JP2016199115A - 車両の運転支援制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 車両の運転支援システムに於いて、機械入力に基づく制御の作動中に於いても運転者の違和感の発生をできるだけ軽減することのできる構成を提供すること。
【解決手段】 本発明の装置は、車両運動指標値と、運転者の運転状態指標値と、車両運動指標値と運転状態指標値に基づいて推定される運転特性値と、運転者の運転によらずに決定された車両運動目標値と運転状態目標値とをそれぞれ取得し、これらの数値を用いて車両運動目標値と車両運動指標値との差及び運転状態目標値と運転状態指標値との差のうちの少なくとも一つを収束させる操舵アシストトルクの目標値と左右輪の制駆動力差の目標値とを決定し、操舵アシストトルクと、左右輪の制駆動力差とを、それぞれの目標値に制御する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、自動車等の車両の運転を支援するための装置に係り、より詳細には、操舵アシスト機構と左右制駆動力配分機構（ダイレクトヨーモーメント制御機構、トルクベクタリング機構等）とを備えた車両に於いてそれらの機構の作動制御と運転者の操舵との協調を図りながら運転支援を実行する装置に係る。

自動車等の車両の運転制御の分野に於いて、運転者がより容易に車両を運転できるように車両の操舵機構や加減速機構を制御する種々の形式の車両の運転支援システム又は自動運転システムが提案されている。例えば、レーンキーピングアシスト（ＬＫＡ）制御では、走行中の車両の車線逸脱を未然に防ぐべく、車両が車線からはみ出しそうなときに、警報ブザーなどによって、運転者に注意が与えられ、更に、レーダークルーズコントロール作動時には、アクセルペダルを踏み続けることなく、車速を設定速度に維持する速度制御を実行しつつ、車線に沿って車両が走行するように運転者の操舵支援が実行される。また、インテリジェントパーキングアシスタント（ＩＰＡ）では、縦列駐車や車庫入れの際に操舵支援が実行される。更に、特許文献１では、車線変更の際に、周辺環境情報に基づいて算出された最適操舵角に近づくようにハンドルの操舵反力を変更し、運転者が舵角を最適操舵角に合わせることを容易にする構成が開示されている。特許文献２では、車両の周辺情報に基づき目標操舵角を決定し、その目標操舵角と同じ方向への操舵アシスト力を増大し、その目標操舵角とは逆の方向への操舵アシスト力を小さくする構成の運転支援の手法が開示されている。更に又、特許文献３では、車両が車載カメラの画像を用いて決定された目標位置へ向かうための横加速度補正量を算出するとともに、運転者の操舵量の大きさを検出し、操舵量が所定の閾値より小さいときには、車両を減速した上で、横加速度補正量を達成するように操舵制御を行い、操舵量が所定の閾値より大きいときには、操舵制御を実行した上で、横加速度補正量を達成するよう車両の減速を行う構成の運転支援の手法が開示されている。

特許第４１７３２９２ 特開２０００−７２０２１ 特開２０１０−０４２７４１

概して述べれば、上記の如き運転支援システム又は自動運転システムは、車両の作動制御として、システム、即ち、機械による入力（機械入力−周辺環境情報等に基づき機械により設定された目標入力）のみに基づく制御か、運転者による入力（運転者の操舵入力又はそれに基づき設定された目標入力）のみに基づく制御かのいずれかが選択される構成となっているか、或いは、機械入力に基づいて決定された目標の状態へ運転者の操舵を誘導する構成となっている。例えば、クルーズコントロールシステムの場合、その作動中に、右左折、車線変更、或いは、緊急回避のために、運転者が操舵入力、アクセル・ブレーキペダル入力などのシステムによる作動制御に対するオーバーライドを行うと、システムは、機械入力による作動制御を停止し、その後、車両の運動は、運転者入力に基づいて制御されることとなる。ＩＰＡの場合も、その作動は、運転者のハンドル操作によるオーバーライドによって、中断される。また、特許文献１〜２に記載の如く、車両の周辺情報等に基づいて最適操舵角又は目標操舵角などの目標値を決定し、その目標値に向かう方向への操舵を容易にさせる構成の場合や、特許文献３の如く、車両の周辺情報等に基づいて決定された横加速度補正量を実現する際に、操舵制御と車両の減速のうちのいずれを先に実行するかが運転者の操舵量の大きさで決定される構成の場合には、その運転支援制御の作動中に於ける車両の運動に於いて、運転者自身の運転に於ける意志或いは特性（状況に対する反応の仕方、癖など）は殆ど反映されないこととなるので、実質的には、機械入力のみに基づく制御となっているということができる。

上記の如き機械入力のみに基づく制御は、運転者入力のみに基づく制御に比して、より効率的な車両の運転が可能となることが期待される。また、環境問題や低燃費・低電費要求の観点から、車両の軽量化が期待されるところ、軽量車の場合、ヨー方向の慣性モーメントが小さいこと、空力の悪化などの理由により、横風や路面外乱に対する安定性の悪化が懸念されるので、機械入力に基づく運転支援制御の有用性が高くなる。しかしながら、仮に、運転支援制御のための上記の如きシステムの作動中の車両に於いて、機械入力のみに基づく作動状態を維持させるとすれば（その場合、車両は、完全な自動運転状態となる。）、運転者自身の運転に於ける意志或いは特性に基づく操舵が車両の運動に実質的に反映されないこととなるので、その車両の運動が運転者の操舵によって期待される運動と異なる場合には、そのことに対して、運転者は違和感を覚えることとなり得る。この点に関し、車両の構成に於いて、ステアリングホイールとタイヤとが機械的に直結していない場合には、機械入力のみに基づく制御の実行中、運転者が走行の車両の状態を感覚的に把握することが困難となる。そのことを解決すべく、例えば、ステアバイワイヤ方式を用いて、車両運動の結果から、みかけの操舵反力やペダル反力を運転者に与える構成も考えられるところ、周囲環境情報の取得遅れや制御演算遅れに起因して運転者が直感的に操縦している車両の状態を感知することはやはり困難である。一方、ステアリングホイールとタイヤとが機械的に直結している車両の場合には、運転者が操舵角情報や反カトルク情報を、ハンドルを握る手を介して高い感覚で直接感じとることが出来るところ、例えば、カーブ進入時に、車両の軌跡を機械により設定された目標軌跡に追従させるべく、大きな制御入力を操舵機構のみで実現させる場合には、大きな舵角入力や操舵反力が発生し、ハンドルを握っている運転者は、かかる機械による制御入力に対応する大きな舵角入力や操舵反力と運転者自身の入力しようとしている舵角やトルクとの差を手の感覚を介して感じることになる。

運転の快適さの観点に於いては、上記の如き、運転支援システム又は自動運転システムに於ける機械入力に基づく制御の実行による運転者の違和感の発生は、避けられることが好ましい。また、機械入力に基づく制御によって効率的な車両の運転が達成可能であるとしても、車両の運転状態に於いて、運転者の操舵が全く反映されない場合には、運転者の運転に対する違和感は増大されるであろう。しかしながら、上述の如き車両の運転状態が機械入力のみに基づく作動と運転者入力のみに基づく作動のいずれかから二者択一的に決定される構成の場合に、運転者の違和感を軽減して或いは運転者の意志又は特性を達成すべく運転者入力のみに基づく作動が選択されているときには、機械入力に基づく制御の有利な効果がほとんど得られないこととなる。また、車両の運転状態が機械入力に基づく作動に従うように運転者の操舵を誘導する構成の場合に於いては、上記の如く、機械入力に基づいて決定された車両の運動状態（車両運動の目標値）を実現するための舵角入力又は操舵力と運転者自身が入力しようとしている舵角や操舵力との間で、その大きさや変化の態様に於ける差が大きくなったときには、運転者の入力しようとしている舵角や操舵力、即ち、運転者の操舵が反映されないことに対して運転者の違和感は増大されることとなる。

かくして、本発明の一つの課題は、車両の運転支援システム又は自動運転システムに於いて、機械入力に基づく制御の作動中に於いても運転者の違和感の発生をできるだけ軽減することのできる構成を提供することである。

本発明によれば、上記の課題は、操舵アシスト機構と左右輪の制駆動力配分機構を備えた車両の運転支援制御装置であって、
車両の運動状態の指標値である車両運動指標値を取得する車両運動指標値取得手段と、
車両の運転者の運転状態の指標値である運転状態指標値を取得する運転状態指標値取得手段と、
車両運動指標値と運転状態指標値に基づいて運転者の運転特性を表す運転者運転特性値を推定する運転者運転特性値推定手段と、
運転者の運転によらずに運転支援制御に於ける車両運動指標値の目標値である車両運動目標値と運転状態指標値の目標値である運転状態目標値とを決定する車両運動及び運転状態目標値決定手段と、
車両の運動特性を表す車両運動特性値と運転者運転特性値と車両運動指標値と運転状態指標値とを用いて車両運動目標値と車両運動指標値との差及び運転状態目標値と運転状態指標値との差のうちの少なくとも一つを収束させる操舵アシストトルクの目標値と左右輪の制駆動力差の目標値とを決定する制御目標値決定手段と、
操舵アシスト機構により与えられる操舵アシストトルクを操舵アシストトルクの目標値に制御する操舵アシストトルク制御手段と、
左右輪の制駆動力配分機構により与えられる左右輪の制駆動力差を前記左右輪の制駆動力差の目標値に制御する左右制駆動力差制御手段とを含む装置
によって達成される。

上記の構成に於いて、
「操舵アシスト機構」とは、この分野に於いてよく知られている如く、運転者のハンドル等による操舵の際に、操舵トルクの追加によって、運転者の操舵を補助する装置、例えば、パワーステアリング装置などであってよい。
「操舵アシストトルク」は、かかる操舵アシスト機構により与えられるトルクである。
また、「左右輪の制駆動力配分機構」とは、車両の左右輪の各々に於ける制駆動力の大きさ及び／又は割合を任意に調節可能な機構であってよく、一つの原動機（エンジン又はモータ）からプロペラシャフトを介して伝達される駆動力を任意の割合にて左右輪へ分配する種々の形式の左右駆動力配分デフによる機構、左右輪の制動力を任意に調節することにより制駆動力配分を制御する機構、或いは、インホイールモータにより左右制駆動力を独立に制御できる機構が採用されてよい。
「運転支援制御」とは、車両の舵角又は旋回方向（操舵トルク、ヨーレート、ヨーモーメント等）及び／又は速度若しくは加減速度を制御することにより、車両を、その周辺環境情報等に基づいて好適であると判断又は決定される軌跡又は方向に沿って走行させることを補助する制御であり、例えば、既に述べた如き、ＬＫＡ、ＩＰＡなどの運転支援システムであってもよく、或いは、運転者が希望する目的地に対して好適な走行ルート（将来軌跡）を設定し、その将来軌跡に沿って好適に車両が運転されるように車両の操舵機構又は加減速機構の作動制御を行うものであってもよい。
「車両運動指標値」とは、車両の運動状態を表す一つ又は複数の指標値であり、例えば、車両の横変位、横速度、ヨー角、ヨーレート、舵角、舵角変化速度、横加速度などであってよい。ただし、運動指標値は、これらに限定されないことは理解されるべきであり、その他の車両の任意の運動を表す指標値、例えば、前後方向変位、車速、スリップ角などが含まれていてもよい。実際に選択される「車両運動指標値」の種類と数は、適宜決定されてよい。
「車両運動目標値」とは、運転支援制御に於ける「車両運動指標値」の目標値であって、実際の運転者の操舵によらずに、例えば、車両の周辺情報、即ち、カメラ、レーダーセンサ、ＧＰＳ装置などから得られる情報や前記の如き将来軌跡の情報を用いて、任意のシステム又は装置により決定される車両の目標変位（即ち、機械入力に基づき決定される目標）を、規範運転者モデルの運転によって実現させると仮定して算出された車両運動指標値であってよい。「規範運転者モデル」とは、車両の運転に於いて理想的な応答特性を有する運転者のモデルであってよく、理想的な応答特性は、装置の設計者によって適宜設定されてよい。
運転者の「運転状態指標値」とは、運転者が車両に与える運転（操舵、加減速）の状態を表す指標値であり、例えば、舵角、舵角変化速度、操舵トルクなどであってよい。なお、舵角、舵角変化速度、操舵トルクなどの運転者が車両に与える運転操作を表す値は、車両の運動状態を表す値であると考えることもでき、車両運動指標値として取り扱われてもよい。実際に選択される「運転状態指標値」の種類と数は、適宜決定されてよい。
「運転状態目標値」とは、運転者の「運転状態指標値」の目標値であって、上記の如く運転支援制御に於ける実際の運転者の運転によらずに決定された車両の目標変位を規範運転者モデルによって実現させると仮定した場合の、運転者によって実行されることが好ましい運転状態指標値であってよい。即ち、「運転状態目標値」は、規範運転者モデルの運転によって与えられる運転状態指標値であってよい。
「運転者運転特性値」とは、運転者の運転に於ける特性を表す指標値であり、例えば、前方注視モデルに於ける運転者の操舵ゲイン、運転者の一次遅れ時定数、前方注視時間などであってよい。実際に選択される「運転者運転特性値」の種類と数は、適宜決定されてよい。
「車両運動特性値」とは、車両の運動に於いて、操舵トルクや左右輪の制駆動力差といった入力を与えた場合の車両の運動を決定する特性、即ち、車両運動指標値を与える特性値であり、例えば、車重、ヨー方向慣性モーメント、前後輪のタイヤのコーナリングパワー、前後輪の各車軸−重心間距離、その他の車両の運動特性を表す値であってよい。実際に選択される「車両運動特性値」の種類と数は、適宜決定されてよい。
そして、上記の如く、操舵アシスト機構により実現されるべき「操舵アシストトルクの目標値」と、左右輪の制駆動力配分機構により実現されるべき「左右輪の制駆動力差の目標値」とが、運転者運転特性値と、車両運動特性値と、車両運動指標値と、運転状態指標値とを用いて車両運動目標値と車両運動指標値との差及び運転状態目標値と運転状態指標値との差のうちの少なくとも一つを収束させるように算出され、それぞれ、操舵アシスト機構又は左右輪の制駆動力配分機構に於いて実現されることとなる。

上記の本発明の装置の構成に於いては、まず、上記の如き運転支援制御を達成するために、車両へ操舵トルク又はヨーモーメントを与える「アクチュエータ」として、「操舵アシスト機構」だけでなく、「左右輪の制駆動力配分機構」が採用され、これにより、運転支援制御に於いて車両に付与される制御量が左右輪の制駆動力配分機構にも分担させることが可能となり、（運転支援制御を操舵アシスト機構のみにより実行する場合に比して）操舵アシスト機構に対する制御量が低減されることとなる。そうすると、ハンドルを手で握っていることにより操舵機構の状態を感覚的に把握している運転者にとって、（自身のハンドル操作による作動とは差のある）運転支援制御による操舵アシスト機構の作動量が低減されるので、運転者の受ける違和感の軽減が期待される。

また、本発明の装置の制御目標値決定手段に於いては、特に、運転支援制御のために「操舵アシスト機構」と「左右輪の制駆動力配分機構」とに与えられる制御目標値が、車両運動特性値、運転者運転特性値、車両運動指標値及び運転状態指標値を用いて車両運動目標値と車両運動指標値との差及び運転状態目標値と運転状態指標値との差のうちの少なくとも一つを収束させるように算出される。即ち、本発明の装置に於ける運転支援制御は、車両の実際の運動状態を目標の運動状態に一致させるようにする状態フィードバック制御であるということができる（かかる状態フィードバック制御システムに於いて、制御目標値、即ち、操舵アシストトルクの目標値と左右輪の制駆動力差の目標値とがシステムのフィードバック入力であり、車両運動目標値と車両運動指標値との差及び／又は運転状態目標値と運転状態指標値との差がシステムの出力となる。）。

この点に関し、従前の、この種の車両運動のフィードバック制御システムの場合には、典型的には、車両運動のみが着目され、車両運動特性値を用いて車両運動目標値と車両運動指標値との差を収束させるように、制御目標値（フィードバック入力値）を決定する構成となっていた。その場合には、運転者の操舵がシステムに於ける外乱として取り扱われ、制御目標値には、運転者の操舵が考慮されておらず、従って、既に述べた如く、運転者の操舵とフィードバック制御で要求される入力により実行される操舵との間の乖離が大きくなると、運転者が制御による作動に対して違和感を覚えることとなっていた。

これに対し、本発明に於いては、上記の如く、制御目標値の演算に於いて、車両運動特性値、車両運動指標値及び車両運動目標値に加えて、運転者運転特性値、運転状態指標値及び運転状態目標値が用いられることとなる。即ち、本発明の構成に於いては、車両の運動に於いて入力に対して応答を与える構造と実際の運転者が入力に対して応答を与える構造とを合わせて一体的なシステムとして考えて、これにより、運転者の運転に於ける応答も上記の如きシステムの応答に組み込んだ状態で、フィードバック入力値である制御目標値が決定されることとなる。かかるシステムの構成によれば、運転者の運転に於ける応答がシステムの応答の一部として考慮され、運転者の運転に於ける応答特性と現在の状態とを反映した状態にて制御目標値が決定されることとなるので、制御目標値に於いては、運転者の操舵による寄与が既に反映され、従って、制御目標値に対する運転者の操舵の乖離が低減し、これにより、運転者の、制御作動に対する違和感の低減が期待されることとなる。また、車両の運動自体は、車両運動目標値と車両運動指標値との差及び／又は運転状態目標値と運転状態指標値との差が収束するように制御されることとなるので、運転支援制御に於ける車両の周辺情報又は目標進路などに基づいて決定された車両の目標変位を実現させるように、即ち、上記の如き、機械入力に基づく制御によって効率的な車両の運転が達成できるように、車両の運動制御が実現されることとなる。

なお、上記の構成に於いて、車両運動目標値と車両運動指標値との差及び運転状態目標値と運転状態指標値との差のうちの少なくとも一つを収束させるように制御目標値を算出することに関して、目標値と指標値（実際値）との差が収束されるべきパラメータは、任意に選択されてよい。後の実施形態の欄に於いて説明される如く、車両運動指標値と運転状態指標値とは、一体的に取り扱われるシステムに於けるパラメータであるところ、それらの目標値である車両運動目標値と運転状態目標値とは、実際の運転者の操舵によらずに決定された車両の目標変位（機械入力）を規範運転者モデルによって実現させると仮定した場合に各指標値に於いて実現されるべき値である。即ち、いずれのパラメータの目標値も車両の目標変位を規範運転者モデルによって実現させる仮定の下で算出される値となるので、それらのパラメータのうちの少なくとも一つが収束されれば、車両の運動は、概ね、車両の目標変位に追従すると考えてよいこととなる。

上記の本発明に於ける状態フィードバック制御に於いて、フィードバック入力である操舵アシストトルクの目標値と左右輪の制駆動力差の目標値とは、より具体的には、最適レギュレータの理論を用いて算出されてよい。その際、最適レギュレータのシステムを構成する状態方程式は、車両運動を記述する運動方程式と、更に、運転者の操舵トルクを与える状態方程式とを連立して構築されてよい。即ち、上記の本発明に於いて、制御目標値決定手段は、車両運動特性値を用いて表される車両の横方向、ヨー方向及び操舵輪の回転方向の各運動方程式と、更に、推定された運転者運転特性値を用いて表される運転者の操舵トルクを与える状態方程式とを連立して得られる車両の運動状態と運転者の運転状態とを表す状態方程式から最適レギュレータの理論を用いて車両運動目標値と車両運動指標値との差及び運転状態目標値と運転状態指標値との差のうちの少なくとも一つを収束させるフィードバックゲインを算出するフィードバックゲイン算出手段と、車両運動目標値と車両運動指標値の差及び運転状態目標値と運転状態指標値との差のうちの少なくとも一つとフィードバックゲインとを用いて操舵アシストトルクの目標値と左右輪の制駆動力差の目標値とを算出する制御目標値算出手段とを含むよう構成されてよい。上記の構成によれば、最適レギュレータの理論に従ったフィードバックゲインの算出に於いて、運転者が操舵トルクを与える状態方程式が用いられていることとなるので、運転者の応答特性が操舵アシストトルクの目標値と左右輪の制駆動力差の目標値に反映されることとなり、従って、既に述べた如く、車両の周辺情報又は目標進路などに基づいて決定された車両の目標変位に対する車両の運動の追従性を達成しつつ、フィードバック制御で要求される入力に対する運転者の操舵の乖離が低減し、運転者の受ける違和感の更なる軽減が図られることが期待される。

更に、上記の本発明の装置の構成では、制御目標値の算出に於いて、車両運動指標値と運転状態指標値に基づいて、実際に車両を運転している運転者に於いて推定された運転者運転特性値が用いられるので、制御目標値は、実際に車両を運転している運転者の運転に於ける応答が反映され、運転者の運転特性に、より適合した値とすることができ、運転者の、制御作動に対する違和感を、より効果的に低減できることが期待される。また、実際に車両を運転する運転者のそれぞれの運転者運転特性値を推定することも可能となるので、上記の制御に対する運転の応答特性に於ける個人差の影響も低減できることとなる。

ところで、或る運転者が車両を運転する場合、その運転特性は、種々の要因で変化し得る。例えば、運転時間が長くなったり、車両の周辺環境が変化したりする場合（天候の変化、時間帯の変化、道路状況の変化など）、同一の運転者であっても、その応答特性は変化し得る。そこで、上記の本発明の装置に於いて、運転者運転特性値推定手段は、適時或いは逐次的に運転者運転特性値の推定を実行し、最新の推定された運転者運転特性値が制御目標値の算出（又はフィードバックゲインの算出）に利用されてよい。かくして、上記の如く、最適レギュレータの理論に従ったフィードバックゲインの算出を実行する場合に於いては、フィードバックゲイン算出手段が、所定の条件が成立したときに最新の推定された運転者運転特性値を用いてフィードバックゲインを更新するよう構成されていてよい。

上記のフィードバックゲインの更新についての所定の条件の一つの態様としては、例えば、所定の時間の経過毎にフィードバックゲインの更新が実行されてよい。また、フィードバックゲインの更新の別の態様に於いては、フィードバックゲイン算出手段は、推定された運転者運転特性値と、対応する規範運転者モデルの運転者運転特性値である規範運転者運転特性値との差の大きさの増大と伴に増大又は減少する評価関数が所定の範囲から逸脱したときに、フィードバックゲインの更新を実行するよう構成されていてもよい。「規範運転者モデル」とは、既に触れた如く、車両の運転に於いて理想的な応答特性を有する運転者のモデルであってよい。なお、評価関数が運転者運転特性値と規範運転者運転特性値との差の増大と伴に増大する場合には、評価関数が所定の閾値を上回ったときに、評価関数が運転者運転特性値と規範運転者運転特性値との差の増大と伴に減少する場合には、評価関数が所定の閾値を下回ったときに、フィードバックゲインの更新が実行されてよい。かかる構成によれば、或る運転者の車両の運転中、運転者運転特性値の変化に大きくなったとき、即ち、運転者の運転に於ける応答特性に大きな変化があったときに、フィードバックゲインの更新を確実に実行して、制御目標値が、運転者の受ける違和感の抑制された状態に維持することが可能となる。

上記の評価関数は、具体的には、推定された運転者運転特性値と規範運転者運転特性値との差分の関数であってよく、後の実施形態の欄に於いて示されている如く、例えば、運転者運転特性値と規範運転者運転特性値との差分の二次形式であってよい。また、評価関数は、運転者運転特性値と規範運転者運転特性値との差分の変化とは別に、運転者の運転履歴、運転特性及び／又は車両の周辺情報に基づいて増減するようになっていてもよい。例えば、評価関数が運転者運転特性値と規範運転者運転特性値との差分の二次形式である場合には、運転者運転特性値と規範運転者運転特性値との差分の項に於ける重み（係数）が運転者の運転履歴、運転特性及び／又は車両の周辺情報に基づいて変更可能であってよい。これにより、フィードバックゲインの更新を、運転者や車両の走行状況に対応してより的確なタイミングにて実行できることとなる。

なお、上記の構成に於いて、運転者運転特性値は、車両運動指標値と運転状態指標値に基づいて推定されるので、運転支援制御の実行中に於いては、制御によって操舵アシストトルクと左右輪の制駆動力差が与えられた状態に於ける運転特性を表す値、即ち、（運転者本来の特性ではなく）みかけの運転特性を表す値となる。従って、或る時点で推定された運転者運転特性値を用いた運転支援制御を実行する場合、かかる運転者運転特性値の推定の直後から暫くの間に於いては、推定される運転者運転特性値は、規範運転者運転特性値に近い値となっていることが期待される。運転者運転特性値と規範運転者運転特性値との差分の大きさが大きくなるのは、或る時点での運転者運転特性値の推定の後、或る程度の時間が経過して運転者の真の運転特性が変化したときとなる。

上記の構成に於いて、運転者の運転特性の変化の程度が大きく、又、その速度が速い場合には、運転者運転特性値と規範運転者運転特性値との差分の大きさが繰り返し増大することとなり、フィードバックゲインの更新の回数が多くなる。運転者の運転特性の変化の程度が大きく、又、その速度が速い場合には、運転者の体調が良くない場合や車両の走行環境の変化が激しい場合などが想定される。そこで、そのことを運転者に認知させるべく、本発明に於いては、フィードバックゲインの更新が所定の回数を超えたときに、運転者に対して注意喚起、例えば、警告表示、警報など、を実行する手段が設けられてよい。かかる構成によれば、運転者は、自身の運転に於ける応答特性の変化の程度を把握することができることとなるので、車両の走行中の安全性を向上できる点で有利である。

かくして、上記の本発明の装置に於いては、運転支援制御を実行する状態フィードバック制御に於いて、車両運動の応答特性だけでなく、運転者の応答特性を用いることにより、フィードバック入力値、即ち、制御目標値の算出に於いて、運転者の応答が考慮されることとなる。かかる構成によれば、機械入力によって要求される目標の車両運動状態を実現する過程、即ち、車両の周辺情報、即ち、カメラ、レーダーセンサ、ＧＰＳ装置などから得られる情報や将来軌跡の情報を用いて、任意のシステム又は装置により決定される車両の目標変位を達成する過程に於いて、運転者から与えられる入力、即ち、運転者の応答が存在していることを前提として、車両運動を車両の目標とする状態へ収束させるよう決定された制御目標値によって運転支援制御が実行されることとなる。かかる制御構成に於いては、実際の車両の運動状態が収束させられる状態は、機械入力により決定される状態であるところ、その状態の収束過程に於いて、推定された運転特性から想定される運転者の運転（運転者入力）を考慮して制御作動が実行されることとなるので、実際の運転者の運転と制御目標値による車両の作動との乖離が低減し、かくして、制御作動に対する運転者の違和感の低減が図られる。換言すれば、本発明の場合には、運転者による操舵を外乱ではなく、システムの一部をとして考えて運転支援制御を行うことにより、運転支援制御に於ける運転者の運転に対する協調性を高め、これにより、運転の快適さの向上が図られることとなる。

本発明のその他の目的及び利点は、以下の本発明の好ましい実施形態の説明により明らかになるであろう。

図１は、本発明が適用される車両の運転支援制御装置の好ましい実施形態が搭載される車両の模式図である。 図２（Ａ）は、本発明の車両の運転支援制御装置の一つの実施形態により構成されるシステムをブロック図の形式にて表した図である。図２（Ｂ）は、車両の運転支援制御装置に於けるアシスト制御器の構成をブロック図の形式にて表した図である。 図３は、運転者特性値の評価関数の時間変化の例を示した図である。

１０…車両
１２ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲ…車輪
１４…差動歯車装置（又は左右駆動力配分デフ）
２０…操舵装置
２２…ハンドル
２４…操舵倍力装置
２６Ｒ，Ｌ…タイロッド
３０…ヨーレート、横加速度センサ
４０…車載カメラ
４２…車載レーダー装置
４４…ＧＰＳ装置
５０…電子制御装置

車両の構成
図１を参照して、本発明の運転支援制御装置の好ましい実施形態が組み込まれる自動車等の車両１０に於いては、通常の態様にて、左右前輪１２ＦＬ、１２ＦＲと、左右後輪１２ＲＬ、１２ＲＲ、運転者によるアクセルペダルの踏込みに応じて各輪（図示の例では、後輪駆動車であるから、後輪のみ）に制駆動力を発生する駆動系装置（一部のみ図示）と、前輪の舵角を制御するための操舵装置２０（更に、後輪用の操舵装置が設けられていても良い。）と、各輪に制動力を発生する制動系装置（図示せず）とが搭載される。駆動系装置は、通常の態様にて、エンジン及び／又は電動機（図示せず。エンジンと電動機との双方を有するハイブリッド式の駆動装置であってもよい。）から、変速機（図示せず）、差動歯車装置１４を介して、駆動トルク或いは回転力が後輪１２ＲＬ、１２ＲＲへ伝達されるよう構成される。差動歯車装置１４としては、左右輪へ伝達される駆動力の配分の調節によるトルクベクタリング制御を実行する場合には、かかるトルクベクタリング制御が実行可能な左右駆動力配分デフが採用されてよい。なお、差動歯車装置１４に於いて、左右輪の制動力の配分を調節して左右輪の制駆動力の配分の調節が行われてもよい。更に、駆動系装置は、インホイールモータの形式の駆動装置であってもよく、その場合には、左右輪毎に発生される制駆動力の調節が為されることとなる。また、左右輪制駆動力の配分制御は、制動系装置によって各輪制動力を独立に調節することによって為されてもよい。

操舵装置２０には、運転者によって作動されるステアリングホイール（ハンドル）２２の回転を、その回転トルクを倍力装置２４により倍力しながら、タイロッド２６Ｌ、Ｒへ伝達し前輪１２ＦＬ、１０ＦＲを転舵するパワーステアリング装置が採用されてよい。特に、本発明に於いては、後に説明される如く、運転者の運転状態と車両の運動状態とを参照して、運転者の運転特性を検出し、更に、その運転特性を参照した運転支援制御によって倍力装置２４にて付加されるトルク（操舵アシストトルク）が決定されることとなるので、操舵角θｓｗ及び／又は運転者がハンドルへ与えるトルクＴｄを検出又は推定する任意のセンサ等の装置が設けられてよい。なお、本実施形態の構成に於いては、被操舵輪（図示の例では、左右前輪）に於けるヨー方向のトルクの発生状態（セルフアライニングトルクなど）がハンドルを通じて運転者に感知されるように、ハンドルと被操舵輪とが機械的に直結されて機構となっていてよい。

また、本発明の運転支援制御装置の好ましい実施形態が適用される車両１０に於いては、車両周辺の状況、例えば、道路白線（又は黄線）、他車、障害物等を検出するための車載カメラ４０、レーダー装置等４２、ＧＰＳ人工衛星と通信して自車の位置情報等の種々の情報を取得するＧＰＳ装置（カーナビゲーションシステム）４４が設けられていてよい。

上記の車両の各部の作動制御及び本発明による運転支援制御装置の作動制御は、電子制御装置５０により実行される。電子制御装置５０は、通常の形式の、双方向コモン・バスにより相互に連結されたＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及び入出力ポート装置を有するマイクロコンピュータ及び駆動回路を含んでいてよい。後に説明される本発明の運転支援制御装置の各部の構成及び作動は、それぞれ、プログラムに従った電子制御装置（コンピュータ）５０の作動により実現されてよい。電子制御装置５０には、運転者の操舵トルクＴｄ、操舵角δ、ジャイロセンサ３０からのヨーレートγ及び／又は横加速度Ｙｇ、車載カメラ４０、レーダー装置等４２、ＧＰＳ装置４４等からの情報ｓ１〜ｓ３などが入力され、後述の態様にて、操舵アシストトルクＴａ、左右の制駆動力配分制御のための制御量（例えば、駆動力配分比ｋｒ）などを表す制御指令が対応する装置へ出力される。なお、図示していないが、本実施形態の車両に於いて実行されるべき各種制御に必要な種々のパラメータ、例えば、前後Ｇセンサ値、車輪速等の各種検出信号が入力され、各種の制御指令が対応する装置へ出力されてよい。

本発明による運転支援制御の概要
本発明による運転支援制御技術に於いては、運転者の運転（特に、操舵）に対する支援の手法として、車両の進行方向を制御するために、まず、被操舵輪の舵角を調節するべく操舵装置２０にて実行される操舵トルクアシスト制御だけでなく、左右輪制駆動力配分機構（図１の例では、左右駆動力配分デフ１４）にて実行される左右輪への制駆動力配分制御も採用される。これにより、運転支援制御全体で得ようとする制御量の一部が左右輪制駆動力配分制御に担わされ、操舵アシストトルクの制御量が低減されるので、運転者がハンドルを通じて与えようとする操舵トルクと運転者がハンドルから感知するトルクとの差が低減し、運転者の違和感の緩和が図られる。

また、更に、本発明に於いては、運転支援制御として、車両の運動の応答を与える構造と運転者の運転に於ける応答を与える構造とを一体的なシステムとして考えて、かかるシステムに於いて、操舵トルクアシストと左右輪制駆動力差がフィードバック入力値として操舵トルクアシスト機構（操舵装置２０）と左右輪制駆動力配分機構（左右駆動力配分デフ又は各輪の制動装置）のそれぞれへ与えられる状態フィードバック制御が実行される。そして、かかる構成によって、運転支援制御に於いて与えられる制御量と運転者の運転に於ける応答（操舵操作）との乖離を低減し、運転者の違和感の更なる緩和が図られる。

運転支援制御における状態フィードバック制御の原理
本発明の対象となる車両の運転支援制御は、基本的には、車両周辺情報や運転者が希望する目的地に対して好適に設定された将来軌跡の情報に基づいて設定された目標の状態又は軌跡に車両の運動が追従するように、制御量として操舵アシストトルクと左右輪制駆動力差とを車両に与えて運転を支援する制御である。しかしながら、そのような運転支援制御に於いて、「発明の概要」の欄に於いて述べた如く、制御量が車両の運動のみに基づいて決定され、運転者の運転が考慮されておらず、制御量によって実現される車両の運動と運転者の運転によって実現される車両の運動との乖離が大きくなる場合には、運転者は運転支援制御による車両の運動に違和感を覚えることとなり得る。そこで、本発明に於いては、運転支援制御に於ける制御量に於いて運転者の操舵が考慮され、これにより、制御量によって実現される車両の運動と運転者の操舵によって実現される車両の運動との乖離をできるだけ抑制しつつ、車両の運動の目標の状態又は軌跡への追従性が担保されるように、運転支援制御に於ける制御量の決定手法が改良される。

具体的には、本発明による本実施形態に於いては、運転者の操舵を考慮すべく、車両の運動に於ける応答を与える構造と運転者の運転に於ける応答を与える構造とを一体的な応答システムとしてモデル化し、かかるモデルに於いて、車両の運動を目標の状態又は軌跡に収束させる状態フィードバック制御が実行される。かかる状態フィードバック制御に於いて、本実施形態に於いては、最適レギュレータの理論に用いて、状態フィードバック入力が算出されてよい。

より詳細には、まず、車両の横方向、ヨー方向の運動について、線形２輪モデルを用いると、車両の横方向の運動方程式、ヨー方向の運動方程式は、それぞれ、下記の式（１）、（２）により表され、操舵輪周りの運動方程式は、下記の式（３）により表される。

ここに於いて、ｙｃ、Ψ、θｓｗは、それぞれ、車両の横方向位置、ヨー角、操舵角であり（dΨ/dtは、ヨーレートγである。）、状態変数である。ｍ、Ｋｆ、Ｋｒ、ｌｆ、ｌｒ、ｎ、Ｉ、Ｉｓ、Ｃｓ、ξは、それぞれ、車両重量、前輪コーナリングパワー、後輪コーナリングパワー、前輪−重心間距離、後輪−重心間距離、ステアリング比、車両ヨー方向慣性モーメント、操舵輪回転慣性モーメント、ステアリングダンピング係数、ニューマチックトレイルであり、車両の運動特性を表す特性値（定数）である。また、Ｖは、車速である（状態フィードバックに於いて定数として扱われるが、後の制御量の演算に於いて実際の計測値が用いられる。）更に、Ｔａ、Ｍｚは、操舵アシストトルクの入力値、左右輪制駆動力配分差の入力値（ヨーモーメント）であり、運転支援制御の制御量である。なお、上記の式（１）、（２）、（３）の運動方程式を連立して、ｙｃ、Ψ、θｓｗとそれらの時間微分を成分とする状態ベクトルを変数とする車両運動についての微分方程式（状態方程式）を構成した場合には、車両の運動の応答のみを考慮したシステムとなる。

運転者の操舵に関しては、運転者が車両を横方向について目標位置yd^*へ変位させる際の目標操舵角θsw^*が、前方注視モデルに従って決定されると仮定して、目標操舵角θsw^*は、

により表される。ここに於いて、ｈ、Ｔｎ、Ｔｐは、それぞれ、運転者の操舵ゲイン、１次遅れ時定数、前方注視時間であり、運転者の運転特性（操舵特性）を表す特性値である。ｓは、ラプラス変換後の周波数変数である。そして、運転者が操舵輪に対して与える操舵トルクＴｄが、操舵角の目標値θsw^*と現在値θswとの差分に比例すると仮定すると、操舵トルクＴｄは、
Ｔｄ＝Ｋｐ（θsw^*−θsw） …（５）
により与えられるので（Ｋｐは、操舵機構によって決定される機械定数）、式（５）のθsw^*に式（４）を代入し、状態空間に変換すると、結局、運転者の操舵トルクＴｄについて、下記の微分方程式が与えられる。

上記の式（６）は、或る目標横位置yd^*が与えられたときの運転者の操舵トルクの挙動、即ち、運転者の運転に於ける応答を記述するものである。なお、上記の式（４）、（６）に於いて、運転者の目標横位置yd^*は、本来は、運転者が車両周辺の状況を直接に看取して決定されるところ、制御装置に於いて、運転者の目標横位置yd^*を取得することができないこと、そして、運転者の目標横位置yd^*は、車両周辺情報や将来軌跡の情報に基づいて制御装置（後述の目標軌跡決定部）によって決定された目標横位置Ys^*（機械目標横位置）と略等しいと考えられるので、本実施形態に於いては、目標横位置yd^*の近似値として、機械目標横位置Ys^*が用いられてよい。

かくして、本発明に於いては、運転者の運転に於ける応答を記述する状態方程式（式（６））を前記の車両運動の運動方程式（式（１）〜（３））と連立して、車両の運動と運転者の運転とを記述する一体的なシステムを構築し、かかるシステムに於いて、最適レギュレータの理論を用いて、状態ベクトルを目標の状態に収束させる状態フィードバックを考える。

まず、式（１）〜（３）、（６）を連立して、状態ベクトルＸ、入力ベクトルｕの（線形システムの）状態方程式の形式
dＸ/dt＝Ａ・Ｘ＋Ｂ・ｕ …（７）
に書き換えると、状態方程式は、下記の式により表される。

上記の表式に於いて、ｙｃ、Ψ、θｓｗ、Ｔｄの上部に一点を付した変数は、それぞれの一階微分であり、ｙｃ、Ψ、θｓｗの上部に二点を付した変数は、それぞれの二階微分である。また、a11〜a77、b11、b51は、下記の通りである。

式（８）に於いて、状態ベクトルＸは、（dΨ/dt（=γ），Ψ，dｙｃ/dt，ｙｃ，dθｓｗ/dt，θｓｗ，Ｔｄ）であり、車両の運動状態を表す指標値に加えて、運転者の運転状態を表す指標値である操舵トルクＴｄが含まれている点に注意されるべきである。また、入力ベクトルｕは、（Ｔａ，Ｍｚ）である。なお、式（６）中の右辺に於いては、実際横位置と目標横位置との差分yc−yd^*の項が含まれているが、目標横位置は、車両に対して任意の位置に基準が設定可能な量であり、また、フィードバック入力値に於いて、常に、目標横位置と実際横位置との差分の形式で用いられるので、式（８）の表記に於いて、便宜上、横位置ycの表記で記載されている。

かくして、上記の式（８）の状態方程式に於いて、最適レギュレータの理論によれば、下記の２次形式の評価関数Ｊの値が最小になるとき、状態ベクトルＸがその目標となる状態ベクトルＸ^＊（(dΨ/dt)^*，Ψ^*，(dｙｃ/dt)^*，ｙｃ^*，(dθｓｗ/dt)^*，θｓｗ^*，Ｔｄ^*）に安定的に収束する。

ここに於いて、各項のｑ、ｒは、それぞれ、重み係数であり、或る項の重みを大きくすると、その項の成分が相対的に、より安定的に収束されることとなる。そして、評価関数Ｊを最小にする入力ベクトルｕは、
ｕ＝−Ｋ・（Ｘ−Ｘ^＊） …（１１）
の表式で与えられるところ、行列Ｋは、リカッティ方程式を解くことにより算出される。かかる行列Ｋは、

の形式を有するので、結局、操舵アシストトルクＴａと、左右輪制駆動力差（ヨーモーメント）Ｍｚは、

により与えられることとなる。即ち、Ｋ１１〜Ｋ２７がフィードバックゲインであり、車両の運動特性を表す車両運動特性値と、運転者の運転特性（本実施形態の場合は、操舵特性）を表す運転者運転特性値との関数となる。なお、上記の如く、車速は、本実施形態の状態フィードバックに於いては、車両運動特性値として取り扱われている。

上記の状態フィードバック制御による運転支援制御を車両の走行に於いて実行する場合には、車両運動特性値と運転者運転特性値とを用いてフィードバックゲインＫ１１〜Ｋ２７が算出され、式（１３）に従って、状態ベクトルＸの各成分の現在の値と、各々対応する成分の目標値との差分に乗ぜられて、フィードバック入力値である操舵アシストトルクＴａと、左右輪制駆動力差（ヨーモーメント）Ｍｚが算出される。フィードバックゲインＫ１１〜Ｋ２７の演算に於いて、車両運動特性値は、車速を除き、原則的には、定数であるので、予め準備された数値が用いられてよい。車速は、時々刻々の検出値が用いられてよい。運転者運転特性値は、後述の如く、車両の走行中に車両運動指標値と運転状態指標値とを用いて推定され、フィードバックゲインＫ１１〜Ｋ２７の演算に利用される。また、状態ベクトルＸの各成分の目標値は、規範運転者モデル、即ち、車両の運転に於いて理想的な応答特性を有する運転者のモデルによって、車両周辺情報や将来軌跡の情報に基づいて決定された機械目標横位置Ys^*を車両の運転に於いて実現すると仮定した場合の演算を行うことによって算出されてよい。

かくして、上記の状態フィードバック制御による運転支援制御の原理に従えば、フィードバックゲインＫ１１〜Ｋ２７は、運転者運転特性値の関数となっており、それらを用いて算出される操舵アシストトルクＴａと、左右輪制駆動力差（ヨーモーメント）Ｍｚとは、運転者の運転特性に基づく運転に於ける挙動が存在しているとの条件の下で、車両運動指標値と運転状態指標値とが、機械目標横位置Ys^*を達成する各目標値に収束するよう決定されていることとなる。かかる構成によれば、状態フィードバックに於いて、運転者の運転挙動が考慮されていることから運転者の操舵とフィードバック制御で要求される入力との間の乖離が低減されていることが期待される。

運転支援制御装置の構成
本発明の運転支援制御装置が適用される車両に於いては、車両の運転は、運転者による操舵と、アシスト制御演算器に於いて運転支援制御により決定される制御量とに従った操舵機構と左右輪の制駆動力配分機構との作動によって達成される。そして、上記の如く、本実施形態の運転支援制御に於いては、車両の運動の応答を与える構造と運転者の運転に於ける応答を与える構造とを一体的なシステムとして考えて最適レギュレータの理論を用いて算出された操舵トルクアシストと左右輪制駆動力差がフィードバック入力値として操舵トルクアシスト機構（操舵装置２０）と左右輪制駆動力配分機構（左右駆動力配分デフ又は各輪の制動装置）のそれぞれへ与えられる。

本発明による運転支援制御技術の実施形態に於ける運転者を含めたシステムの具体的な構成に於いては、図２（Ａ）を参照して、まず、運転者は、自身で看取した情報に基づいて決定される運転者目標変位ｙｄ^＊が達成されるように、車両の現在の状態、例えば、車両の横変位量ｙｃ、ヨーレートγ、ヨー角Ψ、横速度Ｖｙ、車速Ｖ等、を考慮して、ハンドルを操舵し、これにより、操舵角θsw、操舵角速度dθsw/dt、操舵トルクＴｄ（運転者入力トルク）が車両の操舵機構へ与えられる。なお、実際の運転者は、運転者目標変位ｙｄ^＊の数値を具体的に決定するのではなく、運転中の目視により到達したい位置を決定し、その位置を目指して自身の感覚に従って、操舵を行うこと、そして、また、同様に、実際の運転者は、車両の現在の状態を、それらの数値を参照して考慮するのではなく、目視や体感によって考慮することは理解されるべきである。

一方、アシスト制御演算器には、目標軌跡決定部からの目標横変位（機械目標横変位）Ys^＊と、車両の横変位量ｙｃ、ヨーレートγ、ヨー角Ψ、横速度Ｖｙ（＝dyc/dt）、車速Ｖ等の車両の現在の状態を表す指標値（車両運動指標値）と、更に、操舵角θsw、操舵角速度dθsw/dt、操舵トルクＴｄ（運転者入力操舵トルク）等の運転者の現在の運転状態を表す指標値（運転状態指標値）とが入力される。機械目標横変位Ys^＊（＝yc^*）は、目標軌跡決定部に於いて、任意の手法により、車両周辺情報、例えば、カメラ等から得られる道路白線の位置、先行車や障害物の有無とその位置、道路の延在方向等の情報やＧＰＳ装置等から得られるルート又はコースの道路線形等の情報を用いて、車両の運転をより最適に実現するよう決定された目標軌跡（例えば、運転者が希望する目的地に対して設定される好適な走行ルート（将来軌跡）であってもよい。）から得られる値であり、即ち、機械目標横変位Ｙｓ^＊は、運転者の操舵によらずに決定される、機械入力に基づく制御に於ける車両の運動の目標値である。後に説明されるように、かかる機械目標横変位Ｙｓ^＊から、更に、運転支援制御として実行される操舵トルクアシスト制御と左右輪の制駆動力配分制御に於ける制御量を算出するための車両運動の目標値（車両運動目標値）と運転者の運転状態の目標値（運転状態目標値）とが算出されることとなる。また、車両の横変位量ｙｃ（及びその目標値yc^＊）は、任意に設定された基準点からの車両の横変位であってよく、車両の位置を基準点としてもよい（その場合、横変位量は、常にｙｃ＝０である。）。そして、アシスト制御演算器は、それらの前記の入力情報に基づいて、後述の態様にて、運転者入力トルクＴｄに追加して与えられる操舵アシストトルク入力Ｔａ（操舵アシストトルクの目標値）と左右輪制駆動力配分機構により発生させるべき左右制駆動力差に対応する制駆動力配分入力（ヨーモーメント）Ｍｚ（左右制駆動力差の目標値）とを算出して、それらの算出された値を制御指令として車両の操舵機構と左右輪制駆動力配分機構とのそれぞれへ与える。

アシスト制御演算器の構成と作動
図２（Ｂ）を参照して、アシスト制御演算器では、目標軌跡決定部から与えられる機械目標横変位Ys^＊と、運転状態指標値として、運転者の運転による操舵角θsw及びその微分値dθsw/dtと操舵トルク（運転者入力トルク）Ｔｄと、車両運動指標値として、車両に於けるヨーレートγ、ヨー角、横速度、横位置等とが参照され、上記に説明された式（１３）にて表された操舵アシストトルク入力Ｔａと左右輪制駆動力配分入力Ｍｚとが算出される。その際、運転者の運転特性値、フィードバックゲイン、車両運動目標値、運転状態目標値等が必要となるので、それらの数値の算出も適宜実行される。なお、実際の制御に於いて、車両の横変位ｙｃとヨー角Ψは、任意に設定された基準点及び基準方向から計った値であってよい。車両に基準点及び基準方向が設定された場合には、それぞれの値は０となる。

アシスト制御演算器に於いて、具体的には、まず、規範運転者／車両モデル部にて、目標軌跡決定部から与えられる機械目標横変位Ｙｓ^＊と一連の車両運動指標値を参照して、規範となる運転者の応答と車両運動を記述する任意のモデルを用いて、規範となる運転を実行して機械目標横変位Ys^＊を達成するとの仮定に於ける車両運動目標値（γ^*（＝dΨ/dt^*），Ψ^*，ｙｃ^*，Ｖｙ（＝dｙｃ/dt^*）と運転状態目標値（dθｓｗ/dt^*，θｓｗ^*，Ｔｄ^*）を算出する。なお、横位置目標値ｙｃ^*は、通常、機械目標横変位Ｙｓ^＊に等しい値が用いられてよい。また、規範運転者／車両モデル部に於いて、規範運転者は、前方注視モデルに従って操舵を実行すると仮定されてよく、その場合には、規範運転者の運転特性値として、理想的な運転を実行する運転者の操舵ゲインｈ^＊、１次遅れ時定数Ｔｎ^＊、前方注視時間Ｔｐ^＊が任意に予め設定され、使用される。また、規範運転特性値は、後述のフィードバックゲインの更新処理に於いても使用される。

また、アシスト制御演算器に於ける運転者運転特性推定部に於いては、機械目標横変位Ｙｓ^＊、車両運動指標値、運転状態指標値を用いて、現在の運転者の運転特性値の推定が実行される。具体的には、例えば、運転者の運転が前方注視モデルに従うとして、前記の式（４）、（５）及び／又は（６）の関係式を用いて、運転者の操舵ゲインｈ、１次遅れ時定数Ｔｎ、前方注視時間Ｔｐが推定されてよい。かかる推定は、任意の手法にて実行されてよく、例えば、現在の車両運動指標値、運転状態指標値を用いて式（６）のフィッティングによって算定されてよい。なお、運転者の目標横位置yd^*には、機械目標横変位Ｙｓ^＊が代用されてよい。かかる運転特性値の推定は、車両の運転開始後に適時又は逐次的に実行されてよく、これにより、現在の運転者の運転に於ける特性をフィードバックゲインに反映させることが可能となる。

次に、フィードバックゲイン演算部に於いては、上記の推定された運転特性値と予め準備された車両運動特性値（車両重量、前後輪コーナリングパワー等）とを用いて、上記に説明された式（１２）の形式のフィードバックゲインＫ１１〜Ｋ２７が算出される。そして、制御目標値算出部に於いて、フィードバックゲインＫ１１〜Ｋ２７と現在の車両運動指標値と車両運動目標値との差分及び／又は現在の運転状態指標値と運転状態目標値との差分を用いて、制御目標値、即ち、状態フィードバック入力値である操舵アシストトルク入力Ｔａと左右輪制駆動力配分入力Ｍｚとが、式（１３）を用いて算出される。なお、実施の形態によっては、式（１３）に於いては、全ての車両運動指標値と車両運動目標値との差分が用いられなくてもよく、状態フィードバック制御にて、特に、確実に収束させるべき車両運動指標値についてのみ、車両運動指標値と車両運動目標値との差分が用いられてよい。例えば、車両の横位置についてのみ確実に目標値へ収束させたい場合には、操舵アシストトルクＴａとトルクベクタリング量Ｍｚとは、下記の式によって演算されてよい。

かくして、上記の操舵アシストトルクＴａとトルクベクタリング量Ｍｚとが、車両の操舵機構と左右輪制駆動力配分機構とのそれぞれへ与えられることとなる。なお、上記の式に於いて目標値と指標値との差分を用いていない項に対応するパラメータについても、それらは、機械目標横変位Ｙｓ^＊の関数であるので、概ね、各指標値は、目標値に追従することとなる。

フィードバックゲインの更新
上記のフィードバックゲインの演算に使用される運転特性値は、できるだけ精度が高いことが好ましい。しかしながら、実際には、運転者の運転特性は、運転者の体調の変化、疲労度、或いは、車両の走行環境によって変化し得る。従って、フィードバックゲインは、車両の走行中に於いて適時又は逐次的に推定された最新の運転特性値を用いて更新されてよい。この点に関し、フィードバックゲインの更新は、例えば、所定の時間間隔毎に定期的に実行されてよいが、その時間間隔が運転特性値の変化に比して短過ぎると、演算負荷が高くなり、又、その時間間隔が運転特性値の変化に比して長過ぎると、フィードバックゲインの精度が低下することとなる。そこで、本発明の一つの態様に於いては、規範運転特性値に対する実際の推定された運転特性値（推定運転特性値）の差の変化を検出して、実際の運転特性値の変化によって、推定運転特性値と規範運転特性値との差分の大きさが大きくなったときに、フィードバックゲインの更新、即ち、再演算が実行されるようになっていてよい。

推定運転特性値と規範運転特性値との差分の評価に於いては、具体的には、例えば、下記の如き、推定運転特性値（ｈ，Ｔｎ，Ｔｐ）と規範運転特性値（ｈ^＊，Ｔｎ^＊，Ｔｐ^＊）との差分の二次形式の評価関数Ｑを算出し、かかる評価関数Ｑの大きさが所定の閾値を超えたときに、フィードバックゲインの更新が、最新の推定運転特性値を用いて実行されてよい。
Ｑ＝ｑ_ｈ（ｈ−ｈ^＊）^２＋ｑ_Ｔｎ（Ｔｎ−Ｔｎ^＊）^２＋ｑ_Ｔｐ（Ｔｐ−Ｔｐ^＊）^２
…（１５）
ここに於いて、ｑ_ｈ、ｑ_Ｔｎ、ｑ_Ｔｐは、重み係数であり、それぞれについて、大きさが増大すると、対応する運転特性値の変化の寄与が増大するので、その運転特性値に対する評価関数Ｑの感度が増大することとなる。重み係数ｑ_ｈ、ｑ_Ｔｎ、ｑ_Ｔｐは、任意に設定されてよく、定数であってもよいが、例えば、車両の周辺環境、運転時間、運転者の運転に於ける癖などによって可変であってよい。かくして、図２（Ｂ）のアシスト制御器に於いては、更新判定部が設けられ、更新判定部は、運転者運転特性推定部からの最新の推定運転特性値（ｈ，Ｔｎ，Ｔｐ）と、規範運転者／車両モデル部からの規範運転特性値（ｈ^＊，Ｔｎ^＊，Ｔｐ^＊）とを取得すると伴に、重み係数ｑ_ｈ、ｑ_Ｔｎ、ｑ_Ｔｐの調節のための車両の周辺環境、運転時間、運転者の運転に於ける癖などの任意の情報（環境情報）を受容し、かくして、上記の評価関数Ｑを逐次的に算出し、評価関数Ｑが任意に設定される閾値を上回ったときに、フィードバックゲイン演算部に対してフィードバックゲインの更新の指示を発するよう構成されていてよい。

図３は、車両の運転中に於ける上記の評価関数Ｑの変化を模式的に示している。なお、上記の評価関数Ｑに於いて、推定運転特性値（ｈ，Ｔｎ，Ｔｐ）は、既に述べた如く、車両の運転中に於ける車両運動指標値、運転状態指標値を用いて推定されるので、本発明による運転支援制御の実行中に於ける推定運転特性値は、制御による運転の支援を受けた状態での運転特性値である。即ち、推定運転特性値は、運転者固有の運転特性値ではなく、運転支援を受けている運転者の“みかけの” 運転特性値である。従って、本発明による運転支援制御の実行中に於いて、最新の推定運転特性値を用いたフィードバックゲインの演算の直後から暫くの期間に於いては、精度の高い推定運転特性値を用いた制御の実行によって、車両に於いて実現される運転特性が、規範運転者モデルの運転特性に近くなっており、推定運転特性値の規範運転特性値に対する差は小さく、評価関数Ｑの値は、低くなっていることが期待される。しかしながら、図３に例示されている如く、時間の経過と伴に、運転者の運転特性が変化すると、これに伴って、推定運転特性値が変化し、規範運転特性値と推定運転特性値との差分が大きくなり、評価関数Ｑの値が増大していくこととなる。そして、評価関数Ｑの値が設定閾値に到達すると、最新の推定運転特性値を用いてフィードバックゲインの更新が実行される（更新１回目）。そうすると、運転支援制御の制御量の演算が最新の推定運転特性値によって実行されることとなるので、車両の運動が規範運転者モデルの場合に近づき、規範運転特性値と推定運転特性値との差分が低減して評価関数Ｑの値が低減されることとなる。かくして、フィードバックゲインの更新によって評価関数Ｑが低減した後、運転者の運転特性が時間と伴に更に変化すると、推定運転特性値の変化、評価関数Ｑの増大が起こり、評価関数Ｑが再び設定閾値に到達すると、フィードバックゲインの更新が実行され（更新２回目）、これにより、車両の運動が規範運転者モデルの場合に近づき、評価関数Ｑの値が低減される。この一連の評価関数Ｑの変化とフィードバックゲインの更新とは、車両の運転に於いて運転支援制御の実行中、繰り返されることとなる。

なお、規範運転特性値と推定運転特性値との差分の大きさの評価関数の定義について、評価関数が規範運転特性値と推定運転特性値との差分の大きさの増大と伴に低減する関数として定義されている場合には、評価関数が所定の閾値を下回ったときにフィードバックゲインの更新が実行されるようになっていてよい。

運転者への注意喚起
ところで、上記の推定運転特性値の変化は、運転者の運転特性の変化の程度が大きく、或いは、激しい場合に、多く発生し、その場合、フィードバックゲインの更新の回数が多くなる。かかる状況は、運転者の体調が良くない場合や車両の走行環境の変化が激しい場合などが想定される。そこで、そのことを運転者に認知させるべく、本発明に於いては、フィードバックゲインの更新が所定の回数を超えたときに、運転者に対して注意喚起、例えば、警告表示、警報など、を実行する手段が設けられてよい。具体的には、図２（Ｂ）のアシスト制御器に於いて、更新判定部は、更に、フィードバックゲインの更新の回数を計数し、その回数が所定回数に到達した際に、注意喚起装置へ注意喚起実行の指示を送るよう構成されていてよい。注意喚起装置は、注意喚起実行の指示を受容すると、運転者に対して、警報を発するよう構成されていてよい。警報は、音声、ディスプレイ上に於ける表示等により為されてよい。かかる構成によれば、運転者は、自身の運転に於ける応答特性の変化の程度を把握することができることとなるので、車両の走行中の安全性を向上できる点で有利である。

また、フィードバックゲインの更新の回数の情報は、運転行動解析に活用することが可能である。例えば、或る運転者について、フィードバックゲインの更新の回数が、市街地では、少ないが、高速道路では多い場合、高速道路では、運転特性が変化しやすいと解析できる。そのような結果を運転者に伝達するようになっていてもよい。

かくして、上記の本発明の運転支援制御装置の実施形態に於いては、車両の運動の応答を与える構造と運転者の運転に於ける応答を与える構造とを一体的なシステムとして考えて、そのシステムに対して最適レギュレータの理論を適用して状態フィードバック入力である操舵トルクアシストの目標値と左右輪制駆動力差の目標値とが決定され、実現される。かかる構成によれば、既に触れた如く、状態フィードバック入力として与えられる制御量は、運転者の運転に於ける応答が考慮されて算出されているので、運転者の運転に於ける応答を考慮せずに外乱として取り扱う場合に比して、機械入力によって要求される目標の状態を実現する過程に於いて、制御量による車両の運動と運転者の操舵に於いて意図されている車両の運動との乖離が低減されていることが期待される。即ち、本発明の実施形態に於ける運転支援制御に於いては、機械入力によって要求される目標の状態を実現する過程に於いて、運転者の操舵と機械による制御（操舵トルクアシスト制御と左右輪制駆動力配分制御）との乖離を低減し、制御作動に対する運転者の違和感の低減が図られる。

以上の説明は、本発明の実施の形態に関連してなされているが、当業者にとつて多くの修正及び変更が容易に可能であり、本発明は、上記に例示された実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の概念から逸脱することなく種々の装置に適用されることは明らかであろう。

Claims (7)

1. 操舵アシスト機構と左右輪の制駆動力配分機構を備えた車両の運転支援制御装置であって、
   前記車両の運動状態の指標値である車両運動指標値を取得する車両運動指標値取得手段と、
   前記車両の運転者の運転状態の指標値である運転状態指標値を取得する運転状態指標値取得手段と、
   前記車両運動指標値と前記運転状態指標値に基づいて運転者の運転特性を表す運転者運転特性値を推定する運転者運転特性値推定手段と、
   前記運転者の操舵によらずに運転支援制御に於ける前記車両運動指標値の目標値である車両運動目標値と前記運転状態指標値の目標値である運転状態目標値とを決定する車両運動及び運転状態目標値決定手段と、
   前記車両の運動特性を表す車両運動特性値と前記運転者運転特性値と前記車両運動指標値と前記運転状態指標値とを用いて前記車両運動目標値と前記車両運動指標値との差及び前記運転状態目標値と前記運転状態指標値との差のうちの少なくとも一つを収束させる操舵アシストトルクの目標値と前記左右輪の制駆動力差の目標値とを決定する制御目標値決定手段と、
   前記操舵アシスト機構により与えられる操舵アシストトルクを前記操舵アシストトルクの目標値に制御する操舵アシストトルク制御手段と、
   前記左右輪の制駆動力配分機構により与えられる前記左右輪の制駆動力差を前記左右輪の制駆動力差の目標値に制御する左右制駆動力差制御手段と、
   を含む装置。
2. 請求項１による装置であって、前記制御目標値決定手段が、
   前記車両運動特性値を用いて表される前記車両の横方向、ヨー方向及び操舵輪の回転方向の各運動方程式と更に前記推定された運転者運転特性値を用いて表される前記運転者の操舵トルクを与える状態方程式とを連立して得られる前記車両の運動状態と前記運転者の運転状態とを表す状態方程式から最適レギュレータの理論を用いて前記車両運動目標値と前記車両運動指標値との差及び前記運転状態目標値と前記運転状態指標値との差のうちの少なくとも一つを収束させるフィードバックゲインを算出するフィードバックゲイン算出手段と、
   前記車両運動目標値と前記車両運動指標値の差及び前記運転状態目標値と前記運転状態指標値との差のうちの少なくとも一つと前記フィードバックゲインとを用いて前記操舵アシストトルクの前記目標値と前記左右輪の制駆動力差の前記目標値とを算出する制御目標値算出手段と
   を含む装置。
3. 請求項２による装置であって、前記フィードバックゲイン算出手段が、所定の条件が成立したときに最新の推定された前記運転者運転特性値を用いて前記フィードバックゲインを更新する装置。
4. 請求項３による装置であって、前記フィードバックゲイン算出手段が、前記推定された前記運転者運転特性値と、対応する規範運転者モデルの運転者運転特性値である規範運転者運転特性値との差の大きさの増減と伴に増減する評価関数が所定の範囲から逸脱したときに前記フィードバックゲインの更新を実行する装置。
5. 請求項４の装置であって、前記評価関数が前記推定された運転者運転特性値と前記規範運転者運転特性値との差分の関数であり、更に、前記運転者の運転履歴、運転特性及び／又は前記車両の周辺情報に基づいて増減する装置。
6. 請求項４による装置であって、更に前記フィードバックゲインの更新が所定の回数を超えたときに、前記運転者に対して注意喚起を実行する手段を含む装置。
7. 請求項１乃至７のいずれかによる装置であって、前記車両運動目標値及び前記運転状態目標値が、それぞれ、前記車両の周辺情報又は目標進路に基づいて決定された前記車両の目標変位を、規範運転者モデルによって実現させると仮定して算出された車両運動指標値及び運転状態目標値である装置。

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