JP2007099262A - 車両運動制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両に対する障害物を事前に判断し、今後の走行状態と現在の走行状態に応じて各車両の制御装置が適切に動作し、障害物の回避走行を適切に行う。
【解決手段】車両挙動制御変更部７０は、障害物検出部３０からの前方障害物に関するデータが入力され、認識した前方障害物が自車両１から予め設定しておいた距離内にある場合や、前回の障害物の認識から予め設定する時間内での障害物認識の場合は（障害物回避後所定時間を経るまでは）、後輪操舵制御部４０に対しては前輪舵角に対する後輪舵角の同相操舵量を大きくするとともに、ヨーレートに対する後輪舵角の同相操舵量を大きく制御変更する信号を出力させ、車両の安定性と横方向の回避性能を向上させる。また、制動力制御部５０に対しては制御の不感帯を狭めて速やかに制御に入るようにして操舵性に対する応答性を向上させるように制御変更させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、障害物の回避を回避前から回避後までを考慮して適切に行わせる車両運動制御装置に関する。

近年、車両の走行性能を向上させるために様々な車両の制御装置が開発・実用化されている。コーナリング等の際に車両にはたらく力の関係からコーナリング中に制動力を適切な車輪に加えて走行安定性を向上させる制動力制御装置、車両の走行状態に応じて後輪の操舵を制御する後輪操舵制御装置、車両の走行状態を基に左右輪間の差動制限力を制御する左右輪差動制限制御装置、車両の走行状態を基に前後輪間のセンターディファレンシャル装置の差動制限力を制御して前後輪間で所定にトルク配分を行う動力配分制御装置がその例である。

例えば、特開平２−７０５６１号公報に示される制動力制御装置では、目標ヨーレートと実際のヨーレート（実ヨーレート）とを比較し、車両の運動状態が目標ヨーレートに対しアンダーステアの傾向かオーバーステアの傾向かを求め、実ヨーレートと目標ヨーレートとが一致するように、アンダーステア傾向の場合には内側車輪に制動力を加え補正し、オーバーステア傾向の場合には外側車輪に制動力を加え補正して車両の走行安定性を向上させるようになっている。
特開平２−７０５６１号公報

しかしながら、上述の各車両の制御装置では、現在の走行状態に基づく制御であるため、不安定な走行状態が発生したら、これを安定させようと制御するもので、不安定な走行の発生を予測するものではないため、その不安定な走行の発生を防止することは困難であった。

例えば、従来の各車両の制御装置では、前方に障害物が存在する場合、この前方障害物に対応する運転は全てドライバに委ねられており、ドライバによる操作が不適切なまま、車両が障害物の回避走行に移行した場合は不安定な車両挙動が発生した際から上記各車両の制御装置が動作することになり、制御が遅れることになる。

特に、障害物の回避走行においては、障害物を回避する際と障害物の回避後に元の車両姿勢に戻る操作が短時間に必要とされ、これら操作を容易に安定して自然に行えるようにする必要がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、車両に対する障害物を事前に判断し、今後の走行状態と現在の走行状態に応じて各車両の制御装置が適切に動作して、障害物の回避走行を適切に行うことができる車両運動制御装置を提供することを目的としている。

本発明は、走行路前方の障害物を認識する障害物認識手段と、車両の走行状態を基に制動力を所定の選択した車輪に加える制動力制御部を少なくとも有して車両の挙動を制御する車両挙動制御手段と、認識した前方障害物が自車両から予め設定しておいた距離内にある場合と障害物の認識から予め設定する時間内の場合の少なくとも一方の場合に、上記車両挙動制御手段を制御不感帯を狭める方向に制御することで操舵に対する応答性を向上させる車両挙動制御変更手段とを備えたことを特徴としている。

本発明による車両運動制御装置によれば、車両に対する障害物を事前に判断し、今後の走行状態と現在の走行状態に応じて各車両の制御装置が適切に動作して、障害物の回避走行を適切に行うことが可能になる。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
図１〜図５は本発明の実施の一形態を示し、図１は車両における車両運動制御装置全体の概略説明図、図２は制動力制御部の機能ブロック図、図３は横すべり角αに対応するヨーレート偏差補正値Δγ' の一例を示す説明図、図４は制動力制御による車両の動作の説明図、図５は車両挙動制御変更部における制御のフローチャートである。

図１において、符号１はセンターディファレンシャル装置および自動変速装置を有する４輪駆動車を一例とする車両を示し、車両前部に配置されたエンジン２による駆動力は、このエンジン２後方の自動変速装置（トルクコンバータ等も含んで図示）３からトランスミッション出力軸３ａを経てセンターディファレンシャル装置４に伝達され、このセンターディファレンシャル装置４から、リヤドライブ軸５、プロペラシャフト６、ドライブピニオン７を介して後輪終減速装置８に入力される一方、上記センターディファレンシャル装置４から、フロントドライブ軸９を介して前輪終減速装置１０に入力されるように構成されている。ここで、上記自動変速装置３、センターディファレンシャル装置４および前輪終減速装置１０等は、一体に図示しないケース内に設けられている。

上記後輪終減速装置８に入力された駆動力は、後輪左ドライブ軸１１rlを経て左後輪１２rlに、後輪右ドライブ軸１１rrを経て右後輪１２rrに伝達される一方、上記前輪終減速装置１０に入力された駆動力は、前輪左ドライブ軸１１flを経て左前輪１２flに、前輪右ドライブ軸１１frを経て右前輪１２frに伝達されるようになっている。

一方、符号１３は、車両１の後輪操舵部を示し、この後輪操舵部１３には、後述する後輪操舵制御部４０により制御されるモータ駆動部１４で駆動される後輪操舵モータ１５が設けられており、この後輪操舵モータ１５による動力が、ウォーム・ウォームホィール、リンク機構を介して伝達され、上記左後輪１２rl，右後輪１２rrを転舵するようになっている。

符号１６は車両のブレーキ駆動部を示し、このブレーキ駆動部１６には、ドライバにより操作されるブレーキペダル１７と接続されたマスターシリンダ１８が接続されており、ドライバが上記ブレーキペダル１７を操作すると上記マスターシリンダ１８により、上記ブレーキ駆動部１６を通じて、４輪１２fl，１２fr，１２rl，１２rrの各ホイールシリンダ（左前輪ホイールシリンダ１９fl，右前輪ホイールシリンダ１９fr，左後輪ホイールシリンダ１９rl，右後輪ホイールシリンダ１９rr）にブレーキ圧が導入され、これにより４輪にブレーキがかかって制動されるように構成されている。

上記ブレーキ駆動部１６は、加圧源、減圧弁、増圧弁等を備えたハイドロリックユニットで、入力信号に応じて、上記各ホイールシリンダ１９fl，１９fr，１９rl，１９rrに対して、それぞれ独立にブレーキ圧を導入自在に形成されている。

上記各車輪１２fl，１２fr，１２rl，１２rrは、それぞれの車輪速度が車輪速度センサ（左前輪速度センサ２１fl，右前輪速度センサ２１fr，左後輪速度センサ２１rl，右後輪速度センサ２１rr）により検出されるようになっており、これら車輪速度の信号は、車両の挙動を制御する車両挙動制御手段としての上記後輪操舵制御部４０と制動力制御部５０に入力されるようになっている。

また、ハンドル角センサ２２、ヨーレートセンサ２３、横加速度センサ２４、後輪舵角センサ２５からの各信号が得られるようになっており、上記ハンドル角センサ２２、ヨーレートセンサ２３からの信号は共に上記後輪操舵制御部４０と制動力制御部５０に、上記横加速度センサ２４からの信号は上記制動力制御部５０に、上記後輪舵角センサ２５からの信号は上記後輪操舵制御部４０に入力されるようになっている。

上記後輪操舵制御部４０は、上述の如く、上記各車輪速度センサ２１fl，２１fr，２１rl，２１rr，ハンドル角センサ２２，後輪舵角センサ２５とヨーレートセンサ２３の各センサ信号が入力されると共に、後述する車両挙動制御変更部７０からの制御信号が入力され、これら各信号に基づき必要な後輪舵角を演算し、前記モータ駆動部１４に対して駆動信号を出力するようになっている。

上記後輪操舵制御部４０では、例えば各車輪速度の値から車速Ｖを演算し、この車速Ｖと、ハンドル角θｆ、ヨーレートγとを用い予め所定の制御則に基づいて目標とする後輪舵角δr'を算出し、現在の後輪舵角δｒと比較して必要な後輪操舵量を設定し、この後輪操舵量に対応する信号を前記後輪操舵部１３のモータ駆動部１４に出力し、前記後輪操舵モータ１５を駆動させるようになっている。そして、上記車両挙動制御変更部７０からの制御信号に応じ、所定に、前輪舵角とヨーレートに対する後輪舵角の同相操舵量を大きく設定する補正が行われるようになっている。

上記後輪操舵制御部４０で行われる制御をさらに詳述すると、この後輪操舵制御部４０に設定されている制御則は、例えば本発明の実施の形態では周知の「ハンドル角逆相＋ヨーレート同相制御則」を基本制御則とするもので以下の（１）式で与えられる。
δr'＝−ｋδ０・ｆ１・（θｆ／Ｎ）＋ｋγ０・ｆ２・γ …（１）
ここで、ｋδ０はハンドル角感応ゲイン、ｋγ０はヨーレート感応ゲイン、Ｎはステアリングギヤ比である。

上記ヨーレート感応ゲインｋγ０は、ヨーレートγを減少させるように後輪の操舵量を定める係数になっている。また、上記ハンドル角感応ゲインｋδ０は、操舵回頭性を与えるように後輪の操舵量を定める係数になっている。

すなわち、上記ヨーレート感応ゲインｋγ０はヨーレートγに対して同相に後輪を操舵するよう与えられており、ヨーレート感応ゲインｋγ０が大きいほど車両は旋回せずに斜めに進む傾向が強くなり、ヨーレートγの発生を防ぐことができる。換言すれば回頭性が減少し、安定性が向上した車両特性になる。このようにヨーレート感応ゲインｋγ０は、発生したヨーレートγに対してどのくらい後輪に対して操舵量を与えてやれば、ヨーレートγの発生を防ぐことができるかの係数とみなすことができる。

しかしながら、ヨーレート感応ゲインｋγ０だけでは、旋回することのできない車両となってしまう。これを防止するためハンドル角感応ゲインｋδ０が設定される。すなわちハンドル角θｆに対して後輪を逆相に操舵させることで車両の回頭性を向上させるのである。ハンドル角θｆに対してハンドル角感応ゲインｋδ０の項の方が大きくなるよう設定することで車両は旋回する。但し、ステアリングをニュートラルの状態に戻すことで、制御則はヨーレート感応ゲインｋγ０の項だけとなるため、旋回終了後はヨーレートγを無くす方向（車両のふらつきを無くす方向）に後輪が操舵される。

また、ハンドル角感応ゲインｋδ０は、前輪と後輪のコーナリングパワに基づき算出されるため、車速が一定値以上ではハンドル角感応ゲインｋδ０の値は変化しない。但し、車速が０に近い状態では、後輪の据え切りを防止するため、ハンドル角感応ゲインｋδ０は小さい値に設定されている。

上述のように設定されているハンドル角感応ゲインｋδ０とヨーレート感応ゲインｋγ０に対し、本発明の実施の形態では、上記車両挙動制御変更部７０からの制御信号の入力により、上記ハンドル角感応ゲインｋδ０については後輪舵角補正値ｆ１を乗じることで補正することが可能なように、上記ヨーレート感応ゲインｋγ０については後輪舵角補正値ｆ２を乗じることで補正することが可能なようになっている。

すなわち、上記ハンドル角感応ゲインｋδ０については、後輪舵角補正値ｆ１を乗じることで、その絶対値が小さくなるように補正され、ハンドル角θｆに対して通常より後輪が逆相に操舵されることを減少させて車両の回頭性が向上されることを抑制するようになっている。

また、上記ヨーレート感応ゲインｋγ０については、後輪舵角補正値ｆ２を乗じることで、通常より大きくなるように補正され、ヨーレートγに対して後輪は同相に大きくされて車両の回頭性が向上されることを抑制するようになっている。

尚、車両によってはハンドル角感応ゲインｋδ０の補正とヨーレート感応ゲインｋγ０の補正の一方のみを行うようにしても効果が得られることはいうまでもない。

前記制動力制御部５０は、車両の走行状態を基に制動力を所定の選択した車輪に加えて制御するもので、例えば、本出願人が特開平９−７６８９４号公報で先に提案した制動力制御装置により形成されている。

すなわち、この制動力制御部５０は、図２に示すように、車速算出部５１，操舵角算出部５２，目標ヨーレート定常ゲイン算出部５３，目標ヨーレート算出部５４，予測ヨーレート定常ゲイン算出部５５，予測ヨーレート算出部５６，目標ヨーレート微分演算部５７，予測ヨーレート微分演算部５８，ヨーレート微分偏差算出部５９，第１の目標制動力算出部６０，ヨーレート偏差算出部６１，第２の目標制動力算出部６２，最終目標制動力算出部６３，制動輪判別部６４，出力判定部６５および制動信号出力部６６から主要に構成されている。

上記車速算出部５１は、前記各車輪速度センサ２１fl，２１fr，２１rl，２１rrからの車輪速度の信号が入力され、これらの信号を予め設定しておいた数式で演算して（例えば、上記各車輪速度センサ２１fl，２１fr，２１rl，２１rrからの速度信号の平均値を算出して）車速Ｖを求め、上記目標ヨーレート定常ゲイン算出部５３，予測ヨーレート定常ゲイン算出部５５および上記第２の目標制動力算出部６２に出力するように形成されている。

また、上記操舵角算出部５２は、前記ハンドル角センサ２２からの信号が入力され、ハンドル角θｆをステアリングギア比Ｎで除して実舵角δf （＝θｆ／Ｎ）を算出し、上記目標ヨーレート算出部５４，予測ヨーレート算出部５６および上記第２の目標制動力算出部６２に出力するように形成されている。

さらに、上記目標ヨーレート定常ゲイン算出部５３は、予め設定しておいた式に基づき、車両の定常円旋回時の実舵角δf に対するヨーレートの値（目標ヨーレート定常ゲインＧγδｆ（０））を求めるものであり、算出した目標ヨーレート定常ゲインＧγδｆ（０）は、上記目標ヨーレート算出部５４と上記第２の目標制動力算出部６２に出力される。ここで、ホイールベースをＬ，車両の諸元で決まるスタビリティファクタをＡ0 とすると、目標ヨーレート定常ゲインＧγδｆ（０）は以下の式で算出される。
Ｇγδｆ（０）＝１／（１＋Ａ0 ・Ｖ^２ ）・Ｖ／Ｌ …（２）
また、上記スタビリティファクタＡ0 は、車両質量をｍ，前軸と重心間の距離をＬf ，後軸と重心間の距離をＬr ，フロント等価コーナリングパワーをＣＰf ，リア等価コーナリングパワーをＣＰr とすると次式で求められる。
Ａ0 ＝｛−ｍ・（Ｌf ・ＣＰf −Ｌr ・ＣＰr ）｝／（２・Ｌ^２ ・ＣＰf ・ＣＰr ） …（３）
また、上記目標ヨーレート算出部５４は、上記操舵角算出部５２からの実舵角δf と、上記目標ヨーレート定常ゲイン算出部５３からの目標ヨーレート定常ゲインＧγδｆ（０）を基に、車両の応答遅れを考慮して目標ヨーレートγ' を算出し、この目標ヨーレートγ' を上記目標ヨーレート微分演算部５７と上記ヨーレート偏差算出部６１に出力するように形成されている。
目標ヨーレートγ' の算出は、時定数をＴ，ラプラス演算子をｓとして、 γ' ＝１／（１＋Ｔ・ｓ）・Ｇγδｆ（０）・δf …（４）
で得られる。尚、上記（４）式は、２次系で表現される車両の応答遅れを１次系に近似した式であり、またＴは時定数で、例えば下式で得られる。
Ｔ＝ｍ・Ｌf ・Ｖ／２・Ｌ・ＣＰr …（５）
さらに、上記予測ヨーレート定常ゲイン算出部５５は、予め設定しておいた式に基づき、低μ路走行での予測される車両の定常円旋回時の実舵角δf に対するヨーレートの値（予測ヨーレート定常ゲインＧγδｆ（０）LOW ）を求めるようになっており、算出した予測ヨーレート定常ゲインＧγδｆ（０）LOW は、上記予測ヨーレート算出部５６に出力される。ここで、車両の諸元で決まる低μ路走行でのスタビリティファクタをＡ0LOWとすると、予測ヨーレート定常ゲインＧγδｆ（０）LOW は以下の式で算出される。
Ｇγδｆ（０）LOW ＝１／（１＋Ａ0LOW・Ｖ^２ ）・Ｖ／Ｌ …（６）
また、上記低μ路スタビリティファクタＡ0LOWは、低μ路でのフロント等価コーナリングパワーをＣＰfLOW，低μ路でのリア等価コーナリングパワーをＣＰrLOWとすると次式で求められる。
Ａ0LOW＝｛−ｍ・（Ｌf ・ＣＰfLOW−Ｌr ・ＣＰrLOW）｝
／（２・Ｌ^２ ・ＣＰfLOW・ＣＰrLOW） …（７）
また、上記予測ヨーレート算出部５６は、上記操舵角算出部５２からの実舵角δf と、上記予測ヨーレート定常ゲイン算出部５５からの予測ヨーレート定常ゲインＧγδｆ（０）LOW を基に、車両の応答遅れを考慮して低μ路での予測ヨーレートγ'LOWを算出し、この予測ヨーレートγ'LOWを上記予測ヨーレート微分演算部５８に出力するように形成されている。低μ路における予測ヨーレートγ'LOWの算出は、時定数をＴLOW として、
γ'LOW＝１／（１＋ＴLOW ・ｓ）・Ｇγδｆ（０）LOW ・δf …（８）
で得られる。尚、上記（８）式は、２次系で表現される車両の応答遅れを１次系に近似した式であり、時定数ＴLOW は、例えば下式で得られる。
ＴLOW ＝ｍ・Ｌf ・Ｖ／２・Ｌ・ＣＰrLOW …（９）
さらに、上記目標ヨーレート微分演算部５７は、上記目標ヨーレート算出部５４で算出した目標ヨーレートγ' の微分値（目標ヨーレート微分値）Ｓγ' を算出するもので、また、上記予測ヨーレート微分演算部５８は、上記予測ヨーレート算出部５６で算出した予測ヨーレートγ'LOWの微分値（予測ヨーレート微分値）Ｓγ'LOWを算出するように形成されている。

上記目標ヨーレート微分演算部５７で算出される目標ヨーレート微分値Ｓγ' と、上記予測ヨーレート微分演算部５８で算出される予測ヨーレート微分値Ｓγ'LOWは、上記ヨーレート微分偏差算出部５９に入力され、このヨーレート微分偏差算出部５９で、上記目標ヨーレート微分値Ｓγ' と上記予測ヨーレート微分値Ｓγ'LOWとの偏差ｄΔγが算出される。
ｄΔγ＝Ｓγ'LOW−Ｓγ' …（１０）
また、上記第１の目標制動力算出部６０は、上記ヨーレート微分偏差算出部５９から、ヨーレート微分偏差ｄΔγが入力され、このヨーレート微分偏差ｄΔγを基に車両諸元を考慮して、前輪と後輪の目標制動力（第１の前輪目標液圧ＢＦ１ｆ，第１の後輪目標液圧ＢＦ１ｒ）を算出するようになっており、算出した第１の目標液圧ＢＦ１ｆ，ＢＦ１ｒは、上記最終目標制動力算出部６３に出力される。上記第１の目標液圧ＢＦ１ｆ，ＢＦ１ｒは、次式により算出する。
ＢＦ１ｆ＝Ｇ１・ｄΔγ・Ｉz ／（ｄｆ／２） …（１１）
ＢＦ１ｒ＝Ｇ1 ・Ｇ2 ・ｄΔγ・Ｉz ／（ｄｒ／２） …（１２）
ここで、Ｇ1 （例えば、０．０５）およびＧ2 （例えば、０．１５）はゲイン、Ｉz は車両のヨー慣性モーメント、ｄｆはフロントトレッド、ｄｒはリアトレッドを示す。上記（１１）式において、Ｇ１は、第１の大きいゲインであり、ｄΔγ・Ｉz ／（ｄｆ／２）は、第１の前輪の理論制動力としての部分を示している。また、上記（１２）式において、Ｇ1 ・Ｇ2 は、第１の小さいゲインであり、ｄΔγ・Ｉz ／（ｄｒ／２）は、第１の後輪の理論制動力としての部分を示している。特に低μ路等において後輪の制動力によって後輪が横すべりを起こし安定性を失うことを防止するため、あるいは、後輪に制動力が加えられる場合、運転者の意思に反して回頭モーメントが強く不安定に感じることを防止するため、上記第１の後輪目標液圧ＢＦ１ｒは、第１の後輪の理論制動力に第１の小さいゲインを乗算して、より小さな値としているのである。

上述のように、ヨーレート微分偏差ｄΔγを基に算出される第１の目標液圧ＢＦ１ｆ，ＢＦ１ｒは、低μ路を走行していると仮想して得られる値となっている。ここで、低μ路走行条件を仮想したのは、低μ路走行になるほど制動力制御が必要とされるためである。尚、上記各式で用いる低μ路における各定数は、車両モデルによる実験データ、あるいは周知の理論計算等により、予め求めたものである。

また、上記ヨーレート偏差算出部６１では、前記ヨーレートセンサ２３で検出した実ヨーレートγから、上記目標ヨーレート算出部５４で算出した目標ヨーレートγ' を減算し、ヨーレート偏差Δγ（＝γ−γ' ）を求め、このヨーレート偏差Δγを上記第２の目標制動力算出部６２，制動輪判別部６４および上記出力判定部６５に出力するようになっている。

上記第２の目標制動力算出部６２は、車両諸元を考慮して、車両の運動状態とヨーレート偏差とを基に前輪と後輪の目標制動力（第２の前輪目標液圧ＢＦ２ｆ，第２の後輪目標液圧ＢＦ２ｒ）を算出するもので、算出した第２の目標液圧ＢＦ２ｆ，ＢＦ２ｒは、上記最終目標制動力算出部６３に出力される。上記第２の目標液圧ＢＦ２ｆ，ＢＦ２ｒは、次式により算出する。
ＢＦ２ｆ＝Ｇ3 ・（ΔＡ・４・Ｌ^２ ・ＣＰf ・ＣＰr ・Ｖ）
／｛（ＣＰf ＋ＣＰr ）／ｄｆ｝・γ …（１３）
ＢＦ２ｒ＝Ｇ3 ・Ｇ4 ・（ΔＡ・４・Ｌ^２ ・ＣＰf ・ＣＰr ・Ｖ）
／｛（ＣＰf ＋ＣＰr ）／ｄｒ｝・γ …（１４）
ここで、Ｇ3 （例えば、８．０）およびＧ4 （例えば、０．１５）はゲインを示し、ΔＡは、
ΔＡ＝｛δｆ／（Ｇγδｆ（０）・δｆ＋Δγ）−１／Ｇγδｆ（０）｝
／（Ｌ・Ｖ） …（１５）
である。

尚、上記（１５）式のΔγは、さらに車両の進行方向と前後方向のなす角である横すべり角αを考慮して補正したものを用いても良い。この横すべり角による補正は、具体的には、図中、破線で示す横すべり角算出部６７で横すべり角αを算出し、上記第２の目標制動力算出部６２で、この横すべり角αに対応したヨーレート偏差補正値Δγ' に変換して、上記（１５）式中のΔγをΔγ＋Δγ' として扱うことにより行う。すなわち、上記（１５）式は、
ΔＡ＝｛δｆ／（Ｇγδｆ（０）・δｆ＋（Δγ＋Δγ' ））
−１／Ｇγδｆ（０）｝／（Ｌ・Ｖ）…（１５）'
で算出されることになる。

上記横すべり角算出部６７では、例えば、横加速度Ｇｙ，車速Ｖ，ヨーレートγを基に横すべり角微分値ｄβを算出し、この横すべり角微分値ｄβを積分することにより（積分値β）、上記横すべり角αを求めるようになっている。

また、上記横すべり角αに対応するヨーレート偏差補正値Δγ' は、図３に示すように与えられ、例えば横すべり角αが−１〜＋１までの範囲にヨーレート偏差補正値Δγ' ＝０となる不感帯が設定されている。

そして、上記第２の目標制動力算出部６２には、前記車両挙動制御変更部７０からの信号が入力されるようになっており、車両挙動制御変更部１００からの指令により上述の横すべり角αの不感帯が狭まる方向に制御されて、制動力制御が敏感に行われる方向に変更可能になっている。

上記ゲインＧ3 ，Ｇ4 は、前記ゲインＧ1 ，Ｇ2 と同じ理由で設定されているもので、上記（１３）式において、Ｇ3 は、第２の大きいゲインであり、他の部分は、第２の前輪の理論制動力としての部分を示している。また、上記（１４）式において、Ｇ3 ・Ｇ4 は、第２の小さいゲインであり、他の部分は、第２の後輪の理論制動力としての部分を示している。すなわち、上記（１３），（１４）式によっても、後輪に与える制動力の大きさが抑制されている。このため、後輪の制動力の抑制は、Ｇ1 〜Ｇ4 の各ゲインの設定により細かに行なわれ、車両の自然な挙動の実現と走行安定性の向上が図られる。

上記最終目標制動力算出部６３は、入力された第１の目標液圧ＢＦ１ｆ，ＢＦ１ｒと、第２の目標液圧ＢＦ２ｆ，ＢＦ２ｒとを加算して最終目標制動力（最終目標液圧）ＢＦｆ，ＢＦｒを算出するもので、算出した最終目標液圧ＢＦｆ，ＢＦｒは、上記制動信号出力部６６に出力される。
ＢＦｆ＝ＢＦ１ｆ＋ＢＦ２ｆ …（１６）
ＢＦｒ＝ＢＦ１ｒ＋ＢＦ２ｒ …（１７）
すなわち、本発明の実施の形態では、制御を行なう際の走行条件を低μ路での走行の場合と予想し、補償することにより制御遅れを無くし、追従性と応答性の向上を図るものである。ここで、補償の際に用いる微分計算は、実際のヨーレート信号を利用することなく、予め設定しておいた車両モデルの値を用いて行なうため、十分な大きさで精度良く補償することが可能になっている。

また、上記制動輪判別部６４は、実ヨーレートγとヨーレート偏差Δγの符号の組み合わせから車両の制動輪を選択する部分で、以下の組み合わせが設定されている。尚、実ヨーレートγと目標ヨーレートγ' の符号は共に、車両の左旋回方向を＋、右旋回方向を−で与えられる。また、車両の直進状態を判定するため、εを予め実験あるいは計算等から求めた略０に近い正の数として設定し、車両が目標ヨーレートγ' に対し略ニュートラルステアの状態を判定するため、εΔγを予め実験あるいは計算等から求めた略０に近い正の数として設定し、
（ケース１）．γ＞ε，Δγ＜−εΔγ…左旋回状態で目標ヨーレートγ' に対しアンダーステア傾向のとき…左後輪制動
（ケース２）．γ＞ε，Δγ＞εΔγ…左旋回状態で目標ヨーレートγ' に対しオーバーステア傾向のとき…右前輪制動
（ケース３）．γ＜ε，Δγ＜−εΔγ…右旋回状態で目標ヨーレートγ' に対しオーバーステア傾向のとき…左前輪制動
（ケース４）．γ＜ε，Δγ＞εΔγ…右旋回状態で目標ヨーレートγ' に対しアンダーステア傾向のとき…右後輪制動
（ケース５）．｜γ｜＜｜ε｜…略直進状態、あるいは、｜Δγ｜＝｜εΔγ｜…目標ヨーレートγ' に対し略ニュートラルステアの状態のとき、制動輪の選択はせず非制動とする（図４）。

すなわち、（ケース５）の｜γ｜＜｜ε｜で判定される略直進状態のときと、｜Δγ｜＝｜εΔγ｜で判定される目標ヨーレートγ' に対し略ニュートラルステアの状態のとき以外の実ヨーレートγとヨーレート偏差Δγの範囲において、実ヨーレートγとヨーレート偏差Δγの符号が異なる場合は内側後輪を制動輪として選択するとともに、実ヨーレートγとヨーレート偏差Δγの符号が同じ場合は外側前輪を制動輪として選択するようになっている。そして、この制動輪判別部６４での結果は、上記制動信号出力部６６に出力される。

また、上記出力判定部６５は、ヨーレート偏差Δγが制御領域にあるか否かを判定する、制御の不感帯である判定閾値εΔを後述の如く設定し、上記判定閾値εΔとヨーレート偏差Δγとを比較し制御領域にあるか否か判定し上記制動信号出力部６６に出力するように形成されている。

上記判定閾値εΔには、通常は第一の閾値εΔM が設定されており、車両の挙動がアンダーステア傾向からオーバーステア傾向に移行してからは設定時間（予めタイマにセットしておいた時間）、或いは、この時間以内であってもオーバーステア傾向になってから、ヨーレート偏差または実ヨーレートのどちらかの値が略ゼロになるまで、第二の閾値εΔS を上記判定閾値εΔとして設定するものである。ここで、上記第一の閾値εΔM 、上記第二の閾値εΔS は、共に、予め実験あるいは計算等から求めた正の数であり、ヨーレート偏差Δγを判定する各閾値の大きさは、｜εΔM ｜＞｜εΔS ｜≧｜εΔγ｜である。

尚、上記第一の閾値εΔM 、上記第二の閾値εΔS は、少なくともどちらかの値を車速に応じてメモリテーブル等に可変に設定しておけば、車速に応じてより適切な値を上記判定閾値εΔとして設定することが可能となる。すなわち、車速が小さい場合は、大きい場合に比較して、車両の挙動が不安定となっても運転者が簡単に修正することができ制御の必要がないため、非制御領域を大きな範囲に設定できる。

また、上記出力判定部６５には、前記車両挙動制御変更部７０から信号が入力されるようになっており、上記車両挙動制御変更部７０からの指令により、この出力判定部６５で設定する閾値の大きさが小さく設定されて、制動力制御の感度が高くなる方向に変更可能になっている。

上記制動信号出力部６６は、上記出力判定部６５で制御領域であるとの判定信号で、前記ブレーキ駆動部１６に対して、上記制動輪判別部６４で選択した制動輪へ、上記最終目標制動力算出部６３で算出された前輪最終目標液圧ＢＦｆあるいは後輪最終目標液圧ＢＦｒを加えるようになっている。

一方、車両１にはステレオ光学系が配設されており、このステレオ光学系は、例えば電荷結合素子（ＣＣＤ）等の固体撮像素子を用いた１組のＣＣＤカメラ（左側カメラ２６ｌ，右側カメラ２６ｒ）からなり、これら左右のＣＣＤカメラ２６ｌ，２６ｒが、それぞれ車室内の天井前方に一定の間隔をもって取り付けられ、車外の対象を異なる視点からステレオ撮像するようになっている。

上記ＣＣＤカメラ２６ｌ，２６ｒは、同一物体に対する視差から三角測量の原理によって画像全体に渡る３次元の距離分布を算出し、この距離分布データを処理して道路形状や複数の立体物を認識して走行路前方の障害物を検出する障害物検出部３０に接続されている。

すなわち、本発明の実施の形態では、上記ＣＣＤカメラ２６ｌ，２６ｒおよび上記障害物検出部３０により走行路前方の障害物を認識する障害物認識手段が形成されている。

上記障害物検出部３０は、上記ＣＣＤカメラ２６ｌ，２６ｒで撮像した２枚のステレオ画像に対して微小領域毎に同一の物体が写っている部分を探索し、対応する位置のずれ量を求めて物体までの距離を算出して、画像のような形態をした距離分布データ（距離画像）を記憶し、この距離分布データを処理して道路形状や複数の立体物を認識することにより前方障害物を検出するように構成されている。

上記障害物検出部３０における道路検出処理では、記憶された距離画像による３次元的な位置情報を利用して実際の道路上の白線だけを分離して抽出し、内蔵した道路モデルのパラメータを実際の道路形状と合致するよう修正・変更することで、道路形状、自車の走行レーンを認識する。

また、上記障害物検出部３０における前方障害となる物体検出処理では、距離画像を格子状に所定の間隔で区分し、各領域毎に、走行の障害となる可能性のある立体物のデータのみを選別して、その検出距離を算出する。そして、隣接する領域において物体までの検出距離の差異が設定値以下の場合は同一の物体と見なし、一方、設定値以上の場合は別々の物体と見なし、検出した物体（障害物）の輪郭像を抽出する。

尚、以上の距離画像の生成、距離画像から道路形状や物体を検出する処理については、本出願人によって先に提出された特開平５−２６５５４７号公報や特開平６−１７７２３６号公報等に詳述されている。

そして上記障害物検出部３０で検出された前方障害物に関するデータ（障害物との距離データ、障害物の速度データ等）は、上記車両挙動制御変更部７０に入力されるようになっている。

上記車両挙動制御変更部７０は、車両挙動制御変更手段としてのもので、上記障害物検出部３０からの上記前方障害物に関するデータが入力され、前方障害物と自車両との位置関係、また、回避後の障害物と自車両との位置関係により上記後輪操舵制御部４０および上記制動力制御部５０に所定に出力して、これら各制御部４０，５０による制御を変更させるようになっている。

すなわち、認識した前方障害物が自車両１から予め設定しておいた距離Ｌｃ１内にある場合や、前回の障害物の認識から予め設定する時間Ｔｃ１内での障害物認識の場合は（障害物回避後所定時間を経るまでは）、上記各制御部４０，５０を旋回に対応する車両挙動傾向に変更するようになっている。

尚、上記設定距離Ｌｃ１は、一定値であっても良く、また、自車両の速度、あるいは、自車両と障害物との相対速度によって可変に設定するものであっても良い。

さらに、上記設定時間Ｔｃ１は、一定値であっても良く、また、自車両の速度、あるいは、自車両と障害物との相対速度によって可変に設定するものであっても良い。

以下に上記構成による作用を説明する。
まず、後輪操舵制御部４０には、車輪速度センサ２１fl，２１fr，２１rl，２１rr，ハンドル角センサ２２，後輪舵角センサ２５とヨーレートセンサ２３の各センサ信号が入力されると共に、車両挙動制御変更部７０からの制御信号が入力され、これら各信号に基づき必要な後輪舵角を演算し、モータ駆動部１４に対して駆動信号を出力する。

上記後輪操舵制御部４０では、例えば各車輪速度の値から車速Ｖを演算し、この車速Ｖと、ハンドル角θｆ、ヨーレートγとを用い予め所定の制御則に基づいて目標とする後輪舵角δr'を算出し、現在の後輪舵角δｒと比較して必要な後輪操舵量を設定し、この後輪操舵量に対応する信号を前記後輪操舵部１３のモータ駆動部１４に出力し、前記後輪操舵モータ１５を駆動させる。そして、上記車両挙動制御変更部７０からの制御信号に応じ、所定に、前輪舵角とヨーレートに対する後輪舵角の同相操舵量を大きく設定する補正が行われる。

また、制動力制御部５０には、左前輪速度センサ２１fl，右前輪速度センサ２１fr，左後輪速度センサ２１rl，右後輪速度センサ２１rrから各車輪速度、ハンドル角センサ２２からハンドル角θｆ、ヨーレートセンサ２３から実際のヨーレートγ、横加速度センサ２４から横加速度Ｇｙ（横すべり角αに対応するヨーレート偏差補正値Δγ' で補正を行う場合）の各信号が入力され、車両の走行状態、車両諸元を基に目標ヨーレートγ' の微分値Ｓγ' 、低μ路走行の予測ヨーレートγ'LOWの微分値Ｓγ'LOWおよび両微分値の偏差ｄΔγを算出し、また実ヨーレートγと目標ヨーレートγ' との偏差Δγを算出し、これらの値に基づいて、車両のアンダーステア傾向、あるいは、オーバーステア傾向を修正する目標制動力ＢＦｆ，ＢＦｒを算出する。ここで、この目標制動力は横すべり角αに対応するヨーレート偏差補正値Δγ' で補正して算出しても良い。

そして車両のアンダーステア傾向を修正するためには旋回方向内側後輪を、オーバーステア傾向を修正するためには旋回方向外側前輪を制動力を加える制動輪として選択し、予め設定する制御の不感帯であってヨーレート偏差Δγが制御領域にあるか否かを判定する判定閾値εΔとヨーレート偏差Δγとを比較し制御領域にある際（不感帯からヨーレート偏差Δγが外れる際）には上記ブレーキ駆動部１６に制御信号を出力して上記選択車輪に目標制動力を付加して制動力制御する。

また、障害物検出部３０は、上記ＣＣＤカメラ２６ｌ，２６ｒで撮像した２枚のステレオ画像に対して微小領域毎に同一の物体が写っている部分を探索し、対応する位置のずれ量を求めて物体までの距離を算出して、画像のような形態をした距離分布データ（距離画像）を記憶し、この距離分布データを処理して道路形状や複数の立体物を認識することにより前方障害物を検出する。

上記車両挙動制御変更部７０では、図５に示すフローチャートに示すように、制御が実行される。
まず、ステップ（以下「Ｓ」と略称）１０１で、上記障害物検出部３０から走行路の前方障害物についてのデータ（障害物との距離データ、障害物の速度データ等）の読み込みが行われる。

次いで、Ｓ１０２に進み上記前方障害物まで設定距離Ｌｃ１内になったか否か判定する。尚、この設定距離Ｌｃ１は、一定値、あるいは、自車両の速度、あるいは、自車両と障害物との相対速度によって予め可変に設定しておいたものである。

上記Ｓ１０２で自車両が前方障害物まで設定距離Ｌｃ１内になった場合はＳ１０３に進み、上記前方障害物を回避するため、後輪操舵制御部４０には前輪舵角に対する後輪舵角の同相操舵量を大きくするとともに、ヨーレートに対する後輪舵角の同相操舵量を大きく制御変更する信号を出力させ、車両の安定性と横方向の回避性能を向上させる。具体的には、前記（１）式中の後輪舵角補正値ｆ１，ｆ２により目標後輪舵角δr'を補正することにより行う。

さらに、制動力制御部５０に対しては制御の不感帯（ヨーレート偏差Δγとの比較で設定する判定閾値εΔ、あるいは、横すべり角αが−１〜＋１までの範囲にヨーレート偏差補正値Δγ' ＝０として設定した不感帯）を狭めて制御の感度を高めて操舵性に対する応答性を向上させるように制御変更させてプログラムを抜ける。

一方、上記Ｓ１０２で自車両が前方障害物まで設定距離Ｌｃ１内にない場合はＳ１０４に進み、前回に障害物を検出してから設定時間Ｔｃ１内か否か、すなわち、障害物を回避してから、まだ間もないのか否か判定する。尚、この設定時間Ｔｃ１は、一定値、あるいは、自車両の速度、あるいは、自車両と障害物との相対速度によって予め可変に設定しておいたものである。

そして、上記Ｓ１０４で前回に障害物を検出してから設定時間Ｔｃ１内の場合（障害物を回避してから、まだ間もない場合）は上記Ｓ１０３へと進んで制御変更を続行させる一方、前回に障害物を検出してから設定時間Ｔｃ１を超える場合は制御変更をせずプログラムを抜ける。

このように、本発明の実施の形態では、車両に対する障害物を事前に判断し、今後の走行状態と現在の走行状態に応じて後輪操舵制御と制動力制御を適切に可変させ、障害物の回避走行を容易に安定して自然に行うことができるようになっている。

尚、本発明の実施の形態では、車両挙動制御手段として、後輪操舵制御部と制動力制御部を有する車両で説明したが、どちらか一つのみの車両においても適応できる。

また、後輪操舵制御部での制御則は、「ハンドル角逆相＋ヨーレート同相制御則」を基本制御則とするものに限るものではなく、例えば周知の「ヨーレートフィードバック方式の制御則」や「前輪舵角比例方式の制御則」等であっても良い。

さらに、後輪の操舵はモータによるものに限らず、油圧システム等で操舵するものであっても良い。

また、制動力制御部における制動力制御は、本発明の実施の形態で例示したもの以外であっても良い。

さらに、本発明の実施の形態では、前方障害物の検出に、一対のＣＣＤカメラによって捉えた画像を処理して行う例を示したが、これに限定することなく、例えば超音波レーダ、レーザ等の装置を用いて障害物を検出するようにしても良い。

車両における車両運動制御装置全体の概略説明図 制動力制御部の機能ブロック図 横すべり角αに対応するヨーレート偏差補正値Δγ' の一例を示す説明図 制動力制御による車両の動作の説明図 車両挙動制御変更部における制御のフローチャート

符号の説明

１ 車両
２ エンジン
４ センターディファレンシャル装置
８ 後輪終減速装置
１０ 前輪終減速装置
１２fl、１２fr 前輪
１２rl、１２rr 後輪
１３ 後輪操舵部
１４ モータ駆動部
１５ 後輪操舵モータ
１６ ブレーキ駆動部
１９fl、１９fr 前輪側ホイールシリンダ
１９rl、１９rr 後輪側ホイールシリンダ
２１fl、２１fr 前輪側車輪速度センサ
２１rl、２１rr 後輪側車輪速度センサ
２２ ハンドル角センサ
２３ ヨーレートセンサ
２４ 横加速度センサ
２５ 後輪舵角センサ
２６ｌ，２６ｒ ＣＣＤカメラ（障害物認識手段）
３０ 障害物検出部（障害物認識手段）
４０ 後輪操舵制御部（車両挙動制御手段）
５０ 制動力制御部（車両挙動制御手段）
７０ 車両挙動制御変更部（車両挙動制御変更手段）

Claims (2)

1. 走行路前方の障害物を認識する障害物認識手段と、
   車両の走行状態を基に制動力を所定の選択した車輪に加える制動力制御部を少なくとも有して車両の挙動を制御する車両挙動制御手段と、
   認識した前方障害物が自車両から予め設定しておいた距離内にある場合と障害物の認識から予め設定する時間内の場合の少なくとも一方の場合に、上記車両挙動制御手段を制御不感帯を狭める方向に制御することで操舵に対する応答性を向上させる車両挙動制御変更手段と
   を備えたことを特徴とする車両運動制御装置。
2. 上記車両挙動制御手段は、車両の走行状態に応じて所定に操舵制御する後輪操舵制御部をさらに有し、
   上記車両挙動制御変更手段は、上記認識した前方障害物が自車両から予め設定しておいた距離内にある場合と上記障害物の認識から予め設定する時間内の場合の少なくとも一方の場合に、前輪舵角と実際に発生しているヨーレートの少なくとも一つに対する後輪舵角の同相操舵量を大きくするように上記後輪操舵制御部を制御することを特徴とする請求項１記載の車両運動制御装置。

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