JP2009234471A - 車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の制御装置において、適切に障害物を回避することを可能とする。
【解決手段】車両の制御装置は、運転者が車両を実際に操舵した実操舵量を取得する取得手段（１００等）と、取得された実操舵量に応じた操舵力を前記車両の少なくとも前車輪に付与する付与手段（１７）と、車両の進行方向における障害物を検知する検知手段（２１）と、検知された障害物と前記車両とが衝突する衝突時間を算出する算出手段（１００）と、算出された衝突時間に基づいて、障害物を回避するために目標となる目標操舵量の所定範囲を特定する特定手段（１００）と、取得された実操舵量が所定範囲内にある場合、操舵力を付与するように付与手段を制御し、取得された実操舵量が所定範囲内にない場合、操舵力に加えて障害物の回避を補助するための補助操舵力を付与するように前記付与手段を制御する制御手段（１００）とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えばＥＰＳ（Electronic controlled Power Steering：電子制御式パワーステアリング装置）等を備えた車両を制御する車両の制御装置の技術分野に関する。

この種の車両の制御装置として、運転者による車両の操舵方向が、障害物を回避するのに安全な方向である場合、自動制御の操舵を終了し、障害物を回避するのに危険な方向である場合、自動式の操舵制御を継続する技術について提案されている（例えば特許文献１を参照）。

また、この種の車両の制御装置として、規範ヨーレートと実ヨーレートとの偏差に基づいて、障害物を回避するために付与するアシストトルクの値を決定する技術について提案されている（例えば特許文献２等を参照）。

また、この種の車両の制御装置として、例えばターンシグナル等の方向指示器の作動時には、運転者による操舵の修正処理を停止する技術について提案されている（例えば特許文献３等を参照）。

特開平７−１２９８９７号公報 特開２００７−８４０２号公報 特開２００３−８１１１５号公報

しかしながら、上述した特許文献１等によれば、運転者による車両の操舵方向が安全な方向であったとしても、操舵角や操舵角速度が不足している場合、又は過剰な場合には、障害物を回避することができない可能性があるという技術的な問題点が生じる。

そこで、本発明は、例えば上記の問題点に鑑みなされたものであり、適切に障害物を回避することが可能な車両の制御装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る車両の制御装置は、運転者が車両を実際に操舵した実操舵量に応じた操舵力を前記車両の車輪に付与する付与手段と、前記車両の進行方向における障害物を検知する検知手段と、前記検知された障害物と前記車両とが衝突する衝突危険度を算出する算出手段と、前記算出された衝突危険度に基づいて、前記障害物を回避するために目標となる目標操舵量の基準値を特定する特定手段と、前記実操舵量と、前記特定された基準値との比較に基づいて、前記操舵力に加えて又は代えて前記障害物の回避を補助するための補助操舵力を付与するように前記付与手段を制御する制御手段とを備える。

本発明に係る車両の制御装置によれば、その動作時には、例えばＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る制御手段の制御下で、車両が走行する。

付与手段によって、運転者が車両を実際に操舵した実操舵量に応じて、車輪に操舵力が付与される。典型的には、車両の前車輪及び後車輪のうち少なくとも前車輪に操舵力が付与される。ここに、本発明に係る実操舵量とは、運転者によって実際に指示された、車両の直進方向と前車輪（又は後車輪）の駆動方向との間の角度に関する物理量を意味してよい。典型的には、運転者によって実際に指示された車両の操舵角若しくは操舵角速度を意味してよい。本発明に係る「操舵力」は、車両の直進方向を基準にして横方向又はヨーイング方向（横ぶれ方向）に前車輪又は後車輪に付加される力を意味してよい。特に、この「操舵力」は、力の大きさを意味することに加えて、力の方向を意味してよい。典型的には、操舵力は、ハンドルを介して与えられる操舵トルクを意味する。或いは、操舵力は、当該操舵トルクが、ハンドルを含む操舵装置を適宜介して変換されてなる、車輪を左右方向に動かす物理力等を指す。尚、ハンドルを含む操舵装置は、例えばステアリングシャフト、ラックアンドピニオン式やボールナット式等の各種態様を採り得る操舵機構、及びタイロッド等により構成されてよい。本発明に係る「実操舵量に応じた操舵力」とは、上述の実操舵量から一義的に特定可能な操舵力を意味してよい。典型的には、この操舵力は、例えばギア比等の機械的或いは機構的に上述の実操舵量から直接的に特定されてよい。或いは、上述の実操舵量に、例えば利得等の所定係数が乗算されることによって間接的に特定されてよい。本発明に係る「付与手段」とは、例えば操舵対象となる車輪に対し、ハンドルやステアリングホイール等の操舵指示手段を介して運転者等により与えられる操舵力を補助する補助操舵力を付与可能な手段を包括する概念である。この付与手段における、例えば電気的、機械的或いは物理的な態様は、このような概念が担保される限りにおいて、何ら限定されない趣旨である。

検知手段によって、車両の進行方向における障害物が検知される。ここに、本発明に係る「検知」とは、障害物の存在を示す何らかの物理量やパラメータを、直接的に「検知」、「識別」、「区別」、「認識」等することを意味する。更に、障害物の存在を示す何らかの物理量やパラメータを、間接的に「検出」、「測定」、「計測」等する意味を含んでいてもよい。典型的には、検知手段によって、車両と障害物との距離が検出や測定されてよい。

算出手段によって、検知された障害物と車両とが衝突する衝突危険度が算出される。ここに、衝突危険度とは、検知された障害物と車両とが衝突する可能性の大小を示す値である。典型的には、検知された障害物と車両とが衝突するまでの衝突時間、或いは、検知された障害物と車両との距離を挙げることができる。また、本発明に係る「算出」とは、所定の関数、所定の実験式、所定の理論式又はシミュレーション等に基づいて、衝突時間を「算出」、「演算」、「計算」等することを意味する。

特定手段によって、算出された衝突危険度に基づいて、障害物を回避するために目標となる目標操舵量の基準値が特定される。ここに、本発明に係る「特定」とは、目標操舵量の基準値を示す何らかの物理量やパラメータを、直接的に「特定」、「識別」、「区別」、「認識」等することを意味する。更に、目標操舵量の基準値を示す何らかの物理量やパラメータを、間接的に「検出」、「算出」、「測定」、「計測」等する意味を含んでいてもよい。典型的には、特定手段によって、障害物を回避するために運転者によって指示される必要のある車両の操舵角の基準値若しくは操舵角速度の基準値が特定されてよい。

特に、制御手段の制御下で、実操舵量と、基準値との比較に基づいて、付与手段によって、操舵力に加えて又は代えて障害物の回避を補助するための補助操舵力を付与される。

言い換えると、実操舵量と、基準値との比較に基づいて、車両の運転者には障害物を回避する意思の有無を推定することができると共に、運転者による障害物を回避するための回避操舵の操作は適切であるか否かを判定することができる。これにより、車両の運転者には障害物を回避する意思が有ると推定されたり、運転者による障害物を回避するための回避操舵の操作は適切であると判定される場合、運転者による車両の回避操舵を優先させつつ、実操舵量に応じた操舵力を付与可能である。

他方、実操舵量と、基準値との比較に基づいて、車両の運転者には障害物を回避する意思が無いと推定されたり、運転者による障害物を回避するための回避操舵の操作は適切でないと判定される場合、付与手段によって、操舵力に加えて障害物の回避を補助するための補助操舵力が付与される。ここに、本発明に係る「補助操舵力」とは、制御手段の制御下で、車両の複数の車輪に夫々付与される障害物の回避を補助するための操舵力である。典型的には、制御手段の制御下で、車両の複数の車輪に夫々付与される制動力、操舵角、又は操舵角速度を意味してよい。この補助操舵力は、上述した運転者が車両を実際に操舵した実操舵量に応じた操舵力とは異なる趣旨である。尚、この補助操舵力とは、例えばモータ等の電動機から出力されるモータトルク等であってもよいし、そのようなモータトルクが適宜変換されてなる、上述した物理力を増加又は減少させる補助的な物理力であってもよい。

このように、制御手段の制御下で、実操舵量と、基準値との比較に基づいて、付与手段によって、操舵力に加えて又は代えて補助操舵力が付与される。従って、典型的には、障害物を回避するための操舵角又は操舵角速度が不足している場合、或いは、障害物を回避するための操舵角又は操舵角速度が過剰な場合には、補助操舵力が付与されるので、車両が障害物を的確、安全且つ迅速に回避することができる。

この結果、従って、車両の走行状態に適切に対応して、適切なタイミングで、操舵力に加えて又は代えて補助操舵力を付与することができ、車両が障害物を的確、安全且つ迅速に回避することができる。

仮に、運転者が車両を実際に操舵した実操舵量が考慮されることなく、制御手段の操舵制御下で、例えば車両の走行状態等の運転者の意思とは無関係な各種のパラメータに基づいて、操舵力に加えて又は代えて補助操舵力を付与された場合、運転者が車両を実際に操舵した実操舵量と、制御手段の操舵制御とが互いに悪影響を及ぼしたり干渉しあったりして、運転者に、運転者自らが意図する操舵操作が妨げられているという違和感を心理的に与えてしまう可能性が生じ、ひいては、車両が障害物を適切に回避することが技術的に困難となってしまう。

本発明に係る車両の制御装置の一の態様では、前記実操舵量を取得する取得手段を更に備え、前記付与手段は、前記取得された実操舵量に応じた操舵力を前記車両の少なくとも前車輪に付与し、前記算出手段は、前記衝突危険度として、前記検知された障害物と前記車両とが衝突する衝突時間を算出し、前記特定手段は、前記算出された衝突時間に基づいて、前記障害物を回避するために目標となる目標操舵量の所定範囲を特定し、前記制御手段は、前記取得された実操舵量が前記所定範囲内にある場合、前記操舵力を付与するように前記付与手段を制御し、前記取得された実操舵量が前記所定範囲内にない場合、前記操舵力に加えて前記障害物の回避を補助するための補助操舵力を付与するように前記付与手段を制御する。

この態様によれば、先ず、取得手段によって、運転者が車両を実際に操舵した実操舵量が取得される。と同時に又は相前後して、付与手段によって、取得された実操舵量に応じて、車両の前車輪及び後車輪のうち少なくとも前車輪に操舵力が付与される。算出手段によって、衝突危険度として、検知された障害物と車両とが衝突する衝突時間が算出される。

特定手段によって、算出された衝突時間に基づいて、障害物を回避するために目標となる目標操舵量の所定範囲が特定される。典型的には、特定手段によって、障害物を回避するために運転者によって指示される必要のある車両の操舵角の所定範囲若しくは操舵角速度の所定範囲が特定されてよい。

特に、制御手段の制御下で、取得された実操舵量が所定範囲内にある場合、付与手段によって、取得された実操舵量に応じた操舵力が付与される。言い換えると、取得された実操舵量が所定範囲内にある場合、車両の運転者には障害物を回避する意思があることが推定できると共に、運転者による障害物を回避するための回避操舵の操作は適切であると判定することができる。これにより、運転者による車両の回避操舵を優先させつつ、取得された実操舵量に応じた操舵力が付与される。典型的には、運転者による回避操舵を開始した時点以降、車両の挙動を安定させることを主目的とした車両の走行制御が行われてよい。具体的には、車両の横ぶれを減少させたりブレーキの作動による車両の制動力の時間変化を減少させたりして、車両が走行する慣性モーメントが維持されてよい。

他方、取得された実操舵量が所定範囲内にない場合、付与手段によって、操舵力に加えて障害物の回避を補助するための補助操舵力が付与される。言い換えると、取得された実操舵量が所定範囲内にない場合、車両の運転者には障害物を回避する意思がないことを推定でき、運転者による回避操舵は適切ではないと判定することができる。或いは、取得された実操舵量が所定範囲内にない場合、車両の運転者には障害物を回避する意思があるが、運転者の心理的な動揺により、回避操舵は急激に変化しており、例えばアンダーステア状態を発生させ、運転者による回避操舵は適切ではないと判定することができる。これにより、付与手段によって、運転者による車両の回避操舵に加えて、障害物の回避を補助するための補助操舵力が付与される。典型的には、障害物を回避するための回避軌跡を車両に的確且つ迅速に走行させることを主目的とした車両の走行制御が行われてよい。具体的には、車両が回避軌跡を走行させるように車両の進行方向を基準にして左側の車輪に作動させる制動力と、右側の車輪に作動させる制動力との間に差を発生させてよい。或いは、アンダーステア状態を打ち消すために、前車輪の操舵角を減少させたりゼロに近づけることに加えて又は代えて、後車輪の操舵角を前車輪の操舵角と逆方向に形成させてよい。

このように、制御手段の制御下で、運転者が車両を実際に操舵した実操舵量が所定範囲内にあるか否かによって、付与手段によって、操舵力に加えて又は代えて補助操舵力が付与される。従って、典型的には、障害物を回避するための操舵角又は操舵角速度が不足している場合、或いは、障害物を回避するための操舵角又は操舵角速度が過剰な場合には、補助操舵力が付与されるので、車両が障害物を的確、安全且つ迅速に回避することができる。

この結果、従って、車両の走行状態に適切に対応して、適切なタイミングで、操舵力に加えて又は代えて補助操舵力を付与することができ、車両が障害物を的確、安全且つ迅速に回避することができる。

本発明に係る車両の制御装置の他の態様では、（i）前記実操舵量が前記目標操舵量の所定範囲内にある場合、前記運転者が前記障害物を回避する回避意思が有ると判定し、（ii）前記実操舵量が前記所定範囲の上限値より大きい場合、前記回避意思が有ると判定し、（iii）前記実操舵量が前記所定範囲の下限値より小さい場合、前記運転者が前記障害物を回避する意思が無いと判定する判定手段を更に備え、前記制御手段は、前記判定された回避意思の有無に応じて、前記操舵力に加えて前記補助操舵力を付与するように前記付与手段を制御する。

この態様によれば、判定された運転者の回避意思の有無に応じて、車両の走行状態に適切に対応して、適切なタイミングで、操舵力に加えて又は代えて補助操舵力を付与することができ、車両が障害物を的確、安全且つ迅速に回避することができる。尚、所定範囲の上限値又は下限値によって、本発明に係る基準値の一例が構成されている。

本発明に係る車両の制御装置の他の態様では、前記制御手段は、（i）前記実操舵量が前記目標操舵量の所定範囲内にある場合、前記車両が走行する慣性モーメントを維持しつつ前記操舵力を付与するように前記付与手段を制御し、（ii）前記実操舵量が前記所定範囲の上限値より大きい場合、前記補助操舵力として、前記車両のアンダーステア状態を打ち消す第１補助操舵力に加えて前記操舵力を付与するように前記付与手段を制御し、（iii）前記実操舵量が前記所定範囲の下限値より小さい場合、前記補助操舵力として、前記障害物を回避するための回避軌跡を前記車両に走行させる第２補助操舵力に加えて前記操舵力を付与するように前記付与手段を制御する。

この態様によれば、実操舵量と、目標操舵量における所定範囲と、この所定範囲の上限値と、所定範囲の下限値との比較に応じて、車両の走行状態に適切に対応して、適切なタイミングで、操舵力に加えて又は代えて補助操舵力を付与することができ、車両が障害物を的確、安全且つ迅速に回避することができる。

本発明に係る車両の制御装置の他の態様では、前記算出された衝突危険度の大きさに基づいて、前記障害物の回避における緊急度合いを決定する決定手段を更に備え、前記制御手段は、前記決定された緊急度合いが所定値より小さい場合、前記操舵力を付与するように前記付与手段を制御し、前記決定された緊急度合いが前記所定値より大きい場合、前記操舵力に加えて又は代えて前記補助操舵力を付与するように前記付与手段を制御する。

この態様によれば、決定された緊急度合いと所定値との比較に基づいて、補助操舵力の付与の可否が決定されるので、より効率的に操舵力に加えて又は代えて補助操舵力を付与することができる。

本発明に係る車両の制御装置の他の態様では、前記算出手段は、前記衝突危険度として、前記検知された障害物と前記車両とが衝突する衝突時間を算出し、前記目標操舵量の所定範囲の下限値は、前記算出された衝突時間が短くになるに従って大きくなるように設定され、前記所定範囲の上限値は、前記車両が前記障害物を回避するための回避軌跡と前記車両の直進方向との角度に加えて又は代えて前記車両が走行する路面状態に基づいて設定される。

この態様によれば、車両と障害物とが衝突する要因となる上述の衝突時間、回避軌跡と車両の直進方向との角度、及び路面状態に応じて、所定範囲を高精度に定義できるので、車両が障害物をより的確、安全且つ迅速に回避することができる。

本発明に係る車両の制御装置の他の態様では、前記車両の進行方向を示す指標を前記運転者の指示に応じて表示する表示手段を更に備え、前記制御手段は、前記指標が表示される場合、前記操舵力を付与するように前記付与手段を制御し、前記指標が表示されない場合、前記操舵力に加えて又は代えて前記補助操舵力を付与するように前記付与手段を制御する。

この態様によれば、運転者によって指標が表示されるか否かに基づいて、補助操舵力の付与の可否が決定されるので、より効率的に操舵力に加えて又は代えて補助操舵力を付与することができる。

本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施するための最良の形態から明らかにされる。

（発明の実施形態）
以下、適宜図面を参照して本発明の車両の制御装置に係る実施形態について説明する。

（基本構成）
始めに、図１を参照して、本発明の一実施形態に係る車両１０の構成について説明する。ここに、図１は、本実施形態に係る車両１０の基本的な構成を概念的に示す概略構成図である。

図１に示すように、車両１０は、操舵輪又は駆動輪として左右一対の前輪若しくは前車輪ＦＬ及びＦＲを備え、これら前輪が操舵されることにより所望の方向に進行することが可能に構成されている。加えて、駆動輪として左右一対の後輪若しくは後車輪ＲＬ及びＲＲを備え、これら後輪が駆動されることにより所望の方向に進行することが可能に構成されている。尚、後輪は駆輪に加えて操舵輪であってよい。これら４つの車輪ＦＬ、ＦＲ、ＲＬ及びＲＲには、ブレーキ等の制動手段Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３及びＳ４が夫々備えられている。

車両１０は、ＥＣＵ１００、ＥＰＳ２００及びエンジン３００を備える。

ＥＣＵ１００は、夫々不図示のＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）を備え、車両１０の動作全体を制御することが可能に構成された電子制御ユニットであり、本発明に係る「取得手段」、「制御手段」及び「特定手段」の一例である。ＥＣＵ１００は、ＲＯＭに格納された制御プログラムに従って、ＥＰＳ２００を制御するための後述するトルクステア抑制処理を実行することが可能に構成されている。

ＥＰＳ２００は、所謂電動式パワーステアリング装置であり、操舵輪である前輪ＦＬ及びＦＲを、運転者によるステアリングホイール１１の操作に応じて操舵することが可能に構成されている。

ＥＰＳ２００には、ラックアンドピニオン式の操舵方式が採用されており、ステアリングホイール１１に一方の端部が接続されるステアリングシャフト１２と、当該ステアリングシャフト１２の他方の端部に接続されるラックアンドピニオン機構１３とが備わっている。尚、ＥＰＳ２００には、例えばボールナット式等、他の操舵方式が採用されていても構わない。

ラックアンドピニオン機構１３は、ステアリングシャフト１２の回転方向の力を、ラックバー１４の往復動方向の力に変換することが可能に構成される。また、ラックバー１４の両端は、タイロッド（符号省略）を介して前輪ＦＬ及びＦＲに連結されており、ラックバー１４の往復運動に応じて、前輪ＦＬ及びＦＲの向きが変わる構成となっている。

ＥＰＳ２００には、ステアリングホイール１１の回転角度である操舵角δを検出することが可能に構成された舵角センサ１５及びステアリングホイール１１の操作を介してステアリングシャフト１２に加えられる操舵トルクＭＴを検出することが可能に構成されたトルクセンサ１６が備わる。舵角センサ１５及びトルクセンサ１６は、夫々ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、夫々検出された操舵角δ及び操舵トルクＭＴは、ＥＣＵ１００により絶えず、或いは一定又は不定の周期毎に把握される構成となっている。

また、ＥＰＳ２００には、モータ１７が備わる。モータ１７は、運転者の操作負担を軽減する補助操舵力としてアシストトルクを発生させると共に、不図示の減速ギアを介してステアリングシャフト１２に当該アシストトルクを付与することが可能に構成された、本発明に係る「付与手段」の一例である。モータ１７は、例えばインバータ等を含む不図示のモータ制御系を介してＥＣＵ１００と電気的に接続されており、その動作状態がＥＣＵ１００により制御される構成となっている。尚、モータ１７から出力されるアシストトルクは、必ずしもステアリングシャフト１２に付与されずともよく、例えば、ラックアンドピニオン機構１３におけるピニオンギアに、当該ピニオンギアの回転をアシストすべく付与されてもよいし、ラックバー１４に当該ラックバーの往復運動をアシストすべく付与されてもよい。

車両１０は、前後Ｇセンサ１８、車速センサ１９及びスロットル開度センサ２０を備える。

前後Ｇセンサ１８は、車両１０の前後方向に作用する加速度（即ち、前後Ｇ）Ｇｘを検出することが可能に構成されたセンサである。前後Ｇセンサ１８は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された車両１０の前後Ｇは、ＥＣＵ１００によって絶えず、或いは一定又は不定の周期毎に把握される構成となっている。

車速センサ１９は、車両１０の速度（即ち、車速）Ｖを検出することが可能に構成されたセンサである。車速センサ１９は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された車速は、ＥＣＵ１００によって絶えず、或いは一定又は不定の周期毎に把握される構成となっている。

スロットル開度センサ２０は、エンジン３００におけるスロットルバルブの開度（即ち、スロットル開度）Ｔｈｒを検出することが可能に構成されたセンサである。スロットル開度センサ２０は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出されたスロットル開度は、ＥＣＵ１００によって絶えず、或いは一定又は不定の周期毎に把握される構成となっている。

エンジン３００は、ガソリンを燃料とし、車両１０の動力源として機能するように構成された内燃機関であり、例えば、４気筒、６気筒、８気筒又は１２気筒等、複数の気筒を備え、また夫々の気筒の配置態様に応じて直列型、Ｖ型或いは水平対向型等の各種態様を採る。エンジン３００における、不図示のクランクシャフトから出力される駆動力は、不図示のデファレンシャル及びドライブシャフト等を適宜介して、操舵輪たる前輪ＦＬ及びＦＲに付与される。即ち、車両１０は、ＦＦ車両として構成されている。尚、車両１０の駆動形態は、無論ＦＦに限定されず、例えば前輪ＦＬ及びＦＲに加えて不図示の後輪が駆動される、四輪駆動の形態を採ってもよい。

カメラ２１は、車両の進行方向における障害物を撮像し、撮像した画像の画像データを信号処理Ｕｎｉｔ２２へ出力する。このカメラ２１によって、本発明に係る検知手段の一具体例が構成されている。

信号処理Ｕｎｉｔ２２は、入力された画像データを画像処理する。ＥＣＵ１００は、この画像処理の結果によって、車両の進行方向における障害物の存在を検知し、この検知された障害物と、車両との距離に加えて、車両と障害物との相対速度に基づいて車両と障害物とが衝突する衝突時間を算出する。ＥＣＵ１００は、算出された衝突時間に基づいて、障害物を回避するために目標となる目標操舵角の所定範囲又は目標操舵角速度の所定範囲を特定する。これらのＥＣＵ１００及び信号処理Ｕｎｉｔ２２によって、本発明に係る算出手段の一具体例が構成されている。また、ＥＣＵ１００によって、本発明に係る特定手段の一具体例が構成されている。

また、車両が進行する方向を示す方向指示器として、ウインカＷ１、Ｗ２を備えている。このウインカＷ１、Ｗ２によって本発明に係る「表示手段」の一具体例が構成されている。

（動作原理）
次に、図２から図５に加えて後述される図６から図８を参照して、本実施形態に係る車両の制御装置の動作原理について説明する。ここに、図２は、本実施形態に係る車両を統括制御するＥＣＵの制御処理の流れを示したフローチャートである。尚、この制御処理は、ＥＣＵ１００によって、例えば、数十μ秒、又は数μ秒等の所定の周期で繰り返し実行される。図３は、本実施形態に係る車両と障害物との衝突時間を算出するための物理量の一具体例を概念的に示した模式図である。図４は、本実施形態に係る緊急度合いと衝突時間との相関関係の一具体例を模式的に示したグラフである。図５は、本実施形態に係る所定範囲の下限値の一及び他の具体例と緊急度合いとの相関関係を模式的に示したグラフ（図５（ａ）及び図５（ｂ））である。

図２に示されるように、先ず、ＥＣＵ１００の制御下で、カメラ等の撮像手段によって検知された障害物と車両とが衝突するまでの衝突時間Δｔが算出される（ステップＳ１０１）。具体的には、図３及び次の式（１）に示されるように、カメラ等によって検知された障害物と車両との距離Ｌを、車両の走行速度Ｖで乗算することによって衝突時間Δｔが算出される。

距離Ｌ ／ 走行速度Ｖ ＝ 衝突時間Δｔ ……… （１）
尚、走行速度Ｖは、例えば障害物も移動している場合、障害物と車両との相対速度を意味してよい。

次に、ＥＣＵ１００の制御下で、算出された衝突時間Δｔから緊急度合いＤｅが一義的に決定され、閾値Ｅより大きいか否かが判定される（ステップＳ１０２）。ここに、本実施形態に係る緊急度合いＤｅとは、車両が障害物に実際に衝突する可能性を意味してよい。この緊急度合いＤｅは、具体的には、図４に示されるように、衝突時間Δｔが短くなるに従って線形的に又は非線形的に大きくなるように規定してよい。尚、この緊急度合いと衝突時間との相関関係は、多数の運転者の運転技能を定量化及び定性化させた所定モデルを理論的、経験的、実験的、及びシミュレーション等によって、衝突時間Δｔが短くなるに従って緊急度合いが大きくなるように規定してよい。またこの閾値Ｅとは、衝突時間が例えば２や３秒等の所定時間である場合における緊急度合いの値を意味してよい。

上述のステップＳ１０２の判定の結果、算出された衝突時間Δｔから一義的に決定された緊急度合いＤｅが、閾値Ｅより大きいと判定される場合、運転者の障害物の回避意思の判定処理が開始され（ステップＳ１０２：Ｙｅｓ）、障害物を回避するために目標となる目標操舵角の所定範囲が特定されると共に、障害物を回避するために目標となる目標操舵角速度の所定範囲が特定される（ステップＳ１０３）。具体的には、この目標操舵角の所定範囲は、上限値ＭＡｔｈ３及び下限値ＭＡｔｈ２によって規定される。また、この目標操舵角速度の所定範囲は、上限値ωｅ及び下限値ωｔｈ２によって規定される。尚、本実施形態に係る目標操舵角の所定範囲によって、本発明に係る「所定範囲」の一具体例が構成されている。また、本実施形態に係る目標操舵角速度の所定範囲によって、本発明に係る「所定範囲」の他の具体例が構成されている。

詳細には、この目標操舵角速度の所定範囲の上限値ωｅは、次のようにして求めることができる。

（目標操舵角速度の所定範囲の上限値ωｅの決定手法）
具体的には、上述した図３に示されるように、車両が障害物を回避するために車両が進行方向を基準にして、左右方向における左側及び右側のうちいずれか一方側に旋回する場合における、進行方向と垂直な方向に車両がずれる距離ΔＹ（以下、適宜、回避距離ΔＹと称す）を一定値とする。また、上述の図３に示されるように、カメラ等によって検知された障害物と車両との距離を距離Ｌとし、その瞬間の車両の走行速度を走行速度Ｖとする。この場合、車両が障害物を回避するために必要なヨーレート（ＹａｗＲａｔｅ）の値Ｙｒは、次の式（２）によって求めることができる。

Ｙｒ＝{Ｖ／Ｌ}・ｓｉｎ-1（ΔＹ／Ｌ） ……… （２）
尚、ｓｉｎ-1は、関数ｓｉｎの逆関数を意味する。また、回避距離ΔＹは、例えば車両の幅などの一定値としたが、上述したカメラ等によって撮像された障害物の大きさに応じて変化させてよい。

次に、ヨーレートＹｒを発生させるために必要な目標操舵角ＭＡａは、次の式（３）によって求めることができる。

ＭＡａ＝［ｎ・Ｗｂ／{Ｌ（１＋Ｋｈ・Ｖ＾2）}］・（ｓｉｎ-1（ΔＹ／Ｌ））
……… （３）
但し、
ｎ：ステアリングギア比
Ｗｂ：ホイールベース（即ち、車両の前輪と後輪との間の長さ）
Ｋｈ：スタビリティファクター（即ち、所定係数）
Ｖ＾2：Ｖを２乗した値
である。

本実施形態では、式（３）に示された目標操舵角ＭＡａから上述の目標操舵角速度の所定範囲の上限値ωｅを一義的に求めてよい。

目標操舵角の所定範囲の上限値ＭＡｔｈ３は、上述した距離Ｌ、回避距離ΔＹ、走行速度Ｖ、ステアリングギア比ｎ、ホイールベースＷｂ、スタビリティファクターＫｈに加えて、車両に関する各種の物理量又は車両の走行状態に関する各種の物理量から求めることができる障害物を回避可能な操舵角の最大値を意味してよい。特に、この目標操舵角の所定範囲の上限値ＭＡｔｈ３は、例えば車両が走行している路面状況を定量的に演算できる場合、可変になるようにしてよい。

目標操舵角の所定範囲の下限値ＭＡｔｈ２は、運転者の回避意思があるか否かの判断のための操舵角の下限閾値とし、例えば、直進走行における操舵角のばらつきを示す値より大きい値となるように設定してよい。この目標操舵角の所定範囲の下限値ＭＡｔｈ２から上述の目標操舵角速度の所定範囲の下限値ωｔｈ２を一義的に求めてよい。

特に、上述の目標操舵角の所定範囲の下限値ＭＡｔｈ２、又は、上述の目標操舵角速度の所定範囲の下限値ωｔｈ２は、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示されるように、前述した緊急度合いＤｅを変数とする線形関数や非線形関数によって可変となるように設定してよい。これにより、緊急度合いが大きくなるに従って、運転者の回避意思がないことの判断をより早いタイミングで行うことができ、障害物をより安全に回避することができる。

（動作原理：続き）
再度、図２に戻り、上述したステップＳ１０３における、障害物を回避するために目標となる目標操舵角の所定範囲が特定され、障害物を回避するために目標となる目標操舵角速度の所定範囲が特定された後、ＥＣＵ１００の制御下で、本実施形態に係る運転者の回避意思の判定、及び、この判定に対応して補助操舵力を付与させるか否かの制御処理を、運転者によるウインカーの作動状況に応じて、解除させるか否かが判定される（ステップＳ１０４）。具体的には、運転者によるウインカーの作動が行われているか否かが判定される。

特に、この運転者によってウインカーが作動された後、一定時間だけ経過しても運転者によって実際に車両が操舵されなく、実操舵角速度ω又は実操舵角ＭＡがＥＣＵ１００によって取得されない場合、再度、上述のステップＳ１０４に戻り、運転者によるウインカーの作動状況に応じて、解除させるか否かが判定されてよい。

上述のステップＳ１０４の判定の結果、運転者によるウインカーの作動状況に応じて、解除させないと判定される場合、典型的には、運転者によるウインカーの作動が行われていないと判定される場合（ステップＳ１０４：Ｎｏ）、運転者によって現在、実際に操舵されている実操舵角速度ωが目標操舵角速度の所定範囲の上限値ωｅより大きいか否か、又は上限値ωｅと等しいか否かが判定される（ステップＳ１０５）。尚、このステップＳ１０５では、実際に発生しているヨーレートが、障害物を回避するために目標となる目標ヨーレートより小さいか否かが判定されてよい。この目標ヨーレートは、典型的には、上述したヨーレート（ＹａｗＲａｔｅ）の値Ｙｒを用いてよい。

このステップＳ１０５の判定の結果、運転者によって現在、実際に操舵されている実操舵角速度ωが目標操舵角速度の所定範囲の上限値ωｅより大きい、又は上限値ωｅと等しいと判定される場合（ステップＳ１０５：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ１００の制御下で、障害物の回避を優先した回避優先制御が行われる（ステップＳ１０６）。言い換えると、典型的には、車両の運転者には障害物を回避する意思があるが、運転者の心理的な動揺により、回避操舵は急激に変化しており、例えばアンダーステア状態を発生させ、運転者による回避操舵は適切ではないと判定することができる。従って、回避優先制御として、運転者による車両の回避操舵に加えて、障害物の回避を補助するための補助操舵力が付与される。典型的には、障害物を回避するための回避軌跡を車両に的確且つ迅速に走行させることを主目的とした車両の走行制御が行われてよい。具体的には、車両が回避軌跡を走行させるように車両の進行方向を基準にして左側の車輪に作動させる制動力と、右側の車輪に作動させる制動力との間に差を発生させてよい。或いは、アンダーステア状態を打ち消すために、前車輪の操舵角を減少させたりゼロに近づけることに加えて又は代えて、後車輪の操舵角を前車輪の操舵角と逆方向に形成させてよい。尚、本実施形態に係る回避優先制御によって、本発明に係る「操舵力に加えて補助操舵力を付与する」ことの一具体例が構成されている。

他方、上述のステップＳ１０５の判定の結果、運転者によって現在、実際に操舵されている実操舵角速度ωが目標操舵角速度の所定範囲の上限値ωｅより大きくない、及び上限値ωｅと等しくないと判定される場合（ステップＳ１０５：Ｎｏ）、ＥＣＵ１００の制御下で、更に、運転者によって現在、実際に操舵されている実操舵角速度ωが目標操舵角速度の所定範囲の下限値ωｔｈ２より大きい、又は下限値ωｔｈ２と等しく、且つ、実操舵角速度ωが目標操舵角速度の所定範囲の上限値ωｅより小さいか否かが判定される（ステップＳ１０７）。ここで、運転者によって現在、実際に操舵されている実操舵角速度ωが目標操舵角速度の所定範囲の下限値ωｔｈ２より大きい、又は下限値ωｔｈ２と等しく、且つ、実操舵角速度ωが目標操舵角速度の所定範囲の上限値ωｅより小さいと判定される場合（ステップＳ１０７：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ１００の制御下で、運転者による車両の操舵を優先した安定性優先制御が行われる（ステップＳ１０８）。典型的には、車両の運転者には障害物を回避する意思があることが推定できると共に、運転者による障害物を回避するための回避操舵の操作は適切であると判定することができる。従って、安定性優先制御として、運転者による車両の回避操舵を優先させつつ、取得された実操舵量に応じた操舵力が付与される。典型的には、運転者による回避操舵を開始した時点以降、車両の挙動を安定させることを主目的とした車両の走行制御が行われてよい。具体的には、車両の横ぶれを減少させたりブレーキの作動による車両の制動力の時間変化を減少させたりして、車両が走行する慣性モーメントが維持されてよい。或いは、補助操舵力の付与を殆ど又は完全に無くしてよい。尚、本実施形態に係る安定性優先制御によって、本発明に係る「操舵力を付与する」ことの一具体例が構成されている。

特に、上述したステップＳ１０７では、上述した判定処理に加えて又は代えて、運転者によって現在、実際に操舵されている実操舵角ＭＡが目標操舵角の所定範囲の下限値ＭＡｔｈ２より大きい又は下限値ＭＡｔｈ２と等しく、且つ、実操舵角ＭＡが目標操舵角の所定範囲の上限値ＭＡｔｈ３より小さいか否かが判定されてよい。

他方、上述のステップＳ１０７の判定の結果、運転者によって現在、実際に操舵されている実操舵角速度ωが目標操舵角速度の所定範囲の下限値ωｔｈ２より大きくない、及び下限値ωｔｈ２と等しくないと判定される場合、言い換えると、運転者によって現在、実際に操舵されている実操舵角速度ωが目標操舵角速度の所定範囲の下限値ωｔｈ２より小さいと判定される場合（ステップＳ１０７：Ｎｏ）、運転者による回避意思が無いと判定されるので、ＥＣＵ１００の制御下で、障害物の回避を優先した強制回避制御が行われる（ステップＳ１０９）。言い換えると、典型的には、車両の運転者には障害物を回避する意思がないことを推定でき、運転者による回避操舵は適切ではないと判定することができる。従って、強制回避制御として、運転者による車両の回避操舵に加えて、障害物の回避を補助するための補助操舵力が付与される。典型的には、障害物を回避するための回避軌跡を車両に的確且つ迅速に走行させることを主目的とした車両の走行制御が行われてよい。具体的には、車両が回避軌跡を走行させるように車両の進行方向を基準にして左側の車輪に作動させる制動力と、右側の車輪に作動させる制動力との間に差を発生させてよい。或いは、車両が回避軌跡を走行させるように車両の進行方向を基準にして左側の車輪に付与される補助操舵力と、右側の車輪に作動させる補助操舵力との間に差を発生させてよい。尚、本実施形態に係る強制回避制御によって、本発明に係る「操舵力に加えて補助操舵力を付与する」ことの他の具体例が構成されている。

特に、上述したステップＳ１０７の判定の結果、運転者によって現在、実際に操舵されている実操舵角ＭＡが目標操舵角の所定範囲の下限値ＭＡｔｈ２より小さいと判定される場合、上述したステップＳ１０９における強制回避制御が行われてよい。

（運転者の回避意思の判定手法）
次に図６から図８を参照して、本実施形態に係る運転者の回避意思の判定手法を総括する。ここに、図６は、本実施形態に係る運転者による緊急回避が実施されている場合、運転者による回避意思がある場合、及び運転者による回避意思がない場合の３つの場合に夫々対応した実操舵角ＭＡ及び実操舵角速度ωの範囲を示した表である。図７は、本実施形態に係る所定範囲の上限値を定義するための操舵角と実際に発生する操舵力との相関関係を模式的に示したグラフ及び操舵角の一具体例を概念的に示した模式図である。図８は、本実施形態に係る回避優先制御の一具体例を概念的に示した模式図である。

典型的には、図６の上段に示されるように、運転者によって現在、実際に操舵されている実操舵角速度ωが目標操舵角速度の所定範囲の上限値ωｅより大きい場合又は上限値ωｅと等しい場合、運転者による緊急回避のための車両の操舵が実行されていると判定される。特に、この上限値は、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示される操舵角αに対応して定義してよい。何故ならば、図７（ａ）に示された操舵角αより大きい操舵角の範囲では、操舵力の一例であるコーナリングフォース、所謂、旋回力が減少し、車両がスリップしているスリップ状態にあるためである。

より具体的には、図８（ａ）に示されるように、車両が右側へ旋回する際に、スリップしている場合、図８（ｂ）に示されるように、車両が回避軌跡を走行させるように車両の進行方向を基準にして、右側の前車輪及び右側の後車輪に制動力を作動させ、左側の車輪に作動させる制動力と、右側の車輪に作動させる制動力との間に差を発生させてよい。

また、図６の中段に示されるように、運転者によって現在、実際に操舵されている実操舵角速度ωが目標操舵角速度の所定範囲の下限値ωｔｈ２より大きい場合又は下限値ωｔｈ２と等しい場合であり、且つ、実操舵角速度ωが目標操舵角速度の所定範囲の上限値ωｅより小さい場合、運転者による回避意思があると判定される。加えて、運転者によって現在、実際に操舵されている実操舵角ＭＡが目標操舵角の所定範囲の下限値ＭＡｔｈ２より大きい場合又は下限値ＭＡｔｈ２と等しい場合であり、且つ、実操舵角ＭＡが目標操舵角の所定範囲の上限値ＭＡｔｈ３より小さい場合、運転者による回避意思があると判定される。この場合、運転者による操舵角又は操舵角速度は運転者の操作に任せるので、障害物を実際に回避できるかどうかは運転者の操作次第であるが、運転者によって目標操舵角速度や目標操舵角を実現可能である。従って、上述した安定性優先制御が行われる。

また、図６の下段に示されるように、運転者によって現在、実際に操舵されている実操舵角速度ωが目標操舵角速度の所定範囲の下限値ωｔｈ２より小さい場合、運転者による回避意思が無いと判定される。加えて、運転者によって現在、実際に操舵されている実操舵角ＭＡが目標操舵角の所定範囲の下限値ＭＡｔｈ２より小さい場合、運転者による回避意思が無いと判定される。この場合、上述したステップＳ１０９における回避優先制御が行われてよい。

本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う車両の制御装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。

本実施形態に係る車両１０の基本的な構成を概念的に示す概略構成図である。 本実施形態に係る車両を統括制御するＥＣＵの制御処理の流れを示したフローチャートである。 本実施形態に係る車両と障害物との衝突時間を算出するための物理量の一具体例を概念的に示した模式図である。 本実施形態に係る緊急度合いと衝突時間との相関関係の一具体例を模式的に示したグラフである。 本実施形態に係る所定範囲の下限値の一及び他の具体例と緊急度合いとの相関関係を模式的に示したグラフ（図５（ａ）及び図５（ｂ））である。 本実施形態に係る運転者による緊急回避が実施されている場合、運転者による回避意思がある場合、及び運転者による回避意思がない場合の３つの場合に夫々対応した実操舵角ＭＡ及び実操舵角速度ωの範囲を示した表である。 本実施形態に係る所定範囲の上限値を定義するための操舵角と実際に発生する操舵力との相関関係を模式的に示したグラフ及び操舵角の一具体例を概念的に示した模式図である。 本実施形態に係る回避優先制御の一具体例を概念的に示した模式図である。

符号の説明

１０…車両、１００…ＥＣＵ、２００…ＥＰＳ、１１…ステアリングホイール、１２…ステアリングシャフト、１３…ラックアンドピニオン機構、１５…舵角センサ、１６…トルクセンサ、１７…モータ、１８…前後Ｇセンサ、１９…車速センサ、２０…スロットル開度センサ、２１…カメラ、２２…信号処理Ｕｎｉｔ、３００…エンジン、ＦＬ、ＦＲ、ＲＬ、ＲＲ…車輪、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４…制動手段、Ｗ１、Ｗ２…ウインカ。

Claims (7)

1. 運転者が車両を実際に操舵した実操舵量に応じた操舵力を前記車両の車輪に付与する付与手段と、
   前記車両の進行方向における障害物を検知する検知手段と、
   前記検知された障害物と前記車両とが衝突する衝突危険度を算出する算出手段と、
   前記算出された衝突危険度に基づいて、前記障害物を回避するために目標となる目標操舵量の基準値を特定する特定手段と、
   前記実操舵量と、前記特定された基準値との比較に基づいて、前記操舵力に加えて又は代えて前記障害物の回避を補助するための補助操舵力を付与するように前記付与手段を制御する制御手段と
   を備えることを特徴とする車両の制御装置。
2. 前記実操舵量を取得する取得手段を更に備え、
   前記付与手段は、前記取得された実操舵量に応じた操舵力を前記車両の少なくとも前車輪に付与し、
   前記算出手段は、前記衝突危険度として、前記検知された障害物と前記車両とが衝突する衝突時間を算出し、
   前記特定手段は、前記算出された衝突時間に基づいて、前記障害物を回避するために目標となる目標操舵量の所定範囲を特定し、
   前記制御手段は、前記取得された実操舵量が前記所定範囲内にある場合、前記操舵力を付与するように前記付与手段を制御し、前記取得された実操舵量が前記所定範囲内にない場合、前記操舵力に加えて前記障害物の回避を補助するための補助操舵力を付与するように前記付与手段を制御することを特徴とする請求項１に記載の車両の制御装置。
3. （i）前記実操舵量が前記目標操舵量の所定範囲内にある場合、前記運転者が前記障害物を回避する回避意思が有ると判定し、（ii）前記実操舵量が前記所定範囲の上限値より大きい場合、前記回避意思が有ると判定し、（iii）前記実操舵量が前記所定範囲の下限値より小さい場合、前記運転者が前記障害物を回避する意思が無いと判定する判定手段を更に備え、
   前記制御手段は、前記判定された回避意思の有無に応じて、前記操舵力に加えて前記補助操舵力を付与するように前記付与手段を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の車両の制御装置。
4. 前記制御手段は、（i）前記実操舵量が前記目標操舵量の所定範囲内にある場合、前記車両が走行する慣性モーメントを維持しつつ前記操舵力を付与するように前記付与手段を制御し、（ii）前記実操舵量が前記所定範囲の上限値より大きい場合、前記補助操舵力として、前記車両のアンダーステア状態を打ち消す第１補助操舵力に加えて前記操舵力を付与するように前記付与手段を制御し、（iii）前記実操舵量が前記所定範囲の下限値より小さい場合、前記補助操舵力として、前記障害物を回避するための回避軌跡を前記車両に走行させる第２補助操舵力に加えて前記操舵力を付与するように前記付与手段を制御することを特徴とする請求項１から３のうちいずれか一項に記載の車両の制御装置。
5. 前記算出された衝突危険度の大きさに基づいて、前記障害物の回避における緊急度合いを決定する決定手段を更に備え、
   前記制御手段は、前記決定された緊急度合いが所定値より小さい場合、前記操舵力を付与するように前記付与手段を制御し、前記決定された緊急度合いが前記所定値より大きい場合、前記操舵力に加えて又は代えて前記補助操舵力を付与するように前記付与手段を制御することを特徴とする請求項１から４のうちいずれか一項に記載の車両の制御装置。
6. 前記算出手段は、前記衝突危険度として、前記検知された障害物と前記車両とが衝突する衝突時間を算出し、
   前記目標操舵量の所定範囲の下限値は、前記算出された衝突時間が短くになるに従って大きくなるように設定され、前記所定範囲の上限値は、前記車両が前記障害物を回避するための回避軌跡と前記車両の直進方向との角度に加えて又は代えて前記車両が走行する路面状態に基づいて設定されることを特徴とする請求項１から５のうちいずれか一項に記載の車両の制御装置。
7. 前記車両の進行方向を示す指標を前記運転者の指示に応じて表示する表示手段を更に備え、
   前記制御手段は、前記指標が表示される場合、前記操舵力を付与するように前記付与手段を制御し、前記指標が表示されない場合、前記操舵力に加えて又は代えて前記補助操舵力を付与するように前記付与手段を制御することを特徴とする請求項１から６のうちいずれか一項に記載の車両の制御装置。

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