(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両を運転するドライバーにより前記車両のステアリング機構に加えられた操舵トルクと、前記車両の車速とに基づいて、前記操舵トルクをアシストする操舵アシストトルクをアシストモータに発生させるようにした電動パワーステアリング装置であって、
前記アシストモータに前記操舵アシストトルクを発生させるための操舵アシスト電流を演算する操舵アシスト電流演算手段と、
前記車両の前方の映像に基づいて、前記車両が走行する走行車線を含む走行車線情報を検出する走行車線検出手段と、
前記車両の現在の操舵角に基づいて、前記車両が前記現在から以降に走行する走行経路を推定する走行経路推定手段と、
前記走行車線と前記推定された走行経路に基づいて、前記車両が前記走行車線から逸脱することを防止するために必要なトルクを前記アシストモータに発生させるための車線維持電流を演算する車線維持電流演算手段と、
前記走行車線情報に基づき前記車線維持電流演算手段が出力する所定値以下の車線維持電流を除去する車線維持微少電流除去手段と、
を備え、
前記車線維持電流は、前記車両が現在位置から所定時間後に通過しようとする前記ドライバーの前方注視点に於ける前記走行車線に前記走行経路を合致させるトルクを、前記アシストモータに発生させるための電流として演算され、
前記走行車線情報は、前記車両の向きと前記車両が存在している位置での前記走行車線の向きとのなす角度であるヨー角を含み、
前記車線維持微少電流除去手段は、少なくとも前記ヨー角に基づいてカットオフ周波数を演算するカットオフ周波数演算手段と、前記演算された前記カットオフ周波数に基づいて、前記車線維持電流演算手段から入力される前記車線維持電流に含まれる前記カットオフ周波数に対応する周波数成分を除去する周波数抽出手段とを備え、
前記カットオフ周波数演算手段は、前記ヨー角が小さくなるにつれて大きくなるカットオフ周波数を算出するように構成され、更に、
前記車線維持微少電流除去手段は、前記車線維持電流演算手段が、前記車両の走行経路を変更するために前記所定値以下の車線維持電流を出力しており、且つ前記アシストモータが出力するトルクが、前記ステアリング機構の摩擦と前記車両のタイヤと路面間の摩擦とによる摩擦トルクを超えることができずに前記ステアリング機構の回転が停止したときに、前記カットオフ周波数演算手段により算出されたカットオフ周波数に対応する周波数成分を前記周波数抽出手段により前記車線維持電流から除去することにより、前記車線維持電流演算手段が出力する前記所定値以下の車線維持電流を除去し得るように構成されている、
ことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項２】
前記走行車線情報は、前記走行車線の中心位置に対する前記車両が存在する地点のずれ量を含み、
前記カットオフ周波数演算手段は、前記ずれ量が小さくなるにつれて大きくなるカットオフ周波数を算出するように構成されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。 
【請求項３】
前記走行車線情報は、前記走行車線の中心位置に対する前記車両が存在する地点のずれ量を含み、
前記カットオフ周波数演算手段は、前記ヨー角に基づいて算出された前記カットオフ周波数を、前記ずれ量に基づいて増減させるように構成されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両が走行している走行車線から車両が逸脱する傾向にあるときに、その走行車線からの車両の逸脱を回避する機能を有する電動パワーステアリング装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両前方に取り付けたカメラを用いて車両が走行している走行車線を検出し、電動パワーステアリングにより操舵角を制御することで、ドライバーの脇見運転や散漫運転によって生じる車線逸脱を防ぐようにした車線逸脱防止装置（レーンキープシステム）が開発されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
又、車両の車速に応じて車線逸脱防止制御電流の高周波成分をカットし、ドライバーによる操舵介入を精度良く判断するようにした車線追従制御装置が開発されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
これらの特許文献に開示された従来の装置にあっては、車両が走行車線の中心に向かうように電動パワーステアリングのアシストモータによりトルクを発生させることで、車両の走行車線からの逸脱を防止し、更に車両を走行車線中央へ戻そうとすることで車線に対する車両の追従性を高め、ドライバーの運転負荷を軽減しようとするものである。
【０００５】
また、車両の走行経路の推定を推定する一般的な方法に関しては、下記の非特許文献１に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３８７９６２４号公報
【特許文献２】特許第３４９８９１０号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】「自動車の運動と制御」（株式会社山海堂発行  安部正人著  ISBN 4-381-08822-0）第3章  車両運動の基礎  ３．３節  車両の定常円旋回
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前述の従来の装置の場合、走行車線中央付近に車両が近づけば近づくほど車両の修正操舵に必要な操舵角が小さくなり、目標となる操舵角へタイヤを転舵するためにアシストモータに必要とされるトルクは小さくなる。通常、ステアリングの機構には一定の機械的摩擦が存在し、アシストモータが小さなトルクを発生させてもそのアシストトルクがステアリングの静止摩擦に達しない場合、ステアリングの転舵は行われない。
【０００９】
又、アシストモータに、目標とする操舵角に対応するトルクとステアリングの静止摩擦分に対応するトルクとを加えたトルクを発生させると、ステアリングの摩擦は、転舵が始まった瞬間に静止摩擦から動摩擦へ変化して負荷が減少するため、ステアリングは目的とする操舵角をこえて転舵してしまい、目的とする舵角へ達することは難しい。このように操舵角が目標舵角を行き過ぎた場合、今度は車線中央を越えて逆方向に転舵が行われ、ハンドル及び車両が車線中央付近でふらつき、ドライバーの操舵感に違和感を覚える原因となる。
【００１０】
通常、レーンキープにおいて電動パワーステアリング装置を用いた修正操舵制御には、前述のように目標とする舵角へ転舵するのに必要なトルクを前もって設定して制御を行うフィードフォワード制御以外にも、目標とする操舵角と実際の舵角の差分を用いて制御を行うフィードバック制御も行われている。しかし、フィードバック制御を用いた場合でも、静止摩擦と動摩擦の変化には連続性がないためステアリング機構の回転開始時や回転終了時には目標とする回転角に近づけるためのアシストトルクの調整が難しく、目標とする操舵角を超えて転舵してしまうこと、所謂、オーバーシュート、を避けることは難しかった。
【００１１】
このように、前述の従来の装置の場合、目標とする操舵角と実舵角の差が小さく制御入力に偏差が残ってしまった場合、制御装置内部及びアシストモータに常に偏差に応じた指令電流が流れ続け、過剰な発熱が生じるという課題があった。又、アシストモータに電流が流れ続けていると電動パワーステアリング装置の消費電流が増え、一般的なエンジン搭載車の場合は、オルタネータの発電量が増え、更には車両の燃費が悪化する課題もあった。また電気自動車の場合に於いても同様にバッテリの電力消費が増えるという課題があった。
【００１２】
この発明は、従来の装置における前述のような課題を解決するためになされたものであり、消費電流を低下させ車両の燃費向上に寄与することができる電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この発明による電動パワーステアリング装置は、
車両を運転するドライバーにより前記車両のステアリング機構に加えられた操舵トルクと、前記車両の車速とに基づいて、前記操舵トルクをアシストする操舵アシストトルクをアシストモータに発生させるようにした電動パワーステアリング装置であって、
前記アシストモータに前記操舵アシストトルクを発生させるための操舵アシスト電流を演算する操舵アシスト電流演算手段と、
前記車両の前方の映像に基づいて、前記車両が走行する走行車線を含む走行車線情報を検出する走行車線検出手段と、
前記車両の現在の操舵角に基づいて、前記車両が前記現在から以降に走行する走行経路を推定する走行経路推定手段と、
前記走行車線と前記推定された走行経路に基づいて、前記車両が前記走行車線から逸脱することを防止するために必要なトルクを前記アシストモータに発生させるための車線維持電流を演算する車線維持電流演算手段と、
前記走行車線情報に基づき前記車線維持電流演算手段が出力する所定値以下の車線維持電流を除去する車線維持微少電流除去手段と、
を備え、
前記車線維持電流は、前記車両が現在位置から所定時間後に通過しようとする前記ドライバーの前方注視点に於ける前記走行車線に前記走行経路を合致させるトルクを、前記アシストモータに発生させるための電流として演算され、
前記走行車線情報は、前記車両の向きと前記車両が存在している位置での前記走行車線の向きとのなす角度であるヨー角を含み、
前記車線維持微少電流除去手段は、少なくとも前記ヨー角に基づいてカットオフ周波数を演算するカットオフ周波数演算手段と、前記演算された前記カットオフ周波数に基づいて、前記車線維持電流演算手段から入力される前記車線維持電流に含まれる前記カットオフ周波数に対応する周波数成分を除去する周波数抽出手段とを備え、
前記カットオフ周波数演算手段は、前記ヨー角が小さくなるにつれて大きくなるカットオフ周波数を算出するように構成され、更に、
前記車線維持微少電流除去手段は、前記車線維持電流演算手段が、前記車両の走行経路を変更するために前記所定値以下の車線維持電流を出力しており、且つ前記アシストモータが出力するトルクが、前記ステアリング機構の摩擦と前記車両のタイヤと路面間の摩擦とによる摩擦トルクを超えることができずに前記ステアリング機構の回転が停止したときに、前記カットオフ周波数演算手段により算出されたカットオフ周波数に対応する周波数成分を前記周波数抽出手段により前記車線維持電流から除去することにより、前記車線維持電流演算手段が出力する前記所定値以下の車線維持電流を除去し得るように構成されている、
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
この発明による電動パワーステアリング装置によれば、車線維持電流演算手段が、車両の走行経路を変更するために所定値以下の車線維持電流を出力しており、且つアシストモータが出力するトルクが、ステアリング機構の摩擦と車両のタイヤと路面間の摩擦とによる摩擦トルクを超えることができずにステアリング機構の回転が停止したときに、車線維持電流演算手段が出力する所定値以下の車線維持電流を除去する車線維持微少電流除去手段を備えているので、制御装置及びアシストモータの過剰な発熱を抑制し、電動パワーステアリング装置の消費電流を低下させ車両の燃費向上に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】この発明の実施の形態１による電動パワーステアリング装置の構成を示す説明図である。
【図２】この発明の実施の形態１による電動パワーステアリング装置に於ける、制御装置を示すブロック図である。
【図３】この発明の実施の形態１による電動パワーステアリング装置を説明する説明図である。
【図４】車両の前輪の横滑り角と路面反力トルクの関係を示した特性図である。
【図５】この発明の実施の形態１による電動パワーステアリング装置に於ける、車線維持微少電流除去手段の構成を示すブロック図である。
【図６】この発明の実施の形態１による電動パワーステアリング装置に於ける、カットオフ周波数演算手段のヨー角とカットオフ周波数の関係を示す説明図である。
【図７】この発明の実施の形態１による電動パワーステアリング装置に於ける、ヨー角及び横変位に対する車線維持電流の時系列変化を示す説明図である。
【図８】この発明の実施の形態１による電動パワーステアリング装置に於ける、車両にヨー角が発生していない場合とヨー角が発生している場合とを俯瞰図で示す説明図である。
【図９】この発明の実施の形態２による電動パワーステアリング装置に於ける、車線維持微少電流除去手段の構成を示すブロック図である。
【図１０】この発明の実施の形態２による電動パワーステアリング装置に於ける、カットオフ周波数演算手段に於けるヨー角及び横変位とカットオフ周波数の関係を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、この発明の実施の形態について図を用いて説明を行う。各図に於いて同一、又は相当する部材、部位については、同一符号を付して説明する。
【００１７】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による電動パワーステアリング装置の構成を示す説明図である。図１に於いて、ステアリング機構１は、ハンドル４と、ステアリング軸５と、ピニオンギア６と、操舵角検出手段７と、トルクセンサ８と、アシストモータ９と、モータギア１０と、ラック軸１１と、タイヤ１２と、制御装置１３を有している。又、制御装置１３には、車速検出器３とカメラユニット２が接続され、それぞれ車速信号３１と映像信号２１が入力される。
【００１８】
ハンドル４は、ステアリング軸５の一端に連結されており、自動車のドライバーにより操舵される。操舵角検出手段７は、ハンドル４に取り付けられており、ドライバーによるハンドル４の操舵角θを検出して操舵角信号７１を出力する。トルクセンサ８は、ステアリング軸５に取り付けられており、ドライバーの操舵による操舵トルクＴｄを検出して操舵トルク信号８１を出力する。又、電動のアシストモータ９は、モータギア１０を介してステアリング軸５に連結され、ドライバーの操舵トルクを補助するモータトルクＴｍを発生する。
【００１９】
ピニオンギア６は、ステアリング軸５の端部に連結されており、ドライバーによる操舵トルクＴｄとモータトルクＴｍとを合算した合成トルクに基づき回転するステアリング軸５の回転運動を、その回転方向に対応した方向のラック軸11の直線運動に変換する。タイヤ１２は、ラック軸１１を介してピニオンギア６に接続されている。Ｔstはステアリング軸反力トルクである。
【００２０】
制御装置１３には、操舵角検出手段７からの操舵角信号７１と、トルクセンサ８からの操舵トルク信号８１と、車速検出器３からの車速信号３１と、カメラユニット２からの車線情報としての映像信号２１と、アシストモータ９のモータ電流に対応した電流検出信号９１と、アシストモータのモータ電圧に対応した電圧検出信号９２と、が入力される。制御装置１３は、入力された前述の各信号に基づいて、アシストモータ９を駆動するための目標電流を演算し、その演算した目標電流に基づいてアシストモータ９への印加電圧１３１を生成してアシストモータ９に出力する。ステアリング機構には、機械的な摩擦トルクＴｆが存在する。
【００２１】
図２は、この発明の実施の形態１による電動パワーステアリング装置に於ける、制御装置を示すブロック図である。図２において、制御装置１３は、走行車線検出手段１４と、走行経路推定手段１５と、車線維持電流演算手段１６と、車線維持微少電流除去手段１７と、操舵アシスト電流演算手段１８と、加算器１９とを有している。なお、必ずしも一般的な電動パワーステアリング装置がこれらをすべて有している必要はなく、適宜、省略することは可能である。又、制御装置１３内に有するこれら全ての機能を単一の制御ユニットにて構成する必要はなく、複数の制御ユニットに機能を分配し、演算結果を通信にて互いに取得しあうようにしても良い。更に、制御装置１３内の一部の機能を、入力側、例えばカメラユニット２等、により前処理を行うように構成して良い。以下述べるこの発明の実施の形態１の説明では、少なくとも前述の各手段を、説明の都合上、制御装置１３に内包するものとして説明する。
【００２２】
制御装置１３は、演算処理ユニット（以下、ＣＰＵと称する）とプログラムを格納したメモリとを有するマイクロプロセッサ（図示せず）により構成されており、制御装置１３内の各機能ブロックの動作は、前述のメモリに記憶されたソフトウェアに基づいて前述のＣＰＵにより実行される。加算器１９から出力された目標電流１９１は、そのままアシストモータ９に出力されるのではなく、制御装置１３内に於いて目標電流１９１に応じた印加電圧１３１（図２には図示していない）が生成され、図１に示すようにその印加電圧１３１がアシストモータ９へ出力される。
【００２３】
操舵アシスト電流演算手段１８は、操舵トルク信号８１と車速信号３１とに基づいて予め記憶された出力マップを参照して、操舵アシスト電流Ｉassistを演算して出力する。操舵アシスト電流演算手段１８による電動パワーステアリング装置の制御は、一般的なドライバーの操舵を補助するための電動パワーステアリング装置の制御と同一であり、詳細については省略するが、実際には前述の出力マップの参照による演算以外に複数の補償制御が組み合わされて操舵アシスト電流Ｉassistが演算される。又、このときアシストモータ９から出力されるモータトルクＴｍのうち、操舵アシスト電流Ｉassistに基づいて出力されるトルクがアシストトルクＴassistとなる。
【００２４】
走行車線検出手段１４は、カメラユニット２から出力される映像信号２１に基づいて車両の走行車線情報１４１を算出する。走行車線の検出方法としては、一例として、入力される映像信号２１から車両前方の画像を取得し、２値化画像処理やエッジ検出処理を行い、ハフ変換等により車両前方の左右の白線を検出し、車両前方の左右の白線の相対位置を検出する。この車両前方の左右の白線の相対位置を走行車線情報１４１とするのが一般的である。尚、路面上の白線を検出する方法は、前述以外にも様々な方法が提案されているが、この発明の実施の形態１では、どのような方法を用いて車両前方の左右の白線を検出してもよい。
【００２５】
走行経路推定手段１５は、操舵角信号７１と車速信号３１とにより車両の現在の操舵角θと車速を維持した場合の走行経路情報を推定する。走行経路の推定方法は、下記の式（１）を使用する。
【数１】
0005851564.tif 000002
但し、ρは車両の旋回半径、Ａはスタビリティファクタ、Ｖは車速、lはホイールベース、δはタイヤの実舵角を示す。
【００２６】
スタビリティファクタＡ及びホイールベースlは、車両の設計時に一意に決まる定数であり、製品出荷時に制御装置１３のメモリに記憶しておく。又、操舵角θとタイヤの実舵角δとの間には、ピニオンギア６とラック軸１１及びナックル（図示せず）を含めた減速機構が存在し、これらの減速機構による操舵角θとタイヤの実舵角δの減速比をラックアンドピニオンギア比Ｇｒｐとして定義し、下記の式（２）により相互に変換する。尚、ラックアンドピニオンギア比Ｇｒｐは、車両の設計時に一意に決まる定数であり、製品出荷時に制御装置１３のメモリに記憶しておく。
【数２】
0005851564.tif 000003
【００２７】
走行経路推定手段１５は、車両の走行経路として前述の旋回半径ρを推定する。車両の直進時はタイヤ１２の実舵角δが「０」になるため、旋回半径ρは無限大となり、直進状態として推定される。
【００２８】
尚、この発明の実施の形態１では使用していないが、別途車両にヨーレートセンサーを取り付け、ヨーレートセンサーから出力されるヨーレート信号を用いて下記の式（３）より旋回半径ρを推定する方法もある。
【数３】
0005851564.tif 000004
但し、ρは車両の旋回半径、Ｖは車速、γはヨーレートを示す。尚、車両の直進時はヨーレートγが「０」になるため、車両の旋回半径ρは無限大となり、直進状態として推定される。
【００２９】
これら車両の走行経路の推定を行なう方法は、車両の運動を求める際に一般的に用いられる公式であり、前述の非特許文献１に記載されている。
【００３０】
車線維持電流演算手段１６は、前述の走行車線情報１４１と走行経路１５１に基づいて目標走行ラインを走行するために必要な電動パワーステアリングに指令すべき車線維持電流ＩＬＫＳを演算する。
【００３１】
ここで走行車線情報１４１と走行経路１５１、及び目標走行ラインの関係について説明する。図３は、この発明の実施の形態１による電動パワーステアリング装置を説明する説明図であって、走行車線検出手段１４で算出した車両１００の進行方向に対する左白線１４１１と右白線１４１２に関連する走行車線情報１４１と、走行経路推定手段１５で算出した車両１００の旋回半径ρに関連する走行経路１５１、及び車両１００の目標走行ラインとしての車線中央１５１１を俯瞰図で示している。車両１００の向いている方向Ｐと、車両１００が存在している地点での車線の左白線１４１１及び／又は右白線１４１２の向いている方向Ｑと、の間の角度がヨー角Ｒである。
【００３２】
この実施の形態１では、車両の目標走行ラインを車線中央１５１１、つまり車両前方に対する左白線１４１１と右白線１４１２の中間に設定している。目標走行ラインについては、通常このように車線中央１５１１に設定する場合が多いが、ドライバーの癖を学習し左右にオフセットさせたり、左右の白線の種別を検出し、より安全と思われる白線側へ偏って設置したりする場合も存在する。この実施の形態１では、どのような方法で目標走行ラインを設定しても問題はないが、説明の都合上、車両の目標走行ラインを単純な車線中央１５１１に合せるようにした例で説明する。
【００３３】
車線維持電流演算手段１６は、最初に、走行経路１５１を車両の前方注視点１５２付近で目標走行ラインである車線中央１５１１の上に合せるために必要な目標操舵角θrefを算出する。前方注視点１５２は、通常、ドライバーが車線維持を試みる際に目標としている点であり、車両１００の現在位置から或る時間後、例えば、数秒後、に通過しようとして目標にしている点である。ドライバーの運転を模擬するドライバーモデルでは、一般的に、この前方注視点１５２は、車速が高くなればより遠くに設定されることが知られている。
【００３４】
しかし、機械的なレーンキープでは車速による変更は行わず一定の距離、例えば、車両１００の１０［ｍ］〜１５［ｍ］先の付近に設定しても良好なレーンキープ性能を発揮することができる。この実施の形態１では、この前方注視点１５２の距離を速度により可変としても、或いは、固定としてもよい。ここで、前方注視点１５２に於ける走行経路１５１と、目標走行ラインである車線中央１５１１との横方向の偏差を、目標横変位１５３とする。
【００３５】
車線維持電流演算手段１６は、前述の目標横変位１５３を「０」にすべく、前述の式（１）及び式（２）を用いて車両が操舵すべき目標操舵角θrefを算出し、更に、この目標操舵角θrefから車線維持トルクＴＬＫＳ演算する。
【００３６】
目標操舵角θrefから車線維持トルクＴＬＫＳを算出するには、予め決められた係数を目標操舵角θrefに乗算して算出する、所謂、フィードフォワード制御による方法や、目標操舵角θrefと実際の操舵角θを用いて行うフィードバック制御による方法などが考えられる。この実施の形態１では前者のフィードフォワード制御を採用したものとして説明するが、どちらの制御を用いてもよい。
【００３７】
目標操舵角θrefから車線維持トルクＴＬＫＳを算出するには、例えば、図４に示すような前輪の横滑り角βfと路面反力トルクＴalignの関係を用いる。即ち、図４は、車両の前輪の横滑り角βfと路面反力トルクＴalignの関係を示した特性図であって、縦軸は路面反力トルクＴalign、横軸は横滑り角βfを示す。図４に於いて、Ｘは線形路面反力トルク特性、Ｙ１は乾いた路面での路面反力トルク特性、Ｙ２は滑りやすい路面での路面反力トルク特性、を夫々示す。
【００３８】
図４に示す前輪の横滑り角βfと路面反力トルクＴalignの関係は、一般的に知られている内容であり、例えば前述の特許文献１等にも記載されている。前述のフィードフォワード制御では、図４の前輪の横滑り角βfと路面反力トルクＴalignの関係、特に図４の前輪の横滑り角βfと線形路面反力トルク特性Ｘを用いて算出する。この前輪の横滑り角βfと線形路面反力トルク特性Ｘについては、製品出荷時に制御装置１３のメモリに記憶しておく。
【００３９】
又、タイヤ１２の実舵角δと前輪の横滑り角βfの関係は、下記の式（４）のように表される。
【数４】
0005851564.tif 000005
但し、βは車両の横滑り角、ｌfは車両重心位置から前方車軸までの距離を示す。尚、車両重心位置から前方車軸までの距離ｌfは、正確には乗車人員及び乗車位置、荷物積載量等により変わるが、空車状態では車両の設計時に一意に決まる定数であり、製品出荷時にこの空車時の値を制御装置１３のメモリに記憶しておく。
【００４０】
交差点の右左折等の場合を除き、巡航速度で車線を維持して走行する場合、つまりタイヤ１２の実舵角δが数度に収まる走行範囲では、車両１００の横滑り角βやヨーレートγも十分小さく、ほぼ下記の式（５）で表される。
【数５】
0005851564.tif 000006
よって、式（５）の関係と図４の関係を用いて、線形路面反力トルクＸに基づいて目標操舵角θrefからそのまま路面反力トルクＴalignを算出することができる。
【００４１】
車線維持電流演算手段１６は、ステアリング軸５に於けるドライバーの操舵トルクＴｄとモータトルクＴｍと、路面反力トルクＴalignとの関係を示す下記の式（６）と、モータトルクＴｍとアシストトルクＴassistと、車線維持トルクＴLKSの関係を示す下記式（７）とから、下記の式（８）に基づき路面反力トルクＴalignから車線維持トルクＴLKSを算出する。
【数６】
0005851564.tif 000007
【数７】
0005851564.tif 000008
【数８】
0005851564.tif 000009
ただし、Ｇmtrはモータギア１０の減速比を示す。
【００４２】
モータギア１０の減速比Ｇmtrは車両の設計時に一意に決まる定数であり、製品出荷時に制御装置１３のメモリに記憶しておく。最終的に車線維持電流演算手段１６は、車線維持トルクＴLKSからアシストモータ９のトルク乗数を用いて車線維持電流ＩLKSを算出する。
【００４３】
尚、車線維持電流演算手段１６に於いて目標操舵角θrefから車線維持電流ＩRKSを求める方法については、前述以外の方法もあり、例えば実際の操舵角θと目標操舵角θrefの偏差を用いてＰＩＤ制御を行って車線維持電流ＩLKSを求める方法を用いてもよい。
【００４４】
次に、車線維持微少電流除去手段１７の構成について説明する。図５は、この発明の実施の形態１による電動パワーステアリング装置に於ける、車線維持微少電流除去手段の構成を示すブロック図である。図５に於いて、車線維持微少電流除去手段１７は、カットオフ周波数演算手段１７０１と周波数抽出手段１７０２とにより構成される。カットオフ周波数演算手段１７０１は、入力される走行車線情報１４１に含まれるヨー角Ｒに対応してカットオフすべきカットオフ周波数の値を変更する。
【００４５】
図６は、この発明の実施の形態１による電動パワーステアリング装置に於ける、カットオフ周波数演算手段のヨー角とカットオフ周波数の関係を示す説明図である。図６に於いて、大きいヨー角Ｒ２の場合、「０．０００１」［Ｈｚ］以下の周波数成分をカットオフし、ヨー角がＲ２からＲ１、Ｒ０と小さくなるにつれてカットオフする周波数を大きくしていく。ヨー角Ｒ０はヨー角が「０°」の倍であり車両の直進時の対応し、カットオフ周波数は０．５［Ｈｚ］に設定されている。尚、図６は、ヨー角Ｒに対するカットオフ周波数の特性についての一例を示したものであり、実際にどのような割合でカットオフ周波数を変更するかは、車両の操舵感や乗り心地等と密接に関わるため、設計する車種毎に調整が必要となる。
【００４６】
この実施の形態１による電動パワーステアリング装置に於いて、ヨー角Ｒとは、図３に示すように、車両１００の向いている方向Ｐと、車両１００が存在している地点での車線の左白線１４１１及び／又は右白線１４１２の向いている方向Ｑと、の間の角度のことであり、走行車線情報１４１に含まれる車両１００の前方の左白線１４１１及び／又は右白線１４１２の方向Ｑに対する車両１００の方向Ｐの傾きにより算出することができる。
【００４７】
周波数抽出手段（ＨＰＦ）１７０２は、カットオフ周波数演算手段１７０１が出力するカットオフ周波数に基づき、入力される車線維持電流ＩＬＫＳの周波数特性を変更して出力する。このとき、周波数抽出手段１７０２から出力される車線維持電流を、便宜上、ＩＬＫＳ＿Ｆとする。
【００４８】
次に、車線維持微少電流除去手段１７の出力である車線維持電流ＩＬＫＳ＿Ｆと、ヨー角Ｒと、車両１００の横変位との関係について説明する。図７は、この発明の実施の形態１による電動パワーステアリング装置に於ける、ヨー角及び横変位に対する車線維持電流の時系列変化を示す説明図であって、ヨー角Ｒ及び車両の横変位Ｄに対する車線維持電流ＩＬＫＳ＿Ｆの時系列変化を示し、実線はヨー角が発生していない場合、つまりカットオフ周波数が高い場合であり、破線はヨー角が発生している場合、つまりカットオフ周波数が低い場合である。図８は、この発明の実施の形態１による電動パワーステアリング装置に於ける、車両にヨー角が発生していない場合とヨー角が発生している場合とを俯瞰図で示す説明図であて、（ａ）は車両にヨー角が発生していない場合、（ｂ）は車両にヨー角が発生している場合を夫々示している。
【００４９】
先ず、車両１００にヨー角Ｒが発生していない場合、つまり直進若しくは直進に近い場合の動作について説明する。車両１００にヨー角Ｒが発生していない、つまり直進に近い場合というのは、図８の（ａ）のように示される。この場合の状況としては、横変位１５３１は発生しているが、ヨー角Ｒが小さいため、すぐに車線を逸脱する可能性は低い。しかし目標走行ラインである車線中央１５１から若干外れて走行しているため、常に微少な目標操舵角θref、つまり微少な車線維持トルクＴLKSが発生する。ところがこの微少な車線維持トルクＴLKSはステアリング機構の摩擦以下である場合が多く、実際の操舵角θと目標操舵角θrefとの間の偏差が残ってしまう場合がある。
【００５０】
このとき、車線維持電流演算手段１６は、図７の「摩擦により停滞する区間」に示すように、実際の操舵角θと目標操舵角θrefとの間の偏差に応じて微少な車線維持電流ＩLKSを指令し続ける。このような場合、車線維持微少電流除去手段１７は、カットオフ周波数演算手段１７０１によりカットオフ周波数を高くし、周波数抽出手段（ＨＰＦ）１７０２により微少な車線維持電流ＩLKSを除去した車線維持電流ＩLKS_Fを出力する。この状態が、図７の実線で示す車線維持電流である。
【００５１】
次に、車両１００にヨー角Ｒが発生している場合、つまり車両１００が車線に対し傾いている場合の動作について説明する。車両１００にヨー角Ｒが発生している場合、つまり車両１００が車線に対し傾いている場合というのは、図８の（ｂ）のように示される。この場合の状況としては、横変位１５３１の大小にかかわらず、車線に対しヨー角Ｒが発生しているため、いずれは車線から逸脱する可能性が高い事を示している。
【００５２】
このような場合、現時点では微少な目標操舵角θrefであっても、ヨー角Ｒにより更に車線中央１５１１から外れていく。即ち、車両１００が車線中央１５１１の延びる方向を向いている場合であっても、車線維持電流を「０」にすると車両１００は直進するため、いずれは車線中央１５１１を超え、車両１００が反対側へ逸脱する可能性が高い。従って、例え微少な目標操舵角θref、ひいては少ない車線維持電流ＩLKSであっても、車線維持微少電流除去手段１７により微少な車線維持電流ＩLKSを除去することは望ましくない。
【００５３】
そこで、車線維持微少電流除去手段１７は、ヨー角Ｒが大きい場合、カットオフ周波数演算手段１７０１によりカットオフすべきカットオフ周波数を低くし、周波数抽出手段（ＨＰＦ）１７０２により微少な車線維持電流ＩLKSが除去されない車線維持電流ＩLKS_Fを出力する。この状態が図７の破線で示す車線維持電流である。
【００５４】
このように車線維持微少電流除去手段１７は、ヨー角Ｒ対応して周波数抽出手段１７０２の特性を変更し、ヨー角Ｒが小さい場合、若しくはヨー角Ｒが「０」で車両１００が直進している場合は、微少な車線維持電流ＩLKSを除去した車線維持電流ＩLKS_Fを出力する。一方、ヨー角Ｒが大きい場合は、微少な車線維持電流ＩLKSを除去していない車線維持電流ＩLKS_Fを出力する。
【００５５】
図２に示す加算器１９は、車線維持微少電流除去手段１７から出力される車線維持電流ＩLKS_Fと、操舵アシスト電流演算手段１８から出力される操舵アシスト電流Ｉassistを足しあわせ、アシストモータ９を駆動させるための目標電流１９１を演算し、目標電流１９１から印加電圧１３１を生成してアシストモータ９に出力する。
【００５６】
このように、この発明の実施の形態１による電動パワーステアリング装置によれば、車線維持微少電流除去手段１７により、ヨー角Ｚに基づいて周波数抽出手段（ＨＰＦ）１７０２の特性を変更することで、車線維持制御に際しアシストモータ９が出力するトルクが、ステアリング機構の摩擦及びタイヤ１２と路面間の摩擦を超えることができずにステアリング機構の回転が停止した場合に、車線維持電流演算手段１６が出力する微少な車線維持電流を除去し、制御装置１３及びアシストモータ９の過剰な発熱を抑制し、電動パワーステアリング装置の消費電流を低下させ車両の燃費向上に寄与する事ができる。
【００５７】
実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２について説明する。実施の形態２による電動パワーステアリング装置は、実施の形態１による電動パワーステアリング装置に於ける車線維持微少電流除去手段１７に対し更に車両の横変位を入力して、カットオフ周波数の演算方法を改善したものである。その他の構成は、実施の形態１の場合と同様である。以下のこの発明の実施の形態２による電動パワーステアリング装置の説明では、車線維持微少電流除去手段を主体に説明する。
【００５８】
図９は、この発明の実施の形態２による電動パワーステアリング装置に於ける、車線維持微少電流除去手段の構成を示すブロック図である。図９に於いて、実施の形態２による電動パワーステアリング装置に於ける車線維持微少電流除去手段１７ｂは、カットオフ周波数演算手段１７１１と周波数抽出手段１７０２とにより構成される。
【００５９】
カットオフ周波数演算手段１７１１は、入力される走行車線情報に含まれるヨー角Ｚと横変位１５３１(図８参照)とによりカットオフ周波数を求める。尚、この実施の形態２に於けるヨー角Ｒとは、実施の形態１の場合と同様に、図３に示すように、車両１００の向いている方向Ｐと、車両１００が存在している地点での車線の左白線１４１１及び／又は右白線１４１２の向いている方向Ｑと、の間の角度がヨー角Ｒである。つまり、ヨー角Ｒとは、車線と車両のなす角のことであり、走行車線情報１４１に含まれているところの、車両１００の向いている方向と、車両１００の前方の左白線１４１１及び／又は右白線１４１２の向いている方向に対する車両１００の向いている方向の傾きから算出することができる。
【００６０】
又、この実施の形態２に於ける横変位とは、車線中央１５１１から車両１００の中央が左側若しくは右側にずれたズレ量のことを示しており、走行車線情報１４１に含まれる車両の左白線１４１１及び／又は右白線１４１２と車両１００の位置から算出することができる。カットオフ周波数の求め方としては、例えば図１０に示すように、予め入力されるヨー角と横変位に応じたカットオフ周波数を示した表を用いて、カットオフ周波数を算出する。
【００６１】
即ち、図１０は、この発明の実施の形態２による電動パワーステアリング装置に於ける、カットオフ周波数演算手段に於けるヨー角及び横変位とカットオフ周波数の関係の表を示す説明図である。図１０に示すように、ヨー角が「小」で横変位が「小」であればカットオフ周波数は「高（０．５［Ｈｚ］）であり、ヨー角が「大」で横変位が「大」であればカットオフ周波数は「低（０．０００１［Ｈｚ］）であり、ヨー角が「小」で横変異が「大」であればカットオフ周波数はそれらの間の「中」となり、ヨー角が「大」で横変異が「小」であればカットオフ周波数は上記「中」より低い「中」となる。
【００６２】
尚、図１０のように表を用いてカットオフ周波数を求める以外に、例えば、前述の実施の形態１の場合のようにヨー角のみで求めたカットオフ周波数に対し、横変位による影響を例えば±１０［％］の範囲で増減させるようにしても良いし、又、ファジー理論等を用いて組合せにより算出するようにしても良い。
【００６３】
以上のべたように、この発明の実施の形態２による電動パワーステアリング装置では、実施の形態１による電動パワーステアリング装置に対し、更に横変位の影響をカットオフ周波数に反映することで、例えばヨー角が小さく更に横変位も小さい部分でのみカットオフ周波数を高めて的確に残留電流を除去し、一方、ヨー角が小さくても横変位が大きい場面では残留電流の除去は行わず可能な限り修正操舵を継続する電動パワーステアリング装置を得ることができる。
【００６４】
尚、この発明は、その発明の範囲内に於いて、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【符号の説明】
【００６５】
１  ステアリング機構、２  カメラユニット、３  車速検出手段、４  ハンドル、５  ステアリング軸、６  ピニオンギア、７  操舵角検出手段、８  トルクセンサ、９  アシストモータ、１０  モータギア、１１  ラック軸、１２  タイヤ、１３  制御装置、１４  走行車線検出手段、１５  走行経路推定手段、１６  車線維持電流演算手段、１７、１７ｂ  車線維持微少電流除去手段、１８  操舵アシスト電流演算手段、１９  加算器、１７０１、１７１１  カットオフ周波数演算手段、１７０２  周波数抽出手段（ＨＰＦ）。
【要約】
【課題】消費電流を低下させ車両の燃費向上に寄与することができる電動パワーステアリング装置を提供する。
【解決手段】車線維持電流演算手段が、車両の走行経路を変更するために所定値以下の車線維持電流を出力しており、且つアシストモータが出力するトルクが、ステアリング機構の摩擦と車両のタイヤと路面間の摩擦とによる摩擦トルクを超えることができずにステアリング機構の回転が停止したときに、車線維持電流演算手段が出力する所定値以下の車線維持電流を除去する車線維持微少電流除去手段を備えた。
【選択図】図２【図２】
0005851564.tif 000010
【図１】
0005851564.tif 000011
【図３】
0005851564.tif 000012
【図４】
0005851564.tif 000013
【図５】
0005851564.tif 000014
【図６】
0005851564.tif 000015
【図７】
0005851564.tif 000016
【図８】
0005851564.tif 000017
【図９】
0005851564.tif 000018
【図１０】
0005851564.tif 000019