JP4270259B2

JP4270259B2 - 障害物回避制御装置

Info

Publication number: JP4270259B2
Application number: JP2006273584A
Authority: JP
Inventors: 新一郎城; 欣高出口
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2006-10-05
Filing date: 2006-10-05
Publication date: 2009-05-27
Anticipated expiration: 2026-10-05
Also published as: US20080086269A1; EP1908660A3; EP1908660A2; US7860653B2; JP2008087722A; EP1908660B1

Description

本発明は、補助操舵により障害物を回避可能な障害物回避装置に関する。

この種の技術としては、特許文献１に記載の技術が開示されている。

この公報では、障害物を回避するときに車体の車体横すべり角を零にするよう操舵するものが開示されている。
特開平７−１７９１４０号公報

車両の進行経路上において、障害物に対して車両が最も接近した位置と、障害物の位置（障害物の外形のうち最も車両の進行経路に近い点）とを結んだ線は、車両の進行経路の接線に対して、つまり車両の進行方向に対して垂直となる。ただし、車両の旋回中心位置と障害物中心位置とを結んだ線と、車両の進行方向が一致する場合は除く。

よって、一般に車両の全体形状は車両の前後方向長さに対して幅方向長さが短い略長方形であるため、車両が障害物に最も接近したときには、車体の車体横すべり角は零のときに、車両と障害物との距離が最も大きくなる。そのため、車両が障害物に接近した際に障害物と車体との距離を大きくするという点においては、車体の車体横すべり角を零とすることは有効であると言える。

しかしながら、障害物を回避した後に、別の障害物が接近している場合、上記従来技術のように障害物を回避するときに常に車体の車体横すべり角を零とすると、別の障害物を回避するために、車両の旋回半径が大きくなってしまうことがあるので、障害物の回避能力を低下させてしまうことがあった。

本発明に上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、障害物の回避性能を高めることができる障害物回避装置を提供することである。

上記目的を達成するため、自車両前方の第１障害物を検出する第１障害物検出手段と、
自車両が第１障害物を通過する時点の自車両前方の最も接近する可能性が高い第２障害物を検出する第２障害物検出手段と、第２障害物を回避する際の旋回方向である第２障害物回避旋回方向の予測もしくは決定をする第２障害物回避旋回方向判断手段と、第１障害物に最接近する最接近時点における自車両と第１障害物との距離である第１障害物近接距離を予測する第１障害物近接距離予測手段と、第２障害物が検出された場合に、最接近時点における車両中心位置の車体の目標車体横すべり角である近接時目標車体横すべり角を、第１障害物近接距離が大きいほど第２障害物回避旋回方向に対して車両が内側を向くように設定する近接時目標車体横すべり角設定手段と、最接近時点における車両中心位置の車体横すべり角を、近接時目標車体横すべり角と一致させるように車両挙動を制御する車両挙動制御手段と、を備えた。

よって、障害物１に最も近づいたときに、障害物１に対して余裕がある場合には、予め障害物２の回避方向に車体を向けることで、障害物２回避のために車体の向きを変えるタイヤ力を少なくでき、その分横移動にタイヤ力を使えるので、障害物２回避時の旋回半径が小さくなり、障害物２に対する回避性能を向上させることができる。

以下、本発明の障害物回避装置を実現する最良の形態を、実施例１に基づいて説明する。

まず構成を説明する。

図１は、本発明の障害物回避装置を適用した、前輪をエンジンで駆動する前後輪操舵の車両１の構成図である。

この車両１は、駆動力発生源としてのエンジン４０を備えており、エンジン出力軸は、無段変速機４１を介して、前輪２ＦＬ，２ＦＲに連結されている。エンジン４０、および無段変速機４１は、出力トルクが統合コントローラ３０から受信するトルク指令値tTDと一致するように、パワートレインコントローラ４２でエンジン出力と変速比を調整する。

画像処理装置５１は、カメラ５０で車両前方の画像を取り込み、複数の障害物を認識して、障害物情報を統合コントローラ３０に送信する。画像処理装置５１は、障害物形状情報として、直線道路などの直線状障害物か、カーブなどの曲線状障害物か、車や歩行者などの塊状障害物かを送信する。また、障害物位置情報もこれら障害物形状情報に応じて、直線状障害物なら自車両からの距離と角度を、曲線状障害物なら半径と中心点を、塊状障害物なら自車両に対する縦横座標を送信する。なお、このカメラ５０および画像処理装置５１は、本発明の第１障害物検出手段、第２障害物検出手段に相当する。

前輪２ＦＬ，２ＦＲは、運転者が操作するステアリングホイール１１の回転運動によりステアリングギヤ１４を介して機械的に主操舵される他に、補助操舵用モータ１２によりステアリングギヤ１４を全体的に車幅方向へ変位させることで補助操舵される。即ち、前輪２ＦＬ，２ＦＲの舵角は、ステアリングホイール１１による主舵角と補助操舵用モータ１２による補助舵角との和となる。前輪舵角は、制御回路１３が補助操舵用モータ１２の出力を調整することで、統合コントローラ３０が送信する目標前輪舵角tDFと一致するように制御される。

後輪２ＲＬ，２ＲＲは、操舵用モータ１６によりステアリングラック１５を全体的に車幅方向へ変位させることで操舵される。後輪舵角は、制御回路１７が操舵用モータ１６の出力を調整することで、統合コントローラ３０が送信する目標後輪舵角tDRと一致するように制御される。

統合コントローラ３０には、アクセルペダルセンサ２３によって検出するアクセル開度信号APOと、ステアリングホイール１１の回転軸に取り付けられた操舵角センサ２１によって検出するステアリングホイールの回転角信号STRと、ヨーレートセンサ８によって検出するヨーレート信号γと、重心位置に取り付けられた加速度センサ２８によって検出される前後方向加速度信号axおよび横方向加速度信号ayと、同じく重心位置に取り付けられた車体横すべり角センサ２９から出力される車体横すべり角信号βと、各車輪に取り付けられた回転センサ２２ＦＬ，２２ＦＲ，２２ＲＬ，２２ＲＲによって検出される車輪速NFL、NFR、NRL、NRRと、画像処理装置５１から送信される障害物形状情報と障害物位置情報が入力される。

［障害物回避処理］
まず、実施例１において定義している障害物の種類について説明する。図２は、実施例１において想定している障害物回避の状況の一例における障害物の種類の定義を説明する図である。

自車両３の前方に存在する障害物（図２の場合、先行車両）を第１障害物４と定義する。この第１障害物４を回避しようとした場合に、自車両３に対して第１障害物４よりも前方に現れる障害物（図２の場合、道路縁のガードレール等）を第２障害物５と定義する。

上記の定義のもとに、以下作用を説明する。

図３は統合コントローラ３０において行われる障害物回避処理の流れを示すフローチャートである。

統合コントローラ３０は、マイクロコンピュータのほかにRAM/ROMなどの周辺部品を備えており、図３のフローチャートを一定時間毎、例えば5ms毎に実行する。

ステップS100では、各種センサからの受信信号をRAM変数に格納し、ステップS101へ移行する。

ステップS101では、車速Vを演算してステップs102へ移行する。

ステップS102では、車速Vとアクセル開度APSとから、駆動トルク指令値tTDを算出し、ステップS103へ移行する。

ステップS103では、上位の制御器により障害物回避モードが設定されているときにはステップS104へ移行し、障害物回避モードが設定されていないときにはステップS105に移行する。

ステップS104では、後述する近接時目標車体横すべり角設定サブルーチンを実行し、ステップS106へ移行する。

ステップS105では、通常の目標車体横すべり角に設定してステップS106へ移行する。

ステップS106では、自車両に最も近い第１障害物に最接近したときに、車両中心の車体横すべり角が近接時目標車体横すべり角になるとともに、運転者のステアリング操作に応じた横加速度を実現するように、前後輪舵角の指令値を算出して処理を終了する。なお、ステップS106は、本発明の車両挙動制御手段に相当する。

図４は、図３のフローチャートのステップS104において実行される近接時目標車体横すべり角サブルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。

ステップS200では、第１障害物４を設定し、自車両３の中心が第１障害物と最も接近したときの、自車両３と第１障害物４との距離を第１障害物近接距離Lとして設定して、ステップS201へ移行する。なお、このステップS200は、本発明の第１障害物近接距離予測手段に相当する。

ステップS201では、第２障害物５の認識を行い、ステップS202へ移行する。

ステップS202では、第２障害物５の有無を判断し、第２障害物５が存在してときにはステップS203へ移行し、第２障害物５が存在していないときにはステップS206へ移行する。

ステップS203では、自車両３が第２障害物５を回避するときの旋回方向を予測して、ステップS204へ移行する。なお、このステップS203は、本発明の第２障害物回避旋回方向判断手段に相当する。

ステップS204では、自車両３が第２障害物５を回避する経路を予測して、ステップS205へ移行する。

ステップS205では、第１障害物４に最も接近するときの車両中心点の目標車体横すべり角（以下、近接時目標車体横すべり角）を設定して、図３のフローチャートへ戻る。

ステップS206では、近接時目標車体横すべり角をゼロに設定して、図３のフローチャートへ戻る。なお、ステップS201，ステップS202，ステップS204，ステップS205，ステップS206は、本発明の近接時目標車体横すべり角設定手段に相当する。

［障害物回避動作］
上位の制御器により障害物回避モードが設定されているときには、図３のフローチャートにおいて、ステップS100→ステップS101→ステップS102→ステップS103→ステップS104→ステップS106→エンド、と進む。

一方、上位の制御器により障害物回避モードが設定されていないときには、図３のフローチャートにおいて、ステップS100→ステップS101→ステップS102→ステップS103→ステップS105→ステップS106→エンド、と進む。

ステップS100では、各種センサからの受信信号をRAM変数に格納する、

具体的には、アクセル開度信号を変数APS（単位は[%]で、全開時を100[%]とする）に格納し、ステアリングホイールの回転角信号を変数STR（単位は[rad]で、反時計回りを正とする）に格納し、車体ヨーレート信号を変数γ（左旋回時の向きを正とする）に格納し、車体横加速度信号をay（左方向を正とする）に格納し、車体前後加速度信号をax（前方を正とする）に格納し、車体横すべり角信号をβ（反時計回りを正とする）に格納し、車輪回転数信号をNFL、NFR、NRL、NRR（いずれも単位は[rad/s]で、車両が前進する向きを正とする）に格納する。

ステップS101では、車速V（単位は[m/s]で、車両が前進する向きを正とする）を、従動輪の回転数NRL、NRRから、次式を用いて演算する。

… (1)
ここで、Rは車輪の半径である。

ステップS102では、ステップS102では、車速Vとアクセル開度APSとから、マップを用いて、駆動トルク指令値tTDを算出する。図５は、車速Vとアクセル開度APSとから、駆動トルク指令値tTDを算出するマップである。図５に示すように、駆動トルク指令値tTDは、車速が大きいほど全体として駆動トルク指令値tTDを小さく設定し、またアクセル開度ASPが大きいほど駆動トルク指令値tTDを大きく設定する。

ステップS104では、第１障害物４および第２障害物５の位置、形状および自車両３の予測経路に応じて、自車両３が第１障害物４および第２障害物５を回避する回避性能を大きくする近接時目標車体横すべり角を設定する。

ステップS105では、障害物回避モードが設定されていないので、旋回時に最も旋回フィーリングのよいとされる車体横すべり角ゼロを近接時目標車体横すべり角とする。

ステップS106では、第１障害物４に最も接近するときの車両中心点の車体横すべり角を近接時目標車体横すべり角とするとともに、運転者のステアリング操作に応じた横加速度を実現するように、前後輪舵角の指令値を算出する。車両重心点から車両中心点までの距離をLc（車両中心点が車両重心点より前方にあるときを正とする）とすると、車体重心の車体横すべり角βと、車両中心の車体横すべり角βcとの関係は次式で表される。

… (2)

よって、式(2)から、第１障害物４に最も接近するときの車体重心の目標車体横すべり角tβは、近接時目標車体横すべり角（車体中心の目標車体横すべり角）tβcを用いて次式で表される。

… (3)

前後輪を同量操舵すると、この同量操舵量から車体横すべり角への定常ゲインは１であり、この同量操舵量からヨーレートおよび横加速度への定常ゲインは０であるので、定常的には、この同量舵角により横加速度に影響せず車体横すべり角を変更できる。

また、横加速度は前後輪の舵角差に応じて発生する。よって、運転者のステアリングホイール１１の操舵による前輪舵角をdDFとすると、近接時目標車体横すべり角がtβになるように、少なくとも第１障害物４に最も接近したとき、次のように前輪舵角指令値tDFと後輪舵角指令値tDRを設定するとよい。

… (4)

… (5)

次に、近接時目標車体横すべり角設定サブルーチンの動作について説明する。

第２障害物５が存在する場合には、図４のフローチャートにおいて、ステップS200→ステップS201→ステップS202→ステップS203→ステップS204→ステップS205→リターン、と進む。

一方、第２障害物５が存在しない場合には、図４のフローチャートにおいて、ステップS200→ステップS201→ステップS202→ステップS206→リターン、と進む。

ステップS200では、第１障害物近接距離Lを算出する。

図６は、第１障害物近接距離Lについて説明する図である。図６では、第１障害物４として塊状障害物である先行車両の例を示している。

例えば、図６に示すように、運転者の操舵による自車両３の経路を予測する。この予測経路上で最も早く接近する障害物を第１障害物４に設定する。自車両３が予測経路上を走行した場合に、自車両３の中心と第１障害物４との最接近距離を第１障害物近接距離Lとする。

自車両３の経路予測（XY座標上時刻暦）は、例えば、式(6)から式(11)に示す車速Vと車体横すべり角βとヨーレートγを状態量とする車両運動モデルを用いて、現時刻の車速Vと車体横すべり角βとヨーレートγを初期値とし、駆動トルク指令tTDと前輪舵角指令tDFと後輪舵角指令tDRとから演算される。

… (6)

… (7)

… (8)

… (9)

… (10)

… (11)

ここで、θは車両のヨー角、mは車重、Rは車輪の半径、Kfは前輪コーナリングスティフネス、Krは後輪コーナリングスティフネス、Lfは重心から前輪軸までの長さ、Lrは重心から後輪軸までの長さ、Iはヨー慣性モーメントである。また、式(6)から式(9)で表される車両運動モデルは平衡点近傍での線形近似モデルである。

ステップS201では、第２障害物５の認識を行う。

図７は第２障害物５の認識について説明する図である。

例えば、図７に示すように、自車両３が第１障害物４を通過するときの自車両３前方の最も接近する可能性が高い障害物を第２障害物５とする。図７の場合には、第１障害物４は塊状障害物である先行車両であり、第２障害物５は直線状障害物の道路縁である。

図７で示した塊上障害物、直線状障害物といった種類以外にも、第１障害物４、第２障害物５の種類を設定する。

図８は、第１障害物４、第２障害物５の種類の組み合せ例を示す表である。図８に示すように、第１障害物４が３通り、第２障害物５が４通り考えられ、合わせて１２通りの第１障害物４と第２障害物５の形状の組み合せが考えられる。図８には、各々の組み合せにおける障害物例と回避例が示される。

図７に示す例は、図８において第１障害物４が塊状障害物で、第２障害物５が直線状障害物の場合である。以下、図７の場合を例に説明する。

ステップS203では、自車両３が第２障害物５を回避するときの旋回方向を予測する。例えば、図７に示すような場合には、直線状の第２障害物５の垂直方向に対して、自車両３が第１障害物４通過時の自車両３の向きは右向きである。そのため、自車両３が第２障害物５回避時の旋回方向は右向きと判断する。

ステップS204では、自車両３が第２障害物５を回避する経路を予測する。

図９は、自車両３が第２障害物５を回避する経路の予測について説明する図である。例えば、図９に示すように、自車両３が第１障害物４通過時の車両状態予測を初期状態とし、以下に示す車両モデルを用いて、第２障害物５を回避できる横加速度を算出する。平衡点近傍で線形近似すると、車速Vと車体横すべり角βとヨーレートγと車体横加速度ayとの関係は次式で表される。

… (12)
よって、車体横すべり角βが変化しないとすると、式(12)から次式の関係が得られる。

… (13)
式(6)から式(9)、および式(13)に示した関係を車両モデルとし、第２障害物５を回避できる横加速度ayを算出する。

ステップS205では、近接時目標車体横すべり角を設定する。

図１０は、近接時目標車体横すべり角を設定するマップである。図１０に示すように、ステップS200で算出した第１障害物近接距離Lが大きいほど、近接時目標車体横すべり角の絶対値を大きく設定し、第１障害物近接距離Lが小さいほど、近接時目標車体横すべり角の絶対値がゼロに近くなるようにした。また、ステップS204で予測した、自車両３が第２障害物５を回避する経路から、第２障害物回避時の横加速度を予測し、この予測した横加速度が大きいほど、近接時目標車体横すべり角の絶対値を大きく設定する。ただし、ステップS204で予測した、自車両３が第２障害物５を回避する経路から予測される、第２障害物回避時のヨー角に相当する車体横すべり角以下に、近接時目標車体横すべり角を設定する。

なお、近接時目標車体横すべり角を絶対値として設定しているが、これはステップS203において予測された自車両３が、第２障害物５を回避するときの旋回方向に応じて車体横すべり角の正負が異なるためである。設定値出力時には、予測された自車両３が第２障害物５を回避するときの旋回方向に対して、自車両３が内側を向くように車体横すべり角を設定して出力する。

また、ここでは自車両３が第２障害物５を回避するときの車両横加速度の予測値に応じて、近接時目標車体横すべり角を設定しているが、車両横加速度の代わりに、自車両３が第２障害物５を回避するときの旋回半径を予測し、この旋回半径が小さいほど近接時目標車体横すべり角を大きくするようにしても良い。

また、路面摩擦係数を推定する手段を設け、路面摩擦係数が小さいほど近接時目標車体横すべり角を大きくするようにしても良い。路面摩擦係数を求める方法としては、例えば、特開平6-258196号公報に開示されている方法を用いれば良い。特開平6-258196号公報では、左右前輪の振動加速度Gを加速度センサにより検出し、その結果に基づいて加速度Gのパワースペクトル密度PSDを算出する。このパワースペクトル密度PSDのうち、路面摩擦係数が一方向に変化するのに対してパワースペクトル密度PSDも一方向に変化する関係が成立する周波数範囲内におけるものに基づき、路面摩擦係数を検出している。

ステップS206では、第２障害物５が存在せず第２障害物５を考慮する必要がないため、最も第１障害物４の回避性能が高く、旋回フィーリングも良好となるように、近接時目標車体横すべり角をゼロに設定する。

［障害物回避作用］
従来では、障害物を回避するときに車体横すべり角をゼロにするようにしていた。車体横すべり角はゼロに近いほど旋回フィーリングが良いことが知られている。

また、車両の進行経路上において、障害物に対して車両が最も接近した位置と、障害物の位置（障害物の外形のうち最も車両の進行経路に近い点）とを結んだ線は、車両の進行経路の接線に対して、つまり車両の進行方向に対して垂直となる。ただし、車両の旋回中心位置と障害物中心位置とを結んだ線と、車両の進行方向が一致する場合は除く。

よって、一般に車両の全体形状は車両の前後方向長さに対して幅方向長さが短い略長方形であるため、車両が障害物に最も接近したときには、車体の車体横すべり角は零のときに、車両と障害物との距離が最も大きくなる。そのため、車両が障害物に接近した際に車両と車体との距離を大きくするという点においては、車体の車体横すべり角を零とすることは有効であると言える。

しかしながら、上記従来技術のように障害物を回避するときに常に車体の車体横すべり角を零とすると、車両の旋回半径が大きくなってしまうことがあるので、かえって障害物の回避能力を低下させてしまうことがあった。

図１１は、旋回初期に車体を旋回方向に向けるように車体横すべり角を設定した場合と、車体横すべり角をゼロにした比較例のシミュレーション結果である。シミュレーション条件は、最も旋回半径の小さい最大横力で旋回させるようにした。図１１において、実線で示す車両の軌跡は、旋回方向に車体横すべり角を設定している場合、点線で示す車両の軌跡は、常時車体横すべり角をゼロに設定している場合を示す。車体中心部の丸印は重心位置を、重心位置から伸びる線は車体の向きと進行方向を示す。

図１１に示すように、旋回方向に車体横すべり角を設定している場合の車両の軌跡の方が、常時車体横すべり角をゼロに設定している場合の車両の軌跡に比べ、重心点の旋回半径が小さい。また、旋回方向に車体横すべり角を設定している場合の車両の軌跡の方が、常時車体横すべり角をゼロに設定している場合の車両の軌跡に比べ、旋回時の車体外縁軌跡も内側となっている。つまり、旋回初期に旋回方向に車体横すべり角を設定することで回避性能の向上がみられる。

そこで実施例１の障害物回避装置では、自車両３が第１障害物４に最も接近したときの第１障害物近接距離Lが大きいほど、第２障害物５を回避する際の旋回方向に対して、自車両３が内側を向くように、近接時目標車体横すべり角を設定した。

第１障害物４に最も近づいたときに、第１障害物４に対して距離の余裕がある場合には、予め第２障害物５を回避する際の旋回方向に自車両３を向けることで、第２障害物５を回避するために車体の向きを変えるタイヤ力を少なくでき、その分横移動にタイヤ力を使うことが可能となる。

図１２は、予め第２障害物５を回避する際の旋回方向に自車両３を向けた場合と、車体横すべり角を常にゼロに設定した比較のシミュレーション結果である。図１１では、塊状障害物であるの第１障害物４と、直線状障害物である第２障害物５を回避する例である。このシミュレーションでは、自車両３は第１障害物４まではタイヤ力の限界まで余裕のある旋回を行い、第１障害物４を通過した後は、第２障害物５を回避するために大きく舵角を切ってタイヤ力の限界で回避するようにした。実線の車両が、本発明の実施例１の近接時目標車体横すべり角を、第２障害物５を回避する際の旋回方向に設定した場合の旋回軌跡結果であり、点線の車両が比較例の常時車体横すべり角がゼロの場合の旋回軌跡結果である。

自車両３が第１障害物４の通過時までは、運転者の舵角に応じて実線の車両、点線の車両共にの重心点は同じ軌跡を辿る。自車両３が第１障害物４を通過した後では、実線の車両の方が点線の車両に比べて横移動量が大きく、第２障害物５からより離れて回避できることが示された。つまり、実施例１の障害物回避装置を適用した車両では、第２障害物５を回避する際の旋回半径が小さくなり、第２障害物５に対する回避性能を向上させることができる。

以下、実施例１の障害物回避装置の特徴について列記する。

自車両３が第１障害物４に最も接近したときの第１障害物近接距離Lが小さいほど、近接時目標車体横すべり角をゼロに近くなるようにした。

第１障害物４に最も近づいたときに、第１障害物４に対して距離の余裕がない場合には、自車両３の車体横すべり角をゼロに近くすることで、車体と第１障害物４との距離をできるだけ、大きくすることが可能となる。そのため、第１障害物４に対する回避性能を向上させることができる。

また、自車両３の車体横すべり角をゼロに近くすることで、旋回フィーリングの悪化を抑制することができる。

また、第１障害物４回避後、第２障害物５に接近するまでの自車両３が通過する予測経路から旋回半径を予測し、旋回半径が小さいほど、第２障害物５を回避する際の旋回方向に対して、自車両３が内側を向くように、近接時目標車体横すべり角を設定した。

よって、旋回半径が小さくタイヤ力を必要とすると予測されるため、予め第２障害物５を回避する際の旋回方向に自車両３を向けることで、第２障害物５を回避するために車体の向きを変えるタイヤ力を少なくでき、その分横移動にタイヤ力を使うことが可能となる。そのため、予測された旋回半径に沿って移動することができ、第２障害物５に対する回避性能を向上させることができる。

一方、旋回半径が大きいほど、第２障害物５を回避する際の近接時目標車体横すべり角を小さく設定することが可能となるため、旋回フィーリングの悪化を抑制することができる。

また、第１障害物４回避後、第２障害物５に接近するまでの自車両３が通過する予測経路から車両横加速度を予測し、車両横加速度が大きいほど、第２障害物５を回避する際の旋回方向に対して、自車両３が内側を向くように、近接時目標車体横すべり角を設定した。

よって、車両横加速度が大きくタイヤ力を必要とすると予測されるため、予め第２障害物５を回避する際の旋回方向に自車両３を向けることで、第２障害物５を回避するために車体の向きを変えるタイヤ力を少なくでき、その分横移動にタイヤ力を使うことが可能となる。そのため、予測された車両横加速度に沿って移動することができ、第２障害物５に対する回避性能を向上させることができる。

一方、車両横加速度が小さいほど、第２障害物５を回避する際の近接時目標車体横すべり角を小さく設定することが可能となるため、旋回フィーリングの悪化を抑制することができる。

また、第２障害物に近接時の自車両３のヨー角を推定し、予測されたヨー角以下になるように目標車体横すべり角を設置した。

自車両３が第１障害物４を通過するときに、第２障害物５を通過するときのヨー角以上となるように近接時車体横すべり角を設定すると、第２障害物５を回避するための旋回時に旋回方向と逆向きの旋回になることがある。この逆向きの旋回をあえて発生させるためのヨー運動にタイヤ力を使い、横移動に使うタイヤ力が目減りして、旋回半径が逆に大きくなってしまう可能性がある。

実施例１では、近接時目標車体横すべり角を、自車両３が第２障害物５を回避するときのヨー角以下となるようにしたため、自車両３が第２障害物５を回避するための旋回時に、旋回方向と逆向きの旋回になることを防止することが可能となる。そのため、タイヤ力を横移動に十分使うことができ、旋回半径を小さくすることができる。

また、第２障害物５が検出されない場合は、近接時目標車体横すべり角をゼロに設定した。そのため、自車両３の車体横すべり角をゼロにすることで、車体と第１障害物４との距離をできるだけ、大きくすることが可能となる。そのため、第１障害物４に対する回避性能を向上させることができる。

また、自車両３の車体横すべり角をゼロにすることで、旋回フィーリングの悪化を抑制することができる。

また、路面摩擦係数を推定し、推定した路面摩擦係数が小さいほど、近接時目標車体横すべり角を大きく設定するようにした。

路面摩擦係数が小さくなると、発生させることができる車両横加速度が小さくなるため、自車両３の第２障害物５の回避性能が悪化する。

予め第２障害物５を回避する際の旋回方向に自車両３を向けることで、第２障害物５を回避するために車体の向きを変えるタイヤ力を少なくでき、その分横移動にタイヤ力を使うことが可能となる。よって、自車両３の第２障害物５の回避性能の悪化を抑制することができる。

次に、実施例１の効果について述べる。

（１）自車両３の前方の第１障害物４、および自車両に対して第１障害物４よりも前方の第２障害物５を検出するカメラ５０および画像処理装置５１と、第２障害物５を回避する際の旋回方向である第２障害物回避旋回方向の予測もしくは決定をする第２障害物回避旋回方向判断手段（ステップS203）と、第１障害物４に最接近する時点における自車両３と第１障害物４との距離である第１障害物近接距離Lを予測する第１障害物近接距離予測手段（ステップS200）と、第２障害物５が検出された場合に、最接近時点における車両中心位置の車体の目標車体横すべり角である近接時目標車体横すべり角を、第１障害物近接距離が大きいほど第２障害物回避旋回方向に対して車両が内側を向くように設定する近接時目標車体横すべり角設定手段（ステップS205，ステップS206）と、最接近時点における車両中心位置の車体横すべり角を、近接時目標車体横すべり角と一致させるように車両挙動を制御する車両挙動制御手段（ステップS106）と、を備えた。

よって、第１障害物４に最も近づいたときに、第１障害物４に対して距離の余裕がある場合には、予め第２障害物５を回避する際の旋回方向に自車両３を向けることで、第２障害物５を回避するために車体の向きを変えるタイヤ力を少なくでき、その分横移動にタイヤ力を使うことが可能となる。そのため、第２障害物５を回避する際の旋回半径が小さくなり、第２障害物５に対する回避性能を向上させることができる。

（２）近接時目標車体横すべり角設定手段（ステップS205）を、近接時目標車体横すべり角を、第１障害物近接距離Lが小さいほどゼロに近くなるように設定した。

よって、第１障害物４に最も近づいたときに、第１障害物４に対して距離の余裕がない場合には、自車両３の車体横すべり角をゼロに近くすることで、車体と第１障害物４との距離をできるだけ、大きくすることが可能となる。そのため、第１障害物４に対する回避性能を向上させることができる。

（３）近接時目標車体横すべり角設定手段（ステップS204，ステップS205）を、第１障害物４回避後、第２障害物５に接近するまでの自車両が通過する予測経路の旋回半径を予測し、予測した旋回半径が小さいほど、第２障害物旋回方向に対して車両が内側を向くように近接時目標車体横すべり角を設定するようにした。

（４）近接時目標車体横すべり角設定手段（ステップS204，ステップS205）を、第１障害物４回避後、第２障害物５に接近するまでの自車両が通過する予測経路を自車両が通過する際の車両横加速度を予測し、予測した車両横加速度が大きいほど、第２障害物旋回方向に対して車両が内側を向くように近接時目標車体横すべり角を設定ようにした

（５）近接時目標車体横すべり角設定手段（ステップS205）を、第２障害物５に近接時の自車両のヨー角を予測し、予測したヨー角となる車体横すべり角以下に近接時目標車体横すべり角を設定するようにした。

よって、自車両３が第２障害物５を回避するための旋回時に、旋回方向と逆向きの旋回になることを防止することが可能となる。そのため、タイヤ力を横移動に十分使うことができ、旋回半径を小さくすることができる。

（６）近接時目標車体横すべり角設定手段（ステップS205）は、第２障害物５が検出されない場合は、近接時目標車体横すべり角をゼロに設定するようにした。

よって、自車両３の車体横すべり角をゼロにすることで、車体と第１障害物４との距離をできるだけ、大きくすることが可能となる。そのため、第１障害物４に対する回避性能を向上させることができる。また、自車両３の車体横すべり角をゼロにすることで、旋回フィーリングの悪化を抑制することができる。

（７）近接時目標車体横すべり角設定手段（ステップS205）は、路面摩擦係数を推定し、路面摩擦係数推定値が小さいほど、近接時目標車体横すべり角を大きく設定するようにした。

よって、予め第２障害物５を回避する際の旋回方向に自車両３を向けることで、第２障害物５を回避するために車体の向きを変えるタイヤ力を少なくでき、その分横移動にタイヤ力を使うことが可能となる。そのため、自車両３の第２障害物５の回避性能の悪化を抑制することができる。

（他の実施例）
以上、本発明を実施するための最良の形態を、実施例１に基づいて説明したが、本発明の具体的な構成は、実施例１に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。

実施例１において、車体横すべり角βは検出するようにしているが、例えば、特開平5-310142号公報に記載のように、操舵入力と駆動力差入力とヨーレート検出値から、車両運動特性の数式モデルに基づくオブザーバなどを用いて推定するようにしても良い。

式(6)から式(11)で表した車両運動モデルは、この線形近似モデルに限定されるものではなく、タイヤの摩擦円特性やサスペンションダイナミクスなどを考慮した非線形モデルを用いてもよい。また、自車の経路予測も車両モデルを用いたものに限定されるものではなく、予め設定したマップを用いて、現時刻の車両状態と運転者の操作状態から算出するなど他の方法でもよい。

ステップS203における自車両３が第２障害物５を回避するときの旋回方向を判断は、本来の車両の進行方向と第２障害物５の位置関係などを考慮して決めてもよい。

ステップS204における、自車両３が第２障害物５を回避する経路予測は、第１障害物４と第２障害物５との位置関係に基づいて経路予測できればよく、例えば、非線形車両モデルや予め計算したマップなどを用いて予測してもよい。

実施例１の障害物回避装置を適用した、前輪をエンジンで駆動する前後輪操舵の車両の構成図である。実施例１の障害物回避の状況の一例における障害物の種類の定義を説明する図である。実施例１の統合コントローラにおいて行われる障害物回避処理の流れを示すフローチャートである。実施例１の近接時目標車体横すべり角サブルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。実施例１の車速Vとアクセル開度APSとから、駆動トルク指令値tTDを算出するマップである。実施例１の第１障害物近接距離Lについて説明する図である。実施例１の第２障害物の認識について説明する図である。実施例１の第１障害物、第２障害物の種類の組み合せ例を示す表である。実施例１の自車両が第２障害物を回避する経路の予測について説明する図である。実施例１の近接時目標車体横すべり角を設定するマップである。実施例１の旋回初期に車体を旋回方向に向けるように車体横すべり角を設定した場合と、車体横すべり角をゼロにした比較例のシミュレーション結果である。実施例１の予め第２障害物を回避する際の旋回方向に自車両を向けた場合と、車体横すべり角を常にゼロに設定した比較のシミュレーション結果である。

符号の説明

３自車両
４第１障害物
５第２障害物
３０統合コントローラ
５０カメラ
５１画像処理装置

Claims

自車両前方の第１障害物を検出する第１障害物検出手段と、
自車両が前記第１障害物を通過する時点の自車両前方の最も接近する可能性が高い第２障害物を検出する第２障害物検出手段と、
前記第２障害物を回避する際の旋回方向である第２障害物回避旋回方向の予測もしくは決定をする第２障害物回避旋回方向判断手段と、
前記第１障害物に最接近する最接近時点における自車両と第１障害物との距離である第１障害物近接距離を予測する第１障害物近接距離予測手段と、
前記第２障害物が検出された場合に、前記最接近時点における車両中心位置の車体の目標車体横すべり角である近接時目標車体横すべり角を、前記第１障害物近接距離が大きいほど前記第２障害物回避旋回方向に対して車両が内側を向くように設定する近接時目標車体横すべり角設定手段と、
前記最接近時点における車両中心位置の車体横すべり角を、前記近接時目標車体横すべり角と一致させるように車両挙動を制御する車両挙動制御手段と、
を備えたことを特徴とする障害物回避制御装置。
請求項１に記載の障害物回避制御装置において、
前記近接時目標車体横すべり角設定手段は、前記近接時目標車体横すべり角を、前記第１障害物近接距離が小さいほどゼロに近くなるように設定することを特徴とする障害物回避制御装置。
請求項１または請求項２に記載の障害物回避制御装置において、
前記近接時目標車体横すべり角設定手段は、前記第１障害物回避後、前記第２障害物に接近するまでの自車両が通過する予測経路の旋回半径を予測し、予測した前記旋回半径が小さいほど、前記第２障害物旋回方向に対して車両が内側を向くように前記近接時目標車体横すべり角を設定することを特徴とする障害物回避制御装置。
請求項１または請求項２に記載の障害物回避制御装置において、
前記近接時目標車体横すべり角設定手段は、前記第１障害物回避後、前記第２障害物に接近するまでの自車両が通過する予測経路を自車両が通過する際の車両横加速度を予測し、予測した前記車両横加速度が大きいほど、前記第２障害物旋回方向に対して車両が内側を向くように前記近接時目標車体横すべり角を設定することを特徴とする障害物回避制御装置。
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の障害物回避制御装置において、
前記近接時目標車体横すべり角設定手段は、前記第２障害物に近接時の自車両のヨー角を予測し、予測した前記ヨー角となる車体横すべり角以下に近接時目標車体横すべり角を設定することを特徴とする障害物回避制御装置。
請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の障害物回避装置において、
前記近接時目標車体横すべり角設定手段は、前記第２障害物が検出されない場合は、前記近接時目標車体横すべり角をゼロに設定することを特徴とする障害物回避制御装置。
請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の障害物回避装置において、
前記近接時目標車体横すべり角設定手段は、路面摩擦係数を推定し、推定した前記路面摩擦係数推定値が小さいほど、前記近接時目標車体横すべり角を大きく設定することを特徴とする障害物回避制御装置。