特許 7681245 操舵装置

(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】2025-05-14

(45)【発行日】2025-05-22

(54)【発明の名称】操舵装置

(51)【国際特許分類】

   B62D 6/00 20060101AFI20250515BHJP

   B62D 101/00 20060101ALN20250515BHJP

   B62D 119/00 20060101ALN20250515BHJP

【ＦＩ】

B62D6/00 ZYW

B62D101:00

B62D119:00

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2023559263

(86)(22)【出願日】2021-11-10

(86)【国際出願番号】 JP2021041371

(87)【国際公開番号】W WO2023084646

(87)【国際公開日】2023-05-19

【審査請求日】2024-10-11

(73)【特許権者】

【識別番号】000001247

【氏名又は名称】株式会社ジェイテクト

(74)【代理人】

【識別番号】110002310

【氏名又は名称】弁理士法人あい特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】仲出 知弘

(72)【発明者】

【氏名】田村 勉

(72)【発明者】

【氏名】フックス ロバート

(72)【発明者】

【氏名】シフマン ユルグ

【審査官】田邉 学

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２１－０００９５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０１９３４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１９４０５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１１４３２４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６２Ｄ ６／００

Ｂ６２Ｄ １０１／００

Ｂ６２Ｄ １１９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

舵角制御用の電動モータと、
操舵トルクおよび反力制御ゲインを含む運動方程式に基づいて手動操舵角指令値を演算する手動操舵角指令値演算部と、
運転支援用の自動操舵角指令値に前記手動操舵角指令値を加算して、統合角度指令値を演算する統合角度指令値演算部と、
前記統合角度指令値に基づいて、前記電動モータを角度制御する制御部と、
前記操舵トルク、車両情報および道路情報を用いて、前記反力制御ゲインを設定する反力制御ゲイン設定部とを含む、操舵装置。

【請求項2】

前記反力制御ゲイン設定部は、
前記操舵トルク、前記車両情報および道路情報を用いて、ドライバ目標操舵角を推定するドライバ目標操舵角推定部と、
前記ドライバ目標操舵角を用いて、前記反力制御ゲインを演算する反力制御ゲイン演算部とを含む、請求項１に記載の操舵装置。

【請求項3】

前記反力制御ゲイン設定部は、
前記操舵トルク、前記車両情報および道路情報を用いて、ドライバ目標操舵角を推定するドライバ目標操舵角推定部と、
前記ドライバ目標操舵角、前記操舵トルクおよび前記電動モータの回転角を用いて、ドライバトルク制御ゲインを推定するドライバトルク制御ゲイン推定部と、
前記ドライバトルク制御ゲインを用いて前記反力制御ゲインを演算する反力制御ゲイン演算部とを含む、請求項１に記載の操舵装置。

【請求項4】

前記車両情報が車速であり、前記道路情報が道路の曲率である、請求項１～３のいずれか一項に記載の操舵装置。

【請求項5】

前記操舵トルクまたは前記手動操舵角指令値と前記車両情報とを用いて、前記自動操舵角指令値の演算に用いるための目標走行経路を変更する経路変更部をさらに含む、請求項１～３のいずれか一項に記載の操舵装置。

【請求項6】

前記経路変更部は、
前記操舵トルクまたは前記手動操舵角指令値と前記車両情報とを用いて、所定時間後のドライバ目標横偏差を演算するドライバ目標横偏差演算部と、
前記ドライバ目標横偏差と視覚情報ベースの目標走行経路との所定時間後の横偏差とを用いて、修正走行経路を生成する修正走行経路生成部と、
前記修正走行経路に基づいて前記視覚情報ベースの目標走行経路を修正することにより、最終的な目標走行経路を生成する目標走行経路生成部とを含む、請求項５に記載の操舵装置。

【請求項7】

前記車両情報が車速および前記視覚情報ベースの目標走行経路との現在の横偏差である、請求項６に記載の操舵装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、操舵装置に関する。

【背景技術】

【0002】

下記特許文献１には、操舵トルクを用いて手動操舵指令値を演算する手動操舵指令値演算部と、自動操舵指令値に手動操舵指令値を加算して、統合角度指令値を演算する統合角度指令値演算部と、統合角度指令値に基づいて、電動モータを角度制御する制御部とを含むモータ制御装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１９－１９４０５９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に記載のモータ制御装置では、運転支援モード時において、ドライバの意図を十分に反映した操舵制御を行うことができない。

【0005】

この発明の目的は、運転支援モード時において、ドライバの意図を十分に反映した操舵制御を行うことができる操舵装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一実施形態は、舵角制御用の電動モータと、操舵トルクおよび反力制御ゲインを含む運動方程式に基づいて手動操舵角指令値を演算する手動操舵角指令値演算部と、運転支援用の自動操舵角指令値に前記手動操舵角指令値を加算して、統合角度指令値を演算する統合角度指令値演算部と、前記統合角度指令値に基づいて、前記電動モータを角度制御する制御部と、前記操舵トルク、車両情報および道路情報を用いて、前記反力制御ゲインを設定する反力制御ゲイン設定部とを含む、操舵装置を提供する。

【0007】

この構成では、運転支援モード時において、ドライバの意図を十分に反映した操舵制御を行うことができる。

【0008】

本発明における上述の、またはさらに他の目的、特徴および効果は、添付図面を参照して次に述べる実施形態の説明により明らかにされる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、本発明の一実施形態に係る操舵装置が適用された電動パワーステアリングシステムの概略構成を示す模式図である。

【図2】図２は、モータ制御用ＥＣＵの電気的構成を説明するためのブロック図である。

【図3】図３は、角度制御部の構成を示すブロック図である。

【図4】図４は、電動パワーステアリングシステムの物理モデルの構成例を示す模式図である。

【図5】図５は、外乱トルク推定部の構成を示すブロック図である。

【図6】図６は、トルク制御部の構成を示す模式図である。

【図7】図７は、ドライバ目標横偏差設定部の構成を示すブロック図である。

【図8】図８は、ドライバ目標横偏差演算部の動作を説明するための模式図である。

【図9】図９は、主としてドライバ目標横偏差Δｙ_ｍｄを用いて目標走行経路を変更するための上位ＥＣＵの構成を示すブロック図である。

【図10】図１０は、修正経路候補生成部の動作を説明するための模式図である。

【図11】図１１は、修正経路候補の例を示す模式図である。

【図12】図１２は、目標走行経路生成部の動作を説明するための模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

［本発明の実施形態の説明］
本発明の一実施形態は、舵角制御用の電動モータと、操舵トルクおよび反力制御ゲインを含む運動方程式に基づいて手動操舵角指令値を演算する手動操舵角指令値演算部と、運転支援用の自動操舵角指令値に前記手動操舵角指令値を加算して、統合角度指令値を演算する統合角度指令値演算部と、前記統合角度指令値に基づいて、前記電動モータを角度制御する制御部と、前記操舵トルク、車両情報および道路情報を用いて、前記反力制御ゲインを設定する反力制御ゲイン設定部とを含む、操舵装置を提供する。

【0011】

この構成では、運転支援モード時において、ドライバの意図を十分に反映した操舵制御を行うことができる。

【0012】

本発明の一実施形態では、前記反力制御ゲイン設定部は、前記操舵トルク、前記車両情報および道路情報を用いて、ドライバ目標操舵角を推定するドライバ目標操舵角推定部と、前記ドライバ目標操舵角を用いて、前記反力制御ゲインを演算する反力制御ゲイン演算部とを含む。

【0013】

本発明の一実施形態では、前記反力制御ゲイン設定部は、前記操舵トルク、前記車両情報および道路情報を用いて、ドライバ目標操舵角を推定するドライバ目標操舵角推定部と、前記ドライバ目標操舵角、前記操舵トルクおよび前記電動モータの回転角を用いて、ドライバトルク制御ゲインを推定するドライバトルク制御ゲイン推定部と、前記ドライバトルク制御ゲインを用いて前記反力制御ゲインを演算する反力制御ゲイン演算部とを含む。

【0014】

本発明の一実施形態では、前記車両情報が車速であり、前記道路情報が道路の曲率である。

【0015】

本発明の一実施形態では、前記操舵トルクまたは前記手動操舵角指令値と前記車両情報とを用いて、前記自動操舵角指令値の演算に用いるための目標走行経路を変更する経路変更部をさらに含む。

【0016】

本発明の一実施形態では、前記経路変更部は、前記操舵トルクまたは前記手動操舵角指令値と前記車両情報とを用いて、所定時間後のドライバ目標横偏差を演算するドライバ目標横偏差演算部と、前記ドライバ目標横偏差と視覚情報ベースの目標走行経路との所定時間後の横偏差とを用いて、修正走行経路を生成する修正走行経路生成部と、前記修正走行経路に基づいて前記視覚情報ベースの目標走行経路を修正することにより、最終的な目標走行経路を生成する目標走行経路生成部とを含む。

【0017】

本発明の一実施形態では、前記車両情報が車速および前記視覚情報ベースの目標走行経路との現在の横偏差である。

【0018】

［本発明の実施形態の詳細な説明］
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。

【0019】

図１は、本発明の一実施形態に係るモータ制御装置が適用された電動パワーステアリングシステムの概略構成を示す模式図である。

【0020】

電動パワーステアリングシステム１は、車両を操向するための操舵部材としてのステアリングホイール（ハンドル）２と、このステアリングホイール２の回転に連動して転舵輪３を転舵する転舵機構４と、運転者の操舵を補助するための操舵補助機構５とを備えている。ステアリングホイール２と転舵機構４とは、ステアリングシャフト６および中間軸７を介して機械的に連結されている。

【0021】

ステアリングシャフト６は、ステアリングホイール２に連結された入力軸８と、中間軸７に連結された出力軸９とを含む。入力軸８と出力軸９とは、トーションバー１０を介して相対回転可能に連結されている。

【0022】

トーションバー１０の近傍には、トルクセンサ１２が配置されている。トルクセンサ１２は、入力軸８および出力軸９の相対回転変位量に基づいて、ステアリングホイール２に与えられたトーションバートルクＴ_ｔｂを検出する。この実施形態では、トルクセンサ１２によって検出されるトーションバートルクＴ_ｔｂは、例えば、左方向への操舵のためのトルクが正の値として検出され、右方向への操舵のためのトルクが負の値として検出され、その絶対値が大きいほどトーションバートルクＴ_ｔｂの大きさが大きくなるものとする。トーションバートルクＴ_ｔｂは、本発明の「操舵トルク」の一例である。

【0023】

転舵機構４は、ピニオン軸１３と、転舵軸としてのラック軸１４とを含むラックアンドピニオン機構からなる。ラック軸１４の各端部には、タイロッド１５およびナックルアーム（図示略）を介して転舵輪３が連結されている。ピニオン軸１３は、中間軸７に連結されている。ピニオン軸１３は、ステアリングホイール２の操舵に連動して回転するようになっている。ピニオン軸１３の先端には、ピニオン１６が連結されている。

【0024】

ラック軸１４は、車両の左右方向に沿って直線状に延びている。ラック軸１４の軸方向の中間部には、ピニオン１６に噛み合うラック１７が形成されている。このピニオン１６およびラック１７によって、ピニオン軸１３の回転がラック軸１４の軸方向移動に変換される。ラック軸１４を軸方向に移動させることによって、転舵輪３を転舵することができる。

【0025】

ステアリングホイール２が操舵（回転）されると、この回転が、ステアリングシャフト６および中間軸７を介して、ピニオン軸１３に伝達される。そして、ピニオン軸１３の回転は、ピニオン１６およびラック１７によって、ラック軸１４の軸方向移動に変換される。これにより、転舵輪３が転舵される。

【0026】

操舵補助機構５は、操舵補助力（アシストトルク）を発生するための電動モータ１８と、電動モータ１８の出力トルクを増幅して転舵機構４に伝達するための減速機１９とを含む。減速機１９は、ウォームギヤ２０と、このウォームギヤ２０と噛み合うウォームホイール２１とを含むウォームギヤ機構からなる。減速機１９は、伝達機構ハウジングとしてのギヤハウジング２２内に収容されている。

【0027】

以下において、減速機１９の減速比（ギヤ比）をＮで表す場合がある。減速比Ｎは、ウォームホイール２１の回転角であるウォームホイール角θ_ｗｗに対するウォームギヤ２０の回転角であるウォームギヤ角θ_ｗｇの比（θ_ｗｇ／θ_ｗｗ）として定義される。

【0028】

ウォームギヤ２０は、電動モータ１８によって回転駆動される。また、ウォームホイール２１は、出力軸９に一体回転可能に連結されている。

【0029】

電動モータ１８によってウォームギヤ２０が回転駆動されると、ウォームホイール２１が回転駆動され、ステアリングシャフト６にモータトルクが付与されるとともにステアリングシャフト６（出力軸９）が回転する。そして、ステアリングシャフト６の回転は、中間軸７を介してピニオン軸１３に伝達される。ピニオン軸１３の回転は、ラック軸１４の軸方向移動に変換される。これにより、転舵輪３が転舵される。すなわち、電動モータ１８によってウォームギヤ２０を回転駆動することによって、電動モータ１８による操舵補助や転舵輪３の転舵が可能となる。電動モータ１８には、電動モータ１８のロータの回転角を検出するための回転角センサ２３が設けられている。

【0030】

出力軸９（電動モータ１８の駆動対象の一例）に加えられるトルクとしては、電動モータ１８によるモータトルクと、モータトルク以外の外乱トルクＴ_ｌｃとがある。モータトルク以外の外乱トルクＴ_ｌｃには、トーションバートルクＴ_ｔｂ、路面負荷トルク（路面反力トルク）Ｔ_ｒｌ、摩擦トルクＴ_ｆ等が含まれる。

【0031】

トーションバートルクＴ_ｔｂは、運転者によってステアリングホイール２に加えられる力や、ステアリング慣性によって発生する力等によって、ステアリングホイール２側から出力軸９に加えられるトルクである。

【0032】

路面負荷トルクＴ_ｒｌは、タイヤに発生するセルフアライニングトルク、サスペンションやタイヤホイールアライメントによって発生する力、ラックアンドピニオン機構の摩擦力等によって、転舵輪３側からラック軸１４を介して出力軸９に加えられるトルクである。

【0033】

車両には、車両の進行方向前方の道路を撮影するＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラ２５、自車位置を検出するためのＧＰＳ（Global Positioning System）２６、道路形状や障害物を検出するためのレーダー２７、地図情報を記憶した地図情報メモリ２８、車速ｖ_ｘを検出するための車速センサ２９等が搭載されている。

【0034】

ＣＣＤカメラ２５、ＧＰＳ２６、レーダー２７、地図情報メモリ２８および車速センサ２９は、運転支援制御を行うための上位ＥＣＵ（ECU：Electronic Control Unit）２０１に接続されている。上位ＥＣＵ２０１は、ＣＣＤカメラ２５、ＧＰＳ２６、レーダー２７および車速センサ２９によって得られる情報、地図情報等を元に、周辺環境認識、自車位置推定、経路計画等を行い、操舵や駆動アクチュエータの制御目標値の決定を行う。

【0035】

この実施形態では、運転モードとして、通常モードと運転支援モードとがある。この実施形態では、上位ＥＣＵ２０１は、運転支援モード時には、ＣＣＤカメラ２５、ＧＰＳ２６、レーダー２７および車速センサ２９によって得られる情報および地図情報の他、モータ制御用ＥＣＵ２０２から与えられるドライバ目標横偏差Δｙ_ｍｄに基づいて、運転支援モードのための自動操舵角指令値θ_ａを生成する。この実施形態では、運転支援は、車両が車線中央（レーンセンタ）を自動追従するためのレーンセンタリングアシスト(ＬＣＡ)である。自動操舵角指令値θ_ａは、車両を車線中央に沿って走行させるための操舵角（この実施形態では、ピニオン軸１３の回転角）の目標値である。

【0036】

また、上位ＥＣＵ２０１は、運転支援モード時には、車速ｖ_ｘ、道路の曲率半径ρ、視覚情報ベースの目標走行経路との所定時間経過後の横偏差Δｙ_ｍｄおよび後述する反力制御ゲイン演算部５５（図２参照）で用いられる重み係数κを生成する。視覚情報ベースの目標走行経路は、主としてＣＣＤカメラ２５によって得られる視覚情報に基づいて、車両を車線中央に沿って走行させるために生成される目標走行経路である。また、上位ＥＣＵ２０１は、運転モードが通常モードであるか運転支援モードであるかを示すモード信号Ｓ_ｍｏｄｅを生成する。モード信号Ｓ_ｍｏｄｅ、自動操舵角指令値θ_ａ、_、車速ｖ_ｘ、曲率半径ρ、横偏差Δｙ_ｍｄおよび重み係数κは、車載ネットワークを介して、モータ制御用ＥＣＵ２０２に与えられる。

【0037】

トルクセンサ１２によって検出されるトーションバートルクＴ_ｔｂ、回転角センサ２３の出力信号は、モータ制御用ＥＣＵ２０２に入力される。モータ制御用ＥＣＵ２０２は、これらの入力信号および上位ＥＣＵ２０１から与えられる情報に基づいて、電動モータ１８を制御する。

【0038】

図２は、モータ制御用ＥＣＵ２０２の電気的構成を示すブロック図である。

【0039】

以下、主として、運転モードが運転支援モードである場合の動作について説明する。

【0040】

モータ制御用ＥＣＵ２０２は、マイクロコンピュータ５０と、マイクロコンピュータ５０によって制御され、電動モータ１８に電力を供給する駆動回路（インバータ回路）４１と、電動モータ１８に流れる電流（以下、「モータ電流Ｉ_ｍ」という）を検出するための電流検出回路４２とを備えている。

【0041】

マイクロコンピュータ５０は、ＣＰＵおよびメモリ（ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性メモリなど）を備えており、所定のプログラムを実行することによって、複数の機能処理部として機能するようになっている。この複数の機能処理部は、回転角演算部５１と、減速比除算部５２と、ドライバ目標操舵角推定部５３と、ドライバトルク制御ゲイン推定部５４と、反力制御ゲイン演算部５５と、反力設定部５６と、手動操舵角指令値演算部５７と、統合角度指令値演算部５８と、角度制御部５９と、トルク制御部６０と、ドライバ目標横偏差設定部６１とを含む。

【0042】

この実施形態では、ドライバ目標操舵角推定部５３と、ドライバトルク制御ゲイン推定部５４と、反力制御ゲイン演算部５５とによって、本発明の「反力制御ゲイン設定部」が構成されている。

【0043】

回転角演算部５１は、回転角センサ２３の出力に基づいて電動モータ１８のロータの回転角（ロータ回転角）θ_ｍを演算する。減速比除算部５２は、回転角演算部５１によって演算されるロータ回転角θ_ｍを減速比Ｎで除算することにより、ロータ回転角θ_ｍをピニオン軸１３の回転角であるピニオン角（操舵角）θ_ｐに変換する。

【0044】

ドライバ目標操舵角推定部５３は、トーションバートルクＴ_ｔｂと、上位ＥＣＵ２０１から与えられる車速ｖ_ｘおよび曲率半径ρとに基づいて、ドライバが進もうと意図する方向に応じた操舵角（以下、「ドライバ目標操舵角θ_ｄ」という。）を推定する。θ_ｄの推定値を、^θ_ｄで表すことにする。

【0045】

ドライバ目標操舵角^θ_ｄは、次式（１）に基づいて演算される。

【0046】

【数1】

【0047】

式（１）において、各記号の意味は次の通りである。
θ_ｅｎｖ：道路形状（曲率＝１／ρ）に応じて、目標走行経路を追従するために必要な操舵角
θ_ｉｎｔ：ドライバ入力に応じた操舵角
Ｒ_ｓ：オーバーロールギヤ比（転舵輪３の転舵角に対するステアリングホイール２の回転角の比）
Ｍ：車両重量
ｌ_ｆ：車両重心から前輪の車軸までの車両の前後方向距離
ｌ_ｒ：車両重心から後輪の車軸までの車両の前後方向距離
Ｃ_ｆ：前輪のコーナリングステッフネス
Ｃ_ｒ：後輪のコーナリングステッフネス
Ｊ_ｓｗ：ステアリングホイール２の慣性
ｔ：現在時刻
Δｔ：所定時間
ドライバトルク制御ゲイン推定部５４は、ドライバ目標操舵角^θ_ｄ、ピニオン角θ_ｐおよびトーションバートルクＴ_ｔｂに基づいて、ドライバトルク制御ゲインｋ_ｄ，ｃ_ｄを推定する。

【0048】

この実施形態では、ドライバがステアリングホイール２に入力したトルクをドライバドライバトルクＴ_ｄとすると、ドライバトルクＴ_ｄは、次式（２）で表されると仮定している。

【0049】

【数2】

【0050】

式（２）において、θ_ｄは、ドライバ目標操舵角であり、θ_ｓｗは、ステアリングホイール２の回転角である。ｋ_ｄは、ドライバトルクを規定するためのばね定数であり、ｃ_ｄは、ドライバトルクを規定するための粘性減衰係数である。ｋ_ｄおよびｃ_ｄは、ドライバトルクを規定するための制御ゲインである。つまり、この実施形態では、ドライバ目標操舵角θ_ｄをドライバトルク制御ゲインｋ_ｄ，ｃ_ｄで追従すると仮定している。

【0051】

ドライバトルク制御ゲイン推定部５４は、次式（３）のカルマンフィルタ状態方程式および次式（４）のカルマンフィルタ観測方程式を用いて、ドライバトルク制御ゲインｋ_ｄ，ｃ_ｄを推定する。ｋ_ｄおよびｃ_ｄの推定値を^ｋ_ｄおよび^ｃ_ｄで表すことにする。

【0052】

【数3】

【0053】

【数4】

【0054】

式（３）において、Ｋは、カルマンフィルタゲインであり、Ｋ_ｔｂは、トーションバー１０の剛性である。

【0055】

反力制御ゲイン演算部５５は、ドライバトルク制御ゲイン^ｋ_ｄ，^ｃ_ｄと上位ＥＣＵ２０１から与えられる重み係数κとに基づいて、ドライバに対する操舵反力を規定するための反力制御ゲインｋ_ａ，ｃ_ａを演算する。ｋ_ａは、ドライバに対する操舵反力を規定するためのばね定数であり、ｃ_ａは、ドライバに対する操舵反力を規定するための粘性減衰係数である。

【0056】

反力制御ゲイン演算部５５は、次式（５）に基づいて、反力制御ゲインｋ_ａ，ｃ_ａを演算する。

【0057】

【数5】

【0058】

式（５）において、ｋ_ａ，ｓｔは、予め設定されたバネ定数ｋ_ａの基準値である。ｃ_ａ，ｓｔは、予め設定された粘性減衰係数ｃ_ａの基準値である。

【0059】

重み係数κは、周囲の状況等に基づいて設定される。重み係数κは、例えば、１、０または－１に設定される。

【0060】

κ＝１の場合には、ドライバトルク制御ゲイン^ｋ_ｄ，^ｃ_ｄが増加すると、反力制御ゲインｋ_ａ，ｃ_ａが減少する。この場合には、ドライバが操舵を行いやすくなる。上位ＥＣＵ２０１は、例えば、ドライバが操舵を行ったとしてもリスクが低い状況において、κを１に設定する。このような場合、上位ＥＣＵ２０１は、κを１に限らず１以上の値に設定してもよい。

【0061】

κ＝０の場合には、ドライバトルク制御ゲイン^ｋ_ｄ，^ｃ_ｄの値にかかわらず、反力制御ゲインｋ_ａ，ｃ_ａは一定値となる。

【0062】

κ＝－１の場合には、ドライバトルク制御ゲイン^ｋ_ｄ，^ｃ_ｄが増加すると、反力制御ゲインｋ_ａ，ｃ_ａも増加する。この場合には、ドライバの操舵介入を許可しない運転支援優先の制御となる。上位ＥＣＵ２０１は、例えば、ドライバが操舵を行った場合にリスクが高い状況において、κを－１に設定する。このような場合、上位ＥＣＵ２０１は、κをー１に限らず－１以下の値に設定してもよい。

【0063】

反力設定部５６は、反力制御ゲインｋ_ａ，ｃ_ａ、ピニオン角θ_ｐおよび上位ＥＣＵ２０１から与えられる自動操舵角指令値θ_ａに基づいて、ドライバに対する操舵反力Ｔ_ａを設定する。具体的には、反力設定部５６は、次式（６）に基づいて、操舵反力Ｔ_ａを設定する。

【0064】

【数6】

【0065】

操舵反力Ｔ_ａは、ピニオン角θ_ｐが自動操舵角指令値θ_ａに等しい場合には０となる。ピニオン角θ_ｐと自動操舵角指令値θ_ａとの差の絶対値が大きくなるほど、操舵反力Ｔ_ａの絶対値は大きくなる。

【0066】

手動操舵角指令値演算部５７は、ドライバがステアリングホイール２を操作した場合に、当該ステアリングホイール操作に応じた操舵角（この実施形態ではピニオン軸１３の回転角）を手動操舵角指令値θ_ｍｄａｃとして設定するために設けられている。

【0067】

手動操舵角指令値演算部５７は、操舵反力Ｔ_ａと、トーションバートルクＴ_ｔｂと、ロアコラムを含む単一慣性モデル（リファレンスＥＰＳモデル）におけるコラム慣性Ｊ_ｃとに基づいて、手動操舵角指令値θ_ｍｄを演算する。具体的には、手動操舵角指令値演算部５７は、次式（７）の微分方程式を解くことにより、手動操舵角指令値θ_ｍｄを演算する。

【0068】

【数7】

【0069】

統合角度指令値演算部５８は、自動操舵角指令値θ_ａに手動操舵角指令値θ_ｍｄを加算することにより、統合角度指令値θ_ｓを演算する。

【0070】

角度制御部５９は、統合角度指令値θ_ｓに基づいて、統合角度指令値θ_ｓに応じた統合モータトルク指令値Ｔ_ｍｓを演算する。角度制御部５９の詳細については、後述する。

【0071】

トルク制御部６０は、電動モータ１８のモータトルクがモータトルク指令値Ｔ_ｍｓに近づくように駆動回路４１を駆動する。

【0072】

ドライバ目標横偏差設定部６１については、後述する。

【0073】

図３は、角度制御部５９の構成を示すブロック図である。

【0074】

角度制御部５９は、統合角度指令値θ_ｓに基づいて、統合モータトルク指令値Ｔ_ｍｓを演算する。角度制御部５９は、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）７１と、フィードバック制御部７２と、フィードフォワード制御部７３と、外乱トルク推定部７４と、トルク加算部７５と、外乱トルク補償部７６と、減速比除算部７７と、減速比乗算部７８とを含む。

【0075】

減速比乗算部７８は、減速比除算部７７によって演算されるモータトルク指令値Ｔ_ｍｓに減速機１９の減速比Ｎを乗算することにより、モータトルク指令値Ｔ_ｍｓをピニオン軸１３に作用するピニオン軸トルク指令値Ｎ・Ｔ_ｍｓに換算する。

【0076】

ローパスフィルタ７１は、統合角度指令値θ_ｓに対してローパスフィルタ処理を行う。ローパスフィルタ処理後の統合角度指令値θ_ｓｌは、フィードバック制御部７２およびフィードフォワード制御部７３に与えられる。

【0077】

フィードバック制御部７２は、ピニオン角θ_ｐを、ローパスフィルタ処理後の統合角度指令値θ_ｓｌに近づけるために設けられている。フィードバック制御部７２は、角度偏差演算部７２ＡとＰＤ制御部７２Ｂとを含む。角度偏差演算部７２Ａは、統合角度指令値θ_ｓｌとピニオン角θ_ｐとの偏差Δθ（＝θ_ｓｌ－θ_ｐ）を演算する。なお、角度偏差演算部７２Ａは、統合角度指令値θ_ｓｌと、外乱トルク推定部７４によって演算される操舵角推定値^θ_ｐとの偏差（θ_ｓｌ－^θ_ｐ）を、角度偏差Δθとして演算するようにしてもよい。

【0078】

ＰＤ制御部７２Ｂは、角度偏差演算部７２Ａによって演算される角度偏差Δθに対してＰＤ演算（比例微分演算）を行うことにより、フィードバック制御トルクＴ_ｆｂを演算する。フィードバック制御トルクＴ_ｆｂは、トルク加算部７５に与えられる。

【0079】

フィードフォワード制御部７３は、電動パワーステアリングシステム１の慣性による応答性の遅れを補償して、制御の応答性を向上させるために設けられている。フィードフォワード制御部７３は、角加速度演算部７３Ａと慣性乗算部７３Ｂとを含む。角加速度演算部７３Ａは、統合角度指令値θ_ｓｌを二階微分することにより、目標角加速度ｄ^２θ_ｓｌ／ｄｔ^２を演算する。

【0080】

慣性乗算部７３Ｂは、角加速度演算部７３Ａによって演算された目標角加速度ｄ^２θ_ｓｌ／ｄｔ^２に、電動パワーステアリングシステム１の慣性Ｊを乗算することにより、フィードフォワード制御トルクＴ_ｆｆ（＝Ｊ・ｄ^２θ_ｓｌ／ｄｔ^２）を演算する。慣性Ｊは、例えば、後述する電動パワーステアリングシステム１の物理モデル（図４参照）から求められる。フィードフォワード制御トルクＴ_ｆｆは、慣性補償値として、トルク加算部７５に与えられる。

【0081】

トルク加算部７５は、フィードバック制御トルクＴ_ｆｂにフィードフォワード制御トルクＴ_ｆｆを加算することにより、基本トルク指令値（Ｔ_ｆｂ＋Ｔ_ｆｆ）を演算する。

【0082】

外乱トルク推定部７４は、プラント（電動モータ１８の制御対象）に外乱として発生する非線形なトルク（外乱トルク：モータトルク以外のトルク）を推定するために設けられている。外乱トルク推定部７４は、ピニオン軸トルク指令値Ｎ・Ｔ_ｍｓと、ピニオン角θ_ｐとに基づいて、外乱トルク（外乱負荷）Ｔ_ｌｃ、ピニオン角θ_ｐおよびピニオン角微分値（角速度）ｄθ_ｐ／ｄｔを推定する。外乱トルクＴ_ｌｃ、ピニオン角θ_ｐおよびピニオン角微分値ｄθ_ｐ／ｄｔの推定値を、それぞれ^Ｔ_ｌｃ、^θ_ｐおよびｄ^θ_ｐ／ｄｔで表す。外乱トルク推定部７４の詳細については、後述する。

【0083】

外乱トルク推定部７４によって演算された外乱トルク推定値^Ｔ_ｌｃは、外乱トルク補償値として外乱トルク補償部７６に与えられる。

【0084】

外乱トルク補償部７６は、基本トルク指令値（Ｔ_ｆｂ＋Ｔ_ｆｆ）から外乱トルク推定値^Ｔ_ｌｃを減算することにより、統合操舵トルク指令値Ｔ_ｐｓ（＝Ｔ_ｆｂ＋Ｔ_ｆｆ－^Ｔ_ｌｃ）を演算する。これにより、外乱トルクが補償された統合操舵トルク指令値Ｔ_ｐｓ（ピニオン軸１３に対するトルク指令値）が得られる。

【0085】

統合操舵トルク指令値Ｔ_ｐｓは、減速比除算部７７に与えられる。減速比除算部７７は、統合操舵トルク指令値Ｔ_ｐｓを減速比Ｎで除算することにより、統合モータトルク指令値Ｔ_ｍｓを演算する。この統合モータトルク指令値Ｔ_ｍｓが、トルク制御部６０（図２参照）に与えられる。

【0086】

外乱トルク推定部７４について詳しく説明する。外乱トルク推定部７４は、例えば、図４に示す電動パワーステアリングシステム１の物理モデル１０１を使用して、外乱トルクＴ_ｌｃ、ピニオン角θ_ｐおよびピニオン角速度ｄθ_ｐ／ｄｔを推定する外乱オブザーバから構成されている。

【0087】

この物理モデル１０１は、出力軸９および出力軸９に固定されたウォームホイール２１を含むプラント（モータ駆動対象の一例）１０２を含む。プラント１０２には、ステアリングホイール２からトーションバー１０を介してトーションバートルクＴ_ｔｂが与えられるとともに、転舵輪３側から路面負荷トルクＴ_ｒｌが与えられる。

【0088】

さらに、プラント１０２には、ウォームギヤ２０を介してピニオン軸トルク指令値Ｎ・Ｔ_ｍｓが与えられるとともに、ウォームホイール２１とウォームギヤ２０との間の摩擦によって摩擦トルクＴ_ｆが与えられる。

【0089】

プラント１０２の慣性をＪとすると、物理モデル１０１の慣性についての運動方程式は、次式（８）で表される。

【0090】

【数8】

【0091】

ｄ^２θ_ｐ／ｄｔ^２は、プラント１０２の角加速度である。Ｎは、減速機１９の減速比である。Ｔ_ｌｃは、プラント１０２に与えられるモータトルク以外の外乱トルクを示している。この実施形態では、外乱トルクＴ_ｌｃは、トーションバートルクＴ_ｔｂと路面負荷トルクＴ_ｒｌと摩擦トルクＴ_ｆとの和として示されているが、実際には、外乱トルクＴ_ｌｃはこれら以外のトルクを含んでいる。

【0092】

図４の物理モデル１０１に対する状態方程式は、次式（９）で表わされる。

【0093】

【数9】

【0094】

式（９）において、ｘは、状態変数ベクトル、ｕ_１は、既知入力ベクトル、ｕ_２は、未知入力ベクトル、ｙは、出力ベクトル（測定値）である。また、式（９）において、Ａは、システム行列、Ｂ_１は、第１入力行列、Ｂ_２は、第２入力行列、Ｃは、出力行列、Ｄは、直達行列である。

【0095】

前記状態方程式を、未知入力ベクトルｕ_２を状態の１つとして含めた系に拡張する。拡張系の状態方程式（拡張状態方程式）は、次式（１０）で表される。

【0096】

【数10】

【0097】

前記式（１０）において、ｘ_ｅは、拡張系の状態変数ベクトルであり、次式（１１）で表される。

【0098】

【数11】

【0099】

前記式（１０）において、Ａ_ｅは、拡張系のシステム行列、Ｂ_ｅは、拡張系の既知入力行列、Ｃｅは、拡張系の出力行列である。

【0100】

前記式（１０）の拡張状態方程式から、次式（１２）の方程式で表される外乱オブザーバ（拡張状態オブザーバ）が構築される。

【0101】

【数12】

【0102】

式（１２）において、^ｘ_ｅはｘ_ｅの推定値を表している。また、Ｌはオブザーバゲインである。また、^ｙはｙの推定値を表している。^ｘ_ｅは、次式（１３）で表される。

【0103】

【数13】

【0104】

式（１３）において、^θ_ｐはθ_ｐの推定値であり、^Ｔ_ｌｃはＴ_ｌｃの推定値である。

【0105】

外乱トルク推定部７４は、前記式（１２）の方程式に基づいて状態変数ベクトル^ｘ_ｅを演算する。

【0106】

図５は、外乱トルク推定部７４の構成を示すブロック図である。

【0107】

外乱トルク推定部７４は、入力ベクトル入力部８１と、出力行列乗算部８２と、第１加算部８３と、ゲイン乗算部８４と、入力行列乗算部８５と、システム行列乗算部８６と、第２加算部８７と、積分部８８と、状態変数ベクトル出力部８９とを含む。

【0108】

減速比乗算部７８（図３参照）によって演算されるピニオン軸トルク指令値Ｎ・Ｔ_ｍｓは、入力ベクトル入力部８１に与えられる。入力ベクトル入力部８１は、入力ベクトルｕ_１を出力する。

【0109】

積分部８８の出力が状態変数ベクトル^ｘ_ｅ（前記式（１３）参照）となる。演算開始時には、状態変数ベクトル^ｘ_ｅとして初期値が与えられる。状態変数ベクトル^ｘ_ｅの初期値は、たとえば０である。

【0110】

システム行列乗算部８６は、状態変数ベクトル^ｘ_ｅにシステム行列Ａ_ｅを乗算する。出力行列乗算部８２は、状態変数ベクトル^ｘ_ｅに出力行列Ｃ_ｅを乗算する。

【0111】

第１加算部８３は、減速比除算部５２（図２参照）によって演算されたピニオン角θ_ｐである出力ベクトル（測定値）ｙから、出力行列乗算部８２の出力(Ｃ_ｅ・^ｘ_ｅ)を減算する。つまり、第１加算部８３は、出力ベクトルｙと出力ベクトル推定値^ｙ(＝Ｃ_ｅ・^ｘ_ｅ）との差（ｙ－＾ｙ）を演算する。ゲイン乗算部８４は、第１加算部８３の出力（ｙ－＾ｙ）にオブザーバゲインＬ（前記式（１２）参照）を乗算する。

【0112】

入力行列乗算部８５は、入力ベクトル入力部８１から出力される入力ベクトルｕ_１に入力行列Ｂ_ｅを乗算する。第２加算部８７は、入力行列乗算部８５の出力（Ｂｅ・ｕ_１）と、システム行列乗算部８６の出力（Ａ_ｅ・^ｘ_ｅ）と、ゲイン乗算部８４の出力（Ｌ（ｙ－＾ｙ））とを加算することにより、状態変数ベクトルの微分値ｄ^ｘ_ｅ／ｄｔを演算する。積分部８８は、第２加算部８７の出力（ｄ^ｘ_ｅ／ｄｔ）を積分することにより、状態変数ベクトル^ｘ_ｅを演算する。状態変数ベクトル出力部８９は、状態変数ベクトル^ｘ_ｅに基づいて、外乱トルク推定値^Ｔ_ｌｃ、ピニオン角推定値^θ_ｐおよびピニオン角速度推定値ｄ^θ_ｐ／ｄｔを演算する。

【0113】

一般的な外乱オブザーバは、前述の拡張状態オブザーバとは異なり、プラントの逆モデルとローパスフィルタとから構成される。プラントの運動方程式は、前述のように式（８）で表される。したがって、プラントの逆モデルは、次式（１４）となる。

【0114】

【数14】

【0115】

一般的な外乱オブザーバへの入力は、Ｊ・ｄ^２θ_ｐ／ｄｔ^２およびＮ・Ｔ_ｍｓであり、ピニオン角θ_ｐの二階微分値を用いるため、回転角センサ２３のノイズの影響を大きく受ける。これに対して、前述の実施形態の拡張状態オブザーバでは、積分型で外乱トルクを推定するため、微分によるノイズ影響を低減できる。

【0116】

なお、外乱トルク推定部７４として、プラントの逆モデルとローパスフィルタとから構成される一般的な外乱オブザーバを用いてもよい。

【0117】

図６は、トルク制御部６０の構成を示す模式図である。

【0118】

トルク制御部６０（図２参照）は、モータ電流指令値演算部９１と、電流偏差演算部９２と、ＰＩ制御部９３と、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御部９４とを含む。

【0119】

モータ電流指令値演算部９１は、角度制御部５９（図２参照）によって演算されたモータトルク指令値Ｔ_ｍｓを電動モータ１８のトルク定数Ｋ_ｔで除算することにより、モータ電流指令値Ｉ_ｍｓを演算する。

【0120】

電流偏差演算部９２は、モータ電流指令値演算部９１によって得られたモータ電流指令値Ｉ_ｍｓと電流検出回路４２によって検出されたモータ電流Ｉ_ｍとの偏差ΔＩ（＝Ｉ_ｍｓ－Ｉ_ｍ）を演算する。

【0121】

ＰＩ制御部９３は、電流偏差演算部９２によって演算された電流偏差ΔＩに対するＰＩ演算（比例積分演算）を行うことにより、電動モータ１８に流れるモータ電流Ｉ_ｍをモータ電流指令値Ｉ_ｃｍｄに導くための駆動指令値を生成する。ＰＷＭ制御部９４は、前記駆動指令値に対応するデューティ比のＰＷＭ制御信号を生成して、駆動回路４１に供給する。これにより、駆動指令値に対応した電力が電動モータ１８に供給されることになる。これにより、モータトルクがモータトルク指令値Ｔ_ｍｓと等しくなるように、電動モータ１８が駆動制御される。

【0122】

以下、ドライバ目標横偏差設定部６１（図２参照）の動作および上位ＥＣＵ２０１による目標走行経路の生成方法について説明する。

【0123】

ドライバ目標横偏差設定部６１は、トーションバートルクＴ_ｔｂと、上位ＥＣＵ２０１から与えられる車速ｖ_ｘおよび視覚情報ベースの目標走行経路との現在の横偏差Δｙ_ａｄとに基づいて、現在時刻ｔ_０から所定時間ｔ_ｓが経過するまでにドライバが移動しようと意図する横方向距離であるドライバ目標横偏差Δｙ_ｍｄを設定する。

【0124】

視覚情報ベースの目標走行経路との現在の横偏差Δｙ_ａｄは、視覚情報ベースの目標走行経路と現在の車両基準位置との横方向距離である。

【0125】

図７は、ドライバ目標横偏差設定部６１の構成を示すブロック図である。

【0126】

ドライバ目標横偏差設定部６１（図２参照）は、ヨーレート演算部１１１とドライバ目標横偏差演算部１１２とを含む。

【0127】

ヨーレート演算部１１１は、車両モデルを用いて、トーションバートルクＴ_ｔｂおよび車速ｖ_ｘから、運転支援が機能していないと仮定した場合に発生するヨーレートγ_{ｄ，ｍｏｄｅｌ}を演算する。なお、ヨーレート演算部１１１は、車両モデルを用いて、手動操舵角指令値θ_ｍｄおよび車速ｖ_ｘから、手動操舵角指令値θ_ｍｄに対して発生するヨーレートγ_{ｄ，ｍｏｄｅｌ}を演算してもよい。

【0128】

ドライバ目標横偏差演算部１１２は、図８に示すように、車速ｖ_ｘとヨーレートγ_{ｄ，ｍｏｄｅｌ}とが一定で、ｔ_ｓ秒間、車両が定常円旋回したと仮定した場合の、車両の横方向の移動距離を、ドライバ目標横偏差Δｙ_ｍｄとして求める。図８において、ｓ軸（横軸）は、視覚情報ベースの目標走行経路Ｐ_ｅに沿う方向（縦方向）の位置を示し、ｄ軸（縦軸）は、目標走行経路Ｐ_ｅに沿う方向に直交する方向（横方向）の位置を示している。

【0129】

ドライバ目標横偏差演算部１１２は、次式（１５）に基づいて、ドライバ目標横偏差Δｙ_ｍｄを演算する。

【0130】

【数15】

【0131】

ドライバ目標横偏差設定部６１によって設定されたドライバ目標横偏差Δｙ_ｍｄは、上位ＥＣＵ２０１に与えられる。

【0132】

図９は、主としてドライバ目標横偏差Δｙ_ｍｄを用いて目標走行経路を変更するための上位ＥＣＵ２０１の構成を示すブロック図である。

【0133】

上位ＥＣＵ２０１は、修正経路候補生成部２１１と、修正経路選択部２１２と、目標走行経路生成部２１３と、自動操舵角指令値生成部２１４とを含む。なお、図示しないが、上位ＥＣＵ２０１は、視覚情報ベースの目標走行経路との現在の横偏差Δｙ_ａｄを演算する横偏差演算部を含んでいる。

【0134】

この実施形態では、修正経路候補生成部２１１と、修正経路選択部２１２とによって、本発明における「修正走行経路生成部」が構成されている。また、ドライバ目標横偏差演算部１１２と、修正経路候補生成部２１１と、修正経路選択部２１２と、目標走行経路生成部２１３とによって、本発明における「経路変更部」が構成されている。

【0135】

修正経路候補生成部２１１の動作について説明する。図１０に示すように、現在の車両の横位置ｙ_０，横速度ｄｙ_０／ｄｔおよび横加速度ｄ^２ｙ_０／ｄｔ^２が計測でき、完了時間ｔ_ｆでの横位置ｙ_ｒｆが決まると、完了時間ｔ_ｆでの横速度および横加速度を０とすることにより、次式（１６）で示す５次関数によって１つの修正経路候補が一意に決まる。

【0136】

【数16】

【0137】

なお、この実施形態では、「修正経路」とは、視覚情報ベースの目標走行経路を修正するために用いられる経路を意味している。「修正経路候補」は、「修正経路」の候補である。また、現在の車両の横位置ｙ_０，横速度ｄｙ_０／ｄｔおよび横加速度ｄ^２ｙ_０／ｄｔ^２は、修正経路候補生成部２１１によって選択された修正経路を表す関数ｙ_ｔ（ｔ）の前回値に基づいて求められる。

【0138】

修正経路候補生成部２１１は、完了時間ｔ_ｆと完了時間ｔ_ｆでの横位置ｙ_ｒｆとを次式（１７）で示すように複数設定し、それらの各組合せに対して５次関数の係数ａ_０、ａ_１、ａ_２、ａ_３、ａ_４およびａ_５を求める。

【0139】

【数17】

【0140】

式（１７）において、Ｗは予め設定された横方向（すなわち、視覚情報ベースの目標走行経路に沿う方向に直交する方向）の長さであり、Δｔは予め設定された時間である。

【0141】

これにより、図１１に示すように、複数の修正経路候補が生成される。例えば、式（１７）において、ｉを－２、－１、０、１、２の５種類に設定し、ｋを１、２、３、４、５の５種類に設定した場合には、２５個の修正経路候補が生成される。

【0142】

修正経路選択部２１２は、修正経路候補生成部２１１によって生成された複数の修正経路候補の中から最適な修正経路候補を修正経路として選択する。

【0143】

修正経路選択部２１２は、まず、式（１８）に基づいて、複数の修正経路候補毎に、車両が当該修正経路候補に追従した際の車両の横加速度ｄ^２ｙ_ｒ／ｄｔ^２の微分値であるジャークに基づいてコストＪ_ｙ（ｉ，ｋ）を演算する。

【0144】

【数18】

【0145】

なお、式（１８）の右辺の係数ａ_０、ａ_１、ａ_２、ａ_３、ａ_４およびａ_５としては、左辺のＪ_ｙ（ｉ，ｋ）における（ｉ，ｋ）に対応する係数であって、式（１６）より求めた係数ａ_０、ａ_１、ａ_２、ａ_３、ａ_４およびａ_５が用いられる。また、ｔ_ｆとしては、左辺のＪ_ｙ（ｉ，ｋ）におけるｋに対応した、式（１７）のｔ_ｆ（ｋ）が用いられる。

【0146】

修正経路選択部２１２は、次に、次式（１９）で示すように、複数の修正経路候補毎に、ジャークに応じたコストＪ_ｙ（ｉ，ｋ）と、完了時間ｔ_ｆ（ｋ）と、横位置ｙ_ｒｆ（ｉ）と横偏差Δｙ_ａｄとの差分と、横位置ｙ_ｒｆ（ｉ）と横偏差Δｙ_ｍｄとの差分とから、コスト関数Ｃ_ｙ（ｉ，ｋ）を生成する。

【0147】

【数19】

【0148】

式（１９）において、ｋ_ｊ、ｋ_ｔ、ｋ_ａｄおよびｋ_ｍｄは、予め設定された重みである。ジャークに応じたコストＪ_ｙ（ｉ，ｋ）が大きいと完了時間ｔ_ｆ（ｋ）が早くなるので、ジャークに応じたコストＪ_ｙ（ｉ，ｋ）と完了時間ｔ_ｆ（ｋ）とはトレードオフの関係にある。ジャークに応じたコストＪ_ｙ（ｉ，ｋ）が大きいと乗り心地が悪化するおそれがあるが、ジャークに応じたコストＪ_ｙ（ｉ，ｋ）が小さいと完了時間が大きくなる。また、式（１９）において（ｙ_ｒｆ（ｉ）－Δｙ_ａｄ）は、修正経路候補と運転支援の目標値との差であり、（ｙ_ｒｆ（ｉ）－Δｙ_ｍｄ）は、修正経路候補と手動運転の目標値との差である。

【0149】

修正経路としては、ジャークが小さく、かつ完了時間が早く、かつ（ｙ_ｒｆ（ｉ）－Δｙ_ａｄ）^２が小さく、かつ（ｙ_ｒｆ（ｉ）－Δｙ_ｍｄ）^２が小さいものが好ましい。

【0150】

そこで、修正経路選択部２１２は、複数の修正経路候補のうちから、コスト関数Ｃ_ｙ（ｉ，ｋ）が最小となる修正経路候補を、最適な修正経路として選択する。

【0151】

目標走行経路生成部２１３は、修正経路選択部２１２によって選択された修正経路に基づいて視覚情報ベースの目標走行経路を修正することにより、最終的な目標走行経路を生成する。

【0152】

具体的には、目標走行経路生成部２１３は、図１２に示すように、視覚情報ベースの目標走行経路３０１に、修正経路選択部２１２によって選択された修正経路３０２を加算することによって、最終的な目標走行経路３０３を生成する。視覚情報ベースの目標走行経路３０１は、図１２に示すように、車両の前後方向の位置をｘ軸にとり、車両の左右方向の位置をｙ軸にとった座標系で示される。図１２の例では、また、ｋ＝４でかつｉ＝１に対応する修正経路候補が、修正経路として選択された場合の例を示している。

【0153】

自動操舵角指令値生成部２１４は、目標走行経路生成部２１３によって生成された目標走行経路に沿って車両を移動させるための自動操舵角指令値θ_ａを生成する。

【0154】

なお、運転モードが通常モードである場合には、モータ制御用ＥＣＵ２０２内に設けられているアシストトルク指令値設定部（図２には図示されていない）が、トーションバートルクＴ_ｔｂを用いてアシストトルク指令値を設定する。そして、トルク制御部６０は、アシストトルク指令値のみに基づいて、駆動回路４１を駆動する。

【0155】

前述の実施形態では、ドライバ目標操舵角推定部５３に基づいて反力制御ゲインｋ_ａ，ｃ_ａが設定されているので、運転支援モードにおいて、ドライバの意図を十分に反映した操舵制御を行うことができるようになる。

【0156】

さらに、前述の実施形態では、ドライバ目標横偏差設定部６１によって設定されたドライバ目標横偏差Δｙ_ｍｄに基づいて、視覚情報ベースの目標走行経路を修正できる（目標走行経路を変更できる）ので、運転支援モードにおいて、ドライバの意図を十分に反映した操舵制御を行うことができるようになる。これにより、ドライバとシステムの適切な相互作用状態を作りだすことができる。

【0157】

以上、この発明の実施形態について説明したが、この発明はさらに他の形態で実施することもできる。例えば、前述の実施形態では、ドライバトルク制御ゲイン推定部５４は、ドライバ目標操舵角^θ_ｄ、ピニオン角θ_ｐおよびトーションバートルクＴ_ｔｂに基づいて、バネ定数ｋ_ｄと粘性減衰係数ｃ_ｄの両方を推定しているが、バネ定数ｋ_ｄと粘性減衰係数ｃ_ｄのいずれか一方のみを推定するようにしてもよい。その場合には、反力制御ゲインｋ_ａ，ｃ_ａのうち、ドライバトルク制御ゲイン推定部５４によって推定された一方のドライバトルク制御ゲインに対応した反力制御ゲインのみに、ドライバトルク制御ゲインの推定値が反映される。

【0158】

また、前述の実施形態では、反力制御ゲイン演算部５５（図２参照）は、ドライバトルク制御ゲイン^ｋ_ｄ，^ｃ_ｄと上位ＥＣＵ２０１から与えられる重み係数κとに基づいて、反力制御ゲインｋ_ａ，ｃ_ａを演算している。しかし、重み係数κは、モータ制御用ＥＣＵ２０２に予め設定された固定値であってもよい。

【0159】

また、前述の実施形態では、角度制御部５９（図２参照）は、フィードフォワード制御部７３を備えているが、フィードフォワード制御部７３を省略してもよい。この場合には、フィードバック制御部７２によって演算されるフィードバック制御トルクＴ_ｆｂが基本目標トルクとなる。

【0160】

また、前述の実施形態では、この発明をコラムタイプＥＰＳに適用した場合の例を示したが、この発明は、コラムタイプ以外のＥＰＳにも適用することができる。また、この発明は、ステアバイワイヤシステムにも適用することができる。

【0161】

本発明の実施形態について詳細に説明してきたが、これらは本発明の技術的内容を明らかにするために用いられた具体例に過ぎず、本発明はこれらの具体例に限定して解釈されるべきではなく、本発明の範囲は添付の請求の範囲によってのみ限定される。

【符号の説明】

【0162】

１…電動パワーステアリング装置、３…転舵輪、４…転舵機構、１８…電動モータ、５３…ドライバ目標操舵角推定部、５４…ドライバトルク制御ゲイン推定部、５５…反力御ゲイン演算部、５６…反力設定部、５７…手動操舵角指令値演算部、５８…統合角度指令値演算部、５９…角度制御部、６０…トルク制御部、６１…ドライバ目標横偏差設定部、１１１…ヨーレート演算部、１１２…ドライバ目標横偏差演算部、２０１…上位ＥＣＵ２０１、２０２…モータ制御用ＥＣＵ、２１１…修正経路候補生成部、２１２…修正経路選択部、２１３…目標走行経路生成部、２１４…自動操舵角指令値生成部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】