特許 7537487 中立舵角決定装置、中立舵角決定方法及びプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-08-13

(45)【発行日】2024-08-21

(54)【発明の名称】中立舵角決定装置、中立舵角決定方法及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   B62D 6/00 20060101AFI20240814BHJP

   B62D 101/00 20060101ALN20240814BHJP

   B62D 103/00 20060101ALN20240814BHJP

   B62D 113/00 20060101ALN20240814BHJP

【ＦＩ】

B62D6/00

B62D101:00

B62D103:00

B62D113:00

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2022189399

(22)【出願日】2022-11-28

(65)【公開番号】P2024077349

(43)【公開日】2024-06-07

【審査請求日】2023-01-26

(73)【特許権者】

【識別番号】000000170

【氏名又は名称】いすゞ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110004222

【氏名又は名称】弁理士法人創光国際特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100166006

【弁理士】

【氏名又は名称】泉 通博

(74)【代理人】

【識別番号】100154070

【弁理士】

【氏名又は名称】久恒 京範

(74)【代理人】

【識別番号】100153280

【弁理士】

【氏名又は名称】寺川 賢祐

(74)【代理人】

【識別番号】100167793

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 学

(72)【発明者】

【氏名】中俣 圭介

【審査官】飯島 尚郎

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２１－１４２９０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１２７２３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１０５２７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－０３０４２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－１２２９３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１９／０１１８８５８（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６２Ｄ ６／００

Ｂ６２Ｄ １０１／００

Ｂ６２Ｄ １０３／００

Ｂ６２Ｄ １１３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両の進行方向に直交する車幅方向にかかる横加速度を取得する第１取得部と、
前記車両の車速を取得する第２取得部と、
前記車両のヨーレートを取得する第３取得部と、
前記車両の操舵角を取得する第４取得部と、
前記車両のコーナリング係数に応じた第１係数及び前記横加速度の積で表される第１項と、前記車両のホイールベースを示す第２係数及び前記車速に対する前記ヨーレートの割合の積で表される第２項と、前記車両の車輪の向きが前記進行方向と平行になる中立舵角からのオフセット量を示す第３係数で表される第３項とを含み、前記操舵角を表し、前記第１係数、前記第２係数及び前記第３係数をパラメータとするモデル関数の関数値と、前記第４取得部が取得した前記操舵角との差の二乗和を最小化する前記第１係数、前記第２係数及び前記第３係数を、最小二乗法によるパラメータ推定を行うことで決定する第１決定部と、
前記第１決定部により決定された前記第３係数に応じて前記中立舵角を決定する第２決定部と、
を有する中立舵角決定装置。

【請求項2】

前記第１決定部は、前記第２取得部が取得した前記車両の車速が閾値以上であれば、前記第１係数、前記第２係数及び前記第３係数を決定する、
請求項１に記載の中立舵角決定装置。

【請求項3】

前記第１決定部は、前記第２取得部が取得した前記車両の車速が前記閾値未満であれば、前記第１係数、前記第２係数及び前記第３係数を決定しない、
請求項２に記載の中立舵角決定装置。

【請求項4】

前記第１決定部は、前記車速が前記車両に前記横加速度が生じる閾値以上であり、かつ前記車速に対する前記ヨーレートの割合である前記車両の旋回曲率が、前記車両が走行中の道路を曲路であると判定する下限曲率以上前記車両が旋回可能な上限曲率以下であれば、前記第１係数、前記第２係数及び前記第３係数を決定する、
請求項１に記載の中立舵角決定装置。

【請求項5】

前記第１決定部は、新たに取得された前記横加速度、前記車速、前記ヨーレート及び前記操舵角と、直前に取得された前記横加速度、前記車速、前記ヨーレート及び前記操舵角とに基づき、逐次最小二乗法を用いて各係数を決定する、
請求項１から４のいずれか一項に記載の中立舵角決定装置。

【請求項6】

前記第１決定部は、前記車両の向きと前記進行方向とが平行になっているときに取得された前記操舵角を、前記逐次最小二乗法における前記第３係数の初期値にして各係数を決定する、
請求項５に記載の中立舵角決定装置。

【請求項7】

前記第１決定部は、前記車両に物品が積載されていない状態で前記車両の向きと前記進行方向とが平行になるように前記車両が操舵されているときに取得された前記操舵角を前記初期値にして各係数を決定する、
請求項６に記載の中立舵角決定装置。

【請求項8】

車両に搭載されたプロセッサが実行する、
前記車両の進行方向に直交する車幅方向にかかる横加速度を取得するステップと、
前記車両の車速を取得するステップと、
前記車両のヨーレートを取得するステップと、
前記車両の操舵角を取得するステップと、
前記車両のコーナリング係数に応じた第１係数及び前記横加速度の積で表される第１項と、前記車両のホイールベースを示す第２係数及び前記車速に対する前記ヨーレートの割合の積で表される第２項と、前記車両の車輪の向きが前記進行方向と平行になる中立舵角からのオフセット量を示す第３係数で表される第３項とを含み、前記操舵角を表し、前記第１係数、前記第２係数及び前記第３係数をパラメータとするモデル関数の関数値と、取得された前記操舵角との差の二乗和を最小化する前記第１係数、前記第２係数及び前記第３係数を、最小二乗法によるパラメータ推定を行うことで決定するステップと、
決定した前記第３係数に応じて前記中立舵角を決定するステップと、
を有する中立舵角決定方法。

【請求項9】

車両に搭載されたプロセッサを、
前記車両の進行方向に直交する車幅方向にかかる横加速度を取得する第１取得部、
前記車両の車速を取得する第２取得部、
前記車両のヨーレートを取得する第３取得部、
前記車両の操舵角を取得する第４取得部、
前記車両のコーナリング係数に応じた第１係数及び前記横加速度の積で表される第１項と、前記車両のホイールベースを示す第２係数及び前記車速に対する前記ヨーレートの割合の積で表される第２項及び前記車両の車輪の向きが前記進行方向と平行になる中立舵角からのオフセット量を示す第３係数で表される第３項とを含み、前記操舵角を表し、前記第１係数、前記第２係数及び前記第３係数をパラメータとするモデル関数の関数値と、前記第３取得部が取得した前記操舵角との差の二乗和を最小化する前記第１係数、前記第２係数及び前記第３係数を、最小二乗法によるパラメータ推定を行うことで決定する第１決定部、及び
前記第１決定部により決定された前記第３係数に応じて前記中立舵角を決定する第２決定部として機能させるプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両の車輪の向きが車両の進行方向と平行になる中立舵角を決定する中立舵角決定装置、中立舵角決定方法及びプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

車両の車輪の向きが車両の進行方向と平行になる中立舵角を決定する技術が知られている。特許文献１には、車両が直進状態であり、かつ操舵ハンドルが操舵されていないときの操舵ハンドルの角度を検出するセンサの検出値を統計処理して中立舵角を学習する技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１７－１０５２７７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、実際の道路には曲路や横断勾配があるため、車両が直進状態であり、かつ操舵ハンドルが操舵されていないという運転状態が維持されないことがあり、統計処理に必要な数の検出値が得られず、中立舵角の学習が完了しないことがあった。

【0005】

そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、車両の操舵状態によらず中立舵角を決定することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の第１の態様においては、車両の進行方向に直交する車幅方向にかかる横加速度を取得する第１取得部と、前記車両の車速を取得する第２取得部と、前記車両のヨーレートを取得する第３取得部と、前記車両の操舵角を取得する第４取得部と、前記横加速度と第１係数との積で表される第１項、前記車速に対する前記ヨーレートの割合と第２係数との積で表される第２項及び前記車両の車輪の向きが前記進行方向と平行になる中立舵角からのオフセット量を示す第３係数で表される第３項を含み、前記操舵角を表すモデル関数の関数値と、前記第３取得部が取得した前記操舵角とに基づいて前記第１係数、前記第２係数及び前記第３係数を決定する第１決定部と、前記第１決定部により決定された前記第３係数に応じて前記中立舵角を決定する第２決定部と、を有する中立舵角決定装置を提供する。

【0007】

前記第１決定部は、前記モデル関数の関数値と前記第３取得部が取得した前記操舵角との差の二乗和を最小化する前記第１係数、前記第２係数及び前記第３係数を決定してもよい。

【0008】

前記第１決定部は、前記第２取得部が取得した前記車両の車速が閾値以上であれば、前記第１係数、前記第２係数及び前記第３係数を決定してもよい。

【0009】

前記第１決定部は、前記第２取得部が取得した前記車両の車速が前記閾値未満であれば、前記第１係数、前記第２係数及び前記第３係数を決定しなくてもよい。

【0010】

前記第１決定部は、前記車速が前記車両に前記横加速度が生じる閾値以上であり、かつ前記車速に対する前記ヨーレートの割合である前記車両の旋回曲率が、前記車両が走行中の道路を曲路であると判定する下限曲率以上前記車両が旋回可能な上限曲率以下であれば、前記第１係数、前記第２係数及び前記第３係数を決定してもよい。

【0011】

前記第１決定部は、新たに取得された前記横加速度、前記車速、前記ヨーレート及び前記操舵角と、直前に取得された前記横加速度、前記車速、前記ヨーレート及び前記操舵角とに基づき、逐次最小二乗法を用いて各係数を決定してもよい。

【0012】

前記第１決定部は、前記車両の向きと前記進行方向とが平行になっているときに取得された前記操舵角を、前記逐次最小二乗法における前記第３係数の初期値にして各係数を決定してもよい。

【0013】

前記第１決定部は、前記車両に物品が積載されていない状態で前記車両の向きと前記進行方向とが平行になるように前記車両が操舵されているときに取得された前記操舵角を前記初期値にして各係数を決定してもよい。

【0014】

本発明の第２の態様においては、車両に搭載されたプロセッサが実行する、前記車両の進行方向に直交する車幅方向にかかる横加速度を取得するステップと、前記車両の車速を取得するステップと、前記車両のヨーレートを取得するステップと、前記車両の操舵角を取得するステップと、前記横加速度と第１係数との積で表される第１項、前記車速に対する前記ヨーレートの割合と第２係数との積で表される第２項及び前記車両の車輪の向きが前記進行方向と平行になる中立舵角からのオフセット量を示す第３係数のみで表される第３項とを含み、前記操舵角を表すモデル関数の関数値と、取得された前記操舵角とに基づいて前記第１係数、前記第２係数及び前記第３係数を決定するステップと、決定した前記第３係数に応じて前記中立舵角を決定するステップと、を有する中立舵角決定方法を提供する。

【0015】

本発明の第３の態様においては、車両に搭載されたプロセッサを、前記車両の進行方向に直交する車幅方向にかかる横加速度を取得する第１取得部、前記車両の車速を取得する第２取得部、前記車両のヨーレートを取得する第３取得部、前記車両の操舵角を取得する第４取得部、前記横加速度と第１係数との積で表される第１項、前記車速に対する前記ヨーレートの割合と第２係数との積で表される第２項及び前記車両の車輪の向きが前記進行方向と平行になる中立舵角からのオフセット量を示す第３係数で表される第３項を含み、前記操舵角を表すモデル関数の関数値と、前記第３取得部が取得した前記操舵角とに基づいて前記第１係数、前記第２係数及び前記第３係数を決定する第１決定部、及び前記第１決定部により決定された前記第３係数に応じて前記中立舵角を決定する第２決定部として機能させるプログラムを提供する。

【0016】

本発明の第４の態様においては、加速度センサが検出した車両の車幅方向にかかる横加速度を取得する第１取得部と、車速センサが検出した前記車両の車速を取得する第２取得部と、ヨーレートセンサが検出した前記車両のヨーレートを取得する第３取得部と、操舵角センサが検出した前記車両の操舵角を取得する第４取得部と、前記横加速度、前記車両の車速、前記車両のヨーレート、及び前記車両の操舵角に基づいて、前記車両の車輪の向きが前記車両の進行方向と平行になる前記操舵角である中立舵角を決定する決定部と、を有する中立舵角決定装置を提供する。

【0017】

前記決定部は、前記横加速度に対応する第１項、前記車速に対する前記ヨーレートの割合に対応する第２項、及び前記車両の車輪の向きが前記進行方向と平行になる中立舵角からのオフセット量に対応する第３項を含み、前記操舵角を表すモデル関数の関数値と、前記第４取得部が取得した前記操舵角とに基づいて前記中立舵角を決定してもよい。

【0018】

前記決定部は、前記第４取得部が取得した前記操舵角に対する前記モデル関数の関数値の一致度が高くなるように、前記第３項の値を決定し、前記決定された第３項に応じて前記中立舵角を決定してもよい。

【0019】

前記決定部は、前記車速が閾値以上である場合に、前記中立舵角を決定し、前記車速が前記閾値未満である場合に、前記中立舵角を決定しなくてもよい。

【0020】

前記決定部は、前記車速が前記車両に前記横加速度が生じる閾値以上であり、かつ前記車両の旋回曲率が所定の範囲内にある場合に、前記中立舵角を決定してもよい。

【発明の効果】

【0021】

本発明によれば、車両の操舵状態によらず中立舵角を決定できるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】中立舵角決定装置の構成を説明するための図である。

【図2】ステアリングホイールが基準位置であるときの模式図である。

【図3】ステアリングホイールが基準位置であるときの車輪の向きを示す模式図である。

【図4】ステアリングホイールが、基準位置からオフセット量だけずれたオフセット位置であるときの図である。

【図5】ステアリングホイールがオフセット位置であるときの車輪の向きの模式図である。

【図6】決定された中立舵角の時間変化をプロットした図である。

【図7】中立舵角を決定する処理の一例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】

【0023】

［実施の形態に係る中立舵角決定装置１の構成］
図１は、中立舵角決定装置１の構成を説明するための図である。中立舵角決定装置１は、自車両２に搭載されている。自車両２は、自動運転車両である。自車両２は、自車両２のユーザ又は管理者が設定した目標地点に向かうように、自車両２の速度及び操舵角を決定し、自車両２を走行させる。自車両２には、加速度センサ３、車速センサ４、ヨーレートセンサ５及び操舵角センサ６が搭載されている。

【0024】

加速度センサ３は、自車両２にかかる加速度を検出するセンサである。加速度センサ３は、進行方向に直交する車幅方向にかかる横加速度を検出する。また、加速度センサ３は、自車両２の進行方向にかかる縦加速度を検出してもよい。加速度センサ３は、周波数変化式、圧電式、ピエゾ抵抗式又は静電容量式等の任意のセンサを用いることができる。

【0025】

車速センサ４は、自車両２の車速を検出するセンサである。車速センサ４は、例えば単位時間当たりの車輪の回転数と車輪の周長とを乗算した値に応じた自車両２の車速を検出する。また、車速センサ４は、自車両２に搭載されているエンジンの回転数と、現在のギア段と、自車両２の車輪の周長とに基づいて自車両２の車速を検出してもよい。

【0026】

ヨーレートセンサ５は、自車両２のヨーレートを検出するセンサである。ヨーレートセンサ５は、自車両２の走行中に進行方向まわりに回転運動が変化する速度であるヨーレートを検出する。

【0027】

操舵角センサ６は、自車両２の操舵角を検出するセンサである。例えば、操舵角センサ６は、自車両２のステアリングホイールが基準位置であり、自車両２の車輪の向きと進行方向Ｘとが平行になるときに０を検出するように取り付けられる。ただし、操舵角センサ６の検出値は、操舵角センサ６を取り付ける位置や角度、製造時の誤差等により、ステアリングホイールが基準位置であっても０にならないことがある。また、自車両２が車軸懸架式であれば、自車両２の車輪の向きは、自車両２が搭載している物品の総重量に応じて変化するので、操舵角センサ６が検出した操舵角が０であっても自車両２の進行方向と平行にならない場合がある。図２及び図３を用いて車輪の向きが自車両２の進行方向と平行にならない場合について説明する。

【0028】

図２は、ステアリングホイール７が基準位置Ｋであるときの模式図である。図３は、ステアリングホイール７が基準位置Ｋであるときの車輪８の向きＷを示す模式図である。図３に示すとおり、車輪８の向きＷは、自車両２の進行方向Ｘと平行になっていない。車輪８の向きＷと進行方向Ｘとのなす角を、車輪８の向きＷの進行方向Ｘからのずれ量を表すオフセット量δ_offsetと言う。

【0029】

オフセット量δ_offsetが不明な状態で自車両２を操舵すると、設定された目標地点に移動できなくなったり、過大又は過小な操舵角を設定してしまったりするおそれがある。そこで、中立舵角決定装置１は、自車両２の進行方向Ｘと自車両２の車輪８の向きＷとが平行になるときのステアリングホイール７の角度（以下「中立舵角δ_０」と言う。）を決定する。以下、中立舵角決定装置１の構成の詳細を説明する。

【0030】

中立舵角決定装置１は、記憶部１１及び制御部１２を有する。記憶部１１は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）及びハードディスク等を含む記憶媒体である。記憶部１１は、制御部１２が実行するプログラムを記憶する。

【0031】

制御部１２は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサを含む計算リソースである。制御部１２は、記憶部１１に記憶されたプログラムを実行することにより、横加速度取得部１２１、車速取得部１２２、ヨーレート取得部１２３、操舵角取得部１２４、係数決定部１２５及び中立舵角決定部１２６としての機能を実現する。

【0032】

横加速度取得部１２１は、加速度センサ３が検出した横加速度を取得する第１取得部である。車速取得部１２２は、車速センサ４が検出した車速を取得する第２取得部である。車速取得部１２２は、加速度センサ３が検出した縦加速度を時間積分することにより自車両２の車速を取得してもよい。ヨーレート取得部１２３は、ヨーレートセンサ５が検出したヨーレートを取得する第３取得部である。操舵角取得部１２４は、操舵角センサ６が検出した操舵角を取得する第４取得部である。

【0033】

係数決定部１２５と中立舵角決定部１２６とは、横加速度、車速、ヨーレート、及び操舵角に基づいて、中立舵角を決定する。以下、中立舵角の決定の詳細な工程を説明する。なお、説明を簡易的にするため、係数決定部１２５と中立舵角決定部１２６とを個別の決定部としているが、係数決定部１２５と中立舵角決定部１２６との処理を１つの決定部として実行することも可能である。

【0034】

係数決定部１２５は、操舵角を表すモデル関数の係数を決定することによりオフセット量δ_offsetを決定する第１決定部である。例えば、モデル関数は、横加速度、車速、及びヨーレートを用いて、操舵角を表す関数であり、係数としてオフセット量δ_offsetを含むとする。係数決定部１２５は、取得された横加速度、車速及びヨーレートを用いてモデル関数で表される操舵角と、操舵角センサ６が検出した操舵角とに基づいて、モデル関数の係数の１つであるオフセット量δ_offsetを決定する。具体的には、係数決定部１２５は、モデル関数で表される操舵角と、操舵角取得部１２４で取得された操舵角と、の違いが小さくなるように、モデル関数の係数の１つであるオフセット量δ_offsetを決定する。言い換えると、係数決定部１２５は、横加速度、車速及びヨーレートを含む、操舵角を表すモデル関数の係数を決定することによりオフセット量δ_offsetを決定する。以下、係数決定部１２５がモデル関数の係数を決定することによりオフセット量δ_offsetを決定する方法を説明する。

【0035】

まず、自車両２が一定の速度及び操舵角で走行する定常状態における操舵角δを示すモデルを説明する。定常状態の操舵角δは、二輪モデル（運動方程式）を用いると下記式（１）で表される。

【数1】

式（１）のｌは、自車両２の前輪軸と後輪軸との距離を表すホイールベースである。Ｃ_ｆは前輪等価コーナリング係数を示す。コーナリング係数は、車輪８のコーナリングフォースを横滑り角と接地重量に対する係数とした値である。コーナリングフォースは、車輪８が道路と接触する箇所において進行方向Ｘに直交する車幅方向に発生する力である。Ｃ_ｒは後輪等価コーナリング係数である。Ｖは自車両２の車速である。ρは自車両２が走行中の道路の曲率又は走行中の軌道の曲率である。gは重力加速度である。θは自車両２が走行中の道路の横断勾配である。

【0036】

式（１）で表される関数を最小二乗法によるパラメータ推定が可能な形に変形すると、式（１）は下記式（２）で表される。

【数2】

式（２）の第1項の（ρＶ^２＋ｇθ）は、横加速度に相当する。式（２）の第２項のρは、自車両２の旋回曲率であり、旋回曲率は車速Ｖに対するヨーレートの割合（ヨーレート／車速Ｖ）である。

【0037】

式（２）の第１項の（１／Ｃ_ｆ－１／Ｃ_ｒ）を第１係数a₁で表し、横加速度に相当する（ρＶ^２＋ｇθ）を第１変数u₁で表し、第２項のｌを第２係数a₂で表し、旋回曲率ρを第２変数u₂で表し、第３項のδ_offsetを第３係数a₃で表すと、式（１）で表される関数は、操舵角δを表すモデル関数として下記式（３）で表される。
y = a₁u₁ + a₂u₂ + a₃…（３）

【0038】

上記のとおり、式（３）の第１項は第１係数a₁と第１変数u₁との積で表される。第２項は、第２変数u₂と第２係数a₂との積で表される。第３項は、オフセット量δ_offsetを示す第３係数a₃のみで表される。係数決定部１２５は、第１係数a₁、第２係数a₂及び第３係数a₃をパラメータとするモデル関数の関数値yと、取得された操舵角δとの差の二乗和を最小化する第１係数a₁、第２係数a₂及び第３係数a₃を決定する。

【0039】

係数決定部１２５は、自車両２の走行中に各係数を決定する。具体的には、係数決定部１２５は、車速が自車両２に横加速度が生じる閾値以上であり、かつ旋回曲率ρが、所定の範囲内であれば各係数を決定する。閾値の具体的な値は、時速３０キロメートルであるが、これに限定するものではない。所定の範囲は、自車両２が走行中の道路を曲路であると判定する下限曲率以上、自車両２が旋回可能な上限曲率以下の範囲である。下限曲率の具体的な値は、例えば１／２０００メートルであり、上限曲率の具体的な値は例えば１／１００メートルである。ただし、上限曲率及び下限曲率の具体的な値は、適宜設定すればよく、これに限定するものではない。これにより、係数決定部１２５は、自車両２に横加速度が生じる速度で自車両２が曲路を走行中に、横加速度及び旋回曲率を考慮したモデル関数の各係数を決定できる。

【0040】

低速で走行中など横加速度が生じないときや直線を走行中に、横加速度及び旋回曲率を考慮したモデル関数の各係数を決定してしまうと、誤った各係数を決定してしまうおそれがある。そこで、係数決定部１２５は、車速が閾値未満であるか、旋回曲率ρが所定範囲外であれば、横加速度及び旋回曲率を考慮したモデル関数の各係数を決定しない。言い換えると、係数決定部１２５は、車速が閾値未満であるか、旋回曲率ρが所定範囲外であれば、横加速度及び旋回曲率を考慮しないモデルの各係数を決定する。

【0041】

係数決定部１２５は、新たに取得された横加速度、車速、ヨーレート及び操舵角δと、直前に取得された横加速度、車速、ヨーレート及び操舵角δとに基づき、逐次最小二乗法を用いて各係数を決定する。具体的には、係数決定部１２５は、下記式（４）及び（５）を用いて各係数を決定する。

【数3】

上付きのかっこ内のｎは、データの時系列番号を示す。また、λは１である。式（４）及び（５）のハット付きθは、時刻ｎにおいて関数値yと操舵角δとの差の二乗和を最小化する各係数の最適解である。係数決定部１２５は、横加速度、車速、ヨーレート及び操舵角δが新たに取得される毎に、式（４）及び（５）を用いて各係数を決定する。

【0042】

係数決定部１２５は、車輪８の向きＷと進行方向Ｘとが平行になっているときに取得された操舵角δを第３係数a₃の初期値にして各係数を決定してもよい。具体的には、係数決定部１２５は、自車両２に物品が積載されていない状態で車輪８の向きＷと進行方向Ｘとが平行になるようにステアリングホイール７が操舵されているときに取得された操舵角δを第３係数a₃の初期値にして各係数を決定する。より具体的には、係数決定部１２５は、自車両２の出荷時、整備時又は点検時において、車輪８の向きＷと進行方向Ｘとが平行になるようにして自車両２が停車しているときに取得された操舵角δを第３係数a₃の初期値にして各係数を決定する。第３係数a₃の初期値は、実験等により決定され、記憶部１１に記憶されている。

【0043】

このようにすることで、係数決定部１２５は、実際のオフセット量δ_offsetに近い値を初期値にして各係数を決定できるので、そうでない場合よりも係数が収束するまでの時間を短くすることができる。また、係数決定部１２５は、記憶部１１に記憶されたホイールベースｌの値を第２係数a₂の初期値にして各係数を決定してもよい。

【0044】

なお、オフセット量δ_offsetは、上述したモデル関数で表される操舵角と、操舵角取得部１２４で取得された操舵角との差の二乗和が最小になる場合の係数をオフセット量δ_offsetとして決定する方法と異なる方法で決定してもよい。例えば、係数決定部１２５は、上述したモデル関数で表される操舵角と、操舵角取得部１２４で取得された操舵角との差が、閾値以下になる場合の係数をオフセット量δ_offsetとして決定する。また、係数決定部１２５は、上述したモデル関数で表される操舵角と、操舵角取得部１２４で取得された操舵角との比が、所定範囲内になる場合の係数をオフセット量δ_offsetとして決定してもよい。所定範囲は１を含む範囲であり、例えば１から所定値を引いた値以上、１に所定値を加えた値以下の範囲である。係数決定部１２５は、モデル関数で表される操舵角が操舵角取得部１２４で取得された操舵角に対してより一致度が高くなる係数をオフセット量δ_offsetとして決定してもよい。

【0045】

中立舵角決定部１２６は、第３係数a₃に応じて中立舵角δ_０を決定する第２決定部である。例えば、中立舵角決定部１２６は、係数決定部１２５が決定した第３係数a₃を中立舵角δ_０にする。図４は、ステアリングホイール７が、基準位置Ｋからオフセット量δ_offsetだけずれたオフセット位置Ｍであるときの図である。図５は、ステアリングホイール７がオフセット位置Ｍであるときの車輪８の向きＷの模式図である。図５に示すとおり、ステアリングホイール７がオフセット位置Ｍであるときに、車輪８の向きＷと進行方向Ｘとが平行になる。

【0046】

図６は、決定された中立舵角δ_０の時間変化をプロットした図である。図６の横軸は時刻ｔを示し、縦軸は決定された中立舵角δ_０を示す。時刻Ｔ０は自車両２が走行を開始した時刻である。自車両２は、時刻Ｔ０から時刻Ｔ２までの間、曲路の道路を走行した。自車両２は、時刻Ｔ２以降、直線の道路を走行した。なお、自車両２が走行する道路には、所定の角度の横断勾配が付けられている。

【0047】

実線９は、実施の形態に係る中立舵角決定装置１の中立舵角決定部１２６が決定した中立舵角δ_０の時間変化を示すグラフである。中立舵角決定部１２６は、時刻Ｔ０から中立舵角δ_０を決定する処理を開始した。中立舵角決定部１２６は、自車両２が曲路を走行している間であっても逐次最小二乗法を用いて中立舵角δ_０を順次決定した。中立舵角決定部１２６が決定した中立舵角δ_０は、時刻Ｔ１において第１中立舵角δ１に収束した。

【0048】

破線１０は、比較例に係る装置が決定した中立舵角δ_０の時間変化を示すグラフである。比較例に係る装置は、中立舵角決定装置１と異なり、比較例に係る装置を搭載した比較車両が直進中にステアリングホイールが操舵されていない状態でないと中立舵角を決定できない。そのため、比較例に係る装置は、比較車両が直進し始める時刻Ｔ２よりも前の時点では、中立舵角δ_０を決定する処理を実行できない。比較例に係る装置は、時刻Ｔ２を過ぎて、統計処理できる数の操舵角δを取得した時刻Ｔ３になった後に中立舵角δ_０を決定した。比較例に装置が決定した中立舵角δ_０は、道路の横断勾配の影響を受けて、第１中立舵角δ１よりも絶対値が大きい第２中立舵角δ２に収束した。このように、実施の形態に係る中立舵角決定装置１の係数決定部１２５は、比較例に係る装置が中立舵角δ_０を決定する時期よりも早い時期に、より適切な中立舵角δ_０を決定できる。

【0049】

（変形例）
係数決定部１２５と中立舵角決定部１２６との処理を１つの決定部が実行してもよい。この場合、１つの決定部は、加速度センサが検出した３が検出した横加速度、車速センサ４が検出した車速、ヨーレートセンサ５が検出したヨーレート、及び操舵角センサ６が検出した操舵角に基づいて中立舵角を決定する。具体的には、１つの決定部は、まず、係数決定部１２５が実行する処理を実行して、モデル関数の第３係数a₃を決定する。次に、１つの決定部は、第３係数a₃に応じて中立舵角δ_０を決定する。

【0050】

［中立舵角決定装置１が実行する処理］
図７は、中立舵角δ_０を決定する処理の一例を示すフローチャートである。図７のフローチャートに係る処理は、自車両２が走行中に所定間隔で実行される。所定間隔は、例えば制御部１２の処理周期であり、具体的な値は１００ミリ秒である。なお、ヨーレート、車速、横加速度及び操舵角δは検出されているものとする。

【0051】

係数決定部１２５は、取得されたヨーレートが所定範囲内であるか否かを判定する（ステップＳ１）。具体的には、係数決定部１２５は、ヨーレートが下限曲率以上であり、かつ上限曲率以下であるか否かを判定する。係数決定部１２５は、ヨーレートが下限曲率未満であるか、上限曲率よりも大きければ（ステップＳ１でＮｏ）、ヨーレートが下限曲率以上であり、かつ上限曲率以下になるまでステップＳ１を繰り返す。

【0052】

係数決定部１２５は、ヨーレートが所定範囲内であれば（ステップＳ１でＹｅｓ）、車速が閾値以上か否かを判定する（ステップＳ２）。係数決定部１２５は、車速が閾値未満であれば（ステップＳ２でＮｏ）、車速が閾値以上になるまでステップＳ１及びＳ２を繰り返す。なお、係数決定部１２５は、ステップＳ２をステップＳ１の前に実行してもよく、ステップＳ１及びＳ２を並列に実行してもよい。

【0053】

係数決定部１２５は、ヨーレートが所定範囲内であり、かつ車速が閾値以上であれば（ステップＳ２でＹｅｓ）、式（３）で表されるモデル関数の各係数を決定する（ステップＳ３）。具体的には、係数決定部１２５は、第１係数a₁、第２係数a₂、及び第３係数a₃をパラメータとするモデル関数の関数値yと取得された操舵角δとの差の二乗和を最小化する第１係数a₁、第２係数a₂、及び第３係数a₃を決定する。

【0054】

中立舵角決定部１２６は、係数決定部１２５が決定した第３係数a₃に応じて中立舵角δ_０を決定する。具体的には、中立舵角決定部１２６は、第３係数a₃を操舵角センサの零点からのオフセット量δ_offsetとして、零点からオフセット量δ_offsetだけずらした中立舵角δ_０を決定する（ステップＳ４）。

【0055】

［中立舵角決定装置１の効果］
以上説明したとおり、中立舵角決定装置１は、横加速度をパラメータとして用いる操舵角を表すモデル関数と実際の操舵角との差を用いて中立舵角を決定する。中立舵角決定装置１は、第１係数a₁と横加速度との積で表される第１項と、車速に対するヨーレートの割合（旋回曲率ρ）と第２係数a₂との積で表される第２項と、自車両２の車輪８の向きが進行方向Ｘと平行になる中立舵角δ_０からのオフセット量を示す第３係数のみで表される第３項とを含み操舵角δを表すモデル関数の関数値と、操舵角センサが検出した操舵角δとの差の二乗和を最小化する第１係数、第２係数及び第３係数を決定する。

【0056】

これにより、中立舵角決定装置１は、自車両２が曲路を走行していたり、横断勾配のある道路を走行していたりしていても中立舵角δ_０を決定することができる。つまり、中立舵角決定装置１は、車両の操舵状態によらず中立舵角δ_０を決定できる。その結果、中立舵角決定装置１は、直進中にステアリングホイール７が操作されていない状態でのみ中立舵角δ_０を決定する装置よりも早く中立舵角δ_０を決定したり、適切な中立舵角δ_０を決定したりできるようになる。このような特段の効果は、自車両２が走行する走行路の状態、すなわち走行路が曲路であるか、もしくは横断勾配を有するか、によって変化する横加速度をパラメータとして用いることにより、実現されるものである。さらに、実施の形態に係る中立舵角決定装置１は、操舵角δを表すモデル関数の関数値と、操舵角センサが検出した操舵角δとの差の二乗和を最小化する第３係数に応じて中立舵角を決定することにより、よりその精度を高めることを可能とする。

【0057】

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、装置の全部又は一部は、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。また、複数の実施の形態の任意の組み合わせによって生じる新たな実施の形態も、本発明の実施の形態に含まれる。組み合わせによって生じる新たな実施の形態の効果は、もとの実施の形態の効果を併せ持つ。

【符号の説明】

【0058】

１ 中立舵角決定装置
１１ 記憶部
１２ 制御部
１２１ 横加速度取得部
１２２ 車速取得部
１２３ ヨーレート取得部
１２４ 操舵角取得部
１２５ 係数決定部
１２６ 中立舵角決定部
２ 自車両
３ 加速度センサ
４ 車速センサ
５ ヨーレートセンサ
６ 操舵角センサ
７ ステアリングホイール
８ 車輪

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】