JP5737197B2 - 車両の走行軌跡制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両の走行軌跡制御装置に係り、更に詳細には操舵輪の舵角が目標舵角になるよう制御することにより車両を目標軌跡（目標走行ライン）に沿って走行させる車両の走行軌跡制御装置に係る。

ステアリングホイールの如き操舵入力手段の操舵操作位置に対する操舵輪の舵角の関係を変更可能な舵角可変装置を備えた車両に於いて、操舵輪の舵角が目標舵角になるよう制御することにより車両の走行を制御する走行制御装置は既に知られている。走行制御装置の一つとして、車両を目標走行ラインに沿って走行させるための操舵輪の目標舵角を演算し、操舵輪の舵角を目標舵角に制御することにより車両を目標走行ラインに沿って走行させる走行軌跡制御装置が種々提案されている。

例えば下記の特許文献１には、走行軌跡制御（自動運転）の実行中に操舵輪の舵角を目標舵角に制御するための手段に異常が発生すると、走行軌跡制御を中止するよう構成された走行軌跡制御装置が記載されている。

特開平１０−０７６９６５号公報

〔発明が解決しようとする課題〕
特許文献１に記載された走行軌跡制御装置によれば、走行軌跡制御の実行中に操舵輪の舵角を目標舵角に制御するための手段に異常が発生すると、走行軌跡制御を中止することにより操舵輪の舵角が不適切に制御されることを防止することができる。しかし走行軌跡制御が突然に中止されると、それまで車両の操縦運転を走行軌跡制御に委ねていた車両の乗員が戸惑う場合がある。

本発明は、走行軌跡制御の実行中に操舵輪の舵角を目標舵角に制御するための手段に異常が発生すると、走行軌跡制御を中止するよう構成された従来の走行軌跡制御装置に於ける上述の如き問題に鑑みてなされたものである。そして本発明の主要な課題は、走行軌跡制御を実行する手段に異常が生じても、暫定的な走行軌跡制御を実行することができる場合があることに着目し、暫定的な走行軌跡制御の実行によって走行軌跡制御が突然に中止されることに起因して車両の乗員が戸惑う虞れを低減することである。
〔課題を解決するための手段及び発明の効果〕

上述の主要な課題は、本発明によれば、車両前方の情報を取得する情報取得手段と、車両前方の情報に基づいて算出される目標軌跡に沿って走行するよう操舵輪の舵角を制御する走行軌跡制御を行う制御手段とを有する車両の走行軌跡制御装置に於いて、前記制御手段は、前記情報取得手段より車両前方の情報を正常に得ることができなくなったときには、その直前に取得された車両前方の情報に基づいて算出される暫定の目標軌跡に沿って車両が走行するよう操舵輪の舵角を制御する暫定の走行軌跡制御を行い、前記制御手段は、前記暫定の走行軌跡制御を行っている状況に於いて前記情報取得手段より車両前方の情報を正常に得ることができるようになったときには、前記暫定の走行軌跡制御より前記走行軌跡制御へ復帰することを特徴とする車両の走行軌跡制御装置によって達成される。

上記の構成によれば、情報取得手段より車両前方の情報を正常に得ることができなくなったときには、その直前に取得された車両前方の情報に基づいて算出される暫定の目標軌跡に沿って車両が走行するよう操舵輪の舵角を制御する暫定の走行軌跡制御が行われる。従って情報取得手段より車両前方の情報を正常に得ることができなくなったときには、走行軌跡制御が中止され暫定の走行軌跡制御が行われない場合に比して、走行軌跡制御に委ねていた車両の乗員が戸惑う虞れを確実に低減することができる。
また上記の構成によれば、暫定の走行軌跡制御が行われている状況に於いて情報取得手段より車両前方の情報を正常に得ることができるようになったときには、暫定の走行軌跡制御より走行軌跡制御へ戻される。従って情報取得手段より車両前方の情報を正常に得ることができない状況が一時的な状況である場合に、その状況が解消した段階で暫定の走行軌跡制御より走行軌跡制御へ復帰させることができる。

また本発明によれば、上記の構成に於いて、前記制御手段は、前記情報取得手段より車両前方の情報を正常に得ることができるときには、車両前方の情報に基づいて走行車線を特定し、車両が走行車線に基づいて目標軌跡を算出し、車両が前記目標軌跡に沿って走行するよう操舵輪の舵角を制御し、前記情報取得手段より車両前方の情報を正常に得ることができなくなったときには、その直前に車両前方の情報に基づいて特定された走行車線を暫定の走行車線として、車両の状態量及び暫定の走行車線に基づいて暫定の走行車線に対する車両の位置関係を推定し、車両が前記暫定の走行車線に基づく暫定の目標軌跡に沿って走行するよう操舵輪の舵角を制御するよう構成される。

上記の構成によれば、情報取得手段より車両前方の情報を正常に得ることができなくなったときには、その直前に車両前方の情報に基づいて特定された走行車線を暫定の走行車線として、暫定の走行軌跡制御が行われる。従って情報取得手段より車両前方の情報を正常に得ることができなくなったときにも、暫定の走行車線に基づいて暫定の走行軌跡制御を行うことができる。

また本発明によれば、上記の構成に於いて、前記制御手段は、前記情報取得手段より車両前方の情報を正常に得ることができるときには、車両の状態量及び走行車線に基づいて走行車線に対する車両の実際の位置関係を推定し、走行車線に基づいて走行車線に対する車両の目標の位置関係を決定し、実際の位置関係が目標の位置関係になるよう操舵輪の舵角を制御することにより車両を目標軌跡に沿って走行させ、前記情報取得手段より車両前方の情報を正常に得ることができなくなったときには、車両の状態量及び暫定の走行車線に基づいて暫定の走行車線に対する車両の位置関係を推定し、暫定の走行車線に基づいて暫定の走行車線に対する車両の暫定の目標の位置関係を決定し、車両の位置関係が暫定の目標の位置関係になるよう操舵輪の舵角を制御することにより車両を暫定の目標軌跡に沿って走行させるよう構成される。

上記の構成によれば、情報取得手段より車両前方の情報を正常に得ることができなくなったときには、車両の状態量及び暫定の走行車線に基づいて暫定の走行車線に対する車両の位置関係が推定される。そして暫定の走行車線に基づいて暫定の走行車線に対する車両の暫定の目標の位置関係が決定され、車両の位置関係が暫定の目標の位置関係になるよう操舵輪の舵角を制御することにより車両が暫定の目標軌跡に沿って走行せしめられる。従って情報取得手段より車両前方の情報を正常に得ることができなくなっても、車両が暫定の目標軌跡に沿って走行するよう、暫定の走行軌跡制御を行うことができる。

また本発明によれば、上記の構成に於いて、前記制御手段は、前記走行軌跡制御より前記暫定の走行軌跡制御への移行を直ちに行うが、前記暫定の走行軌跡制御より前記走行軌跡制御への復帰を徐々に行うよう構成される。

上記の構成によれば、走行軌跡制御より暫定の走行軌跡制御への移行は直ちに行われるので、走行軌跡の制御が中断する虞れを確実に低減することができる。また暫定の走行軌跡制御より走行軌跡制御への復帰は徐々に行われるので、復帰に起因して乗員が異和感を覚えたり車両の挙動が急変する虞れを確実に低減することができる。

また本発明によれば、上記の構成に於いて、前記制御手段は、車両が前記暫定の走行車線の範囲を過ぎる段階に於いても前記情報取得手段より車両前方の情報を正常に得ることができないときには、前記暫定の走行軌跡制御を終了するよう構成される。

上記の構成によれば、暫定の走行軌跡制御により車両を走行車線に沿って走行させることが困難になるほど長く暫定の走行軌跡制御が継続して実行されることを確実に防止することができる。

また本発明によれば、上記の構成に於いて、前記走行軌跡制御装置は前記走行軌跡制御を行う制御モードと前記走行軌跡制御を行わない非制御モードとを選択するための選択手段を有し、前記情報取得段は前記選択手段が前記非制御モードにあっても車両前方の情報を取得し、前記制御手段は、前記情報取得手段が車両前方の情報を正常に取得することができなくなったときには、その直前に取得された車両前方の情報に基づいて暫定の走行車線を特定し、前記暫定の走行軌跡制御を行うよう構成される。

上記の構成によれば、選択手段が非制御モードにあり、運転者の主権の下に車両の操縦運転が行われている状況に於いて、運転者の車両前方の視認性も低下する事態が生じた場合には暫定の走行軌跡制御を行わせることができる。よって運転者の車両前方の視認性も低下した状況に於いても車両を走行車線に沿って走行させることを確実に補助することができる。

また本発明によれば、上記の構成に於いて、前記走行軌跡制御装置は前記非制御モードにあっても前記暫定の走行軌跡制御を行うことを許可するか否かを設定するための可否設定手段を有し、前記可否設定手段が許可に設定されているときに前記暫定の走行軌跡制御を行うよう構成される。

上記の構成によれば、可否設定手段が許可に設定されているときに暫定の走行軌跡制御を行わせ、可否設定手段が許可に設定されていないときには暫定の走行軌跡制御が行われることを防止することができる。従って車両の乗員が暫定の走行軌跡制御を行わせたくない場合に、暫定の走行軌跡制御が行われることを確実に防止することができる。

また本発明によれば、上記の構成に於いて、前記制御手段は、前記暫定の走行軌跡制御を行っている状況に於いて、運転者に走行軌跡を変更する意思があると判定されたときには、前記暫定の走行軌跡制御を終了するよう構成される。

上記の構成によれば、運転者が走行軌跡を変更しようとしているにも拘わらず暫定の走行軌跡制御が継続され、運転者の走行軌跡変更の要求が満たされなくなることを確実に防止することができる。

本発明による車両の走行軌跡制御装置の第一の実施形態を示す概略構成図である。 第一の実施形態に於ける走行制御ルーチンを示すフローチャートである。 図２のステップ１００に於いて実行されるＬＫＡ制御の目標操舵角θlkt演算ルーチンを示すフローチャートである。 図２のステップ４００に於いて実行される暫定のＬＫＡ制御の目標操舵角θlkpt演算ルーチンを示すフローチャートである。 運転者に軌跡変更の意思がある場合の制御ルーチン示すフローチャートである。 車速Ｖに基づいて補正係数Ｋvを演算するためのマップを示す図である。 車両の目標横加速度Ｇyts及び車速Ｖに基づいてＬＫＡ制御のための目標操舵角θlkt、暫定のＬＫＡ制御の目標操舵角θlkpt又はθlkpptを演算するためのマップを示す図である。 本発明による車両の走行軌跡制御装置の第二の実施形態を示す概略構成図である。 第二の実施形態に於ける走行制御ルーチンの要部を示すフローチャートである。 図９のステップ７００に於いて実行される暫定のＬＫＡ制御の目標操舵角θlkppt演算ルーチンを示すフローチャートである。 暫定のＬＫＡ制御に於けるＸ−Ｙ座標及び座標上の車両の位置を示す説明図である。 暫定のＬＫＡ制御に於ける暫定の走行車線の半径Ｒsp等の演算の要領を示す説明図である。

以下に添付の図を参照しつつ、本発明を幾つかの好ましい実施形態について詳細に説明する。
［第一の実施形態］

図１は本発明による車両の走行軌跡制御装置の第一の実施形態を示す概略構成図である。

図１に於いて、走行軌跡制御装置１０は車両１２に搭載され、前輪用操舵制御装置１４を有している。前輪用操舵制御装置１４は運転者の操舵操作とは無関係に前輪を操舵可能な操舵制御手段を構成している。また車両１２には制動力制御装置１６が搭載され、制動力制御装置１６は運転者の制動操作とは無関係に各車輪の制動力を個別に制御可能である。

また図１に於いて、１８FL及び１８FRはそれぞれ車両１２の操舵輪である左右の前輪を示し、１８RL及び１８RRはそれぞれ左右の後輪を示している。操舵輪である左右の前輪１８FL及び１８FRは運転者によるステアリングホイール２０の操作に応答して駆動されるラック・アンド・ピニオン型のパワーステアリング装置２２によりラックバー２４及びタイロッド２６L及び２６Rを介して転舵される。

ステアリングホイール２０はアッパステアリングシャフト２８、舵角可変装置３０、ロアステアリングシャフト３２、ユニバーサルジョイント３４を介してパワーステアリング装置２２のピニオンシャフト３６に駆動接続されている。図示の第一の実施形態に於いては、舵角可変装置３０はハウジング３０Ａの側にてアッパステアリングシャフト２８の下端に連結され、回転子３０Ｂの側にてロアステアリングシャフト３２の上端に連結された補助転舵駆動用の電動機３８を含んでいる。

かくして舵角可変装置３０はアッパステアリングシャフト２８に対し相対的にロアステアリングシャフト３２を回転駆動することにより、左右の前輪１８FL及び１８FRをステアリングホイール２０に対し相対的に補助転舵駆動する。舵角可変装置３０は電子制御装置４０の操舵制御部により制御される。

パワーステアリング装置２２はラック同軸型の電動式のパワーステアリング装置であり、電動機４２と、電動機４２の回転トルクをラックバー２４の往復動方向の力に変換する例えばボールねじ式の変換機構４４とを有する。パワーステアリング装置２２は電子制御装置４０の操舵アシストトルク制御部によって制御され、ハウジング４６に対し相対的にラックバー２４を駆動する操舵アシストトルクを発生する。操舵アシストトルクは運転者の操舵負担を軽減し、また必要に応じて舵角可変装置３０による左右前輪の転舵駆動を補助する。

かくして舵角可変装置３０はパワーステアリング装置２２と共働してステアリングホイール２０に対する左右前輪の舵角の関係を変更すると共に、運転者の操舵操作とは無関係に前輪を操舵する前輪用操舵制御装置１４の主要部を構成している。

尚パワーステアリング装置２２及び舵角可変装置３０の構造自体は本発明の要旨を構成するものではなく、これらの装置はそれぞれ上述の機能を果たすものである限り、当技術分野に於いて公知の任意の構成のものであってよい。

制動力制御装置１６は制動装置５０を含み、各車輪の制動力は制動装置５０の油圧回路５２によりホイールシリンダ５４FL、５４FR、５４RL、５４RR内の圧力Ｐi（ｉ＝fl、fr、rl、rr）、即ち制動圧が制御されることによって制御される。図１には示されていないが、油圧回路５２はオイルリザーバ、オイルポンプ、種々の弁装置等を含み、各ホイールシリンダの制動圧は通常時には運転者によるブレーキペダル５６の踏み込み操作に応じて駆動されるマスタシリンダ５８により制御される。また各ホイールシリンダの制動圧は必要に応じて油圧回路５２が電子制御装置４０の制動力制御部によって制御されることにより個別に制御される。かくして制動装置５０は運転者の制動操作とは無関係に各車輪の制動力を個別に制御可能であり、制動力制御装置１６の主要な装置として機能する。

アッパステアリングシャフト２８には該アッパステアリングシャフトの回転角度を操舵角θとして検出する操舵角センサ６２及び操舵トルクＴsを検出する操舵トルクセンサ６４が設けられており、操舵角θ及び操舵トルクＴsを示す信号も電子制御装置４０へ入力される。また電子制御装置４０には回転角度センサ６６により検出された舵角可変装置３０の相対回転角度θre、即ちアッパステアリングシャフト２８に対するロアステアリングシャフト３２の相対回転角度を示す信号が入力される。

図示の実施形態に於いては、車両１２の車室の前部には車両１２の前方を撮影するＣＣＤカメラ６８が設けられており、車両１２の前方の画像情報を示す信号がＣＣＤカメラ６８より電子制御装置４０へ入力される。電子制御装置４０には車速センサ７０により検出された車速Ｖを示す信号、横加速度センサ７２により検出された車両の横加速度Ｇyを示す信号、及びヨーレートセンサ７４により検出された車両のヨーレートγを示す信号が入力される。

車両１２にはレーンキープアシスト制御（ＬＫＡ制御）とも呼ばれる走行軌跡制御を行わせるか否かを選択するための選択スイッチ７６が設けられており、選択スイッチ７６の選択位置を示す信号も電子制御装置４０に入力される。更に電子制御装置４０には図１には示されていない圧力センサにより検出されたマスタシリンダ圧力Ｐm等を示す信号が入力される。

尚電子制御装置４０の上述の各制御部はそれぞれＣＰＵとＲＯＭとＲＡＭと入出力ポート装置とを有し、これらが双方向性のコモンバスにより互いに接続されたマイクロコンピュータを含むものであってよい。また操舵角センサ６２、操舵トルクセンサ６４、回転角度センサ６６はそれぞれ車両の左旋回方向への操舵又は転舵の場合を正として操舵角θ、操舵トルクＴs、相対回転角度θreを検出する。

電子制御装置４０の操舵制御部は選択スイッチ７６がオンであるときには、ＣＣＤカメラ６８により取得された車両１２の前方の画像情報に基づいて図２に示されたフローチャートに従って走行軌跡制御を行う。即ち操舵制御部はＣＣＤカメラ６８により取得された車両１２の前方の画像情報に基づいて走行車線を特定し、車両１２を走行車線に沿って走行させるための左右前輪の目標舵角δtを演算する。そして操舵制御部は車両１２を走行車線に沿って走行させるための左右前輪の目標舵角δtに対応する目標ピニオン角度φtを演算し、ピニオン３６の角度が目標ピニオン角度φtになるよう舵角可変装置３０を制御する。

尚電子制御装置４０の操舵制御部は、走行車線に対する車両の横偏差、走行車線に対する車両のヨー角、走行車線の半径を推定し、推定されたパラメータに基づいて操舵輪の目標舵角を演算する。

また電子制御装置４０の操舵制御部は、ＣＣＤカメラ６８より車両１２の前方の画像情報を示す信号が入力されない状況になったときには、その直前に特定された車線情報に基づいて暫定の走行軌跡制御を行う。

次に図２に示されたフローチャートを参照して第一の実施形態に於ける走行制御ルーチンについて説明する。尚図２に示されたフローチャートによる制御は図には示されていないイグニッションスイッチの閉成により開始され、所定の時間毎に繰返し実行される。

まずステップ１０に於いては操舵角センサ６２により検出された操舵角θを示す信号等の読み込みが行われる。

ステップ２０に於いては選択スイッチ７６がオンであるか否かの判別が行われ、肯定判別が行われたときには制御はステップ４０へ進み、否定判別が行われたときには制御はステップ３０へ進む。

ステップ３０に於いては車速Ｖに基づいて図６に示されたマップより車速に基づく補正係数Ｋvが演算され、前輪の目標舵角δtに対応するピニオン３６の目標角度である目標ピニオン角度φntが補正係数Ｋvと操舵角θとの積として演算される。そしてピニオン角度φが目標ピニオン角度φntになるよう舵角可変装置３０が制御され、これにより前輪の舵角δが目標ピニオン角度φntに対応する目標舵角δtに制御される。

ステップ４０に於いてはＬＫＡ制御の実行中であるか否かの判別が行われ、否定判別が行われたときには制御はステップ３００へ進み、肯定判別が行われたときには制御はステップ５０へ進む。

ステップ５０に於いてはＣＣＤカメラ６８より車両１２の前方の画像情報を示す信号が電子制御装置４０へ入力されているか否かの判別が行われ、肯定判別が行われたときには制御はステップ１００へ進み、否定判別が行われたときには制御はステップ６０へ進む。

尚否定判別が行われる要因として、以下のような状況が考えられる。
（ａ）ＣＣＤカメラ６８自体は正常であるが、霧、雪、雨等の車両周囲の障害によりＣＣＤカメラ６８が車両１２の前方を正常に撮像することができない。尚上記以外の車両周囲の障害として、対向車のヘッドライトによる眩惑、トンネルでの出入りに伴う明るさの急変等がある。
（ｂ）ＣＣＤカメラ６８が異常である。
（ｃ）ＣＣＤカメラ６８自体は正常であるが、ＣＣＤカメラ６８と電子制御装置４０との間の通信経路に異常がある。

ステップ６０に於いては例えばＬＫＡ制御中のランプが消灯され暫定のＬＫＡ制御中のランプが点灯されることにより、通常のＬＫＡ制御から暫定のＬＫＡ制御へ移行する旨の表示が表示装置７８に表示され、車両の乗員に暫定のＬＫＡ制御への移行が報知される。

ステップ１００に於いては図３に示されたフローチャートに従って後述の如くＬＫＡ制御の目標操舵角θlktが演算される。

ステップ２００に於いては車速Ｖに基づいて図６に示されたマップより車速に基づく補正係数Ｋvが演算される。そして目標操舵角θlktにて補正された操舵角（θ−θlkt）に基づいて下記の式１に従って前輪の目標舵角δtに対応するピニオン３６の目標角度である目標ピニオン角度φlktが演算される。
φlkt＝Ｋv（θ−θlkt） …（１）

またステップ２００に於いてはピニオン角度φが最終の目標ピニオン角度φlkt＋θlktになるよう舵角可変装置３０が制御され、これにより左右前輪の舵角δが目標ピニオン角度φlkt＋θlktに対応する目標舵角δtに制御される。尚目標ピニオン角度φlktに目標操舵角θlktが加算されるのは、操舵入力が与えられた場合に舵角可変装置３０が過剰に前輪を過剰に転舵し過ぎないようにするためである。このことは後述の他の最終の目標ピニオン角度についても同様であり、目標操舵角の加算が省略されてもよい。

ステップ３００に於いては暫定のＬＫＡ制御から通常のＬＫＡ制御へ復帰するための復帰条件が成立しているか否か判別が行われ、否定判別が行われたときには制御はステップ３２０へ進み、肯定判別が行われたときには制御はステップ３１０へ進む。尚この場合ＣＣＤカメラ６８が正常であり、車両の周囲にも霧、降雨等の障害がなく、ＣＣＤカメラ６８が車両１２の前方を正常に撮像することができるときに復帰条件が成立していると判定されてよい。

ステップ３１０に於いては例えば暫定のＬＫＡ制御中のランプが消灯されＬＫＡ制御中のランプが点灯されることにより、暫定のＬＫＡ制御から通常のＬＫＡ制御へ復帰する旨の表示が表示装置７８に表示される。これにより車両の乗員に通常のＬＫＡ制御への復帰が報知される。

またステップ３１０に於いてはそれぞれ図３及び図４に示されたフローチャートに従ってＬＫＡ制御の目標操舵角θlkt及び暫定のＬＫＡ制御の目標操舵角θlkptが演算される。またそれぞれの目標操舵角にゲインＫ1及びＫ2を乗算した値の和として最終の目標操舵角θlkftが演算される。そして補正係数Ｋvが演算されると共に、目標操舵角θlkftにて補正された操舵角（θ−θlkft）に基づいて下記の式２に従って前輪の目標舵角δtに対応するピニオン３６の目標角度である目標ピニオン角度φlkftが演算される。
φlkft＝Ｋv（θ−θlkft） …（２）

更にステップ３１０に於いてはピニオン角度φが最終の目標ピニオン角度φlkft＋θlkftになるよう舵角可変装置３０が制御され、これにより左右前輪の舵角δが目標ピニオン角度φlkft＋θlkftに対応する目標舵角δtに制御される。この場合ゲインＫ1及びＫ2の和が１になるようゲインＫ2が１より漸次０に低減され、ゲインＫ1が０より漸次１へ増大されることにより、ゲインＫ1及びＫ2が徐変される。

ステップ３２０に於いては暫定のＬＫＡ制御を終了させるための終了条件が成立しているか否か判別が行われ、否定判別が行われたときには制御はステップ３４０へ進み、肯定判別が行われたときには制御はステップ３３０へ進む。尚この場合車両が暫定のＬＫＡ制御にて走行可能な距離走行し又は車両が暫定のＬＫＡ制御にて走行可能な時間が経過しているが、ＣＣＤカメラ６８より車両１２の前方の画像情報を示す信号が電子制御装置４０へ入力されていないときに終了条件が成立していると判定されてよい。

ステップ３３０に於いては暫定のＬＫＡ制御が実行されている旨の表示が表示装置７８に表示されると共に、暫定のＬＫＡ制御にて走行可能な距離若しくは時間が表示装置７８に表示される。これにより車両の乗員に暫定のＬＫＡ制御の状況が報知される。

ステップ３４０に於いては暫定のＬＫＡ制御が終了する旨の表示が表示装置７８に表示され、これにより車両の乗員に暫定のＬＫＡ制御の終了が報知される。また暫定のＬＫＡ制御の目標操舵角θlkptにゲインＫ2が乗算されると共に、ゲインＫ2が１から０へ漸次低下されることにより徐変される。

ステップ４００に於いては図４に示されたフローチャートに従って後述の如く暫定のＬＫＡ制御の目標操舵角θlkptが演算される。

ステップ５００に於いては目標操舵角θlktが暫定のＬＫＡ制御の目標操舵角θlkptに置き換わる点を除き上記ステップ２００の場合と同一の要領にて舵角可変装置３０が制御される。これにより左右前輪の舵角δが下記の式３に従って演算される目標ピニオン角度φlkptに対応する目標舵角δtに制御される。
φlkpt＝Ｋv（θ−θlkpt） …（３）

次に図３に示されたフローチャートを参照して上記ステップ１００にて実行されるＬＫＡ制御の目標操舵角θlkt演算ルーチンについて説明する。

まずステップ１１０に於いてはＣＣＤカメラ６８により取得された車両１２の前方の撮像情報に基づいて走行車線の左右の白線が特定され、左右の白線の半径Ｒsl、Ｒsrが演算される。そして半径Ｒsl及びＲsrの平均値として走行車線の半径Ｒsが演算される。

ステップ１２０に於いては走行車線の基準位置に対する車両の横位置Ｙs（走行車線の基準位置と車両の重心との車両横方向の距離）が演算される。尚基準位置は例えば左の白線、又は右の白線、又は左右の白線の中間であってよい。

ステップ１３０に於いては例えば車線の中央を通る仮想の線に対し車両の前後方向がなす角度が演算されることにより、走行車線に対する車両のヨー角ψsが演算される。

ステップ１４０に於いてはステップ１１０に於いて演算された走行車線の半径Ｒsと符号が同一で半径Ｒsの大きさが大きいほど大きい微小な値として車両の目標ヨー角ψstが演算される。

ステップ１５０に於いては予め設定されたゲインＫsr、Ｋsy、Ｋshを使用して下記の式４に従って車両を車線の中央に沿う目標軌跡に沿って走行させるための車両の目標横加速度Ｇytsが演算される。尚下記の式４のＹstは走行車線の基準位置に対する車両の目標横位置、即ち走行車線の基準位置と目標横位置にある車両の重心との車両横方向の距離である。尚ＬＫＡ制御の目標軌跡は、車両の乗員に安心感を与えるために必要に応じて対向車より離れるよう修正されたり、カーブ走行時に於ける横加速度の変化を低減すべく所謂アウトインアウトになるよう修正されてもよい。
Ｇyts＝Ｋsr×Ｒs＋Ｋsy（Ｙst−Ｙs）＋Ｋsh（ψst−ψs） …（４）

ステップ１６０に於いては車両の目標横加速度Ｇyts及び車速Ｖに基づいて図７に示されたマップよりＬＫＡ制御のための目標操舵角θlktが演算される。

次に図４に示されたフローチャートを参照して上記ステップ４００にて実行される暫定のＬＫＡ制御の目標操舵角θlkpt演算ルーチンについて説明する。

まずステップ４０５に於いてはステップ５０の判別が肯定判別より否定判別へ変化した時点を基準の時点（経過時間ｔ＝０）として、図１１に示されている如く基準の時点に於ける車両１２の重心Ｇの位置を原点とするＸ−Ｙ直交座標が設定される。この直交座標のＹ軸は車両１２の前後方向の前進側であり、Ｘ軸はＹ軸に垂直な車両右方向である。尚この座標の設定はステップ５０の判別が肯定判別より否定判別へ変化した直後に於いてのみ行われる。

またステップ４０５に於いては車速Ｖ及び前輪の舵角δ（操舵角θをオーバオールステアリングギヤ比にて除算した値）に基づいて車両モデルより車体の推定スリップ角βh及び車両の推定ヨーレートγhが演算される。即ち車両の質量及びヨー慣性モーメントをそれぞれＭ及びＩとし、車両の重心１０２と前輪車軸及び後輪車軸との間の距離をそれぞれＬf及びＬrとし、車両のホイールベースをＬ（＝Ｌf＋Ｌr）とする。また車両のスタビリティファクタをＡとし、前輪及び後輪のコーナリングパワーをそれぞれＫf及びＫrとする。

推定スリップ角βh及び車両の推定ヨーレートγhはそれぞれ下記の式５及び６に従って演算され、スタビリティファクタＡは下記の式７により表される。

またステップ４０５に於いてはこれらに基づいて現在の時刻ｔ（基準の時点よりの経過時間ｔ）に於ける座標上の車両１２の重心Ｇの位置（Ｘ,Ｙ）及び座標上の車両１２の前後方向の傾きω（図１１参照）がそれぞれ下記の式８乃至１０に従って演算される。

ステップ４１０に於いてはステップ５０の判別が肯定判別より否定判別へ変化する直前に特定された走行車線が暫定の走行車線として設定されると共に、暫定の走行車線の左右の白線に基づいて暫定の走行車線の半径Ｒspが演算される。例えば図１２に示されている如く重心Ｇの位置（Ｘ,Ｙ）より旋回内側の白線１００ｒに下した垂線の足を点Ｐとし、点Ｐ近傍の白線１００r上の任意の三つの点の座標に基づいて白線１００rの半径Ｒsprが暫定の走行車線１０２の半径Ｒspとして演算される。尚旋回外側の白線１００lに下した垂線の足を点Ｑとし、点Ｑ近傍の白線１００l上の任意の三つの点の座標に基づいて白線１００lの半径Ｒsplが暫定の走行車線の半径Ｒspとして演算されてもよい。また半径Ｒspl及びＲsprの平均値が暫定の走行車線の半径Ｒspとして演算されてもよい。

ステップ４２０に於いては暫定の走行車線１０２の基準位置に対する車両の横位置Ｙsp（走行車線の基準位置と車両の重心との車両横方向の距離）が演算される。尚基準位置は例えば左の白線１００l、又は右の白線１００r、又は左右の白線の中間の線１０４であってよい。図１２は基準位置が右の白線１００rの場合を示しており、車両の横位置Ｙspは重心Ｇと垂線の足の点Ｐとの距離である。

ステップ４３０に於いては暫定の走行車線１０２の基準線、例えば車線の中央を通る仮想の線に対し車両の前後方向がなす角度が演算されることにより、暫定の走行車線１０２に対する車両のヨー角ψspが演算される。図１２は基準線が右の白線１００rの場合を示しており、ヨー角ψspは車両１２の前後方向の線１０６が点Ｐに於ける右の白線１００rに対する接線１０８と平行で重心Ｇを通る直線１１０に対しなす角度である。

ステップ４４０に於いてはステップ４１０に於いて演算された暫定の走行車線１０２の半径Ｒspと符号が同一で半径Ｒspの大きさが大きいほど大きい微小な値として車両の目標ヨー角ψsptが演算される。

ステップ４５０に於いては下記の式１１に従って車両を暫定の走行車線の中央に沿う目標軌跡に沿って走行させるための車両の目標横加速度Ｇytsが演算される。尚下記の式１０のＹsptは走行車線の基準位置に対する車両の目標横位置、即ち暫定の走行車線の基準位置と目標横位置にある車両の重心との車両横方向の距離である。
Ｇyts＝Ｋsr×Ｒsp＋Ｋsy（Ｙspt−Ｙsp）＋Ｋsh（ψspt−ψsp） …（１１）

ステップ４６０に於いては車両の目標横加速度Ｇyts及び車速Ｖに基づいて図７に示されたマップより暫定のＬＫＡ制御のための暫定の目標操舵角θlkptが演算される。

次に図５に示されたフローチャートを参照して運転者に軌跡変更の意思がある場合の制御ルーチンについて説明する。尚図５に示されたフローチャートによる制御は図２に示されたフローチャートによる走行制御ルーチンに対し割り込みにより所定の時間毎に実行される。また図５に示されたフローチャートによる制御は後述の第二の実施形態に於いても同様に実行される。

まずステップ９１０に於いては運転者に軌跡変更の意思があるか否か判別が行われ、否定判別が行われたときには図５に示されたフローチャートによる制御が一旦終了され、肯定判別が行われたときには制御はステップ９２０へ進む。尚運転者に軌跡変更の意思があるか否かの判別は任意の要領にて行われてよく、例えば操舵トルクＴsの絶対値が基準値Ｔsth（正の定数）以上である状況が基準時間ｔsth（正の定数）以上経過したときに運転者に軌跡変更の意思があると判定されてよい。

ステップ９２０に於いては上述のステップ３４０の場合と同様の処理が行われる。即ちＬＫＡ制御が実行されているときには、ＬＫＡ制御が終了する旨の表示が表示装置７８に表示され、これにより車両の乗員にＬＫＡ制御の終了が報知される。またＬＫＡ制御の目標操舵角θlktにゲインＫ１が乗算されると共に、ゲインＫ１が１から０へ漸次低下されることにより徐変される。

また暫定のＬＫＡ制御が実行されているときには、暫定のＬＫＡ制御が終了する旨の表示が表示装置７８に表示され、これにより車両の乗員に暫定のＬＫＡ制御の終了が報知される。また暫定のＬＫＡ制御の目標操舵角θlkptにゲインＫ2が乗算されると共に、ゲインＫ2が１から０へ漸次低下されることにより徐変される。

以上の説明より解る如く、ＬＫＡ制御が実行されている状況に於いて、ＣＣＤカメラ６８より車両１２の前方の画像情報を示す信号が電子制御装置４０へ入力されなくなると、ステップ５０に於いて否定判別が行われ、ステップ４００及び５００が実行される。即ちＬＫＡ制御より暫定のＬＫＡ制御へ移行し、暫定のＬＫＡ制御が実行される。

従って第一の実施形態によれば、霧、降雨等の車両周囲の障害によりＣＣＤカメラ６８が車両１２の前方を正常に撮像することができず、ＬＫＡ制御を正常に実行することができなくなると、暫定のＬＫＡ制御により車両の走行制御が継続される。よってＣＣＤカメラ６８が車両１２の前方を正常に撮像することができなくなるとＬＫＡ制御が終了される場合に比して、車両の運転をＬＫＡ制御に委ねていた運転者が戸惑う虞れを確実に低減することができる。

また第一の実施形態によれば、ステップ５０に於いて否定判別が行われると、ステップ４００及び５００が即座に実行される。即ちＬＫＡ制御を継続することができなくなると、車両の走行制御がＬＫＡ制御より暫定のＬＫＡ制御へ即座に移行するので、車両の自動運転の制御が途切れることを確実に防止することができる。

また第一の実施形態によれば、ステップ３００に於いて肯定判別が行われると、ステップ３１０に於いて暫定のＬＫＡ制御よりＬＫＡ制御への移行が徐々に行われる。従ってＬＫＡ制御へ復帰することができるようになると、車両の走行制御が即座に暫定のＬＫＡ制御よりＬＫＡ制御へ復帰する場合に比して、運転者が異和感を覚える虞れや車両の挙動が急変する虞れを効果的に低減することができる。

また第一の実施形態によれば、ステップ３２０に於いて肯定判別が行われると、ステップ３４０に於いて暫定のＬＫＡ制御の終了が徐々に行われる。従ってＬＫＡ制御を終了すべき状況になると、即座に暫定のＬＫＡ制御が終了される場合に比して、運転者が異和感を覚える虞れや車両の挙動が急変する虞れを効果的に低減することができる。

また第一の実施形態によれば、ステップ６０、３１０、３２０、３４０が実行される。よってＬＫＡ制御より暫定のＬＫＡ制御へ移行する場合、暫定のＬＫＡ制御が継続される場合、暫定のＬＫＡ制御よりＬＫＡ制御へ復帰する場合、暫定のＬＫＡ制御が終了される場合には、必要な情報が車両の乗員に報知される。従って車両の乗員はＬＫＡ制御や暫定のＬＫＡ制御の状況を把握することができ、状況に応じた適切な対応を容易にとることができる。
［第二の実施形態］

図８は本発明による車両の走行軌跡制御装置の第二の実施形態を示す概略構成図である。尚図７に於いて図１に示された部材と同一の部材には図１に於いて付された符号と同一の符号が付されている。

この第二の実施形態に於いては、通常のＬＫＡ制御が実行されていない状況に於いて暫定のＬＫＡ制御が実行されることを許可するか否かを設定するための許可スイッチ８０が設けられており、許可スイッチ７６の位置を示す信号も電子制御装置４０へ入力される。図１と図８との比較より解る如く、この実施形態の走行軌跡制御装置１０の他の点は第一の実施形態と同様に構成されている。

図９は第二の実施形態に於ける走行制御ルーチンの要部を示すフローチャートである。尚図９に於いて図２に示されたステップと同一のステップには図２に於いて付されたステップ番号と同一のステップ番号が付されている。

この第二の実施形態に於いては、ステップ２０に於いて否定判別が行われたときには、即ち選択スイッチ７６がオフであるときには、制御はステップ３０へ進むのではなく、ステップ６００へ進む。

ステップ６００に於いては許可スイッチ８０がオンであるか否かの判別が行われ、否定判別が行われたときには制御はステップ３０へ進み、肯定判別が行われたときには制御はステップ６１０へ進む。

ステップ６１０に於いては暫定のＬＫＡ制御の実行中であるか否かの判別が行われ、否定判別が行われたときには制御はステップ６５０へ進み、肯定判別が行われたときには制御はステップ６２０へ進む。

ステップ６２０に於いては第一の実施形態のステップ３２０と同様に暫定のＬＫＡ制御を終了させるための終了条件が成立しているか否かの判別が行われ、否定判別が行われたときには制御はステップ６４０へ進み、肯定判別が行われたときには制御はステップ６３０へ進む。

ステップ６３０に於いては第一の実施形態のステップ３４０と同様に車両の乗員に暫定のＬＫＡ制御の終了が報知され、また暫定のＬＫＡ制御の目標操舵角θlkptにゲインＫ2が乗算されると共に、ゲインＫ2が１から０へ漸次低下されることにより徐変される。

ステップ６４０に於いては第一の実施形態のステップ３３０と同様に暫定のＬＫＡ制御の実行を示す表示及び暫定のＬＫＡ制御にて走行可能な距離若しくは時間が表示装置７８に表示され、これにより車両の乗員に暫定のＬＫＡ制御の状況が報知される。

ステップ６５０に於いてはＣＣＤカメラ６８が車両１２の前方を正常に撮像することができないことに起因して車両１２の前方の画像情報を取得できないか否かの判別が行われる。そして否定判別が行われたときには制御はステップ３０へ進み、肯定判別が行われたときには制御はステップ６６０へ進む。

ステップ６６０に於いては走行軌跡の制御が行われていない状況から暫定のＬＫＡ制御が実行される状況へ移行する旨の表示が表示装置７８に表示され、車両の乗員に暫定のＬＫＡ制御への移行が報知される。

ステップ７００に於いては図１０に示されたフローチャートに従って後述の如く暫定のＬＫＡ制御の目標操舵角θlkpptが演算される。

ステップ８００に於いては目標操舵角θlktが暫定のＬＫＡ制御の目標操舵角θlkpptに置き換わる点を除き上記ステップ２００の場合と同一の要領にて舵角可変装置３０が制御される。これにより左右前輪の舵角δが下記の式１２に従って演算される目標ピニオン角度φlkpptと目標操舵角θlkpptとの和に対応する目標舵角δtに制御される。
Φlkppt＝Ｋv（θ−θlkppt） …（１２）

図１０に示されたフローチャートのステップ７０５に於いては、ステップ６５０の判別が否定判別より肯定判別へ変化した時点を基準の時点（経過時間ｔ＝０）として、基準の時点に於ける車両１２の重心位置を原点とするＸ−Ｙ直交座標が設定される。ステップ７０５の他の点は第一の実施形態のステップ４０５と同様に実行される。

またステップ７１０乃至７４０は暫定の走行車線の半径Ｒsp、車両の横位置Ｙsp、車両のヨー角ψsp、車両の目標ヨー角ψsptがそれぞれＲspp、Ｙspp、ψspp、ψspptに置き換えられる点を除き第一の実施形態のステップ４１０乃至４４０と同様に実行される。

ステップ７５０に於いては下記の式１３に従って車両を暫定の走行車線の中央に沿う目標軌跡に沿って走行させるための車両の目標横加速度Ｇytsが演算される。尚下記の式１３のＹspptは走行車線の基準位置に対する車両の目標横位置、即ち暫定の走行車線の基準位置と目標横位置にある車両の重心との車両横方向の距離である。
Ｇyts＝Ｋsr×Ｒspp＋Ｋsy（Ｙsppt−Ｙspp）＋Ｋsh（ψsppt−ψspp） …（１３）

ステップ７６０に於いては第一の実施形態のステップ４６０と同様に、車両の目標横加速度Ｇyts及び車速Ｖに基づいて図７に示されたマップより暫定のＬＫＡ制御のための暫定の目標操舵角θlkpptが演算される。

かくして第二の実施形態によれば、ステップ６００乃至ステップ８００以外のステップは上述の第一の実施形態と同様に行われるので、第一の実施形態に於いて得られる作用効果と同様の作用効果を得ることができる。

特に第二の実施形態によれば、ＬＫＡ制御が実行されていない場合に於いてＣＣＤカメラ６８により車両１２の前方の画像情報を取得できない状況になると、ステップ６５０に於いて肯定判別が行われ、ステップ７００及び８００が実行される。よってＣＣＤカメラ６８が車両１２の前方を正常に撮像することができなくなると、換言すれば運転者による車両の前方の視認性が低下する状況になると、自動的に暫定のＬＫＡ制御が開始されることにより車両の走行制御が行われる。従って例えば前方走行車両による路面泥水のはね上げ等に起因しいて前方の視認性が一時的に低下し運転者が運転をし難くなっても、暫定のＬＫＡ制御によって車両は走行路に沿う走行を継続することができ、車両の安全な走行性を向上させることができる。

また第一及び第二の実施形態によれば、図５に示されたフローチャートに従って運転者に軌跡変更の意思があるか否かが判定され、軌跡変更の意思があると判定されると、実行されているＬＫＡ制御又は暫定のＬＫＡ制御が終了される。従って運転者の意思に反してＬＫＡ制御又は暫定のＬＫＡ制御が継続される虞れを確実に低減することができる。

また第一及び第二の実施形態によれば、暫定のＬＫＡ制御の目標軌跡は車両を暫定の走行車線の中央に沿って走行させるための軌跡である。従って目標軌跡がＬＫＡ制御の場合と同様に例えば対向車より離れるよう修正されたり、カーブ走行時にアウトインアウトになるよう修正されたりする場合に比して、車両が実際の走行車線より逸脱する虞れを低減することができる。

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

例えば上述の各実施形態に於いては、走行車線の半径、走行車線の基準位置に対する車両の横位置、走行車線に対する車両のヨー角に基づいて車両を目標軌跡に沿って走行させるための車両の目標横加速度Ｇytsが演算される。そして目標横加速度Ｇytsに基づいてＬＫＡ制御又は暫定のＬＫＡ制御のための目標操舵角θlkt等が演算される。走行車線の半径、走行車線の基準位置に対する車両の横位置、走行車線に対する車両のヨー角の何れかが省略されてもよく、またＬＫＡ制御及び暫定のＬＫＡ制御のための目標操舵角は他の要領にて演算されてもよい。

また上述の各実施形態に於いては、暫定のＬＫＡ制御のためのＸ−Ｙ座標はＬＫＡ制御より暫定のＬＫＡ制御へ移行する直前の車両の重心Ｇが原点になるよう設定されるが、Ｘ−Ｙ座標は他の位置に設定されてもよい。尚Ｘ−Ｙ座標が他の位置に設定される場合には、座標上の車両１２の重心Ｇの位置（Ｘ,Ｙ）及び座標上の車両１２の前後方向の傾きωは、それらの初期値をそれぞれＸ0、Ｙ0、ω0として下記の式１４乃至１６に従って演算される。

また上述の各実施形態に於いては、車両の乗員に暫定のＬＫＡ制御への移行等の報知は表示装置７８の表示によって行われるようになっている。しかし報知は音や音声による聴覚報知手段により行われてもよく、また視覚報知手段及び聴覚報知手段の両方により行われてもよい。

また上述の各実施形態に於いては、車両１２の前方の情報を取得する手段はＣＣＤカメラ６８であるか、この手段は当技術分野に於いて公知の任意の手段であってよい。またＣＣＤカメラ６８により撮像された情報に加えて例えばナビゲーション装置からの情報がや車外ら無線式に供給される情報が補助的に使用されてもよい。

１０…走行軌跡制御装置、１４…前輪用操舵制御装置、２０…ステアリングホイール、２２…パワーステアリング装置、３０…舵角可変装置、４０…電子制御装置、５０…制動装置、６２…操舵角センサ、６８…ＣＣＤカメラ、７８…選択スイッチ、８０…許可スイッチ

Claims (8)

1. 車両前方の情報を取得する情報取得手段と、車両前方の情報に基づいて算出される目標軌跡に沿って走行するよう操舵輪の舵角を制御する走行軌跡制御を行う制御手段とを有する車両の走行軌跡制御装置に於いて、前記制御手段は、前記情報取得手段より車両前方の情報を正常に得ることができなくなったときには、その直前に取得された車両前方の情報に基づいて算出される暫定の目標軌跡に沿って車両が走行するよう操舵輪の舵角を制御する暫定の走行軌跡制御を行い、前記制御手段は、前記暫定の走行軌跡制御を行っている状況に於いて前記情報取得手段より車両前方の情報を正常に得ることができるようになったときには、前記暫定の走行軌跡制御より前記走行軌跡制御へ復帰することを特徴とする車両の走行軌跡制御装置。
2. 前記制御手段は、前記情報取得手段より車両前方の情報を正常に得ることができるときには、車両前方の情報に基づいて走行車線を特定し、車両が走行車線に基づいて目標軌跡を算出し、車両が前記目標軌跡に沿って走行するよう操舵輪の舵角を制御し、前記情報取得手段より車両前方の情報を正常に得ることができなくなったときには、その直前に車両前方の情報に基づいて特定された走行車線を暫定の走行車線として、車両の状態量及び暫定の走行車線に基づいて暫定の走行車線に対する車両の位置関係を推定し、車両が前記暫定の走行車線に基づく暫定の目標軌跡に沿って走行するよう操舵輪の舵角を制御することを特徴とする請求項１に記載の車両の走行軌跡制御装置。
3. 前記制御手段は、前記情報取得手段より車両前方の情報を正常に得ることができるときには、車両の状態量及び走行車線に基づいて走行車線に対する車両の実際の位置関係を推定し、走行車線に基づいて走行車線に対する車両の目標の位置関係を決定し、実際の位置関係が目標の位置関係になるよう操舵輪の舵角を制御することにより車両を目標軌跡に沿って走行させ、前記情報取得手段より車両前方の情報を正常に得ることができなくなったときには、車両の状態量及び暫定の走行車線に基づいて暫定の走行車線に対する車両の位置関係を推定し、暫定の走行車線に基づいて暫定の走行車線に対する車両の暫定の目標の位置関係を決定し、車両の位置関係が暫定の目標の位置関係になるよう操舵輪の舵角を制御することにより車両を暫定の目標軌跡に沿って走行させることを特徴とする請求項２に記載の車両の走行軌跡制御装置。
4. 前記制御手段は、前記走行軌跡制御より前記暫定の走行軌跡制御への移行を直ちに行うが、前記暫定の走行軌跡制御より前記走行軌跡制御への復帰を徐々に行うことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一つに記載の車両の走行軌跡制御装置。
5. 前記制御手段は、車両が前記暫定の走行車線の範囲を過ぎる段階に於いても前記情報取得手段より車両前方の情報を正常に得ることができないときには、前記暫定の走行軌跡制御を終了することを特徴とする請求項１乃至４の何れか一つに記載の車両の走行軌跡制御装置。
6. 前記走行軌跡制御装置は前記走行軌跡制御を行う制御モードと前記走行軌跡制御を行わない非制御モードとを選択するための選択手段を有し、前記情報取得段は前記選択手段が前記非制御モードにあっても車両前方の情報を取得し、前記制御手段は、前記情報取得手段が車両前方の情報を正常に取得することができなくなったときには、その直前に取得された車両前方の情報に基づいて暫定の走行車線を特定し、前記暫定の走行軌跡制御を行うことを特徴とする請求項１乃至５の何れか一つに記載の車両の走行軌跡制御装置。
7. 前記走行軌跡制御装置は前記非制御モードにあっても前記暫定の走行軌跡制御を行うことを許可するか否かを設定するための可否設定手段を有し、前記可否設定手段が許可に設定されているときに前記暫定の走行軌跡制御を行うことを特徴とする請求項６に記載の車両の走行軌跡制御装置。
8. 前記制御手段は、前記暫定の走行軌跡制御を行っている状況に於いて、運転者に走行軌跡を変更する意思があると判定されたときには、前記暫定の走行軌跡制御を終了することを特徴とする請求項１乃至７の何れか一つに記載の車両の走行軌跡制御装置。

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