JP5272448B2 - 車両用運転支援装置及び車両用運転支援方法 - Google Patents

Description

本発明は、自車両が障害物と接触することを回避するための車両動作を支援する車両用運転支援装置及び車両用運転支援方法に関する。

自車両前方の障害物回避の従来技術としては、例えば特許文献１に記載する技術がある。この従来技術では、自車両が前方障害物（対向車両など）と衝突可能性があると判定すると、衝突回避（横移動）のための操舵トルクを算出する。そして算出した操舵トルクに基づきアクチュエータを駆動制御する。
またこのとき、運転者が操舵操作を行うと、その操舵操作をアシストする電動パワーステアリング制御の制御量に衝突回避の制御量を加算して自動操舵が行われる。
特開２０００−３５７２９９号公報

ここで、障害物回避の緊急度が低い場合などにあっては、前方の障害物を回避するための運転者の操舵操作を待ってから自動回避制御を実施した方が、運転者の意思が反映される点で好ましい。
このとき、走行前方の障害物を回避するための操舵操作を、自動回避制御のトリガとしても、運転者によっては、とっさのことで回避方向を運転者自身で決定することができず、回避行動として操舵操作よりも先に制動操作を行う場合がある。
この場合、自車両は減速するものの、実際に操舵操作が行われるまで自車両が障害物に向けて接近してしまう可能性がある。この課題は、運転者の迷いによって、ブレーキを思い切り踏み込めない時や操舵操作が遅れてしまう時に、特に影響が大きくなる。
本発明は、上記のような点に着目してなされたもので、運転者の意思を尊重しつつ、適切に自車両前方の障害物の回避機能を向上させることを課題としている。

上記課題を解決するために、本発明の車両用運転支援は、前方の障害物を回避する必要がある状態で運転者による制動操作を検出すると、制動操作を検出する前に判定した回避方向への障害物回避のためのヨーモーメントを発生させる。ヨーモーメントの発生は、例えば各輪の制駆動力の配分を調整することで実施する。

本発明によれば、運転者が回避操作に迷ってしまい、とっさに制動操作を行った時に、回避に有利な方向へ車両が回頭する。この結果、通常制動時よりも物理的な回避効果が向上する。
またこのことは、運転者に有利な方向へ操舵を実施させるきっかけを与えることになる。すなわち、心理的な回避効果の向上も期待できる。
以上の事から、運転者の意思を尊重しつつ、適切に自車両前方の障害物の回避機能を向上させることが可能となる。

（第１実施形態）
次に、本発明の第１実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態の車両の運転支援装置を装備した車両の装置構成の概要図である。
（構成）
この車両の例では、車輪として左右前輪と左右後輪の計４輪１ＦＲ〜１ＲＬを備える。その各車輪１ＦＲ〜１ＲＬの車軸に対し個別の駆動モータ２ＦＲ〜２ＲＬを連結する。この駆動モータ２ＦＲ〜２ＲＬを駆動することで、自車両は走行可能となる。また、個別の駆動モータ２ＦＲ〜２ＲＬで各輪１ＦＲ〜１ＲＬを駆動するので、各輪１ＦＲ〜１ＲＬの回転数を独立して制御可能となる。各駆動モータ２ＦＲ〜２ＲＬは、後述の制駆動力コントローラ３からの指令に応じて対応する車輪１ＦＲ〜１ＲＬを駆動する。

また、各輪１ＦＲ〜１ＲＬにそれぞれブレーキ装置４ＦＲ〜４ＲＬを装備する。ブレーキ装置４ＦＲ〜４ＲＬは、後述の制駆動力コントローラ３からの指令に応じて対応する車輪１ＦＲ〜１ＲＬに制動力を付与する。すなわち、ブレーキ装置４ＦＲ〜４ＲＬは、走行中の車両を減速させるためのものである。また、各輪１ＦＲ〜１ＲＬの制動量を独立に調整することができる。

また、車両には、次のような種々のセンサを装備する。そのセンサは、ステレオカメラ５、加速度センサ６、ヨーレートセンサ７、操舵角センサ８、車輪速センサ９ＦＲ〜９ＲＬ、ブレーキ踏角センサ１０及びアクセル踏角センサ１１である。これらのセンサ５〜１１は、検出情報を制駆動力コントローラ３に出力する。
ステレオカメラ５は、車室内前方に設ける。ステレオカメラ５は、自車両前方の障害物や自車両前方の道路環境を撮像して自車両前方の情報を検出する。ここで、カメラをステレオ構成とすることで、検出物との相対距離も検出することができる。

加速度センサ６は、車両に発生する特定方向の加速度を検出する。加速度センサ６は、例えば圧電素子等を使用したデバイスで構成する。たとえば、車両の縦方向と横方向に発生する加速度を検出する。そして、検出した加速度信号を積分することで、車両縦方向と横方向の速度も検出することが可能である。
ヨーレートセンサ７は、車両重心に発生するヨー方向のレート信号を検出する。ヨーレートセンサ７は、例えば水晶振動子や半導体等を用いたデバイスで構成する。

操舵角センサ８は、運転者がステアリングホイール１３を操作した際における、操舵の回転角度を検出する。操舵角センサ８は、例えばエンコーダで構成する。そのエンコーダは、例えばラック・ピニオン方式で構成した前輪操舵機構１４のピニオン側に設置する。
車輪速センサ９ＦＲ〜９ＲＬ６は、各輪１ＦＲ〜１ＲＬの回転数を検出する。回転数の検出は、各輪１ＦＲ〜１ＲＬのホイール回転に応じて発生するパルス信号によって行う。

ブレーキ踏角センサ１０は、ブレーキペダル踏み込み量を角度として検出する。ブレーキ踏角センサ１０は、例えば運転者席のブレーキペダル軸に設置したポテンショメータによって構成する。
アクセル踏角センサ１１は、アクセルペダル踏み込み量を角度として検出する。アクセル踏角センサ１１は、例えば運転者席のアクセルペダル軸に設置したポテンショメータによって構成する。

制駆動力コントローラ３は、マイクロプロセッサからなる。マイクロプロセッサは、Ａ／Ｄ変換回路、Ｄ／Ａ変換回路、中央演算処理装置、メモリ等から構成される集積回路である。そして、メモリに格納されたプログラムに従い、各種センサで検出した信号の情報を基に、左右輪の制駆動力配分アルゴリズムを演算し、その演算結果である指令値（各制駆動トルク信号）を駆動モータ２ＦＲ〜２ＲＬやブレーキ装置４ＦＲ〜４ＲＬに出力する。
ここで、図１ではモータ駆動に必要な昇圧回路やバッテリー等、または、ブレーキペダルからキャリパまでの制動系機構などに関しては、記載を省略している。

次に、上記制駆動力コントローラ３について、さらに説明する。
制駆動力コントローラ３は、図２に示すように、自車両運動状態取得手段３Ａ、車両前方情報取得手段３Ｂ、回避判定手段３Ｃ、回避制御量算出手段３Ｄ、制駆動量決定手段３Ｅ、及び制駆動指令出力手段３Ｆを備える。
自車両運動状態取得手段３Ａは、加速度センサ６、ヨーレートセンサ７、車輪速センサ９ＦＲ〜９ＲＬ、操舵角センサ８からの検出信号を入力する。そして、自車両運動状態取得手段３Ａは、それらの検出信号を統合的に処理することで自車両の運動状態を表す情報を取得する。

車両前方情報取得手段３Ｂは、ステレオカメラ５が撮像したイメージ情報を画像処理する。すなわち、車両前方情報取得手段３Ｂは、画像処理によって抽出した情報によって、道路境界や障害物を検出する。そして、自車両前方の障害物の運動状態を表す情報や道路境界の情報を取得する。
回避判定手段３Ｃは、上記自車両運動状態取得手段３Ａ及び車両前方情報取得手段３Ｂの取得情報に基づき、検出した前方障害物と接触する可能性があるため当該障害物を回避する必要があるか否かを判定する。

回避制御量算出手段３Ｄは、障害物回避の方向を判定し、その方向に車両を回頭させるためのヨーモーメントを発生可能な、各輪１ＦＲ〜１ＲＬの制駆動力の配分を決定する。その回避制御量算出手段３Ｄは、図３に示すように、回避方向判定手段３Ｄａと、制駆動力配分手段３Ｄｂとを備える。
回避方向判定手段３Ｄａは、回避判定手段３Ｃが前方障害物ＳＢの回避が必要と判定すると、各センサ情報に基づいて、回避に有利な回避方向を判定する。
制駆動力配分手段３Ｄｂは、上記回避に有利な回避方向に車両を向かせるヨーモーメントを発生させるための各輪１ＦＲ〜１ＲＬの制駆動力の配分を決定する。

制駆動量決定手段３Ｅは、ブレーキ踏角センサ１０からの信号に基づき、運転者の制動操作に応じた各輪１ＦＲ〜１ＲＬの制動量を決定する。また、制駆動量決定手段３Ｅは、アクセル踏角センサ１１からの信号に基づき、運転者の加速操作に応じた各輪１ＦＲ〜１ＲＬの駆動量を決定する。更に、制駆動量決定手段３Ｅは、制動操作を検出すると、制駆動力配分手段３Ｄｂが決定した制駆動力の配分に基づき制駆動力配分を補正する。

制駆動指令出力手段３Ｆは、上記制駆動量決定手段３Ｅからの指令に応じた制駆動量の制御指令値を各モータ２ＦＲ〜２ＲＬ及びブレーキ装置４ＦＲ〜４ＲＬの各制御部に出力する。
また、上記制駆動力コントローラ３は、他の制駆動制御手段として、ＡＢＳ制御手段３Ｇ、操舵検出時の障害物回避制御手段３Ｈ、及び緊急停止制御手段３Ｊを備える。

次に、上記制駆動力コントローラ３の処理における、車両用運転支援に関わる部分の処理を、図４を参照して説明する。
ここで、各処理の内容を分かり易くするために、一例として、図５に示す場面を想定する。図５に示す場面は、片側１車線の直線道路上を自車両ＳＷが走行しており、自車両走行車線の前方に、右から左へ横断している障害物ＳＢが存在する場面である。
制駆動力コントローラ３の処理は、車両走行時に、所定サンプリング周期で作動する。

まずステップＳ１００で、ステレオカメラ５からのカメラ画像の取り込みや、各センサによる検出信号の読み込みを行う。そして、これらの処理結果を、マイクロプロセッサ内のメモリ上に格納する。そして、運動状態の記述を行うためにカメラ５から取得したイメージから座標系を確定する。更に、その座標系を使用して、自車両ＳＷ、前方障害物ＳＢ、および道路境界の情報を、統一した座標値に対応付ける。

座標系としては、図５に示すように、自車両ＳＷの進行方向を基準として、道路の進行方向をＸ軸とし、そのＸ軸と垂直な方向（車幅方向）をＹ軸に設定する。このように設定した座標上に、自車両重心点の位置情報を（Ｘｖ、Ｙｖ）、障害物ＳＢの位置情報を（Ｘｂ、Ｙｂ）、道路境界のＹ座標を、左右それぞれＹL、ＹRと表記する。
また、このように確定した座標系における自車両ＳＷと障害物ＳＢの移動速度を算出する。

図５の例では、自車両ＳＷはＸ軸方向に進行しているため、自車両速度は車輪速センサ９ＦＲ〜９ＲＬから（Ｖｖx、Ｖｖy）＝（Ｖｖ、０）となる。また、障害物ＳＢはＹ軸方向に横断しているため、障害物速度は前回取得した障害物位置情報との差分から（Ｖｂx、Ｖｂy）＝（０，Ｖｂ）と表記できる。
次に、ステップＳ２００では、ステップＳ１００で設定した座標情報を基に、現時刻から所定時間後までの間に、自車両ＳＷが障害物ＳＢと接触する可能性の有無を判定する。自車両ＳＷが障害物ＳＢと接触する可能性があると判定した場合には、ステップＳ３００に移行する。一方、自車両ＳＷが障害物ＳＢと接触する可能性が無いと判定した場合には、復帰する。

次に、ステップＳ３００では、運転者が操舵操作を行っているか否かの判定を行う。ステップＳ３００に移行する状態は、自車両ＳＷが障害物ＳＢと接触する可能性がある状態である。したがって、運転者の操舵操作は、回避目的の操舵操作と推定することが可能である。
上記操舵操作の判定は、例えば次のように行う。
即ち、操舵角センサ８から取得した現時点での操舵角信号と、前回取得した操舵角信号の差分Δδstrを算出する。そして、下記（１）式のように、差分Δδstrの絶対値と、閾値ΔδTHとを比較する。
｜Δδstr｜ ＜ ΔδTH ・・・・（１）

そして、差分Δδstrの絶対値が閾値ΔδTH未満であれば、運転者は前方障害物ＳＢを回避しようとしていないと判定して、ステップＳ４００へと進む。一方、差分Δδstrの絶対値が閾値ΔδTH以上であれば、運転者は前方障害物ＳＢを回避する意思があり、運転者が回避方向を決定していると判定して、他の回避制御（操舵検出時の障害物回避制御手段３Ｈ）へ移行する。この他の回避制御３Ｈは、例えば前述の従来技術のような制御や、障害物ＳＢとの接触予想時間に応じて自動ブレーキをかける回避制御である。
ここで、上記障害物回避の操舵か否かの判定において、差分Δδstrを使用する代わりに、現時点での操舵角δstrの大きさに基づいて判定しても良い。また、操舵角δstrでの判定と、差分Δδstrでの判定とを組み合わせて判定しても良い。また、自車両の速度に応じて上記閾値ΔδTHを変更しても良い。

次に、ステップＳ４００では、障害物ＳＢを回避するのに有利な回避方向を判定する。
すなわち、障害物ＳＢを右方向に回避する場合と左方向に回避する場合とを考え、どちら方向に回避するほうが、回避時の余裕が大きいかを判定する。
次に、ステップＳ５００では、運転者のブレーキ操作後に、回避余裕の高い方向に回頭するヨーモーメントを発生させるための各輪１ＦＲ〜１ＲＬの制駆動力配分Ｆｘｄを決定する。

次に、ステップＳ６００では、自車両ＳＷ前方の障害物ＳＢを回避する意思があると推定できる運転者ブレーキ操作が行われているか否かを判定する。上記運転者ブレーキ操作が行われていると判定した場合には、ステップＳ７００に移行する。一方、上記運転者ブレーキ操作が行われていないと判定した場合には、復帰する。
上記運転者ブレーキ操作の判定は、ブレーキ踏角センサ１０の検出信号に基づき実施する。すなわち、ブレーキ操作が無いときの角度を基準値ゼロとして、ペダルの踏み込み角θBPを検出する。そして、（２）式に基づき、ブレーキペダルの踏み込み角θBPが、閾値θBP_THより大きい場合には、自車両ＳＷ前方の障害物ＳＢを回避する意思があると推定できる運転者ブレーキ操作を検出したと判定する。
θBP ＞ θBP_TH ・・・（２）

ここで、閾値θBP_THは、現在のブレーキ操作が回避目的のものか否かを判定するために設けた、ブレーキ踏み込み角の閾値である。
そして、踏み込み角θBPが閾値θBP_TH以下であれば、ステップＳ５００で計算した制駆動力配分Ｆｘｄを反映せずに、通常と同等の制動性能となる。一方、踏み込み角θBPが閾値θBP_THより大きい場合には、運転者は回避目的の制動を行っていると判定し、ステップＳ７００の処理へ移行する。すなわち、運転者がブレーキ操作を行った時点で、実際の車両挙動に表れるような左右輪の制駆動制御が行われる。

ステップＳ７００では、ステップＳ５００で算出した制駆動力配分量と、ステップＳ６００で検出した運転者によるブレーキペダルの踏み込み角θBPから、左右輪の制駆動量を決定して、復帰する。
ここで、制駆動指令出力手段３Ｆが、ステップＳ７００で決定した左右輪の制駆動量となるように、各モータ２ＦＲ〜２ＲＬ及びブレーキ装置４ＦＲ〜４ＲＬの各制御部に制御指令を出力する。

次に、上記ステップＳ２００の処理に対応する、自車両ＳＷが障害物ＳＢと接触する可能性の有無判定処理（回避判定手段３Ｃ）の例を、図６を参照しつつ説明する。
本実施形態では、現時刻（ｔ＝０）からＴｃｊ秒先までの間に接触の危険があるか否かを判定する。
まず、ステップＳ２１０において、現時刻（ｔ＝０）における自車両重心位置（Ｘｖ、Ｙｖ）から、自車両四隅の位置情報を算出する。

ここで、図７のように、車両の左前を（Ｘ_v1、Ｙ_v1）、右前を（Ｘ_v2、Ｙ_v2）、左後を（Ｘ_v3、Ｙ_v3）、右後を（Ｘ_v4、Ｙ_v4）と表記する。
続いてステップＳ２２０では、時刻ｔにおいて、障害物予想位置（ｘｂ′（ｔ）、ｙｂ′（ｔ））を中心とした半径Ｒｂの障害物領域の中に、車両四隅の予想位置である（ｘ_vi（ｔ）、ｙ_vi（ｔ））（但し、ｉ＝１，２，３，４）のいづれかが入るか否かを判定する。
この判定式は、以下のように表される。

ここで、上記（１）式、及び（２）式は、図４のように、走行路が直線路を想定したものである。車両重心軌跡（ｘ_v、ｙ_v）を、車両モデルを基に算出しても良い。
続いてステップＳ２２０では、現時刻からｔ秒後に障害物ＳＢと自車両ＳＷが接触する恐れが否かを判定する。上記（５）式のいづれかが真であれば、現時刻からｔ秒後に障害物ＳＢと自車両ＳＷが接触する恐れがあると判定出来る。
自車両ＳＷが障害物ＳＢを接触する可能性がある場合には、接触可能性有りのフラグをオンにして復帰する。 一方、現時刻からｔ秒後に障害物ＳＢと自車両ＳＷが接触する恐れが無いと判定した場合には、ステップＳ２３０に移行する。

ステップＳ２３０では、まず下記（６）式のように、時刻ｔをｔｃｊ秒進める。
ｔ ← ｔ ＋ｔｃｊ ・・・・（６）
続いて、下記（７）式のように、時刻ｔの値がＴｃｊを超えるか否かを判定する。
ｔ ＜ Ｔｃｊ ・・・・（７）
時刻ｔの値がＴｃｊ未満であれば、ステップＳ２２０に戻る。
一方、時刻ｔの値がＴｃｊ以上であれば、現時刻（ｔ＝０）からＴｃｊ秒先までの間に障害物ＳＢとの接触の危険がないと判定する。この場合にはし、接触可能性有りのフラグをオフにして復帰する。

次に、上記ステップＳ４００の処理である、回避方向判定方法（回避方向判定手段３Ｄａ）の例を、次に説明する。以下に２つの判定方法を示す。
まず、第１の回避方向判定方法を説明する。
ステップＳ３００の処理における接触判定の際の（７）式が偽となる時間、つまり自車両ＳＷが障害物ＳＢと接触する時間ｔをＴｔｃとする。すると、Ｔｔｃ秒後の障害物ＳＢの移動位置は、
（ｘｂ′（Ｔｔｃ）、ｙｂ′（Ｔｔｃ））となる。

またこのとき、障害物ＳＢと左右の道路境界までの距離は、下記（８）式で表すことが出来る。
ＤL ＝｜ｙｂ′（ｔ） −ＹL｜
ＤR ＝｜ｙｂ′（ｔ） −ＹR｜ ・・・（８）
ここで、上記（８）式では、障害物ＳＢの中心点と道路境界との距離を使用しているが、障害物ＳＢの右端の座標と左端の座標と、各近接する道路境界との距離を個別に使用しても良い。
そして、距離ＤLと距離ＤRについて、それぞれ下記（９）式に示す判定を行う。
ＤR ＜ ＤTH
且つ
ＤL ＜ ＤTH ・・・（９）
ここで、ＤTHは、回避余裕があるかないかを判定するための閾値である。

そして、距離ＤLと距離ＤRが共に閾値ＤTH未満であれば、左右方向に回避余裕度がないと判定する。左右方向に回避余裕度がないと判定した場合には、他の制御手段である緊急停止制御手段３Ｊへと移行する。
一方、距離ＤLと距離ＤRが共に閾値ＤTH未満で無ければ、左右方向の少なくとも一方には、回避余裕がある。この場合には、左右の回避余裕度を比較する。なお、距離ＤLと距離ＤRが左右の回避余裕度に相当する。

これによって、どちらの方向のほうが回避余裕度が高く、回避に有利な方向かの判定を行う。下記（１０）式に、その判定式を示す。
ＤR ＜ ＤL ・・・（１０）
そして、距離ＤLの方が大きい場合には、左方向への回避のほうが余裕が大きい。一方、距離ＤRの方が大きい場合には、右回避への回避の方が余裕が大きいということになる。
これによって、障害物回避に有利な回避方向が決定する。
ここで、選ばれた方向の余裕度（ＤRもしくはＤL）をＤVBRと置き換える。
以上が、第１の回避方向判定方法である。この判定方法が、最も単純な回避に有利な方向を算出する方法となる。

次に、第２の回避方向判定方法を、図８を参照しつつ説明する。
この第２の回避方向判定方法は、障害物ＳＢの将来軌跡だけではなく、自車両ＳＷの将来軌跡も加味して、回避方向を決定するものである。
ステップＳ４１０において、まず車両運動を予測する車両モデルと、障害物運動を予測する障害物モデルとの初期状態ベクトルを算出する。続いて、自車両ＳＷの周囲環境情報に基づいて、回避経路を評価する評価関数の設定を行う。上記モデルは、精密化することで運動の予測信頼性が向上する。一方、簡略化することで、マイクロプロセッサにかかる計算負荷を軽減できる。
ここで、本実施形態で使用する上記車両モデルについて説明する。
車両モデルは、タイヤ横力の飽和特性を含んだ２輪モデルを使用する。この車両モデルは、（１１）式〜（１７）式で示すような、微分方程式で記述できる。

ここで、θ、ν、β、γ、δtyrは、図９に示す関係にある。すなわち、θ、ν、β、γ、δtyrは、それぞれ自車両ＳＷの対置ヨー角、速度、すべり角、ヨーレート、前輪転舵角を表す。これらの変数は、自車両位置（ｘ_v、ｙ_v）と合わせて、本実施形態における自車両ＳＷの状態変数として扱う。
また、Ｍ、Ｉ、Ｌｆ、Ｌｒ、Ｎｇ、Ｔｓは、本実施形態における自車両パラメータである。このＭ、Ｉ、Ｌｆ、Ｌｒ、Ｎｇ、Ｔｓは、それぞれ車両質量、ヨーイナーシャ、重心から前輪軸までの距離、重心から後輪軸までの距離、ステアリングギア比、ステア系時定数を表す。

Ｆy_fとＦy_rは、前後輪タイヤ横力を表す。
Ｆy_fとＦy_rは、例えば"Bakker,E.,Nyborg,L.and Pacejka,H.B.:Tyre Modeling for Use in Vehicle Dynamics Ｓtudies,ＳAE Tech. Pap.Ｓer.,No.870495(1987)"に記載してあるような、タイヤ特性をモデル化した関数を、簡略化した形で用いる。その関数を（１８）式に示す。
Ｆyi ＝ ｇ_y（μ、αｉ） （但しｉ＝｛ｆ、ｒ｝） ・・・（１８）
ここで、μは、地面との摩擦係数である。ここではμ＝１と仮定する。
また、αiは、タイヤすべり角である。このαiとして、以下（１９）式及び（２０）式の計算式を使用する。

（１４）式中のａlongＧは、現時刻における車両前後方向の加速度を表す。本実施形態における車両モデルでは、現時刻における加減速度を維持して走行するものとする。
以上の車両モデルを用いると、本実施形態で使用する車両の運動状態は、７次元のベクトルとなる。また、車両を操作する入力は、１次元のベクトルとなる。そして、以下の（２１）式〜（２３）式にまとめることが出来る。

次に、この車両モデルの初期状態ベクトルを取得する方法について説明する。
ｘ_vとｙ_vは、ステップＳ１００の段階で算出されているＸｖとＹｖとなる。
γは、ヨーレートセンサ７の出力によって得ることが出来る。
θは、ある時点での車両姿勢を基準として、ヨーレートセンサ７の出力を積分することで検出できる。
Δtyrは、操舵角δstrをギア比Ｎｇを割ったものを用いることができる。
βは、下記（２４）式で表すことができる。但し、車両縦方向の速度をｖ_x、横方向の速度をｖ_yとする。

（２４）式から分かるように、βの検出は、車両に取り付けた加速度センサ６で検出した車両縦方向の加速度を積分した値をｖ_x、車両横方向の加速度を積分した値をｖ_yとして使用することで可能となる。また、βが微小であると仮定すると、ｖ＝ｖ_xと近似できる。
以上の処理により、車両モデルの初期状態取得が完了する。
次に、本実施形態で使用する障害物モデルについて説明する。
現時点での移動速度情報に基づいて等速直線運動をしていると考えると、障害物モデルは、（２５）式、及び（２６）式に示すような微分方程式で記述出来る。

ここで、障害物ＳＢの動きをより詳細に検出することができれば、（２５）式、（２６）式で示した障害物モデルを複雑化することは可能である。しかし、前述のとおり、マイクロプロセッサにかかる計算負荷を抑えるためにも、本実施形態では最も単純なモデルを例示した。その式を（２７）式及び（２８）式に示す。

次に、回避経路を評価する評価関数の設定を行う。
評価関数は、下記（２９）式で表すことが出来る。この（２９）式は、現在時刻ｔ０から所定推定時刻（ｔ０＋Ｔｆ）までに、車両に対して加えた入力ｕに対する、車両状態ベクトルｘの予測値に基づくものである。

ここで、（２９）式右辺の第１項は、時刻（ｔ０＋Ｔｆ）における車両運動状態を評価する式（終端評価式）である。第２項は、時刻ｔ０から（ｔ０＋Ｔｆ）までの区間内における車両運動状態を評価する式（区間評価式）である。
ここで、Ｔｆが大きいほど、より長い将来を予測することになるが、一般的に演算負荷が大きくなる。
そして、終端評価項目および区間評価項目を、次のように設定する。
終端評価項目１：Ｔｆ秒後、車両姿勢が道路方向に向くようにする
区間評価項目２：Ｔｆ秒間、前方障害物ＳＢに近づかないようにする。
区間評価項目３：Ｔｆ秒間、自車両ＳＷが道路を逸脱しないようにする
区間評価項目４：Ｔｆ秒間、自車両ＳＷの操舵制御入力はできるだけ小さくする
これらの評価項目に対応する評価式は、次のようになる。
・終端評価項目１

・区間評価項目２（σｘは関数の形状を表すパラメータ）

・区間評価項目３（Δは、道路境界に接近する余裕幅パラメータ）

・区間評価項目４

以上の各評価項目ごとに、パラメータｗ１，ｗ２，ｗ３、ｗ４を用いて重み付けすると、（２９）式の第１項、第２項は、以下の（３４）式及び（３５）式のように表される。

以上で、評価関数設定が終わり、ステップＳ４１０の処理が完了する。
このステップＳ４１０で決定した自車両モデルの初期状態、障害物モデルの初期状態、評価関数を用いて、以降の処理で最適化計算を行う。そして、今回設定した評価関数の観点から数値的に最適な回避経路の算出を行う。
次に、ステップＳ４２０では、予めマイクロプロセッサ内のメモリに格納しておいた、様々な場面に基づいて作成された時系列回避操作量マップを使用する。この時系列回避操作量マップから、現在の回避場面にもっとも近く、かつ、右方向に回避を行うものを選ぶ。選択したものを、最適化計算を行う際の初期解として使用する。
上記時系列回避操作量マップについて説明する。

本実施形態で想定している時系列回避操作量マップの作成方法は、図１０に示すように、ステップＳ４１０で説明した車両モデルを用いて、自車両速度と自車両ＳＷと障害物ＳＢとの相対距離を評価軸にとる。そして、各条件において車両が右方向に障害物ＳＢを回避する際のシミュレーションをオフラインで行い、その時の時系列操舵量を取得する。これを、設定した全ての条件についてシミュレーションを行って、初期解マップインデクスを作る。そして、各時系列操作量とともに、マイクロプロセッサのメモリに格納しておく。

左に回避する場合も同様に、オフラインシミュレーションの結果をメモリに格納しておく。
そしてステップＳ４２０では、メモリから本時系列回避操作量マップを参照して、現時刻の自車両速度と障害物ＳＢまでの距離から最も近い条件を選択し、そのインデクスが示すメモリアドレスに格納された時系列操作量を読み込む。これが、最適化計算の際の初期解となる。

ここで、本実施形態における時系列回避操作量マップは、自車両速度と相対縦距離を評価軸に使用している。この他にも、相対縦距離や障害物ＳＢの移動速度等を評価軸に加えることで、実際の場面に対しより対応した時系列操作量を初期解に設定することが可能である。但し、マイクロプロセッサ内のメモリ容量に限りがある。このため、メモリ容量と汎用性のトレードオフを考えて、マップを作成する必要がある。

次に、ステップＳ４３０では、ステップＳ４１０とステップＳ４２０で設定した車両モデル、障害物モデル、評価関数、初期解に基づいて、最適化計算を行う。
ここで、（２９）式で表される評価関数を最小にするような操作量を求める問題は、一般に最適制御問題と呼ぶ。その数値解を求めるために様々なアルゴリズムが公知の技術として存在する。公知技術の一例として、文献：T.Ohtsuka,"A continuation /GMREＳ method for fastcomputation of nonlinear receeding horizon control",Automatica, vol,40, 563/574, 2004. を挙げる。

このようなアルゴリズムを使用して、最適操作量の算出を行う。本実施形態の場合（２２）式より、入力はｕ_v＝δtyr であるので、時刻ｔ０からｔ０＋Ｔｆまでの各操作量が時系列で算出できる。実際の操作量算出では、評価区間を適当なステップ数Ｎで分割して離散化を行い、各ステップ時点における操作量の値を算出する。
つまり、次の式に示すような、Ｎ個の時系列入力が得られる。

ここで、Ｎが大きいほどサンプル時間間隔が短くなって、精度の良い予測操作量が算出できる。一方、Ｎが大きいほど、求めるデータ数が大幅に増加するため、マイクロプロセッサの計算負荷が高くなってしまう。このような観点から、サンプル時間間隔が10〜100msecになるようにＮを決定することが望ましい。
次に、ステップＳ４４０では、右回避時の回避余裕度を算出する。
ここでは、最適時系列操作を行ったときの車両モデルの軌跡に基づいた方法を用いる。まず、ステップＳ４３０で算出した最適時系列操作量をステップＳ４１０で設定した車両モデルに入力した際の車両軌跡（ｘ_v（τ）、ｙ_v（τ））と、障害物ＳＢの移動軌跡（ｘｂ（τ）、ｙｂ（τ））に基づいて、下記式に示すように、自車両重心から障害物ＳＢまでの時系列距離ＤVB_R（ｔ）を算出する。そして、ＤVB_R（ｔ）の中で、最も距離が小さいものをＤVBmin_Rとする。

また、車両軌跡（ｘ_v（τ）、ｙ_v（τ））と右側道路境界についても、下記式に基づき、時系列距離ＤVR_R（ｔ）を算出する。そして、し、ＤVR_R（ｔ）の中で、最も距離が小さいものをＤVRmin_Rとする。

このＤVBmin_RとＤVRmin_Rとを用いて、下記式に基づき、右側回避の際の余裕度ＤRを算出する。
ＤR ＝ｗ_VB・ＤVRmin_R ＋ｗ_VR・ＤVRmin_R ・・・（４１）
（４１）式におけるｗ_VBは、障害物ＳＢとの接近度に対する重み係数を表す。ｗ_VRは、道路境界との接近度に対する重み係数を表す。ここで、障害物回避を優先するために、通常は、ｗ_VB ＞ｗ_VRとなるように重みを設定する。

ここで、ステップＳ４２０〜ステップＳ４４０までが、右側へ回避する際の余裕度を計算する処理である。次のステップＳ４５０〜ステップＳ４７０までが、左側へ回避する際の余裕度を計算する処理である。ステップＳ４５０〜ステップＳ４７０における基本的な処理内容は、ステップＳ４２０〜ステップＳ４４０での処理内容と同様である。したがって詳細は省略する。

ステップＳ４５０では、予めマイクロプロセッサ内のメモリに格納しておいた、様々な場面に基づいて作成された時系列回避操作量マップから、現在の回避場面にもっとも近く、かつ、左方向に回避を行うものを選択する。選択したものを、最適化計算を行う際の初期解として使用する。
ステップＳ４６０では、ステップＳ４１０とステップＳ４５０で設定した車両モデル、障害物モデル、評価関数、初期解に基づいて、最適化計算を行う。ここでも、以下に示すような、Ｎ個の時系列入力が得られる。

ステップＳ４７０では、ステップＳ４６０の最適化計算結果と車両モデルを用いて、自車両重心から障害物ＳＢまでの時系列距離ＤVB_L（ｔ）を算出する。そのＤVB_L（ｔ）の中で、最も距離が小さいものをＤVEmin_Lとする。

また、車両軌跡（ｘ_v（τ）、ｙ_v（τ））と左側道路境界についても、以下のように時系列距離ＤVR_L（ｔ）を算出する。ＤVR_L（ｔ）の中で、最も距離が小さいものをＤVRmin_Lとする。

このＤVEmin_LとＤVRmin_Lを用いて、以下に示す右側回避の際の余裕度ＤLを算出する。
ＤL ＝ｗ_VB・ＤVBmin_L ＋ｗ_VR・ＤVRmin_L ・・・（４７）
次に、ステップＳ４８０では、左右のどちらかに回避余裕度があるか否かの判定を行う。
ステップＳ４４０とステップＳ４７０で算出したＤRとＤLについて、（９）式と同様の判定を行う。ＤRとＤLが共に閾値よりも小さければ、左右方向ともに回避余裕度がないと判定する。左右方向ともに回避余裕度がないと判定した場合には、例えば他の緊急回避制御である緊急停止制御に移行する。
ＤRとＤLのいずれかが閾値よりも大きければ、左右方向に回避余裕があると判定してステップＳ４９０に移行する。

ステップＳ４９０では、左右の回避余裕度を比較して、どちらの方向のほうが回避余裕度が高いか、つまりどちらの方向のほうが回避に有利な方向かの判定を行う。判定式は（１０）式と同様である。すなわち、ＤLのほうが大きければ、左方向への回避のほうが余裕が大きい。一方、ＤRの方が大きければ、右方への回避のほうが余裕が大きいということになる。
これによって回避方向が決定され、選択した方向の余裕度（ＤRもしくはＤL）をＤVBRと置き換える。
また、選択した方向の障害物ＳＢとの余裕度（ＤVBmin_RもしくはＤVBmin_L）をＤVBに置き換える。また、選択した方向の道路境界との余裕度（ＤVRmin_RもしくはＤVRmin_L）をＤVRと置き換える。

次に、上記ステップＳ５００の処理に対応する、制駆動力配分処理（制駆動力配分手段３Ｄｂ）の例について説明する。以下に３つの制駆動力配分処理の例を示す。
まず、第１の制駆動力配分処理方法を説明する。この第１の制駆動力配分処理方法は、上記第１の回避方向判定方法に対応した制駆動力配分処理である。
この第１の制駆動力配分処理方法は、図１１に示すようなマップや関数を使用して、左右の駆動力配分を決定する。

ここで、上記ステップＳ４において左右回避予余裕度の大きい方をＤVBRとしている。そして、この回避余裕度ＤVBRが大きければ、その分、回頭する余裕も生じることになる。配分量にあたる左右の制駆動力差をＦｘｄと表記する。そして、制駆動力差Ｆｘｄを、図１１に示すように、最も単純な配分例としてＤVBRに応じて線形に制駆動力差Ｆｘｄを増加させる。図１１では、線形に増加させる場合を例示しているが、例えば、階段状や曲線状に増加するようなしても良い。

ここで、左右の制駆動力差Ｆｘｄが、障害物回避のヨーモーメントを発生させるための各輪の制駆動力配分となる。
次に、第２の制駆動力配分処理方法を説明する。この第２の制駆動力配分処理方法は、上記第２の回避方向判定方法に対応した制駆動力配分処理である。
この第２の制駆動力配分処理方法は、ステップＳ４９０で決定した回避余裕度ＤVBとＤVRとに基づいて決定する。すなわち、車両の将来位置情報を用いた方法である。

配分量にあたる制駆動力差をＦｘｄと表記する。すると、ＤVBが小さいほど、緊急度が高いので制駆動力差Ｆｘｄは大きくなる。一方、ＤVBが大きいほど、支援の必要が小さくなるので制駆動力差Ｆｘｄは小さくなる。また、ＤVRが小さいということは、より回避時に道路側に接近しやすいということである。したがって、制駆動力差Ｆｘｄを大きくしすぎると、道路への接触が大きくなる。そのため、図１２，図１３に示すようなマップや関数をそれぞれ使用して、ＤVBに応じたＦｘｄ１と、ＤVRに応じたＦｘｄ２を求め、下記式のように両者を組み合わせて、制駆動力差Ｆｘｄを決定する。
Ｆｘｄ ＝Ｆｘｄ１ ＋Ｆｘｄ２

次に、第３の制駆動力配分処理方法を説明する。この第３の制駆動力配分処理方法は、上記第２の回避方向判定方法に対応する別の制駆動力配分処理の例である。
この第３の制駆動力配分処理方法は、ステップＳ４００で使用した車両モデルと計算した最適な時系列操作量を用いて決定する。すなわち、車両の将来運動状態を用いた方法である。
ステップＳ４００で車両の時系列回避軌跡を算出した際と同様の方法で、以下（４８）式に示すように時系列の車両ヨーレートを算出し、その絶対値が最大のものを選び出す。

このγmaxが大きければ、回避時の車両運動量が大きいということになり、強めの支援が必要になる。
また、ステップＳ４１０で設定した評価関数には、道路境界に近づき過ぎないようにという評価項目が加わっている。このため、これが結果的にヨーレートの大きさ制約に反映されている。よって、図１４に示すようにγmaxの大きさに比例して制駆動力差Ｆｘｄを決定する。

次に、ステップＳ７００の処理に対応する、ステップＳ５００で算出した制駆動力配分量と、ステップＳ６００で検出した運転者によるブレーキペダルの踏み込み角θBPから、左右輪の制駆動量を決定する処理例（制駆動量決定手段３Ｅ）を説明する。このとき図１５を参照して説明する。
まず、ステップＳ７１０では、ステップＳ６００で検出したブレーキ踏み込み角θBPから、通常制動時における各輪１ＦＲ〜１ＲＬのブレーキパッドにかかる制動トルク
Ｔｑi（i＝｛fl,fr,rl,rr｝）を算出する。

また、自車両ブレーキ系統のモデリングを事前に行う。そして、（４９）式に示すように、ブレーキ踏み込み角θBPの関数として４輪分を表す。
Ｔqi＝ｈi（θBP）（i＝｛fl,fr,rl,rr｝） ・・・（４９）
ここで、本実施形態では駆動側回転方向を正に取っているため、（４９）式におけるＴqiは、制動トルクの場合には、ゼロ以下となる。
次に、ステップＳ７２０では、通常制動時における各輪縦力を計算する。（４９）式によって算出した各輪１ＦＲ〜１ＲＬの制動トルクを加えた際に、タイヤが定常状態で地面に伝えようとする縦力は、（５０）式のように表すことができる。

ここで、Ｒｗはタイヤ回転半径を表す。
次に、ステップＳ７３０では、ブレーキ踏み込み角θBPから予想できる通常ブレーキ時の各輪１ＦＲ〜１ＲＬの制動トルク過大の影響で、タイヤがスリップしていないかを判定する。（５１）式に、この判定式を示す。

ここで、Ｆziは各輪１ＦＲ〜１ＲＬの輪荷重を示す。この各輪１ＦＲ〜１ＲＬの輪荷重は、停止時の各輪重量配分と制動時の予測加減速度から算出する。
また、路面摩擦係数μは、路面摩擦推定手段を用いて取得できる。本実施形態におけるこの路面摩擦推定手段は、タイヤ回転速度情報を基に推定されるような技術を使う。
（５１）式に示した４つの判定式のうち、ひとつでも真となればそのタイヤは制動トルク過大の影響により、ロックする可能性がある。その場合は、本実施形態のシステムから、公知技術に見られるようなアンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ制御手段３Ｇ）へと制御が移行する。
（５１）式に表した判定式が全て偽であれば、通常制動時、タイヤ力にまだ余裕があると判定して、ステップＳ７４０へと移行する。

ここで、ステップＳ７１０〜ステップＳ７３０までの処理は、運転者のブレーキペダル踏み込み角から、通常制動時における各輪１ＦＲ〜１ＲＬの制動力を計算するものである。
次に、ステップＳ７４０では、通常時の各輪制動力に、ステップＳ５００で算出された左右輪制駆動力差がＦｘｄとなるように各輪１ＦＲ〜１ＲＬに制駆動力を分配する。分配した後の各輪制駆動力をＦxi′とすると、以下のように表される。

（５２）式において、Ｆｘｄは正のため、ステップＳ５００で決定した回避に有利な方向側のタイヤ制動力がマイナス、反対側がプラスとなる。つまり右方向に回避したい場合は右輪の制動力が強くなる。
次に、ステップＳ７５０では、分配後の各輪制駆動力Ｆxi′が、タイヤ力の限界を超えてスリップ状態にならないかを判定する。判定式は（５１）式と同様で、以下の通りである。

ここで、Ｆziは、停止時の各輪重量配分と制動時の予測加減速度とから算出されるので、再計算を行う必要がある。（５３）式が１つ以上真であれば、スリップの可能性があるとみなすことができ、配分量の補正を行うために、ステップＳ７６０へ移行する。
一方、全てが偽であれば、各輪１ＦＲ〜１ＲＬともグリップ状態と見なせるので、ステップＳ７７０へと進む。

次に、ステップＳ７６０では、配分の結果でスリップ状態に陥らないように、制駆動力配分量Ｆｘｄの補正を行う。補正分をΔＦｘｄと表すと、補正後の制駆動力配分量Ｆｘｄは以下のように表される。
Ｆｘｄ ← Ｆｘｄ −ΔＦｘｄ ・・・（５４）
処理後はステップＳ７５０に戻って再度判定を行う。そして、（５４）式の判定結果が全て偽となるまで、ステップＳ７５０，Ｓ７６０の処理において補正と判定を繰り返す。

次に、ステップＳ７７０では、決定した各輪１ＦＲ〜１ＲＬの制駆駆動力Ｆxi′の結果に基づいて、各輪１ＦＲ〜１ＲＬに指令するための制駆動トルクを算出する。たとえば、（５０）式を用いて制駆動トルクＴqi′を逆算する。
ここで、ステップＳ７００で求めた各輪制駆動トルクは、制駆動指令出力手段３Ｆによって、制動トルクであれば各ブレーキ装置の制御部（油圧回路など）に指令トルクを出力し、駆動トルクであれば駆動モータ２ＦＲ〜２ＲＬの制御部へと指令トルクを出力する。

なお、駆動モータ２ＦＲ〜２ＲＬは、アクセル踏角センサ１１などからの情報に基づき駆動制御する。
ここで、上記処理はあくまでプロセッサ上での内容であり、部分的な路面μの低下などの影響で、スリップを必ず防ぐというものではない。そこで、制駆動指令出力手段３Ｆによって実際に配分結果を実現しようとした際に、スリップ現象を検知した場合は、配分量を再計算する方法や、通常のブレーキ性能に戻す方法が、対策として考えられる。

ここで、ブレーキ踏角センサ１０は、制動操作検出手段を構成する。ステレオカメラ５は、小ｋｇＩ物検出手段、及び道路境界検出手段を構成する。回避制御量算出手段３Ｄは、回避運動発生手段を構成する。加速度センサ６、ヨーレートセンサ７、車輪速センサ９ＦＲ〜９ＲＬ、操舵角センサ８、及び自車両運動状態取得手段３Ａは、自車両状態検出手段を構成する。車輪速センサ及びステップＳ７３０が路面摩擦係数推定手段を構成する。操舵角センサ８が操舵検出手段を構成する。

（動作及び作用）
本実施形態の車両用運転支援で期待される動作を、上述の図５に示す場面を例にして、図１６を参照しつつ説明する。
現在、例えば障害物ＳＢが道路の真ん中よりに存在しているとする。すると、現時点における位置情報だけで判定すると、右に避けようか左に避けようか、運転者にとっては判定しづらい。
しかし、障害物ＳＢの動きから将来の移動軌跡を予測した結果、左に避ける場合の接触危険度が非常に大きくなり、逆にその分、右に避ける場合の接触危険度が小さくなることが分かる。現時点では回避方向を判定しづらい場面だが、このように将来を予測することで、回避に有利な方向をより精度良く決定することができる。

そして、運転者が、回避のための操舵操作の前に、迷ってブレーキペダルを踏んだことを検知すると、有利な方向に向くように左右輪の制駆動力配分を調整する。
これによって、制動操作をトリガとして、制動性能を犠牲にすることなく、回避に有利な方向に車両の向きを向ける。この結果、物理的な回避効果が向上する。また、回避に有利な方向を運転者に伝えることで心理的な回避効果の向上も期待できる。

（効果）
（１）前方の障害物ＳＢを検知して、この障害物ＳＢの回避に有利な方向をあらかじめ求め、運転者が制動操作を行った時に、その方向に車両が向くようにヨーモーメントを発生させる。これによって、運転者が回避操作に迷ってしまい、とっさに制動操作を行った場合に、車両が回避に有利な方向へ回頭する。
この結果、通常制動時よりも物理的な回避効果が向上する。また、運転者に有利な方向へ操舵を行わさせるきっかけを与え、心理的な回避効果の向上も期待できる。

（２）自車両ＳＷ前方の道路境界を検出し、道路から逸脱しない範囲で回避に有利な方向を求める。このため、道路の外に飛び出すような動作が抑制出来る。すなわち、一般的な運転者が選択しないような回避行動にはならないように回避方向とすることが出来る。
（３）また、制動時に。その制動配分を調整することで、障害物回避のヨーモーメントを発生させている。この結果、制動性能を犠牲にすることなく、回避に有利な方向に車両の向きを向ける。また、運転者の操舵操作を阻害することが無い。

（４）自車両ＳＷまたは障害物ＳＢの現在の動きから将来の動きを予測する。これによって、自車両ＳＷまたは障害物ＳＢの移動量を加味した上で、回避に有利な方向を求める。これによって障害物回避方向の妥当性が向上する。
（５）自車両ＳＷが走行する走行路の路面摩擦情報を取得することで、いづれかの車輪１ＦＲ〜１ＲＬが、発生できる力の限界を超えないように左右輪の制駆動力を求める。この結果、各輪１ＦＲ〜１ＲＬがスリップして全体の制動性能が悪化するのを防ぐことができる。

（変形例）
（１）本実施形態では、逐次更新による処理内容は省略している。所定時間間隔で制駆動力差を計算して制駆動力制御を行うような演算則を加えるように制御を補正しても良い。
（２）また、上記実施形態では、各輪にそれぞれ駆動モータを配置する車両構成を示しているが、これに限定しない。左右輪を同一のモータで駆動する構成としても良いし、エンジンによって駆動しても良い。
（３）障害物回避のための制駆動力配分の調整は、必ずしも４輪全輪の制駆動力を調整する必要は無い。前輪の左右輪の制駆動力差だけを調整しても良い。また。左右輪差ではなく、回頭する側の前後輪の制駆動力差を調整したりして必要なヨーモーメントを発生させても良い。
（４）また、障害物回避のためのヨーモメントの発生は、操舵トルクを調整（補舵）して発生させても良い。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、上記実施形態と同様な装置などについては同一の符号を付して説明する。
本実施形態の基本構成は、上記第１実施形態と同様である。ただし、制駆動力コントローラ３の処理の一部が異なる。
本実施形態における制駆動力コントローラ３の処理を図１７に示す。ここで、第１実施形態と同様な処理については、同一のステップ番号を付して詳細は省略する。
即ち、ステップＳ１００〜ステップＳ７００の処理は、上記第１実施形態での処理と同様である。ただし、ステップＳ３００の比較判断において、運転者が回避目的の操舵操作を行っていると判定した場合にステップＳ８００に移行する。

ステップＳ８００では、マイクロプロセッサ内のメモリに格納された１サンプル時間前の処理履歴に基づいて、ステップＳ３００で判定された回避のための操舵操作が、回避のための制駆動配分して制駆動トルクを調整した後によるものか否かを判定する。
回避のための制駆動トルクの調整がまだ機能していなければ、第１実施形態と同様に、他の障害物回避制御３Ｈに移行する。この場合には、障害物回避が必要な状況において、運転者によるブレーキ操作の前に操舵操作が行われている。このため、運転者が自らの意思で前方障害物ＳＢを回避する方向を決定したと判定出来る。

一方、 回避のための制駆動トルクの調整が実施されていると判定した場合には、ステップＳ９００に移行する。この場合には、運転者によるブレーキ操作の後に操舵操作が行われていると判定できる。したがって、ステップＳ９００にて、操舵操作量に応じて制駆動力配分を補正する。
次に、ステップＳ９００に移行することは、運転者の操舵操作量から運転者の回避しようとする方向が確定していると見なせる。このため、ステップＳ９００では、運転者の回避方向のみの回避余裕度の計算を行う。

次に、ステップＳ１０００では、運転者の選択した回避方向に車両が向くヨーモーメントを発生するための、左右輪の制駆動力配分差Ｆｘｄを決定する。
ここで、現在までの回避に有利となるように制駆動力を配分し、それに応じて運転者が有利となる方向へ操舵した結果、操舵量が過大で道路境界から逸脱の可能性が発生するような場面も想定できる。このような状況に対しても、道路外に逸脱しないように、ここでは図１２，図１３を使用した上述の第２の配分方法を用いる。これにより、障害物ＳＢとの回避余裕度が大きいが、道路との余裕度が小さくなった場合は、例えば制駆動力配分差Ｆｘｄが負となり、配分量が回避に有利な方向とは逆の方向になるように配分し、過大と判定された操舵量を戻す方向に支援を行おうとする。

次に、ステップＳ１１００では、ステップＳ１０００で算出した制駆動力配分量と、ブレーキ操作量に基づいて左右輪の制駆動量を決定する。
ここで、制駆動指令出力手段３Ｆが、ステップＳ１１で決定した左右輪の制駆動量となるように、各モータ及びブレーキ装置４ＦＲ〜４ＲＬに制御指令を出力する。
次に、上記ステップＳ９００の処理に対応する回避余裕度の処理例を、図１８を参照して説明する。

まず、ステップＳ９１０では、車両運動を予測する車両モデルと障害物運動を予測する障害物モデルの初期状態ベクトルを算出し、自車両ＳＷの周囲環境情報に基づいて、回避経路を評価する評価関数の設定を行う。
処理内容は第１実施形態におけるステップＳ４１０と同様なので、説明は省略する。ただし、車両モデルの初期ベクトルである前輪転舵角が、ステップＳ４１０で設定する場合より大きい。したがって、ヨーレートやすべり角も発生していることが予想できる。

次に、ステップＳ９２０では、予めマイクロプロセッサ内のメモリに格納しておいた、様々なシーンに基づいて作成された時系列回避操作量マップから、現在の回避シーンにもっとも近く、かつ、運転者の操舵方向に回避を行うものを選択する。選択したものを、最適化計算を行う際の初期解として使用する。
処理内容は、運転者の選択した回避方向が右であれば第１実施形態におけるステップＳ４２０と、左であれば第１実施形態におけるステップＳ４５０と同様の処理を行う。

次に、ステップＳ９３０では、ステップＳ９１０とステップＳ９２０で設定した車両モデル、障害物モデル、評価関数、初期解に基づいて、最適化計算を行う。
処理内容は、運転者の選択した回避方向が右であれば第１実施形態におけるステップＳ４-３と、左であれば第１実施形態におけるステップＳ４６０と同様の処理を行うので、詳しい説明は省略する。
次に、ステップＳ９４０では、操舵方向へ回避時の回避余裕度を算出する。
処理内容は、運転者の選択した回避方向が右であれば第１実施形態におけるステップＳ４４０と、左であれば第１実施形態におけるステップＳ４７０と同様の処理を行う。
そして、ステップＳ９４０での処理終了前に、余裕度をＤVBR、障害物ＳＢとの余裕度をＤVB、道路境界との余裕度をＤVRと置き換えておく。

次に、ステップＳ９５０では、運転者の選択した回避方向に回避余裕度があるか否かの判定を行う。ステップＳ４８０のように以下のような判定が行われる。
ＤVBR ＜ ＤTH ・・・ （５５）
（５５）式が真であれば、運転者が選択した方向に回避余裕度がないと判定出来る。この場合には、本実施形態のシステムから、緊急ブレーキシステムへと機能が移行する。
一方（５５）式が偽であれば、運転者が選択した方向に回避余裕があると判定出来る。この場合には、次の処理へ移行する。

次に、ステップＳ１１００の処理に対応する、左右輪の駆動量を決定する処理例を、図１９を参照して説明する。
まず、ステップＳ１１１０では、ブレーキペダルの踏み込み角を検出し、その角度を基に、通常制動時における各輪１ＦＲ〜１ＲＬのブレーキパッドにかかる制動トルク
Ｔｑｉ（ｉ＝｛ｆｌ，ｆｒ，ｒｌ，ｒｒ｝）を算出する。
この算出式は（４９）式と同様である。
次に、ステップＳ１１２０では、通常制動時における各輪１ＦＲ〜１ＲＬの縦力計算を行う。ここで、縦力計算には（５０）式を用いる。そして、横力計算式も以下のように示す。

前述のように、（５６）式のように路面摩擦係数、各輪すべり角の関数として表せる。
次に、ステップＳ１１３０では、ブレーキ踏み込み角から予想することが出来る、通常ブレーキ時の各輪制動トルク過大の影響で、タイヤがスリップしていないかを判定する。判定式は、横力も考慮して以下のように表される。

（５７）式に示した４つの判定式のうち、ひとつでも真となればそのタイヤは制動トルク過大の影響により、ロックする可能性がある。その場合は、本実施形態のシステムから、公知技術に見られるようなアンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ制御手段３Ｇ）へと機能が移行する。

（５７）式に表した判定式が全て偽であれば、通常制動時に、タイヤ力にまだ余裕があると判定されて、ステップＳ１１４０へと移行する。
ここで、ステップＳ１１１０からステップＳ１１３０までは、運転者のブレーキペダル踏み込み角と操舵による影響を加味した形で、通常制動時における各輪１ＦＲ〜１ＲＬの制動力を計算するものである。

次に、ステップＳ１１４０では、通常時の各輪制動力に、ステップＳ１０００で算出された左右輪制駆動力差がＦｘｄとなるように各輪１ＦＲ〜１ＲＬに制駆動力を分配する。分配時の式は（５２）式と同様で、分配後の各輪制駆動力をＦｘｉ′と表記する。
次に、ステップＳ１１５０では、分配後の各輪制駆動力Ｆｘｉ′と横力Ｆｙｉ′が、タイヤ力の限界を超えてスリップ状態をならないかを判定する。判定式は（５７）式と同様で、以下のとおりである。

（５８）式が１つ以上真であれば、スリップの可能性があると見なされ、配分量の補正を行うために、ステップＳ１１６０へ進む。全て偽であれば、各輪１ＦＲ〜１ＲＬともグリップ状態と見なせるので、ステップＳ１１７０へと進む。以上が、ステップＳ１１５０での処理である。
次に、ステップＳ１１６０では、配分の結果、スリップ状態に陥らないように、制駆動力配分量Ｆｘｄの補正を行う。補正分をΔＦｘｄと表すと、補正後の制駆動力配分量Ｆｘｄは以下のように表すことが出来る。
Ｆｘｄ ← Ｆｘｄ − ΔＦｘｄ （５９）
処理後はステップＳ１１５０に戻って再度判定を行う。（５８）式の判定結果が全て偽となるまで、補正と判定を繰り返す。
次に、ステップＳ１１７０では、決定した各輪１ＦＲ〜１ＲＬの制駆駆動力Ｆｘi′の結果に基づいて、各輪１ＦＲ〜１ＲＬに指令するための制駆動トルクを算出する。
その他の構成は、上記第１実施形態と同様である。

（動作）
本実施形態の車両用運転支援で期待される動作を、上述の図５に示す場面を例にして、図２０を参照しつつ説明する。
現時点では回避方向を判定しづらい場面でも、将来を予測することで、回避に有利な方向を決定することができる。このため、運転者が、回避のための操舵操作の前に、迷ってブレーキを踏んだ際に、有利な方向に向くように左右輪の制駆動力が配分される。その結果、制動性能を犠牲にすることなく、回避に有利な方向に向けることで物理的な回避効果が向上し、回避に有利な方向を運転者に伝えることで心理的な回避効果向上も期待できる。

その後、運転者が反応して操舵操作を行うと、障害物ＳＢは回避できそうだが道路から逸脱する危険が生じる可能性もある。
ここで、各輪１ＦＲ〜１ＲＬの制駆動力配分は道路との接触危険度も考慮して決めているため、回避方向とは逆方向モーメントが働くように各輪制駆動力を決定する。これによって運転者が前方の障害物ＳＢを認識してブレーキ操作を行ってから実際に回避を行うまで支援を行うことになり、より高い回避効果を期待できる。

（本実施形態の効果）
（１）障害物回避の機能が作動した後も、搭載した各検出装置から新規取得した情報に基づいて再計算を行い、計算結果を反映させる。これによって、動きの予測が外れたときや想定外の事象に対しても、適宜修正を行うことができる。
（２）制動操作を検出して障害物回避の機能が作動した後に操舵操作が行われた場合でも、操舵量に応じて左右輪の制駆動力を調節する。この結果、操舵操作と制駆動制御が合わさって、不安定な車両挙動となることを抑えることができる。
（３）その他の効果は、上記第１実施形態と同様である。

本発明に基づく第１実施形態に係る装置構成を示す車両に搭載する概略構成図である。 本発明に基づく第１実施形態に係る制駆動力コントローラの構成を示す図である。 本発明に基づく第１実施形態に係る回避制御量算出手段の構成を示す図である。 本発明に基づく第１実施形態に係る制駆動力コントローラの処理を説明するための図である。 制駆動力コントローラの処理を説明のための場面の例を示す図である。 本発明に基づく第１実施形態に係る回避判定の判断処理を示す図である。 本発明に基づく第１実施形態に係る回避判定における、接触危険度判定を説明する際の図である。 本発明に基づく第１実施形態に係る回避方向決定部分の処理を説明する図である。 本発明に基づく第１実施形態に係る車両モデルの状態ベクトルを説明するための図である。 本発明に基づく第１実施形態に係る最適計算の初期解読み込み説明図である。 本発明に基づく第１実施形態に係る制駆動力配分方法を説明する図である。 本発明に基づく第１実施形態に係る制駆動力配分方法を説明する図である。 本発明に基づく第１実施形態に係る制駆動力配分方法を説明する図である。 本発明に基づく第１実施形態に係る制駆動力配分方法を説明する図である。 本発明に基づく第１実施形態に係る各輪制駆動トルクの決定を説明する図である。 本発明に基づく第１実施形態に係る動作例を説明する図である。 本発明に基づく第１実施形態に係る制駆動力配分手段の処理を説明する図である。 本発明に基づく第２実施形態に係る操舵方向の回避余裕判定の処理を説明する図である。 本発明に基づく第２実施形態に係る各輪制駆動トルクの決定の処理を説明するための図である。 本発明に基づく第２実施形態に係る動作例を説明する図である。

符号の説明

１ＦＲ〜１ＲＬ 車輪
２ＦＲ〜２ＲＬ 駆動モータ
３ 上記制駆動力コントローラ
３Ａ 自車両運動状態取得手段
３Ｂ 車両前方情報取得手段
３Ｃ 回避判定手段
３Ｄ 回避制御量算出手段
３Ｄａ 回避方向判定手段
３Ｄｂ 制駆動力配分手段
３Ｅ 制駆動量決定手段
３Ｆ 制駆動指令出力手段
３Ｇ ＡＢＳ制御手段
３Ｈ 他の障害物回避制御手段
３Ｊ 緊急停止制御手段
４ＦＲ〜４ＲＬ ブレーキ装置
５ ステレオカメラ
６ 加速度センサ
７ ヨーレートセンサ
８ 操舵角センサ
９ＦＲ〜９ＲＬ 車輪速センサ
１０ ブレーキ踏角センサ
Ｆｘｄ 制駆動力差（制駆動力配分）
Ｔqi 制駆動トルク

Claims (8)

1. 運転者の制動操作を検出する制動操作検出手段と、
   運転者による操舵操作を検出する操舵操作検出手段と、
   自車両の進行方向前方に存在する障害物を検出する障害物検出手段と、
   障害物検出手段が検出した障害物に自車両が接触する可能性があるため当該障害物を回避する必要があるか否かを判定する回避判定手段と、
   上記回避判定手段が回避する必要があると判定し、且つ上記操舵操作検出手段が検出する操舵操作に基づき運転者が障害物を回避する操舵操作を行っていないと判定すると、制動操作の有無を検出する前に、障害物の位置に基づき障害物回避に有利な回避方向を判定する回避方向判定手段と、
   上記回避方向判定手段が障害物回避に有利な回避方向を判定し且つ制動操作を検出すると、上記回避方向判定手段が判定した障害物回避に有利な回避方向に車両を向かせるためのヨーモーメントを発生させる回避運動発生手段と、
   を備えることを特徴とする車両用運転支援装置。
2. 自車両が走行する道路の境界を検出する道路境界検出手段を備え、
   上記回避運動発生手段は、障害物の位置及び道路の境界の情報に基づき、自車両が路外に逸脱しない範囲で、上記障害物回避に有利な車両の向きを求めることを特徴とする請求項１に記載した車両用運転支援装置。
3. 回避運動発生手段は、
   上記障害物回避に有利な回避方向に車両を向かせるための各輪の制駆動力配分を決定する制駆動力配分手段を備え、
   上記回避方向判定手段が障害物回避に有利な回避方向を判定し且つ上記制動操作を検出すると、制駆動力配分手段が決定した各輪の制駆動力配分となるように、各輪の制駆動力の配分を調整することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載した車両用運転支援装置。
4. 自車両の運動状態を検出する自車両状態検出手段を備え、
   上記制駆動力配分手段は、上記自車両状態検出手段から得た自車両の動き予測、及び上記前方障害物検出手段から得た障害物の動き予測に基づいて、障害物回避のための上記各輪の制駆動力配分を決定することを特徴とする請求項３に記載した車両用運転支援装置。
5. 自車両が走行する走行路の路面μを推定する路面摩擦係数推定手段を備え、
   上記制駆動力配分手段は、各輪が出せる力の限界を超えない範囲で上記各輪の制駆動力配分を決定することを特徴とする請求項３又は請求項４に記載した車両用運転支援装置。
6. 自車両の運転状態を検出する自車両状態検出手段、及び自車両が走行している道路の境界を検出する道路境界検出手段を備え、
   上記自車両状態検出手段から得た自車両情報、上記前方障害物検出手段から得た障害物情報、及び上記道路境界検出手段から得た道路境界情報のいづれかひとつ以上の情報を、所定時間間毎に新規取得し、
   これら最新の情報に基づいて、回避判定手段による回避判定、及び制駆動力配分手段による配分決定を行うことを特徴とする請求項３〜請求項５のいずれか１項に記載した車両用運転支援装置。
7. 上記制駆動力配分手段は、回避判定手段が回避する必要があると判定中に、上記回避方向判定手段が障害物回避に有利な回避方向を判定し且つ制動操作を検出して上記障害物回避に有利な回避方向に車両を向かせるための各輪の制駆動力配分を決定した後に上記操舵操作を検出すると、操舵操作量に応じて、障害物回避のための上記各輪の制駆動力の配分を補正することを特徴とする請求項３〜請求項６のいずれか１項に記載した車両用運転支援装置。
8. 車両が有する制駆動力コントローラは、
   自車両の進行方向前方に存在する障害物に自車両が接触する可能性があるため当該障害物を回避する必要があるか否かを判定し、
   回避する必要があると判定すると、且つ操舵角に基づき運転者が障害物を回避する操舵操作を行っていないと判定した場合には、制動操作の有無を検出する前に、障害物の位置に基づき障害物回避に有利な回避方向を判定し、
   上記障害物回避に有利な回避方向を判定し且つ運転者による制動操作を検出すると、上記判定した障害物回避に有利な回避方向に障害物回避のためのヨーモーメントが発生するように、各輪の制駆動力の配分を調整することを特徴とする車両用運転支援方法。

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