JP5494822B2 - 車両の運動制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えばＬＫＡ（Lane Keeping Assist：車線維持走行）等の各種自動運転機能を備えた車両に適用可能な、車両の運動制御装置の技術分野に関する。

この種の装置として、特許文献１に開示された車両の運動制御装置がある。この装置によれば、スリップ角制御とヨーモーメント制御を別個の装置で行う場合において一方の装置が故障したとき、他方の装置が、故障した側の制御を補償する制御を行うとされている。

尚、ＶＳＡ（車両挙動安定化制御装置）とＲＴＣ（後輪トー角制御装置）とを協調させる制御において、協調制御部の正常時はＶＳＡ及びＲＴＣの各々が協調制御部から取得したヨーレートに基づいて制御を行い、異常時は各々が自装置内で算出したヨーレートに基づいて制御を行うものも提案されている（特許文献２参照）。

また、ＶＳＡとＲＴＣとを協調させる制御においては、協調制御部に失陥が生じた場合に、協調制御部が協調制御を行わない状態とし、ＶＳＡとＲＴＣとがそれ自体の制御動作を行うようにするものも提案されている（特許文献３参照）。

尚、ビークルダイナミクス制御システムと後車軸操舵システムとの安定化のための介入を協調させるものも提案されている（例えば、特許文献４参照）。

尚、ギア比可変機構を用いた自動操舵モード時に、ステア反力制御を付加するものも提案されている（例えば、特許文献５参照）。

尚、ＥＰＳ、ＶＳＡ及びＲＴＣの協調制御を行うにあたって、複数の車両制御装置のうち一つが供給電圧の異常により制御を停止する際に、他の制御装置において協調制御を中止し、デバイス夫々の制御を行うものも提案されている（例えば、特許文献６参照）。

特開２００８−１２６９１６号公報 特開２０１０−０２３７８７号公報 特開２００９−２７４６７０号公報 特開２００６−０３６２０３号公報 特開平６−３３６１６９号公報 特開２０１０−０２３７８８号公報

車両の挙動制御においては、状態制御量の個数と車両状態量の自由度の数には相関があり、例えばスリップ角とヨーモーメントとを独立に制御しようとすれば、独立制御可能な状態制御量は２個以上必要である。

ここで、特許文献１には、スリップ角制御とヨーモーメント制御を独立して制御し得る装置構成が開示される。

しかしながら、一方の装置の故障とは、第[0068]段落に記載されるように、一方の制御ＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御装置）の故障を意味しており、スリップ角及びヨーモーメントを含む車両状態量の変化を促す状態制御量（例えば、転舵角）を変化させる機構の故障を意味しない。即ち、特許文献１に開示される装置は、例えば、装置の一時的な又は恒久的な機能不全等により、或いはその他何らかの事情により、独立制御可能な状態制御量の数量が減少した場合について、何ら解決策を与えるものではない。この点に関しては、特許文献２及び３に開示される装置においても同様である。

従って、このような場合について、これらに開示される技術思想を適用したとしても、車両の挙動は必ずしも最適に制御されない。

また、特許文献６に開示される装置のように、車両挙動の制御精度が低下すること等を理由として、この種の事態の発生に伴ってこれら車両状態量の制御を中止してしまうと、その時点の車両の運動状態によっては、かえって車両挙動の不安定化を招きかねない。

一方、このように独立制御可能な状態制御量の数量が減少する事態は、必ずしも装置が故障した場合等に限定して発生するとは限らず、例えば、一時的な制御負荷や熱負荷の増大等によって、この種の事態が一時的に生じる場合もある。これらの点に鑑みれば、車両の挙動を常時最適に維持する観点からは、このような場合に関する制御上の明確な指針が予め与えられているのが望ましい。

このように、特許文献１に開示された装置を含む従来の技術には、可制御性を有する複数の状態制御量の制御により複数の車両状態量を相互に独立して制御する場合において、状態制御量の変化を物理的に促す装置自体の機能が制限される等して一の装置で制御を行う必要がある場合に、車両挙動が最適化され難いという技術的問題点がある。

本発明は、係る技術的問題点に鑑みてなされたものであり、状態制御量の変化を促す装置を複数使用した車両の挙動制御を一の装置によって行う必要が生じた場合であっても、最適な車両挙動を可及的に維持し得る車両の運動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、各々がスリップ角又はヨーレートを選択的に制御可能な複数の装置を備える車両の運動を制御する車両の運動制御装置であって、前記スリップ角の目標値たる目標スリップ角を設定する目標スリップ角設定手段と、前記ヨーレートの目標値たる目標ヨーレートを設定する目標ヨーレート設定手段と、前記スリップ角及びヨーレートが其々前記設定された目標スリップ角及び目標ヨーレートとなるように前記複数の装置を制御する旨の挙動制御を実行する挙動制御手段と、前記車両の旋回状態量を特定する旋回状態量特定手段と、前記複数の装置のうち一の装置で前記挙動制御を実行する必要がある場合に、前記特定された旋回状態量に基づいて前記スリップ角及びヨーレートのうち優先すべき一方を選択する選択手段とを具備し、前記挙動制御手段は、前記一の装置で挙動制御を実行する必要がある場合において、前記選択された一方が前記選択された一方に対応する前記目標値となるように前記一の装置を制御することを特徴とする。

本発明に係る車両は、各々がスリップ角（尚、本発明に係る「スリップ角」とは車体スリップ角を意味する）又はヨーレートを選択的に制御可能な複数の装置を備える。即ち、これら複数の装置は、その変化が少なくともスリップ角及びヨーレートを含む車両状態量のうち一の車両状態量の変化を促す一の状態制御量を、例えば物理的、電気的又は機械的制約の範囲内で自由に制御可能な装置を包括する。尚、スリップ角及びヨーレートの変化を促し得る状態制御量とは、好適な一形態としては、例えば、前輪舵角、後輪舵角、前輪制駆動力差又は後輪制駆動力差等を意味する。

本発明の車両の運動制御装置は、このような複数の装置を備える車両を制御する装置であって、例えば、一又は複数のＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、各種プロセッサ又は各種コントローラ、或いは更にＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、バッファメモリ又はフラッシュメモリ等の各種記憶手段等を適宜に含み得る、単体の或いは複数のＥＣＵ等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る。

本発明の車両の運動制御装置によれば、その動作時には、目標スリップ角設定手段により目標スリップ角が設定され、目標ヨーレート設定手段により目標ヨーレートが設定される。各設定手段により設定される目標値は、好適な一形態として、例えば、車両を目標走行路に追従させる（例えば、ＬＫＡ等がこの種の制御に該当する）ための目標値であってもよいが、概念的には、如何なる目的の下に設定される目標値であってもよい。

目標スリップ角及び目標ヨーレートが設定されると、挙動制御手段により、挙動制御が実行される。挙動制御とは、スリップ角及びヨーレートがこの設定された目標値となるようにこれら複数の装置に対してなされる、二自由度の車両運動制御を実現するための制御を意味する。

補足すると、これら複数の装置は、先述したように、各々が一の状態制御量を制御可能に構成されており、これら複数の装置の独立制御により制御可能な状態制御量の個数は、これら複数の装置の個数分ある。公知の車両運動方程式によれば、状態制御量の個数は、車両状態量の自由度に一致するから、これら複数の装置を介した状態制御量の制御によって、スリップ角及びヨーレートの二種類の車両状態量を独立に制御する二自由度の車両運動が可能となるのである。尚、複数の装置の数だけ運動の自由度が確保され得る点に鑑みれば、挙動制御は、より厳密には、最低二自由度の車両運動を実現するための制御であることは言うまでもない。

この際、目標スリップ角及び目標ヨーレートを実現するための状態制御量の目標値は、例えば、この車両運動方程式に基づいて構築された車両運動モデルを数値的に解くこと等により求めることができる。或いは、このようにして得られた目標値が予めマップ化されていれば、当該マップから適宜該当値を選択すること等により取得することができる。

一方、この種の挙動制御を実行する過程においては、予見可能であれ不能であれ、また原因が明確であれ不明確であれ、この挙動制御をこれら複数の装置のうち一の装置で行う必要が生じる場合がある。このような状況が生じる理由は様々であり、一意に限定される性質のものでないが、いずれにせよ、このように一の装置により挙動制御を行う必要性が生じた場合においては、二自由度の車両の運動制御は不可能となる。このような状況において、複数の装置が使用されていた時の状態制御量がそのまま維持されると、何らかの理由により使用されない方の装置に係る、可制御性を失った状態制御量の影響により、スリップ角及びヨーレートが所望の値から乖離する可能性がある。

ところで、挙動制御を一の装置で実行する必要があると判断され得る各種の状況は、その時点における車両挙動とは無関係に生じ得るから、挙動制御を一の装置で実行する必要性が生じたことをもって、挙動制御を強制的に或いは不連続に終了させてしまうと、車両挙動に少なからず悪影響が及び得ることは自明である。

従って、このような必要性が生じた場合においては、最終的に挙動制御を終了させるにせよ、或いはこのような必要性の解消を待つにせよ、この種の過渡的期間について、車両挙動の不安定化を生じさせぬよう然るべき暫定的、代替的又は次善的措置を介在させるのが望ましい。

然るに、従来、このような過渡的期間における、車両挙動への影響を考慮した措置については検討されておらず、明確な指針は存在しなかった。本発明に係る車両の運動制御装置は、このような、本来所望される、スリップ角及びヨーレートを制御対象として含む最低二自由度の車両運動制御の維持が困難である場合に暫定的、代替的又は次善的措置を遂行するにあたっての明確な指針を与えるものである。

即ち、本発明に係る車両の運動制御装置によれば、旋回状態量特定手段により車両の旋回状態量が特定され、選択手段が、この特定された旋回状態量に基づいて、スリップ角及びヨーレートのうち優先すべき一方を選択する。先述した挙動制御手段は、この選択された一方が設定された目標値となるように、一の装置を制御するのである。尚、本発明に係る「特定」とは、最終的に制御上の参照値として利用すべく確定させることを意味するものであって、その実践的態様は、検出、算出、導出、推定、同定、選択又は取得等、多岐にわたってよい趣旨である。

旋回状態量は、スリップ角及びヨーレートを制御対象とした二自由度の車両運動制御を含む本発明の挙動制御の過程における、その時点の旋回挙動を規定する指標となる状態量である。一方で、車両状態量のうちヨーレートは、スリップ角と較べて旋回挙動の制御に適した車両状態量である。従って、旋回挙動を判断基準とすることによって、スリップ角とヨーレートとのうち、その時点でより優先的に可制御性が要求される車両状態量を的確に選択することができる。例えば、定性的な表現をすれば、車両が旋回中であれば旋回状態の維持が、直進中であれば直進状態の維持が、夫々優先すべきであると判定され得るのである。尚、選択された優先すべき一方の車両状態量と、その目標値とに基づいて、挙動制御手段が適宜新たに車両状態量の制御目標を定め、実制御に供することは言うまでもない。

尚、「優先すべき」とは、一方の車両状態量が選択され且つ他方の車両状態量が選択されないといった、二値的な優先態様を好適に含みつつ、一方の車両状態量の制御比率（尚、運動の自由度は一自由度であるから、この場合、所定期間内における制御時間の比率等であってもよい）に重み付けを与える等といった段階的又は連続的な優先態様を含み得る。

このように、本発明に係る車両の運動制御装置によれば、選択手段が、旋回状態量を選択基準として、スリップ角とヨーレートとのうち優先すべき一方の車両状態量を選択し、選択された一方の制御が優先される。このため、挙動制御を複数の装置のうち一の装置で行う必要性が生じたとしても、例えば、この挙動制御を終了させるまでの暫定的、代替的又は次善的措置として、車両運動に与えられた一自由度を効果的に利用し、その時点で優先すべき車両状態量に対する一自由度の車両運動の制御を継続しつつ、車両挙動に悪影響の及ばぬように挙動制御を終了させることができる。或いは、係る措置を継続的に実行する期間において、再び複数の装置（少なくともスリップ角とヨーレートとに自由度を付与するのであれば、あと一つの装置）の復帰を待つことができる。いずれにせよ、挙動制御を一の装置で行う必要が生じたとしても、最適な車両挙動を可及的に維持することが可能となるのである。

本発明に係る車両の運動制御装置の一の態様では、前記複数の装置は、各々がスリップ角又はヨーレートを選択的に制御可能な第１装置及び第２装置を含み、前記車両の運動制御装置は、前記第１及び第２装置のうち少なくとも一方の装置が機能制限状態にあるか否かを判定する機能制限状態判定手段を更に具備し、前記選択手段は、前記一の装置で挙動制御を実行する必要がある場合として前記第１又は第２装置が前記機能制限状態にあると判定された場合に前記優先すべき一方を選択し、前記挙動制御手段は、前記選択された一方が前記選択された一方に対応する目標値となるように、前記一の装置として、前記第１及び第２装置のうち前記機能制限状態にない方の装置を制御する（請求項２）。

この態様によれば、複数の装置は、好適な一形態として挙動制御に係るスリップ角とヨーレートとの独立制御をその状態制御量の制御を介して実現する装置としての第１及び第２装置を含む。本態様では、本発明に係る「一の装置で挙動制御を実行する必要がある場合」が、これら第１及び第２装置のうち一方が機能制限状態にある場合として定義される。

ここで、「機能制限状態」とは、本来期待されるべき機能が、恒久的又は一時的の別を問わず、またその制限の度合いを問わず制限された状態を広く包括する概念である。装置が機能制限状態にある場合とは、例えば、装置の一部又は全体が故障した場合、装置の一部又は全体に異常が発生した場合、或いは装置の負荷状態（処理負荷、電気的負荷、又は熱負荷等）が一時的又は恒久的に過負荷状態に陥った場合等を含み得る。

第１及び第２装置のうち一方が機能制限状態にあるか否かは、第１及び第２装置の少なくとも一方が機能制限状態にあるか否かを判定可能に構成された、機能制限状態判定手段により判定される。この際、機能制限状態判定手段は、例えば、状態制御量の変化を促す制御量変化に対する実際の状態制御量の変化、状態制御量の変化を促す制御量の選択可能領域の変化、或いは処理負荷の度合い、動作環境の変化等に基づいて、係る判定を遅滞なく実行可能である。

この態様によれば、このように一方の装置が機能制限状態に陥った場合において、車両挙動を可及的に最適に維持し、車両挙動の不安定化を抑制することが可能となる。

本発明の車両の運動制御装置の他の態様では、前記第１装置は、前輪舵角を該前輪舵角の変化を促すドライバ操作から独立して変化させることが可能な前輪舵角可変装置であり、前記第２装置は、後輪舵角を該後輪舵角の変化を促すドライバ操作から独立して変化させることが可能な後輪舵角可変装置である（請求項３）。

前輪及び後輪舵角可変装置とは、前輪及び後輪の舵角を、これらの変化を促すドライバ操作から独立して変化させることが可能な装置である。このドライバ操作とは、好適には、ステアリングホイル等の各種操舵入力手段の操作を意味する。従って、前輪及び後輪舵角可変装置によれば、ドライバがステアリングホイルから手を放していても、或いはステアリングを保舵しているのみであっても、上記舵角を所望の値に変化させることが可能である。

即ち、前輪及び後輪舵角可変装置とは、各種操舵入力手段から操舵輪（好適には、前輪）へ至る操舵入力の機械的伝達経路を担う通常の操舵機構とは本質的意味合いにおいて異なるものである。但し、物理構成上の観点から見れば、前輪及び後輪舵角可変装置の少なくとも一部は、この種の操舵機構と共用或いは共有されていてもよい。前輪舵角可変装置は、好適な一形態として、ＶＧＲＳ（Variable Gear Ratio Steering：ステアリングギア比可変装置）であってもよく、後輪舵角可変装置は、好適な一形態として、ＡＲＳ（Active Rear Steering：後輪操舵装置）であってもよい。

これら前輪及び後輪舵角可変装置は、舵角の制御対象となる車輪について、状態制御量たる前輪舵角及び後輪舵角を少なくとも一定の範囲で変化させることが可能であるから、理論的には車両の進行方向をドライバの操舵入力とは無関係に変化させることが可能となり、スリップ角及びヨーレートを含む車両状態量の変化を促す装置として好適である。

本発明の車両の運動制御装置の他の態様では、前記複数の装置は、前記スリップ角又はヨーレートを選択的に制御可能な前記第１及び第２装置と異なる第３装置を更に含み、前記挙動制御手段は、前記第１及び第２装置の双方が前記機能制限状態にある場合に、前記選択された一方が前記選択された一方に対応する目標値となるように前記第３装置を制御する（請求項４）。

この態様によれば、車両に第１及び第２装置と異なる第３装置が備わっており、機能制限状態判定手段により第１及び第２装置の双方が機能制限状態である旨が判定された場合には、挙動制御手段によりこの第３装置が制御される。従って、第１及び第２装置の双方が機能制限状態にあっても、一自由度の車両運動制御が可能となり、実践上有益である。

尚、この態様では、前記第３装置は、前輪又は後輪の左右制駆動力差を変化させることが可能な制駆動力可変装置であってもよい（請求項５）。

制駆動力可変装置とは、前輪若しくは後輪又はその両方における左右制駆動力差（左右輪の制駆動力の差である）を変化させることが可能な装置である。制駆動力可変装置は、好適な一形態として、例えば、駆動力分配デファレンシャル機構若しくはインホイールモータシステム等を含む各種の駆動力可変装置、又はＡＢＳ（Antilock Braking System）等を含む各種ＥＣＢ（Electronic Controlled Braking system：電子制御制動装置）等を含む各種の制動力可変装置、或いはその両方等の実践的態様を採り得る。尚、「左右制駆動力差を変化させることが可能」とは、即ち、一義的に「左右輪の制駆動力を相互に独立して変化させることが可能」であることを意味する。

制駆動力可変装置が駆動力可変装置である場合、例えば内燃機関等の各種動力源から供給されるトルク（尚、トルクと駆動力とは一義的な関係を有し得る）が、固定の又は可変な分配比率で前後輪に分配された後、この前後輪各々に分配されたトルクが、更に左右輪に所望の分配比率で分配される。その結果、左右輪の駆動力の絶対値が増減制御され、左右駆動力差が生じ得る。或いは、例えば機関トルクとは独立した駆動力が左右輪に付与され、左右輪の駆動力の絶対値が増減制御された結果として左右駆動力差が生じ得る。

また、制駆動力可変装置が制動力可変装置である場合、左右輪に付与される、好適には摩擦制動力としての制動力が可変とされることにより、付与される制動力の小さい側の車輪について、駆動力を相対的に高くすることと同等の効果を得ることが可能となる。即ち、制動力は、言わば負側の駆動力である。

いずれにせよ左右輪で制駆動力差が生じると、車両は、駆動力の相対的に小さい車輪（即ち、制動力の相対的に大きい車輪である）の側（即ち、右側車輪の駆動力（制動力）が小さければ（大きければ）、右側である）へ旋回する。従って、制駆動力可変装置によれば、理論的には車両の進行方向をドライバの操舵入力とは無関係に変化させることが可能となる。即ち、制駆動力可変装置もまた、スリップ角及びヨーレートの変化を促す装置として好適である。

本発明の車両の運動制御装置の他の態様では、前記機能制限状態は、故障している状態及び制御量の選択幅が制限されている状態のうち少なくとも一方を含む（請求項６）。

第１装置及び第２装置のうち少なくとも一方が故障している、或いは制御量の選択幅が制限されている場合、無視し得ない長期間にわたって車両運動の制御上の自由度として二自由度が確保されない状況が継続する。従って、このような場合については、本発明に係る車両の運動制御装置に係る効果が比較的鮮明となる。

本発明の車両の運動制御装置の他の態様では、前記特定手段は、前記旋回状態量として前記車両の旋回度合いを特定する（請求項７）。

旋回度合いとは、旋回状態を段階的に又は連続的に表し得る数値的指標であり、旋回状態量として好適である。尚、旋回度合いは、例えば、ヨーレート（大きい程旋回度合い大）、走行路の半径（小さい程旋回度合い大）或いは横方向加速度（大きい程旋回度合い大）であってもよい。

尚、この態様では、前記選択手段は、前記特定された旋回度合いが基準値以上である場合に前記優先すべき一方として前記ヨーレートを選択し、前記特定された旋回度合いが前記基準値未満である場合に前記優先すべき一方として前記スリップ角を選択してもよい（請求項８）。

この場合、選択手段が基準値を境界値として、二値的にいずれか一方の車両状態量を優先すべき車両状態量として選択する。定性的には、車両が旋回状態にあればヨーレートが、車両が直進状態にあればスリップ角が、夫々優先すべき車両状態量として選択される。従って、最適な車両挙動を可及的に維持する旨の本発明の効果を担保しつつ、制御負荷を緩和することが可能となる。

本発明の車両の運動制御装置の他の態様では、前記特定手段は、前記旋回状態量として前記車両の旋回度合いの変化率を特定する（請求項９）。

旋回度合いの変化率とは、旋回度合いの時間変化量であり、例えば、旋回度合いがヨーレートであれば、ヨーレートの時間変化量である。

例えば、車両が前方の障害物を回避しようとした場合（所謂緊急回避動作）等には、旋回の度合い自体は小さくても、瞬間的にその変化量が大きくなることがある。即ち、旋回度合いの変化率は、旋回度合いのみでは規定し得ない一部の車両挙動を正確に規定し得る。従って、判定基準としてそれ単独で、或いは旋回度合いと併用されることにより、最適な車両挙動を可及的に維持する旨の本発明の効果を、比較的簡便にして得ることができる。

尚、この態様では、前記選択手段は、前記特定された旋回度合いの変化率が基準値以上である場合に前記優先すべき一方として前記ヨーレートを選択し、前記特定された旋回度合いの変化率が前記基準値未満である場合に前記優先すべき一方として前記スリップ角を選択してもよい（請求項１０）。

この場合、選択手段が基準値を境界値として、二値的にいずれか一方の車両状態量を優先すべき車両状態量として選択する。定性的には、車両が急激に旋回する場合にはヨーレートが、それ以外の場合にはスリップ角が、夫々優先すべき車両状態量として選択される。従って、最適な車両挙動を可及的に維持する旨の本発明の効果を担保しつつ、制御負荷を緩和することが可能となる。

本発明の車両の運動制御装置の他の態様では、前記特定手段は、前記旋回状態量として前記車両のステア特性を特定する（請求項１１）。

車両のステア特性とは、即ち、明確に設定された、或いは架空の目標走行路に対する軌跡の特性であり、定性的には、当該目標走行路がトレースされていればニュートラスステアであり、当該目標走行路よりも実際の旋回半径が小さければオーバーステアであり、当該目標走行路よりも実際の旋回半径が大きければアンダーステアであると特定される。ステア特性が異なれば車両挙動もまた異なるから、この種のステア特性もまた、スリップ角とヨーレートとのうち一方を或いはその制御比率を選択するために有用な情報である。

尚、この態様では、前記選択手段は、前記特定されたステア特性が強アンダーステア状態に該当する場合に前記優先すべき一方として前記ヨーレートを選択し、前記特定されたステア状態が前記強アンダーステア状態に該当しない場合に前記優先すべき一方として前記スリップ角を選択してもよい（請求項１２）。

強アンダーステア状態とは、即ち、明確に設定された或いは架空の目標走行路に対して車両の走行半径が大きく外側に膨らんだ状態であり、ヨーレートの制御が優先されるべき状況として好適である。尚、ステア特性が強アンダーステア状態に該当するか否かは、例えば、走行路の半径及び横加速度等に基づいた演算処理により判定することも可能であるし、公知の他の手法を採用することもできる。

本発明の車両の運動制御装置の他の態様では、車両挙動の安定の度合いを規定する安定状態量を特定する安定状態量特定手段を更に具備し、前記選択手段は、前記旋回状態量に基づいた選択に優先して、前記特定された安定状態量に基づいて前記優先すべき一方を選択する（請求項１３）。

この態様によれば、車両挙動の安定の度合いを規定する安定状態量が特定される。安定状態量とは、先の旋回状態量と同じく車両の状態量であるが、車両挙動がその時点で安定であるか否か或いはどの程度安定しているか、また車両挙動が安定し易いか否か或いはどの程度安定し易いか等を規定する状態量であり、旋回動作に伴って変化し得るものの、それ自体が旋回動作を規定しない。

ここで、この態様によれば、選択手段は、旋回状態量に基づいた選択よりも、この安定状態量に基づいた車両状態量の選択を優先する。従って、より車両挙動の安定化を重視することができ、車両の安全性を可及的に向上させることができる。

尚、この態様では、前記安定状態量特定手段は、前記安定状態量として前記スリップ角を特定し、前記選択手段は、前記特定されたスリップ角が基準値以上である場合に前記優先すべき一方として前記スリップ角を選択してもよい（請求項１４）。

スリップ角は、車両の旋回接線方向に対する角度であり、車体の向きと車体の瞬間的な進行方向とのなす角度であるから、車両挙動の安定の度合いを把握する指標として有用である。特に、この態様によれば、スリップ角が大きい場合には、一自由度の運動制御としてスリップ角の制御が優先される。従って、車両挙動を可及的に最適状態に維持し得る。

また、この態様では、前記安定状態量特定手段は、前記安定状態量として走行路の摩擦の度合いを特定し、前記選択手段は、前記特定された摩擦の度合いが基準値未満である場合に前記優先すべき一方として前記スリップ角を選択してもよい（請求項１５）。

走行路が滑りやすければ車両挙動は不安定（スリップ角の乱高下も伴い得る）となり易いから、走行路の摩擦の度合い、端的には摩擦係数は、現時点から近未来の期間にわたっての車両挙動の安定の度合いに影響する。特に、この態様によれば、摩擦の度合いが基準値未満である場合に、一自由度の運動制御としてスリップ角の制御が優先される。従って、車両挙動を可及的に最適状態に維持し得る。

本発明の車両の運動制御装置の他の態様では、前記目標スリップ角設定手段は、前記車両が目標走行路に追従するように前記目標スリップ角を設定し、前記目標ヨーレート設定手段は、前記車両が前記目標走行路に追従するように前記目標ヨーレートを設定し、前記挙動制御手段は、前記挙動制御として、前記スリップ角及びヨーレートが其々前記目標走行路に追従するように設定された目標スリップ角及び目標ヨーレートとなるように前記複数の装置を制御する旨の軌跡追従制御を実行し、前記車両は、操舵反力を制御可能な操舵反力制御装置を更に備え、前記車両の運動制御装置は、前記操舵反力の目標値たる目標操舵反力を設定する目標操舵反力設定手段と、前記軌跡追従制御と協調して前記操舵反力が前記設定された目標操舵反力となるように前記操舵反力制御装置を制御する旨の協調制御を実行する協調制御実行手段とを更に具備し、前記挙動制御手段は、前記一の装置で挙動制御を実行する必要がある場合において、前記選択された一方が前記選択された一方に対応する目標値となるように前記一の装置を制御することにより前記軌跡追従制御を継続し、前記協調制御実行手段は、前記軌跡追従制御が継続される期間において前記協調制御を継続する（請求項１６）。

この態様によれば、目標ヨーレート及び目標スリップ角は、例えば、ＬＫＡ等の軌跡追従制御を目的として設定される。即ち、挙動制御手段によるヨーレート及びスリップ角の制御により、車両は、理想的には目標走行路に追従することができる。

一方、スリップ角及びヨーレートからなる車両状態量を各目標値の設定手段により設定された目標値に制御することによって、一種の自動操舵を実現し、二自由度の車両運動を実現する場合、ステアリングホイル等の操舵入力手段と操舵機構とを含む、操舵輪に対する操舵入力の伝達手段としての操舵装置には、例えば、操舵輪のセルフアライニングトルク等に代表される操舵反力トルクが作用し得る。

この操舵反力トルクは、ドライバが操舵入力手段に保舵力を与えていれば、言わばステアリングの「手応え」ともなり得るが、目標とする車両運動へ向けた車両運動制御は、ドライバの操舵意思から独立して遂行され得る一種の自動操舵であるから（無論、制御自体はドライバの意思で開始される性質のものであってよい）、このような操舵反力トルクは、ドライバに違和感を与え易い。また、この操舵反力トルクは、操舵入力手段を本来の旋回方向とは逆方向に回転させようとする反力トルクであるから、ドライバが保舵力を与えない所謂手放し走行時においては、操舵入力手段が逆旋回方向に切られることによって、車両の運動制御に影響を与え得る。より具体的には、何らかの対策を講じない限り、この反力トルクの影響により自動操舵の実現は困難である。

この態様によれば、車両にこの種の操舵反力を制御可能な、例えばＥＰＳ（Electronic Power Steering：電子制御式パワーステアリング装置）等の操舵反力制御装置が備わる。操舵反力制御装置は、操舵反力が、目標操舵反力設定手段により設定される目標操舵反力（手放し運転を実現するならば、実質的にゼロ相当値である）となるように制御される。この際、操舵反力制御装置は、協調制御実行手段により、目標走行路への追従を目的とした軌跡追従制御と協調するように制御される。

操舵反力制御装置による、例えば補助操舵トルク等を一種の状態制御量として扱えば、挙動制御としての軌跡追従制御とこの操舵反力の制御との協調制御における、車両の運動制御上の自由度は三自由度となり、スリップ角及びヨーレートに加えて操舵反力を所望の（即ち、目標操舵反力）に維持又は収束させることができる。協調制御とは、即ち、ヨーレート及びスリップ角による軌跡追従制御の実行過程で生じる操舵反力を目標操舵反力に維持（好適には、ゼロに抑制）する制御である。

このような協調制御が実行される過程で第１又は第２装置が機能制限状態となる場合において、この協調制御を強制的に終了させる場合、操舵反力がドライバの操舵操作に与える影響を考えると、車両の挙動は顕著に不安定になり易い。そこで、この態様によれば、挙動制御手段が、選択手段により選択されたスリップ角又はヨーレートに基づいて、軌跡追従制御を担う一の装置の状態制御量を適宜に変更し、一自由度の軌跡追従制御を継続する。それに伴い、協調制御手段もまた、操舵反力に係る協調制御を継続する。従って、最適な車両挙動を可及的に維持することが可能となる。

協調制御がなされる本発明に係る車両の運動制御装置の一の態様では、前記協調制御が継続される期間において前記車両の状態が前記協調制御の終了を許可すべきものとして設定された許可条件に該当するか否かを判定する許可条件判定手段を更に具備し、前記挙動制御手段は、前記車両の状態が前記許可条件に該当すると判定された場合に前記軌跡追従制御を終了し、前記協調制御実行手段は、前記車両の状態が前記許可条件に該当すると判定された場合に前記協調制御を終了する（請求項１７）。

この態様によれば、許可条件判定手段により、車両の状態が許可条件に該当するか否かが判定される。ここで、「許可条件」とは、協調制御を終了すべき旨の条件であり、別言すれば、協調制御を終了させたとしても実践上車両挙動の不安定化を招かない旨が、予め実験的に、経験的に、理論的に又はシミュレーション等に基づいて確定している条件を指す。

この態様によれば、協調制御実行手段は、車両の状態がこの許可条件に該当すると判定された場合に協調制御を終了させる。従って、協調制御が、その時点の車両挙動を何ら考慮することなく終了した場合等に生じ得る車両挙動の不安定化を防止することができる。

尚、この態様では、前記許可条件は、前記車両が停止していることを含んでもよい（請求項１８）。

車両が停止していれば、協調制御を終了させたとしても、車両挙動に大きな影響がないため、車両が停止しているか否かは、本発明に係る許可条件として好適である。

協調制御がなされる本発明に係る車両の運動制御装置の他の態様では、前記軌跡追従制御及び前記協調制御が終了した場合に、前記一の装置で挙動制御を実行する必要がある旨を告知する告知手段を更に具備する（請求項１９）。

この態様によれば、専用の又は汎用の各種ＭＩＬ（Multi Information Lamp）や各種機能ディスプレイ等を介して、複数の装置のうち一の装置で挙動制御を実行する必要がある旨がドライバに告知される。従って、ドライバに安全走行を促すことができ、車両をより安全に運行ならしめる観点において有益である。

本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施形態から明らかにされる。

本発明の第１実施形態に係る車両の構成を概念的に表してなる概略構成図である。 図１の車両においてなされるＬＫＡ制御のフローチャートである。 駆動力が作用した場合左前車輪の上面視図である。 図１の車両においてなされるフェールセーフ制御のフローチャートである。 本発明の第２実施形態に係るフェールセーフ制御のフローチャートである。 本発明の第３実施形態に係るフェールセーフ制御のフローチャートである。 本発明の第４実施形態に係り、ヨーレート変化率とヨーレート制御選択率との関係を例示する図である。 本発明の第５実施形態に係るフェールセーフ制御のフローチャートである。 図８のフェールセーフ制御におけるヨーレート制御選択率マップの模式図である。

＜発明の実施形態＞
以下、適宜図面を参照して本発明の車両の運動制御装置に係る各種実施形態について説明する。
＜１：第１実施形態＞
＜１-１：実施形態の構成＞
始めに、図１を参照して、本発明の第１実施形態に係る車両１０の構成について説明する。ここに、図１は、車両１０の基本的な構成を概念的に表してなる概略構成図である。

図１において、車両１０は、左前輪ＦＬ、右前輪ＦＲ、左後輪ＲＬ及び右後輪ＲＲの各車輪を備え、このうち操舵輪である左前輪ＦＬ及び右前輪ＦＲの舵角変化と、左後輪ＦＬ及び右後輪ＦＲの舵角変化によって所望の方向に進行することが可能な構成となっている。

車両１０は、ＥＣＵ１００、エンジン２００、駆動力分配装置３００、ＶＧＲＳアクチュエータ４００、ＥＰＳアクチュエータ５００、ＥＣＢ（Electronic Controlled Braking system：電子制御式制動装置）６００、カーナビゲーション装置７００及びＡＲＳアクチュエータ８００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１０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「車両の運動制御装置」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ＬＫＡ制御及びフェールセーフ制御を実行可能に構成されている。

尚、ＥＣＵ１００は、本発明に係る「目標ヨーレート設定手段」、「目標スリップ角設定手段」、「挙動制御手段」、「機能制限状態判定手段」、「選択手段」、「安定状態量特定手段」、「目標操舵反力設定手段」、「協調制御実行手段」、「許可条件判定手段」及び「告知手段」の夫々一例として機能するように構成された一体の電子制御ユニットであり、これら各手段に係る動作は、全てＥＣＵ１００によって実行されるように構成されている。但し、本発明に係るこれら各手段の物理的、機械的及び電気的な構成はこれに限定されるものではなく、例えばこれら各手段は、複数のＥＣＵ、各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等として構成されていてもよい。

エンジン２００は、車両１０の動力源である。

尚、本発明に係る車両の動力源は、燃料の燃焼を機械的動力に変換して取り出し得る機関を包括する概念として各種実践的態様を有する内燃機関（エンジン２００もその一例である）に限定されず、モータ等の回転電機であってもよい。或いは、車両は、これらが協調制御される所謂ハイブリッド車両であってもよい。エンジン２００の駆動力出力軸たるクランク軸は、駆動力分配装置の一構成要素たるセンターデファレンシャル装置３１０に接続されている。尚、エンジン２００の詳細な構成は、本発明の要旨との相関が薄いため、ここではその詳細を割愛する。

駆動力分配装置３００は、エンジン２００から前述のクランク軸を介して伝達されるエンジントルクＴｅを、前輪及び後輪に所定の比率で分配可能に構成されると共に、更に前輪及び後輪の各々において左右輪の駆動力配分を変化させることが可能に構成された、本発明に係る「制駆動力可変装置」の一例である。駆動力分配装置３００は、センターデファレンシャル装置３１０（以下、適宜「センターデフ３１０」と略称する）、フロントデファレンシャル装置３２０（以下、適宜「フロントデフ３２０」と略称する）及びリアデファレンシャル装置３３０（以下、適宜「リアデフ３３０」と略称する）を備える。

センターデフ３１０は、エンジン２００から供給されるエンジントルクＴｅを、フロントデフ３２０及びリアデフ３３０に分配するＬＳＤ（Limited Slip Differential：差動制限機能付き差動機構）である。センターデフ３１０は、前後輪に作用する負荷が略一定な条件下では、前後輪に対し分配比５０：５０（一例であり限定されない）でエンジントルクＴｅを分配する。また、前後輪のうち一方の回転速度が他方に対し所定以上高くなると、当該一方に対し差動制限トルクが作用し、当該他方へトルクが移譲される差動制限が行われる構成となっている。即ち、センターデフ３１０は、所謂回転速度感応式（ビスカスカップリング式）の差動機構である。

尚、センターデフ３１０は、このような回転速度感応式に限らず、入力トルクに比例して差動制限作用が大きくなるトルク感応式の差動機構であってもよい。また、遊星歯車機構により差動作用をなし、電磁クラッチの断続制御により差動制限トルクを連続的に変化させ、所定の調整範囲内で所望の分配比率を実現可能な分配比率可変型の差動機構であってもよい。いずれにせよ、センターデフ３１０は、前輪及び後輪に対しエンジントルクＴｅを分配可能な限り、公知非公知を問わず各種の実践的態様を採ってよい。

フロントデフ３２０は、センターデフ３１０によりフロントアクスル（前輪車軸）側に分配されたエンジントルクＴｅを、更に、左右輪に所定の調整範囲内で設定される所望の分配比率で分配可能な分配比率可変型のＬＳＤである。フロントデフ３２０は、リングギア、サンギア及びピニオンキャリアからなる遊星歯車機構と、差動制限トルクを与える電磁クラッチを備え、この遊星歯車機構のリングギアにデフケースが、サンギア及びキャリアに夫々左右の車軸が連結された構成を採る。また、差動制限トルクは、電磁クラッチに対する通電制御により連続的に制御され、フロントデフ３２０の物理的電気的構成上定まる所定の調整範囲内で、トルクの分配比率が連続的に可変に制御される構成となっている。

フロントデフ３２０は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、電磁クラッチへの通電制御もＥＣＵ１００により制御される構成となっている。従って、ＥＣＵ１００は、フロントデフ３２０の駆動制御を介して、所望の前輪左右制駆動力差（ここでは、駆動力差である）Ｆ_ｆを生じさせることが可能である。尚、フロントデフ３２０の構成は、左右輪に所望の分配比率で駆動力（尚、トルクと駆動力とは一義的な関係にある）を分配可能な限りにおいて、ここに例示されるものに限定されず、公知非公知を問わず各種の態様を有し得る。いずれにせよ、このような左右駆動力配分作用は公知であり、ここでは、説明の煩雑化を防ぐ目的からここではその詳細については触れないこととする。

リアデフ３３０は、センターデフ３１０によりプロペラシャフト１１を介してリアアクスル（後輪車軸）側に分配されたエンジントルクＴｅを、更に、左右輪に所定の調整範囲内で設定される所望の分配比率で分配可能な分配比率可変型のＬＳＤである。リアデフ３３０は、リングギア、サンギア及びピニオンキャリアからなる遊星歯車機構と、差動制限トルクを与える電磁クラッチを備え、この遊星歯車機構のリングギアにデフケースが、サンギア及びキャリアに夫々左右の車軸が連結された構成を採る。また、差動制限トルクは、電磁クラッチに対する通電制御により連続的に制御され、リアデフ３３０の物理的電気的構成上定まる所定の調整範囲内で、トルクの分配比率が連続的に可変に制御される構成となっている。

リアデフ３３０は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、電磁クラッチへの通電制御もＥＣＵ１００により制御される構成となっている。従って、ＥＣＵ１００は、リアデフ３３０の駆動制御を介して、所望の後輪左右制駆動力差（ここでは、駆動力差である）Ｆ_ｒを生じさせることが可能である。尚、リアデフ３３０の構成は、左右輪に所望の分配比率で駆動力（尚、トルクと駆動力とは一義的な関係にある）を分配可能な限りにおいて、ここに例示されるものに限定されず、公知非公知を問わず各種の態様を有し得る。いずれにせよ、このような左右駆動力配分作用は公知であり、ここでは、説明の煩雑化を防ぐ目的からここではその詳細については触れないこととする。

ＶＧＲＳアクチュエータ４００は、ハウジング、ＶＧＲＳモータ、減速機構及びロック機構（いずれも不図示）等を備えた操舵伝達比可変装置であり、本発明に係る「前輪舵角可変装置」の一例である。

ＶＧＲＳアクチュエータ４００において、ＶＧＲＳモータ、減速機構及びロック機構は、ハウジングに収容されている。このハウジングは、操舵入力手段としてのステアリングホイル１２に連結されたアッパーステアリングシャフト１３の下流側の端部と固定されており、アッパーステアリングシャフト１３と略一体に回転可能に構成されている。

ＶＧＲＳモータは、回転子たるロータ、固定子たるステータ及び駆動力の出力軸たる回転軸を有するＤＣブラシレスモータである。ステータは、ハウジング内部に固定されており、ロータは、ハウジング内部で回転可能に保持されている。回転軸は、ロータ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に連結されている。このステータには、不図示の電気駆動回路から駆動電圧が供給される構成となっている。

減速機構は、差動回転可能な複数の回転要素を有する遊星歯車機構である。この複数の回転要素の一回転要素は、ＶＧＲＳモータの回転軸に連結されており、また、他の回転要素の一は、前述のハウジングに連結されている。そして残余の回転要素が、ロアステアリングシャフト１４に連結されている。

このような構成を有する減速機構によれば、ステアリングホイル１２の操作量に応じたアッパーステアリングシャフト１３の回転速度（即ち、ハウジングの回転速度）と、ＶＧＲＳモータの回転速度（即ち、回転軸の回転速度）とにより、残余の一回転要素に連結されたロアステアリングシャフト１４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１４の回転速度を増減制御することが可能となる。即ち、ＶＧＲＳモータ及び減速機構の作用により、アッパーステアリングシャフト１３とロアステアリングシャフト１４とは相対回転可能である。尚、減速機構における各回転要素の構成上、ＶＧＲＳモータの回転速度は、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１４に伝達される。

このように、車両１０では、アッパーステアリングシャフト１３とロアステアリングシャフト１４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１３の回転量たる操舵角δ_ＭＡと、ロアステアリングシャフト１４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δ_ｆ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、ロック機構は、ＶＧＲＳモータ側のクラッチ要素とハウジング側のクラッチ要素とを備えたクラッチ機構である。両クラッチ要素が相互に係合した状態においては、アッパーステアリングシャフト１３とＶＧＲＳモータの回転軸との回転速度が一致するため、必然的にロアステアリングシャフト１４との回転速度もこれらと一致する。即ち、アッパーステアリングシャフト１３とロアステアリングシャフト１４とが直結状態となる。但し、ロック機構の詳細については、本発明との相関が薄いためここでは割愛する。

尚、ＶＧＲＳアクチュエータ４００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１０において、ロアステアリングシャフト１４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１４の下流側端部に接続された不図示のピニオンギア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を含む操舵伝達機構であり、ピニオンギア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、ステアリングホイル１２から各前輪に至る操舵力の伝達機構は、本発明に係る「操舵装置」の一例である。

ＥＰＳアクチュエータ５００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モータを備えた、本発明に係る「操舵反力制御手段」の一例たる操舵トルク補助装置である。

このＥＰＳモータは、不図示の電気駆動装置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ＥＰＳトルクＴ_ｅｐｓ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、ロアステアリングシャフト１４に設けられた減速ギアと直接的に又は間接的に噛合している。このため、本実施形態において、ＥＰＳモータから発せられるＥＰＳトルクＴ_ｅｐｓは、ロアステアリングシャフト１４の回転をアシストするトルクとして機能する。このため、ＥＰＳトルクＴ_ｅｐｓが、ステアリングホイル１２を介してアッパーステアリングシャフト１３に与えられるドライバ操舵トルクＭＴと同一方向に付与された場合には、ドライバの操舵負担は、ＥＰＳトルクＴ_ｅｐｓの分だけ軽減される。

尚、ＥＰＳアクチュエータ５００は、ＥＣＵ１００と電気的に接続され且つその動作がＥＣＵ１００により制御されるモータのトルクによってドライバ操舵トルクをアシストする、所謂電子制御式パワーステアリング装置であるが、車両１０に備わるパワーステアリング装置は、油圧駆動装置を介して与えられる油圧駆動力によりドライバの操舵負荷を軽減する、所謂油圧パワーステアリング装置であってもよい。

また、ＶＧＲＳアクチュエータ４００とＥＰＳアクチュエータ５００とは、相互に一体化されたアクチュエータとして構成されていてもよい。

車両１０には、操舵角センサ１６及び操舵トルクセンサ１７が備わる。

操舵角センサ１６は、アッパーステアリングシャフト１３の回転量を表す操舵角δ_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１６は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された操舵角δ_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。

操舵トルクセンサ１７は、ドライバからステアリングホイル１２を介して与えられるドライバ操舵トルク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１３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１０のドライバがステアリングホイル１２を操作した際にアッパーステアリングシャフト１３の上流部を介して伝達される操舵トルク（即ち、ドライバ操舵トルク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１７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ドライバ操舵トルク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。操舵トルクセンサ１７は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出されたドライバ操舵トルク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。

尚、操舵トルクの検出方式は、この種のトーションバー方式に限定されず、他の方式が採用されてもよい。

例えば、ＥＰＳアクチュエータ５００にトルクセンサが組み込まれる構成もまた一般的であり、ドライバ操舵トルクＭＴを特定するにあたっては、このトルクセンサの検出値を流用する、或いはこのトルクセンサの検出値に基づいて推定する等の手法が採用されてもよい。この場合、ＥＰＳアクチュエータ５００と別体として構成される操舵トルクセンサ１７は必ずしも搭載される必要はない。

ＥＣＢ６００は、車両１０の前後左右各輪に個別に制動力を付与可能に構成された、本発明に係る「制駆動力可変手段」の他の一例たる電子制御式制動装置である。ＥＣＢ６００は、ブレーキアクチュエータ６１０並びに左前輪ＦＬ、右前輪ＦＲ、左後輪ＲＬ及び右後輪ＲＲに夫々対応する制動装置６２０ＦＬ、６２０ＦＲ、６２０ＲＬ及び６２０ＲＲを備える。

ブレーキアクチュエータ６１０は、制動装置６２０ＦＬ、６２０ＦＲ、６２０ＲＬ及び６２０ＲＲに対し、夫々個別に作動油を供給可能に構成された油圧制御用のアクチュエータである。ブレーキアクチュエータ６１０は、マスタシリンダ、電動オイルポンプ、複数の油圧伝達通路及び当該油圧伝達通路の各々に設置された電磁弁等から構成されており、電磁弁の開閉状態を制御することにより、各制動装置に備わるホイルシリンダに供給される作動油の油圧を制動装置各々について個別に制御可能に構成されている。作動油の油圧は、各制動装置に備わるブレーキパッドの押圧力と一対一の関係にあり、作動油の油圧の高低が、各制動装置における制動力の大小に夫々対応する構成となっている。

ブレーキアクチュエータ６１０は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、各制動装置から各車輪に付与される制動力は、ＥＣＵ１００により制御される構成となっている。

車両１０は、車載カメラ１８及び車速センサ１９を備える。

車載カメラ１８は、車両１０のフロントノーズに設置され、車両１０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１８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、後述するＬＫＡ制御に必要な各種データを取得可能である。

車速センサ１９は、車両１０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。

カーナビゲーション装置７００は、車両１０に設置されたＧＰＳアンテナ及びＶＩＣＳアンテナを介して取得される信号に基づいて、車両１０の位置情報、車両１０の周辺の道路情報（道路種別、道路幅、車線数、制限速度及び道路形状等）、信号機情報、車両１０の周囲に設置された各種施設の情報、渋滞情報及び環境情報等を含む各種ナビゲーション情報を提供可能な装置である。カーナビゲーション装置７００は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、ＥＣＵ１００によりその動作状態が制御される構成となっている。

ＡＲＳアクチュエータ８００は、左後輪ＲＬ及び右後輪ＲＲの舵角である後輪舵角δ_ｒを、ステアリングホイル１２を介してドライバが与える操舵入力とは独立して変化させることが可能な、本発明に係る「後輪舵角可変装置」の一例たる後輪操舵用アクチュエータである。

ＡＲＳアクチュエータ８００は、ＡＲＳモータと減速ギア機構とを内蔵しており、このＡＲＳモータの駆動回路は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されている。従って、ＥＣＵ１００は、この駆動回路の制御により、ＡＲＳモータの出力トルクであるＡＲＳトルクＴ_ａｒｓを制御することが可能である。

一方、減速ギアは、このＡＲＳモータのトルクを、減速を伴ってリアステアロッド２０に伝達可能に構成されている。

リアステアロッド２０は、左後輪ＲＬ及び右後輪ＲＲと、夫々ジョイント部材２１ＲＬ及び２１ＲＲを介して連結されており、ＡＲＳトルクＴ_ａｒｓによりリアステアロッド２０が図示左右一方向に駆動されると、各後輪が一方向に転舵する構成となっている。

尚、ＡＲＳアクチュエータ８００は、回転運動をストローク運動に変換可能な直動機構を備えていてもよい。この種の直動機構が備わる場合、リアステアロッド２０は、この直動機構の左右方向のストローク運動に応じて後輪の舵角を変化させてもよい。

尚、後輪操舵装置の実践的態様は、後輪舵角δ_ｒを所定の範囲で可変とし得る限りにおいて、図示ＡＲＳアクチュエータ８００のものに限定されない。

車両１０は更に、ヨーレートセンサ２２及びスリップ角センサ２３を備える。

ヨーレートセンサ２２は、車両１０のヨーレートγを検出可能に構成されたセンサである。ヨーレートセンサ２２は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出されたヨーレートγ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。

スリップ角センサ２３は、車両１０のスリップ角βを検出可能に構成されたセンサである。スリップ角センサ２３は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出されたスリップ角β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、スリップ角βは、各種状態制御量（例えば、各輪の舵角或いは舵角相当値）及び各種車両状態量（例えば、ヨーレートγ及び車速Ｖ等）から予め設定された演算アルゴリズムに基づいて推定される構成となっていてもよい。

尚、本実施形態に係る車両１０は、前後輪の舵角をドライバ側からの操舵入力から独立して制御するためのＶＧＲＳアクチュエータ４００及びＡＲＳアクチュエータ８００の他に、前後輪の左右制駆動力差を変化させることが可能な駆動力分配装置３００を備えるが、このような車両構成は、後述するフェールセーフ制御における、ヨーレートγ又はスリップ角βと操舵反力トルクＴとの制御を実現するための車両運動モデルのバリエーションを説明し易くするために便宜的に表された、本発明に係る車両が採り得る一構成例に過ぎない。

例えば、本発明に係る車両は、車両１０で言えば駆動力分配装置３００が存在しない車両構成であってもよい。補足すれば、この種の駆動力分配装置を有さぬ構成の方が、コスト面からも、車両重量の面からも、設置スペースの面からも圧倒的に有利であり、本発明に係る車両は、好適な一形態として、前後輪の舵角可変装置のみを搭載する。駆動力分配装置を備えぬ構成においても、後述するフェールセーフ制御は実践上全く問題なく実行され得る。
＜１-２：実施形態の動作＞
＜１-２-１：ＬＫＡ制御の詳細＞
以下、図２を参照し、本実施形態の動作として、ＥＣＵ１００により実行されるＬＫＡ制御の詳細について説明する。ここに、図２は、ＬＫＡ制御のフローチャートである。尚、ＬＫＡ制御は、操舵反力トルクＴを目標操舵反力トルクに維持する操舵反力トルク制御と、車両１０を目標走行路（本実施形態では、即ち車線（レーン）である）に追従させる軌跡追従制御とを協調させる協調制御の態様を採り、車両１０において実行される走行支援制御の一つである。

図２において、ＥＣＵ１００は、車両１０に備わる各種スイッチ類の操作信号、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信号を読み込む（ステップＳ１０１）と共に、予め車両１０の車室内に設置されたＬＫＡモード発動用の操作ボタンがドライバにより操作される等した結果としてＬＫＡモードが選択されているか否かを判別する（ステップＳ１０２）。ＬＫＡモードが選択されていない場合（ステップＳ１０２：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、処理をステップＳ１０１に戻す。

ＬＫＡモードが選択されている場合（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、車載カメラ１８から送出される画像データに基づいて、ＬＫＡの目標走行路を規定する白線（白色である必要はない）が検出されているか否かを判別する（ステップＳ１０３）。

白線が検出されていない場合（ステップＳ１０３：ＮＯ）、仮想の目標走行路を設定することができないため、ＥＣＵ１００は、処理をステップＳ１０１に戻す。一方、白線が検出されている場合（ステップＳ１０３：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、車両１０を目標走行路に追従させるに際して必要となる各種路面情報を算出する（ステップＳ１０４）。

ステップＳ１０４においては、公知の手法に基づいて、白線と車両１０との横方向の偏差たる横方向偏差Ｙ、白線と車両１０とのヨー角偏差φ及び走行路半径Ｒが算出される。

これら各種路面情報が算出されると、ＥＣＵ１００は、車両１０を目標走行路へ追従させるために必要となる車両状態量の目標値として、目標ヨーレートγ_ｔｇを算出する（ステップＳ１０５）。ステップＳ１０５は、本発明に係る「目標ヨーレート設定手段」の動作の一例である。目標ヨーレートγ_ｔｇは、予めＲＯＭ等の然るべき記憶手段に、上記横方向偏差Ｙ及びヨー角偏差φに対応付けられる形でマップ化されて格納されており、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１０４において算出された各路面情報に応じて適宜該当する値を選択することにより目標ヨーレートγ_ｔｇを設定する。但し、目標ヨーレートγ_ｔｇの設定態様は、公知非公知を問わず各種態様が適用され得る。

目標ヨーレートγ_ｔｇが設定されると、ＥＣＵ１００は、車両１０を目標走行路へ追従させるために必要となる車両状態量の目標値として、目標スリップ角β_ｔｇを算出する（ステップＳ１０６）。ステップＳ１０６は、本発明に係る「目標スリップ角設定手段」の動作の一例である。目標スリップ角β_ｔｇは、予めＲＯＭ等の然るべき記憶手段に、上記横方向偏差Ｙ、ヨー角偏差φ及び走行路半径Ｒに対応付けられる形でマップ化されて格納されており、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１０４において算出された各路面情報に応じて適宜該当する値を選択することにより目標スリップ角β_ｔｇを設定する。但し、目標スリップ角β_ｔｇの設定態様は、公知非公知を問わず各種態様が適用され得る。

目標スリップ角β_ｔｇが設定されると、ＥＣＵ１００は、目標操舵反力トルクＴ_ｔｇを設定する（ステップＳ１０７）。ステップＳ１０７は、本発明に係る「目標操舵反力設定手段」の動作の一例である。目標操舵反力トルクＴ_ｔｇは、車両１０を目標走行路に追従させるにあたって操舵輪たる前輪から操舵装置に作用するトルクであり、本発明に係る「操舵反力」の一例である。尚、本実施形態において、目標操舵反力トルクＴ_ｔｇはゼロである。操舵反力トルクＴ_ｔｇがゼロであるとは、即ち、車両１０が目標走行路に追従するにあたって、ステアリングホイル１２に保舵トルクを与える必要がないことを意味しており、手放し走行が可能であることを意味する。

次に、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１０５乃至Ｓ１０７で算出又は設定された各車両状態量の目標値を実現するための、前輪舵角δ_ｆ、後輪舵角δ_ｒ及びＥＰＳトルクＴ_ｅｐｓの目標値である目標前輪舵角、目標後輪舵角及び目標ＥＰＳトルクを算出する（ステップＳ１０８）。尚、これら目標前輪舵角、目標後輪舵角及び目標ＥＰＳトルクの詳細な決定方法については後述するが、ＥＣＵ１００は、予めヨーレートγ、スリップ角β及び操舵反力トルクＴと、前輪舵角、後輪舵角及びＥＰＳトルクとの相対関係を規定すべく設定された車両運動モデルに基づいて、ヨーレートγ、スリップ角β及び操舵反力トルクＴを夫々目標ヨーレートγ_ｔｇ、目標スリップ角β_ｔｇ及び目標操舵反力トルクＴ_ｔｇとするための前輪舵角δ_ｆ、後輪舵角δ_ｒ及びＥＰＳトルクＴ_ｅｐｓの目標値（即ち、夫々目標前輪舵角、目標後輪舵角及び目標ＥＰＳトルク）を決定する。

目標前輪舵角、目標後輪舵角及び目標ＥＰＳトルクが求まると、ＥＣＵ１００は、ドライバによるオーバーライド操作の有無を判別する（ステップＳ１０９）。オーバーライド操作とは、ドライバが自身の意思で行う操舵操作であり、即ち、車両運行制御上、最も優先すべき操舵入力の一つである。ＥＣＵ１００は、オーバーライド操作の有無を判別するにあたって、操舵角センサ１６及び操舵トルクセンサ１７のセンサ出力を参照し、操舵角δ_ＭＡが基準値δ_ＭＡｔｈ以上であるか、又はドライバ操舵トルクＭＴが基準値ＭＴ_ｔｈ以上である場合に、オーバーライド操作が発生したものと判別する。

オーバーライド操作が発生した旨の判別がなされた場合（ステップＳ１０９：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、ＬＫＡモードを終了する（ステップＳ１１０）。ＬＫＡモードが終了すると、処理は、ステップＳ１０１に戻され、一連の処理が繰り返される。

一方、オーバーライド操作が発生していない場合（ステップＳ１０９：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１０８で算出された目標前輪舵角、目標後輪舵角及び目標ＥＰＳトルクが得られるように、ＶＧＲＳアクチュエータ４００、ＡＲＳアクチュエータ８００及びＥＰＳアクチュエータ５００を制御する（ステップＳ１１１）。これらの駆動制御がなされると、処理は、ステップＳ１０３に戻され、ＬＫＡモードにおける一連の動作が繰り返される。ＬＫＡ制御は以上のように実行される。
＜１-２-２：左右制駆動力差によるヨーモーメントの発生＞
ここで、図３を参照し、車輪に作用する制駆動力とヨーモーメントとの関係について説明する。図３は、駆動力が作用した場合の左前車輪ＦＬの上面視図である。尚、同図において、図１と重複する箇所には同一の符合を付してその説明を適宜省略することとする。

図３において、左前車輪ＦＬの接地点Ｃには駆動力Ｆ_ｄが作用している。一方、キングピン軸（アッパーポールジョイントとロアポールジョイントとを結ぶ仮想の操舵軸線である）の仮想接地点ＫＰが、図示するように接地点Ｃを通る軸線からずれていると（殆どの車両ではそうである）、この軸線と仮想接地点ＫＰとの距離であるキングピンオフセットｋに応じて、左前車輪ＦＬにはヨーモーメントが発生する。ここで、図示位置関係から明らかなように、この場合のヨーモーメントの発生方向は、右旋回方向である。

ここで、左右輪に駆動力差が生じていない場合、右前輪ＦＲには、左前輪ＦＬに生じたヨ−モーメントと大きさの等しい左旋回方向のヨーモーメントが発生する。従って、左右駆動力差が生じていない場合、車両運動としては直進運動となる。

ところが、左右輪で駆動力差が生じている場合、駆動力の大きい側の車輪に発生するヨーモーメントの方が大きくなるため、車両１０には、駆動力の小さい車輪の側に旋回するヨーモーメントが発生する。従って、左前輪の駆動力を右前輪に対して大きくすれば右旋回方向の、右前輪の駆動力を左前輪に対して大きくすれば左旋回方向のヨーモーメントが発生する。

このようなヨーモーメントは、駆動力の代わりに制動力が作用した場合にも同様に生じ得る。制動力は、負の駆動力であり、左右輪に制動力差が生じると、制動力が大きい車輪の側へヨーモーメントが発生する。いずれにせよ、前輪と後輪とのうち少なくとも一方に対し左右制駆動力差を与えることによって、車両１０に旋回挙動を与えることができる。

尚、操舵又は旋回或いはその両方により、左前輪ＦＬにタイヤスリップ角が生じると（即ち、タイヤの中心線の向きとタイヤの進行方向との間にずれが生じると）、左前輪ＦＬは、タイヤ接地点よりも後方側の着力点において左方向にタイヤ横力Ｙ_ｆを生じる。この着力点と仮想接地点ＫＰとの距離ｔは、仮想接地点ＫＰとタイヤ接地点Ｃとの軸線方向距離であるキャスタートレールと、タイヤ接地点Ｃと横力Ｙ_ｆの着力点との距離であるニューマチックトレールとの和を意味する。

尚、この横力によってもヨーモーメントは発生する。また、この横力は、右前輪ＦＲでも同様に発生し、各後輪（ＲＬ及びＲＲ）でも横力Ｙｒとして同様に発生する。
＜１-２-３：車両運動モデルに基づいた目標前輪舵角、目標後輪舵角及び目標ＥＰＳトルクの決定方法＞
次に、ＬＫＡ制御におけるステップＳ１０８の動作、即ち、車両運動モデルに基づいた目標前輪舵角、目標後輪舵角及び目標ＥＰＳトルクの決定について説明する。尚、予め後述する下記各式における各参照記号の表す意味を付記しておく。

ｓ・・・ラプラス演算子
δ_ｆ・・・前輪操舵角
δ_ｒ・・・後輪操舵角
β・・・スリップ角
γ・・・ヨーレート
Ｔ・・・操舵反力トルク（本実施形態では、キングピン軸回りのトルク）
Ｖ・・・車速
Ｍ_ｆ・・・前軸質量
Ｍ_ｒ・・・後軸質量
Ｍ・・・車両質量（Ｍ＝Ｍ_ｆ＋Ｍ_ｒ）
Ｉ・・・ヨーイング慣性モーメント
Ｌ・・・ホイールベース
Ｌ_ｆ・・・車両重心から前軸までの前後方向距離
Ｌ_ｒ・・・車両重心から後軸までの前後方向距離
Ｋ_ｆ・・・前輪コーナリングパワー
Ｋ_ｒ・・・後輪コーナリングパワー
Ｔ_ｆ・・・前軸トレッド
Ｔ_ｒ・・・後軸トレッド
ｔ・・・前後方向トレール量
ｋ・・・キングピンオフセット
Ｙ_ｆ・・・前輪横力
Ｙ_ｒ・・・後輪横力
Ｆ_ｆｌ・・・左前輪駆動力
Ｆ_ｆｒ・・・右前輪駆動力
Ｆ_ｒｌ・・・左後輪駆動力
Ｆ_ｒｒ・・・右後輪駆動力
Ｆ_ｆ・・・前輪左右制駆動力差
Ｆ_ｒ・・・後輪左右制駆動力差
前輪舵角δ_ｆ、後輪舵角δ_ｒ及びＥＰＳトルクＴ_ｅｐｓは、下記（１）式乃至（５）式により表される車両運動方程式をスリップ角β、ヨーレートγ及び操舵反力トルクＴについて解いて得られる下記（６）式から、最終的に下記（７）式により表される。

ここで、行列Ａは、下記（８）式により表される。

また、Ｂ⁻¹は行列Ｂの逆行列であり、行列Ｂは、下記（９）式として表される。

一方、行列Ａの行列係数Ａ１１、Ａ１２、Ａ１３、Ａ２１、Ａ２２、Ａ２３、Ａ３１、Ａ３２及びＡ３３は、夫々下記（１０）乃至（１８）式により表される。

他方、行列Ｂの行列係数Ｂ１１、Ｂ１２、Ｂ１３、Ｂ２１、Ｂ２２、Ｂ２３、Ｂ３１、Ｂ３２及びＢ３３は、夫々下記（１９）乃至（２７）式により表される。

このように、上記（７）式におけるβ、γ及びＴに、ＬＫＡ制御におけるステップＳ１０６、Ｓ１０５及びＳ１０７で算出された目標値を代入することにより、目標とする車両状態量を実現するための状態制御量（δ_ｆ、δ_ｒ及びＴ_ｅｐｓ）の目標値が定まるのである。
＜１-２-４：フェールセーフ制御の詳細＞
次に、図４を参照し、フェールセーフ制御の詳細について説明する。ここに、図４は、フェールセーフ制御のフローチャートである。

尚、フェールセーフ制御は、ＥＣＵ１００が、ＬＫＡ制御の実行期間中において常時実行する制御であり、フェールセーフ制御の制御内容は、ＬＫＡ制御に優先される構成となっている。

図４において、ＥＣＵ１００は、ＶＧＲＳアクチュエータ４００及びＡＲＳアクチュエータ８００の機能状態を判定し、これらが機能制限状態にあるか否かを判定する（ステップＳ２０１）。

ここで、「機能制限状態」とは、少なくとも一方のアクチュエータが故障した状態、又は、何らかの状況によって、その機能が著しく制限された状態を意味する。より具体的には、各アクチュエータのモータが正常に稼動しない状態や、熱負荷による動作制限が生じている状態、ＥＣＵ１００の制御上の負荷等により各アクチュエータの動作速度が十分に担保されない状態等を意味する。尚、各アクチュエータが機能制限状態にあるか否かの判定に係る詳細な態様は、公知の各種故障検出制御を適用可能であるのでここでは割愛することとする。判定の結果、これら双方が機能制限状態にない正常状態にある場合には（ステップＳ２０１：ＮＯ）、処理はステップＳ２０１で待機状態となる。

一方、少なくとも一方のアクチュエータが機能制限状態にある場合（ステップＳ２０１：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、制御デバイスを選択する（ステップＳ２０２）。少なくとも一方のアクチュエータが機能制限状態にある場合、ＬＫＡ制御において可制御性を保持する状態制御量が、ＥＰＳトルクＴ_ｅｐｓのみであるか、或いは前輪舵角δ_ｆ又は後輪舵角δ_ｒの一方のみとなるため、ＬＫＡ制御においてスリップ角β及びヨーレートγを独立に制御することはできない。そのため、機能制限状態にない残余の装置を選択して、スリップ角β又はヨーレートγの一方を制御する必要がある。

そこで、ステップＳ２０２において、ＥＣＵ１００は、ＶＧＲＳアクチュエータ４００が機能制限状態にある場合にはＡＲＳアクチュエータ８００を制御デバイスとして選択し、ＡＲＳアクチュエータ８００が機能制限状態にある場合にはＶＧＲＳアクチュエータ４００を制御デバイスとして選択し、双方のアクチュエータが機能制限状態にある場合には駆動力分配装置３００を制御デバイスとして選択する。

制御デバイスを選択すると、ＥＣＵ１００は、スリップ角β及び路面摩擦係数μ（即ち、本発明に係る「安定化状態量」の一例である）に基づいて車両挙動が安定であるか否かを判定する（ステップＳ２０３）。より具体的には、スリップ角βが基準値β_ｔｈ未満であり且つ路面摩擦係数μが基準値μ_ｔｈ以上であるか否かが判定される。

車両挙動が安定でない場合（ステップＳ２０３：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、制御対象として無条件にスリップ角βを選択し、ＥＰＳトルクＴ_ｅｐｓと、先に選択された制御デバイスに対応する状態制御量（前輪舵角δ_ｆ、後輪舵角δ_ｒ、前輪左右制駆動力差Ｆ_ｆ又は後輪左右制駆動力差Ｆ_ｒ）とに基づいて、操舵反力トルクＴ及びスリップ角βを制御する（ステップＳ２０６）。一方、車両挙動が安定している場合（ステップＳ２０３：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は更に、車両１０が旋回中であるか否かを判定する（ステップＳ２０４）。より具体的には、ヨーレートγが基準値γ_ｔｈ以上であるか否かを判定する。車両１０が旋回中でなければ（ステップＳ２０４：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、ヨーレートγを積極的に制御する必要性は低いものと判断して、処理をステップＳ２０６に移行させる。

ステップＳ２０４において、車両１０が旋回中であると判定された場合（ステップＳ２０４：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、制御対象としてヨーレートγを選択し、ＥＰＳトルクＴ_ｅｐｓと、先に選択された制御デバイスに対応する状態制御量（前輪舵角δ_ｆ、後輪舵角δ_ｒ、前輪左右制駆動力差Ｆ_ｆ又は後輪左右制駆動力差Ｆ_ｒ）とに基づいて、操舵反力トルクＴ及びヨーレートγを制御する（ステップＳ２０５）。尚、ステップＳ２０５及びステップＳ２０６における、実際の制御態様については、後述することとする。

ステップＳ２０５又はステップＳ２０６が実行されると、処理はステップＳ２０７に移行され、ＬＫＡ制御を終了してよいか否か、即ち、車両１０の状態が本発明に係る許可条件に該当するか否かが判定される。尚、本実施形態においては、車両１０が停止状態にあることがその条件とされる。車両１０が未だ停止していない場合（ステップＳ２０７：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、処理をステップＳ２０１に戻し、これまでの処理を繰り返す。

尚、この際、ＶＧＲＳアクチュエータ４００及びＡＲＳアクチュエータのうち少なくとも一方が、機能制限状態から復帰していれば、その都度的確な制御が実行される。即ち、機能制限状態からの復帰により両アクチュエータが正常状態となったのであれば、ヨーレートγ又はスリップ角βを用いた代替的な軌跡追従制御から、通常のＬＫＡ制御への復帰処理がなされる。また、機能制限状態からの復帰により一方のアクチュエータが正常状態へ復帰したのであれば、代替的な軌跡追従制御における状態制御量が、前輪又は後輪の左右制駆動力差から正常状態へ復帰した一方のアクチュエータに対応する状態制御量に変更される。即ち、ステップＳ２０２において、制御デバイスが再選択される。

一方、ステップＳ２０７において、ＬＫＡ制御を中止してもよいと判定された場合（ステップＳ２０７：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、ＶＧＲＳアクチュエータ４００及びＡＲＳアクチュエータ８００のうち少なくとも一方が機能制限状態にある旨を、カーナビ装置７００に備わるディスプレイ装置を介した情報表示や、メーターフード内の各種インフォメーションランプの点灯制御等によりドライバに告知する（ステップＳ２０８）。ドライバへの告知が行われると、ＬＫＡ制御（この場合、スリップ角β又はヨーレートγの一方のみに可制御性を付与した代替的ＬＫＡ制御である）が終了される（ステップＳ２０９）。

尚、アクチュエータの機能制限状態への状態遷移によりＬＫＡ制御が終了された場合、例えば然るべきメンテナンスを経てＥＣＵ１００内部のフラグがリセットされない限り、ＬＫＡ制御の実行は禁止される。

以上説明したように、本実施形態に係るフェールセーフ制御によれば、ＬＫＡ制御において操舵反力トルクＴの制御と協調的に実行される軌跡追従制御が、ＶＧＲＳアクチュエータ４００及びＡＲＳアクチュエータ８００のうち少なくとも一方が機能制限状態にあることにより正常に継続できなくなった場合、本来、スリップ角β及びヨーレートγを独立に制御することによって実現される二自由度の運動制御としての軌跡追従制御が、スリップ角β又はヨーレートγの一方の制御からなる一自由度の軌跡追従制御に変更されて継続される。

ここで、スリップ角β及びヨーレートγのうち、優先すべき車両状態量は、その時点の車両挙動の安定度合いと、車両の旋回挙動とに基づいて、その時点の車両挙動に即した一方が選択される。即ち、車両挙動が不安定（ここでは、スリップ角大或いは路面摩擦係数大）である場合には積極的にスリップ角βが、車両挙動が安定している状態において車両が旋回中であれば積極的にヨーレートγが、またいずれも優先すべき事情がない場合には消去法的に車両挙動をより安定側に導き得るスリップ角βが夫々選択される。

従って、少なくとも一方のアクチュエータが機能制限状態にあることをもって一律に且つ強制的にＬＫＡ制御を終了させる場合は元より、何らの指針にも基づくことなく単に一方の車両状態量のみの制御を継続する場合と較べても、最終的にＬＫＡ制御を終了させるまでの退避期間において、最適な車両挙動を可及的に維持し続けることができるのである。
＜２：第２実施形態＞
次に、図５を参照し、本発明の第２実施形態に係るフェールセーフ制御について説明する。ここに、図５は、第２実施形態に係るフェールセーフ制御のフローチャートである。尚、同図において、図４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５において、ＥＣＵ１００は、車両挙動が安定しており、且つ車両１０が旋回中でない場合（ステップＳ２０４：ＮＯ）に、更に旋回度合い変化率が大きいか否かを判定する（ステップＳ３０１）。より具体的には、ヨーレートγの変化率Δγが基準値Δγ_ｔｈ以上であるか否かを判定する。旋回度合い変化率が小さい場合（ステップＳ３０１：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、処理をステップＳ２０６へ移行して車両状態量としてスリップ角βを選択する一方で、旋回度合い変化率が大きい場合には（ステップＳ３０１：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、処理をステップＳ２０５に移行させ、車両状態量としてヨーレートγを選択する。

ここで、旋回度合い変化率は、例えば急激な旋回操作が生じる緊急回避走行（例えば、前方障害物を避ける走行）等における旋回初期等に特に大きくなるが、このような状況は、無論ステップＳ２０３に係る判定結果よりは優先されないものの、積極的にヨーレートγを制御する合理的理由となる。即ち、本実施形態によれば、第１実施形態では消極的理由からスリップ角βが選択される条件の一部において、より合理的理由を伴ってヨーレートγを選択することができる。従って、より車両挙動を実情に即して安定ならしめることが可能である。
＜３：第３実施形態＞
次に、図６を参照し、本発明の第３実施形態に係るフェールセーフ制御について説明する。ここに、図６は、第３実施形態に係るフェールセーフ制御のフローチャートである。尚、同図において、図４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、ＥＣＵ１００は、車両挙動が安定しており、且つ車両１０が旋回中でない場合（ステップＳ２０４：ＮＯ）に、更に車両１０のステア状態が強アンダーステアであるか否かを判定する（ステップＳ４０１）。より具体的には、軌跡追従制御における目標走行路に対し車両１０が旋回外側に膨らんでいる度合いが、基準値以上であるか否かが判定される。このような判定は、ＬＫＡ制御におけるステップＳ１０４で算出されたヨー角偏差φ及び走行路半径Ｒ等に基づいて行うことができる。

車両１０のステア特性がオーバーステア特性、ニュートラルステア特性或いは弱アンダーステア特性である場合（ステップＳ４０１：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、処理をステップＳ２０６へ移行して車両状態量としてスリップ角βを選択する一方で、ステア特性が強アンダーステア特性である場合には（ステップＳ４０１：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、処理をステップＳ２０５に移行させ、車両状態量としてヨーレートγを選択する。

ここで、車両１０のステア特性が強アンダーステアである場合、旋回中心方向への求心力が低下していることになるから、車両挙動の安定化を図る観点からは、スリップ角βよりもヨーレートγの方が優先されるべきである。即ち、本実施形態によれば、第１実施形態では消極的理由からスリップ角βが選択される条件の一部において、より合理的理由を伴ってヨーレートγを選択することができる。従って、より車両挙動を実情に即して安定ならしめることが可能である。
＜４：第４実施形態＞
上述の各実施形態においては、一自由度で継続される軌跡追従制御における車両状態量として、スリップ角β又はヨーレートγの一方が選択された。但し、本発明に係る選択手段の実践的態様は、このような二値的な選択に限定されない。ここで、そのような趣旨に基づいた本発明の第４実施形態について、図７を参照して説明する。ここに、図７は、ヨーレート変化率Δγとヨーレート制御選択率との関係を例示する図である。

図７において、ヨーレート制御選択率とは、ヨーレートγとスリップ角βの選択比率を意味し、「１」の場合に１００％ヨーレートγが選択され、「０」の場合に１００％スリップ角βが選択されることを表す。図７においては、Δγ＜Δγ１の領域でヨーレート制御選択率は「０」、Δγ≧Δγ２の領域でヨーレート制御選択率は「１」となる。また、その中間領域においてはΔγに応じてリニアにヨーレート制御選択率が増加する。

尚、少なくとも一方のアクチュエータは機能制限状態にあるから、車両運動の自由度は、操舵反力トルクを除けばあくまで一自由度である。従って、このヨーレート制御選択率は、複数回の選択機会があった場合における選択頻度を規定する値として利用される。

例えば、第２実施形態に係るフェールセーフ制御（図５参照）において、ステップＳ３０１をこの図７の関係に従って制御比率を決定するステップに置換することができる。この場合、例えば、ヨーレート制御選択率が０．５であれば、二回に一回の割合でスリップ角βが選択される。このように、車両運動の自由度が一自由度に限定される状況下でも、スリップ角β及びヨーレートγの双方を適切な比率で制御することは可能であり、より精細な車両挙動の制御が可能となる。
＜５：第５実施形態＞
次に、図８を参照し、本発明の第５実施形態に係るフェールセーフ制御について説明する。ここに、図８は、第５実施形態に係るフェールセーフ制御のフローチャートである。尚、同図において、図４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８において、制御デバイスを選択すると（ステップＳ２０２）、ＥＣＵ１００は、ヨーレート制御選択率Ｋｙｒを決定する（ステップＳ５０１）。ここで、ヨーレート制御選択率Ｋｙｒは、第４実施形態で述べたヨーレート制御選択率と同等のものであるが、本実施形態においては、その決定態様が異なっている。即ち、ＥＣＵ１００は、ステップＳ５０１において、ヨーレートγ及びスリップ角βをパラメータとして、予めＲＯＭに格納されたヨーレート制御選択率マップを参照することによりヨーレート制御選択率Ｋｙｒを決定する。

ここで、図９を参照し、ヨーレート制御選択率マップについて説明する。ここに、図９は、ヨーレート制御選択率マップの模式図である。

図９において、ヨーレート制御選択率Ｋｙｒは、スリップ角β及びヨーレートγを夫々縦軸及び横軸とする二次元マップに規定される。ＥＣＵ１００は、その時点のヨーレートγ及びスリップ角βに応じた一のヨーレート制御選択率Ｋｙｒを選択することによって、ヨーレート制御選択率Ｋｙｒを決定することができる。尚、ＲＯＭには、図９に例示される関係が数値化されて格納されることは言うまでもない。

図８に戻り、ヨーレート制御選択率Ｋｙｒを決定すると、ＥＣＵ１００は、決定されたＫｙｒに基づいてヨーレートγ又はスリップ角βを適宜選択して制御する（ステップＳ５０２）。ステップＳ５０２が実行されると、処理はステップＳ２０７に移行される。

このように、第５実施形態によれば、より多くのパラメータを基にヨーレート制御選択率Ｋｙｒを決定することができ、より精細な車両挙動制御が可能である。
＜６：一自由度の軌跡追従制御における車両状態量の制御＞
ここで、各実施形態に共通の技術事項として、ステップＳ２０２で選択された制御デバイス（状態制御量）に応じた、スリップ角β又はヨーレートγ及び操舵反力トルクＴの制御態様（例えば、図４のＳ２０５及びＳ２０６）について説明する。尚、係る制御態様は、ＬＫＡ制御のステップＳ１０８と同様に、車両運動方程式に基づいた車両運度モデルを利用するものである。以下に、制御デバイスと車両状態量の組み合わせ毎に、状態制御量と車両状態量との関係について説明する。当該組み合わせは、下記（Ａ）乃至）（Ｇ）の８種類存在し得る。

（Ａ）ＥＰＳトルクＴ_ｅｐｓ及び前輪舵角δ_ｆによる操舵反力トルクＴ及びヨーレートγの制御
この場合、Ｔ_ｅｐｓ及びδ_ｆとＴ及びγとの関係は下記（２８）式を経て下記（２９）式として表される。

ここで、行列Ｃは、下記（３０）式として表される。尚、ｄｅｔ（Ａ）は、行列Ａを表す。

また、行列Ｃの各行列係数Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ２１及びＣ２２は、夫々下記（３１）乃至（３４）式として表される。

（Ｂ）ＥＰＳトルクＴ_ｅｐｓ及び前輪舵角δ_ｆによる操舵反力トルクＴ及びスリップ角βの制御
この場合、Ｔ_ｅｐｓ及びδ_ｆとＴ及びβとの関係は下記（３５）式を経て下記（３６）式として表される。

ここで、行列Ｄは、下記（３７）式として表される。

また、行列Ｄの各行列係数Ｄ１１、Ｄ１２、Ｄ２１及びＤ２２は、夫々下記（３８）乃至（４１）式として表される。

（Ｃ）ＥＰＳトルクＴ_ｅｐｓ及び後輪舵角δ_ｆによる操舵反力トルクＴ及びヨーレートγの制御
この場合、Ｔｅｐｓ及びδ_ｒとＴ及びγとの関係は下記（４２）式を経て下記（４３）式として表される。

ここで、行列Ｅは、下記（４４）式として表される。

また、行列Ｅの各行列係数Ｅ１１、Ｅ１２、Ｅ２１及びＥ２２は、夫々下記（４５）乃至（４８）式として表される。

（Ｄ）ＥＰＳトルクＴ_ｅｐｓ及び後輪舵角δ_ｆによる操舵反力トルクＴ及びスリップ角βの制御
この場合、Ｔ_ｅｐｓ及びδ_ｒとＴ及びβとの関係は下記（４９）式を経て下記（５０）式として表される。

ここで、行列Ｆは、下記（５１）式として表される。

また、行列Ｆの各行列係数Ｆ１１、Ｆ１２、Ｆ２１及びＦ２２は、夫々下記（５２）乃至（５５）式として表される。

（Ｅ）ＥＰＳトルクＴ_ｅｐｓ及び前輪左右制駆動力差Ｆ_ｆによる操舵反力トルクＴ及びヨーレートγの制御
この場合、Ｔ_ｅｐｓ及びＦ_ｆとＴ及びγとの関係は下記（５６）式を経て下記（５７）式として表される。

ここで、行列Ｇは、下記（５８）式として表される。

また、行列Ｇの各行列係数Ｇ１１、Ｇ１２、Ｇ２１及びＧ２２は、夫々下記（５９）乃至（６２）式として表される。

（Ｆ）ＥＰＳトルクＴ_ｅｐｓ及び前輪左右制駆動力差Ｆ_ｆによる操舵反力トルクＴ及びスリップ角βの制御
この場合、Ｔ_ｅｐｓ及びＦ_ｆとＴ及びβとの関係は下記（６３）式を経て下記（６４）式として表される。

ここで、行列Ｈは、下記（６５）式として表される。

また、行列Ｈの各行列係数Ｈ１１、Ｈ１２、Ｈ２１及びＨ２２は、夫々下記（６６）乃至（６９）式として表される。

（Ｇ）ＥＰＳトルクＴ_ｅｐｓ及び後輪左右制駆動力差Ｆ_ｒによる操舵反力トルクＴ及びヨーレートγの制御
この場合、Ｔ_ｅｐｓ及びＦ_ｒとＴ及びγとの関係は下記（７０）式を経て下記（７１）式として表される。

ここで、行列Ｊは、下記（７２）式として表される。

また、行列Ｊの各行列係数Ｊ１１、Ｊ１２、Ｊ２１及びＪ２２は、夫々下記（７３）乃至（７６）式として表される。

（Ｈ）ＥＰＳトルクＴ_ｅｐｓ及び後輪左右制駆動力差Ｆ_ｒによる操舵反力トルクＴ及びスリップ角βの制御
この場合、Ｔ_ｅｐｓ及びＦ_ｒとＴ及びβとの関係は下記（７７）式を経て下記（７８）式として表される。

ここで、行列Ｋは、下記（７９）式として表される。

また、行列Ｋの各行列係数Ｋ１１、Ｋ１２、Ｋ２１及びＫ２２は、夫々下記（８０）乃至（８３）式として表される。

上記（Ａ）乃至（Ｈ）の夫々の場合について、車両状態量に目標値を代入することにより、所望の軌跡追従制御及びそれに協調する操舵反力トルク制御を実現するための状態制御量の値を求めることができ、ＥＰＳアクチュエータ５００及び選択されたデバイス（ＶＧＲＳアクチュエータ３００、ＡＲＳアクチュエータ８００又は駆動力分配装置３００）の駆動制御により、車両運動を好適に制御することができる。

尚、上述の実施形態では、本発明に係る「一の装置で挙動制御を実行する必要がある場合」として、ＶＧＲＳアクチュエータ３００又はＡＲＳアクチュエータ８００或いはその両方が機能制限状態にある場合の軌跡追従制御について説明したが、一の装置で挙動制御を実行する必要性は、このような機能制限状態に限らず、多様な理由により生じ得る。本発明は、このような必要が生じた場合において車両挙動を最適に維持するための制御手法を規定するものであって、このような必要性が如何なる理由で生じたのかについては、その効能に何らの影響も与えることはない。

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運動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。

本発明は、例えば、車両を目標走行路に追従させる機能を有する車両に利用可能である。

ＦＬ、ＦＲ、ＲＬ、ＲＲ…車輪、１０…車両、１１…プロペラシャフト、１２…ステアリングホイル、１３…アッパーステアリングシャフト、１４…ロアステアリングシャフト、１５…ラックバー、１６…操舵角センサ、１７…操舵トルクセンサ、１００…ＥＣＵ、２００…エンジン、３００…駆動力分配装置、３１０…センターデファレンシャル機構、３２０…フロントデファレンシャル機構、３３０…リアデファレンシャル機構、４００…ＶＧＲＳアクチュエータ、５００…ＥＰＳアクチュエータ、６００…ＥＣＢ、６１０…ブレーキアクチュエータ、６２０ＦＬ、６２０ＦＲ、６２０ＲＬ、６２０ＲＲ…制動装置、８００…ＡＲＳアクチュエータ。

Claims (19)

1. 各々がスリップ角又はヨーレートを選択的に制御可能な複数の装置を備える車両の運動を制御する車両の運動制御装置であって、
   前記スリップ角の目標値たる目標スリップ角を設定する目標スリップ角設定手段と、
   前記ヨーレートの目標値たる目標ヨーレートを設定する目標ヨーレート設定手段と、
   前記スリップ角及びヨーレートが其々前記設定された目標スリップ角及び目標ヨーレートとなるように前記複数の装置を制御する旨の挙動制御を実行する挙動制御手段と、
   前記車両の旋回状態量を特定する旋回状態量特定手段と、
   前記複数の装置のうち一の装置で前記挙動制御を実行する必要がある場合に、前記特定された旋回状態量に基づいて前記スリップ角及びヨーレートのうち優先すべき一方を選択する選択手段と
   を具備し、
   前記挙動制御手段は、前記一の装置で挙動制御を実行する必要がある場合において、前記選択された一方が前記選択された一方に対応する前記目標値となるように前記一の装置を制御する
   ことを特徴とする車両の運動制御装置。
2. 前記複数の装置は、各々がスリップ角又はヨーレートを選択的に制御可能な第１装置及び第２装置を含み、
   前記車両の運動制御装置は、
   前記第１及び第２装置のうち少なくとも一方の装置が機能制限状態にあるか否かを判定する機能制限状態判定手段を更に具備し、
   前記選択手段は、前記一の装置で挙動制御を実行する必要がある場合として前記第１又は第２装置が前記機能制限状態にあると判定された場合に前記優先すべき一方を選択し、
   前記挙動制御手段は、前記選択された一方が前記選択された一方に対応する目標値となるように、前記一の装置として、前記第１及び第２装置のうち前記機能制限状態にない方の装置を制御する
   ことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の車両の運動制御装置。
3. 前記第１装置は、前輪舵角を該前輪舵角の変化を促すドライバ操作から独立して変化させることが可能な前輪舵角可変装置であり、
   前記第２装置は、後輪舵角を該後輪舵角の変化を促すドライバ操作から独立して変化させることが可能な後輪舵角可変装置である
   ことを特徴とする請求の範囲第２項に記載の車両の運動制御装置。
4. 前記複数の装置は、前記スリップ角又はヨーレートを選択的に制御可能な前記第１及び第２装置と異なる第３装置を更に含み、
   前記挙動制御手段は、前記第１及び第２装置の双方が前記機能制限状態にある場合に、前記選択された一方が前記選択された一方に対応する目標値となるように前記第３装置を制御する
   ことを特徴とする請求の範囲第２項に記載の車両の運動制御装置。
5. 前記第３装置は、前輪又は後輪の左右制駆動力差を変化させることが可能な制駆動力可変装置である
   ことを特徴とする請求の範囲第４項に記載の車両の運動制御装置。
6. 前記機能制限状態は、故障している状態及び制御量の選択幅が制限されている状態のうち少なくとも一方を含む
   ことを特徴とする請求の範囲第２項に記載の車両の運動制御装置。
7. 前記特定手段は、前記旋回状態量として前記車両の旋回度合いを特定する
   ことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の車両の運動制御装置。
8. 前記選択手段は、前記特定された旋回度合いが基準値以上である場合に前記優先すべき一方として前記ヨーレートを選択し、前記特定された旋回度合いが前記基準値未満である場合に前記優先すべき一方として前記スリップ角を選択する
   ことを特徴とする請求の範囲第７項に記載の車両の運動制御装置。
9. 前記特定手段は、前記旋回状態量として前記車両の旋回度合いの変化率を特定する
   ことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の車両の運動制御装置。
10. 前記選択手段は、前記特定された旋回度合いの変化率が基準値以上である場合に前記優先すべき一方として前記ヨーレートを選択し、前記特定された旋回度合いの変化率が前記基準値未満である場合に前記優先すべき一方として前記スリップ角を選択する
    ことを特徴とする請求の範囲第９項に記載の車両の運動制御装置。
11. 前記特定手段は、前記旋回状態量として前記車両のステア特性を特定する
    ことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の車両の運動制御装置。
12. 前記選択手段は、前記特定されたステア特性が強アンダーステア状態に該当する場合に前記優先すべき一方として前記ヨーレートを選択し、前記特定されたステア状態が前記強アンダーステア状態に該当しない場合に前記優先すべき一方として前記スリップ角を選択する
    ことを特徴とする請求の範囲第１１項に記載の車両の運動制御装置。
13. 車両挙動の安定の度合いを規定する安定状態量を特定する安定状態量特定手段を更に具備し、
    前記選択手段は、前記旋回状態量に基づいた選択に優先して、前記特定された安定状態量に基づいて前記優先すべき一方を選択する
    ことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の車両の運動制御装置。
14. 前記安定状態量特定手段は、前記安定状態量として前記スリップ角を特定し、
    前記選択手段は、前記特定されたスリップ角が基準値以上である場合に前記優先すべき一方として前記スリップ角を選択する
    ことを特徴とする請求の範囲第１３項に記載の車両の運動制御装置。
15. 前記安定状態量特定手段は、前記安定状態量として走行路の摩擦の度合いを特定し、
    前記選択手段は、前記特定された摩擦の度合いが基準値未満である場合に前記優先すべき一方として前記スリップ角を選択する
    ことを特徴とする請求の範囲第１３項又は第１４項に記載の車両の運動制御装置。
16. 前記目標スリップ角設定手段は、前記車両が目標走行路に追従するように前記目標スリップ角を設定し、
    前記目標ヨーレート設定手段は、前記車両が前記目標走行路に追従するように前記目標ヨーレートを設定し、
    前記挙動制御手段は、前記挙動制御として、前記スリップ角及びヨーレートが其々前記目標走行路に追従するように設定された目標スリップ角及び目標ヨーレートとなるように前記複数の装置を制御する旨の軌跡追従制御を実行し、
    前記車両は、操舵反力を制御可能な操舵反力制御装置を更に備え、
    前記車両の運動制御装置は、
    前記操舵反力の目標値たる目標操舵反力を設定する目標操舵反力設定手段と、
    前記軌跡追従制御と協調して前記操舵反力が前記設定された目標操舵反力となるように前記操舵反力制御装置を制御する旨の協調制御を実行する協調制御実行手段と
    を更に具備し、
    前記挙動制御手段は、前記一の装置で挙動制御を実行する必要がある場合において、前記選択された一方が前記選択された一方に対応する目標値となるように前記一の装置を制御することにより前記軌跡追従制御を継続し、
    前記協調制御実行手段は、前記軌跡追従制御が継続される期間において前記協調制御を継続する
    ことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の車両の運動制御装置。
17. 前記協調制御が継続される期間において前記車両の状態が前記協調制御の終了を許可すべきものとして設定された許可条件に該当するか否かを判定する許可条件判定手段を更に具備し、
    前記挙動制御手段は、前記車両の状態が前記許可条件に該当すると判定された場合に前記軌跡追従制御を終了し、
    前記協調制御実行手段は、前記車両の状態が前記許可条件に該当すると判定された場合に前記協調制御を終了する
    ことを特徴とする請求の範囲第１６項に記載の車両の運動制御装置。
18. 前記許可条件は、前記車両が停止していることを含む
    ことを特徴とする請求の範囲第１７項に記載の車両の運動制御装置。
19. 前記軌跡追従制御及び前記協調制御が終了した場合に、前記一の装置で挙動制御を実行する必要がある旨を告知する告知手段を更に具備する
    ことを特徴とする請求の範囲第１６項から第１８項のいずれか一項に記載の車両の運動制御装置。

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