JP3972913B2 - 車輌の走行制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車輌の走行制御装置に係り、更に詳細には操舵輪の舵角及び車輪の制駆動力を制御することにより車輌の走行を制御する走行制御装置に係る。

自動車等の車輌の走行制御装置の一つとして、例えば本願出願人の出願にかかる下記の特許文献１に記載されている如く、運転者の操舵操作とは独立に操舵輪を転舵可能な転舵手段と、各車輪の制駆動力を制御する制駆動力制御手段と、車輌の目標ヨーモーメントの如き目標旋回制御量を演算する手段と、目標旋回制御量を所定の比率にて操舵輪の転舵角制御による目標旋回制御量と制駆動力の制御による目標旋回制御量とに配分する配分手段と、操舵輪の転舵角制御による目標旋回制御量に基づき転舵手段を制御し、制駆動力の制御による目標旋回制御量に基づき制駆動力制御手段を制御する制御手段とを有する車輌の走行制御装置が既に知られている。

一般に、転舵手段による操舵輪の転舵によれば、車輌の加減速を伴うことなく車輌の走行運動を制御することができるが、制駆動力の制御に比して車輌の走行運動制御の応答性が低く、また車輌のアンダーステア状態に対処することが困難である。これに対し車輪の制駆動力の制御によれば、操舵輪の転舵による走行運動制御の場合に比して応答性よく車輌の走行運動を制御することができるが、車速の増減、即ち加減速を伴うことが避けられない。

上述の先の提案にかかる走行制御装置によれば、転舵手段及び制駆動力制御手段の応答性や特徴等に基づく所定の比率にて目標旋回制御量が操舵輪の転舵角制御による目標旋回制御量と制駆動力の制御による目標旋回制御量とに配分されるので、操舵輪の転舵角制御又は制駆動力の制御のみにより車輌の走行運動が制御される場合に比して、車輌の走行運動を好ましく効果的に制御することができる。
特開２００３−１７５７４９号公報

しかし上述の走行制御装置に於いては、所定の比率は目標旋回制御量達成に対する転舵手段及び制駆動力制御手段の応答性や特徴等により決定され、走行路の湾曲度合や走行路に於ける横方向位置の如き走行路に対する車輌の走行状況は考慮されないため、走行路に対する車輌の走行状況によっては転舵手段及び制駆動力制御手段に対し目標旋回制御量を適正に配分することができない場合がある。

本発明は、運転者の操舵操作とは独立に操舵輪を転舵可能な転舵手段と各車輪の制駆動力を制御する制駆動力制御手段とを備えた従来の走行制御装置に於ける上述の如き問題に鑑みてなされたものであり、本発明の主要な課題は目標旋回制御量を操舵輪の転舵角制御による目標旋回制御量と制駆動力の制御による目標旋回制御量とに配分するに当り走行路に対する車輌の走行状況を考慮することにより、走行路に対する車輌の走行状況に応じては転舵手段及び制駆動力制御手段に対し目標旋回制御量を適正に配分し、車輌の走行を適正に且つ効果的に制御することである。

上述の主要な課題は、本発明によれば、基本的技術思想としては、即ち運転者の操舵操作とは独立に操舵輪を転舵可能な転舵手段と、各車輪の制駆動力を制御する制駆動力制御手段と、車輌の目標旋回制御量を演算する手段と、前記目標旋回制御量を所定の比率にて操舵輪の転舵角制御による目標旋回制御量と制駆動力の制御による目標旋回制御量とに配分する配分手段と、前記操舵輪の転舵角制御による目標旋回制御量に基づき前記転舵手段を制御し、前記制駆動力の制御による目標旋回制御量に基づき前記制駆動力制御手段を制御する制御手段とを有する車輌の走行制御装置に於いて、前記配分手段は走行路に対する車輌の走行状況を検出し、走行路に対する車輌の走行状況に応じて前記所定の比率を可変設定することを特徴とする車輌の走行制御装置によって達成される。

また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記の基本的技術思想に於いて、前記配分手段は走行路に対する車輌の走行状況として、走行路の曲率半径に対する車速の関係、車輌が走行している車線内に於ける走行路幅方向の位置、走行路に対する車輌のヨー角の少なくとも何れかを検出するよう構成される。

また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記の基本的技術思想の第一の態様として、前記配分手段は走行路の曲率半径が小さいときには走行路の曲率半径が大きいときに比して前記制駆動力の制御による目標旋回制御量の配分比が高くなるよう走行路の曲率半径に応じて前記所定の比率を可変設定するよう構成される。

また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、前記配分手段は旋回時の車速が高いときには旋回時の車速が低いときに比して前記制駆動力の制御による目標旋回制御量の配分比が高くなるよう旋回時の車速に応じて前記所定の比率を可変設定するよう構成される。

また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、前記配分手段は車速を走行路の曲率半径により決定される基準車速と比較し、車速が前記基準車速より高いか否かにより旋回時の車速が高いか否かを判定するよう構成される。

また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、前記配分手段は車速を走行路の曲率半径により決定される基準車速と比較し、車速が前記基準車速に対し相対的に高いほど前記制駆動力の制御による目標旋回制御量の配分比を高くするよう構成される。

また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記の基本的技術思想の第二の態様として、前記配分手段は車輌が走行している車線内に於ける走行路幅方向の位置に基づき車輌の旋回時に於ける旋回外方への車輌の横方向変位の危険度を判定し、前記危険度が高いときには前記危険度が低いときに比して前記制駆動力の制御による目標旋回制御量の配分比が高くなるよう前記危険度に応じて前記所定の比率を可変設定するよう構成される。

また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記の基本的技術思想の第三の態様として、前記配分手段は車輌が走行している車線内に於ける走行路幅方向の位置に基づき車輌の旋回時に於ける旋回外方への車輌の横方向変位の危険度を判定し、前記危険度が低い状況にて走行路に対する車輌のヨー角が旋回内方へのヨー角であるときには車輌のヨー角が旋回外方へのヨー角であるときに比して前記操舵輪の転舵角制御による目標旋回制御量の配分比が高くなるよう走行路に対する車輌のヨー角に応じて前記所定の比率を可変設定するよう構成される。

また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、前記目標旋回制御量を演算する手段は車輌の目標旋回状態量を演算する手段と、車輌の実際の旋回状態量を検出する手段とを有し、目標旋回状態量と実際の旋回状態量との偏差に基づき目標旋回制御量として車輌の目標ヨーモーメントを演算するよう構成される。

上記の基本的技術思想によれば、走行路に対する車輌の走行状況が検出され、目標旋回制御量を操舵輪の転舵角制御による目標旋回制御量と制駆動力の制御による目標旋回制御量とに配分する際の所定の比率が走行路に対する車輌の走行状況に応じて可変設定されるので、走行路に対する車輌の走行状況に応じて目標旋回制御量を操舵輪の転舵角制御による目標旋回制御量と制駆動力の制御による目標旋回制御量とに最適に配分することができ、これにより走行路に対する車輌の走行状況に応じて車輌の走行を適正に且つ効果的に制御することができる。

また上記の走行路に対する車輌の走行状況として、走行路の曲率半径に対する車速の関係、車輌が走行している車線内に於ける走行路幅方向の位置、走行路に対する車輌のヨー角の少なくとも何れかが検出されれば、走行路に対する車輌の走行状況を確実に判定し、その判定結果に応じて目標旋回制御量を操舵輪の転舵角制御による目標旋回制御量と制駆動力の制御による目標旋回制御量とに最適に配分することができる。

また上記第一の態様によれば、走行路の曲率半径が小さいときには走行路の曲率半径が大きいときに比して制駆動力の制御による目標旋回制御量の配分比が高くなるよう走行路の曲率半径に応じて所定の比率が可変設定されるので、走行路の湾曲度合が小さいときには走行路の湾曲度合が大きいときに比して制駆動力の制御による目標旋回制御量の配分比を確実に高くすることができる。

また、旋回時の車速が高いときには旋回時の車速が低いときに比して制駆動力の制御による目標旋回制御量の配分比が高くなるよう旋回時の車速に応じて所定の比率が可変設定されれば、旋回時の車速が高いときには旋回時の車速が低いときに比して制駆動力の制御による目標旋回制御量の配分比を確実に高くすることができる。

また、車速が走行路の曲率半径により決定される基準車速と比較され、車速が基準車速より高いか否かにより旋回時の車速が高いか否かが判定されれば、走行路の曲率半径に対する車速の関係に応じて配分比を適正に可変設定することができる。

また、車速が走行路の曲率半径により決定される基準車速と比較され、車速が基準車速に対し相対的に高いほど制駆動力の制御による目標旋回制御量の配分比が高くされれば、走行路の曲率半径との関係で見て車速が高いほど制駆動力の制御による目標旋回制御量の配分比を高くすることができる。

また上記第二の態様によれば、車輌が走行している車線内に於ける走行路幅方向の位置が検出され、車輌の旋回時に於ける旋回外方への車輌の横方向変位の危険度が高いときには危険度が低いときに比して制駆動力の制御による目標旋回制御量の配分比が高くなるよう危険度に応じて所定の比率が可変設定されるので、車輌の旋回時に於ける旋回外方への車輌の横方向変位の危険度が高いときには危険度が低いときに比して制駆動力の制御による目標旋回制御量の配分比を確実に高くし、危険度を確実に且つ効果的に低減することができる。

また上記第三の態様によれば、車輌が走行している車線内に於ける走行路幅方向の位置に基づき車輌の旋回時に於ける旋回外方への車輌の横方向変位の危険度が判定され、危険度が低い状況にて走行路に対する車輌のヨー角が旋回内方へのヨー角であるときには車輌のヨー角が旋回外方へのヨー角であるときに比して操舵輪の転舵角制御による目標旋回制御量の配分比が高くなるよう走行路に対する車輌のヨー角に応じて所定の比率が可変設定されるので、車輌のヨー角に応じて操舵輪の転舵角制御による目標旋回制御量の配分比を最適に可変設定することができる。

また、車輌の目標旋回状態量が演算され、車輌の実際の旋回状態量が検出され、目標旋回状態量と実際の旋回状態量との偏差に基づき目標旋回制御量として車輌の目標ヨーモーメントが演算されれば、走行路に対する車輌の走行状況に応じて車輌の目標ヨーモーメントを操舵輪の転舵角制御による目標ヨーモーメントと制駆動力の制御による目標ヨーモーメントとに最適に配分することができる。

〔課題解決手段の好ましい態様〕
本発明の一つの好ましい態様によれば、転舵手段は運転者により操作される操舵操作子に対し相対的に操舵輪を転舵駆動することにより、運転者の操舵操作とは独立に操舵輪を転舵駆動するよう構成される（好ましい態様１）。

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、制駆動力制御手段は各車輪の制動力を相互に独立に制御する手段を含み、各車輪の制動力を制御することにより各車輪の制駆動力を制御するよう構成される（好ましい態様２）。

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、車輌の目標旋回制御量を演算する手段は車輌を安定的に走行させるための制御量として目標旋回制御量を演算するよう構成される（好ましい態様３）。

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、配分手段は車輌の前方を撮像する手段を含み、撮像された画像を解析することにより走行路の曲率半径に対する車速の関係、車輌が走行している車線内に於ける走行路幅方向の位置、走行路に対する車輌のヨー角の少なくとも何れかを検出するよう構成される（好ましい態様４）。

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、配分手段は車輌を安定的に旋回させるための車輌の標準横加速度と走行路の曲率半径との積の平方根として基準車速を演算するよう構成される（好ましい態様５）。

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、配分手段は車速が基準車速よりも高いときには車輌の目標旋回制御量の全てを制駆動力の制御による目標旋回制御量に配分するよう構成される（好ましい態様６）。

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、配分手段は危険度が高いときには危険度が低いときに比して制駆動力の制御による目標旋回制御量の配分比が高くなるよう走行路に対する車輌のヨー角の大小に関係なく危険度に応じて所定の比率を可変設定するよう構成される（好ましい態様７）。

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、配分手段は車輌の目標ヨーモーメントが車輌のドリフトアウト状態を低減するための目標ヨーモーメントであるときには、車輌の目標ヨーモーメントの全てを制駆動力の制御による目標ヨーモーメントに配分するよう構成される（好ましい態様８）。

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、配分手段は車輌の目標ヨーモーメントが車輌のスピン状態を低減するための目標ヨーモーメントであるときには、車輌の目標ヨーモーメントの大きさが大きいほど制駆動力の制御による目標ヨーモーメントの配分比が高くなるよう、車輌の目標ヨーモーメントに応じて所定の比率を可変設定するよう構成される（好ましい態様９）。

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、車輌の目標旋回状態量は車輌の目標ヨーレートであり、車輌の旋回状態量は車輌のヨーレートであるよう構成される（好ましい態様１０）。

以下に添付の図を参照しつつ、本発明を好ましい実施例について詳細に説明する。

図１は自動転舵装置として機能する転舵角可変装置を備えた車輌に適用された本発明による車輌の挙動制御装置の一つの実施例を示す概略構成図である。

図１に於いて、１０FL及び１０FRはそれぞれ車輌１２の操舵輪としての左右の前輪を示し、１０RL及び１０RRはそれぞれ左右の後輪を示している。操舵輪である左右の前輪１０FL及び１０FRは運転者によるステアリングホイール１４の操作に応答して駆動されるラック・アンド・ピニオン型のパワーステアリング装置１６によりラックバー１８及びタイロッド２０L及び２０Rを介して転舵される。

ステアリングホイール１４は第一のステアリングシャフトとしてのアッパステアリングシャフト２２、転舵角可変装置２４、第二のステアリングシャフトとしてのロアステアリングシャフト２６、ユニバーサルジョイント２８を介してパワーステアリング装置１６のピニオンシャフト３０に駆動接続されている。図示の実施例に於いては、転舵角可変装置２４はハウジング２４Ａの側にてアッパステアリングシャフト２２の下端に連結され、回転子２４Ｂの側にてロアステアリングシャフト２６の上端に連結された補助転舵駆動用の電動機３２を含んでいる。

かくして転舵角可変装置２４はアッパステアリングシャフト２２に対し相対的にロアステアリングシャフト２６を回転駆動することにより、ステアリングホイール１４の回転角度に対する操舵輪である左右の前輪１０FL及び１０FRの舵角の比、即ちステアリングギヤ比を変化させるステアリングギヤ比可変装置として機能すると共に、挙動制御の目的で左右の前輪１０FL及び１０FRをステアリングホイール１４に対し相対的に補助転舵駆動する自動転舵装置としても機能し、電子制御装置３４の転舵制御部により制御される。

特に転舵角可変装置２４は、通常時にはステアリングギヤ比が所定の操舵特性を達成するギヤ比になるよう電動機３２によりアッパステアリングシャフト２２に対し相対的にロアステアリングシャフト２６を回転させ、挙動制御による補助転舵駆動時には電動機３２によりアッパステアリングシャフト２２に対し相対的にロアステアリングシャフト２６を積極的に回転させ、これにより必要に応じて左右の前輪１０FL及び１０FRを自動的に転舵する。

尚アッパステアリングシャフト２２に対し相対的にロアステアリングシャフト２６を回転駆動することができない異常が転舵角可変装置２４に発生すると、図１には示されていないロック装置が作動し、アッパステアリングシャフト２２に対するロアステアリングシャフト２６の相対回転角度が変化しないよう、ハウジング２４Ａ及び回転子２４Ｂの相対回転が機械的に阻止される。

またパワーステアリング装置１６は油圧式パワーステアリング装置及び電動式パワーステアリング装置の何れであってもよいが、転舵角可変装置２４による前輪の補助転舵駆動により発生されステアリングホイール１４に伝達される反力トルクを低減する補助操舵トルクが発生されるよう、例えば電動機と、電動機の回転トルクをラックバー１８の往復動方向の力に変換するボールねじ式の如き変換機構とを有するラック同軸型の電動式パワーステアリング装置であることが好ましい。

各車輪の制動力は制動装置３６の油圧回路３８によりホイールシリンダ４０FL、４０FR、４０RL、４０RR内の圧力Ｐi（ｉ＝fl、fr、rl、rr）、即ち制動圧が制御されることによって制御されるようになっている。図には示されていないが、油圧回路３８はオイルリザーバ、オイルポンプ、種々の弁装置等を含み、各ホイールシリンダの制動圧は通常時には運転者によるブレーキペダル４２の踏み込み操作に応じて駆動されるマスタシリンダ４４により制御され、また必要に応じて後に詳細に説明する如く電子制御装置３４により個別に制御される。

図示の実施例に於いては、アッパステアリングシャフト２２には該アッパステアリングシャフトの回転角度を操舵角θとして検出する操舵角センサ５０が設けられており、転舵角可変装置２４にはハウジング２４Ａ及び回転子２４Ｂの相対回転角度をアッパステアリングシャフト２２に対するロアステアリングシャフト２６の相対回転角度θreとして検出する回転角度センサ５２が設けられており、これらのセンサの出力は電子制御装置３４へ供給される。尚操舵角センサ５２はロアステアリングシャフト２８Ｂの回転角度θsを検出するセンサに置き換えられ、相対回転角度θreは操舵角の差θs−θとして求められてもよい。

また電子制御装置３４には車速センサ５４により検出された車速Ｖを示す信号、ヨーレートセンサ５６により検出された車輌のヨーレートγを示す信号、圧力センサ５８FL〜５８RRにより検出された各車輪の制動圧Ｐiを示す信号、圧力センサ６０により検出されたマスタシリンダ圧力Ｐmを示す信号、ＣＣＤカメラ６２により撮像された車輌の前方の画像情報を示す信号が入力される。

尚図１には詳細に示されていないが、電子制御装置３４は転舵角可変装置２４を制御する転舵制御部と、各車輪の制動力を制御する制動力制御部と、車輌の挙動を制御する挙動制御部とよりなり、各制御部はそれぞれＣＰＵとＲＯＭとＲＡＭと入出力ポート装置とを有し、これらが双方向性のコモンバスにより互いに接続されたマイクロコンピュータを含むものであってよい。また操舵角センサ５０、回転角度センサ５２、ヨーレートセンサ５６はそれぞれ車輌の左旋回方向への操舵又は転舵又は旋回の場合を正として操舵角θ、相対回転角度θre、ヨーレートγを検出する。

後述の如く、電子制御装置３４は運転者の操舵操作量を示す操舵角θ、相対回転角度θre、ステアリングギヤ比Ｒgに基づき左右前輪の実舵角δaを演算し、実舵角δa及び車速Ｖに基づき車輌の目標ヨーレートγtを演算する。そして電子制御装置３４は、目標ヨーレートγtとヨーレートセンサ５６により検出された車輌の実際のヨーレートγとの偏差Δγを演算し、ヨーレート偏差Δγに基づき該ヨーレート偏差の大きさを低減するための目標ヨーモーメントＭtを演算する。

また電子制御装置３４は図６に示されている如く車輌１２が走行する走行路１００の湾曲度合として曲率半径Ｒを演算し、走行路１００の車線１０２の横方向中心線１０４に対する車輌１２の道路幅方向のずれ量として横偏差Ｙを演算し、走行路１００の車線１０２の横方向中心線１０４に対する車輌１２のヨー角φを演算する。そして電子制御装置３４は走行路に対する車輌の走行状況を示す曲率半径Ｒ、横偏差Ｙ、ヨー角φに基づき転舵角制御に対する目標ヨーモーメントＭtの配分率ωs及び制動力の制御に対する目標ヨーモーメントＭtの配分率ωbを演算し、配分率ωs及びωbに基づき目標ヨーモーメントＭtを転舵角制御による目標ヨーモーメントＭts（＝ωs・Ｍt）及び制動力の制御による目標ヨーモーメントＭtb（＝ωb・Ｍt）に配分する。

更に電子制御装置３４は目標ヨーモーメントＭtsを達成するための左右前輪の目標転舵角Δδtを演算し、左右前輪１０FL及び１０FRの舵角が実舵角δaと目標転舵角Δδtとの和である目標舵角δtになるよう転舵角可変装置２４を制御すると共に、目標ヨーモーメントＭtbを達成するための各車輪の目標制動圧Ｐtiを演算し、各車輪の制動圧Ｐiがそれぞれ対応する目標制動圧Ｐtiになるよう制御し、これによりヨーレート偏差Δγの大きさを低減して車輌の挙動を安定化させる。

次に図２に示されたフローチャートを参照して図示の実施例に於いて電子制御装置３４により達成される左右前輪の舵角制御による車輌の挙動制御ルーチンについて説明する。尚図２に示されたフローチャートによる制御は図には示されていないイグニッションスイッチの閉成により開始され、所定の時間毎に繰返し実行される。

まずステップ１０に於いては操舵角θsを示す信号等の読み込みが行われ、ステップ２０に於いてはＣＣＤカメラ６２により撮像された車輌前方の画像に対し当技術分野に於いて公知の画像解析処理が行われることにより、図６に示されている如く車輌１２が走行する走行路１００の白線１０６を検出できているか否かの判別が行われ、肯定判別が行われたときにはステップ３０へ進み、否定判別が行われたときにはステップ７０へ進む。

ステップ３０に於いては上記画像解析処理により得られた走行路１００の情報に基づき、図３に示されている如く現在の地点１０８より基準時間Ｔe後に車輌１２が到達する地点１１０までの走行路１００の形状が推定されると共に、推定された走行路１００の形状に基づき走行路１００の地点１０８と地点１１０との間の走行路１００の湾曲度合として曲率半径Ｒが演算される。

ステップ４０に於いては車輌が安定的に旋回し得る標準的な車輌の横加速度をＧyo（正の定数）として、下記の式１に従って車輌の旋回時の基準車速Ｖrが演算される。
Ｖr＝（Ｇyo・Ｒ）^1/2 ……（１）

ステップ５０に於いては操舵角θ及びステアリングギヤ比Ｒgに基づき左右前輪の推定舵角δf（＝θ／Ｒg）が演算されると共に、ＨをホイールベースとしＫhをスタビリティファクタとして、車速Ｖ及び推定舵角δfに基づき下記の式２に従って基準ヨーレートγeが演算されると共に、Ｔを時定数としｓをラプラス演算子として、下記の式３に従って車輌の目標ヨーレートγtが演算される。尚基準ヨーレートγeは動的なヨーレートを考慮すべく車輌の横加速度Ｇyを加味して演算されてもよい。
γe＝Ｖ・δf／（１＋ＫhＶ²）Ｈ ……（２）
γt＝γe／（１＋Ｔｓ） ……（３）

またステップ５０に於いては車輌の目標ヨーレートγtと車輌の実際のヨーレートγとの偏差としてヨーレート偏差Δγが演算され、ヨーレート偏差Δγに基づき該ヨーレート偏差の大きさを低減するための目標旋回制御量としての目標ヨーモーメントＭtが当技術分野に於いて公知の要領にて演算される。

ステップ６０に於いては車速Ｖが基準車速Ｖr以下であるか否かの判別が行われ、肯定判別が行われたときにはステップ８０へ進み、否定判別が行われたときにはステップ７０に於いて転舵角の制御に対する目標ヨーモーメントＭtの配分率ωsが０に設定されると共に、制動力の制御に対する目標ヨーモーメントＭtの配分率ωbが１に設定された後ステップ１７０へ進む。

ステップ８０に於いては目標ヨーモーメントＭtに基づき図３に示されたグラフに対応するマップより目標ヨーモーメントに基づく転舵角制御に対する配分率ωs1が演算される。尚図３より解る如く、配分率ωs1は目標ヨーモーメントＭtがアンダーステア抑制ヨーモーメントであるときには０に設定され、目標ヨーモーメントＭtがオーバーステア抑制ヨーモーメントであるときには目標ヨーモーメントＭtの大きさが大きいほど小さくなるよう設定されるが、目標ヨーモーメントＭtがアンダーステア抑制ヨーモーメントとオーバーステア抑制ヨーモーメントとの間に変化しても配分率ωs1が急激に変化しないよう、目標ヨーモーメントＭtがオーバーステア抑制ヨーモーメントであり且つその大きさが小さいときには、目標ヨーモーメントＭtの大きさが増大するにつれて０より漸次大きくなるよう設定される。

ステップ９０に於いては走行路１００の車線１０２の横方向中心線１０４に対する車輌１２の走行路幅方向のずれ量として横偏差Ｙ（旋回外方が正）が演算され、走行路１００の車線１０２の幅をWrとし、車輌１２の幅をWvとして、車輌１２の横変位の危険度Ｄが下記の式４に従って演算される。尚横変位の危険度Ｄは０に近いほど走行路１００に対する車輌１２の横方向への移動の余裕度が高く、１に近いほど旋回外方への移動の危険度が高く、−１に近いほど旋回内方への移動の危険度が高いことを意味する。
Ｄ＝Ｙ／（Ｗr−Ｗv） ……（４）

ステップ１００に於いては横変位の危険度Ｄに基づき図４に示されたグラフに対応するマップより横変位の危険度Ｄに基づく配分率ωs2が演算される。尚図４より解る如く、配分率ωs2は横変位の危険度Ｄが正の値であるときには１に近いほど小さくなるよう演算され、横変位の危険度Ｄが負の値であるときには１よりも小さい一定値に演算される。

ステップ１１０に於いては横変位の危険度Ｄが基準値Ｄo（−１よりも大きい負の定数）以下であるか否かの判別、即ち車輌１２の旋回外方への移動の余裕度が高いか否かの判別が行われ、肯定判別が行われたときにはステップ１３０へ進み、否定判別が行われたときにはステップ１２０に於いて車輌１２のヨー角φに基づく転舵角制御に対する配分率ωs3が１に設定され、しかる後ステップ１５０へ進む。

ステップ１３０に於いては例えば走行路１００の形状情報及び車輌のヨーレートの積分値等に基づき走行路１００の車線１０２の横方向中心線１０４に対する車輌１２のヨー角φ（旋回内向きのヨー角が正）が演算され、ステップ１４０に於いてはヨー角φに基づき図５に示されたグラフに対応するマップよりヨー角φに基づく配分率ωs3が演算される。尚図５より解る如く、配分率ωs3はヨー角φが大きいほど１未満の範囲にて大きくなるよう演算される。

ステップ１５０に於いては転舵角制御に対する目標ヨーモーメントＭtの配分率ωsが配分率ωs1とωs2とωs3との積として演算され、ステップ１６０に於いては制動力制御に対する目標ヨーモーメントＭtの配分率ωbが１−ωsとして演算される。

ステップ１７０に於いては転舵角制御に対する目標ヨーモーメントＭtの配分量（転舵角制御の目標ヨーモーメント）Ｍtsが転舵角制御に対する配分率ωsと目標ヨーモーメントＭtとの積として演算されると共に、前輪の目標転舵角Δδtが転舵角制御の目標ヨーモーメントＭtsの関数として演算され、ステップ１８０に於いては左右前輪が目標転舵角Δδt転舵されるよう転舵角可変装置２４が制御される。

ステップ１９０に於いては制動力の制御に対する目標ヨーモーメントＭtの配分量（制動力の制御の目標ヨーモーメント）Ｍtbが制動力の制御に対する配分率ωbと目標ヨーモーメントＭtとの積として演算されると共に、制動力の制御の目標ヨーモーメントＭtb及びマスタシリンダ圧力Ｐmに基づき各車輪の目標制動圧Ｐti（ｉ＝fl、fr、rl、rr）がマスタシリンダ圧力Ｐmに基づく各車輪の目標制動圧と制動力の制御の目標ヨーモーメントＭtbを達成するための各車輪の制動圧の増減量との和として演算され、ステップ２００に於いては各車輪の制動圧Ｐiがそれぞれ対応する目標制動圧Ｐtiになるよう制動装置３６が制御される

かくして図示の実施例によれば、走行路１００の白線１０６を検出できており、ステップ２０に於いて肯定判別が行われたときには、ステップ３０に於いて現在の地点１０８より基準時間Ｔe後に車輌１２が到達する地点１１０までの走行路１００の曲率半径Ｒが演算され、ステップ４０に於いて曲率半径Ｒに基づき車輌を安定的に旋回させる基準車速Ｖrが演算され、ステップ５０に於いて車輌を安定的に旋回させるための車輌の目標ヨーレートγtが演算される。

車速Ｖが基準車速Ｖrよりも高いときには、ステップ６０に於いて否定判別が行われ、ステップ７０に於いて転舵角制御に対する配分率ωsが０に設定されると共に、制動力の制御に対する配分率ωbが１に設定され、これにより目標ヨーモーメントＭtの全てが制動力の制御による目標ヨーモーメントＭtbに配分され、各車輪の制動圧Ｐiが目標制動圧Ｐtiに制御されることにより目標ヨーモーメントＭtが達成される。従ってこの場合には転舵角可変装置２４により左右前輪を転舵することなく各車輪の制動力を制御することにより、車輌のヨーレートγを目標ヨーレートγｔに制御して車輌の安定的な旋回走行を確保することができる。

これに対し車速Ｖが基準車速Ｖr以下であるときには、ステップ６０に於いて肯定判別が行われ、ステップ８０〜１５０に於いて目標ヨーモーメントＭtに基づく転舵角制御に対する配分率ωs1、車輌１２の横変位の危険度Ｄに基づく配分率ωs2、車輌１２のヨー角φに基づく配分率ωs3の積として転舵角制御に対する目標ヨーモーメントＭtの配分率ωsが演算され、ステップ１６０に於いて制動力制御に対する目標ヨーモーメントＭtの配分率ωbが１−ωsとして演算される。

従ってこの場合には目標ヨーモーメントＭtがアンダーステア抑制ヨーモーメント又はオーバーステア抑制ヨーモーメントであるか否か及びその大きさ、車輌１２の横変位の危険度Ｄ、車輌１２のヨー角φに応じて目標ヨーモーメントＭtを転舵角制御の目標ヨーモーメントＭts及び制動力の制御の目標ヨーモーメントＭtbに最適に配分することができ、これにより走行路に対する車輌の走行状況に応じて車輌の走行を適正に且つ効果的に制御することができる。

特に目標ヨーモーメントＭtに基づく転舵角制御に対する配分率ωs1は目標ヨーモーメントＭtがアンダーステア抑制ヨーモーメントであるときには０に設定されるので、車輌がアンダーステア状態にあり前輪の横力を増大させることができない状況に於いて目標ヨーモーメントＭtが不必要に舵角制御の目標ヨーモーメントＭtsに配分されることを防止することができ、また目標ヨーモーメントＭtに基づく転舵角制御に対する配分率ωs1は目標ヨーモーメントＭtがオーバーステア抑制ヨーモーメントであるときには目標ヨーモーメントＭtの大きさが大きいほど小さくなるよう設定されるので、オーバーステア状態を抑制する必要性が高いほど制動力の制御に対する目標ヨーモーメントＭtの配分量を多くし、車輌のオーバーステア状態を効果的に抑制することができる。

また車輌１２の横変位の危険度Ｄに基づく配分率ωs2は横変位の危険度Ｄが正の値であるときには１に近いほど小さくなるよう演算され、横変位の危険度Ｄが負の値であるときには１よりも小さい一定値に演算されるので、車輌が走行路より旋回外側へ逸脱する虞れが低い状況に於いては制動力の制御に対する目標ヨーモーメントＭtの配分量を低くし、これにより制動力の制御に起因する車輌の加減速を低減することができると共に、車輌が走行路より旋回外側へ逸脱する虞れが高いほど制動力の制御に対する目標ヨーモーメントＭtの配分量を多くし、これにより車輌が走行路より旋回外側へ逸脱する虞れを効果的に低減することができる。

また車輌１２のヨー角φに基づく配分率ωs3は、横変位の危険度Ｄが基準値Ｄo以下であり、車輌１２の旋回外方への移動の余裕度が高い状況に於いて、ヨー角φが大きいほど１未満の範囲にて大きくなるよう演算されるので、車輌が旋回内向き（スピン傾向）であるときには制動力の制御に起因する車輌の加減速を低減しつつ転舵角の制御により車輌の旋回内向きを是正することができ、車輌が旋回外向き（ドリフトアウト傾向）であるときには主として制動力の制御により車輌の旋回外向きを効果的に且つ確実に是正することができる。

例えば図８は車輌１２が走行路１００の旋回外側寄りを旋回内向きにて走行する場合（Ａ）、車輌１２が走行路１００の旋回外側寄りを旋回外向きにて走行する場合（Ｂ）、車輌１２が走行路１００の旋回内側寄りを旋回内向きにて走行する場合（Ｃ）、車輌１２が走行路１００の旋回内側寄りを旋回外向きにて走行する場合（Ｄ）を示す説明図である。

図８（Ａ）及び（Ｂ）に示されている如く、車輌１２が走行路１００の旋回外側寄りを走行する場合には、車輌の向きが旋回外向きであるか旋回内向きであるかに関係なく車輌１２の横変位の危険度Ｄが高いので、配分率ωs2は小さい値に演算され、目標ヨーモーメントＭtは主として制動力の制御の目標ヨーモーメントＭtbに配分され、主として制動力の制御により目標ヨーモーメントＭtが達成される。

また図８（Ｃ）に示されている如く、車輌１２が走行路１００の旋回内側寄りを旋回内向きにて走行する場合には、車輌１２の横変位の危険度Ｄが低くヨー角φが正の値で大きいので、配分率ωs2及びωs3は比較的大きい値に演算され、目標ヨーモーメントＭtは主として転舵角制御の目標ヨーモーメントＭtsに配分され、主として左右全輪の転舵角の制御により目標ヨーモーメントＭtが達成される。

更に図８（Ｄ）に示されている如く、車輌１２が走行路１００の旋回内側寄りを旋回外向きにて走行する場合には、車輌１２の横変位の危険度Ｄは低いがヨー角φが負の値でその大きさが大きいので、配分率ωs2は比較的大きい値に演算されるが、配分率ωs3は比較的小さい値に演算され、目標ヨーモーメントＭtは主として制動力の制御の目標ヨーモーメントＭtbに配分され、主として制動力の制御により目標ヨーモーメントＭtが達成される。

以上に於いては本発明を特定の実施例について詳細に説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施例が可能であることは当業者にとって明らかであろう。

例えば上述の実施例に於いては、転舵手段としての転舵角可変装置２４はアッパステアリングシャフト２２に対し相対的にロアステアリングシャフト２６を回転させることにより必要に応じて左右の前輪１０FL及び１０FRを自動的に転舵するようになっているが、転舵手段は必要に応じて操舵輪を操舵し得る限り、例えばタイロッド２０L及び２０Rを伸縮させる型式の転舵角可変装置やステアバイワイヤ式の転舵装置の如く当技術分野に於いて公知の任意の構成のものであってよく、転舵手段は補助操舵輪としての後輪を転舵するものであってもよい。

また上述の実施例に於いては、転舵角制御に対する目標ヨーモーメントＭtの配分率ωs及び制動力制御に対する目標ヨーモーメントＭtの配分率ωbは走行路に対する車輌の走行状況に応じて可変設定され、設定された配分率ωs及びωbに基づき目標ヨーモーメントＭtが転舵角制御の目標ヨーモーメントＭts及び制動力の制御の目標ヨーモーメントＭtbに配分されるようになっているが、配分率ωs及びωbが段差的に急激に変化しないよう、例えばステップ７０に於いて配分率ωsが０に設定され、ステップ７０又は１５０が完了すると配分率ωsがローパスフィルタ処理され、しかる後ステップ１６０へ進むよう修正されてもよい。

また上述の実施例に於いては、ステップ２０に於いて走行路１００の白線１０６を検出できていないと判別されると、ステップ７０に於いて転舵角の制御に対する目標ヨーモーメントＭtの配分率ωsが０に設定されると共に、制動力の制御に対する目標ヨーモーメントＭtの配分率ωbが１に設定されるようになっているが、ステップ２０に於いて走行路１００の白線１０６を検出できていないと判別されたときには、上述の従来の配分則に従って目標ヨーモーメントＭtが転舵角制御の目標ヨーモーメントＭts及び制動力の制御の目標ヨーモーメントＭtbに配分されるよう修正されてもよい。

また上述の実施例に於いては、車速Ｖが基準車速Ｖrよりも高いときにはステップ７０に於いて転舵角の制御に対する目標ヨーモーメントＭtの配分率ωsが０に設定されると共に、制動力の制御に対する目標ヨーモーメントＭtの配分率ωbが１に設定されるようになっているが、例えばステップ６０に代えて、図７に示されている如く、車速Ｖが基準車速Ｖｒに対し相対的に高くなるほど配分率ωsoが漸次小さくなるよう車速Ｖに応じて配分率ωsoが演算され、ステップ１５０に於いて転舵角制御に対する目標ヨーモーメントＭtの配分率ωsが配分率ωsoとωs1とωs2とωs3との積として演算されるよう修正されてもよい。

また上述の実施例に於いては、左右の前輪は転舵角制御の目標ヨーモーメントＭtsを達成するために転舵されるようになっているが、車速Ｖに基づき所定の操舵特性を達成するためのステアリングギヤ比Ｒgが演算され、運転者の操舵操作量を示す操舵角θ及びステアリングギヤ比Ｒgに基づき暫定目標舵角δstが演算され、通常時には左右前輪の舵角が暫定目標舵角δstになるよう制御される車輌の場合には、左右前輪の舵角は暫定目標舵角δstと転舵角制御の目標ヨーモーメントＭtsを達成するための転舵量との和になるよう制御されてもよい。

更に上述の実施例に於いては、各車輪の制駆動力は各車輪の制動力が制御されることにより制御されるようになっているが、ホイールインモータ式の車輌の如く、各車輪の制駆動力を相互に独立に制御可能な車輌の場合には、各車輪の制駆動力は各車輪の制動力及び駆動力が制御されることにより行われてよい。

自動転舵装置として機能する転舵角可変装置を備えたセミステアバイワイヤ式の車輌に適用された本発明による車輌の挙動制御装置の一つの実施例を示す概略構成図である。 実施例に於ける左右前輪の舵角制御ルーチンを示すフローチャートである。 車輌の目標ヨーモーメントＭtと目標ヨーモーメントに基づく転舵角の制御に対する配分率ωs1との間の関係を示すグラフである。 車輌の横変位の危険度Ｄと横変位の危険度に基づく転舵角の制御に対する配分率ωs2との間の関係を示すグラフである。 車輌のヨー角φと車輌のヨー角に基づく転舵角の制御に対する配分率ωs3との間の関係を示すグラフである。 車輌の旋回時の走行状況を示す平面図である。 車速Ｖと車速に基づく転舵角の制御に対する配分率ωsoとの間の関係を示すグラフである。 車輌１２が走行路１００の旋回外側寄りを旋回内向きにて走行する場合（Ａ）、車輌１２が走行路１００の旋回外側寄りを旋回外向きにて走行する場合（Ｂ）、車輌１２が走行路１００の旋回内側寄りを旋回内向きにて走行する場合（Ｃ）、車輌１２が走行路１００の旋回内側寄りを旋回外向きにて走行する場合（Ｄ）を示す説明図である。

符号の説明

１６ パワーステアリング装置
１４ ステアリングホイール
２４ 転舵角可変装置
３４ 電子制御装置
３６ 制動装置
４４ マスタシリンダ
５０ 操舵角センサ
５２ 回転角センサ
５４ 車速センサ
５６ ヨーレートセンサ
５８FL〜５８RR 圧力センサ
６０ 圧力センサ
６２ ＣＣＤカメラ

Claims (7)

1. 運転者の操舵操作とは独立に操舵輪を転舵可能な転舵手段と、各車輪の制駆動力を制御する制駆動力制御手段と、車輌の目標旋回制御量を演算する手段と、前記目標旋回制御量を所定の比率にて操舵輪の転舵角制御による目標旋回制御量と制駆動力の制御による目標旋回制御量とに配分する配分手段と、前記操舵輪の転舵角制御による目標旋回制御量に基づき前記転舵手段を制御し、前記制駆動力の制御による目標旋回制御量に基づき前記制駆動力制御手段を制御する制御手段とを有する車輌の走行制御装置に於いて、前記配分手段は走行路の曲率半径に対する車速の関係を検出し、走行路の曲率半径が小さいときには走行路の曲率半径が大きいときに比して前記制駆動力の制御による目標旋回制御量の配分比が高くなるよう走行路の曲率半径に応じて前記所定の比率を可変設定することを特徴とする車輌の走行制御装置。
2. 運転者の操舵操作とは独立に操舵輪を転舵可能な転舵手段と、各車輪の制駆動力を制御する制駆動力制御手段と、車輌の目標旋回制御量を演算する手段と、前記目標旋回制御量を所定の比率にて操舵輪の転舵角制御による目標旋回制御量と制駆動力の制御による目標旋回制御量とに配分する配分手段と、前記操舵輪の転舵角制御による目標旋回制御量に基づき前記転舵手段を制御し、前記制駆動力の制御による目標旋回制御量に基づき前記制駆動力制御手段を制御する制御手段とを有する車輌の走行制御装置に於いて、前記配分手段は車輌が走行している車線内に於ける走行路幅方向の位置に基づき車輌の旋回時に於ける旋回外方への車輌の横方向変位の危険度を判定し、前記危険度が高いときには前記危険度が低いときに比して前記制駆動力の制御による目標旋回制御量の配分比が高くなるよう前記危険度に応じて前記所定の比率を可変設定することを特徴とする車輌の走行制御装置。
3. 運転者の操舵操作とは独立に操舵輪を転舵可能な転舵手段と、各車輪の制駆動力を制御する制駆動力制御手段と、車輌の目標旋回制御量を演算する手段と、前記目標旋回制御量を所定の比率にて操舵輪の転舵角制御による目標旋回制御量と制駆動力の制御による目標旋回制御量とに配分する配分手段と、前記操舵輪の転舵角制御による目標旋回制御量に基づき前記転舵手段を制御し、前記制駆動力の制御による目標旋回制御量に基づき前記制駆動力制御手段を制御する制御手段とを有する車輌の走行制御装置に於いて、前記配分手段は車輌が走行している車線内に於ける走行路幅方向の位置に基づき車輌の旋回時に於ける旋回外方への車輌の横方向変位の危険度を判定し、前記危険度が低い状況にて走行路に対する車輌のヨー角が旋回内方へのヨー角であるときには車輌のヨー角が旋回外方へのヨー角であるときに比して前記操舵輪の転舵角制御による目標旋回制御量の配分比が高くなるよう走行路に対する車輌のヨー角に応じて前記所定の比率を可変設定することを特徴とする車輌の走行制御装置。
4. 前記配分手段は旋回時の車速が高いときには旋回時の車速が低いときに比して前記制駆動力の制御による目標旋回制御量の配分比が高くなるよう旋回時の車速に応じて前記所定の比率を可変設定することを特徴とする請求項１に記載の車輌の走行制御装置。
5. 前記配分手段は車速を走行路の曲率半径により決定される基準車速と比較し、車速が前記基準車速より高いか否かにより旋回時の車速が高いか否かを判定することを特徴とする請求項１に記載の車輌の走行制御装置。
6. 前記配分手段は車速を走行路の曲率半径により決定される基準車速と比較し、車速が前記基準車速に対し相対的に高いほど前記制駆動力の制御による目標旋回制御量の配分比を高くすることを特徴とする請求項１に記載の車輌の走行制御装置。
7. 前記目標旋回制御量を演算する手段は車輌の目標旋回状態量を演算する手段と、車輌の実際の旋回状態量を検出する手段とを有し、目標旋回状態量と実際の旋回状態量との偏差に基づき目標旋回制御量として車輌の目標ヨーモーメントを演算することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の車輌の走行制御装置。

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