JP5445489B2 - 車両の走行制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えばＥＰＳ（Electronic controlled Power Steering：電子制御式パワーステアリング装置）、ＶＧＲＳ（Variable Gear Ratio Steering：可変ギア比ステアリング装置）等の各種操舵機構を備えた車両において、例えばＬＫＡ（Lane Keeping Assist：車線維持走行）等の各種軌跡制御を行う車両の走行制御装置の技術分野に関する。

この種の装置として、ドライバとの干渉を考慮したものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示された車線追従制御装置によれば、車両を基準線に沿って走行させるためのアクチュエータの制御量に遅延処理を施し、この遅延処理された制御量をアクチュエータに出力することによって、ドライバとの干渉が少ない車線追従制御を実現可能であるとされている。

尚、特許文献２には、軌跡制御を中断するとき手動走行への切替を安全に行う点についての開示がある。

また、特許文献３には、操舵角が閾値以下、道路の曲率が閾値以下且つ操舵角速度が閾値以下である場合（即ち、略直進走行時）に軌跡制御を開始する点についての開示がある。

更に、特許文献４には、操舵速度が所定値以下の状態が所定時間以上続く場合にドライバ操作が少ない状態であると判定する方法が開示されている。

特開２００９−１６１１００号公報 特開２００９−００６８８０号公報 特開平１０−２７８８２３号公報 特開２００９−１９６５７３号公報

軌跡制御は、ドライバの意思と無関係に車両の挙動を制御する一種の自動操舵である。従って、ドライバの操舵入力が生じている状況において、軌跡制御を開始する場合或いは一時的に中断状態にある軌跡制御を再開する場合、軌跡制御による車両の操舵状態の変化と、ドライバの操舵入力による車両の操舵状態の変化とが干渉して、ドライバに違和感、不快感又は不安感を与える可能性がある。

上記特許文献３に記載の装置は、このような観点に立って軌跡制御の開始又は再開条件に一定の規範を与えるものであり、車両が略直進状態にあると推定される場合に軌跡制御の開始又は再開を許可することにより、上述した違和感、不快感又は不安感を緩和することができると考えられる。また、ドライバ操作が少ない状態で軌跡制御の開始又は再開を許可するものと考えた場合、上記特許文献４に記載された操舵速度とその継続時間とに基づいた判定方法も実践上有効であると考えられる。

ところで、ドライバによって与えられる操舵入力と車両挙動との関係は、一義的でなく、端的には車両の走行条件によって当該関係は変化する。このため、操舵入力と車両挙動との関係を一義的に扱って、当該操舵入力と設計的に与えられる基準値との比較結果を軌跡制御の開始又は再開を許可するか否かの決定に利用しようとした場合、軌跡制御の開始又は再開が許可された時点における車両挙動が、その時点の車両の走行条件によって変化してしまう。

出願人の知見によれば、ドライバの感覚等、感性的指標に対しては、操舵入力の大きさよりも車両挙動の方が大きい影響を与えるから、このように軌跡制御の開始又は再開が許可された時点における車両挙動が一定でない場合、結果的にドライバに大きな違和感、不快感又は不安感を与える可能性がある。

即ち、上記特許文献３及び４に記載の技術には、操舵入力と車両挙動との関係性の変化を考慮していないことに起因して、ドライバの操舵入力に起因する車両挙動と軌跡制御に起因する車両挙動との相互干渉の度合いが相対的に変化し、必ずしも車両挙動が安定した状態で軌跡制御を開始又は再開することができないという技術的問題点がある。また、車両の走行条件によって、軌跡制御の開始又は再開が許可される車両挙動が変化してしまうため、ドライバに違和感、不快感又は不安感を与えてしまうという技術的問題点がある。

尚、上記特許文献３に記載される技術は、軌跡制御を中断するにあたって手動操作への安全な切替を目指したものであるから、これら技術的問題点に対する解を与えない。また、上記特許文献１に記載される装置は、軌跡制御中においてドライバに対する軌跡制御の干渉を緩和するものであるから、軌跡制御の開始又は再開を許可すべき条件については何らの指針をも与えない。

本発明は、上述した技術的問題点に想到してなされたものであって、車両挙動が安定した状態で、且つドライバに違和感、不快感又は不安感を与えることなく軌跡制御を開始又は再開せしめる車両の走行制御装置を提供することを課題とする。

上述した課題を解決するため、本発明に係る車両の走行制御装置は、車両の軌跡を該車両の運転者による操舵入力から独立して変化させることが可能な軌跡可変装置を備えた車両における走行制御装置であって、前記車両の軌跡が目標軌跡となるように前記軌跡可変装置を制御する軌跡制御手段と、前記車両の操舵速度を検出する操舵速度検出手段と、前記検出された操舵速度が、基準時間以上の期間について基準速度以下である場合において、前記軌跡制御手段による前記目標軌跡に応じた軌跡制御の実行を許可する許可手段と、車速を検出する車速検出手段と、前記検出された車速が高い程低くなるように前記基準速度を設定すると共に前記検出された車速が高い程長くなるように前記基準時間を設定する設定手段とを具備することを特徴とする（請求項１）。

本発明に係る車両は、軌跡可変装置を少なくとも備えて構成される。本発明に係る軌跡可変装置とは、車両の軌跡（端的には、車両の走行路を意味する）を運転者の操舵入力（好適な一例としては、例えば操舵入力軸の回転を促すハンドル操作）から独立して、且つ多段階に又は連続的に変化させることが可能な装置を包括する概念である。

係る概念を有する軌跡可変装置の実践的態様は一意に規定されないが、軌跡可変装置は、好適には、ＶＧＲＳ等の前輪舵角可変装置、ＡＲＳ（Active Rear Steering：後輪舵角可変装置）等の後輪舵角可変装置及びインホイールモータシステム、駆動力分配デファレンシャル機構又はＥＣＢ（Electronic Controlled Braking System；電子制御式制動装置）等、前輪又は後輪或いはその両方における左右制駆動力差を可変とする装置のうち少なくとも一つであってもよい。尚、これらの他にも、舵角の変化を促す装置として、ＥＰＳやＳＢＷ（Steer By Wire：電子制御式舵角可変装置）等がこの種の軌跡可変装置として利用可能である。

本発明に係る車両の走行制御装置によれば、コンピュータ装置やプロセッサ等の形態を採り得る軌跡制御手段により、車両の軌跡が目標軌跡となるように軌跡可変装置が制御される。ここで、「目標軌跡」とは、車両の軌跡の採るべき目標であり、例えば、ＬＫＡ等のレーンキープ制御等の車線維持制御においては、車線に相当する概念である。尚、この目標軌跡は、この種の車線維持制御をより高度に発展させた自動操舵制御においては、運転者が任意に設定する目的地までの経路等であってもよい。

目標軌跡に応じた軌跡制御手段による軌跡可変装置の制御（以下、適宜「軌跡制御」とする）の具体的運用形態は、設計的要素も含むものであって、公知非公知を問わず各種のものが適用可能である。例えば、車線維持制御を例に採れば、軌跡制御は、車載カメラにより撮像された目標路の画像等に基づいて、車線を規定する白線、白線相当線又はレーンマーク等の各種路面構造物と車両との位置関係（位置偏差やヨー角偏差等）等を推定し、この推定された位置関係に応じて、車両の走行路を目標路に近付けるために実現すべき横加速度、ヨーレート又は車体スリップ角等の各種車両状態量の目標値を設定すると共に、予め規定された、軌跡可変装置により可制御性を付与される各種状態制御量（先の例で言えば、前後輪舵角若しくはその相当値（舵角変化と一義的な、例えば、操舵軸の回転角等）又は前後輪左右制駆動力差等）とこれら車両状態量の目標値との対応関係に基づいて、状態制御量の目標値を設定し、係る設定された状態制御量の目標値を実現すべく軌跡可変装置を制御するものであってもよい。

一方、このような軌跡制御は、例えば、運転者が自発的にせよ偶発的にせよハンドル操作等による操舵入力を与えた場合（即ち、オーバーライド操作が生じた場合）、或いは、軌跡制御手段が維持すべき目標路を確定出来ない場合（例えば、白線を見失った場合等）等には、一時的にせよ恒久的にせよ停止されるのが合理的である。

他方で、停止された軌跡制御が再開される場合、或いは運転者の然るべき要求に応じて新たに軌跡制御を開始する場合においては、開始又は再開される軌跡制御に起因する車両挙動と、運転者の意図する車両挙動との相互干渉を緩和する必要がある。

本発明に係る車両の走行制御装置では、そのような軌跡制御の実行許可が、許可手段によって与えられる構成となっており、許可手段は、操舵速度検出手段により検出された操舵速度が、基準時間以上の期間について基準速度以下である場合において軌跡制御の実行を許可する構成となっている。即ち、端的には、車両挙動が概ね安定していると推定される状況において軌跡制御の開始又は再開が許可される。

操舵速度とその継続時間は、車両挙動の安定度を推定する上での有効な指標となる。即ち、操舵速度が相対的に低い程、車両挙動の変化は小さくなり、ある操舵速度の継続時間は、長い程車両挙動が相対的に安定していることを表し得る。従って、基準速度及び基準時間が適切に設定されている場合、車両挙動が大きく変化している過渡的条件下で軌跡制御が開始又は再開される事態を防止することができ、軌跡制御がドライバの意思に干渉する事態を防止することができる。

ここで、本発明に係る車両の走行制御装置では特に、この基準速度及び基準時間が、設定手段により、車両の走行条件としての車速（車速検出手段により検出される）に応じて設定される構成となっている。具体的には、基準速度は高車速側程低く、基準時間は高車速側程長く設定される。但し、車速に応じた基準速度及び基準時間のより具体的な設定態様は限定されない趣旨であり、車速に対し多段階に変化してもよいし、連続的に変化してもよい。また、車速に対し線形変化してもよいし、非線形に変化してもよい。或いはそれらが混在した変化態様を有していてもよい。

このように、本発明に係る車両の走行制御装置によれば、高車速になる程、軌跡制御の開始許可又は再開許可に係る判定基準が厳しくなる。従って、軌跡制御の開始又は再開が許可されるにあたっての車両挙動を、概ね一定の範囲に収めることができ、軌跡制御がドライバの意思に干渉することを抑制することができ、もってドライバにおける違和感、不快感又は不安感を好適に緩和することが可能となる。

補足すると、ドライバの操舵入力に対する車両挙動の安定度は、車速に応じて顕著に変化し、高車速側程、より低い操舵速度で車両挙動が変化する。従って、このような操舵入力と車両挙動との関係性を考慮しない制御則においては、例えば、運転者の感覚としては等しく旋回挙動が生じているにもかかわらず、低車速側では軌跡制御の開始又は再開が許可されず、高車速側ではそれが許可されるという事態が生じる。また、このように高車速側程操舵入力に対する車両挙動が変化し易い状況に鑑みれば、高車速側程、軌跡制御の開始又は再開を許可すべきか否かをより慎重に判断すべきである。即ち、操舵速度に対し可変な基準速度を適用しただけでは、運転者に対し、高車速側程、軌跡制御の開始又は再開がより安易に許可されている感覚を与える結果となり得る。このような運転者の感覚との乖離は、運転者が違和感、不快感又は不安感を覚える要因となる。本発明に係る車両の走行制御装置では、これらの点を考慮し、基準速度と基準時間とを車速に応じて可変とすることによって、車両挙動が安定した状態で軌跡制御の開始又は再開を許可すると共に、許可条件を、車両挙動に対する運転者の感覚に整合させることによって、運転者における違和感、不快感又は不安感の発生を好適に防止することができるのである。

本発明に係る車両の走行制御装置の一の態様では、前記軌跡制御手段は、所定の終了条件が満たされた場合に、前記軌跡制御を終了させ、前記許可手段は、前記軌跡制御を終了させている期間は、前記軌跡制御の再開を禁止する（請求項２）。

この態様によれば、軌跡制御を終了させている期間における軌跡制御の再開が禁止されるので、軌跡制御終了過程において生じる車両挙動の変化と、適宜生じ得る運転者の操舵入力に起因する車両挙動の変化と、再開される軌跡制御により生じる車両挙動の変化とが相互に複雑に干渉することによる車両挙動の過渡的変化の発生が好適に抑制される。

本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施するための形態から明らかにされる。

第１実施形態に係る車両の構成を概念的に示す概略構成図である。 図１の車両においてＥＣＵが実行する車両走行制御処理のフローチャートである。 図２の車両走行制御処理における基準操舵速度Ａと車速との関係を例示する図である。 図２の車両走行制御処理における基準継続時間Ｂと車速との関係を例示する図である。 図２の車両走行制御処理の効果に係り、車両走行制御処理の一実行期間における車両挙動を説明する図である。 図２の車両走行制御処理との比較に供すべき比較例に係り、軌跡制御中の一車両挙動を例示する図である。

＜発明の実施形態＞
以下、本発明の一実施形態に係る車両１について説明する。

＜実施形態の構成＞
始めに、図１を参照し、車両１の構成について説明する。ここに、図１は、車両１の構成を概念的に示す概略構成図である。

図１において、車両１は、操舵輪として左右一対の前輪ＦＬ及びＦＲを備え、これら前輪が転舵することにより所望の方向に進行可能に構成されている。車両１は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御装置）１００、ＶＧＲＳアクチュエータ２００、ＶＧＲＳ駆動装置３００、ＥＰＳアクチュエータ４００及びＥＰＳ駆動装置５００を備える。

ＥＣＵ１００は、夫々不図示のＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）を備え、車両１の動作全体を制御可能に構成された電子制御ユニットであり、本発明に係る「車両の走行制御装置」の一例である。

ＥＣＵ１００は、ＲＯＭに格納された制御プログラムに従って、後述する車両走行制御処理を実行可能に構成されている。車両走行制御処理は、車両１の走行路を目標路（レーン）に追従させるための軌跡制御を含む処理である。

車両１では、ハンドル１１を介して運転者より与えられる操舵入力が、ハンドル１１と同軸回転可能に連結され、ハンドル１１と同一方向に回転可能な軸体たるアッパーステアリングシャフト１２に伝達される。アッパーステアリングシャフト１２は、本発明に係る「操舵入力軸」の一例である。アッパーステアリングシャフト１２は、その下流側の端部においてＶＧＲＳアクチュエータ２００に連結されている。

ＶＧＲＳアクチュエータ２００は、ハウジング２０１、ＶＧＲＳモータ２０２及び減速機構２０３を備えた、本発明に係る「軌跡可変装置」の一例である。

ハウジング２０１は、ＶＧＲＳモータ２０２及び減速機構２０３を収容してなるＶＧＲＳアクチュエータ２００の筐体である。ハウジング２０１には、前述したアッパーステアリングシャフト１２の下流側の端部が固定されており、ハウジング２０１は、アッパーステアリングシャフト１２と一体に回転可能となっている。

ＶＧＲＳモータ２０２は、回転子たるロータ２０２ａ、固定子たるステータ２０２ｂ及び駆動力の出力軸たる回転軸２０２ｃを有するＤＣブラシレスモータである。ステータ２０２ｂは、ハウジング２０１内部に固定されており、ロータ２０２ａは、ハウジング２０１内部で回転可能に保持されている。回転軸２０２ｃは、ロータ２０２ａと同軸回転可能に固定されており、その下流側の端部が減速機構２０３に連結されている。

減速機構２０３は、差動回転可能な複数の回転要素（サンギア、キャリア及びリングギア）を有する遊星歯車機構である。この複数の回転要素のうち、サンギアは、ＶＧＲＳモータ２０２の回転軸２０２ｃに連結されており、また、キャリアは、ハウジング２０１に連結されている。そしてリングギアが、ロアステアリングシャフト１３に連結されている。

このような構成を有する減速機構２０３によれば、ハンドル１１の操作量に応じたアッパーステアリングシャフト１２の回転速度（即ち、キャリアに連結されたハウジング２０１の回転速度）と、ＶＧＲＳモータ２０２の回転速度（即ち、サンギアに連結された回転軸２０２ｃの回転速度）とにより、残余の一回転要素たるリングギアに連結されたロアステアリングシャフト１３の回転速度が一義的に決定される。この際、回転要素相互間の差動作用により、ＶＧＲＳモータ２０２の回転速度を増減制御することによって、ロアステアリングシャフト１３の回転速度を増減制御することが可能となる。即ち、ＶＧＲＳモータ２０２及び減速機構２０３の作用により、アッパーステアリングシャフト１２とロアステアリングシャフト１３とは相対回転可能である。また、減速機構２０３における各回転要素の構成上、ＶＧＲＳモータ２０２の回転速度は、各回転要素相互間のギア比に応じて定まる所定の減速比に従って減速された状態でロアステアリングシャフト１３に伝達される。

このように、車両１では、アッパーステアリングシャフト１２とロアステアリングシャフト１３とが相対回転可能であることによって、アッパーステアリングシャフト１２の回転量たる操舵角ＭＡと、ロアステアリングシャフト１３の回転量に応じて一義的に定まる（後述するラックアンドピニオン機構のギア比も関係する）操舵輪たる前輪の舵角との比たる操舵伝達比が、予め定められた範囲で連続的に可変となる。

尚、減速機構２０４は、ここに例示した遊星歯車機構のみならず、他の態様（例えば、アッパーステアリングシャフト１２及びロアステアリングシャフト１３に夫々歯数の異なるギアを連結し、各ギアと一部分で接する可撓性のギアを設置すると共に、係る可撓性ギアを、波動発生器を介して伝達されるモータトルクにより回転させることによって、アッパーステアリングシャフト１２とロアステアリングシャフト１３とを相対回転させる態様等）を有していてもよいし、遊星歯車機構であれ上記と異なる物理的、機械的、又は機構的態様を有していてよい。

ＶＧＲＳ駆動装置３００は、ＶＧＲＳモータ２０２のステータ２０２ｂに対し通電可能に構成された、ＰＷＭ回路、トランジスタ回路及びインバータ等を含む電気駆動回路である。ＶＧＲＳ駆動装置３００は、図示せぬバッテリと電気的に接続されており、当該バッテリから供給される電力によりＶＧＲＳモータ２０２に駆動電圧を供給することが可能に構成されている。また、ＶＧＲＳ駆動装置３００は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、その動作はＥＣＵ１００により制御される構成となっている。尚、ＶＧＲＳ駆動装置３００は、ＶＧＲＳアクチュエータ２００と共に、本発明に係る「軌跡可変装置」の一例を構成している。

ロアステアリングシャフト１３の回転は、ラックアンドピニオン機構に伝達される。ラックアンドピニオン機構は、ロアステアリングシャフト１３の下流側端部に接続されたピニオンギア１４及び当該ピニオンギアのギア歯と噛合するギア歯が形成されたラックバー１５を含む操舵力伝達機構であり、ピニオンギア１４の回転がラックバー１５の図中左右方向の運動に変換されることにより、ラックバー１５の両端部に連結されたタイロッド及びナックル（符号省略）を介して操舵力が各操舵輪に伝達される構成となっている。即ち、車両１では所謂ラックアンドピニオン式の操舵方式が実現されている。

ＥＰＳアクチュエータ４００は、永久磁石が付設されてなる回転子たる不図示のロータと、当該ロータを取り囲む固定子であるステータとを含むＤＣブラシレスモータとしてのＥＰＳモータを備える。このＥＰＳモータは、ＥＰＳ駆動装置５００を介した当該ステータへの通電によりＥＰＳモータ内に形成される回転磁界の作用によってロータが回転することにより、その回転方向にアシストトルクＴＡを発生可能に構成されている。

一方、ＥＰＳモータの回転軸たるモータ軸には、不図示の減速ギアが固定されており、この減速ギアはまた、ピニオンギア１４と噛合している。このため、ＥＰＳモータから発せられるアシストトルクＴＡは、ピニオンギア１４の回転をアシストするアシストトルクとして機能する。ピニオンギア１４は、先に述べたようにロアステアリングシャフト１３に連結されており、ロアステアリングシャフト１３は、ＶＧＲＳアクチュエータ２００を介してアッパーステアリングシャフト１２に連結されている。従って、アッパーステアリングシャフト１２に加えられる運転者操舵トルクＭＴは、アシストトルクＴＡにより適宜アシストされた形でラックバー１５に伝達され、運転者の操舵負担が軽減される構成となっている。

ＥＰＳ駆動装置５００は、ＥＰＳモータのステータに対し通電可能に構成された、ＰＷＭ回路、トランジスタ回路及びインバータ等を含む電気駆動回路である。ＥＰＳ駆動装置５００は、図示せぬバッテリと電気的に接続されており、当該バッテリから供給される電力によりＥＰＳモータに駆動電圧を供給することが可能に構成されている。また、ＥＰＳ駆動装置５００は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、その動作はＥＣＵ１００により制御される構成となっている。

車両１には、操舵トルクセンサ１６、操舵角センサ１７及びＶＧＲＳ相対角センサ１８を含む各種センサが備わっている。

操舵トルクセンサ１６は、運転者からハンドル１１を介して与えられる運転者操舵トルクＭＴを検出可能に構成されたセンサである。

より具体的に説明すると、アッパーステアリングシャフト１２は、上流部と下流部とに分割されており、図示せぬトーションバーにより相互に連結された構成を有している。係るトーションバーの上流側及び下流側の両端部には、回転位相差検出用のリングが固定されている。このトーションバーは、車両１の運転者がハンドル１１を操作した際にアッパーステアリングシャフト１２の上流部を介して伝達される操舵トルク（即ち、運転者操舵トルクＭＴ）に応じてその回転方向に捩れる構成となっており、係る捩れを生じさせつつ下流部に操舵トルクを伝達可能に構成されている。従って、操舵トルクの伝達に際して、先に述べた回転位相差検出用のリング相互間には回転位相差が発生する。操舵トルクセンサ１６は、係る回転位相差を検出すると共に、係る回転位相差を操舵トルクに換算して操舵トルクＭＴに対応する電気信号として出力可能に構成されている。

また、操舵トルクセンサ１６は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された操舵トルクＭＴは、ＥＣＵ１００により一定又は不定の周期で参照される構成となっている。

操舵角センサ１７は、アッパーステアリングシャフト１２の回転量を表す操舵角ＭＡを検出可能に構成された角度センサである。操舵角センサ１７は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された操舵角ＭＡは、ＥＣＵ１００により一定又は不定の周期で参照される構成となっている。尚、ＥＣＵ１００は、この検出された操舵角ＭＡに対し時間微分処理を施すことによって、操舵角速度ＭＡ’を算出する構成となっている。即ち、ＥＣＵ１００は、本発明に係る「操舵角速度検出手段」の一例である。

ＶＧＲＳ相対角センサ１８は、ＶＧＲＳアクチュエータ２００におけるハウジング２０１（即ち、回転角で言うならばアッパーステアリングシャフト１２と同等である）とロアステアリングシャフト１３との回転位相差たるＶＧＲＳ相対回転角δＶＧＲＳを検出可能に構成されたロータリーエンコーダである。ＶＧＲＳ相対角センサ１８は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出されたＶＧＲＳ相対回転角δＶＧＲＳは、ＥＣＵ１００により一定又は不定の周期で参照される構成となっている。

車速センサ１９は、車両１の速度たる車速Ｖを検出可能に構成されたセンサである。車速センサ１９は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された車速Ｖは、ＥＣＵ１００により一定又は不定の周期で参照される構成となっている。

尚、車速センサ１９は、車両の車速Ｖを検出可能であるから、本発明に係る「車速検出手段」の一例ともなり得るが、ＥＣＵ１００が車速センサ１９を介し、車速センサ１９により検出された車速Ｖを電気的情報として受け取ることも、広義においては「検出」の範疇である。

車載カメラ２０は、車両１のフロントノーズに設置され、車両１の前方における所定領域を撮像可能に構成された撮像装置である。車載カメラ２０は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、撮像された前方領域は、画像データとしてＥＣＵ１００に一定又は不定の周期で送出される構成となっている。ＥＣＵ１００は、この画像データを解析し、車両走行制御処理に必要な各種データを取得することが可能である。

次に、ＥＣＵ１００が実行する車両走行制御処理について、図２を参照して説明する。図２は、本実施形態に係るＥＣＵが実行する車両走行制御処理のフローチャートである。

図２において、ＥＣＵ１００は、軌跡制御の実行要求の有無を判定する（ステップＳ１０１）。ここで、本実施形態に係る「軌跡制御」は、車線を維持するための走行路の制御であり、所謂ＬＫＡ等と概念的に等価である。軌跡制御の実行要求は、例えば、車両１の運転者が、車室内に設置された専用のボタンスイッチを操作する等した場合に発生する。尚、軌跡制御の実行要求は、運転者の意思に基づいたものである限りにおいて、如何なる操作やアクションにより生じてもよい。

軌跡制御の実行要求が無い場合（ステップＳ１０１：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、処理をステップＳ１０１で待機状態に維持する。軌跡制御の実行要求が有る場合（ステップＳ１０１：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、車両１における各種フラグ及び上記各種センサに係るセンサ信号等を含む各種情報を読み込む（ステップＳ１０２）。この読み込まれた情報には、車載カメラ２０により撮像された車両前方領域の画像データ等も含まれる。

各種情報を読み込むと、ＥＣＵ１００は、車両１の目標軌跡に関する情報（目標軌跡情報）を取得する（ステップＳ１０３）。ここでは、この目標軌跡情報が、車両１と維持すべき車線を規定する白線との横方向偏差Ｘであるとする。目標軌跡情報とは、車両１の軌跡を目標軌跡に追従させるための状態制御量（後述するように、本実施形態では前輪舵角δｆである）を導き得るものである限りにおいて、どのようなものであってもよい。例えば、横方向偏差Ｘに替えて、車両１と白線とのヨー角偏差φ等であってもよい。尚、目標軌跡情報は、車両前方領域の画像データに基づいた公知の各種画像解析処理により横方向偏差Ｘを算出することによって取得される。

横方向偏差Ｘが取得されると、ＥＣＵ１００は、この横方向偏差Ｘを所定の目標値に収束させるための前輪舵角δｆｔｇの変化量を算出すると共に、この前輪舵角の変化量を、ＶＧＲＳ相対回転角δＶＧＲＳのうち軌跡制御に寄与する成分としての軌跡制御角δＬＫＡに変換する（ステップＳ１０４）。このような変換は、ラックアンドピニオン機構におけるギア比等に基づいて一義的に算出可能である。

尚、ＶＧＲＳ相対回転角δＶＧＲＳは、運転者による操舵入力（操舵角ＭＡ）が生じていれば、通常の制御として、この操舵入力に応じた変化分を含み得る。この場合、ＶＧＲＳ相対回転角δＶＧＲＳは、軌跡制御角δＬＫＡにこの操舵入力に応じた変化分を加算した値となる。

軌跡制御角δＬＫＡが決定されると、ＥＣＵ１００は、許可条件が満たされるか否かを判定する（ステップＳ１０５）。許可条件とは、軌跡制御の開始又は再開が許可される条件であり、本実施形態では、後述のステップＳ１１２に示す通り、操舵速度ＭＡ’が基準操舵速度Ａ未満であり且つ操舵速度ＭＡ’が基準操舵速度Ａ未満となる状態が継続している時間値としての継続時間Ｔｌｓｔが基準継続時間Ｂより長いことを意味する。尚、許可条件が満たされているか否かは、許可条件フラグＦＬＡＧＡにより判定される。許可条件フラグＦＬＡＧＡは、許可条件が満たされている場合に「１」に、満たされていない場合「０」に夫々ＥＣＵ１００により設定されるフラグである。許可条件フラグＦＬＡＧＡ＝０、即ち、許可条件が満たされていない場合（ステップＳ１０５：ＮＯ）、処理はステップＳ１１２に移行される。

許可条件フラグＦＬＡＧＡ＝１、即ち、許可条件が満たされる場合（ステップＳ１０５：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１０４で決定された軌跡制御角δＬＫＡに基づいた軌跡制御を開始又は継続する（ステップＳ１０６）。具体的には、軌跡制御角δＬＫＡが得られるように、ＶＧＲＳアクチュエータ２００が制御される。

軌跡制御が開始又は継続されると、ＥＣＵ１００は、軌跡制御の停止要求が有るか否かを判定する（ステップＳ１０７）。軌跡制御の停止要求は、人為的な停止要求と非人為的な停止要求とに大別される。前者は、軌跡制御の実行要求に係るボタンスイッチ等の操作が解除された場合等に相当し、軌跡制御を再開する必要のない停止要求を意味する。これに対し、後者は、例えば、運転者のオーバーライド操作が生じた場合や、目標軌跡を設定することが出来ない場合（白線やレーンマークを見失った場合等）等に相当し、軌跡制御の継続が否定されないことからして、軌跡制御を再開する必要があると判定される停止要求を意味する。但し、運転者の操舵意思を尊重する観点からは、所定以上に大きい操舵入力に対しては、それ自体を運転者の意思に基づいた軌跡制御の停止要求、即ち、人為的停止要求として扱ってもよい。

軌跡制御の停止要求が無い場合（ステップＳ１０７：ＮＯ）、処理はステップＳ１０２に戻され、一連の処理が繰り返されることによって軌跡制御が継続する。その結果、車両１の走行路が目標路に追従し、好適な車線維持走行が実現される。

一方、軌跡制御の停止要求が有る場合（ステップＳ１０７：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、軌跡制御終了処理を実行し、軌跡制御を終了させる（ステップＳ１０８）。この際、先に述べた許可条件フラグＦＬＡＧＡは、軌跡制御の実行が許可されない旨に相当する「０」に設定され、また、再開要求フラグＦＬＡＧＢが、軌跡制御の停止要求の性質に応じて設定される。再開要求フラグＦＬＡＧＢは、軌跡制御を再開する必要がある場合に「１」に、軌跡制御を再開する必要がない場合に「０」に夫々設定されるフラグである。即ち、比較的小規模な運転者のオーバーライド操作が生じた場合等において、当該オーバーライド操作による運転者の意思を反映した車両挙動変化と軌跡制御による車両挙動変化とが干渉することを防止する観点から一時的に軌跡制御が中断される場合や、白線やレーンマーク等を見失った結果、一時的に目標軌跡を設定することが出来なくなった場合等、軌跡制御を再開すべき状況においては、再開要求フラグＦＬＡＧＢは「１」に設定される。

軌跡制御終了処理の実行が開始されると、ＥＣＵ１００は、軌跡制御の再開要求が有るか否かを先に設定された再開要求フラグＦＬＡＧＢに基づいて判定する（ステップＳ１０９）。再開要求フラグＦＬＡＧＢ＝０、即ち軌跡制御の再開要求が無い場合（ステップＳ１０９：ＮＯ）、処理はステップＳ１０１に戻される。一方、再開要求フラグＦＬＡＧ＝１、即ち軌跡制御の再開要求が有る場合（ステップＳ１０９：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、軌跡制御終了処理が完了したか否かを判定する（ステップＳ１１０）。軌跡制御終了処理が完了しない場合（ステップＳ１１０：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、処理をステップＳ１０８に戻し、一連の処理を繰り返す。軌跡制御終了処理が完了すると（ステップＳ１１０：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、操舵速度ＭＡ’の基準値である基準操舵速度Ａと、操舵速度ＭＡ’が基準操舵速度Ａ未満である状態が継続している時間としての継続時間Ｔｌｓｔの基準値である基準継続時間Ｂとを予め設定された制御マップから取得する（ステップＳ１１１）．
ここで、図３及び図４を参照し、基準操舵速度Ａ及び基準継続時間Ｂについて説明する。ここに、図３は、基準操舵速度Ａと車速Ｖとの関係を例示する図であり、図４は、基準継続時間Ｂと車速Ｖとの関係を例示する図である。

図３において、基準操舵速度Ａは、車速Ｖ１未満の低車速領域ＰＲＤ１においては最大値Ａ１で維持される。また車速Ｖ２（Ｖ２＞Ｖ１）以上の高車速領域ＰＲＤ３では、最小値Ａ０に維持される。車速Ｖ１以上且つＶ２未満の中間車速領域ＰＲＤ２では、車速Ｖの増加に対しリニアに減少する減少関数となる。制御マップには、図３に例示される関係が数値化されて格納されており、ＥＣＵ１００は、その時点の車速Ｖに応じた基準操舵速度Ａを制御マップから取得する構成となっている。

図４において、基準継続時間Ｂは、車速Ｖ３未満の低車速領域ＰＲＤ４においては最小値Ｂ１で維持される。また車速Ｖ４（Ｖ４＞Ｖ３）以上の高車速領域ＰＲＤ６では、最大値Ｂ１に維持される。車速Ｖ３以上且つＶ４未満の中間車速領域ＰＲＤ５では、車速Ｖの増加に対しリニアに増加する増加関数となる。制御マップには、図４に例示される関係が数値化されて格納されており、ＥＣＵ１００は、その時点の車速Ｖに応じた基準継続時間Ｂを制御マップから取得する構成となっている。

図２に戻り、その時点の車速Ｖに応じた基準操舵速度Ａ及び基準継続時間Ｂを取得すると、ＥＣＵ１００は、操舵速度ＭＡ’が基準操舵速度Ａ未満であり、且つ継続時間Ｔｌｓｔが基準継続時間Ｂより長いか否かを判定する（ステップＳ１１２）。操舵速度ＭＡ’が基準操舵速度Ａ以上であるか、又は基準操舵速度ＭＡ’が基準操舵速度Ａ未満である時間としての継続時間Ｔｌｓｔが基準継続時間Ｂ以下である場合（ステップＳ１１２：ＮＯ）、処理はステップＳ１０１に戻される。ステップＳ１０１に処理が戻されると、ステップＳ１０１に係る判定が、再開要求フラグＦＬＡＧＢ＝１であることからＹＥＳ側に分岐して、ステップＳ１０５で許可条件が満たされないことにより再びステップＳ１１２に係る処理が実行される。

一方、操舵速度ＭＡ’が基準操舵速度Ａ未満であり且つ継続時間Ｔｌｓｔが基準継続時間Ｂよりも長い場合（ステップＳ１１２：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、許可フラグＦＬＡＧＡ＝１に設定し、軌跡制御の実行を許可して（ステップＳ１１３）、処理をステップＳ１０１に戻す。車両走行制御処理は以上のように実行される。

ここで、本実施形態に係る車両走行制御処理の効果について、図５を参照して説明する。ここに、図５は、車両走行制御処理の一実行期間における車両挙動を説明する図である。

図５において、上段から順に、前輪舵角δｆ、操舵角ＭＡ及び軌跡制御角δＬＫＡの各々の時間推移が例示されている。

図５において、時刻Ｔａ以前の時間領域ＰＲＤＡにおいて、先に説明した通りの軌跡制御が実行されている。軌跡制御により、車両１は、図示点線により規定される車線ＬＡＮＥ１を維持して走行している。時間領域ＰＲＤＡにおいては、目標軌跡が直線路であるため、軌跡制御角δＬＫＡは、略ゼロ近傍に維持される。また、本実施形態に係る軌跡制御においては、ＥＰＳアクチュエータ４００によるアシストトルクＴＡの付与により、前輪を転舵する際に生じる操舵反力が打ち消されている。このため、運転者の操舵入力が生じていない状況では、操舵角ＭＡは略ゼロに維持される。

ここで、時刻Ｔａにおいて、運転者が、車線ＬＡＮＥ１から車線ＬＡＮＥ２への車線変更を行うべくオーバーライド操作を行ったとする。この場合、時刻Ｔａを境に操舵角ＭＡは左旋回方向に増加し、必然的に前輪舵角δｆも増加する。

運転者によるオーバーライド操作が生じても、ＥＣＵ１００は、基本的に軌跡制御を継続するため、軌跡制御角δＬＫＡは、維持すべき車線ＬＡＮＥ１からの逸脱が生じる傾向にあるとして、右旋回方向に徐々に増加していくが、車両１が白線と交差する状況等においては、ＥＣＵ１００が、一時的に目標体である車線をロストする場合がある。ここでは、時刻Ｔｂにおいて、ＥＣＵ１００が車線をロストしたとする。

このように軌跡制御の継続が困難になると、ＥＣＵ１００は、時刻ＴａからＴｂに至る時間領域ＰＲＤＢについて継続されていた軌跡制御を一時的に停止する必要があると判定する。即ち、時刻Ｔｂにおいて、車線走行制御処理のステップＳ１０７に係る「軌跡制御停止要求」が生じることとなる。

軌跡制御停止要求が生じたため、ＥＣＵ１００は、時刻Ｔｂにおいて、軌跡制御終了処理を開始する。この際、軌跡制御の継続が否定されていないため、再開要求フラグＦＬＡＧＢは、再開要求が有ることを示す「１」に設定される。時刻Ｔｂ以降、軌跡制御角δＬＫＡは、軌跡制御角δＬＫＡ＝０を目標として減少制御され、軌跡制御終了処理が時刻Ｔｃにおいて終了する。即ち、時刻Ｔｂから時刻Ｔｃに至る時間領域ＰＲＤＣについて、軌跡制御終了処理が実行される。

ここで、軌跡制御終了処理が完了した時刻Ｔｃにおいては、運転者のオーバーライド操作は完了しておらず、車線変更に際して膨らみ過ぎた軌道を修正するべく、暫時揺り戻し操舵が発生する。図５では、時刻Ｔｃを挟む暫時の期間において、操舵角ＭＡの右旋回方向への揺り戻しが発生している。

このような、運転者の操舵入力が安定しない状況、即ち車両挙動が安定しない過渡的期間において軌跡制御の再開を許可してしまうと、操舵入力に起因する車両挙動と軌跡制御の車両挙動とが干渉して、運転者が違和感、不快感又は不安感を覚えることとなる。このため、ＥＣＵ１００は、軌跡制御終了処理が完了した時刻Ｔｃ以降、十分に車両挙動が安定したと判断されるまで、軌跡制御の再開を許可しない。

この判断は、既に述べたように操舵速度ＭＡ’と継続時間Ｔｌｓｔ（即ち、操舵入力）に基づいてなされる。その結果、時刻Ｔｃから時刻Ｔｄに至る時間領域ＰＲＤＤにおいては、係る操舵入力に基づいた車両挙動の判定に費やされ、操舵速度ＭＡ’が基準操舵速度Ａ未満である状態が基準継続時間Ｂよりも長きにわたって継続した時刻Ｔｄにおいて、軌跡制御の再開が許可され、ＥＣＵ１００は、車線ＬＡＮＥ２を維持した自動走行を開始する。その結果、時刻Ｔｄ以降の時間領域ＰＲＤＥにおいて、車線ＬＡＮＥ２を維持した軌跡制御が再開される。

ここで、軌跡制御終了処理が完了した時刻Ｔｃにおける車両１の車速によっては、操舵入力に対する車両挙動は大きく異なり得る。また、運転者の車両挙動の安全性に対する感度もまた異なり得る。即ち、高車速側程、操舵速度ＭＡ’に対する車両挙動の変化は大きくなり且つ車両挙動の安全性に対する感度も高くなる。従って、高車速側程、車両挙動が安定していると判定し得る条件は厳しくなり、また、軌跡制御の再開が運転者に安心して受け入れられる条件も厳しくなる。この点に鑑み、軌跡制御再開可否に係る基準操舵速度Ａ及び基準継続時間Ｂには夫々図３及び図４に例示される車速特性が与えられている。即ち、高車速側程、より慎重に軌跡制御の再開を許可すべきか否かが判定され、車両挙動が確実に安定した状態で軌跡制御の再開が許可されるのである。また、軌跡制御の再開が許可された時点における車両挙動に対する運転者の感覚を車速によらず概ね安定させることができ、違和感、不快感又は不安感の発生が防止されるのである。

次に、図６を参照し、車両走行制御処理におけるステップＳ１１０の効果について説明する。ここに、図６は、本実施形態の車両走行制御処理との比較に供すべき比較例に係り、軌跡制御中の一車両挙動を例示する図である。尚、同図において、図５と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。

図６において、図５と同様、時刻Ｔｂに軌跡制御終了処理が開始されたとする。ここで、軌跡制御終了処理の完了を待たずして軌跡制御の再開を許可してしまうと、時刻Ｔｃ’において車両１が車線変更後に維持すべき車線Ｌｔｇ２（破線）に到達していない段階で、軌跡制御角δＬＫＡが左旋回方向へ急変する。その結果、前輪舵角δｆもまた左旋回方向へ急変し、運転者は左旋回方向への車両挙動の変化を抑制するために操舵角ＭＡを右旋回方向へ急変させる。その結果、時刻Ｔｃ’以降の時間領域において、運転者の操舵入力に起因する車両挙動と、軌跡制御に起因する車両挙動とが干渉して、車両挙動の安定が妨げられる。このような事態は、軌跡制御の安全な運用を妨げるだけでなく、運転者に違和感、不快感又は不安感を与える要因となる。これに対し、本実施形態では、軌跡制御終了中において軌跡制御の再開が許可されないため、このような事態は生じることがない。

尚、無論、操舵速度ＭＡ’及び継続時間Ｔｌｓｔに基づいた判定が軌跡制御許可側へ変化するのに要する時間は、軌跡制御終了処理の実行期間よりも一般に長い。従って、通常、軌跡制御終了処理の実行期間における軌跡制御の再開は生じない。然るに、軌跡制御終了処理実行期間中において、操舵速度ＭＡ’及び継続時間Ｔｌｓｔに係る判定が再開許可条件を満たす可能性はゼロではなく、一種の予防的見地から、軌跡制御再開時に車両挙動を大きく変化させ得る軌跡制御終了処理実行期間中における軌跡制御の再開が禁止されているのがより望ましい。

尚、本実施形態では、軌跡制御を実現するための本発明に係る軌跡可変装置の一例として、ＶＧＲＳアクチュエータ２００が採用されたが、例えば、車両１にＡＲＳ等の後輪舵角可変装置や、前輪又は後輪或いはその両方の左右制駆動力差を変化させる制駆動力差可変装置が備わる場合等には、後輪舵角δｒ、前輪左右制駆動力差Ｆｆ又は後輪左右制駆動力差Ｆｒ等により車両１の軌跡が制御されてもよい。また、車両運動方程式によれば、実現すべき車両挙動に係る車両状態量の自由度は、車両挙動の変化を促す状態制御量の個数と一致する。従って、上述した前輪舵角可変装置としてのＶＧＲＳアクチュエータ２００に加えて、上記いずれか一の装置等が備わる場合には、ヨーレートγや車体スリップ角β等を含む二自由度の運動制御も可能である。本発明に係る軌跡制御とは、このような多自由度の運動制御も好適に含むものである。

本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う車両の走行制御装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。

１…車両、１１…ハンドル、１２…アッパーステアリングシャフト、１００…ＥＣＵ、２００…ＶＧＲＳアクチュエータ、３００…ＶＧＲＳ駆動装置

Claims (2)

1. 車両の軌跡を該車両の運転者による操舵入力から独立して変化させることが可能な軌跡可変装置を備えた車両における走行制御装置であって、
   前記車両の軌跡が目標軌跡となるように前記軌跡可変装置を制御する軌跡制御手段と、
   前記車両の操舵速度を検出する操舵速度検出手段と、
   前記検出された操舵速度が、基準時間以上の期間について基準速度以下である場合において、前記軌跡制御手段による前記目標軌跡に応じた軌跡制御の実行を許可する許可手段と、
   車速を検出する車速検出手段と、
   前記検出された車速が高い程低くなるように前記基準速度を設定すると共に前記検出された車速が高い程長くなるように前記基準時間を設定する設定手段と
   を具備することを特徴とする車両の走行制御装置。
2. 前記軌跡制御手段は、所定の終了条件が満たされた場合に、前記軌跡制御を終了させ、
   前記許可手段は、前記軌跡制御を終了させている期間は、前記軌跡制御の再開を禁止する
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両の走行制御装置。

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