(57)【要約】【課題】外乱による目標舵角に対する実舵角の追従性の低下を抑制しつつ、運転者の介入による操舵が行われているときに自動操舵制御による転舵トルクの制御量の急変を抑制する。【解決手段】運転支援装置は、自動操舵制御の実行中に操舵介入が行われているときには、線形特性に代えて非線形特性に基づいてＰ制御量を決定し、破線の特性に従う係数Ｃに代えて実線の特性に従う係数Ｃを用いてＩ制御量を算出する。非線形特性に基づくＰ制御量は、角度偏差範囲Ｒ１では、線形特性に基づくＰ制御量と比べて、角度偏差Δθの絶対値の増加量に対するＰ制御量の絶対値の増加量が小さくなるように決定される。実線の特性に従う係数Ｃは、角度偏差範囲Ｒ２では１を示し、角度偏差範囲Ｒ１では角度偏差Δθの絶対値が大きいほどゼロに近くなる。操舵介入が行われているときのＩ制御量は、この係数Ｃを角度偏差Δθの今回値に乗じつつ算出される積算値に基づいて算出される。【選択図】図２
2018111460.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪の舵角を制御するために駆動される電動モータを有する電動パワーステアリング装置を備える車両の運転支援装置であって、
前記運転支援装置は、前記車輪の実舵角を目標舵角に近づけるための転舵トルクを生成するように前記電動モータを制御する自動操舵制御を実行し、
前記自動操舵制御において前記実舵角を前記目標舵角に近づけるために用いられる前記転舵トルクの制御量は、前記目標舵角と前記実舵角との角度偏差に基づく比例項と、前記角度偏差の積算値に基づく積分項とを含み、
前記運転支援装置は、前記自動操舵制御の実行中に運転者による操舵介入がない場合には、第１の比例項特性に基づく前記比例項の決定と、第１の積分項特性に基づく前記積分項の算出とを実行し、
前記第１の比例項特性では、比例項ガード値を超えない範囲内で、前記角度偏差の絶対値が大きいほど前記比例項の絶対値が大きくなるように前記比例項が決定され、
前記第１の積分項特性に基づく前記積分項は、積分項ガード値を超えない範囲内で、前記角度偏差の今回値の修正を伴わずに算出される前記積算値に基づいて算出され、
前記運転支援装置は、前記自動操舵制御の実行中に前記運転者による操舵介入が行われているときには、前記第１の比例項特性に代えて用いられる第２の比例項特性に基づく前記比例項の決定と、前記第１の積分項特性に代えて用いられる第２の積分項特性に基づく前記積分項の算出との少なくとも一方を実行し、
前記第２の比例項特性に基づく前記比例項は、前記角度偏差の絶対値が角度偏差閾値以上の大角度偏差範囲において、前記比例項ガード値を超えない範囲内で、前記第１の比例項特性に基づく前記比例項と比べて、前記角度偏差の絶対値の増加量に対する前記比例項の絶対値の増加量が小さくなるように決定され、
前記第２の積分項特性に基づく前記積分項は、前記積分項ガード値を超えない範囲内で、前記角度偏差の絶対値が前記角度偏差閾値未満の小角度偏差範囲では１を示す係数であって前記大角度偏差範囲では前記角度偏差の絶対値が大きいほどゼロに近くなる前記係数を前記角度偏差の今回値に乗じつつ算出される前記積算値に基づいて算出される
ことを特徴とする車両の運転支援装置。
【請求項２】
前記運転支援装置は、
前記自動操舵制御の実行中に前記運転者によるステアリングホイールの操舵トルクの絶対値が第１閾値以上に増加したときに、前記第２の比例項特性を選択し、
前記自動操舵制御の実行中に前記操舵トルクの絶対値が前記第１閾値よりも小さい第２閾値以下に低下したときに、前記第１の比例項特性を選択する
ことを特徴とする請求項１に記載の車両の運転支援装置。
【請求項３】
前記運転支援装置は、
前記自動操舵制御の実行中に前記運転者によるステアリングホイールの操舵トルクの絶対値が第１閾値以上に増加したときに、前記第２の比例項特性を選択し、
前記自動操舵制御の実行中に前記角度偏差の絶対値が前記大角度偏差範囲から前記小角度偏差範囲に移行したときに、前記第１の比例項特性を選択する
ことを特徴とする請求項１に記載の車両の運転支援装置。
【請求項４】
前記運転支援装置は、
前記自動操舵制御の実行中に前記運転者によるステアリングホイールの操舵トルクの絶対値が第１閾値以上に増加したときに、前記第２の積分項特性を選択し、
前記自動操舵制御の実行中に前記操舵トルクの絶対値が前記第１閾値よりも小さい第２閾値以下に低下したときに、前記第１の積分項特性を選択する
ことを特徴とする請求項１〜３の何れか１つに記載の車両の運転支援装置。
【請求項５】
前記運転支援装置は、
前記自動操舵制御の実行中に前記運転者によるステアリングホイールの操舵トルクの絶対値が第１閾値以上に増加したときに、前記第２の積分項特性を選択し、
前記自動操舵制御の実行中に前記角度偏差の絶対値が前記大角度偏差範囲から前記小角度偏差範囲に移行したときに、前記第１の積分項特性を選択する
ことを特徴とする請求項１〜３の何れか１つに記載の車両の運転支援装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両の運転支援装置に関し、より詳細には、電動パワーステアリング装置を用いて車輪の舵角を制御する車両の運転支援装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、車線維持支援制御を行うパワーステアリング（ＥＰＳ）装置が開示されている。このＥＰＳ装置は、車両の運転者による操舵をアシストするために用いられる基本アシストトルクを算出する。また、ＥＰＳ装置は、車線の所定位置を走行するための車線維持支援トルクを算出する。より詳細には、車線維持支援トルクは、走行経路に対する車両のオフセットと目標オフセットとの偏差、および、ヨー角と目標ヨー角との偏差に基づいてＰＩＤ制御を実施することで算出される。また、ＥＰＳ装置は、車線維持支援制御時の操舵フィーリングを改善するために、車線維持支援トルク（車線維持支援制御量）に応じて基本アシストトルク（基本アシスト制御量）を補償する補償トルク（補償制御量）が補正される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−０３０６１２号公報
【特許文献２】特開２０１５−０３３９４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の車線維持支援制御は、車輪の実舵角を目標舵角に近づけるための転舵トルクを生成するように電動パワーステアリング装置の電動モータを制御する「自動操舵制御」の一例に該当する。自動操舵制御の実行中には、運転者が介入して操舵を行う状況が想定される。特許文献１に記載の車線維持支援制御によれば、このような状況下において運転者の操舵に起因して目標走行経路に対する実走行経路のずれ（すなわち、目標舵角に対する車輪の実舵角のずれ）が大きくなると、上記ＰＩＤ制御の偏差が大きくなる。その結果、目標走行経路を維持するための車線維持支援トルクの算出値が大きくなる。ＰＩＤ制御の制御量には、通常、制御量が極端に大きくなり過ぎないようにするためのガード値が設けられる。運転者による操舵介入によって目標舵角と実舵角との角度偏差が拡大しているときに転舵トルクの制御量（特許文献１では、車線維持支援トルク）がガード値に達すると、制御量の増加に制限がかかることになる。角度偏差に対する制御量の特性が適切でないと、ガード値到達時に制御量が急変する可能性がある。制御量が急変すると、運転者がステアリングホイールの操作に対して違和感を覚える恐れがある。
【０００５】
以上のことから、目標舵角と実舵角との角度偏差に対する転舵トルクの制御量の特性は、自動操舵制御の実行中に運転者による操舵介入が行われるときに制御量の急変を抑制させられるように適切に決定されることが望ましいといえる。その一方で、自動操舵制御の実行中には、角度偏差は、運転者による操舵介入ではなくても、何らかの外乱（例えば、車両が横風を受けること）によって大きくなる可能性がある。したがって、角度偏差に対する転舵トルクの制御量の特性は、外乱によって角度偏差が過大となったときに目標舵角に対する実舵角の追従性を確保し易くしつつ決定されることが望ましい。
【０００６】
本発明は、上述のような課題に鑑みてなされたものであり、電動パワーステアリング装置を用いた自動操舵制御の実行中に外乱による目標舵角に対する実舵角の追従性の低下を抑制しつつ、運転者の介入による操舵が行われているときに自動操舵制御による転舵トルクの制御量の急変を抑制することができる車両の運転支援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】
【０００７】
本発明に係る車両の運転支援装置は、車輪の舵角を制御するために駆動される電動モータを有する電動パワーステアリング装置を備える車両の運転を支援する。前記運転支援装置は、前記車輪の実舵角を目標舵角に近づけるための転舵トルクを生成するように前記電動モータを制御する自動操舵制御を実行する。前記自動操舵制御において前記実舵角を前記目標舵角に近づけるために用いられる前記転舵トルクの制御量は、前記目標舵角と前記実舵角との角度偏差に基づく比例項と、前記角度偏差の積算値に基づく積分項とを含む。前記運転支援装置は、前記自動操舵制御の実行中に運転者による操舵介入がない場合には、第１の比例項特性に基づく前記比例項の決定と、第１の積分項特性に基づく前記積分項の算出とを実行する。前記第１の比例項特性では、比例項ガード値を超えない範囲内で、前記角度偏差の絶対値が大きいほど前記比例項の絶対値が大きくなるように前記比例項が決定される。前記第１の積分項特性に基づく前記積分項は、積分項ガード値を超えない範囲内で、前記角度偏差の今回値の修正を伴わずに算出される前記積算値に基づいて算出される。前記運転支援装置は、前記自動操舵制御の実行中に前記運転者による操舵介入が行われているときには、前記第１の比例項特性に代えて用いられる第２の比例項特性に基づく前記比例項の決定と、前記第１の積分項特性に代えて用いられる第２の積分項特性に基づく前記積分項の算出との少なくとも一方を実行する。前記第２の比例項特性に基づく前記比例項は、前記角度偏差の絶対値が角度偏差閾値以上の大角度偏差範囲において、前記比例項ガード値を超えない範囲内で、前記第１の比例項特性に基づく前記比例項と比べて、前記角度偏差の絶対値の増加量に対する前記比例項の絶対値の増加量が小さくなるように決定される。前記第２の積分項特性に基づく前記積分項は、前記積分項ガード値を超えない範囲内で、前記角度偏差の絶対値が前記角度偏差閾値未満の小角度偏差範囲では１を示す係数であって前記大角度偏差範囲では前記角度偏差の絶対値が大きいほどゼロに近くなる前記係数を前記角度偏差の今回値に乗じつつ算出される前記積算値に基づいて算出される。
【０００８】
前記運転支援装置は、前記自動操舵制御の実行中に前記運転者によるステアリングホイールの操舵トルクの絶対値が第１閾値以上に増加したときに、前記第２の比例項特性を選択し、一方、前記自動操舵制御の実行中に前記操舵トルクの絶対値が前記第１閾値よりも小さい第２閾値以下に低下したときに、前記第１の比例項特性を選択してもよい。
【０００９】
前記運転支援装置は、前記自動操舵制御の実行中に前記運転者によるステアリングホイールの操舵トルクの絶対値が第１閾値以上に増加したときに、前記第２の比例項特性を選択し、一方、前記自動操舵制御の実行中に前記角度偏差の絶対値が前記大角度偏差範囲から前記小角度偏差範囲に移行したときに、前記第１の比例項特性を選択してもよい。
【００１０】
前記運転支援装置は、前記自動操舵制御の実行中に前記運転者によるステアリングホイールの操舵トルクの絶対値が第１閾値以上に増加したときに、前記第２の積分項特性を選択し、一方、前記自動操舵制御の実行中に前記操舵トルクの絶対値が前記第１閾値よりも小さい第２閾値以下に低下したときに、前記第１の積分項特性を選択してもよい。
【００１１】
前記運転支援装置は、前記自動操舵制御の実行中に前記運転者によるステアリングホイールの操舵トルクの絶対値が第１閾値以上に増加したときに、前記第２の積分項特性を選択し、一方、前記自動操舵制御の実行中に前記角度偏差の絶対値が前記大角度偏差範囲から前記小角度偏差範囲に移行したときに、前記第１の積分項特性を選択してもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、自動操舵制御の実行中には、運転者による操舵介入の有無に応じて異なる特性を利用して、転舵制御量の比例項および積分項の少なくとも一方が決定される。
【００１３】
より具体的には、操舵介入が行われているときに第２の比例項特性が用いられた場合には、角度偏差の絶対値が角度偏差閾値以上となる（すなわち、相対的に大きな）大角度偏差範囲において、操舵介入がないときに用いられる第１の比例項特性に基づく比例項と比べて、角度偏差の絶対値の増加量に対する比例項の絶対値の増加量が小さくなるように比例項が決定される。このような第２の比例項特性によれば、比例項ガード値の付近で角度偏差の絶対値の増加量に対する比例項の絶対値の増加量を第１の比例項特性のそれと比べて緩やかにすることができる。このため、運転者による操舵介入が行われている場合に、比例項ガード値付近での比例項の急変を抑制することができる。一方、運転者による操舵介入がない場合には、第１の比例項特性が使用されるので、外乱に起因して角度偏差が大きくなったとしても、目標舵角に対する実舵角の追従性を適切に確保し易くすることができる。
【００１４】
また、操舵介入が行われているときに第２の積分項特性が用いられた場合には、角度偏差の絶対値が角度偏差閾値未満の小角度偏差範囲では１を示す係数であって大角度偏差範囲では角度偏差の絶対値が大きいほどゼロに近くなる係数を角度偏差の今回値に乗じつつ算出される積算値に基づいて積分項が算出される。これに対し、第１の積分項特性によれば、角度偏差の今回値の修正を伴わずに算出される積算値に基づいて積分項が算出される。このような第２の積分項特性によれば、積分項ガード値の付近における積分項の時間変化を、第１の積分項特性の使用時と比べて緩やかにすることができる。このため、運転者による操舵介入が行われている場合に、積分項ガード値付近での積分項の急変を抑制することができる。一方、運転者による操舵介入がない場合には、第１の積分項特性が使用されるので、外乱に起因して角度偏差が大きくなったとしても、目標舵角に対する実舵角の追従性を適切に確保し易くすることができる。
【００１５】
以上のことから、本発明によれば、自動操舵制御の実行中に外乱による目標舵角に対する実舵角の追従性の低下を抑制しつつ、運転者の介入による操舵が行われているときに自動操舵制御による転舵トルクの制御量の急変を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態１に係る運転支援装置が適用される車両の構成例を示す概略図である。
【図２】ＥＣＵによって実行される自動操舵制御の概要を表したブロック図である。
【図３】角度偏差範囲Ｒ１が使用されている場合において、係数Ｃの特性の相違に伴うＩ制御量の時間変化特性の違いを表した図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る自動操舵制御に関連する特徴的な処理のルーチンを示すフローチャートである。
【図５】Ｐゲイン（比例項ゲイン）と角度偏差Δθとの関係を表した図である。
【図６】本発明の実施の形態２に係る自動操舵制御に関連する特徴的な処理のルーチンを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に示す各実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数に、この発明が限定されるものではない。また、以下に示す実施の形態において説明する構造やステップ等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、この発明に必ずしも必須のものではない。
【００１８】
実施の形態１．
まず、図１〜４を参照して、本発明の実施の形態１について説明する。
【００１９】
［運転支援装置を備える車両の構成例］
図１は、本発明の実施の形態１に係る運転支援装置が適用される車両１０の構成例を示す概略図である。図１に示すように、本実施形態の車両１０は、２つの前輪１２と２つの後輪１４とを備えている。
【００２０】
車両１０は、ステアリング装置２０を備えている。ステアリング装置２０は、２つの前輪１２を転舵する装置である。具体的には、ステアリング装置２０は、ステアリングホイール２２、操舵軸２４、ピニオンギア２６、ラックバー２８、タイロッド３０、および電動パワーステアリング（EPS： Electric Power Steering）装置４０を備えている。なお、本実施形態の運転支援装置は、前輪１２と後輪１４の両方が操舵対象となる車両（いわゆる、４ＷＳ（4 Wheel Steering）車両）にも同様に適用することができる。
【００２１】
ステアリングホイール２２は、運転者による操舵操作に用いられる。つまり、前輪１２を転舵させたいとき、運転者はステアリングホイール２２を回転させる。操舵軸２４は、ステアリングホイール２２に連結されている。操舵軸２４の他端は、ピニオンギア２６に連結されている。ピニオンギア２６は、ラックバー２８と噛み合っている。ラックバー２８の両端は、タイロッド３０を介して左右の前輪１２に連結されている。ステアリングホイール２２の回転は、操舵軸２４を介して、ピニオンギア２６に伝達される。ピニオンギア２６の回転運動はラックバー２８の直線運動に変換され、それにより、前輪１２の舵角が変化する。
【００２２】
ＥＰＳ装置４０は、前輪１２を転舵する力を生成する装置である。より詳細には、ＥＰＳ装置４０は、電動モータ４２とＥＰＳドライバ４４とを備えている。一例として、電動モータ４２は、変換機構４６を介してラックバー２８に連結されている。変換機構４６は、例えばボールねじである。電動モータ４２のロータが回転すると、変換機構４６は、その回転運動をラックバー２８の直線運動に変換する。これにより、前輪１２の舵角が変化する。
【００２３】
ＥＰＳドライバ４４は、電動モータ４２を駆動するための装置であり、インバータを含んでいる。インバータは、図示しない直流電源から供給される直流電力を交流電力に変換し、その交流電力を電動モータ４２に供給し、電動モータ４２を駆動する。ＥＰＳドライバ４４が電動モータ４２の回転を制御することによって、前輪１２を転舵することができる。このＥＰＳドライバ４４の動作、すなわち、ＥＰＳ装置４０の動作は、後述のＥＣＵ５０によって制御される。ＥＣＵ５０によるＥＰＳ装置４０の制御の詳細は、後述される。
【００２４】
車両１０には、電子制御ユニット（ＥＣＵ）５０が搭載されている。ＥＣＵ５０には、車両１０の様々な状態量を検出するための各種センサが電気的に接続されている。ここでいう各種センサは、一例として、操舵トルクセンサ６０、舵角センサ６２、および車速センサ６４を含んでいる。
【００２５】
操舵トルクセンサ６０は、操舵軸２４に印加される操舵トルクＴａを検出する。操舵トルクセンサ６０は、操舵トルクＴａに応じた操舵トルク信号をＥＣＵ５０に出力する。なお、操舵トルクＴａの値は、ステアリングホイール２２の操舵方向の違いに起因して正または負となる。
【００２６】
舵角センサ６２は、操舵軸２４の回転角φａを検出する。この回転角φａは、ステアリングホイール２２の操舵角と同じである。舵角センサ６２は、回転角φａに応じた操舵角信号をＥＣＵ５０に出力する。ステアリングホイール２２の操舵角と前輪１２の舵角との間には相関がある。このため、両者の関係を定めておくことで、舵角センサ６２により検出される回転角φａに応じた値として前輪１２の実舵角θａを算出することができる。なお、ステアリングホイール２２の操舵角（回転角φａ）およびこれに相関のある実舵角θａの値は、ステアリングホイール２２の操舵方向の違いに起因して正または負となる。
【００２７】
車速センサ６４は、車両１０の速度である車速Ｖを検出し、車速Ｖに応じた車速信号をＥＣＵ５０に出力する。
【００２８】
また、車両１０には、運転環境検出装置７０が搭載されている。運転環境検出装置７０は、後述する車両１０の自動運転制御において、車両１０が走行する走行車線の検出に用いられる「運転環境情報」を取得する。運転環境情報としては、まず、車両１０の周辺の物標に関する周辺物標情報が挙げられる。周辺物標は、移動物標と静止物標とを含む。移動物標としては、周辺車両や歩行者が例示される。移動物標に関する情報は、移動物標の位置および速度を含む。静止物標としては、路側物や白線が例示される。静止物標に関する情報は、静止物標の位置を含む。
【００２９】
運転環境検出装置７０は、周辺物標情報を検出するために、一例として、車両１０の周辺の状況を撮像するステレオカメラを備えている。ステレオカメラによって撮像された画像は、随時ＥＣＵ５０に画像データとして送信される。送信された画像データは、ＥＣＵ５０によって画像処理される。その結果として、ＥＣＵ５０は、画像データに含まれる白線を基に車両１０の走行車線を検出することができる。なお、周辺物標情報の検出のために、ステレオカメラに代え、あるいはそれとともに、例えば、ライダー（LIDAR: Laser Imaging Detection and Ranging）およびミリ波レーダーの少なくとも一方が用いられてもよい。ライダーは、光を利用して車両１０の周辺の物標を検出する。ミリ波レーダーは、電波を利用して車両１０の周辺の物標を検出する。
【００３０】
また、車両１０の走行車線の検出のために、運転環境情報として、周辺物標情報に代え、あるいはそれとともに、車両１０の位置姿勢情報が用いられてもよい。位置姿勢情報は、例えば、ＧＰＳ（Global Positioning System）装置を用いて取得することができる。ＧＰＳ装置は、複数のＧＰＳ衛星から送信される信号を受信し、受信信号に基づいて車両１０の位置および姿勢（方位）を算出する。ＧＰＳ装置は、算出した位置姿勢情報をＥＣＵ５０に送る。
【００３１】
自動運転制御のための運転環境情報としては、さらに、レーン情報およびインフラ提供情報などが挙げられる。運転環境検出装置７０は、車線変更を自動的に行うために、レーン情報の取得のために地図データベースを含んでもよく、また、インフラ提供情報の取得のために通信装置を含んでもよい。地図データベースには、地図上の各レーンの配置を示すレーン情報が記録されている。地図データベースと車両１０の位置とに基づいて、車両１０の周辺のレーン情報を取得することができる。通信装置は、情報提供システムからインフラ提供情報を取得する。インフラ提供情報としては、渋滞情報、工事区間情報などが挙げられる。通信装置を備えている場合には、このようなインフラ提供情報がＥＣＵ５０に送られる。後述の目標舵角θｔは、このようなレーン情報およびインフラ提供情報の少なくとも１つを考慮して算出されてもよい。
【００３２】
さらに、車両１０には、運転者が自動運転制御のオン／オフを選択するための選択スイッチ７２が設置されている。
【００３３】
ＥＣＵ５０は、プロセッサ、メモリ、および入出力インターフェースを備えている。入出力インターフェースは、上述の各種センサからセンサ信号を受け取るとともに、運転環境検出装置７０から運転環境情報を受け取る。また、入出力インターフェースは、選択スイッチ７２から自動運転制御の実施に関する運転者の要求を受け取る。
【００３４】
ＥＣＵ５０は、車両１０の運転に関する各種の運転制御を実行する。具体的には、ＥＣＵ５０の運転制御は、前輪１２の操舵制御と自動運転制御とを含む。これらの制御は、上述の各種センサの検出情報と運転環境検出装置７０の運転環境情報と選択スイッチ７２の操作情報とに基づいて実行される。より詳細には、ＥＣＵ５０のプロセッサがメモリに格納された制御プログラムを実行することにより実現される。
【００３５】
自動運転制御は、より具体的には、ＥＰＳ装置４０を用いて前輪１２の操舵を自動的に行う自動操舵制御と、車両１０の加減速に関する自動加減速制御とを含む。また、ＥＣＵ５０は、前輪１２の操舵制御として、自動運転制御の非実行中に運転者による操舵をアシストする操舵トルクアシスト制御を実行する。このように、前輪１２の操舵制御は、操舵トルクアシスト制御と自動操舵制御とを含む。なお、操舵トルクセンサ６０および舵角センサ６２等の各種センサ、ならびに運転環境検出装置７０および選択スイッチ７２から入力される情報に基づいて自動操舵制御を実行するＥＣＵ５０が、本実施形態の運転支援装置に相当する。また、本実施形態では、自動加減速制御は、公知の手法に従い、任意の要領にて実行されればよい。
【００３６】
［実施の形態１の操舵制御］
１．操舵トルクアシスト制御（非自動運転時の操舵制御）
選択スイッチ７２がオフされた時（すなわち、非自動運転時）には、運転者が車両１０の運転の主体となり、運転者がステアリングホイール２２を操作する。このため、前輪１２の舵角は、運転者の操作によって決まる。
【００３７】
操舵トルクアシスト制御では、ＥＣＵ５０は、操舵トルクセンサ６０から、操舵トルク信号を受け取る。ＥＣＵ５０は、操舵トルクＴａに基づいてアシストトルクを算出し、アシストトルクが得られるようにＥＰＳドライバ４４を制御する。
【００３８】
例えば、ＥＣＵ５０は、入力パラメータとアシストトルクとの関係を示すトルクマップを保持している。入力パラメータは、操舵トルクセンサ６０によって検出される操舵トルクＴａを含む。入力パラメータは、さらに、車速センサ６４により検出される車速Ｖを含んでいてもよい。トルクマップは、所望のアシスト特性を考慮して予め決定されている。運転者によるステアリングホイール２２の操作に応答して、ＥＣＵ５０は、トルクマップを参照し、入力パラメータに応じたアシストトルクを算出する。
【００３９】
そして、ＥＣＵ５０は、アシストトルクに応じた目標電流指令値を算出し、目標電流指令値をＥＰＳドライバ４４に出力する。ＥＰＳドライバ４４は、目標電流指令値に従って電動モータ４２を駆動する。電動モータ４２の回転トルク（アシストトルク）は、変換機構４６を介してラックバー２８に伝達される。その結果、前輪１２の転舵がアシストされ、運転者の操舵負担が軽減される。
【００４０】
２．自動操舵制御（自動運転時の操舵制御）
選択スイッチ７２がオンされた時（すなわち、自動運転時）には、操舵を含む運転の主体は、運転者から自動運転システムに移る。付け加えると、自動操舵制御は、運転者による操舵への介入を許容しているが、基本的には運転者による操舵を必要とせずに行われる。
【００４１】
ＥＣＵ５０は、ＥＰＳ装置４０を用いて前輪１２の舵角を自動的に制御する。すなわち、非自動運転時には「操舵トルクアシスト制御」に用いられていたＥＰＳ装置４０が、自動運転時には「自動操舵制御」に用いられる。
【００４２】
図２は、ＥＣＵ５０によって実行される自動操舵制御の概要を表したブロック図である。
【００４３】
２−１．目標舵角θｔの算出
自動操舵制御では、目標ラインに沿って車両１０が走行するように車両１０の実舵角θａが制御される。目標ラインは、運転環境検出装置７０のステレオカメラからの画像データを基に検出した走行車線の中央付近に位置する走行ラインとして特定することができる。ＥＣＵ５０は、自動操舵制御に要求される前輪１２の目標舵角θｔを算出する。目標舵角θｔは、一例として次のように算出することができる。すなわち、ＥＣＵ５０は、検出した走行車線に基づいて、走行車線の曲率半径、走行車線に対する車両１０のオフセット量（より詳細には、走行車線の中心線に対する車両１０の前後方向の中心線のずれ量）、およびヨー角を算出する。
【００４４】
ＥＣＵ５０は、算出した曲率半径、オフセット量およびヨー角に基づいて、目標舵角θｔを算出する。より具体的には、目標舵角θｔの算出は、例えば以下のように行われる。ＥＣＵ５０は、検出した走行車線の曲率半径に基づいて、車両１０を目標ラインに沿って走行させるために必要な横加速度を算出する。また、ＥＣＵ５０は、算出したオフセット量と事前に設定された目標オフセット量との偏差に基づいて、オフセット量を目標オフセット量に収束させるために必要な横加速度をフィードバック制御により算出する。さらに、ＥＣＵ５０は、算出したヨー角と事前に設定された目標ヨー角との偏差に基づいて、ヨー角を目標ヨー角に収束させるために必要な横加速度をフィードバック制御により算出する。そのうえで、ＥＣＵ５０は、これらの３つの横加速度を加算して目標横加速度を算出する。ＥＣＵ５０は、目標横加速度および車速Ｖなどの入力パラメータと目標舵角θｔとの関係を定めたマップ（図示省略）を記憶している。目標舵角θｔは、そのようなマップを参照して、目標横加速度を車両１０に発生させるために必要な値として算出される。
【００４５】
２−２．ＰＩＤ制御
ＥＣＵ５０は、自動操舵制御において実舵角θａを目標舵角θｔに近づけるために（すなわち、車両１０の実際の走行ラインを目標ラインに追従させるために）ＰＩＤ制御を実行する。
【００４６】
より詳細には、ＥＣＵ５０は、目標舵角θｔと実舵角θａとの差（より詳細には、一例として、目標舵角θｔから実舵角θａを引いて得られる差）である角度偏差Δθ［deg］を算出する。そして、ＥＣＵ５０は、図２に示すように、角度偏差Δθに基づいて、ＰＩＤ制御による転舵制御量の比例項、積分項および微分項をそれぞれ算出する。そのうえで、ＥＣＵ５０は、これらの制御量を足し合わせることで、最終的な転舵制御量（転舵トルクの制御量）を算出する。以下の説明では、比例項、積分項および微分項は、それぞれ、Ｐ制御量、Ｉ制御量およびＤ制御量と称される。
【００４７】
２−２−１．特性切替判定部８０
ＥＣＵ５０は、図２に示すように特性切替判定部８０を備えている。ＥＣＵ５０は、Ｐ制御量の算出のためにＰ制御量マップ８２を用い、Ｉ制御量の算出のために角度偏差調整マップ８４を用いる。特性切替判定部８０は、運転者から操舵軸２４に入力される操舵トルクＴａに応じて、Ｐ制御量マップ８２および角度偏差調整マップ８４の特性を切り替える。より詳細には、特性切替判定部８０は、操舵トルクＴａに基づいて、自動操舵制御の実行中に運転者による操舵介入が行われているか否かを判定し、その判定結果に基づいて上述のマップ８２、８４の特性を切り替える。
【００４８】
２−２−２．Ｐ制御量（比例項）の算出
Ｐ制御量マップ８２は、図２に示すように、Ｐ制御量と角度偏差Δθとの関係を定めている。より詳細には、図２は、角度偏差Δθが正となる場合（すなわち、目標舵角θｔが実舵角θａよりも大きい場合）におけるＰ制御量マップ８２の特性を表している。図２に示すように、正の角度偏差Δθが大きいほど、正のＰ制御量が大きくなる。なお、図２では図示を省略しているが、角度偏差Δθが負となる場合（すなわち、実舵角θａが目標舵角θｔよりも大きい場合）におけるＰ制御量マップ８２の特性は、図２に示す特性（実線および破線）を原点に対して対称移動して得られる特性と同じである。したがって、角度偏差Δθが負側で大きいほど、Ｐ制御量は負側で大きくなる。以下、図２に示されるように角度偏差Δθが正となる範囲を例に挙げてＰ制御量の特性が説明される。
【００４９】
Ｐ制御量マップ８２には、Ｐ制御量に上下限を設けるための比例項ガード値が設けられている（図２では上限側の比例項ガード値のみが示されている）。角度偏差Δθの増加中にＰ制御量が比例項ガード値に到達すると、Ｐ制御量が比例項ガード値を超えないように制限される。
【００５０】
Ｐ制御量マップ８２中に示す破線は、自動操舵制御の実行中に運転者による操舵介入がないときに用いられる特性を示している。この特性では、図２に示すように、角度偏差Δθの増加に伴ってＰ制御量が直線的に大きくなる。このため、以下の説明では、この破線の特性のことを「線形特性」と称する。なお、この線形特性は、本発明における「第１の比例項特性」に相当する。
【００５１】
一方、Ｐ制御量マップ８２中に示す実線は、自動操舵制御の実行中に運転者が介入して操舵を行っているときに用いられる特性を示している。図２中の角度偏差範囲Ｒ１は、角度偏差Δθの絶対値が閾値Δθｔｈ以上となる範囲を示し、角度偏差範囲Ｒ２は、角度偏差Δθの絶対値が閾値Δθｔｈ未満となる範囲を示している。Ｐ制御量マップ８２中の実線の特性では、角度偏差範囲Ｒ２については、上記の線形特性と同様に、角度偏差Δθの増加に伴ってＰ制御量が直線的に大きくなっている。しかしながら、角度偏差範囲Ｒ１では、線形特性（破線）と比べて、角度偏差Δθの増加量に対するＰ制御量の増加量が小さくなっている。以下の説明では、この実線の特性のことを「非線形特性」と称する。なお、この線形特性は、本発明における「第２の比例項特性」に相当する。また、角度偏差範囲Ｒ１は、本発明における「大角度偏差範囲」に相当し、角度偏差範囲Ｒ２は、本発明における「小角度偏差範囲」に相当する。
【００５２】
より具体的には、非線形特性は、閾値Δθｔｈ以上の角度偏差範囲Ｒ１が使用された場合には、角度偏差Δθの増加量に対するＰ制御量の増加量が、Ｐ制御量が比例項ガード値に近づくほど小さくなるように決定されている。このような非線形特性によれば、比例項ガード値の付近で角度偏差Δθの増加量に対するＰ制御量の増加量を線形特性のそれと比べて緩やかにすることができる。さらに付け加えると、非線形特性によれば、Ｐ制御量が比例項ガード値に到達するときの角度偏差Δθの値が、線形特性のそれと比べて大きくなる。
【００５３】
閾値Δθｔｈは、線形特性の下でＰ制御量が比例項ガード値に到達するときの角度偏差Δθ１よりも小さい。閾値Δθｔｈ未満の角度偏差範囲Ｒ２は、自動操舵制御の実行中に実舵角θａを目標舵角θｔに追従させているとき（すなわち、実際の走行ラインを目標ラインに追従させているとき）に使用される範囲（換言すると、このときに角度偏差が収まる範囲）である。このため、閾値Δθｔｈの値は、目標舵角θｔへの実舵角θａの追従性を確保可能な上限値としての意義を有するといえる。また、角度偏差範囲Ｒ２は、運転者が自己の意思に基づいて車両１０の方向転換のために操舵を行う場合には使用されないような小角度偏差範囲といえる。さらに付け加えると、線形特性（破線）における角度偏差範囲Ｒ２内のＰ制御量は、目標舵角θｔへの実舵角θａの追従性を適切に確保可能な値となるように決定されている。
【００５４】
一方、閾値Δθｔｈ以上の角度偏差範囲Ｒ１は、運転者による操舵中に使用される。付け加えると、上述の追従性の確保の観点から、角度偏差範囲Ｒ１は、自動操舵制御において実舵角θａを目標舵角θｔに追従させているときには使用が予定されていない範囲である。ただし、自動操舵制御の実行中であっても、角度偏差範囲Ｒ１が使用されることがある。その例は、運転者による操舵介入が行われた場合と、何らかの外乱（例えば、車両１０が強い横風を受けること）がある場合である。
【００５５】
ここで、自動操舵制御の実行中（すなわち、目標舵角θｔへの実舵角θａの追従性の確保のためにＰ制御量を含む転舵制御量に基づくＥＰＳ装置４０の駆動が行われているとき）に運転者による操舵介入が行われることによって、Ｐ制御量が比例項ガード値に到達する状況を想定する。この状況下において線形特性（破線）が使用されると、角度偏差Δθの増加量に対するＰ制御量の増加量が大きい状態でＰ制御量が比例項ガード値に到達し、Ｐ制御量の増加に制限がかかることになる。その結果、Ｐ制御量が急変してしまう。制御量が急変すると、運転者がステアリングホイール２２の操作に対して違和感を覚える恐れがある。
【００５６】
そこで、特性切替判定部８０は、操舵トルクＴａに基づいて運転者による操舵介入が行われていると判定した場合には、特性切替フラグをオンとする。ＥＣＵ５０は、特性切替フラグがオンになっているときは、Ｐ制御量マップ８２の非線形特性を用いて、角度偏差Δθに応じたＰ制御量を算出する。
【００５７】
特性切替判定部８０は、操舵トルクＴａに基づいて運転者による操舵介入がないと判定した場合には、特性切替フラグをオフとする。ＥＣＵ５０は、特性切替フラグがオフになっているときは、Ｐ制御量マップ８２の線形特性を用いて、角度偏差Δθに応じたＰ制御量を算出する。
【００５８】
２−２−３．Ｉ制御量（積分項）の算出
ＥＣＵ５０は、積分器８６において、角度偏差Δθを時間で積分することによってその積算値を算出する。より詳細には、積分器８６では、角度偏差Δθの今回値（最新値）に対して角度偏差Δθの前回値を足す処理を繰り返し実行することで、角度偏差Δθの積算値が算出される。そして、ＥＣＵ５０は、角度偏差Δθの積算値に所定の積分ゲインＫｉを乗じることによって、転舵制御量のＩ制御量を算出する。Ｉ制御量は、その算出値が極端に大きくなり過ぎないようにするために、上下限ガード部８８において、値の大きさによっては所定範囲内に収まるように制限される。
【００５９】
本実施形態では、特性切替判定部８０による特性切替フラグのオン／オフに応じて、積分器８６における角度偏差Δθの積算値の算出の仕方が異なっている。具体的には、積分器８６では、角度偏差Δθの今回値が常にそのまま前回値と足し合わされるのではなく、今回値に係数Ｃを乗じて得られた値が前回値に足し合わされる。そして、角度偏差Δθに対する係数Ｃの特性が特性切替フラグのオン／オフに応じて変更される。
【００６０】
ＥＣＵ５０は、図２中に示す角度偏差調整マップ８４を用いて、角度偏差Δθの今回値に応じた値として係数Ｃを算出する。角度偏差調整マップ８４の係数Ｃの特性に関する以下の説明は、図２中のＰ制御量マップ８２についての上述の説明と同様に、角度偏差Δθが正となる範囲を例に挙げて行われる。なお、角度偏差Δθが負となる範囲の係数Ｃの特性は、角度偏差Δθがゼロとなる位置での係数Ｃの軸（縦軸）を対称軸として、角度偏差Δθが正となる範囲の係数Ｃの特性と線対称となる。
【００６１】
角度偏差調整マップ８４の破線は、特性切替フラグがオフであるとき（すなわち、自動操舵制御の実行中に運転者による操舵介入がないとき）に用いられる特性を示している。この破線の特性では、図２に示すように、係数Ｃの値は、角度偏差Δθに関係なく１で一定とされている。
【００６２】
角度偏差調整マップ８４中に示す実線は、特性切替フラグがオンであるとき（すなわち、自動操舵制御の実行中に運転者による操舵介入が行われているとき）に用いられる特性を示している。この実線の特性においても、閾値Δθｔｈ未満の角度偏差範囲Ｒ２における係数Ｃの値については、上記の破線の特性と同様に１で一定とされている。一方、閾値Δθｔｈ以上の角度偏差範囲Ｒ１における係数Ｃの値は、図２に示すように、角度偏差Δθが大きいほどゼロに近くなるように決定されている。より詳細には、この例では、角度偏差Δθが大きいほど一時関数的に減少するように係数Ｃが決定されている。
【００６３】
係数Ｃとして１が用いられた場合には、角度偏差Δθの今回値は、変更されることなくそのまま前回値に足し合わされる。一方、係数Ｃとしてゼロよりも大きくかつ１未満の値が用いられた場合には、係数Ｃによって減少させられた角度偏差Δθの今回値が前回値に足し合わされることになる。なお、図２中の破線の特性に従う係数Ｃを用いて算出されるＩ制御量の特性は、本発明における「第１の積分項特性」に相当し、同図中の実線の特性に従う係数Ｃを用いて算出されるＩ制御量の特性は、本発明における「第２の積分項特性」に相当する。
【００６４】
図３は、角度偏差範囲Ｒ１が使用されている場合において、係数Ｃの特性の相違に伴うＩ制御量の時間変化特性の違いを表した図である。図３中に破線で示す波形は、角度偏差調整マップ８４中に破線で示す特性に従う係数Ｃが用いられたときに対応しており、同図中に実線で示す波形は、角度偏差調整マップ８４中に実線で示す特性に従う係数Ｃが用いられたときに対応している。
【００６５】
角度偏差調整マップ８４中に実線で示す特性によれば、上述のように、閾値Δθｔｈ以上の角度偏差範囲Ｒ１における係数Ｃの値が、角度偏差Δθが大きいほどゼロに近づくように決定されている。これにより、運転者による操舵介入に伴って角度偏差範囲Ｒ１が使用されているときに、角度偏差Δθの前回値に足し合わされる今回値を時間経過とともに徐々に減少させることができる。その結果、図３中に実線で示される波形では、破線で示される波形と比べて、積分項ガード値の付近におけるＩ制御量の時間変化を緩やかにすることができる。
【００６６】
２−２−４．Ｄ制御量（微分項）の算出
ＥＣＵ５０は、微分器９０において、角度偏差Δθを時間で微分することによってその微分値を算出する。そして、ＥＣＵ５０は、角度偏差Δθの微分値に所定の微分ゲインＫｄを乗じることによって、転舵制御量のＤ制御量を算出する。Ｄ制御量も、Ｉ制御量と同様に、その算出値が極端に大きくなり過ぎないようにするために、上下限ガード部９２において、値の大きさによっては所定範囲内に収まるように制限される。
【００６７】
２−２−５．最終的な転舵制御量の算出
ＥＣＵ５０は、上述のように算出される転舵制御量のＰ制御量、Ｉ制御量およびＤ制御量を足し合わせることにより、最終的な転舵制御量を算出する。そのうえで、ＥＣＵ５０は、最終的な転舵制御量（転舵トルクの制御量）に応じた目標電流指令値を算出し、目標電流指令値をＥＰＳドライバ４４に出力してＥＰＳ装置４０の電動モータ４２を駆動する。その結果、ＥＰＳ装置４０による自動操舵機能によって、前輪１２の実舵角θａが目標舵角θｔとなるように制御される。より詳細には、前輪１２の実舵角θａを目標舵角θｔに収束させるフィードバック制御が行われる。なお、前輪１２の実舵角θａを目標舵角θｔに近づけるための転舵トルクの制御量は、少なくともＰ制御量とＩ制御量とを含んでいればよく、したがって、Ｄ制御量は必ずしも使用されなくてもよい。
【００６８】
３．自動操舵制御に関連する処理
図４は、本発明の実施の形態１に係る自動操舵制御に関連する特徴的な処理のルーチンを示すフローチャートである。本ルーチンは、車両１０の運転中に実行され得る自動操舵制御に関する処理に着目したものである。本ルーチンの処理は、車両１０の運転中に所定の制御周期で繰り返し実行される。
【００６９】
ＥＣＵ５０は、まず、入力信号処理を実行する（ステップＳ１００）。具体的には、ＥＣＵ５０は、各種センサ信号、運転環境検出装置７０からの運転環境情報、および、選択スイッチ７２からの信号を取得する。各種センサ信号には、ＥＣＵ５０に接続された操舵トルクセンサ６０等の各種センサから入力された操舵トルク信号、操舵角信号および車速信号等が該当する。また、ステップＳ１００では、ＥＣＵ５０は、目標舵角θｔの算出を行う。
【００７０】
次に、ＥＣＵ５０は、自動運転制御の実行中であるか否かを判定する（ステップＳ１０２）。ＥＣＵ５０は、運転者によって選択スイッチ７２がオンとされた場合には、所定の実行条件の成立を条件として、自動操舵制御を含む自動運転制御を実行する。ＥＣＵ５０は、自動運転制御の実行中には、自動運転制御の実行中であることを示すフラグをオンとし、自動運転制御の非実行中には、当該フラグをオフとしている。本ステップＳ１０２では、そのようなフラグの状態に基づいて自動運転制御の実行中であるか否かが判定される。その結果、ステップＳ１０２において自動運転制御の実行中ではないと判定した場合には、ＥＣＵ５０は、今回のルーチン起動時の処理を速やかに終了する。なお、この場合には、操舵トルクアシスト制御が実行されることになる。
【００７１】
一方、ステップＳ１０２において自動運転制御（自動操舵制御を含む）の実行中であると判定した場合には、ＥＣＵ５０は、運転者の操舵トルクＴａの絶対値が閾値Ｔｔｈ１以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０４）。閾値Ｔｔｈ１は、運転者による操舵が行われているか否かを判定するための値として事前に決定されたものである。なお、この閾値Ｔｔｈ１は、本発明における「第１閾値」に相当する。
【００７２】
ＥＣＵ５０（特性切替判定部８０）は、ステップＳ１０４の判定が成立する場合（操舵トルクＴａ≧閾値Ｔｔｈ１）、つまり、自動操舵制御の実行中に運転者が介入して操舵を行っていると判断できる場合には、特性切替フラグをオンとする（ステップＳ１０６）。また、この場合には、ＥＣＵ５０は、ＰＩ制御量特性２を選択する（ステップＳ１０８）。ＰＩ制御量特性２は、Ｐ制御量の非線形特性と、図２中に実線で示される係数Ｃの特性に基づくＩ制御量の特性との組み合わせに相当する。
【００７３】
ＥＣＵ５０は、ステップＳ１０４の判定が不成立となる場合（操舵トルクＴａ＜閾値Ｔｔｈ１）には、次いで、操舵トルクＴａが閾値Ｔｔｈ２以下であるか否かを判定する（ステップＳ１１０）。閾値Ｔｔｈ２は、上記の閾値Ｔｔｈ１よりも小さな値であり、特性切替フラグのオン／オフの切り替えにヒステリシスを持たせるために用いられる。なお、この閾値Ｔｔｈ２は、本発明における「第２閾値」に相当する。
【００７４】
ＥＣＵ５０は、ステップＳ１１０の判定が成立する場合（操舵トルクＴａ≦閾値Ｔｔｈ２）には、特性切替フラグをオフとし（ステップＳ１１２）、ＰＩ制御量特性１を選択する（ステップＳ１１４）。ＰＩ制御量特性１は、Ｐ制御量の線形特性と、図２中に破線で示される係数Ｃの特性に基づくＩ制御量の特性との組み合わせに相当する。
【００７５】
ＥＣＵ５０は、ステップＳ１１０の判定が不成立となる場合（閾値Ｔｔｈ２＜操舵トルクＴａ＜閾値Ｔｔｈ１）には、次いで、特性切替フラグがオンであるか否かを判定する（ステップＳ１１６）。
【００７６】
ＥＣＵ５０は、ステップＳ１１６において特性切替フラグがオンであると判定した場合には、ＰＩ制御量特性２を選択し（ステップＳ１１８）、一方、特性切替フラグがオフであると判定した場合には、ＰＩ制御量特性１を選択する（ステップＳ１２０）。
【００７７】
ＥＣＵ５０は、ステップＳ１０８、Ｓ１１４、Ｓ１１８またはＳ１２０の処理の後に、自動操舵制御の転舵制御量を算出する（ステップＳ１２２）。具体的には、ＥＣＵ５０は、選択されたＰＩ制御量特性１または２に従って、角度偏差Δθに応じたＰ制御量およびＩ制御量を算出する。また、角度偏差Δθに応じたＤ制御量を算出する。そのうえで、ＥＣＵ５０は、これらの制御量を足し合わせることによって最終的な転舵制御量を算出する。なお、ＥＣＵ５０は、算出された最終的な転舵制御量に応じた転舵トルクが電動モータ４２によって生成されるようにＥＰＳ装置４０を作動させる。
【００７８】
［実施の形態１の効果］
以上説明した本実施形態によれば、自動操舵制御の実行中に運転者による操舵介入があるか否かに応じて、Ｐ制御量およびＩ制御量の算出にそれぞれ用いられるＰ制御量マップ８２および角度偏差調整マップ８４の特性が切り替えられる。
【００７９】
具体的には、運転者による操舵介入が行われているときは、Ｐ制御量マップ８２の非線形特性を用いてＰ制御量が決定される。非線形特性によれば、比例項ガード値の付近で角度偏差Δθの絶対値の増加量に対するＰ制御量の絶対値の増加量を線形特性のそれと比べて緩やかにすることができる。このため、運転者による操舵介入が行われている場合に、比例項ガード値付近でのＰ制御量の急変を抑制することができる。また、運転者による操舵介入が行われているときは、角度偏差調整マップ８４の実線の特性（図２参照）に従う係数Ｃを用いてＩ制御量が算出される。この実線の特性によれば、図３を参照して既に説明したように、積分項ガード値の付近におけるＩ制御量の時間変化を、破線の特性の使用時と比べて緩やかにすることができる。本実施形態では、転舵制御量（転舵トルクの制御量）は、以上説明したように算出されるＰ制御量およびＩ制御量を含んで算出される。このため、運転者による操舵介入が行われているときに、自動操舵制御による転舵トルクの制御量の急変を抑制することができる。これにより、転舵制御量がそのガード値に到達しても、ステアリングホイール２２の操作に対する違和感を運転者に与えにくくすることができる。
【００８０】
また、自動操舵制御の実行中には、運転者による操舵介入がなくても、角度偏差Δθが何らかの外乱（例えば、車両１０が強い横風を受けること）によって大きくなり、その結果、角度偏差範囲Ｒ１が使用される可能性がある。この点に関し、運転者による操舵介入がない場合には、Ｐ制御量はＰ制御量マップ８２の線形特性を用いて算出され、Ｉ制御量は角度偏差調整マップ８４の破線の特性（図２参照）に従う係数Ｃを用いて算出される。これらの特性によれば、運転者による操舵介入なしに角度偏差範囲Ｒ１が使用された場合に、操舵介入が行われている場合と比べて、同一の角度偏差Δθに応じたＰ制御量およびＩ制御量の絶対値をより大きく確保できるようになる。このため、外乱に起因して角度偏差Δθが大きくなったとしても、目標舵角θｔに対する実舵角θａの追従性を適切に確保し易くすることができる。これにより、外乱に対する自動操舵制御のロバスト性を高めつつ、運転者の介入による操舵が行われているときに自動操舵制御による転舵トルクの制御量の急変を抑制することができる。
【００８１】
また、本実施形態によれば、図４に示すルーチンのステップＳ１０４〜Ｓ１２０の処理に表わされているように、特性切替フラグのオン／オフの切り替え（すなわち、Ｐ制御量マップ８２および角度偏差調整マップ８４の各特性の切り替え）に対してヒステリシスが設けられている。上述した自動操舵制御では、このようなヒステリシスの存在は必ずしも必要とされず、したがって、操舵トルクＴａの絶対値が１つの閾値以上か否かでＰＩ制御量特性１、２を切り替えてもよい。しかしながら、図４に示すルーチンのようにヒステリシスが設けられていることで、次のような利点がある。すなわち、運転者による操舵介入の終了時に運転者が操舵トルクＴａを減らしながらステアリングホイール２２を中立位置に戻す際に、特性の切り替わりにハンチングが生じるのを防止することができる。
【００８２】
ところで、上述した実施の形態１においては、角度偏差ΔθとＰ制御量との関係を定めたＰ制御量マップ８２を用いて、角度偏差Δθに応じたＰ制御量が決定される。しかしながら、角度偏差Δθに応じたＰ制御量の決定手法は、次のような条件を満たすものであればよい。すなわち、運転者による操舵介入が行われているときには、閾値Δθｔｈ以上の角度偏差範囲Ｒ１の使用中に算出されるＰ制御量が、操舵介入がないときと比べて、角度偏差Δθの絶対値の増加量に対するＰ制御量の絶対値の増加量が小さくなるように決定されればよい。したがって、角度偏差Δθに応じたＰ制御量は、例えば、以下に図５を参照して説明する手法で算出されることによって決定されてもよい。
【００８３】
図５は、Ｐゲイン（比例項ゲイン）と角度偏差Δθとの関係を表した図である。図５中に実線で示す特性は、自動操舵制御の実行中に運転者による操舵介入が行われるときに使用される。同図中に破線で示す特性は、運転者による操舵介入がないときに使用される。なお、図５では、図２中のＰ制御量マップ８２についての上述の説明と同様に、角度偏差Δθが正となる範囲を例に挙げてＰゲインの特性を説明している。角度偏差Δθが負となる範囲のＰゲインの特性は、角度偏差Δθがゼロとなる位置でのＰゲインの軸（図５の縦軸）を対称軸として、角度偏差Δθが正となる範囲のＰゲインの特性と線対称となる。
【００８４】
図５中の破線の特性では、角度偏差Δθが角度偏差Δθ１（Ｐ制御量の比例項ガード値に対応する角度偏差Δθ１）に到達するまでの角度偏差範囲におけるＰゲインの値が一定値とされている。この一定値は、自動操舵制御の実行中に目標舵角θｔに対する実舵角θａの追従性を適切に確保できるように決定される。そして、この一定値のＰゲインの使用により、Ｐ制御量の線形特性が得られる。
【００８５】
図５中の実線の特性では、閾値Δθｔｈ未満の角度偏差範囲Ｒ２はＰ制御量の線形域とされ、この角度偏差範囲Ｒ２のＰゲインは、破線の特性と同じ値で一定値とされている。一方、閾値Δθｔｈ以上の角度偏差範囲Ｒ１では、角度偏差Δθの増加に伴って２次関数に従って減少するようにＰゲインが決定されている。このように決定されたＰゲインを角度偏差Δθに乗じてＰ制御量を算出するようにすれば、Ｐ制御量マップ８２の利用時と同様に、上述の条件を満たしつつＰ制御量を決定できるようになる。
【００８６】
なお、図５に関連して、角度偏差範囲Ｒ１におけるＰゲインは、角度偏差Δθの増加に伴い、２次関数に代えて１次関数または３次以上の高次の関数に従って減少するように決定されてもよい。また、このような特性を有するＰゲインは、任意の次数の関数の利用に代え、角度偏差θとＰゲインとの関係を規定するマップを利用して同様に決定されてもよい。また、角度偏差Δθから直接的にＰ制御量を決定する場合には、上述のＰ制御量マップ８２に代え、例えば、任意の次数の関数を利用して、角度偏差Δθに応じたＰ制御量が算出されてもよい。
【００８７】
また、Ｉ制御量の算出に用いられる係数Ｃは、角度偏差Δθが大きいほどゼロに近くなるように決定されればよい。すなわち、係数Ｃは、図２に示す角度偏差調整マップ８４の利用に代え、１次関数、２次関数または３以上の高次の関数を利用して角度偏差Δθに応じた値として算出されてもよい。
【００８８】
実施の形態２．
次に、図６を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。以下の説明では、実施の形態２の運転支援装置は、一例として、実施の形態１のそれと同様に、図１に示す構成を有する車両１０に適用されているものとする。
【００８９】
［実施の形態２の操舵制御］
本実施形態の操舵制御は、基本的には、図４に示すルーチンに代えて次の図６に示すルーチンが用いられるという点を除き、実施の形態１の操舵制御と同じである。
【００９０】
上述した実施の形態１においては、操舵トルクＴａの絶対値が閾値Ｔｔｈ２以下となる場合に、ＰＩ制御量特性２からＰＩ制御量特性１に変更される。これに対し、本実施形態では、角度偏差Δθの絶対値が閾値Δθｔｈ以下となる場合に、ＰＩ制御量特性２からＰＩ制御量特性１に変更される。なお、この点に関連して、実施の形態１では特性切替判定部８０に対して操舵トルクＴａのみが入力される（図２参照）のに対し、本実施形態では特性切替判定部８０に対して操舵トルクＴａとともに角度偏差Δθが入力されることになる。
【００９１】
図６は、本発明の実施の形態２に係る自動操舵制御に関連する特徴的な処理のルーチンを示すフローチャートである。図６に示すルーチン中のステップＳ１００〜Ｓ１０８、Ｓ１１２〜Ｓ１２２の処理については、実施の形態１において既述した通りである。
【００９２】
図６に示すルーチンでは、ＥＣＵ５０は、ステップＳ１０４の判定が不成立となる場合（操舵トルクＴａ＜閾値Ｔｔｈ１）には、次いで、角度偏差Δθの絶対値が上述の閾値Δθｔｈ以下であるか否かを判定する（ステップＳ２００）。
【００９３】
ＥＣＵ５０は、ステップＳ２００の判定が成立する場合（角度偏差Δθの絶対値≦閾値Δθｔｈ）には、特性切替フラグをオフとし（ステップＳ１１２）、ＰＩ制御量特性１を選択する（ステップＳ１１４）。
【００９４】
一方、ステップＳ２００の判定が不成立となる場合（角度偏差Δθの絶対値＞閾値Δθｔｈ）には、ＥＣＵ５０は、ステップＳ１１６の処理に進む。
【００９５】
［実施の形態２の効果］
以上説明した図６に示すルーチンによれば、ＰＩ制御量特性２からＰＩ制御量特性１への復帰は、運転者による操舵介入後に角度偏差Δθが閾値Δθｔｈ以下となったときに（すなわち、角度偏差範囲Ｒ２において）実行される。角度偏差範囲Ｒ２では、角度偏差Δθに対するＰ制御量およびＩ制御量のそれぞれの特性が、特性切替フラグのオン／オフ（つまり、運転者による操舵介入の有無）に関係なく等しくなっている。このため、角度偏差範囲Ｒ２においてＰＩ制御量特性２からＰＩ制御量特性１に復帰させることで、特性の切り替えに伴うＰ制御量およびＩ制御量の変動を防止しつつ当該復帰を行えるようになる。
【００９６】
また、角度偏差範囲Ｒ２は、上述のように、運転者が自己の意思に基づいて車両１０の方向転換のために操舵を行う場合には使用されないような小角度偏差範囲である。上記ルーチンによれば、運転者による操舵介入の終了時に操舵トルクＴａが閾値Ｔｔｈ１未満に低下しても、ＰＩ制御量特性１への切り替えは直ちには実行されず、角度偏差Δθが角度偏差範囲Ｒ２内に入ってから実行される。このため、本実施形態の手法によっても、運転者による操舵介入の終了時に運転者が操舵トルクＴａを減らしながらステアリングホイール２２を中立位置に戻す際に、特性の切り替わりにハンチングが生じるのを防止することができる。
【００９７】
ところで、上述した実施の形態１および２においては、Ｐ制御量およびＩ制御量の双方の特性が、特性判定フラグのオン／オフ（すなわち、自動操舵制御の実行中の運転者による操舵介入の有無）に応じて切り替えられる例を挙げた。Ｐ制御量およびＩ制御量の双方の特性を上述のように変更することで、運転者による操舵介入が行われているときに転舵トルクの制御量の急変をより効果的に抑制することができる。しかしながら、運転者による操舵介入の有無に応じた制御量の特性の切り替えは、必ずしもＰ制御量およびＩ制御量の双方を対象として実行されなくてもよく、Ｐ制御量およびＩ制御量の何れか一方の特性の切り替えのみが実行されてもよい。
【符号の説明】
【００９８】
１０  車両
１２  前輪
１４  後輪
２０  ステアリング装置
２２  ステアリングホイール
２４  操舵軸
４０  電動パワーステアリング（ＥＰＳ）装置
４２  電動モータ
４４  ＥＰＳドライバ
５０  電子制御ユニット（ＥＣＵ）
６０  操舵トルクセンサ
６２  舵角センサ
６４  車速センサ
７０  運転環境検出装置
７２  選択スイッチ
８０  特性切替判定部
８２  Ｐ制御量マップ
８４  角度偏差調整マップ
８６  積分器
８８、９２  上下限ガード部
【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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