(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の操舵輪の操舵角を変更する操舵部と、前記操舵部の動作を制御する制御部とを備える操舵制御装置であって、
前記制御部は、
前記操舵輪の操舵角の目標舵角を設定する目標舵角設定部と、
前記操舵輪の実舵角を検出する実舵角検出部と、
前記目標舵角設定部によって設定された前記目標舵角と、前記実舵角検出部によって検出された前記実舵角との偏差を算出し、前記偏差に基づいて算出される前記操舵部の動作量を制御する操舵制御値を、前記操舵部に出力する操舵制御値演算部と、
前記操舵制御値演算部によって算出される所定時間当たりの前記操舵制御値の変化量を制限する傾き制限部と、を備え、
前記傾き制限部は、所定時間当たりの前記操舵制御値の変化量が所定の制限値を超えた場合は、前記操舵制御値を前記制限値に制限して出力し、前記操舵制御値を所定時間間隔ごとに段階的に変化させることを特徴とする操舵制御装置。
【請求項２】
車両に対する障害物を検知する障害物検知センサを備え、
前記制御部は、
車両を一定の速度で前進させたときの前記障害物検知センサの検知結果から駐車場所の幅を演算し、
前記演算された前記駐車場所の幅と、前記幅に基づいて決定される前記駐車場所に至る走行区間とから、前記駐車場所に前記車両を導く操舵角を制御する前記操舵制御値を出力することを特徴とする請求項１に記載の操舵制御装置。
【請求項３】
前記操舵制御値演算部は、前記偏差に基づく積分値によって前記操舵制御値を算出し、
前記制御部は、前記操舵制御値演算部によって算出された前記積分値の上限を制限する積分値制限部を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の操舵制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の進行方向を決定する操舵角を制御する操舵制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、駐車支援装置にあっては、たとえば、電動パワーステアリング装置を利用して、駐車モードのスイッチがオンされると、運転者のブレーキ解除で駐車を補助する補助機能が作動し、車両の前進、停止および後退といった駐車に必要な指示を運転者に与えつつ、車両の移動距離に応じた舵角で操舵輪を自動操舵し、車両を駐車場所へ半自動的に駐車させることができるものがある（たとえば、特許文献１、２参照）。
【０００３】
また、駐車場所の幅Ｌを計測する計測手段を設け、計測された幅Ｌに基づいて左最大舵角θＬと右最大舵角θＲとを求め、当該左最大舵角と右最大舵角と予め決められた走行距離および走行方向でなる走行パターンに基づいて操舵輪の目標舵角を求め、目標舵角に基づいて舵角を制御する駐車支援装置が知られている（特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０３−７４２５６号公報
【特許文献２】特開平０４−５５１６８号公報
【特許文献３】特開２０１０−２８５０２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このように、目標舵角に基づいて舵角を制御する場合において、一般的に目標舵角と実舵角との偏差に基づいて操舵輪を制御する操舵制御値を算出している。
【０００６】
ところで、実舵角は操舵輪等に設けたセンサにより検出しているが、このセンサの検出タイミングが粗い場合には、操舵制御値に基づいて動作した操舵輪の実舵角に対して慣性等によるオーバーシュートの影響により目標舵角と実舵角との偏差が収束しない場合がある。特に偏差に基づく制御量が大きい場合は、オーバーシュートが大きくなり、偏差が収束せず、実舵角が振動してしまうという問題があった。
【０００７】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、操舵輪の制御を行う操舵制御装置において、操舵輪の振動を防止できる操舵制御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】
【０００８】
本発明は、車両の操舵輪の動作によって操舵角を変更する操舵部と、操舵輪の動作を制御する制御部とを備える舵角制御装置であって、制御部は、操舵輪の操舵角の目標舵角を設定する目標舵角設定部と、操舵輪の実舵角を検出する実舵角検出部と、目標舵角設定部によって設定された目標舵角と、実舵角検出部によって検出された実舵角との偏差を算出し、偏差に基づいて操舵部の動作量を制御する操舵制御値を、操舵部に出力する操舵制御値演算部と、操舵制御値演算部によって算出される所定時間当たりの操舵制御値の変化を制限する傾き制限部と、を備え、傾き制限部は、所定時間当たりの操舵制御値の変化量が所定の制限値を超えた場合は、前記操舵制御値を前記制限値に制限して出力し、前記操舵制御値を所定時間間隔ごとに段階的に変化させることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、傾き制限部によって出力される操舵制御値の所定時間当たりの変化を制限するので、目標舵角に追従させるための実舵角を実現する操舵制御値の変化が急激となることを抑制できる。これにより、操舵輪等の慣性重量の影響によるオーバーシュートによる影響を防止して、操舵輪が振動することを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態の駐車支援装置全体の模式図である。
【図２】本発明の実施形態の駐車支援制御の説明図である。
【図３】本発明の実施形態の制御部の制御ブロック図である。
【図４】従来の、目標舵角と実舵角との偏差を示す比較図である
【図５】本発明の実施形態の制御部の動作を示すフローチャートである。
【図６】本発明の実施形態の傾き制限部による制御を示す説明図である。
【図７】本発明の実施形態の積分リミッタ部、傾き制限部それぞれにおける制御の結果を示す説明図である。
【図８】本発明の実施形態の制御部における制御の結果を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１２】
図１は、本発明の実施形態の駐車支援装置１００全体の模式図である。
【００１３】
駐車支援装置１００は、車両の操舵輪３を操舵する電動パワーステアリング装置２と、電動パワーステアリング装置２を制御する制御装置（操舵制御装置）１とを備える。
【００１４】
電動パワーステアリング装置（操舵部）２は、操舵輪３と、操舵輪３に軸４を介して連結されるピニオンギア５と、モータＭと、モータＭのロータの軸に連結されるピニオンギア６と、各ピニオンギア５、６にそれぞれに噛合されるラック７と、ラック７の両端にタイロッド８およびナックルアーム９を介して連結される操向輪Ｗとを備える。
【００１５】
操舵輪３は、運転者により軸４を中心に回転され、軸４を介してピニオンギア５を回転させる。ピニオンギア５の回転運動は、噛合するラック７において直線運動に変換される。ラック７の直線運動は、タイロッド８及びナックルアーム９を介して操向輪Ｗに伝達される。ナックルアーム９を介して伝達された直線運動によって、操向輪Ｗが、操向輪Ｗに設定されるキングピンを軸として回動され、車両の進行方向が制御される。
【００１６】
制御装置（操舵制御装置）１は、モータＭに印加する電圧及び又は電流量を制御して、モータＭの回転を制御する。これにより、後述するように、運転者の操舵を補助する補助トルクを出力する。また、制御装置１は、運転者による操舵の操作を受けることなく、操向輪Ｗの操舵角を自動的に制御することができる。
【００１７】
なお、電動パワーステアリング装置２は、軸４の中間部にユニバーサルジョイント等を介装することによって軸４の取付け位置及び角度を変更して、軸４がエンジンルーム等の空間を占拠しないように構成してもよい。
【００１８】
また、電動パワーステアリング装置２は、操舵輪３とラック７とを機械的に連結するのではなく、操舵輪３の操舵角に応じてモータＭを駆動することによってラック７を駆動させるステアバイワイヤ方式を採用してもよい。また、操舵輪３は、その中心部に連結される軸４を介してピニオンギア５が連結されているが、軸４の途中に減速機を設けて操舵輪３の回転速度を減速して、ラック７に伝達するようにしてもよい。
【００１９】
制御装置１は、車両の走行速度を検出する速度センサ１０と、モータＭの図示しない巻線に流れる電流を検出する電流センサ１１と、操舵輪３の舵角を検出する舵角センサ２１と、車両の前端の左右に設けられて、車両の側方に障害物がある場合にこれを検知する障害物検知センサ１２、１３と、車両の後端の左右に設けられて、車両の後方に障害物がある場合これを検知する後方障害物検知センサ１４、１５と、を備える。
【００２０】
また、制御装置１は、速度センサ１０、電流センサ１１、舵角センサ２１、障害物検知センサ１２、１３及び後方障害物検知センサ１４、１５から入力される信号を処理してモータＭを制御する制御部１６と、制御部１６によって制御されるスピーカ１７と、運転者に押されると駐車支援制御の開始のトリガとなる信号を制御部１６へ入力するスイッチ１９と、運転者が駐車形式の選択を行うための切換スイッチ２０と備える。
【００２１】
これら各センサ、制御部１６、スピーカ１７、スイッチ１９、切換スイッチ２０は、ＣＡＮバス３０を介して相互に接続されている。ＣＡＮバス３０は、ＣＡＮ（Controller Area Network）規格に準拠したネットワーク構成を有している。
【００２２】
電動パワーステアリング装置２は、車両が通常走行を行っており駐車支援を要しない場合には、モータＭに運転者の操舵を補助する補助トルクを出力させて運転者の操舵をアシストする。制御部１６は、運転者が操舵輪３を操作した際の操舵トルクをトルクセンサ１８で検出して、トルクセンサ１８で検出したトルクに基づいて補助トルクを求めて、モータＭを駆動する。トルクセンサ１８は、軸４の途中に取付けられており、操舵輪３が回転操作されたときの操舵トルクを検出する。
【００２３】
なお、トルクセンサ１８は、操舵輪３に作用するトルクを検出することができるものであればよく、例えば、軸４の中間に設けたトーションバーの捩れ角度を検出して、この捩れ角度に応じた電圧、電流等の信号として出力するように構成されている。
【００２４】
また、モータＭが出力する補助トルクをラックピニオン機構によってラック７の軸方向の力に変換してラック７に伝達するようにしているが、ラック７の一部を螺子軸とし、この螺子軸に螺合されるボール螺子ナットにモータＭの補助トルクを伝達するようにして、補助トルクをラック７の軸方向の力に変換してラック７に伝達するようにしてもよい。
【００２５】
速度センサ１０は、車両の操向輪Ｗを含む四つの車輪のうちいずれか一つにおける回転速度を検知する。制御部１６は、速度センサ１０で検知した回転速度と車輪外径とから、車両の速度及び走行距離を求める。
【００２６】
舵角センサ２１は、軸４等に取付けられていて、操舵輪３の舵角θを検出して、舵角θに応じた信号を制御部１６へ出力する。なお、操舵輪３の舵角θは、操向輪Ｗの操向角に一対一で対応しているので、操向輪Ｗの操向角を検出することで操舵輪３の舵角θを得てもよい。
【００２７】
モータＭは、電流センサ１１が備えられ、モータＭ内に設けた巻線に流れる電流を検出する。モータＭは、補助トルクで運転者の操舵をアシストするだけでなく、後述する駐車支援の際には、制御部１６の指令によってラック７を図１中左右方向に駆動して、運転者の操舵なくして操向輪Ｗを操舵することができるように構成されている。
【００２８】
なお、モータＭは、直流モータ、交流モータ等、操舵輪Ｗの操舵角、操舵速度を制御できるものであれば、どのようなモータを用いてもよい。また、モータＭのシャフトにラック７に歯合するピニオンギア６を設けているが、減速機を介してモータＭのロータの回転速度を減速してピニオンギア６に伝達してもよい。
【００２９】
障害物検知センサ１２、１３は、図１に示すように、車両の前端の左右にそれぞれ取付けられており、車両の左右側方に設定された検知範囲内に障害物がある場合これを検知する。
【００３０】
また、後方障害物検知センサ１４、１５は、図１に示すように、車両の後端の左右にそれぞれ取付けられており、車両の左右後方に設定された検知範囲内に障害物がある場合これを検知する。障害物検知センサ１２、１３及び後方障害物検知センサ１４、１５は、例えば、超音波センサやレーザ光センサによって構成される。
【００３１】
制御部１６は、モータＭを駆動する図示しない駆動回路を備えており、この駆動回路によりモータＭへ駆動電流を供給してモータＭの駆動を制御する。通常走行時には、運転者の操舵輪３の操舵をアシストする補助トルクをモータＭに出力させる制御を実施する一方、駐車支援を実施する際には、モータＭを駆動して操向輪Ｗを自動操舵することにより、車両を駐車場所に誘導する制御を行う。
【００３２】
次に、駐車支援装置１００における駐車支援の制御を説明する。
【００３３】
図２は、本実施形態の駐車支援制御の説明図である。
【００３４】
制御装置１は、運転者から駐車支援の要求があった場合に、駐車支援制御を開始する。運転手によってスイッチ１９が押されて駐車支援を要求する操作がされた場合に、駐車支援制御の開始指令が制御部１６に与えられる。
【００３５】
また、運転者は、切換スイッチ２０による操作によって、車両の右側にある駐車場所へ駐車するのか、左側にある駐車場所へ駐車するのか、駐車場所が道路と垂直方向の車庫入れ型か、道路と平行方向の縦列型か、を選択する。制御部１６は、切換スイッチ２０からの信号によって、車両の左側に駐車するか右側に駐車するか、車庫入れ型か縦列型か、を判定し、この判定に基づいて駐車支援制御を行う。
【００３６】
制御部１６は、左右の障害物検知センサ１２、１３のうち切換スイッチ２０よって選択された側に設置された障害物検知センサ１２（１３）によって障害物の有無を検知する。
【００３７】
具体的には、車庫入れ型の場合運転者による駐車支援制御の開始指令後、制御部１６は、運転者に、駐車場所に対して所定間隔を空けて道路方向（駐車場所の幅方向）に平行に車両を直進走行させる旨を通知する。車両が直進を開始したとき、制御部１６は、選択された障害物検知センサ１２（１３）によって、障害物を継続的に検知して、障害物を検知しない距離を計測する。
【００３８】
制御部１６は、車両が直進中に速度センサ１０で検知した速度と車輪の外径とから走行距離を把握しつつ、選択された障害物検知センサ１２（１３）で障害物を検知することで、駐車場所の幅を検出して、これを幅Ｌとして記憶する。
【００３９】
駐車場所の幅Ｌの計測が終了すると、制御部１６は、運転者に車両の停車を促すとともに、幅Ｌが車両の駐車が可能な最低幅以上であるか否かを判断する。幅Ｌが駐車可能な最低幅以上であれば、後述する走行パターンの直線区間Ａにおいて、車両が直進走行する距離ａを求める。なお、制御部１６は、幅Ｌが最低幅以上でない場合には、駐車支援制御を中止し、その旨を運転者に通知する。
【００４０】
この距離ａは、例えば車両の諸元（全長、全幅、ホイールベース等）によって予めマップ化又はテーブル化として記憶されており、計測された幅Ｌの長さからマップ又はテーブルを参照して演算によって求める。また、車庫入れ型の駐車であれば、車両の全幅を、縦列型の駐車であれば車両の全長を、基準として最低幅が決められている。なお、距離ａは、たとえば、ベテラン運転手による駐車時の走行軌跡を計測するなどして、駐車場所の幅Ｌに応じた最適値をマップ化又はテーブル化しておけばよい。
【００４１】
次に、制御部１６は、駐車場所の幅Ｌの計測が終了し、駐車場所の幅Ｌが駐車可能である場合は、駐車場所の幅Ｌから、図２（Ｂ）に示す車両の現在位置から駐車場所に至る走行経路における左最大舵角θＬと右最大舵角θＲとを求め、駐車に際しての走行パターンと求めた左右の最大舵角とに基づいて、操舵輪３の目標舵角を求めて、操舵輪３の舵角θを制御して車両を駐車場所へ誘導する。
【００４２】
なお、左最大舵角θＬと右最大舵角θＲとにあっても、距離ａを求める場合と同様に、例えば、ベテラン運転手による駐車時の走行軌跡を計測するなどして、駐車場所の幅Ｌに応じた舵角の最適値を、図２（Ａ）に示すようなマップ又はテーブルとして制御部１６が記憶しておく。制御部１６は、このマップ又はテーブルを用いて、左最大舵角θＬと右最大舵角θＲとを演算する。
【００４３】
なお、本実施形態では、舵角θは、操舵輪３を中立から右へ回転させると正の値をとり、操舵輪３を中立から左へ回転させると負の値をとるように設定される。従って、右最大舵角θＲは正の値となり、左最大舵角θＬは負の値となる。
【００４４】
図２（Ｂ）に示すように、走行パターンは、予め決められた操舵方向、走行距離および走行方向の組み合わせでなる複数の走行区間の集合からなる。
【００４５】
制御部１６は、走行パターンにおける各走行区間と、左最大舵角θＬと右最大舵角θＲとに基づいて操舵輪３の目標舵角θ＊を求め、走行パターンにおける各走行区間における目標舵角θ＊に基づいて、操舵輪３の舵角θを制御する。
【００４６】
走行パターンは、予め制御部１６で記憶している。具体的には、図２（Ｂ）に示すように、走行区間は、直線区間Ａ、前進操舵増加区間Ｂ、前進舵角保持区間Ｃ、前進舵角減少区間Ｄ、後退舵角増加区間Ｅ、後退舵角保持区間Ｆ及び後退舵角減少区間Ｇから成る。
【００４７】
直線区間Ａは、車両の左側にある駐車場所へ車庫入れ型の駐車する場合、操舵輪３の舵角θを中立に保って駐車場所の幅Ｌに基づいて求められる距離ａだけ車両を前方へ直進させる直線区間である。
【００４８】
前進操舵増加区間Ｂは、直線区間Ａの後に操舵輪３の舵角θを右最大舵角θＲまで増加させつつ、車両を予め決められた距離ｂだけ前進させる区間である。
【００４９】
前進舵角保持区間Ｃは、前進舵角増加区間Ｂの後に操舵輪３の舵角θを右最大舵角θＲのまま保持しつつ、車両を予め決められた距離ｃだけ前進させる区間である。
【００５０】
前進舵角減少区間Ｄは、前進舵角保持区間Ｃの後に操舵輪３の舵角θを中立に戻しつつ、車両を予め決められた距離ｄだけ前進させる区間である。
【００５１】
後退舵角増加区間Ｅは、前進舵角減少区間Ｄの後に操舵輪３の舵角θを左最大舵角θＬまで増加させつつ、車両を予め決められた距離ｅだけ後退させる区間である。
【００５２】
後退舵角保持区間Ｆは、後退舵角増加区間Ｅの後に操舵輪３の舵角θを左最大舵角θＬのまま保持しつつ、車両を予め決められた距離ｆだけ後退させる区間である。
【００５３】
後退舵角減少区間Ｇは、後退舵角保持区間Ｆの後に操舵輪３の舵角θを中立に戻しつつ車両を、予め決められた距離ｇだけ後退させる区間である。
【００５４】
制御部１６は、このように舵角θを設定しながら、車両を駐車位置へと導く。なお、車両の前進、後進は、エンジンをアイドル状態としてクリープ走行で行うものとする。また、前進舵角減少区間Ｄにおいて、区間の終端部で制御部１６がブレーキを制御して車両を停止させ、例えばスピーカ１７により運転者にリバースギヤへの変更を促す通知を行う。
【００５５】
次に、このような駐車支援制御における制御部１６の動作を説明する。
【００５６】
制御部１６は、舵角センサ２１で検出した操舵輪３の舵角θをフィードバックして、目標舵角θ＊との偏差を採り、ＰＩＤ制御によってモータＭを制御する。
【００５７】
図３は、本発明の実施形態の制御部１６の制御ブロック図である。
【００５８】
制御部１６は、前述のように、速度センサ１０、障害物検知センサ１２、１３、後方障害物検知センサ１４、１５、舵角センサ２１等が検出した値に基づいて決定した目標舵角θ＊と操舵輪３の実舵角θとの偏差とに基づいたフィードバック制御を行い、モータＭの回転を制御する。
【００５９】
制御部１６は、目標舵角設定部１１０、フィードバック制御部１２０及び異常判定部１３０を備える。
【００６０】
目標舵角設定部１１０は、速度センサ１０、障害物検知センサ１２、１３、後方障害物検知センサ１４、１５等が検出した値に基づいて目標舵角θ＊を算出する。
【００６１】
フィードバック制御部１２０は、目標舵角設定部１１０で算出された目標舵角θ＊と、舵角センサ２１によって検出された操舵輪３の実舵角θとの偏差に基づいてＰＩＤ制御を行い、モータＭの動作を制御する制御ゲインを出力する。
【００６２】
異常判定部１３０は、速度センサ１０、障害物検知センサ１２、１３、後方障害物検知センサ１４、１５等の検出信号に基づいて、車両の状態に異常が発生したか否かを判定する。例えば、速度センサ１０によって検出された車速が駐車支援制御における許容速度を超えた場合や、障害物検知センサ１２、１３、後方障害物検知センサ１４、１５によって車両が障害物に接近したことを検出した場合などに、異常判定部１３０が車両に異常が発生したと判定する。異常判定部１３０は、車両に異常が発生した場合に、後述する遮断部１３１を制御して、モータＭへの指令信号を遮断してモータＭの動作を停止させる。
【００６３】
次に、フィードバック制御部１２０について説明する。
【００６４】
フィードバック制御部１２０は、偏差演算部２０１、目標舵角微分演算部２０２、微分ゲイン出力部２０３、比例ゲイン出力部２０４、積分リミッタ部２０５、目標舵角積分演算部２０６、積分ゲイン出力部２０７、加算部２０８、傾き制限部２０９、出力リミッタ部２１０及び加算部２１１を備える。
【００６５】
偏差演算部２０１は、目標舵角設定部１１０及び舵角センサ２１からの入力を受けて、演算結果を比例ゲイン出力部２０４及び加算部２１１に出力する。目標舵角微分演算部２０２は、目標舵角設定部１１０からの入力を受けて、演算結果を微分ゲイン出力部２０３に出力する。加算部２１１は、偏差演算部２０１及び目標舵角積分演算部２０６からの入力を受けて、演算結果を積分リミッタ部２０５に出力する。積分リミッタ部２０５は、加算部２１１からの入力を受けて、演算結果を目標舵角積分演算部２０６及び積分ゲイン出力部２０７に出力する。微分ゲイン出力部２０３、比例ゲイン出力部２０４及び積分リミッタ部２０５からの出力は加算部２０８に入力され、加算部２０８による演算結果が傾き制限部２０９に出力される。傾き制限部２０９の演算結果は出力リミッタ部２１０に出力される。
【００６６】
偏差演算部２０１は、目標舵角設定部１１０が算出した目標舵角θ＊から、舵角センサ２１が検出した実舵角θを減算することにより、目標舵角θ＊と実舵角θとの偏差を算出する。
【００６７】
目標舵角微分演算部２０２は、目標舵角設定部１１０が算出した目標舵角θ＊を所定サイクルで微分することにより微分値を演算する。微分ゲイン出力部２０３は、この微分値に微分ゲインＫｄを乗算して、微分ゲイン値として出力する。
【００６８】
比例ゲイン出力部２０４は、偏差演算部２０１により算出された偏差に比例ゲインＫｐを乗算して比例ゲイン値として出力する。
【００６９】
目標舵角積分演算部２０６は、偏差演算部２０１により算出された偏差を所定サイクルで積分することにより積分値を演算する。この積分値は、積分リミッタ部２０５が出力する積分リミッタ値により積分ゲイン出力部２０７に出力される。積分ゲイン出力部２０７は、積分値に積分ゲインＫｉを乗算して積分ゲイン値として出力する。積分リミッタ部２０５は、偏差の大きさに対応して積分値の上限を設定するかを制御するものである。この積分リミッタ部２０５の動作の詳細は、後述する。
【００７０】
加算部２０８は、微分ゲイン出力部２０３、比例ゲイン出力部２０４及び積分ゲイン出力部２０７からそれぞれ出力される微分ゲイン値、比例ゲイン値及び積分ゲイン値を加算して、モータＭの動作を制御するための指令値である操舵制御値を出力する。
【００７１】
傾き制限部２０９は、加算部２０８から出力される操舵制御値の所定サイクルあたりの出力変動が所定の制限値を超えないように制御して、指令値の変動の傾きを緩やかにする。この傾き制限部２０９の動作の詳細は、後述する。
【００７２】
出力リミッタ部２１０は、操舵制御値がモータＭの動作範囲を超えるような値となった場合に、この値が出力されることを制限する。
【００７３】
出力リミッタ部２１０が出力する操舵制御値は、遮断部１３１を介して、ＣＡＮバス３０を介してモータＭに出力される。モータＭは、この操舵制御値に基づいて動作を行い、操向輪Ｗの舵角を変更する。なお、遮断部１３１は、異常判定部１３０が異常を検出したときに、制御部１６から操舵制御値が出力されることを遮断する。
【００７４】
このように構成された制御部１６において、従来、次のような問題が生じ得た。
【００７５】
前述のように、各センサは、車両のＣＡＮバス３０を介して制御部１６に接続されている。各センサはこのＣＡＮバス３０を介してフレームと呼ばれるデータを送信して検出値を制御部１６に送る。ＣＡＮバス３０はライン型構造であり、各センサから送られるフレームは、予め設定されたタイミングで送信される。例えば、舵角センサ２１が検出した実舵角θのデータは、１００ｍｓ周期でＣＡＮバス３０を介して制御部１６に送信される。
【００７６】
この周期の幅により、目標舵角θ＊と実舵角θとの偏差に基づいて算出される操舵制御値によりモータＭを動作させた結果の実舵角θに対して、前回の周期で取得した実舵角θにより算出した目標舵角θ＊との時間差が生じる。また、モータＭやラック７、操舵輪Ｗ等の慣性重量の影響により、実舵角θのオーバーシュート、アンダーシュートが生じうる。
【００７７】
図４は、従来の、目標舵角θ＊と実舵角θとの偏差を示す比較図である。なお、縦軸は舵角［ｄｅｇ］を、横軸は時間［ｓｅｃ］を示し、目標舵角θ＊を点線で、実舵角θを実線で、それぞれ示す。
【００７８】
図４において、初期状態として、目標舵角θ＊及び実舵角θが共に０［ｄｅｇ］である状態において、タイミングｔ１において目標舵角θ＊が１８０[ｄｅｇ]に設定された場合における目標舵角θ＊と実舵角θとの関係を示す。
【００７９】
タイミングｔ１において目標舵角θ＊が１８０[ｄｅｇ]に設定された場合、制御部１６は、目標舵角θ＊と実舵角θとの偏差に基づいて、モータＭに操舵制御値を出力し、モータＭを動作させる。モータＭの動作の結果、タイミングｔ１以降、実舵角θが徐々に上昇する。このとき、モータＭやラック７、操舵輪Ｗ等の慣性重量の影響により、実舵角θが目標舵角θ＊に対してオーバーシュートする（タイミングｔ２）。このオーバーシュートにおける実舵角θと目標舵角θ＊との偏差に基づいて、新たな操舵制御値を出力する。この操舵制御値に基づいてモータＭを動作させた結果、実舵角θが目標舵角θ＊に対してアンダーシュートする（タイミングｔ３）。
【００８０】
特に、制御部１６が繰り返し実行する制御の繰り返し周期である制御サイクルと比較して、前述のようなＣＡＮバスの周期に基づく舵角センサ２１による実舵角θの取得サイクルが大きい場合は、これらオーバーシュート及びアンダーシュートにより操舵輪Ｗの舵角θが振動し、この振動が直ぐに収束しない場合が起こりうる。操舵輪Ｗが振動することによって運転者に不快感を与える。
【００８１】
本発明の実施形態は、このようにして発生する操舵輪Ｗの振動を防止する為に、次のような特徴的な構成を備える。
【００８２】
図３に示すように、制御部１６は、積分リミッタ部２０５を備える。積分リミッタ部２０５は、目標舵角積分演算部２０６によって演算された目標舵角θ＊と実舵角θとの偏差の積分値の上限値を制御する。
【００８３】
より具体的には、目標舵角積分演算部２０６が偏差の積分値を演算するとき、舵角センサ２１が検出した実舵角θに応じて、積分値の上限を設定する。これにより、実舵角θが大きく変動して目標舵角θ＊との偏差が大きくなった場合にも、偏差の積分値の上限を設定することにより、積分ゲイン値が大きく変化することを防いで、操舵輪Ｗを制御するモータＭの動作量を少なくする。
【００８４】
また、制御部１６は、傾き制限部２０９を備える。傾き制限部２０９は、目標舵角θ＊と実舵角θとの偏差に基づいたＰＩＤ制御による操舵制御値が、所定時間内に所定の制限値以上変化しないように制御する。
【００８５】
より具体的には、傾き制限部２０９は、予め設定した所定時間Δｔ内での操舵制御値の変化が、予め設定した制限値ＤＩを超えている場合は、操舵制御値を制限値ＤＩに置き換えて出力する。これにより、所定時間Δｔにおける操舵制御値の変動を制限値ＤＩ以内に制限することができる。
【００８６】
図５は、本発明の実施形態の傾き制限部２０９による制御を示す説明図である。
【００８７】
図５において、縦軸は舵角［ｄｅｇ］を、横軸は時間［ｓｅｃ］を示し、加算部２０８から出力される操舵制御値θ＊を一点鎖線で、傾き制限部２０９によって制限された操舵制御値θを実線で、それぞれ示す。
【００８８】
図５において、所定時間Δｔの間に、操舵制御値の変化量が制限値ＤＩを超えるような場合は、傾き制限部２０９は、操舵制御値の変化量を制限値ＤＩに制限して出力する。この制御が繰り返されることによって、操舵制御値が、所定時間Δと制限値ＤＩとによって段階的に操舵制御値が変化する。すなわち、この操舵制御値の段階的な変化をプロットすることによる緩やかな傾きでモータＭの動作を制御することによって、操舵制御値が短時間に急変することを防ぐことができる。
【００８９】
図６は、本実施形態の制御部１６の動作を示すフローチャートである。このフローチャートは、制御部１６において通常実行される動作と共に、周期的に実行される。
【００９０】
まず、偏差演算部２０１は、目標舵角設定部１１０が算出した目標舵角θ＊と舵角センサ２１が検出した実舵角θとの偏差を算出する（ステップＳ１１）。
【００９１】
次に、ステップＳ１１で算出された偏差に対して、微分ゲイン出力部２０３、比例ゲイン出力部２０４及び積分ゲイン出力部２０７において、微分ゲイン値、比例ゲイン値、積分ゲイン値をそれぞれ算出する（ステップＳ１２）。
【００９２】
次に、ステップＳ１２で出力された微分ゲイン値、比例ゲイン値、積分ゲイン値を、加算部２０８において加算することによって、操舵制御値が算出される。この操舵制御値は傾き制限部２０９に出力される（ステップＳ１３）。
【００９３】
次に、傾き制限部２０９は、加算部２０８より出力された操舵制御値に対して、所定時間Δｔ内での操舵制御値の変化量が、予め設定した制限値ＤＩを超えているか否かを判定する（ステップＳ１４）。
【００９４】
所定時間Δｔ内での操舵制御値の変化量が制限値ＤＩを超えている場合は、ステップＳ１５に移行して、傾き制限部２０９は、操舵制御値の変化量を制限値ＤＩに制限して、この制限された操舵制御値を後段の出力リミッタ部２１０を介してＣＡＮバス３０に出力して（ステップＳ１５）ステップＳ１６に移行する。所定時間Δｔ内での操舵制御値の変化量が制限値ＤＩを超えていない場合は、傾き制限部２０９は、ステップＳ１５を実行することなくステップＳ１６に移行する。ステップＳ１６では、傾き制限部２０９は、ステップＳ１４又はステップＳ１５での操舵制御値を後段の出力リミッタ部２１０に出力する（ステップＳ１６）。ステップＳ１６の処理後、本フローチャートによる処理が一旦終了し、制御部１６は、本フローチャートの処理を所定の制御タイミングで繰り返し実行する。
【００９５】
このような制御によって、操舵制御値が短時間に急変することを制限して、モータＭやラック７、操舵輪Ｗ等の慣性重量の影響によるオーバーシュート、アンダーシュートを予防することができる。なお、制限値ＤＩは、モータＭの特性や車両の速度に対する必要な舵角に基づいて適宜決めうる値である。例えば駐車支援制御においては車両はアイドル時のクリープ走行速度であり、この速度と図２（Ａ）におけるマップとに対応する舵角の変化速度を満たす程度に制限値ＤＩを設定すればよい。駐車支援制御以外の操舵制御（レーンキープ等）では舵角の変化量がより速くなるように、車速やエンジン回転数等に基づいて、制限値ＤＩを変更するようにしてもよい。また、所定時間Δｔは、図５のフローチャートの処理サイクル等に基づいて設定され、例えば２ｍｓに設定される。
【００９６】
図７は、本実施形態の積分リミッタ部２０５、傾き制限部２０９それぞれにおける制御の結果を示す説明図である。
【００９７】
図７において、縦軸は舵角［ｄｅｇ］を、横軸は時間［ｓｅｃ］を示し、加算部２０８から出力される操舵制御値θ＊を一点鎖線で、傾き制限部２０９によって制限された操舵制御値θを実線で、それぞれ示す。また、初期状態として、目標舵角θ＊及び実舵角θが共に０［ｄｅｇ］である状態において、タイミングｔ１において目標舵角θ＊が１８０[ｄｅｇ]に設定された場合における目標舵角θ＊と実舵角θとの関係を示す。
【００９８】
図７（Ａ）は、積分リミッタ部２０５による制御の結果である。図７（Ａ）に示すように、制御の初期では若干のオーバーシュートが発生するものの、積分値の上限を制限することにより積分残差が減少し、オーバーシュート及びアンダーシュートが暫時収束して、実舵角θの振動が抑えられていることが示されている。
【００９９】
図７（Ｂ）は、傾き制限部２０９による制御の結果である。図７（Ｂ）に示すように、制御の初期では、傾き制限部２０９の制御により目標舵角θ＊に対して緩やかな傾きで実舵角θが追従する様子が示されている。
【０１００】
図８は、本実施形態の制御部１６における制御の結果を示す説明図である。
【０１０１】
図８においても、同様に、縦軸は舵角［ｄｅｇ］を、横軸は時間［ｓｅｃ］を示し、加算部２０８から出力される操舵制御値θ＊を一点鎖線で、積分リミッタ部２０５及び傾き制限部２０９によって制限された操舵制御値θを実線で、それぞれ示す。また、初期状態として、目標舵角θ＊及び実舵角θが共に０［ｄｅｇ］である状態において、タイミングｔ１において目標舵角θ＊が１８０[ｄｅｇ]に設定された場合における目標舵角θ＊と実舵角θとの関係を示す。
【０１０２】
まず、制御の初期では、傾き制限部２０９の制御により、目標舵角θ＊に対して緩やかな傾きで実舵角θが追従している。また、その後は、積分リミッタ部２０５によって積分値の上限が制限されることにより積分残差が減少し、オーバーシュート及びアンダーシュートが暫時収束していることが示されている。
【０１０３】
以上のように本発明の実施形態では、フィードバック制御部１２０で演算された操舵制御値に対して、所定時間Δｔ辺りの操舵制御値の変化量が制限値ＤＩを超えることを制限して、操舵制御値の時間変化が緩やかとなるように制御する傾き制限部２０９を備えた。
【０１０４】
本願の実施形態では、傾き制限部２０９によって、出力される操舵制御値の変化を緩やかに制限するので、目標舵角θ＊に追従させるための実舵角θを実現する操舵制御値の変化が急激とならないので、モータＭやラック７、操舵輪Ｗ等の慣性重量の影響によるオーバーシュートによる影響を防止して、操舵輪Ｗが振動することを防止することができる。
【０１０５】
また、傾き制限部２０９は、所定時間Δｔ当たりの操舵制御値の変化量が制限値ＤＩを超えた場合は、操舵制御値の変化量を制限値ＤＩに制限して出力するので、制御部１６における演算量や演算サイクルを大きく変更することなく実装することができる。
【０１０６】
なお、以上説明した本発明の実施形態では、駐車支援制御におけるモータＭの舵角を制御する例を説明したがこれに限られない。例えば、駐車位置に停車するのではなく、車両をある位置から別の位置に所定の走行経路をたどって自動運転するような制御においても、本発明を適用することができる。また、車両走行中のレーンキープ処理に、本発明を適用することができる。
【０１０７】
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内でなしうるさまざまな変更、改良が含まれることは言うまでもない。
【符号の説明】
【０１０８】
１  制御装置（操舵制御装置）
２  電動パワーステアリング
３  操舵輪
４  軸
５、６  ピニオンギア
７  ラック
１０  速度センサ
１２、１３  障害物検知センサ
１４、１５  後方障害物検知センサ
１６  制御部
１７  スピーカ
１８  トルクセンサ
１９  スイッチ
２０  切換スイッチ
２１  舵角センサ
Ｍ  モータ
Ｗ  操向輪
１１０  目標舵角設定部
１２０  フィードバック制御部
２０１    偏差演算部
２０２    目標舵角微分演算部
２０３    微分ゲイン出力部
２０４    比例ゲイン出力部
２０５    積分リミッタ部
２０６    目標舵角積分演算部
２０７    積分ゲイン出力部
２０８    加算部
２０９    傾き制限部
２１０    出力リミッタ部
【図１】
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【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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