JP2009083765A - 車両制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】安定して走行している車両が、路面摩擦係数μが変化する路面にさしかかったとき、車両姿勢が乱れて挙動が不安定化することを防止する。
【解決手段】運転者は、走行路の前方にある路面氷結部を車両の左側の車輪が走行した後も、車両を直進走行させようとしている。しかし、左側の車輪だけが氷結部を走行したために、右側の車輪の加速力が左側の車輪の加速力より大きくなる。このため、車両は、その姿勢を大きく乱す。ＥＣＵは、この乱れを検出してから、車両姿勢を制御しようとすると、車両は、運転者の意図する方向よりも左方向に大きく向きを変えながら走行するようになる。そこで、ＥＣＵは、左側の車輪が氷結部を走行する直前に、車輪の転舵角または各車輪に作用させる制動力のうち少なくとも一方を制御して、氷結部を走行後の車両姿勢を制御して挙動を安定化させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両制御装置に関し、特に路面摩擦係数の変化により不安定化する車両の挙動を安定化させる車両制御装置に関する。

従来、車両は、搭載されたヨーレートセンサ、Ｇセンサ、車輪速センサなどの各種センサから与えられる情報に基づき、走行路の路面摩擦係数μの変化による車両姿勢の乱れがないか否かを確認しながら走行し、車両姿勢が乱れて不安定化していることを検出した場合には、個々の車輪のブレーキやステアリングなどを制御して、挙動を安定化させている。

特許文献１は、路面摩擦係数の変化による車両の挙動が不安定化したことを早期に検出し、安定化のために必要な制御を速やかに行うことによって、車両姿勢の乱れを少なくする発明を開示している。また、いわゆるμスプリット路を走行中に車両の挙動が不安定化した場合、車両を直進させながら停止させる発明も開示している。
特開２００１−３３４９４７号公報

しかし、走行中の車両が、路面摩擦係数の変化した路面にさしかかり、運転者の意図しない方向に走行し始めたことを検出してから、車両姿勢の制御を開始したのでは、車両が意図しない方向に動き出してから制御が開始されるまでの間に、車両姿勢が大きく乱れてしまうという問題がある。

また、μスプリット路を走行中に車両姿勢が乱れたため、車両を停止させる必要が生じた場合に、μスプリット路を直進させながら停止させれば、制動距離が長くなるという問題がある。ここで、μスプリット路とは、車両の右側と左側とで路面摩擦係数μが著しく異なる路面をいい、例えば、右側が路面摩擦係数μの高い乾いたアスファルト路で、左側が路面摩擦係数μの低い氷面であるような場合である。

それゆえ、本発明の目的は、路面摩擦係数が変化する路面を走行する車両の挙動が不安定化することを抑制することができる、車両制御装置を提供することである。また、本発明の他の目的は、μスプリット路を走行中の車両の制動距離を短くすることができる、車両制御装置を提供することである。

第１の発明は、車両の挙動を制御する車両制御装置であって、
路面状態を検出する路面状態検出手段と、
前記車両に設けられた車輪の転舵角をアクティブ制御するアクティブステアリング手段と、
前記車輪の制動力を個別に制御する制動圧制御手段と、
路面状態の変化に応じて前記アクティブステアリング手段および前記制動圧制御手段の少なくともいずれか一方を作動させて前記車両の挙動を安定化させる安定化手段とを備え、
前記安定化手段は、前記路面状態検出手段によって走行路前方の路面状態が変化していることが検出された路面に前記車両がさしかかる前から作動することを特徴とする。

第２の発明は、第１の発明において、
前記路面状態検出手段は、前記車両が走行している路面の路面摩擦係数を検出する摩擦係数検出手段を含み、
前記車両は、第１の路面と該第１の路面よりも路面摩擦係数が高い第２の路面に跨って走行しているのか、または前記第２の路面を走行しているのかのいずれであるかを、前記摩擦係数検出手段によって検出された路面摩擦係数に基づいて判定する判定手段と、
前記車両が前記第１の路面と前記第２の路面に跨って走行していると前記判定手段によって判定された場合に、前記車両は前記第２の路面に向かって走行するように前記車両の走行方向を変更する方向変更手段とをさらに備え、
前記制動圧制御手段は、前記車両が前記第２の路面を走行していると前記判定手段によって判定された場合に、前記車両を前記第２の路面に停止させることを特徴とする。

上記第１の発明によれば、走行路前方の路面状態を検出しながら走行している車両が、路面状態の変化している路面にさしかかる前から、少なくとも路面状態の変化に応じて、車輪の転舵角の制御および車輪の制動力の個別制御の少なくともいずれか一方の制御を行う。したがって、車両姿勢を大きく乱すことなく、早急に挙動を安定化させることができるので、運転者の意図する方向に車両を走行させることができる。

上記第２の発明によれば、車両が、第１の路面と第１の路面よりも路面摩擦係数の高い第２の路面とを含む走行路を走行している車両が、第２の路面に向かって走行するようにその方向を変更する。そして、車両が第２の路面を走行するようになったら、車両を停止させる。したがって、第１の路面と第２の路面に跨って走行している車両の挙動が不安定になり、早急に停止させる必要が生じたとき、車両は、路面摩擦係数の高い第２の路面に移動して停止する。このため、第１の路面と第２の路面に跨って走行しながら停止する場合よりも、制動距離を短くすることができる。

以下、本発明に係る車両制御装置の実施形態について、図面を参照して説明する。
＜１．第１の実施形態＞
＜１．１ 全体構成＞
図１は、本発明の第１の実施形態に係る車両制御装置を搭載する車両の構成を示すブロック図である。この車両は、その前後左右にそれぞれ取付けられた４つの車輪２０ａ〜２０ｄを含む。

左前輪２０ａおよび右前輪２０ｂは、運転者により操作されるステアリングホイール１０、ステアリングホイール１０を車体に対して回転可能に支持するステアリングシャフト１１、およびラックアンドピニオン式ステアリングユニット１２によって操舵される。さらに、左前輪２０ａおよび右前輪２０ｂは、ラックアンドピニオン式ステアリングユニット１２に隣接して配置されたアクティブステアリングユニット１３により補助操舵される。この補助操舵は、アクティブステアリングユニット１３が、前輪２０ａ、２０ｂに連結されたラックバー１４を車両横方向に駆動することにより行われる。

また、車両には、ステアリングシャフト１１に設けられた、ステアリングホイール１０の操舵角を検出する操舵角センサ１５、左前輪２０ａおよび右前輪２０ｂの転舵角を検出する転舵角センサ１６、車両の横加速度および縦加速度を検出するＧセンサ６０ａ、車両のヨーレートを検出するヨーレートセンサ６０ｂ、車速を検出する車速センサ６０ｃ、各車輪２０ａ〜２０ｄの車輪速を個別に検出する４つの車輪速センサ２５ａ〜２５ｄ、各車輪２０ａ〜２０ｄの制動力を個別に検出する４つの制動力センサ４１ａ〜４１ｄが搭載されている。

これらのセンサは、それぞれ電子制御ユニット（Electronic Control Unit ：以下「ＥＣＵ」という）５０に接続され、ＥＣＵ５０は、各センサから与えられた情報に基づいて、後述する車両の制御を行っている。なお、ＥＣＵ５０は、その内部にＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）および入出力ポートを有し、これらが双方向性のバスにより互いに接続されている。

ＲＡＭには、ミリ波の反射率と、路面の種類（コンクリート舗装、アスファルト舗装、砂利道など）およびその状態（乾燥状態、湿潤状態など）との関係を示すテーブル、ならびに路面の種類およびその状態と、路面摩擦係数μとの関係を示すテーブルがそれぞれ書き込まれており、必要に応じてそれらを読み出すことができる。また、ＲＯＭには、ＣＰＵによって実行されるべき各種プログラムが予め書き込まれている。

各車輪２０ａ〜２０ｄには、ブレーキディスク２１ａ〜２１ｄと、液圧の供給によりブレーキディスク２１ａ〜２１ｄを摩擦挟持して制動力を与えるホイールシリンダ２２ａ〜２２ｄとがそれぞれ設けられている。制動圧制御ユニット４０は、各ホイールシリンダ２２ａ〜２２ｄに液圧を供給することによって、車輪２０ａ〜２０ｄを個別に制動する。

この制動圧制御ユニット４０は、運転者がブレーキペダルを踏み込まない場合にも、内蔵されたポンプ（図示しない）により制動力を発生させることができる。このため、ＥＣＵ５０は、車輪速センサ２５ａ〜２５ｄから与えられる各車輪２０ａ〜２０ｄの車輪速と、制動力センサ４１ａ〜４１ｄから与えられる制動力とに基づいて、制動圧制御ユニット４０を制御してホイールシリンダ２２ａ〜２２ｄに供給する液圧を分配する。これにより、車輪２０ａ〜２０ｄの制動力を個別に制御することができる。

また、ＥＣＵ５０は、運転者がアクセルペダルを踏み込まなくても、スロットル制御ユニット３１を制御することによって、スロットルバルブの開き具合（スロットル開度）を調整し、エンジン３０の出力を制御することができる。

車両の前部には、ミリ波帯の電波を用いて車両の前方１００ｍ程度の範囲にある、走行車両、対向車両などの状況を把握できるミリ波レーダ７０が搭載されている。すなわち、ミリ波レーダ７０は、前方の走行車両によって反射されてきたミリ波を受信し、発信してから受信するまでの時間やドップラー効果によって生じる周波数差をＥＣＵ５０に出力する。ＥＣＵ５０は、与えられた時間や周波数差に基づいて、前方の走行車両の位置や自車両との相対速度を求める。また、ミリ波レーダ７０は、発信されたミリ波の強度と路面で反射されて受信されたミリ波の強度の変化を測定し、ＥＣＵ５０に出力する。ＥＣＵ５０は、与えられたミリ波の強度の変化に基づいて、路面の反射率を求める。

＜１．２ 車両制御装置の動作＞
図２は、路面にできた氷結部（ハッチング部分、「路面氷結部」ともいう）を車両の左の車輪２０ａ、２０ｃだけが走行した後の、車両の走行軌跡を示す図である。図２に示すように、路面氷結部は車両の左側だけにあるので、直進してきた車両の左側の車輪２０ａ、２０ｃだけが氷結部を走行する。車両が氷結部を走行した後も、運転者は、図２の一点鎖線で示すように、直進走行するように運転しようとする。

しかし、路面に氷結部があると、氷結部のない路面に比べて路面摩擦係数μが小さくなる。このため、左側の車輪２０ａ、２０ｃだけが氷結部を走行すると、右側の車輪２０ｂ、２０ｄの加速力が左側の車輪２０ａ、２０ｃの加速力よりも大きくなり、車両姿勢が乱れる。このため、図２の点線で示すように、車両は、運転者が意図していた方向よりも左方向に大きく向きを変えながら走行するようになる。車両姿勢がこのように大きく乱れると、ＥＣＵ５０は、車両に搭載されたＧセンサ６０ａから与えられる横加速度、ヨーレートセンサ６０ｂから与えられるヨーレート、車輪速センサ２５ａ〜２５ｄから与えられる各車輪２０ａ〜２０ｄの車輪速などに基づき、車両姿勢が乱れて挙動が不安定になっていると判断する。

そこで、ＥＣＵ５０は、車両姿勢を安定させるために、アクティブステアリングユニット１３により前輪の転舵角を制御して自動でカウンタステアさせるようにしたり、各車輪２０ａ〜２０ｄを個別に制動したりしながら、早急に車両姿勢を正して挙動を安定化させ、運転者が意図していた方向に直進走行ができるようにする。この場合、車両は、路面氷結部によってその姿勢が大きく乱れてしまうので、運転者が意図していた直進走行ができるようになるまでかなりの時間を必要とする。

そこで、車両の前部に搭載されているミリ波レーダ７０によって、路面の反射率の変化を求め、求められた反射率から路面に氷結部があることを検出するとともに、その大きさも求める。また、ミリ波が発信されてから受信されるまでの時間を測定することによって求められた車両から氷結部までの距離と、車速センサ６０ｃから与えられた車速とに基づいて、車両が氷結部に到達するまでの時間を算出する。そして、車両が氷結部に到達する直前、例えば０．１秒前に、左側の車輪２０ａ、２０ｃが氷結部を走行しても車両姿勢が乱れないように、氷結部のある路面の路面摩擦係数μに基づいて、アクティブステアリングユニット１３により前輪２０ａ、２０ｂの転舵角を制御して、自動でカウンタステアしたり、制動圧制御ユニット４０によって各車輪２０ａ〜２０ｄを個別に制動したりしながら氷結部を走行する。

そのため、左側の車輪２０ａ、２０ｃが氷結部を走行しても、図２の実線で示すように、車両は運転者の意図していた方向から少しだけ左方向に向きを変えるだけですみ、挙動の不安定化を抑制することができる。このため、車両は、姿勢の乱れを早急に正して、運転者が意図していた直進走行に近い走行をできるようになる。

図３〜図６は、車両が路面氷結部を走行するときのＥＣＵ５０の動作を示すフローチャートである。まずステップＳ１で、ミリ波レーダ７０から与えられるミリ波の強度の変化から路面の反射率を求め、ステップＳ２で、求めた路面の反射率が今まで走行していた路面の反射率と同じか否かを判定する。判定の結果、反射率が同じである場合（Ｓ２：ＹＥＳ）には、ステップＳ１に戻り、反射率が異なる場合（Ｓ２：ＮＯ）には、ステップＳ３に進む。

ステップＳ３では、反射率に対応する路面の状態を特定する。具体的は、ＲＡＭに予め書き込まれている路面の種類およびその状態と反射率との対応関係を示すテーブルに基づいて、路面の種類およびその状態を特定する。ここでは、反射率から路面に氷結部があることがわかる。また、氷結部の反射率を示す領域の広がりから、氷結部の大きさがわかる。

ステップＳ４では、ミリ波レーダ７０によって測定された、ミリ波を発信してから受信するまでの時間に基づいて、車両から氷結部までの距離を求める。ステップＳ５で、ステップＳ４で求めた氷結部までの距離と車速センサ６０ｃから与えられた車速とに基づいて、車両が氷結部に到達するまでの時間を求める。そして、ステップＳ６で、ＲＡＭに予め書き込まれている氷結部の路面摩擦係数μを読み出す。

ステップＳ７では、車両がこのまま走行し続ければ、左側の車輪２０ａ、２０ｃだけが路面氷結部を走行するか否かを判定する。判定の結果、右側の車輪２０ｂ、２０ｄだけが氷結部を走行する場合や、すべての車輪２０ａ〜２０ｄが氷結部を走行する場合のように、氷結部を走行するのが左側の車輪だけではない場合（Ｓ７：ＮＯ）には、後述するステップＳ１４に進む。一方、左側の車輪２０ａ、２０ｃだけが氷結部を走行する場合（Ｓ７：ＹＥＳ）には、ステップＳ８に進む。

ステップＳ８では、車両は、氷結部に到達するまでの時間が経過する直前、例えば０．１秒前になるまで、そのまま走行を続ける。ここで、０．１秒前としたのは、車両が氷結部を走行し始める前までに、次のステップＳ９〜ステップＳ１１の動作の準備に０．１秒の時間が必要と考えたからである。したがって、この時間は必要に応じて適宜変更してもよい。

そして、氷結部に到達する０．１秒前になると、ステップＳ９で、スロットル制御ユニット３１のスロットル開度を通常走行時よりも大幅に減少させる。この結果、エンジン３０の出力は下がり、エンジンブレーキがかかった状態となる。これは、路面状態の変化によって車両姿勢が乱れたことを感じた運転者が、あわてたために誤ってアクセルペダルを踏み込み、車両姿勢がさらに乱れることを防止するためである。

次にステップＳ１０では、ステップＳ６で読み出した路面摩擦係数μと各車輪速センサ２５ａ〜２５ｄから与えられる車輪速とに基づいて、制動圧制御ユニット４０を制御することにより、右側の車輪２０ｂ、２０ｄの車輪速を左側の車輪２０ａ、２０ｃの車輪速に比べて減速させる。そして、ステップＳ１１では、ステップＳ６で読み出した路面摩擦係数μと転舵角センサ１６から与えられる転舵角とに基づいて、前輪２０ａ、２０ｂの転舵角をアクティブステアリングユニット１３により制御して、車両右方向にヨーモーメントを与える。

ステップＳ１２では、車両が安定走行しているか否かを判定する。具体的には、右側の車輪２０ｂ、２０ｄが氷結部を走行した後も、ヨーレートセンサ６０ｂから与えられるヨーレート、操舵角センサ１５から与えられる操舵角、各車輪速センサ２５ａ〜２５ｄから与えられる各車輪２０ａ〜２０ｄの車輪速が、それぞれに対して予め設定された閾値よりも小さいか否か判定する。判定の結果、車両が安定走行していない場合（Ｓ１２：ＮＯ）には、ステップＳ１０に戻り、車両が安定走行している場合（Ｓ１２：ＹＥＳ）には、ステップＳ１３に進む。ステップＳ１３では、ステップＳ９〜ステップＳ１２で行ったスロットル制御ユニット３１、制動圧制御ユニット４０、アクティブステアリングユニット１３の制御を、それぞれ通常走行時の制御に戻した後、ステップＳ１に戻る。

ステップＳ７で、氷結部を走行するのが左側の車輪２０ａ、２０ｃだけではないと判定した場合（Ｓ７：ＮＯ）、ステップＳ１４で、右側の車輪２０ｂ、２０ｄだけが氷結部を走行するか否かを判定する。判定の結果、すべての車輪２０ａ〜２０ｄが氷結部を走行する場合のように、氷結部を走行するのが右側の車輪２０ｂ、２０ｄだけではない場合（Ｓ１４：ＮＯ）には、後述するステップＳ２０に進む。一方、右側の車輪２０ｂ、２０ｄだけが氷結部を走行する場合（Ｓ１４：ＹＥＳ）には、ステップＳ１５に進む。

ステップＳ１５では、車両は、氷結部に到達するまでの時間が経過する直前、例えば０．１秒前になるまで、そのまま走行を続ける。ここで、０．１秒前としたのは、車両が氷結部を走行し始める前までに、次のステップＳ１６〜ステップＳ１８の動作の準備に０．１秒の時間が必要と考えたからである。したがって、この時間は必要に応じて適宜変更してもよい。

そして、氷結部に到達する０．１秒前になると、ステップＳ１６で、スロットル制御ユニット３１のスロットル開度を通常走行時よりも大幅に減少させる。この結果、エンジン３０の出力は下がり、エンジンブレーキがかかった状態となる。

次にステップＳ１７では、ステップＳ６で読み出した路面摩擦係数μと各車輪速センサ２５ａ〜２５ｄから与えられる車輪速とに基づいて、制動圧制御ユニットを制御することにより、左側の車輪２０ａ、２０ｃの車輪速を右側の車輪２０ｂ、２０ｄの車輪速に比べて減速させる。そして、ステップＳ１８では、ステップＳ６で読み出した路面摩擦係数μと転舵角センサ１６から与えられる転舵角とに基づいて、前輪２０ａ、２０ｂの転舵角をアクティブステアリングユニット１３によって制御し、車両左方向にヨーモーメントを与える。

ステップＳ１９では、車両が安定走行しているか否かを判定する。具体的には、ヨーレートセンサ６０ｂから与えられるヨーレート、操舵角センサ１５から与えられる操舵角、各車輪速センサ２５ａ〜２５ｄから与えられる各車輪２０ａ〜２０ｄの車輪速に基づき、左側の車輪２０ａ、２０ｃが氷結部を走行した後も、それぞれに対して予め設定された閾値よりも小さいか否かを判定する。判定の結果、車両が安定走行していない場合（Ｓ１９：ＮＯ）には、ステップＳ１７に戻り、車両が安定走行している場合（Ｓ１９：ＹＥＳ）には、ステップＳ１３に戻る。

ステップＳ１４で、氷結部を走行するのが右側の車輪２０ｂ、２０ｄだけではないと判定した場合（Ｓ１４：ＮＯ）、ステップＳ２０で、すべての車輪２０ａ〜２０ｄが氷結部を走行するか否かを判定する。判定の結果、車輪２０ａ〜２０ｄのいずれもが氷結部を走行しない場合（Ｓ２０：ＮＯ）には、ステップＳ１に戻って通常走行を続け、すべての車輪２０ａ〜２０ｄが氷結部を走行すると判定した場合（Ｓ２０：ＹＥＳ）には、ステップＳ２１に進む。

ステップＳ２１では、車両は、氷結部に到達するまでの時間が経過する直前、例えば０．１秒前になるまで、そのまま走行を続ける。ここで、０．１秒前としたのは、車両が氷結部を走行し始める前までに、次のステップＳ２２〜ステップＳ２４の動作の準備に０．１秒の時間が必要と考えたからである。したがって、この時間は必要に応じて適宜変更してもよい。

そして、氷結部に到達する０．１秒前になると、ステップＳ２２で、スロットル制御ユニット３１のスロットル開度を通常走行時よりも大幅に減少させる。この結果、エンジン３０の出力は下がり、エンジンブレーキがかかった状態となる。

次にステップＳ２３では、ステップＳ６で読み出した路面摩擦係数μと各車輪速センサ２５ａ〜２５ｄから与えられる車輪速とに基づいて、制動圧制御ユニット４０によって、左側の車輪２０ａ、２０ｃの車輪速と右側の車輪２０ｂ、２０ｄの車輪速とが同じになるように制御する。そして、ステップＳ２４では、ステップＳ６で読み出した路面摩擦係数μと転舵角センサ１６から与えられる転舵角とに基づき、前輪２０ａ、２０ｂの転舵角をアクティブステアリングユニット１３によって制御し、車両を直進させる。

ステップＳ２５では、車両が安定走行しているか否かを判定する。具体的には、ヨーレートセンサ６０ｂから与えられるヨーレート、操舵角センサ１５から与えられる操舵角、各車輪速センサ２５ａ〜２５ｄから与えられる各車輪２０ａ〜２０ｄの車輪速に基づき、すべての車輪２０ａ〜２０ｄが氷結部を走行した後も、それぞれに対して予め設定された閾値よりも小さいか否かを判定する。判定の結果、車両が安定走行していない場合（Ｓ２５：ＮＯ）には、ステップＳ２２に戻り、車両が安定走行している場合（Ｓ２５：ＹＥＳ）には、ステップＳ１３に戻る。

＜１．３ 効果＞
前方の路面にできた氷結部を予め検知して、車両が氷結部にさしかかる直前に、氷結部の路面摩擦係数μに基づいた車両姿勢の制御を開始することにより、車両姿勢を大きく乱すことなく、運転者の意図する方向に車両を走行させることができる。

＜１．４ 変形例＞
なお、上記の実施形態では、氷結部にさしかかる直前に、まずスロットルの制御を行っているが、運転者が誤ってアクセルペダルを踏み込むおそれがなければ、スロットルの制御を省略してもよい。また、車輪速を制御した後にステアリングの制御を行っているが、ステアリングの制御を行った後に車輪速の制御を行ってもよい。また、路面の種類およびその表面状態によっては、車輪速とステアリングのいずれか一方だけを制御してもよい。

上記の実施形態では、ミリ波レーダ７０から与えられるミリ波の発信時と受信時の強度変化から求めた路面の反射率に基づいて、走行路前方にある氷結部を発見している。しかし、氷結部だけではなく、水たまり、積雪のある路面、凹凸の激しい路面などにも、同様に適用することができる。

ミリ波レーダ７０に代えて、またはミリ波レーダ７０とともにステレオカメラを車両の前部に設置してもよい。ステレオカメラは、複数の異なる位置にそれぞれＣＣＤカメラを配置し、同じ対象物を同時に撮影して、その奥行き方向の情報を記録することができる。このため、氷結部の奥行きをより高精度で検出することができる。また、例えば前方の路面上に濡れたマンホールがあるような場合には、撮影された画像の色彩および形状によって、濡れたマンホールであることを認識することができる。さらに、ＣＣＤカメラが赤外線を検出できる場合には、一部が凍結している路面を走行するとき、凍結している部分から発せられる赤外線を検出することによって、その場所が凍結していることを事前に知ることができる。

＜２．第２の実施形態＞
車両がμスプリット路を走行しているときに、搭載された各種センサから与えられた情報に基づいて車両の走行状態が不安定になったため、早急に車両を停止させる必要があると判断された場合、車両を可能な限り短い制動距離で停止させる必要がある。そこで、μスプリット路を走行中の車両を可能な限り短い制動距離で停止させるために必要な車両の制御について説明する。以下の説明では、路面摩擦係数μが高い路面を高μ路、路面摩擦係数μが低い路面を低μ路という。

図７は、本発明の第２の実施形態に係る車両制御装置を搭載する車両の概略構成を示すブロック図である。図７の各構成要素のうち、図１の構成要素に対応する構成要素には同じ参照符号を付して、その説明を省略する。第２の実施形態の車両制御装置は、第１の実施形態の車両制御装置の構成要素に加えて、走行路の路面摩擦係数μを推定するために路面の状態を撮影するカメラ７１、およびカメラ７１で撮影された画像を解析してその色彩、明度および彩度を求める画像解析ユニット７２を備えている。画像解析ユニット７２で解析された画像は、ＥＣＵ５０に与えられる。また、ＥＣＵ５０内のＲＡＭには、路面の画像を解析して求めた路面の色彩、明度および彩度と、路面の組成および表面状態との関係を示すテーブル、および路面の組成および表面状態と路面摩擦係数μとの関係を示すテーブルがそれぞれ予め書き込まれている。

＜２．１ 車両制御装置の動作＞
図８は、μスプリット路を走行中の車両を高μ路に移動させて停止させる場合と、そのまま直進させてμスプリット路上で停止させる場合との制動距離の差を示す図である。図８に示すように、車両が、左側の車輪２０ａ、２０ｃを路面の左側の低μ路に、右側の車輪２０ｂ、２０ｄを右側の高μ路にそれぞれのせた状態で走行中に、車両の挙動が不安定になったために、緊急に停止しなければならなくなったとき、次の３つの場合が考えられる。すなわち、車両をそのまま直進させて停止させる場合、高μ路に移動させて停止させる場合、低μ路に移動させて停止させる場合である。高μ路上を走行する車輪に最も大きな制動力が作用するので、車両を高μ路に移動させて停止させる場合に最も制動距離を短くすることができ、μスプリット路をそのまま直進させる場合、車両を低μ路に移動させて停止させる場合の順に制動距離が長くなる。 このうち、μスプリット路を走行中の車両を高μ路に移動させて停止させる場合とμスプリット路を直進させて停止させる場合の制動距離の差を図８に示した。

図９および図１０は、μスプリット路を走行中の車両を右側の高μ路に移動させて停止させるためのＥＣＵ５０の動作を示すフローチャートである。ここで、車両を左側の低μ路に移動させて停止させることも考えられるが、上述のように制動距離が最も長くなる。このため、以下の説明では、走行中の車両を低μ路に移動させて停止させることは除外して考える。

まずステップＳ３１で、車両を停止させる必要があるか否かを判定する。この判定は、搭載されたＧセンサ６０ａから与えられる加速度、ヨーレートセンサ６０ｂから与えられるヨーレートなどが、車両を安定して走行させるために予め決められている閾値よりも大きいか否かによって行われ、大きい場合には、車両の挙動が不安定になっているため停止させる必要があると判定される。

判定の結果、車両を停止させる必要がない場合（Ｓ３１：ＮＯ）には、ステップＳ３１に戻り、停止させる必要がある場合（Ｓ３１：ＹＥＳ）には、ステップＳ３２に進む。ステップＳ３２では、ミリ波レーダ７０からの情報に基づき、右側の高μ路の前方から対向車が来るか否かを判定する。判定の結果、対向車が来る場合（Ｓ３２：ＹＥＳ）には、高μ路に移動させると対向車と衝突するので、後述するステップＳ３９に進む。一方、対向車が来ない場合（Ｓ３２：ＮＯ）には、高μ路に移動しても安全であるので、ステップＳ３３に進む。

ステップＳ３３では、μスプリット路を走行していた車両が、高μ路に移動して走行しているのか、それとも高μ路と低μ路に跨って走行しているのかを判定する。この判定は、例えば次のような公知の方法によって行われる。すなわち、まずカメラ７１によって撮影された画像を画像解析ユニット７２で解析して、路面の色彩、彩度を求め、ＥＣＵ５０に出力する。ＥＣＵ５０は、ＲＡＭに予め書き込まれている路面の色彩、彩度と路面の組成および表面状態との関係を示すテーブルから、与えられた路面の色彩、彩度に相当する路面の組成および表面状態を選択する。次に、ＥＣＵ５０は、予めＲＡＭに予め書き込まれている路面の組成およびその表面状態と、路面摩擦係数μとの関係を示すテーブルから、選択された路面の組成およびその表面状態に相当する路面摩擦係数μを読み出す。そして、読み出した路面摩擦係数μが高い路面摩擦係数のみならば、車両は高μ路を走行していると判定する。一方、読み出した路面摩擦係数μが高い路面摩擦係数と低い路面摩擦係数を含んでいれば、車両は高μ路と低μ路に跨って走行していると判定する。

判定の結果、車両が高μ路を走行している場合（Ｓ３３：ＹＥＳ）には、後述するステップＳ３８に進み、車両が高μ路と低μ路に跨って走行している場合（Ｓ３３：ＮＯ）には、ステップＳ３４に進む。

ステップＳ３４では、車両を高μ路に移動させるために必要な目標ヨーレートを算出する。そして、ステップＳ３５で、ヨーレートセンサ６０ｂから与えられた実ヨーレートと目標ヨーレートとを比較して、偏差があるか否かを判定する。判定の結果、偏差がない場合（Ｓ３５：ＮＯ）には、車両は目標ヨーレートと同じヨーレートで高μ路に向かって移動中であるため、ステップＳ３３に戻る。一方、偏差がある場合（Ｓ３５：ＹＥＳ）には、ステップＳ３６で、実ヨーレートを目標ヨーレートに収束させるために、必要な操舵量を算出する。そして、ステップＳ３７で、算出された操舵量に基づき、アクティブステアリングユニット１３により前輪２０ａ、２０ｂの転舵角をアクティブ制御した後、ステップＳ３３に戻る。

ステップＳ３３で、車両が高μ路を走行している場合（Ｓ３３：ＹＥＳ）には、ステップＳ３８で、車速センサ６０ｃから与えられる車速に基づいて車両が停止するまで待ち、車両が停止した後に処理を終了する。

また、ステップＳ３２で、高μ路の前方から対向車が来ると判定された場合（Ｓ３２：ＹＥＳ）、ステップＳ３９に進み、車両が直進走行しているか否かを判定する。具体的には、ヨーレートセンサ６０ｂから与えられる実ヨーレートに基づき、車両が直進しているか否かを判定する。判定の結果、車両が直進している場合（Ｓ３９：ＹＥＳ）には、後述するステップＳ４４に進み、車両が右側または左側に寄りながら走行している場合（Ｓ３９：ＮＯ）には、ステップＳ４０に進む。

ステップＳ４０で、車両を直進走行させるために、目標ヨーレートを「０」に設定する。そして、ステップＳ４１で、ヨーレートセンサ６０ｂから与えられた実ヨーレートとステップＳ４０で設定された目標ヨーレートとを比較し、偏差があるか否かを判定する。判定の結果、偏差がない場合（Ｓ４１：ＮＯ）場合には、車両は直進走行しているため、ステップＳ３９に戻る。一方、偏差がある場合（Ｓ４１：ＹＥＳ）には、ステップＳ４２で、車両を直進走行させるため、実ヨーレートを目標ヨーレートに収束させるのに必要な操舵量を算出する。そして、ステップＳ４３で、算出された操舵量に基づいて、アクティブステアリングユニット１３により前輪２０ａ、２０ｂの転舵角をアクティブ制御した後、ステップＳ３９に戻る。

ステップＳ３９で、車両が直進している場合（Ｓ３９：ＹＥＳ）には、ステップＳ４４に進む。ステップＳ４４では、車速センサ６０ｃから与えられる車速に基づいて車両が停止するまで待ち、車両が停止した後に処理を終了する。

＜２．２ 効果＞
μスプリット路を走行中の車両の挙動が不安定になり、早急に停止させる必要が生じた場合、高μ路に移動させても対向車と衝突しないことを確認した後に、高μ路上に移動させて停止させるので、μスプリット路上で停止させる場合よりも、車両の制動距離を短くすることができる。

＜２．３ 変形例＞
上述の実施形態では、車両を高μ路に移動させるために、ヨーレートセンサ６０ｂから与えられた実測ヨーレートが目標ヨーレートに収束するように、アクティブステアリングユニット１３によって、操舵輪である前輪２０ａ、２０ｂの転舵角をアクティブ制御している。しかし、走行中の車両の方向を変更する方法はこれに限られず、各車輪速センサ２５ａ〜２５ｄから与えられた車輪速に基づいて、制動圧制御ユニット４０を制御することにより、各車輪２０ａ〜２０ｄに加える制動力を個別に制御してもよい。また、各車輪２０ａ〜２０ｄに与える駆動力を個別に制御してもよい。さらに、上述の３つの方法のうち、いずれか２つの方法を組み合わせて制御してもよく、あるいは３つの方法を組み合わせて制御してもよい。

本発明の第１の実施形態に係る車両制御装置を搭載する車両の構成を示すブロック図である。 上記実施形態において、路面の氷結部を車両の左側の車輪が走行した後の、車両の走行軌跡を示す図である。 上記実施形態において、車両が路面氷結部を走行するときのＥＣＵの動作の一部を示すフローチャートである。 上記実施形態において、車両が路面氷結部を走行するときのＥＣＵの動作の一部を示すフローチャートである。 上記実施形態において、車両が路面氷結部を走行するときのＥＣＵの動作の一部を示すフローチャートである。 上記実施形態において、車両が路面氷結部を走行するときのＥＣＵの動作の一部を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施形態に係る車両制御装置を搭載する車両の構成を示すブロック図である。 上記実施形態において、μスプリット路を走行中の車両を高μ路に移動させて停止させる場合と、そのまま直進させてμスプリット路上で停止させる場合との制動距離の差を示す図である。 上記実施形態において、μスプリット路を走行中の車両を高μ路に移動させて停止させるときのＥＣＵの動作の一部のを示すフローチャートである。 上記実施形態において、μスプリット路を走行中の車両を高μ路に移動させて停止させるときのＥＣＵの動作の一部を示すフローチャートである。

符号の説明

１３…アクティブステアリングユニット、１６…転舵角センサ、２０ａ〜２０ｄ…車輪、２５ａ〜２５ｄ…車輪速センサ、４０…制動圧制御ユニット、４１ａ〜４１ｄ…制動力センサ、５０…ＥＣＵ、６０ｂ…ヨーレートセンサ、７０…ミリ波レーダ

Claims (2)

1. 車両の挙動を制御する車両制御装置であって、
   路面状態を検出する路面状態検出手段と、
   前記車両に設けられた車輪の転舵角をアクティブ制御するアクティブステアリング手段と、
   前記車輪の制動力を個別に制御する制動圧制御手段と、
   路面状態の変化に応じて前記アクティブステアリング手段および前記制動圧制御手段の少なくともいずれか一方を作動させて前記車両の挙動を安定化させる安定化手段とを備え、
   前記安定化手段は、前記路面状態検出手段によって走行路前方の路面状態が変化していることが検出された路面に前記車両がさしかかる前から作動することを特徴とする、車両制御装置。
2. 前記路面状態検出手段は、前記車両が走行している路面の路面摩擦係数を検出する摩擦係数検出手段を含み、
   前記車両は、第１の路面と該第１の路面よりも路面摩擦係数が高い第２の路面に跨って走行しているのか、または前記第２の路面を走行しているのかのいずれであるかを、前記摩擦係数検出手段によって検出された路面摩擦係数に基づいて判定する判定手段と、
   前記車両が前記第１の路面と前記第２の路面に跨って走行していると前記判定手段によって判定された場合に、前記車両は前記第２の路面に向かって走行するように前記車両の走行方向を変更する方向変更手段とをさらに備え、
   前記制動圧制御手段は、前記車両が前記第２の路面を走行していると前記判定手段によって判定された場合に、前記車両を前記第２の路面に停止させることを特徴とする、請求項１に記載の車両制御装置。

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