり、また発明の本質部分との相関も薄いため、ここでは触れないこととする。
【００８８】
これら各種路面情報が算出されると、ＥＣＵ１００は、車両１０を目標走行路へ追従させるために必要となる目標横加速度ＧＹＴＧを算出する（ステップＳ１０５）。目標横加速度ＧＹＴＧは、本発明に係る「目標状態量」の一例である。尚、目標横加速度ＧＹＴＧも、公知の各種アルゴリズム或いは演算式に従って算出可能である。或いは、ＥＣＵ１００は、予めＲＯＭ等の然るべき記憶手段に、上記走行路半径Ｒ、横方向偏差Ｙ及びヨー角偏差φをパラメータとする目標横加速度マップを保持し、適宜該当する値を選択することにより目標横加速度ＧＹＴＧを算出（この種の選択もまた算出の一態様である）してもよい。
【００８９】
目標横加速度ＧＹＴＧが算出されると、処理は後輪操舵処理（ステップＳ１０６）と前輪操舵処理（ステップＳ１０７乃至Ｓ１０９）の二系統に分岐する。
【００９０】
先ず、後輪操舵処理について説明する。後輪操舵処理においては、ＬＫＡ用後輪目標舵角θＬＫＡ＿ＲＲが算出される（ステップＳ１０６）。ＬＫＡ用後輪目標舵角θＬＫＡ＿ＲＲは、車両１０を目標走行路に追従させるにあたって必要となる後輪舵角相当値である。尚、本実施形態に係る制御上の理由により、ＬＫＡ用後輪目標舵角θＬＫＡ＿ＲＲは、車両１０を目標走行路に追従させるにあたって必要となる後輪舵角δｒをロアステアリングシャフト１３の回転角に換算した値となっている。ＬＫＡ用後輪目標舵角θＬＫＡ＿ＲＲは、予め目標横加速度ＧＹＴＧに対応付けられる形でマップ化されており、ＲＯＭに格納されている。算出されたＬＫＡ用後輪目標舵角θＬＫＡ＿ＲＲは、ＲＡＭ等の書き換え可能な記憶手段に記憶される。
【００９１】
ここで、図３を参照し、目標横加速度ＧＹＴＧとＬＫＡ用後輪目標舵角θＬＫＡ＿ＲＲとの関係について説明する。ここに、図３は、目標横加速度ＧＹＴＧとＬＫＡ用後輪目標舵角θＬＫＡ＿ＲＲとの関係を表す図である。
【００９２】
図３において、縦軸にはＬＫＡ用後輪目標舵角θＬＫＡ＿ＲＲが表され、横軸には目標横加速度ＧＹＴＧが表されている。ここで、目標横加速度ＧＹＴＧ＝０に相当する原点ラインの左側の領域は、車両左方向に対応する目標横加速度であり、同様に右側の領域は車両右方向に対応する横加速度を表す。また、ＬＫＡ用後輪目標舵角θＬＫＡ＿ＲＲ＝０に相当する原点ラインの上側の領域は、車両右方向の舵角に対応しており、同様に下側の領域は車両左方向の舵角に対応している。
【００９３】
従って、ＬＫＡ用後輪目標舵角θＬＫＡ＿ＲＲは、これら原点ラインを規定する原点に対して対称な特性となる。ＬＫＡ用後輪目標舵角θＬＫＡ＿ＲＲは、目標横加速度ＧＹＴＧ＝０付近の不感帯を除けば、目標横加速度ＧＹＴＧに対し絶対値がリニアに増加する特性を示す。
【００９４】
一方、図３には、車速Ｖ＝Ｖ１、Ｖ２（Ｖ２＞Ｖ１）及びＶ３（Ｖ３＞Ｖ２）なる三種類の車速Ｖに対するＬＫＡ用後輪目標舵角θＬＫＡ＿ＲＲの特性が、夫々図示鎖線、破線及び実線にて例示される。これらから明らかなように、ＬＫＡ用目標後輪舵角θＬＫＡ＿ＲＲは、高車速程減少側で設定される。これは、高車速程、舵角に対し発生する横加速度の度合いが大きくなるためである。
【００９５】
ＥＣＵ１００のＲＯＭには、予め図３に示す関係を数値化してなる制御マップが格納されており（無論、パラメータ値としての車速Ｖはより精細である）、ステップＳ１０６においては、係る制御マップから該当する値が選択される構成となっている。ステップＳ１０６が実行されると、処理はステップＳ１０１に戻される。
【００９６】
次に、前輪操舵処理について説明する。前輪操舵処理においては、ＬＫＡ用前輪目標舵角θＬＫＡ＿ＦＲが算出される（ステップＳ１０７）。ＬＫＡ用前輪目標舵角θＬＫＡ＿ＦＲは、車両１０を目標走行路に追従させるにあたって必要となる前輪舵角相当値である。
【００９７】
尚、本実施形態に係る制御上の理由により、ＬＫＡ用前輪目標舵角θＬＫＡ＿ＦＲは、車両１０を目標走行路に追従させるにあたって必要となる前輪舵角δｆをロアステアリングシャフト１３の回転角に換算した値となっている。ＬＫＡ用前輪目標舵角θＬＫＡ＿ＦＲは、予め目標横加速度ＧＹＴＧに対応付けられる形でマップ化されており、ＲＯＭに格納されている。算出されたＬＫＡ用前輪目標舵角θＬＫＡ＿ＦＲは、ＲＡＭ等の書き換え可能な記憶手段に記憶される。
【００９８】
ここで、図４を参照し、目標横加速度ＧＹＴＧとＬＫＡ用前輪目標舵角θＬＫＡ＿ＦＲとの関係について説明する。ここに、図４は、目標横加速度ＧＹＴＧとＬＫＡ用前輪目標舵角θＬＫＡ＿ＦＲとの関係を表す図である。
【００９９】
図４において、縦軸にはＬＫＡ用前輪目標舵角θＬＫＡ＿ＦＲが表され、横軸には目標横加速度ＧＹＴＧが表されている。ここで、目標横加速度ＧＹＴＧ＝０に相当する原点ラインの左側の領域は、車両左方向に対応する目標横加速度であり、同様に右側の領域は車両右方向に対応する横加速度を表す。また、ＬＫＡ用前輪目標舵角θＬＫＡ＿ＦＲ＝０に相当する原点ラインの上側の領域は、車両右方向の舵角に対応しており、同様に下側の領域は車両左方向の舵角に対応している。
【０１００】
従って、ＬＫＡ用前輪目標舵角θＬＫＡ＿ＦＲは、これら原点ラインを規定する原点に対して対称な特性となる。ＬＫＡ用前輪目標舵角θＬＫＡ＿ＦＲは、目標横加速度ＧＹＴＧ＝０付近の不感帯を除けば、目標横加速度ＧＹＴＧに対し絶対値がリニアに増加する特性を示す。
【０１０１】
一方、図４には、車速Ｖ＝Ｖ１、Ｖ２（Ｖ２＞Ｖ１）及びＶ３（Ｖ３＞Ｖ２）なる三種類の車速Ｖに対するＬＫＡ用前輪目標舵角θＬＫＡ＿ＦＲの特性が、夫々図示鎖線、破線及び実線にて例示される。これらから明らかなように、ＬＫＡ用目標前輪舵角θＬＫＡ＿ＦＲは、高車速程減少側で設定される。これは、高車速程、舵角に対し発生する横加速度の度合いが大きくなるためである。
【０１０２】
ＥＣＵ１００のＲＯＭには、予め図４に示す関係を数値化してなる制御マップが格納されており（無論、パラメータ値としての車速Ｖはより精細である）、ステップＳ１０７においては、係る制御マップから該当する値が選択される構成となっている。
【０１０３】
図２に戻り、ＬＫＡ用前輪目標舵角θＬＫＡ＿ＦＲを算出すると、ＥＣＵ１００は、調整ゲインＫを算出し（ステップＳ１０８）、更に、下記（１）式に従ってＬＫＡ補正目標角θＬＫを算出する（ステップＳ１０９）。尚、ＬＫＡ補正目標角θＬＫは、ＬＫＡモード実行中（即ち、車両１０を目標走行路へ追従させるための自動操舵中）において、ＶＧＲＳアクチュエータ２００によって生じさせるべきアッパーステアリングシャフト１２とロアステアリングシャフト１３との相対回転角を意味する。算出されたＬＫＡ補正目標角θＬＫは、ＲＡＭ等の書き換え可能な記憶手段に一時的に記憶される。
【０１０４】
θＬＫ＝θＬＫＡ＿ＦＲ×Ｋ・・・（１）
調整ゲインＫは、操舵角θＭＡを、目標走行路の形状に応じた最適値に設定するためのゲインであり、目標走行路半径Ｒに対応付けられてマップ化されている。ここで、図５を参照し、調整ゲインＫと目標走行路半径Ｒとの関係について説明する。ここに、図５は、目標走行路半径Ｒと調整ゲインＫとの関係を表す図である。
【０１０５】
図５において、縦軸には調整ゲインＫが表され、横軸には目標走行路半径Ｒが表されている。即ち、図中左側へ向う程、目標走行路の湾曲の度合いが大きく（即ち、急カーブである）、図中右側へ向う程、目標走行路が直線に近付くことになる。
【０１０６】
図示するように、調整ゲインＫは、１未満の領域で設定され、目標走行路半径Ｒが小さい程（即ち、急カーブ程）小さく設定される。これは、目標走行路半径が小さい程、ステアリングホイル１１の回転が許容されるためである。逆に言えば、目標走行路半径が小さいにもかかわらずステアリングホイル１１の回転の度合いが小さいと、ドライバに違和感を与える可能性が高くなるのである。
【０１０７】
補足すると、調整ゲインＫが「１」である場合とは、目標走行路への追従に必要となる前輪の舵角変化が、全てＶＧＲＳアクチュエータ２００によるアッパーステアリングシャフト１２とロアステアリングシャフト１３との相対回転により与えられることを意味し、ステアリングホイル１１が全く回転しないことを意味する。
【０１０８】
尚、ＥＣＵ１００のＲＯＭには、予め図５に示す関係を数値化してなる制御マップが格納されており、ステップＳ１０８においては、係る制御マップから該当する値が選択される。ステップＳ１０９が実行されると、処理はステップＳ１０１に戻される。ＬＫＡ制御は以上のように実行される。
【０１０９】
一方、ＬＫＡ制御により車両１０を目標走行路に追従させるためには、ＶＧＲＳアクチュエータ２００、ＥＰＳアクチュエータ４００及びＡＲＳアクチュエータ６００相互間の協調制御が必要となる。本実施形態では、ＬＫＡ制御と並行して、ＥＣＵ１００により前後輪舵角制御及びＥＰＳ制御が実行され、係る協調制御が実現される。
【０１１０】
次に、図６を参照し、前後輪舵角制御の詳細について説明する。ここに、図６は、前後輪舵角制御のフローチャートである。
【０１１１】
図６において、ＥＣＵ１００は、ＬＫＡ制御におけるステップＳ１０１及びＳ１０２と同様に、前後輪舵角制御に必要なデータ及びセンサ値を読み込み（ステップＳ２０１）、ＬＫＡモードが実行されているか否かを判別する（ステップＳ２０２）。前後輪舵角制御においては、ＬＫＡモードが実行されているか否かによって、基準操舵角θＭＡ＿ｒｅｆが相違する。
【０１１２】
ここで、基準操舵角θＭＡ＿ｒｅｆとは、ドライバの操舵入力の基準を与える、ステアリングホイル１１の基準位置に相当する操舵角である。従って、ＬＫＡモードが実行されていない場合（ステップＳ２０２：ＮＯ）、即ち、通常の人為的操舵入力に基づいた操舵制御がなされる場合、ＥＣＵ１００は、基準操舵角θＭＡ＿ｒｅｆをゼロに設定する（ステップＳ２０４）。
【０１１３】
一方、ＬＫＡモードが実行されている場合（ステップＳ２０２：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、基準操舵角θＭＡ＿ｒｅｆを下記（２）式に従って算出する（ステップＳ２０３）。
【０１１４】
θＭＡ＿ｒｅｆ＝θＬＫＡ＿ＦＲ−θＬＫ・・・（２）
上記（２）式に示すように、ＬＫＡモード実行中の基準操舵角θＭＡ＿ｒｅｆは、ＬＫＡ用前輪目標舵角θＬＫＡ＿ＦＲとＬＫＡ補正目標角θＬＫとの差であり、先の述べた調整ゲインＫが１であれば、ゼロである。即ち、ＬＫＡモード実行中は、絶えず、自動操舵制御たるＬＫＡモードにより生じた操舵角が、ドライバ入力の基準位置とされるのである。
【０１１５】
基準操舵角θＭＡ＿ｒｅｆが設定されると、ＥＣＵ１００により、下記（３）式に従ってドライバ入力角θｄｒｉｖｅｒが算出される（ステップＳ２０５）。
【０１１６】
θｄｒｉｖｅｒ＝θＭＡ−θＭＡ＿ｒｅｆ・・・（３）
上記（３）式に示されるように、ドライバ入力角θｄｒｉｖｅｒは、ドライバが自身の操舵意思に基づいて与えた操舵入力に相当する操舵角であり、本発明に係る「ドライバの操舵入力」及び「ドライバ入力角」の一例である。ドライバ入力角θｄｒｉｖｅｒが算出されると、処理は、ステップＳ２０６からステップＳ２０８に至る前輪操舵処理とステップＳ２０９からステップＳ２１１に至る後輪操舵処理とに分岐する。
【０１１７】
前輪操舵処理において、ＥＣＵ１００は、下記（４）式に従ってＶＧＲＳ通常目標角θＶＧを算出する（ステップＳ２０６）。
【０１１８】
θＶＧ＝Ｋ１×θｄｒｉｖｅｒ・・・（４）
上記（４）式において、Ｋ１は、ドライバ入力角θｄｒｉｖｅｒ（即ち、一義的にアッパーステアリングシャフト１２の回転角である）に対するロアステアリングシャフト１３の回転角を規定する前輪操舵伝達比であり、車速Ｖに応じて可変な数値である。ここで、図７を参照し、前輪操舵伝達比Ｋ１と車速Ｖとの関係について説明する。ここに、図７は、前輪操舵伝達比Ｋ１と車速Ｖとの関係を表す図である。
【０１１９】
図７において、前輪操舵伝達比Ｋ１は、中車速領域に属する車速Ｖｔｈ１において０（即ち、アッパーステアリングシャフト１２とロアステアリングシャフト１３との回転比が１：１となることを意味する）となり、Ｖｔｈ１よりも低車速側では０より大きく、高車速側では０未満となる。即ち、低車速側程、ドライバ入力角に対する前輪舵角の変化量が大きくなる構成となっている。これは、既に述べたように、高車速程、舵角に対する横加速度が大きくなることに起因する。
【０１２０】
図６に戻り、ＶＧＲＳ通常目標角θＶＧが算出されると、ＥＣＵ１００は、下記（５）式に従ってＶＧＲＳ最終目標角θＶＧＦを算出する（ステップＳ２０７）。
【０１２１】
θＶＧＦ＝θＬＫ＋θＶＧ・・・（５）
上記（５）式から明らかなように、ＶＧＲＳ最終目標角θＶＧＦは、ＬＫＡモード用の（即ち、目標走行路追従用の）前輪舵角制御量（即ち、アッパーステアリングシャフト１２に対するロアステアリングシャフト１３の相対回転量）と、ドライバ操舵用の前輪舵角制御量との加算値である。
【０１２２】
ＶＧＲＳ最終目標角θＶＧＦが算出されると、ＥＣＵ１００は、この算出されたＶＧＲＳ最終目標角θＶＧＦが得られるように、ＶＧＲＳ駆動装置３００の制御を介してＶＧＲＳアクチュエータ２００を制御する（ステップＳ２０８）。ＶＧＲＳアクチュエータ２００の駆動制御が行われると、処理はステップＳ２０１に戻される。
【０１２３】
後輪操舵処理において、ＥＣＵ１００は、下記（６）式に従ってＡＲＳ通常目標角θＡＲＳを算出する（ステップＳ２０９）。
【０１２４】
θＡＲＳ＝Ｋ２×θｄｒｉｖｅｒ・・・（６）
上記（６）式において、Ｋ２は、ドライバ入力角θｄｒｉｖｅｒに対する後輪舵角δｒを規定する後輪操舵伝達比であり、車速Ｖに応じて可変な数値である。ここで、図８を参照し、後輪操舵伝達比Ｋ２と車速Ｖとの関係について説明する。ここに、図８は、後輪操舵伝達比Ｋ２と車速Ｖとの関係を表す図である。
【０１２５】
図８において、後輪操舵伝達比Ｋ２は、中車速領域に属する車速Ｖｔｈ２において０となり、後輪舵角δｒが０となる。
【０１２６】
また、車速Ｖｔｈ２よりも低車速側ではＫ２＜０となり、この領域においては、後輪舵角δｒとドライバ入力角とは逆方向となる（即ち、逆相となる）。
【０１２７】
また、車速Ｖｔｈ２よりも高車速側ではＫ２＞０となり、この領域においては、後輪舵角δｒとドライバ入力角とは同方向となる（即ち、同相となる）。
【０１２８】
図６に戻り、ＡＲＳ通常目標角θＡＲＳが算出されると、ＥＣＵ１００は、下記（７）式に従ってＡＲＳ最終目標角θＡＲＳＦを算出する（ステップＳ２１０）。
【０１２９】
θＡＲＳＦ＝θＬＫＡ＿ＲＲ＋θＡＲＳ・・・（７）
上記（７）式から明らかなように、ＡＲＳ最終目標角θＡＲＳＦは、ＬＫＡモード用の（即ち、目標走行路追従用の）後輪舵角制御量と、ドライバ操舵用の後輪舵角制御量との加算値である。
【０１３０】
ＡＲＳ最終目標角θＡＲＳＦが算出されると、ＥＣＵ１００は、この算出されたＡＲＳ最終目標角θＡＲＳＦが得られるように、ＡＲＳアクチュエータ６００を制御する（ステップＳ２１１）。ＡＲＳアクチュエータ２００の駆動制御が行われると、処理はステップＳ２０１に戻される。前後輪舵角制御は以上のようにして実行される。
【０１３１】
次に、図９を参照し、ＥＰＳ制御について説明する。ここに、図９は、ＥＰＳ制御のフローチャートである。
【０１３２】
図９において、ＥＣＵ１００は、ＥＰＳ制御に必要な各種信号を読み込み（ステップＳ３０１）、ＥＰＳアクチュエータ４００のＥＰＳモータから出力すべきＥＰＳトルクＴｅｐｓの基準値であるＥＰＳ基準目標トルクＴＢＡＳＥを算出する（ステップＳ３０２）。
【０１３３】
ここで、図１０を参照し、ＥＰＳ基準目標トルクＴＢＡＳＥとドライバ入力トルクＭＴとの関係について説明する。ここに、図１０は、ＥＰＳ基準目標トルクＴＢＡＳＥとドライバ入力トルクＭＴとの関係を表す図である。
【０１３４】
図１０において、縦軸にはＥＰＳ基準目標トルクＴＢＡＳＥが表され、横軸にはドライバ入力トルクＭＴが表されている。尚、ドライバ入力トルクＭＴ＝０に相当する原点ラインの左側の領域は、車両左側への操舵操作に対応しており、同様に右側の領域は、車両右側の操舵操作に対応している。従って、図中ＥＰＳ基準目標トルクＴＢＡＳＥは、係る原点ラインを境に対称な特性となる。
【０１３５】
一方、図１０には、車速Ｖ＝Ｖ１、Ｖ２（Ｖ２＞Ｖ１）及びＶ３（Ｖ３＞Ｖ２）なる三種類の車速Ｖに対するＥＰＳ基準目標トルクＴＢＡＳＥの特性が、夫々図示実線、破線及び鎖線にて例示される。図示より明らかなように、ＥＰＳ基準目標トルクＴＢＡＳＥは、車速が高い程減少側で設定される。これは、車速が高い程、必要な横加速度を得るための舵角が小さくなるためであり、高車速側でステアリングホイル１１の操舵に要する力を大きく（即ち、所謂ハンドルが重い状態である）することにより、ドライバの過度な操作を防止して車両１０の挙動の安定化が図られるのである。
【０１３６】
ＥＣＵ１００のＲＯＭには、予め図１０に例示された関係を数値化してなる制御マップが格納されており（無論、パラメータ値としての車速Ｖはより精細である）、ステップＳ３０２においては、係る制御マップから該当する値が選択される。
【０１３７】
図９に戻り、ＥＰＳ基準目標トルクＴＢＡＳＥを算出すると、ＥＣＵ１００は、レーンキープトルクＴｌｋを算出する（ステップＳ３０３）。
【０１３８】
レーンキープトルクＴｌｋとは、ＬＫＡモードにより目標走行路への追従に係る自動操舵をなすにあたって生じる操舵反力トルクを相殺し、車両挙動の安定化を図るために供給される操舵トルクである。
【０１３９】
ＶＧＲＳアクチュエータ２００は、ＥＰＳアクチュエータ４００と異なり、アッパーステアリングシャフト１２とロアステアリングシャフト１３との連結部位に設置されており、車両１０に対しては固定された状態にない。従って、ドライバがステアリングホイル１１を保舵しない手放し状態において、上述したＬＫＡ補正目標角θＬＫに相当する舵角制御を行おうとすると、ラックアンドピニオン操舵機構、ロアステアリングシャフト１３及びアッパーステアリングシャフト等を含む操舵装置、ＥＰＳアクチュエータ４００、並びに操舵輪たる前後輪等において発生する操舵反力トルクによって、操舵輪の舵角が変化する代わりに、ステアリングホイル１１が、本来目標とする舵角方向とは逆方向に操舵されてしまう。或いは、ステアリングホイル１１が保舵されているとしたところで、ドライバは、この反力トルクにより車両１０の旋回方向と逆向きにステアリングホイル１１を切っているかの如き違和感を覚えることとなる。
【０１４０】
レーンキープトルクＴｌｋは、このような操舵反力トルクを相殺する、本発明に係る「操舵反力抑制トルク」の一例である。レーンキープトルクＴｌｋは、レーンキープトルク算出処理により算出される。
【０１４１】
ここで、図１１を参照し、レーンキープトルク算出処理について説明する。ここに、図１１は、レーンキープトルク算出処理のフローチャートである。
【０１４２】
始めに、ＥＣＵ１００は、前輪最終舵角θＦＲ＿Ｆｉｎａｌ及び後輪最終舵角θＲＲ＿Ｆｉｎａｌを算出する（ステップＳ４０１）。
【０１４３】
ここで、前輪最終舵角θＦＲ＿Ｆｉｎａｌは、下記（８）式に従って算出される。
【０１４４】
θＦＲ＿Ｆｉｎａｌ＝θＭＡ＋θＶＧ＋θＬＫ・・・（８）
即ち、前輪最終舵角θＦＲ＿Ｆｉｎａｌとは、ＬＫＡモード実行中における、ドライバの操舵入力まで加味したロアステアリングシャフト１３の最終的な回転角であり、一義的に前輪の最終的な舵角に相当する値である。
【０１４５】
尚、上記（８）式は、下記（８’）式のように表されてもよい。
【０１４６】
θＦＲ＿Ｆｉｎａｌ＝θＬＫＡ＿ＦＲ＋θＶＧ＋θｄｒｉｖｅｒ・・・（８’）
一方、後輪最終舵角θＲＲ＿Ｆｉｎａｌは、下記（９）式に従って算出される。
【０１４７】
θＲＲ＿Ｆｉｎａｌ＝θＬＫＡ＿ＲＲ＋θＡＲＳ・・・（９）
即ち、後輪最終舵角θＲＲ＿Ｆｉｎａｌとは、ＬＫＡモード実行中における、ドライバの操舵入力まで加味した後輪の最終的な舵角に相当する値である。
【０１４８】
前後輪の最終舵角を算出すると、ＥＣＵ１００は、前輪最終舵角θＦＲ＿Ｆｉｎａｌの時間二回微分値である前輪最終舵角加速度θＦＲ＿Ｆｉｎａｌ’’に基づいて慣性補正トルクＴｌｋ１を算出する（ステップＳ４０２）。慣性補正トルクＴｌｋ１は、前輪と連結された操舵装置（ステアリングホイル１１、アッパーステアリングシャフト１２、ロアステアリングシャフト１３及びラックアンドピニオン機構を含む操舵装置並びにＥＰＳアクチュエータ４００の慣性抵抗に起因する操舵反力トルク（即ち、本発明に係る「第１操舵反力トルク」及び「第２操舵反力トルク」の夫々一例である）を相殺するためのトルクである。
【０１４９】
ここで、図１２を参照し、慣性補正トルクＴｌｋ１と前輪最終舵角加速度θＦＲ＿Ｆｉｎａｌ’’との関係について説明する。ここに、図１２は、慣性補正トルクＴｌｋ１と前輪最終舵角加速度θＦＲ＿Ｆｉｎａｌ’’との関係を説明する図である。
【０１５０】
図１２において、縦軸には慣性補正トルクＴｌｋ１が示されており、横軸には前輪最終舵角加速度θＦＲ＿Ｆｉｎａｌ’’（尚、「’’」は、微分処理を表すものとする）が示される。図示するように、慣性補正トルクＴｌｋ１は、右旋回時と左旋回時とで原点に対し点対称な特性を有し、θＦＲ＿Ｆｉｎａｌ’’＝０付近の不感帯領域と、飽和領域とを除けば、θＦＲ＿Ｆｉｎａｌ’’に対しその絶対値がリニアに増加する特性を有する。
【０１５１】
次に、ＥＣＵ１００は、前輪最終舵角θＦＲ＿Ｆｉｎａｌの時間一回微分値である前輪最終舵角速度θＦＲ＿Ｆｉｎａｌ’に基づいて粘性補正トルクＴｌｋ２を算出する（ステップＳ４０３）。粘性補正トルクＴｌｋ２は、前輪と連結された操舵装置（ステアリングホイル１１、アッパーステアリングシャフト１２、ロアステアリングシャフト１３及びラックアンドピニオン機構を含む操舵装置並びにＥＰＳアクチュエータ４００の粘性抵抗に起因する操舵反力トルク（即ち、本発明に係る「第１操舵反力トルク」及び「第２操舵反力トルク」の夫々他の一例である）を相殺するためのトルクである。
【０１５２】
ここで、図１３を参照し、粘性補正トルクＴｌｋ２と前輪最終舵角速度θＦＲ＿Ｆｉｎａｌ’との関係について説明する。ここに、図１３は、粘性補正トルクＴｌｋ２と前輪最終舵角速度θＦＲ＿Ｆｉｎａｌ’との関係を説明する図である。
【０１５３】
図１３において、縦軸には粘性補正トルクＴｌｋ２が示されており、横軸には前輪最終舵角速度θＦＲ＿Ｆｉｎａｌ’が示される。図示するように、粘性補正トルクＴｌｋ２は、右旋回時と左旋回時とで原点に対し点対称な特性を有し、θＦＲ＿Ｆｉｎａｌ’＝０付近の不感帯領域と、飽和領域とを除けば、θＦＲ＿Ｆｉｎａｌ’に対しその絶対値がリニアに増加する特性を有する。
【０１５４】
次に、ＥＣＵ１００は、前輪最終舵角θＦＲ＿Ｆｉｎａｌの時間一回微分値である前輪最終舵角速度θＦＲ＿Ｆｉｎａｌ’に基づいて摩擦補正トルクＴｌｋ３を算出する（ステップＳ４０４）。摩擦補正トルクＴｌｋ３は、前輪と連結された操舵装置（ステアリングホイル１１、アッパーステアリングシャフト１２、ロアステアリングシャフト１３及びラックアンドピニオン機構を含む操舵装置並びにＥＰＳアクチュエータ４００の摩擦抵抗に起因する操舵反力トルク（即ち、本発明に係る「第１操舵反力トルク」及び「第２操舵反力トルク」の夫々他の一例である）を相殺するためのトルクである。
【０１５５】
ここで、図１４を参照し、摩擦補正トルクＴｌｋ３と前輪最終舵角速度θＦＲ＿Ｆｉｎａｌ’との関係について説明する。ここに、図１４は、摩擦補正トルクＴｌｋ３と前輪最終舵角速度θＦＲ＿Ｆｉｎａｌ’との関係を説明する図である。
【０１５６】
図１４において、縦軸には摩擦補正トルクＴｌｋ３が示されており、横軸には前輪最終舵角速度θＦＲ＿Ｆｉｎａｌ’が示される。図示するように、摩擦補正トルクＴｌｋ３は、右旋回時と左旋回時とで原点に対し点対称な特性を有し、θＦＲ＿Ｆｉｎａｌ’＝０付近の不感帯領域を除けば、θＦＲ＿Ｆｉｎａｌ’の正負の符号に応じて二値的にその値が切り替わる特性を有する。
【０１５７】
次に、ＥＣＵ１００は、前輪最終舵角θＦＲ＿Ｆｉｎａｌに下記（１０）式の周波数応答項Ｓ１を乗じた前輪最終舵角周波数応答値ｓθＦＲ＿Ｆｉｎａｌに基づいて前輪軸力補正トルクＴｌｋ４を算出する（ステップＳ４０４）。前輪軸力補正トルクＴｌｋ４は、前輪のキングピン軸回りに発生するセルフアライニングトルクに相当する操舵反力トルク（即ち、本発明に係る「第３操舵反力トルク」の一例である）を相殺するためのトルクである。
【０１５８】
Ｓ１＝（ａ２ｓ２＋ａ１ｓ＋ａ０）／（ｂ２ｓ２＋ｂ１ｓ＋ｂ０）・・・（１０）
上記（１０）式において、「ｓ」はラプラス演算子であり、ａ２、ａ１、ａ０、ｂ２、ｂ１及びｂ０は夫々係数である。
【０１５９】
ここで、図１５を参照し、前輪軸力補正トルクＴｌｋ４と前輪最終舵角θＦＲ＿Ｆｉｎａｌとの定常関係について説明する。ここに、図１５は、前輪軸力補正トルクＴｌｋ４と前輪最終舵角θＦＲ＿Ｆｉｎａｌとの定常関係を説明する図である。
【０１６０】
図１５において、縦軸には前輪軸力補正トルクＴｌｋ４が示されており、横軸には前輪最終舵角θＦＲ＿Ｆｉｎａｌが示される。図示するように、前輪軸力補正トルクＴｌｋ４は、右旋回時と左旋回時とで原点に対し点対称な特性を有し、θＦＲ＿Ｆｉｎａｌ＝０付近の不感帯領域と、飽和領域とを除けば、θＦＲ＿Ｆｉｎａｌに対しその絶対値がリニアに増加する特性を有する。
【０１６１】
また、前輪軸力補正トルクＴｌｋ４は、高車速側（破線参照）が、低車速側（実線参照）よりも絶対値増加に係る傾きが大きくなるように、車速Ｖに対する特性が与えられている。
【０１６２】
次に、ＥＣＵ１００は、後輪最終舵角θＲＲ＿Ｆｉｎａｌに下記（１１）式の周波数応答項Ｓ２を乗じた後輪最終舵角周波数応答値ｓθＲＲ＿Ｆｉｎａｌに基づいて後輪軸力補正トルクＴｌｋ５を算出する（ステップＳ４０５）。後輪軸力補正トルクＴｌｋ５は、後輪のキングピン軸回りに発生するセルフアライニングトルクに相当する操舵反力トルク（即ち、本発明に係る「第３操舵反力トルク」の他の一例である）を相殺するためのトルクである。
【０１６３】
Ｓ２＝（ｃ１ｓ＋ｃ０）／（ｂ２ｓ２＋ｂ１ｓ＋ｂ０）・・・（１１）
上記（１１）式において、「ｓ」はラプラス演算子であり、ｃ１、ｃ０、ｂ２、ｂ１及びｂ０は夫々係数である。
【０１６４】
ここで、図１６を参照し、後輪軸力補正トルクＴｌｋ５と後輪最終舵角θＲＲ＿Ｆｉｎａｌとの定常関係について説明する。ここに、図１６は、後輪軸力補正トルクＴｌｋ５と後輪最終舵角θＲＲ＿Ｆｉｎａｌとの定常関係を説明する図である。
【０１６５】
図１６において、縦軸には後輪軸力補正トルクＴｌｋ５が示されており、横軸には後輪最終舵角θＲＲ＿Ｆｉｎａｌが示される。図示するように、後輪軸力補正トルクＴｌｋ５は、右旋回時と左旋回時とで原点に対し点対称な特性を有し、θＲＲ＿Ｆｉｎａｌ＝０付近の不感帯領域と、飽和領域とを除けば、θＲＲ＿Ｆｉｎａｌに対しその絶対値がリニアに増加する特性を有する。
【０１６６】
また、後輪軸力補正トルクＴｌｋ５は、高車速側（破線参照）が、低車速側（実線参照）よりも絶対値増加に係る傾きが大きくなるように、車速Ｖに対する特性が与えられている。
【０１６７】
次に、ＥＣＵ１００は、下記（１２）式に従ってレーンキープトルクＴｌｋを算出する（ステップＳ４０７）。
【０１６８】
Ｔｌｋ＝Ｔｌｋ１＋Ｔｌｋ２＋Ｔｌｋ３＋Ｔｌｋ４＋Ｔｌｋ５・・・（１２）
上記（１２）式から明らかなように、レーンキープトルクＴｌｋは、操舵装置及びＥＰＳアクチュエータ４００の物理特性（慣性抵抗、粘性抵抗及び摩擦抵抗）に起因する操舵反力トルクを相殺するトルク（Ｔｌｋ１、Ｔｌｋ２及びＴｌｋ３）と、操舵輪の軸力に起因する操舵反力トルクを相殺するトルク（Ｔｌｋ４及びＴｌｋ５）の合算値である。レーンキープトルクＴｌｋが算出されると、レーンキープトルク算出処理は終了する。
【０１６９】
図９に戻り、レーンキープトルクＴｌｋを算出すると、ＥＣＵ１００は、擬似操舵反力トルクＴｖｔｌを算出する（ステップＳ３０４）。擬似操舵反力トルクＴｖｔｌは、ステアリングホイル１１の操舵フィーリングに所望の特性を与えるためのトルクであり、下記（１３）式に従って算出される。
【０１７０】
Ｔｖｔｌ＝Ｔｖｔｌ１＋Ｔｖｔｌ２・・・（１３）
上記（１３）式において、Ｔｖｔｌ１は、ドライバ入力角θｄｒｉｖｅｒと車速Ｖとに基づいて設定される擬似操舵反力トルク特性項であり、Ｔｖｔｌ２は、ドライバ入力角速度θｄｒｉｖｅｒ’と車速Ｖとに基づいて設定される擬似操舵反力トルク特性項である。
【０１７１】
ここで、図１７を参照し、擬似操舵反力トルク特性項Ｔｖｔｌ１について説明する。ここに、図１７は、ドライバ入力角θｄｒｉｖｅｒと擬似操舵反力トルク特性項Ｔｖｔｌ１との関係を表す図である。
【０１７２】
図１７において、縦軸には擬似操舵反力トルク特性項Ｔｖｔｌ１が示されており、横軸にはドライバ入力角θｄｒｉｖｅｒが示される。図示するように、擬似操舵反力トルク特性項Ｔｖｔｌ１は、右操舵時と左操舵時とで原点に対し点対称な特性を有し、θｄｒｉｖｅｒ＝０付近の不感帯領域と、飽和領域とを除けば、θｄｒｉｖｅｒに対しその絶対値がリニアに増加する特性を有する。
【０１７３】
また、擬似操舵反力トルク特性項Ｔｖｔｌ１は、高車速側（鎖線参照）が低車速側（実線参照）よりも絶対値増加に係る傾きが大きくなるように、車速Ｖに対する特性が与えられている。
【０１７４】
次に、図１８を参照し、擬似操舵反力トルク特性項Ｔｖｔｌ２について説明する。ここに、図１８は、ドライバ入力角速度θｄｒｉｖｅｒ’と擬似操舵反力トルク特性項Ｔｖｔｌ２との関係を表す図である。
【０１７５】
図１８において、縦軸には擬似操舵反力トルク特性項Ｔｖｔｌ２が示されており、横軸にはドライバ入力角速度θｄｒｉｖｅｒ’が示される。図示するように、擬似操舵反力トルク特性項Ｔｖｔｌ２は、右操舵時と左操舵時とで原点に対し点対称な特性を有し、θｄｒｉｖｅｒ’＝０付近の不感帯領域と、飽和領域とを除けば、θｄｒｉｖｅｒ’に対しその絶対値がリニアに増加する特性を有する。また、ゲイン特性項は、高車速側（鎖線参照）が低車速側（実線参照）よりも絶対値増加に係る傾きが大きくなるように、車速Ｖに対する特性が与えられている。
【０１７６】
図９に戻り、擬似操舵反力トルクＴｖｔｌを算出すると、ＥＣＵ１００は、下記（１４）式に従って、ＥＰＳ最終目標トルクＴｔｇを算出する。ＥＰＳ最終目標トルクＴｔｇは、ＥＰＳアクチュエータ４００から最終的に供給すべきＥＰＳトルクＴｅｐｓの目標値である。
【０１７７】
Ｔｔｇ＝ＴＢＡＳＥ＋Ｔｌｋ＋Ｔｖｔｌ・・・（１４）
ＥＰＳ最終目標トルクＴｔｇを算出すると、ＥＣＵ１００は、ＥＰＳトルクＴｅｐｓが、このＥＰＳ最終目標トルクＴｔｇとなるように、ＥＰＳアクチュエータ４００を駆動制御する（ステップＳ３０６）。ＥＰＳアクチュエータ４００の駆動制御がなされると、処理はステップＳ３０１に戻され、一連の処理が繰り返される。ＥＰＳ制御はこのように実行される。
【０１７８】
以上説明したように、本実施形態においては、ＬＫＡ制御並びにＬＫＡ制御に連動する前後輪舵角制御及びＥＰＳ制御によるＬＫＡモードの実行期間において、車両１０を目標走行路に好適に追従させることができる。
【０１７９】
この際、目標走行路への追従に必要となる前輪舵角（本実施形態では、ロアステアリングシャフト１３の回転角）に相当するＬＫＡ用前輪目標舵角θＬＫＡ＿ＦＲに対し、ＶＧＲＳアクチュエータ２００によるロアステアリングシャフト１３の相対回転角たるＬＫＡ補正目標角θＬＫは、調整ゲインＫに対応する分だけ小さいが、残余の舵角変化は、ＥＰＳアクチュエータ４００から供給されるレーンキープトルクＴｌｋによって賄われる。
【０１８０】
即ち、レーンキープトルク算出処理における、慣性補正トルクＴｌｋ１、粘性補正トルクＴｌｋ２、摩擦補正トルクＴｌｋ３及び前輪軸力補正トルクＴｌｋ４の算出プロセスは、ＬＫＡ用前輪目標舵角θＬＫＡ＿ＦＲを入力角としており、これらはＬＫＡ用前輪目標舵角θＬＫＡ＿ＦＲに相当する前輪の舵角変化が生じた場合の操舵反力トルクに釣り合う。従って、レーンキープトルクＴｌｋは、ロアステアリングシャフト１３の相対回転分で不足する舵角変化に相当する分、アッパーステアリングシャフト１２を回転させる形となる。その結果、基準操舵角θＭＡ＿ｒｅｆに相当する操舵角の自動制御が実現される。
【０１８１】
ここで、基準操舵角θＭＡ＿ｒｅｆは、調整ゲインＫによって規定される、目標走行路に応じた最適な操舵角（ドライバに違和感を与えない操舵角）である。即ち、本実施形態によれば、ＶＧＲＳアクチュエータ２００とＥＰＳアクチュエータ４００との協調により、最適な操舵角を実現しつつ車両１０を目標走行路へ好適に追従させることが可能となるのである。尚、調整ゲインＫが１であれば、目標走行路への追従に要する前輪の舵角変化の全てがロアステアリングシャフト１３の相対回転によって賄われる。いずれにせよ、本発明に係る「車両の状態量が設定された目標状態量となるように操舵伝達比可変手段を制御する」旨の本発明に係る第１制御手段の動作の一例である。
【０１８２】
一方、レーンキープトルク算出処理に係る入力角をＬＫＡ用前輪目標舵角θＬＫＡ＿ＦＲ及びＬＫＡ用後輪目標舵角θＬＫＡ＿ＲＲのみとした場合、即ち、レーンキープトルクＴｌｋを、自動操舵によって生じる操舵反力トルクのみを相殺するトルクとした場合、レーンキープトルクＴｌｋが、ドライバのオーバーライド操作（即ち、ドライバの操舵入力）と干渉する。
【０１８３】
即ち、オーバーライド操作によって生じる前後輪の舵角変化が操舵反力トルクに与える影響が考慮されないため、オーバーライド操作を行うに際して、ステアリングが過度に重くなる、過度に軽くなる、或いは一定のドライバ入力角速度又はドライバ入力トルクを伴うオーバーライド操作であるにもかかわらず操舵負荷が過剰に変化する等の理由により操舵フィーリングが低下する。特に、操舵方向（操舵角速度の正負の符号に相当する）に応じて二値的に切り替わる摩擦補正トルクＴｌｋ３に関しては、その影響が大きくなる。
【０１８４】
その点、本実施形態によれば、レーンキープトルク算出処理に係る入力角に、オーバーライド操作によって生じた操舵角に相当するドライバ入力角θｄｒｉｖｅｒと、当該ドライバ入力角に応じたロアステアリングシャフト１３の相対回転量であるＶＧＲＳ通常目標角θＶＧとが加えられる。これらの総和は、即ち、オーバーライド操作によって生じるロアステアリングシャフト１３の回転角変化量であり、前輪舵角の変化量である。また、後輪についても、ＡＲＳ最終目標角θＡＲＳが入力角として加えられ、オーバーライド操作に伴う後輪舵角の変化量もレーンキープトルクの算出に反映される。
【０１８５】
その結果、レーンキープトルクＴｌｋは、ドライバのオーバーライド操作に伴う舵角変化と自動操舵に伴う舵角変化とを考慮したトルクとなり、オーバーライド操作に干渉することなく、操舵フィーリングの低下が好適に抑制されるのである。
【０１８６】
他方、このような本願に特有の実践上有益なる効果を導き得るレーンキープトルクＴｌｋによって、オーバーライド操作中の操舵反力トルクは大きく低減され、理想的にはゼロ又は略ゼロに等しくなる。即ち、オーバーライド操作に伴う操舵負荷は十分に小さくなり、操舵フィールに物足りなさが生じる可能性がある。
【０１８７】
そこで、本実施形態では、ＥＰＳ最終目標トルクＴｔｇに擬似操舵反力トルクＴｖｔｌが加算されることによって、適切な操舵フィールが担保される。従って、例えば予め実験的に、経験的に、理論的に又はシミュレーション等に基づいて、ドライバが快適だと感じる操舵フィールが得られるように擬似操舵反力トルクＴｖｔｌを設定しておくこと等によって、オーバーライド操作に伴う違和感の発生を確実に防止することができる。
【０１８８】
尚、この擬似操舵反力トルクＴｖｔｌは、本実施形態では、擬似操舵反力トルク特性項Ｔｖｔｌ１と擬似操舵反力トルク特性項Ｔｖｔｌ２とによって規定されるが、このような態様に限らず、各種周波数応答を規定する伝達関数が採用されてもよい。或いは擬似操舵反力トルクＴｖｔｌは、より簡便には固定値であってもよい。
【０１８９】
尚、本実施形態に係る車両構成は、前後輪の操舵が可能な構成となっているが、これは本発明に係る車両の採り得る車両構成の一例に過ぎない。例えば、本発明に係る車両は、車両１０からＡＲＳアクチュエータ６００を始めとする後輪舵角可変機能を除外した構成であってもよいし、逆にＶＧＲＳアクチュエータ２００を始めとする前輪舵角可変機能を除外した構成であってもよい。この際、上述の各種制御を各車両構成に応じて適宜変化させることにより、上述した効果を得ることができる。
【０１９０】
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う車両の制御装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【産業上の利用可能性】
【０１９１】
本発明は、例えば、目標走行路に追従する機能を有する車両に利用可能である。
【符号の説明】
【０１９２】
ＦＬ、ＦＲ…車輪、１０…車両、１１…ステアリングホイル、１２…アッパーステアリングシャフト、１３…ロアステアリングシャフト、１４…ピニオンギア、１６…操舵トルクセンサ、１７…操舵角センサ、１８…回転角センサ、１００…ＥＣＵ、２００…ＶＧＲＳアクチュエータ、３００…ＶＧＲＳ駆動装置、４００…ＥＰＳアクチュエータ、５００…ＥＰＳ駆動装置、６００…ＡＲＳアクチュエータ。
【図１】
0005430505.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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