JP2015074425A - 転舵制御装置及び転舵制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高速ＪＣＴ（ジャンクション）やループ橋のような急カーブの道路の走行時に、自車の速度を大幅に下げることなく、円滑な転舵で走行できるようにする。【解決手段】自車が前方注視点を目標経路に沿わせて経路追従を行っている際に、自車の前方の曲路の手前で、曲路の曲率よりも小さな第１の曲率の第１の仮想経路を目標経路として設定する。第１の仮想経路につなげて、曲路の曲率よりも大きな第２の曲率の第２の仮想経路を目標経路として設定する。第１の仮想経路を目標経路とする経路追従開始時までに、第１の曲率に応じた許容車速を設定し、自車の車速が第１の曲率に応じた許容車速を超えている場合、自車の車速が第１の曲率に応じた許容車速以下となるまで減速するための速度制御を行う。そして、前方注視点を目標経路に沿わせて経路追従を行うための転舵制御を行う。【選択図】図２

Description

本発明は、車両用の転舵制御装置及び転舵制御方法に関する。

自車の前方注視点（以下、注視点）による転舵制御手法の１つとして、自車が注視点を目標経路に沿わせて経路追従を行っている時に、注視点での横偏差に基づいて転舵制御をする機構について、前方のカーブ曲率が大きくなるほど注視点距離を短くすることで、カーブ半径の小さい曲路に追従するという手法がある（特許文献１参照）。

特開平１０−１６７１００号公報

しかしながら特許文献１記載の技術では、カーブ半径の小さい経路に対応して短くした注視点距離に合わせるため、カーブ進入時に速度を大幅に下げる必要があり、円滑に走行できないという問題点があった。
本発明の目的は、上記の点を考慮し、カーブ半径の小さい曲路を走行する際に、自車の速度を大幅に下げることなく、円滑に走行することである。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る転舵制御装置は、自車が前方注視点を目標経路に沿わせて経路追従を行っている際に、自車の前方の曲路の手前で、曲路の曲率よりも小さな第１の曲率の第１の仮想経路を目標経路として設定する。第１の仮想経路につなげて、曲路の曲率よりも大きな第２の曲率の第２の仮想経路を目標経路として設定する。第１の仮想経路を目標経路とする経路追従開始時までに、第１の曲率に応じた許容車速を設定し、自車の車速が第１の曲率に応じた許容車速を超えている場合、自車の車速が第１の曲率に応じた許容車速以下となるまで減速するための速度制御を行う。そして、前方注視点を目標経路に沿わせて経路追従を行うための転舵制御を行う。第１の仮想経路は、「カーブ進入」用の仮想経路である。第１の仮想経路の特性については、追従性を重視している。第２の仮想経路は、「カーブ脱出」用の仮想経路である。第２の仮想経路の特性については、滑らかさを重視している。目標経路を第１の仮想経路及び第２の仮想経路に切り替えることで、カーブ進入とカーブ脱出とで特性を変えることができる。

本発明によれば、高速ＪＣＴ（ジャンクション）やループ橋のような急カーブの道路を走行する際に、自車の速度を大幅に下げることなく、円滑な転舵で走行することができる。

転舵制御装置を搭載した車両の構成例を示す図である。 転舵制御装置の概念図である。 実経路から第１の仮想経路への切り替えについて説明するための図である。 経路逸脱判定マップの一例を示す図である。 カーブ半径に応じた許容車速について説明するための図である。 第１の仮想経路上での許容速度変化について説明するための図である。 第１の仮想経路から第２の仮想経路への切り替えについて説明するための図である。 各経路のカーブ曲率の変化について説明するための図である。 第２の仮想経路への切り替え遷移区間での操舵速度制限値の求め方について説明するための図である。 実経路を目標経路とする経路追従において、（ａ）減速する場合、（ｂ）減速せずに注視点距離を短くする場合、のそれぞれについて説明するための図である。 第１の仮想経路と第２の仮想経路を用いて、走行中に経路を切り替える場合の車両軌道について説明するための図である。

以下に、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。
（車両の構成）
図１に示すように、車両は、操舵装置１と、転舵装置２と、周辺機器３と、操舵制御装置４と、転舵制御装置５と、ブレーキ装置６と、駆動源７とを備える。操舵装置１は、操舵制御装置４と電気的に接続する。転舵装置２は、転舵制御装置５と電気的に接続する。周辺機器３は、操舵制御装置４及び転舵制御装置５と電気的に接続する。操舵制御装置４は、転舵制御装置５、ブレーキ装置６、及び駆動源７と電気的に接続する。ここでは、操舵装置１、転舵装置２、操舵制御装置４、及び転舵制御装置５はそれぞれ、双方向通信線を介して接続する。双方向通信線は、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）やＬＩＮ（Ｌｏｃａｌ Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等の車載ネットワークを形成していても良い。

操舵装置１は、車両を操舵するための装置である。転舵装置２は、車両を転舵させるための装置である。ここでは、ステア・バイ・ワイヤ方式（ＳＢＷ）を例に説明する。ステア・バイ・ワイヤ方式（ＳＢＷ）では、操舵装置１と転舵装置２とが電気的に接続されるため、機械的には非接続状態である。したがって、操舵装置１と転舵装置２とは、初期状態（通常状態）ではトルク伝達が遮断された非接続状態となっている。なお、ステアリングの故障時には、クラッチ装置（図示せず）によって操舵装置１と転舵装置２と間のトルク伝達が可能な状態となる。但し、実際には、ステア・バイ・ワイヤ方式（ＳＢＷ）に限定されない。

操舵装置１は、ステアリングホイール１１と、ステアリングコラムシャフト１２と、反力用アクチュエータ１３と、反力用モータ角センサ１４とを備える。ステアリングホイール１１は、運転者が操舵することで操舵入力が行われると共に、操舵反力が伝達される操作子である。但し、実際には、運転者が操舵する操作子は、ステアリングホイールである必要はなく、レバー状の操作子であっても良い。ステアリングコラムシャフト１２は、ステアリングホイール１１に連結して、ステアリングホイール１１の操舵に応じた量だけ回転する。反力用アクチュエータ１３は、ステアリングコラムシャフト１２に対して減速ギヤ機構を介して設けられ、ステアリングコラムシャフト１２を介してステアリングホイール１１に操舵反力を入力するアクチュエータである。反力用アクチュエータ１３は、モータ等から構成されて、ステアリングコラムシャフト１２の回転軸を連結する。反力用モータ角センサ１４は、反力用アクチュエータ１３に対して付設され、反力用アクチュエータ１３の回転数を検出することで、操舵角（静止位置に対するステアリングホイール１１の傾き）を検出する。

転舵装置２は、転舵用アクチュエータ２１と、転舵用モータ角センサ２２と、ステアリングギヤ機構２３と、タイロッド２４と、車輪（タイヤ）２５とを備える。転舵用アクチュエータ２１は、反力用アクチュエータ１３と同様に、クラッチ付きのモータである。転舵用モータ角センサ２２は、転舵用アクチュエータ２１に付設され、転舵用アクチュエータ２１の回転軸を検出することで、転舵角（車両前後方向に対する車輪２５の傾き）を検出する。ステアリングギヤ機構２３は、転舵用アクチュエータ２１からの回転駆動力に応じて左右に変位する。タイロッド２４は、ステアリングギヤ機構２３の両端部に設けられた動作変換機構であり、ステアリングギヤ機構２３の変位を、左右の車輪２５に伝達する。車輪２５は、転舵制御に応じて車両の進行方向を変更する。

周辺機器３は、車速センサ３１と、横加速度センサ３２と、車両位置検出器３３と、カメラ３４とを備える。車速センサ３１は、現在の車速（車両速度）を検出する。横加速度センサ３２は、横方向の加速度を検出する。車両位置検出器３３は、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）等を用いて、自車の車両位置（自車位置）を検出する装置である。このとき、ＧＰＳの代わりに、デジタル地図データベースとカメラ又はレーザを用いたマップマッチングにより、自車位置を検出しても良い。また、車両位置検出器３３は、車両に搭載されたカーナビゲーションシステム（Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ）や携帯型ナビゲーション装置でも良い。カメラ３４は、車両前方を撮像するカメラであって、車両の前方風景を撮像する。例えば、カメラ３４は、広角レンズを備えることで、車両前方に位置する複数の車線について、道路の中央又は路側の白線や黄色の追越し禁止線等のガイドラインを検出可能である。なお、カメラの代わりに、レーザやレーダ等を用いても良い。ここでは、車速センサ３１及び横加速度センサ３２は、操舵制御装置４に接続されている。また、車両位置検出器３３及びカメラ３４は、転舵制御装置５に接続されている。但し、実際には、それぞれ操舵制御装置４及び転舵制御装置５の両方に接続されていても良い。例えば、操舵制御装置４及び転舵制御装置５が一体化している場合も考えられる。

操舵制御装置４は、反力用アクチュエータ１３を制御することで、ステアリングホイール１１に付加する操舵反力を制御する電子制御装置（ＥＣＵ）である。例えば、運転者に操舵量に応じた基本の操舵反力分の反力をステアリングホイール１１に入力するように反力用アクチュエータ１３を制御する。このとき、反力用モータ角センサ１４と、車速センサ３１と、横加速度センサ３２から供給された入力情報に基づいて、操舵角に応じた制御電流を反力トルクの指令値として出力する。

転舵制御装置５は、操舵装置１、転舵装置２、及び周辺機器３からの入力に応じて、車輪２５を制御する電子制御装置（ＥＣＵ）である。例えば、ロバストモデルマッチング手法を採用した転舵角制御を行う。「ロバストモデルマッチング手法」とは、制御対象である車両の動特性を規範モデル（例えば、ヨーレートと横加速度の操舵応答特性）にて予め設定し、モデル化誤差や外乱の影響を最小限に抑制しながら、予め設定された規範モデルに一致するように制御する手法をいう。この場合、転舵制御装置５には、モデルマッチング補償器と、ロバスト補償器（外乱補償器）と、差分器と、電流リミッタが設けられている。モデルマッチング補償器は、指令モータ角と実モータ角を入力し、予め与えた所望の応答特性に一致させるモータ指令電流を出力するフィードフォワード補償器である。ロバスト補償器は、制御対象への入力である指令電流と制御対象からの出力である実モータ角を取り込み、モデル化誤差を含む制御阻害要因を外乱として推定した外乱推定値を出力する外乱補償器である。なお、ロバスト補償器からの外乱推定値は、操舵反力制御に使用される。差分器は、モデルマッチング補償器からのモータ指令電流からロバスト補償器からの外乱推定値を差し引き、外乱をキャンセルした指令電流を作り出す。電流リミッタは、差分器からの指令電流がリミット電流以下の場合は指令電流をそのまま制御対象の転舵用アクチュエータ２１に出力し、リミッタ電流を超える場合にはリミッタ電流を制御対象の転舵用アクチュエータ２１に出力する。

操舵制御装置４及び転舵制御装置５の処理について、補足説明する。なお、この操舵制御装置４及び転舵制御装置５の処理として、公知の処理方式（特開平２００５−９６７２５号公報等参照）を採用することも可能である。
操舵制御装置４は、転舵制御装置５からの外乱推定値と、転舵用アクチュエータ２１からの実転舵角と、反力用アクチュエータ１３からの実操舵角を入力し、指令電流を反力用アクチュエータ１３に出力すると共に、目標転舵角を転舵制御装置５に出力する。反力用アクチュエータ１３は、操舵制御装置４からの指令電流と、運転者からの操舵力を入力し、実操舵角を操舵制御装置４に出力する。

転舵制御装置５は、操舵制御装置４からの目標転舵角と、転舵用アクチュエータ２１からの実転舵角を入力し、指令電流を転舵用アクチュエータ２１に出力すると共に、外乱推定値を操舵制御装置４に出力する。転舵用アクチュエータ２１は、転舵制御装置５からの指令電流を入力し、操舵制御装置４と転舵制御装置５に対して実転舵角を出力する。
このように、操舵制御装置４及び転舵制御装置５は、実操舵角と実転舵角の整合性を図っている。但し、実際には、操舵制御装置４と転舵制御装置５は、同一の電子制御装置（ＥＣＵ）でも良い。例えば、１つの電子制御装置（ＥＣＵ）が、操舵制御装置４に相当する機能と、転舵制御装置５に相当する機能を有していても良い。

ブレーキ装置６は、車輪２５に設けられ、一般的に摩擦力を利用して車輪２５を制動する。ブレーキ装置６は、一般的に油圧式ディスクブレーキが主流であるが、他にもドラムブレーキやパーキング（サイド）ブレーキ、エア式ブレーキ、エキゾーストブレーキ等が知られている。すなわち、流体として、一般的にブレーキフルード（オイル）又は圧縮空気等が使用されている。また、ブレーキ装置６は、流体圧で制動力を付与する装置に限定されるものではなく、電動ブレーキ装置等であっても良い。

駆動源７は、駆動力（駆動トルク）を発生し、車輪１１を回転させる。なお、駆動源７は、一般的なエンジンに限らず、電動モータでも良いし、エンジンとモータを組み合わせたハイブリッド構成でも良い。ここでは、前エンジン前輪駆動車（Ｆｒｏｎｔ Ｅｎｇｉｎｅ Ｆｒｏｎｔ Ｄｒｉｖｅ：ＦＦ）を想定しているが、前エンジン後輪駆動車（Ｆｒｏｎｔ Ｅｎｇｉｎｅ Ｒｅａｒ Ｄｒｉｖｅ：ＦＲ）や４輪駆動車（４ Ｗｈｅｅｌ Ｄｒｉｖｅ：４ＷＤ）等でも良い。無論、ミッドシップ（Ｍｉｄ−Ｓｈｉｐ）でも構わない。

（転舵制御装置の構成）
図２に示すように、転舵制御装置５は、注視点距離設定部５１と、仮想経路生成部５２と、経路切り替え部５３と、経路追従制御部５４と、転舵速度設定部５５と、転舵制御部５６と、速度制御部５７とを備える。
注視点距離設定部５１は、車速センサ３１により検出した自車の車速に応じて、注視点距離を設定する。例えば、注視点距離を「Ｌ」、自車の車速を「Ｖ」とした場合、注視点距離は「Ｌ＝ＶΔｔ」のような計算式により算出することができる。なお、実際には、車速と注視点距離との対応表を予め用意していても良い。また、自車の車速に関わらず、固定値として余裕のある注視点距離を設定することもできる。

仮想経路生成部５２は、注視点距離と目標経路に基づいて、仮想経路を生成する。当初（初期状態）の目標経路として、車線中央を走行する実経路を想定している。但し、実際には、車線中央を走行する実経路に限定されない。以降の説明において、実経路は、当初の目標経路と読み替えても良い。
ここでは、仮想経路生成部５２は、自車が注視点を目標経路に沿わせて経路追従（目標経路に沿って移動）を行っている時に、自車の前方に実経路上の曲路（カーブ）を検出すると、自車位置から注視点までの注視点距離と、この曲路のカーブ半径（曲率半径）に基づいて、仮想経路への切り替え要否を判定し、経路切り替え要と判定した場合に、この曲路のカーブ曲率よりも小さなカーブ曲率の「第１の仮想経路」を生成する。第１の仮想経路は、この曲路よりもカーブ半径が大きい。カーブ曲率は、カーブ半径の逆数である。このとき、仮想経路生成部５２は、仮想経路への切り替え要否を判定する「切り替え判定部」を有していても良い。例えば、仮想経路生成部５２は、カメラ３４により得られた自車の前方の画像や、デジタル地図データベースから得られた地図情報に基づいて、実経路上の曲路を検出し、注視点距離に基づいて、この曲路のカーブ半径を計測（測定又は推定）し、この曲路のカーブ半径に基づいて、経路切り替え要と判定した場合に、第１の仮想経路のカーブ半径を算出／決定することが考えられる。なお、第１の仮想経路のカーブ半径として、想定し得る通常の曲路のカーブ半径よりも十分に小さなカーブ半径を予め設定しておく方法も考えられる。

更に、仮想経路生成部５２は、第１の仮想経路の生成後、第１の仮想経路のカーブ曲率よりも大きなカーブ曲率の「第２の仮想経路」を生成する。例えば、第１の仮想経路への切り替え後、一定距離を走行後の位置、或いは一定時間が経過後の位置から、第２の仮想経路を生成する。第２の仮想経路は、第１の仮想経路よりもカーブ半径が小さく、終端が実経路上に位置し、第１の仮想経路との遷移区間を有し、この遷移区間において曲率変化率が滑らかである。第２の仮想経路のカーブ曲率は第１の仮想経路のカーブ曲率よりも大きい。第１の仮想経路に第２の仮想経路をつなげる場合、第２の仮想経路の始端は第１の仮想経路上に位置し、第２の仮想経路の終端は実経路上に位置することになるため、第２の仮想経路のカーブ曲率は曲路のカーブ曲率よりも大きくする必要がある。第２の仮想経路は、実経路に徐々に接近し、最終的に実経路に合流する。

経路切り替え部５３は、目標経路と仮想経路の切り替えを行う。目標経路から仮想経路に切り替えることで、仮想経路が新たな目標経路となる。ここでは、経路切り替え部５３は、仮想経路生成部５２による第１の仮想経路の生成と同時に、実経路から第１の仮想経路に切り替え、第１の仮想経路を新たな目標経路として設定する。更に、経路切り替え部５３は、滑らかな転舵制御を行うために、仮想経路生成部５２による第２の仮想経路の生成と同時に、第１の仮想経路から第２の仮想経路に切り替え、第２の仮想経路を新たな目標経路として設定する。但し、実際には、必ずしも生成と同時とは限らず、多少の遅れや待機時間があっても許容されるものとする。また、自車が第２の仮想経路の終端に到達すると同時に、第２の仮想経路から実経路に切り替え、実経路を新たな目標経路として設定する。なお、仮想経路生成部５２と経路切り替え部５３は一体化していても良い。

経路追従制御部５４は、注視点での横偏差（目標経路からのずれ）を算出し、横偏差と注視点距離に基づいて、車両を目標経路に追従させるための目標転舵角（転舵角の目標値）を算出する。横偏差や目標転舵角の算出方法については、例えば、既に開示されている算出方法（特許第４５９９８３５号参照）を利用することも考えられる。なお、車両挙動は、車速や実転舵角、更には外乱により影響を受ける。このとき、周辺機器３は、車速や実転舵角、外乱等の影響を反映した自車位置を検出し、経路追従制御部５４にフィードバックする。経路追従制御部５４は、車速や実転舵角、外乱等の影響を反映した自車位置に基づいて、自車の横偏差を算出する。

転舵速度設定部５５は、切り替え前後の目標経路のカーブ半径に応じて、転舵速度（転舵角速度）の上下限値である転舵速度制限値を設定する。ここでは、経路切り替え部５３による経路切り替えに際し、切り替え前後の経路のカーブ半径に応じて、転舵速度制限値を変更する。例えば、実経路から第１の仮想経路に切り替える場合、実経路のカーブ半径と第１の仮想経路のカーブ半径に応じて、転舵速度制限値を変更する。また、第１の仮想経路のカーブ半径から第２の仮想経路に切り替える場合、第１の仮想経路のカーブ半径と第２の仮想経路のカーブ半径に応じて、転舵速度制限値を変更する。具体的には、経路切り替え毎に、切り替え前後の経路のカーブの曲率変化率に基づいて、転舵速度制限値を算出する。なお、変更する必要がなければ、転舵速度制限値を変更しなくても良い。

転舵制御部５６は、注視点を目標経路に沿わせて経路追従を行うための転舵制御を行う。ここでは、転舵制御部５６は、目標転舵角と実転舵角の偏差、及び転舵速度制限値に基づいて、転舵を制御するための転舵指令を生成する。転舵装置２の転舵用アクチュエータ２１は、転舵指令に応じて転舵を行う。このとき、転舵装置２の転舵用モータ角センサ２２は、転舵により発生した実転舵角を検出し、転舵制御部５６にフィードバックする。このとき、周辺機器３は、転舵により変化した自車位置を検出し、経路追従制御部５４にフィードバックする。

速度制御部５７は、転舵制御部５６による転舵制御と並行して、又はその前に、現在の車速が目標経路の曲率に応じた許容車速の範囲を逸脱している場合、自車の車速を目標経路の曲率に応じた許容車速の範囲内に抑えるための加減速指令を生成する。ブレーキ装置６及び駆動源７は、加減速指令に応じて速度調整を行う。例えば、自車の車速が上限値としての目標経路の曲率に応じた許容車速を超過している場合には、自車の車速が目標経路の曲率に応じた許容車速以下となるまで減速する。

図示しないが、上記の転舵制御装置は、プログラムに基づいて駆動し所定の処理を実行するプロセッサと、当該プログラムや各種データを記憶するメモリによって実現される。
上記のプロセッサの例として、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、マイクロプロセッサ（ｍｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、マイクロコントローラ（ｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）、或いは、専用の機能を有する半導体集積回路（ＬＳＩ：Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）等が考えられる。

上記のメモリの例として、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ ａｎｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）やフラッシュメモリ等の半導体記憶装置が考えられる。必要であれば、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）やＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）等の補助記憶装置、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）等のリムーバブルディスク、又は、ＳＤメモリカード（Ｓｅｃｕｒｅ Ｄｉｇｉｔａｌ ｍｅｍｏｒｙ ｃａｒｄ）等の記憶媒体（メディア）等を用いても良い。また、バッファ（ｂｕｆｆｅｒ）やレジスタ（ｒｅｇｉｓｔｅｒ）等でも良い。
なお、上記のプロセッサ及び上記のメモリは、一体化していても良い。例えば、近年では、マイコン等の１チップ化が進んでいる。したがって、転舵制御装置に相当する電子機器等に搭載される１チップマイコンが、上記のプロセッサ及び上記のメモリを備えている事例も考えられる。但し、実際には、上記の例に限定されない。

（経路切り替え処理）
まず、第１の仮想経路への切り替え処理について説明する。
図３に示すように、仮想経路生成部５２は、自車位置「Ｐ１」と注視点位置「Ｐ３」間の距離を、注視点距離「Ｌ」とする。また、仮想経路生成部５２は、図４に示す経路逸脱判定マップにおける切り替え判断閾値「Ｓ」として、実車両のサスペンション構造や転舵機構に応じて、注視点距離「Ｌ」で逸脱無く曲がれる最小カーブ半径を設定する。最小カーブ半径を算出する場合、その算出方法については、例えば、既に開示されている算出方法（特許第４５９９８３５号参照）を利用することも考えられる。また、実際には、注視点距離「Ｌ」に限らず、現在の車速若しくはカーブ進入時の目標車速で逸脱無く曲がれる最小カーブ半径を設定しても良い。ここでは、仮想経路生成部５２は、注視点距離「Ｌ」である時の実経路「Ｃ」のカーブ半径「Ｒ」と切り替え判断閾値「Ｓ」を比較する。ここで、実経路「Ｃ」は、当初の目標経路と読み替えても良い。仮想経路生成部５２は、注視点距離「Ｌ」である時の実経路「Ｃ」のカーブ半径「Ｒ」が切り替え判断閾値「Ｓ」よりも大きい場合（経路を逸脱する領域にない場合）、経路切り替えを行う必要はない（経路切り替え不要）と判断する。反対に、注視点距離「Ｌ」である時の実経路「Ｃ」のカーブ半径「Ｒ」が切り替え判断閾値「Ｓ」よりも小さい場合（経路を逸脱する領域にある場合）、経路切り替えを行う必要がある（経路切り替え要）と判断し、第１の仮想経路「Ｃ１」のカーブ半径「Ｒ１」を切り替え判断閾値「Ｓ」よりも大きく設定する。ここでは、実経路「Ｃ」のカーブ半径「Ｒ」が切り替え判断閾値「Ｓ」と等しい場合には、切り替え判断閾値「Ｓ」よりも小さいと判断する。但し、実際には、実経路「Ｃ」のカーブ半径「Ｒ」が切り替え判断閾値「Ｓ」と等しい場合には、切り替え判断閾値「Ｓ」よりも大きいと判断するようにしても良い。そして、仮想経路生成部５２は、自車「Ａ」の注視点（注視点位置「Ｐ３」）が実経路「Ｃ」の小カーブ開始位置「Ｐ２」に到達した時点で、第１の仮想経路「Ｃ１」を生成する。

経路切り替え部５３は、第１の仮想経路「Ｃ１」の生成と同時に、実経路「Ｃ」から第１の仮想経路「Ｃ１」に切り替え、第１の仮想経路「Ｃ１」を新たな目標経路として設定する。但し、実際には、必ずしも生成と同時とは限らず、多少の遅れや待機時間があっても許容されるものとする。
経路追従制御部５４は、自車位置「Ｐ１」と注視点位置「Ｐ３」を結ぶ直線に対し、注視点位置「Ｐ３」から引いた垂線が、実経路「Ｃ」と交わる点までの距離を算出し、この距離を実経路「Ｃ」に対する横偏差「Ｄ」とする。そして、横偏差「Ｄ」と注視点距離「Ｌ」に基づいて、自車「Ａ」を実経路「Ｃ」に追従させるための目標転舵角を算出する。同様に、注視点位置「Ｐ３」から引いた垂線が、第１の仮想経路「Ｃ１」と交わる点までの距離を算出し、この距離を第１の仮想経路「Ｃ１」に対する横偏差「Ｄ１」とする。そして、横偏差「Ｄ１」と注視点距離「Ｌ」に基づいて、自車「Ａ」を第１の仮想経路「Ｃ１」に追従させるための目標転舵角を算出する。

第１の仮想経路「Ｃ１」のカーブ半径は、実経路「Ｃ」のカーブ半径よりも大きいため、転舵速度設定部５５は、実経路「Ｃ」から第１の仮想経路「Ｃ１」に切り替える場合には、転舵速度制限値を算出しなくても良い。但し、必要であれば、転舵速度設定部５５は、実経路「Ｃ」から第１の仮想経路「Ｃ１」に切り替える場合に、実経路「Ｃ」のカーブ半径と第１の仮想経路「Ｃ１」のカーブ半径に応じて、転舵速度制限値を算出しても良い。転舵制御部５６は、目標転舵角と実転舵角の偏差、及び転舵速度制限値に基づいて、転舵装置２の転舵を制御するための転舵指令を生成する。転舵装置２の転舵用アクチュエータ２１は、転舵指令に応じて転舵を行う。

速度制御部５７は、上記の転舵制御と並行して、又はその前に、現在の車速が第１の曲率に応じた許容車速の範囲を逸脱している場合、自車の車速を第１の曲率に応じた許容車速の範囲内に抑えるための加減速指令を生成する。ブレーキ装置６及び駆動源７は、加減速指令に応じて速度調整を行う。例えば、自車の車速が上限値としての第１の曲率に応じた許容車速を超過している場合には、第１の仮想経路「Ｃ１」の走行開始時までに自車の車速が第１の曲率に応じた許容車速以下となるまで減速する。なお、第１の仮想経路「Ｃ１」の走行開始時とは、第１の仮想経路「Ｃ１」を目標経路とする経路追従開始時のことである。

図５、図６を参照して、第１の曲率に応じた許容車速の範囲について説明する。
まず、許容車速曲線の算出方法について説明する。速度制御部５７は、横加速度「ａ」、旋回半径「ｒ」に基づいて、次式（１）により許容速度「ｖ」を算出する。
ｖ^２＝ａ×ｒ ・・・（１）
すなわち、許容速度「ｖ」の２乗は、横加速度「ａ」に旋回半径「ｒ」を乗じた値と等しくなる。ここで、横加速度を一定とすれば、図５に示す曲線となる。図５では、実経路のカーブ半径「Ｒ」に対する許容車速「Ｖ０」と、第１の仮想経路のカーブ半径「Ｒ１」に対する許容車速「Ｖ１」の関係を示している。許容車速「Ｖ１」は、許容車速「Ｖ０」よりも大きい。すなわち、実経路を目標経路とした従来の経路追従では自車の車速が許容車速「Ｖ０」までしか許容されないのに対し、第１の仮想経路を目標経路とした本実施形態の経路追従では自車の車速が許容車速「Ｖ１」まで許容される。例え、最終的に許容車速「Ｖ０」まで減速するとしても、第１の仮想経路を目標経路としている間は許容車速「Ｖ１」まで許容されるため、カーブ進入時に急に許容車速「Ｖ０」まで減速する必要が無く、まずは許容車速「Ｖ１」まで減速し、次に許容車速「Ｖ０」まで減速するというように段階的に減速することで、緩やかに減速することができる。例えば、図６に示すように、許容車速として、第１の仮想経路の走行開始時までに許容車速「Ｖ１」を設定し、目標経路を第１の仮想経路から実経路に切り替える地点で許容車速「Ｖ０」を設定する。許容車速「Ｖ１」から許容車速「Ｖ０」への減速方法に制約は無い。一例として、減速度一定となるように減速する方法が考えられる。なお、自車の車速が許容車速「Ｖ０」以下となった場合に、自動的に目標経路を第１の仮想経路から実経路に切り替える場合、第１の曲率に応じた許容車速の範囲は、上限値が許容車速「Ｖ１」で、下限値が許容車速「Ｖ０」の範囲となる。

図３には、第１の仮想経路「Ｃ１」に切り替えた場合の車両軌道と、第１の仮想経路「Ｃ１」に切り替えない場合の車両軌道が示されている。なお、車両軌道は、実際に車両が辿る軌道である。これらの車両軌道を比較すると、第１の仮想経路「Ｃ１」に切り替えない場合、車両軌道「Ｅ」は、実経路「Ｃ」に対して大幅に内側よりの軌道となっている。これに対し、第１の仮想経路「Ｃ１」に切り替えた場合、車両軌道「Ｅ１」は、実経路「Ｃ」と途中までほぼ同一の軌道となっていることが分かる。

次に、第２の仮想経路への切り替え処理について説明する。
図７及び図８に示すように、仮想経路生成部５２は、第２の仮想経路「Ｃ２」の終端点「Ｐ４」が実経路「Ｃ」上に一致し、第２の仮想経路「Ｃ２」のカーブ曲率「ρ２」も終端点「Ｐ４」において実経路「Ｃ」のカーブ曲率に一致するように、第２の仮想経路「Ｃ２」を生成する。このとき、第１の仮想経路「Ｃ１」のカーブ半径「Ｒ１」から第２の仮想経路「Ｃ２」のカーブ半径「Ｒ２」へ滑らかな転舵で遷移させるために、実経路「Ｃ」から第１の仮想経路「Ｃ１」へ切り替えた直後から、第１の仮想経路「Ｃ１」から第２の仮想経路への遷移区間「Ｌｐ」を計算する。

遷移区間「Ｌｐ」の算出方法について説明する。まず、仮想経路生成部５２は、実経路「Ｃ」の小カーブ開始位置「Ｐ２」と第２の仮想経路「Ｃ２」の終端点「Ｐ４」とが形成する扇形の中心角「τ」を求める。次に、第２の仮想経路「Ｃ２」のカーブ半径「Ｒ２」と、中心角「τ」に基づいて、次式（２）により遷移区間「Ｌｐ」を算出する。
Ｌｐ＝Ｒ２×τ×（２−ｓｉｎτ） ・・・（２）

なお、数式（２）の途中計算（求め方）については、以下のとおりである。
まず、経路長「Ｌτ」を算出してから、遷移区間「Ｌｐ」を算出する。
Ｌτ＝２×Ｒ２×τ
Ｌｐ＝Ｌτ−Ｒ２×τ×ｓｉｎτ
＝２×Ｒ２×τ−Ｒ２×τ×ｓｉｎτ
＝Ｒ２×τ×（２−ｓｉｎτ）
曲率変化率を一定とすると、遷移区間の軌道はクロソイド曲線（ｃｌｏｔｈｏｉｄ ｃｕｒｖｅ）となり、一定の転舵速度で第２の仮想経路に遷移させることができる。但し、実際には、曲率変化率は一定に限るものではなく、許容範囲内で変動しても良い。

仮想経路生成部５２は、自車位置「Ｐ１」と小カーブ開始位置「Ｐ２」間の距離が遷移区間「Ｌｐ」より小さくなった時点で、遷移区間「Ｌｐ」において曲率の経路長変化率「ｄρ／ｄＬｐ」が滑らかに変化するように第２の仮想経路「Ｃ２」を生成する。なお、曲率の経路長変化率とは、経路長に対する曲率変化率を示す。経路切り替え部５３は、第２の仮想経路「Ｃ２」の生成と同時に、第１の仮想経路「Ｃ１」から第２の仮想経路「Ｃ２」に切り替え、第２の仮想経路「Ｃ２」を新たな目標経路として設定する。但し、実際には、必ずしも生成と同時とは限らず、多少の遅れや待機時間があっても許容されるものとする。

経路追従制御部５４は、自車位置「Ｐ１」と、注視点位置「Ｐ３」を結ぶ直線に対し、注視点位置「Ｐ３」から引いた垂線が、第２の仮想経路「Ｃ２」と交わる点（ここでは終端点「Ｐ４」）までの距離を算出し、この距離を第２の仮想経路「Ｃ２」に対する横偏差「Ｄ２」とする。そして、横偏差「Ｄ２」と注視点距離「Ｌ」に基づいて、自車「Ａ」を第２の仮想経路「Ｃ２」に追従させるための目標転舵角を算出する。

転舵速度設定部５５は、転舵速度設定部５５は、第１の仮想経路「Ｃ１」から第２の仮想経路「Ｃ２」に切り替える場合、第１の仮想経路「Ｃ１」のカーブ半径と第２の仮想経路「Ｃ２」のカーブ半径に応じて、転舵速度制限値を変更する。第２の仮想経路「Ｃ２」のカーブ半径は、第１の仮想経路「Ｃ１」のカーブ半径よりも小さいため、第２の仮想経路「Ｃ２」に進入する前、第１の仮想経路「Ｃ１」での注視点制御中に自車を減速させる必要がある。ここでは、転舵速度設定部５５は、第１の仮想経路「Ｃ１」から第２の仮想経路「Ｃ２」への遷移区間「Ｌｐ」での転舵速度制限値を算出する。

図９を用いて、遷移区間「Ｌｐ」での転舵速度制限値の算出方法について説明する。
まず、ステップＳ１では、転舵速度設定部５５は、遷移区間「Ｌｐ」における曲率の経路長変化率「ｄρ／ｄＬｐ」と、現在の車速「Ｖ」に基づいて、次式（２）により遷移区間「Ｌｐ」における曲率の時間変化率「ｄρ／ｄｔ」を算出する。なお、曲率の時間変化率とは、時間に対する曲率変化率を示す。
ｄρ／ｄｔ＝ｄρ／ｄＬｐ×Ｖ ・・・（３）

次に、ステップＳ２では、転舵速度設定部５５は、転舵速度制限値を求めるため、曲率当たりの必要転舵角「ｄδｓｔｒ／ｄρ」と、遷移区間「Ｌｐ」における曲率の時間変化率「ｄρ／ｄｔ」に基づいて、次式（４）により転舵速度「ｄδｓｔｒ／ｄｔ」を算出する。
ｄδｓｔｒ／ｄｔ＝ｄδｓｔｒ／ｄρ×ｄρ／ｄｔ ・・・（４）
ここで、曲率当たりの必要転舵角「ｄδｓｔｒ／ｄρ」については、車両の特性値から予め定数として設定していても良いし、走行状態に応じて可変としても良い。
転舵制御部５６は、第１の仮想経路「Ｃ１」を目標経路として経路追従を行っている間に、第２の仮想経路「Ｃ２」のカーブを曲がりきれるように、目標転舵角と実転舵角の偏差、及び転舵速度制限値に基づいて、転舵を制御するための転舵指令を生成する。転舵装置２の転舵用アクチュエータ２１は、転舵指令に応じて転舵を行う。

速度制御部５７は、上記の転舵制御と並行して、又はその前に、現在の車速が第２の曲率に応じた許容車速の範囲を逸脱している場合、自車の車速を第２の曲率に応じた許容車速の範囲内に抑えるための加減速指令を生成する。ブレーキ装置６及び駆動源７は、加減速指令に応じて速度調整を行う。例えば、自車の車速が上限値としての第２の曲率に応じた許容車速を超過している場合には、自車の車速が第２の曲率に応じた許容車速以下となるまで減速する。なお、実経路の曲率に応じた許容車速以下となれば、実経路の経路追従が可能となるため、第２の曲率に応じた許容車速は、実経路の曲率に応じた許容車速と同じでも良い。この場合、第２の仮想経路のカーブ半径に対する許容車速は、実経路のカーブ半径に対する許容車速と等しくなる。図５、図６を例に説明すると、速度制御部５７は、第１の仮想経路「Ｃ１」の走行開始時までに、現在の車速「Ｖ」を許容車速「Ｖ１」以下になるまで減速する。そして、第２の仮想経路「Ｃ２」の走行開始時までに、更に現在の車速「Ｖ」を許容車速「Ｖ０」以下になるまで減速する。許容車速「Ｖ１」から許容車速「Ｖ０」への減速は、減速度一定で減速することが好ましい。

（動作その他）
次に、上記の図１〜図９を参照して、車両の挙動について説明する。
自車「Ａ」は、実経路「Ｃ」に沿って移動（経路追従）する場合、車速センサ３１により現在の車速「Ｖ」を検出し、注視点距離「Ｌ」設定部５１により、現在の車速「Ｖ」に応じた注視点距離「Ｌ」を設定する。自車「Ａ」は、正面前方に自車位置「Ｐ１」から注視点距離「Ｌ」だけ離れた位置を、注視点位置「Ｐ３」として設定する。自車「Ａ」は、注視点での実経路「Ｃ」との横偏差「Ｄ」（目標値と予測値の誤差）に基づいて経路追従を行うための転舵制御を行う。

自車「Ａ」は、随時、車両位置検出器３３を用いて、自車位置「Ｐ１」を取得することができる。自車「Ａ」は、実経路「Ｃ」に沿って移動（経路追従）している際に、カメラ３４により、自車「Ａ」の前方に曲路を検出すると、仮想経路生成部５２により、自車位置「Ｐ１」から注視点位置「Ｐ３」までの注視点距離「Ｌ」と曲路のカーブ半径「Ｒ」とに基づいて、経路切り替えの要否を判断する。自車「Ａ」は、経路切り替え不要と判断した場合、現状を維持する。自車「Ａ」は、実経路「Ｃ」に沿って移動（経路追従）を継続する。

また、自車「Ａ」は、経路切り替え要と判断した場合、注視点（注視点位置「Ｐ３」）が曲路の開始位置「Ｐ２」に到達したときに、第１の仮想経路「Ｃ１」を生成する。このとき、第１の仮想経路「Ｃ１」のカーブ半径「Ｒ１」を曲路のカーブ半径「Ｒ」よりも大きく設定する。自車「Ａ」は、経路切り替え部５３により、第１の仮想経路「Ｃ１」の生成と同時に、実経路「Ｃ」から第１の仮想経路「Ｃ１」に切り替え、第１の仮想経路「Ｃ１」を新たな目標経路として設定する。自車「Ａ」は、経路追従制御部５４により、注視点での第１の仮想経路「Ｃ１」との横偏差「Ｄ１」を算出し、横偏差「Ｄ１」と注視点距離「Ｌ」に基づいて、車両を第１の仮想経路「Ｃ１」に追従させるための目標転舵角を算出する。また、自車「Ａ」は、転舵速度設定部５５により、実経路「Ｃ」と第１の仮想経路「Ｃ１」との曲率変化率に基づいて、転舵速度の上下限値である転舵速度制限値を設定する。また、自車「Ａ」は、転舵制御部５６により、目標転舵角と実転舵角の偏差、及び転舵速度制限値に基づいて、転舵装置２の転舵を制御するための転舵指令を生成する。また、自車「Ａ」は、転舵指令に応じて転舵装置２の転舵用アクチュエータ２１を作動させ、転舵を行う。自車「Ａ」は、第１の仮想経路「Ｃ１」を新たな目標経路として、第１の仮想経路「Ｃ１」に沿って移動（経路追従）する。

自車「Ａ」は、第１の仮想経路「Ｃ１」の生成後、仮想経路生成部５２により、第２の仮想経路「Ｃ２」を生成する。このとき、第２の仮想経路「Ｃ２」のカーブ半径「Ｒ２」を実経路「Ｃ」のカーブ半径「Ｒ」よりも小さく設定する。また、第２の仮想経路「Ｃ２」の終端点「Ｐ４」を実経路「Ｃ」上に設定する。また、第１の仮想経路「Ｃ１」から第２の仮想経路「Ｃ２」への遷移区間「Ｌｐ」を設ける。自車「Ａ」は、自車位置「Ｐ１」と前方の曲路の開始位置「Ｐ２」との距離が遷移区間「Ｌｐ」より小さくなったときに、経路切り替え部５３により、第２の仮想経路「Ｃ２」の生成と同時に、第１の仮想経路「Ｃ１」から第２の仮想経路「Ｃ２」に切り替え、第２の仮想経路「Ｃ２」を新たな目標経路として設定する。また、自車「Ａ」は、経路追従制御部５４により、注視点での第２の仮想経路「Ｃ２」との横偏差「Ｄ２」を算出し、横偏差「Ｄ２」と注視点距離「Ｌ」に基づいて、車両を第２の仮想経路「Ｃ２」に追従させるための目標転舵角を算出する。また、自車「Ａ」は、転舵速度設定部５５により、実経路「Ｃ」と第２の仮想経路「Ｃ２」との曲率変化率に基づいて、転舵速度の上下限値である転舵速度制限値を設定する。また、自車「Ａ」は、転舵制御部５６により、第１の仮想経路「Ｃ１」を目標経路として経路追従を行っている間に、第２の仮想経路「Ｃ２」のカーブを曲がりきれるように、目標転舵角と実転舵角の偏差、及び転舵速度制限値に基づいて、転舵を制御するための転舵指令を生成する。また、自車「Ａ」は、転舵指令に応じて転舵装置２の転舵用アクチュエータ２１を作動させ、転舵を行う。これと並行して、又はその前に、自車「Ａ」は、速度制御部５７により、現在の車速「Ｖ」が目標経路の曲率に応じた許容車速の範囲を逸脱している場合、車速「Ｖ」を目標経路の曲率に応じた許容車速の範囲内に抑えるための加減速指令を生成する。自車「Ａ」は、加減速指令に応じてブレーキ装置６及び駆動源７を作動させ、速度調整を行う。例えば、現在の車速「Ｖ」が上限値としての転舵速度制限値を超過している場合には、車速「Ｖ」が転舵速度制限値以下となるまで減速する。自車「Ａ」は、第２の仮想経路「Ｃ２」を新たな目標経路として、第２の仮想経路「Ｃ２」に沿って移動（経路追従）する。

自車「Ａ」は、第２の仮想経路「Ｃ２」の終端点「Ｐ４」に到達すると、第２の仮想経路「Ｃ２」から実経路「Ｃ」に切り替え、実経路「Ｃ」を新たな目標経路として設定する。このとき、自車「Ａ」は、経路切り替え部５３により、自車位置「Ｐ１」が第２の仮想経路「Ｃ２」の終端点「Ｐ４」に到達すると同時に、第２の仮想経路「Ｃ２」から実経路「Ｃ」に切り替え、実経路「Ｃ」を新たな目標経路として、実経路「Ｃ」に沿って移動（経路追従）する。

通常、注視点による転舵制御手法を用いて、実経路「Ｃ」を目標経路とする経路追従を行う場合、カーブ半径の小さい曲路（小カーブ）を曲がるときには、自車「Ａ」の車速「Ｖ」を大幅に下げないと曲がれない。例えば、減速しない場合、図１０（ａ）に示すように、注視点距離が長すぎて、車両軌道が曲路の内側に逸脱することがある。また、減速せずに注視点を短くした場合、図１０（ｂ）に示すように、経路追従のための転舵を頻繁に行うことになり、自車「Ａ」がふらつくことになる。そのため、カーブ半径の小さい曲路を曲がるときには、いずれにしても自車「Ａ」の車速「Ｖ」を大幅に下げなければならなかった。そこで、本実施形態では、図１１に示すように、第１の仮想経路「Ｃ１」と第２の仮想経路「Ｃ２」を用いて、走行中に経路を切り替えることにより、自車「Ａ」を大幅に減速することなく、車両軌道を本来の目標経路である実経路「Ｃ」に近づけ、滑らかに転舵できるようにした。

本実施形態において、第１の仮想経路「Ｃ１」は、「カーブ進入」用の仮想経路である。第１の仮想経路「Ｃ１」の特性については、追従性を重視している。第２の仮想経路「Ｃ２」は、「カーブ脱出」用の仮想経路である。第２の仮想経路「Ｃ２」の特性については、滑らかさを重視している。本実施形態では、実経路「Ｃ」を第１の仮想経路「Ｃ１」及び第２の仮想経路「Ｃ２」に切り替えることで、カーブ進入とカーブ脱出とで特性を変えている。また、遷移区間「Ｌｐ」を設けることで、異なる特性の２つの経路間の切り替えが滑らかになるようにしている。

（変形例）
上記の説明では、実経路「Ｃ」から第１の仮想経路「Ｃ１」に切り替え、更に第１の仮想経路「Ｃ１」から第２の仮想経路「Ｃ２」に切り替えることで、仮想経路を２段階に切り替えて転舵制御を行う事例について説明している。但し、実施には、更に多段階（３段階以上）に切り替えて転舵制御を行うようにすることも可能である。例えば、高速ＪＣＴ（ジャンクション）やループ橋のような長距離の急カーブの道路を走行する際には、カーブへの進入から脱出までの間に、本実施形態に係る経路切り替えを何度も繰り返し実施することになると考えられる。この場合、第２の仮想経路「Ｃ２」の終端点「Ｐ４」で第２の仮想経路「Ｃ２」から実経路「Ｃ」に切り替えた後、実経路「Ｃ」から新たな第１の仮想経路「Ｃ１」に切り替えても良いし、第２の仮想経路「Ｃ２」を新たな目標経路として設定した後、第２の仮想経路「Ｃ２」から新たな第１の仮想経路「Ｃ１」に切り替えても良い。

また、車車間通信や路車間通信が可能である場合、転舵制御装置は車載器や路側機でも良い。更に、計算機上で転舵制御のシミュレーションを行う場合や、自車「Ａ」と通信可能なサーバ等が転舵制御を行う場合には、転舵制御装置は、パソコン（ＰＣ：Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）、アプライアンス（ａｐｐｌｉａｎｃｅ）、ワークステーション、メインフレーム、スーパーコンピュータ等の計算機でも良い。この場合、物理マシン上に構築された仮想マシン（ＶＭ：Ｖｉｒｔｕａｌ Ｍａｃｈｉｎｅ）でも良い。また、画面上に前方注視点や仮想経路を表示可能なカーナビ（カーナビゲーションシステム）、携帯電話機、スマートフォン、スマートブック、ゲーム機、ヘッドマウントディスプレイ（Ｈｅａｄ Ｍｏｕｎｔｅｄ Ｄｉｓｐｌａｙ）等でも良い。また、転舵制御装置は、車両に限らず、車両と同様の挙動で移動する移動ユニットに搭載されていても良い。但し、実際には、これらの例に限定されない。

別の視点では、上記の仮想経路生成部５２と経路切り替え部５３は、「仮想経路設定部」を構成する。例えば、仮想経路生成部５２と経路切り替え部５３は、「第１の仮想経路設定部」を構成する。「第１の仮想経路設定部」は、第１の仮想経路を目標経路として設定する。また、仮想経路生成部５２と経路切り替え部５３は、「第２の仮想経路設定部」を構成する。「第２の仮想経路設定部」は、第２の仮想経路を目標経路として設定する。

（本実施形態の効果）
本実施形態は、以下のような効果を奏する。
（１）本実施形態に係る転舵制御装置は、自車が前方注視点を目標経路に沿わせて経路追従を行っている際に、自車の前方の曲路の手前で、曲路の曲率よりも小さな第１の曲率の第１の仮想経路を目標経路として設定する。第１の仮想経路につなげて、曲路の曲率よりも大きな第２の曲率の第２の仮想経路を目標経路として設定する。第１の仮想経路を目標経路とする経路追従開始時までに、第１の曲率に応じた許容車速を設定し、自車の車速が第１の曲率に応じた許容車速を超えている場合、自車の車速が第１の曲率に応じた許容車速以下となるまで減速するための速度制御を行う。そして、前方注視点を目標経路に沿わせて経路追従を行うための転舵制御を行う。
このように、走行中に目標経路を、第１の仮想経路、第２の仮想経路と段階的に切り替えることにより、高速ＪＣＴ（ジャンクション）やループ橋のような急カーブの道路を走行する際にも、自車の速度を大幅に下げることなく、円滑な転舵で走行することができる。

（２）上記の転舵制御装置は、自車位置から注視点位置までの注視点距離と曲路のカーブ半径とに基づいて、経路切り替えの要否を判断し、経路切り替え要と判断した場合、前方注視点（注視点位置）が曲路の開始位置に到達したときに、第１の仮想経路を新たな目標経路として設定する。例えば、注視点距離と曲路のカーブ半径を取得し、予め記憶しておいた逸脱判定マップに基づいて、その注視点距離において、曲路のカーブ半径が経路を逸脱する領域にある場合、経路切り替えを行う必要があると判断し、第１の仮想経路のカーブ半径を曲路のカーブ半径よりも大きく設定する。
これにより、曲路から第１の仮想経路を簡単に設定することができる。また、経路切り替えの要否も簡単に判断することができる。

（３）上記の転舵制御装置は、第２の仮想経路の終端点を実経路上に設定すると共に、第１の仮想経路から第２の仮想経路への遷移区間を設け、自車位置と曲路の開始位置との距離が遷移区間より小さくなったときに、第２の仮想経路を新たな目標経路として設定する。
これにより、第２の仮想経路を実経路に一致させることができるため、高速走行時の経路逸脱を予防でき、速度を下げることなくカーブを走行できる。

（４）上記の転舵制御装置は、第１の仮想経路から第２の仮想経路に切り替える場合、上記の遷移区間において経路長に対する曲率変化率と自車の車速とを乗じて時間に対する曲率変化率を算出し、予め設定可能な曲率当たりの必要転舵角と時間に対する曲率変化率とを乗じて転舵速度制限値を算出する。
このように、仮想経路の曲率に応じて転舵速度の上下限値を可変にすることで、経路切り替え時に横偏差が不連続になることを防止でき、急転舵が生じることを防止できる。
以上、本発明の実施形態を詳述してきたが、実際には、上記の実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の変更があっても本発明に含まれる。

１… 操舵装置
１１… ステアリングホイール
１２… ステアリングコラムシャフト
１３… 反力用アクチュエータ
１４… 反力用モータ角センサ
２… 転舵装置
２１… 転舵用アクチュエータ
２２… 転舵用モータ角センサ
２３… ステアリングギヤ機構
２４… タイロッド
２５… 車輪（タイヤ）
３… 周辺機器
３１… 車速センサ
３２… 横加速度センサ
３３… 車両位置検出器
３４… カメラ
４… 操舵制御装置
５… 転舵制御装置
５１… 注視点距離設定部
５２… 仮想経路生成部
５３… 経路切り替え部
５４… 経路追従制御部
５５… 転舵速度設定部
５６… 転舵制御部
５７… 速度制御部
６… ブレーキ装置
７… 駆動源

Claims (5)

1. 自車が前方注視点を目標経路に沿わせて経路追従を行っている際に、自車の前方の曲路の手前で、前記曲路の曲率よりも小さな第１の曲率の第１の仮想経路を前記目標経路として設定する第１仮想経路設定部と、
   前記第１の仮想経路につなげて、前記曲路の曲率よりも大きな第２の曲率の第２の仮想経路を前記目標経路として設定する第２仮想経路設定部と、
   前記第１の仮想経路を前記目標経路とする経路追従開始時までに、前記第１の曲率に応じた許容車速を設定し、自車の車速が前記第１の曲率に応じた許容車速を超えている場合、自車の車速が前記第１の曲率に応じた許容車速以下となるまで減速するための速度制御を行う速度制御部と、
   前記前方注視点を前記目標経路に沿わせて経路追従を行うための転舵制御を行う転舵制御部と、
   を備えることを特徴とする転舵制御装置。
2. 前記第１仮想経路設定部は、自車位置から前方注視点位置までの注視点距離と前記曲路のカーブ半径とに基づいて経路切り替えの要否を判断し、経路切り替え要と判断した場合、前方注視点が前記曲路の開始位置に到達したときに、前記第１の仮想経路を前記目標経路として設定することを特徴とする請求項１に記載の転舵制御装置。
3. 前記第２仮想経路設定部は、前記第２の仮想経路の終端を実経路上に設定すると共に、前記第１の仮想経路から前記第２の仮想経路への遷移区間を設け、自車位置と前記曲路の開始位置との距離が前記遷移区間より小さくなったときに、前記第２の仮想経路を前記目標経路として設定することを特徴とする請求項１又は２に記載の転舵制御装置。
4. 前記第１の仮想経路から前記第２の仮想経路に切り替える場合、前記遷移区間において経路長に対する曲率変化率と自車の車速とを乗じて時間に対する曲率変化率を算出し、予め設定可能な曲率当たりの必要転舵角と前記時間に対する曲率変化率とを乗じて前記転舵速度制限値を算出する転舵速度設定部を更に備えることを特徴とする請求項３に記載の転舵制御装置。
5. 自車が前方注視点を目標経路に沿わせて経路追従を行っている際に、自車の前方の曲路の手前で、前記曲路の曲率よりも小さな第１の曲率の第１の仮想経路を前記目標経路として設定し、
   前記第１の仮想経路につなげて、前記曲路の曲率よりも大きな第２の曲率の第２の仮想経路を前記目標経路として設定し、
   前記第１の仮想経路を前記目標経路とする経路追従開始時までに、前記第１の曲率に応じた許容車速を設定し、自車の車速が前記第１の曲率に応じた許容車速を超えている場合、自車の車速が前記第１の曲率に応じた許容車速以下となるまで減速するための速度制御を行い、
   前記前方注視点を前記目標経路に沿わせて経路追従を行うための転舵制御を行うことを特徴とする転舵制御方法。

Images