JP5988171B2 - 車両挙動制御装置および車両挙動制御システム - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、車両挙動制御装置および車両挙動制御システムに関する。

従来、制動や転舵の制御によって障害物との衝突を回避する技術が知られている。

特開２０１１−１５２８８４号公報 特開２００２−２９３１７３号公報

この種の技術では、制動や転舵を適宜に制御することによって、障害物との衝突や接触をより効果的に回避することができれば好ましい。

実施形態の車両挙動制御装置は、一例として、車輪が制動されている状態で、車両の前方の障害物の検出結果と、上記車両の速度を含む走行状態の検出結果と、上記車輪を制動する油圧系の油圧の検出結果と、を取得し、上記車両が直進しながら減速してロック状態が検出された場合における上記油圧の検出結果から路面摩擦係数を演算し、上記車両の速度と上記路面摩擦係数とに基づいて上記障害物と衝突するか否かを判断する衝突判断部と、上記衝突判断部で上記障害物と衝突すると判断された場合に、上記車両が上記障害物を迂回しながら減速するよう、後輪の転舵の制御を実行する一方左右の上記車輪を制動しかつ上記車輪の制動状態に差を与える制御を実行しない第一の迂回モード、および上記後輪の転舵の制御とともに左右の上記車輪の制動状態に差を与える制御を実行する第二の迂回モードのうちいずれかを実行する車両挙動制御部と、を備える。よって、本実施形態によれば、一例としては、制動距離が比較的短い第一の迂回モードと、横移動量がより大きい第二の迂回モードと、を利用して、障害物との衝突や接触がより効果的に回避されやすい。

また、上記車両挙動制御装置では、一例として、上記車両挙動制御部は、上記車両の走行状態の検出結果に基づいて、上記第一の迂回モードおよび上記第二の迂回モードのうちいずれか一つを選択して実行する。よって、一例としては、状況に応じた迂回モードの選択により、障害物との衝突や接触がより効果的に回避されやすい。

また、上記車両挙動制御装置では、一例として、上記車両が上記障害物を迂回しながら減速する場合の当該車両の経路を算出する迂回経路算出部を備え、上記車両挙動制御部は、迂回経路算出部で算出した上記第一の迂回モードによる経路では上記障害物を迂回できない場合に、上記第二の迂回モードによる制御を実行する。よって、一例としては、制動距離がより短くなりやすい。

また、上記車両挙動制御装置では、一例として、上記車両挙動制御部は、上記検出された障害物が上記車両の車幅方向中心を通り車両前後方向に延びる中心線から運転席側に所定距離ずれた基準線に対して一方側に位置した場合には上記車両が上記障害物を他方側に迂回するよう制御し、上記検出された障害物が上記基準線に対して他方側に位置した場合には上記車両が障害物を一方側に迂回するよう制御する。よって、一例としては、運転者にとってより受け容れやすい方向に車両が迂回しやすい。

実施形態の車両挙動制御システムは、一例として、車両の前方の障害物を検出する元となるデータを取得するデータ取得部と、後輪の転舵装置と、車輪の制動装置と、上記車輪が制動されている状態で上記車両の前方の障害物の検出結果と上記車両の速度を含む走行状態の検出結果と上記車輪を制動する油圧系の油圧の検出結果とを取得し上記車両が直進しながら減速してロック状態が検出された場合における上記油圧の検出結果から路面摩擦係数を演算し、上記車両の速度と上記路面摩擦係数とに基づいて上記障害物と衝突するか否かを判断する衝突判断部と、上記衝突判断部で上記障害物と衝突すると判断された場合に上記車両が上記障害物を迂回しながら減速するよう上記後輪の転舵の制御を実行する一方左右の上記車輪を制動しかつ上記車輪の制動状態に差を与える制御を実行しない第一の迂回モードおよび上記後輪の転舵の制御とともに左右の上記車輪の制動状態に差を与える制御を実行する第二の迂回モードのうちいずれかを実行する車両挙動制御部と、を有した制御装置と、を備える。よって、一例としては、制動距離が比較的短い第一の迂回モードと、横移動量がより大きい第二の迂回モードと、を利用して、障害物との衝突や接触がより効果的に回避されやすい。

図１は、実施形態の車両挙動制御システムの一例の概略構成が示された模式図である。 図２は、実施形態の車両挙動制御システムの一例の車両挙動制御装置の機能ブロック図である。 図３は、実施形態の車両挙動制御システムによる制御方法の一例が示されたフローチャートである。 図４は、実施形態の車両挙動制御システムで車両が直進しながら減速した場合に障害物と衝突すると判断される状態の一例が示された模式図（俯瞰図）である。 図５は、実施形態の車両挙動制御システムで制御された車両の挙動の一例が示された模式図（俯瞰図）である。 図６は、実施形態の車両挙動制御システムによる障害物との衝突有無判断方法の一例が示されたフローチャート（図３のフローチャートの一部）である。 図７は、実施形態の車両挙動制御システムにおける各パラメータの経時変化の一例が示されたグラフである。 図８は、実施形態の車両挙動制御システムで設定された油圧値と路面摩擦係数との相関関係の一例が示されたグラフである。 図９は、実施形態の車両挙動制御システムにおける車速と横移動量との相関関係の一例が示されたグラフである。 図１０は、実施形態の車両挙動制御システムにおける迂回方向の決定について説明する模式図である。 図１１は、実施形態の車両挙動制御システムによる迂回方向および迂回モードの決定方法の一例が示されたフローチャート（図３のフローチャートの一部）である。 図１２は、実施形態の車両挙動制御システムでの車速に応じた迂回および減速の制御を実行する制御時間の設定の一例が示されたグラフである。 図１３は、実施形態の車両挙動制御システムでの後輪の転舵速度に対するヨーレートの一例が複数の車速について示されたグラフである。

本実施形態では、車両１は、例えば、内燃機関（エンジン、図示されず）を駆動源とする自動車（内燃機関自動車）であってもよいし、電動機（モータ、図示されず）を駆動源とする自動車（電気自動車、燃料電池自動車等）であってもよいし、それらの双方を駆動源とする自動車（ハイブリッド自動車）であってもよい。また、車両１は、種々の変速装置を搭載することができるし、内燃機関や電動機を駆動するのに必要な種々の装置（システム、部品等）を搭載することができる。また、車両１における車輪３の駆動に関わる装置の方式や、数、レイアウト等は、種々に設定することができる。また、本実施形態では、一例として、車両１は、四輪車（四輪自動車）であり、左右二つの前輪３ＦＬ，３ＦＲと、左右二つの後輪３ＲＬ，３ＲＲとを有する。なお、図１では、車両前後方向の前方（方向Ｆｒ）は、左側である。

本実施形態では、一例として、車両１の車両挙動制御システム１００（衝突回避制御システム、自動迂回減速システム）は、制御装置１０や、撮像装置１１、レーダ装置１２、加速度センサ１３ａ，１３ｂ（１３）、制動システム６１等を備える。また、車両挙動制御システム１００は、二つの前輪３ＦＬ，３ＦＲのそれぞれに対応して、懸架装置４や、回転センサ５、制動装置６等を備えるとともに、二つの後輪３ＲＬ，３ＲＲのそれぞれに対応して、懸架装置４、回転センサ５、制動装置６、転舵装置７等を備えている。なお、車両１は、図１の他にも車両１としての基本的な構成要素を備えているが、ここでは、車両挙動制御システム１００に関わる構成ならびに当該構成に関わる制御についてのみ、説明される。

制御装置１０（制御ユニット）は、車両挙動制御システム１００の各部から信号やデータ等を受け取るとともに、車両挙動制御システム１００の各部の制御を実行する。本実施形態では、制御装置１０は、車両挙動制御装置の一例である。また、制御装置１０は、コンピュータとして構成されており、演算処理部（マイクロコンピュータ、ＥＣＵ（electronic control unit）等、図示されず）や記憶部１０ｎ（例えば、ＲＯＭ（read only memory）、ＲＡＭ（random access memory）、フラッシュメモリ等、図２参照）等を備えている。演算処理部は、不揮発性の記憶部１０ｎ（例えばＲＯＭや、フラッシュメモリ等）に記憶された（インストールされた）プログラムを読み出し、当該プログラムにしたがって演算処理を実行し、図２に示された各部として機能（動作）することができる。また、記憶部１０ｎには、制御に関わる各種演算で用いられるデータ（テーブル（データ群）や、関数等）や、演算結果（演算途中の値も含む）等が記憶されうる。

撮像装置１１（撮像部）は、例えば、ＣＣＤ（charge coupled device）やＣＩＳ（CMOS image sensor）等の撮像素子を内蔵するデジタルカメラである。撮像装置１１は、所定のフレームレートで画像データ（動画データ、フレームデータ）を出力することができる。本実施形態では、一例として、撮像装置１１は、例えば、車体（図示されず）の前側（車両前後方向の前方側）の端部（平面視での端部）に位置され、フロントバンパー等に設けられうる。そして、撮像装置１１は、車両１の前方の障害物２０を（図４参照）含む画像データを出力する。画像データは、障害物２０を検出する元となるデータの一例である。また、撮像装置１１は、障害物検出部ならびにデータ取得部の一例である。

レーダ装置１２（レーダ部）は、例えば、ミリ波レーダ装置である。レーダ装置１２は、障害物２０までの離間距離Ｌｄ（離間距離、検出距離、図４参照）を示す距離データや、障害物２０との相対速度（速度）を示す速度データ等を出力することができる。距離データや速度データは、障害物２０を検出する元となるデータの一例である。また、レーダ装置１２は、障害物検出部ならびにデータ取得部の一例である。なお、制御装置１０は、レーダ装置１２による車両１と障害物２０との間の離間距離Ｌｄの測定結果を随時（例えば、一定の時間間隔等で）更新して記憶部１０ｎに記憶し、演算には更新された離間距離Ｌｄの測定結果を利用することができる。

加速度センサ１３は、車両１の加速度を検出することができる。本実施形態では、一例として、車両１には、加速度センサ１３として、車両１の前後方向（長手方向）の加速度を取得する加速度センサ１３ａと、車両１の幅方向（車幅方向、短手方向、左右方向）の加速度を取得する加速度センサ１３ｂとが、設けられている。

懸架装置４（サスペンション）は、車輪３と車体（図示されず）との間に介在され、路面からの振動や衝撃が車体に伝達されるのを抑制する。また、本実施形態では、一例として、懸架装置４は、減衰特性を電気的に制御（調整）可能なショックアブソーバ４ａを有している。よって、制御装置１０は、指示信号によってアクチュエータ４ｂを制御し、ショックアブソーバ４ａ（懸架装置４）の減衰特性を変化させる（変更する、切り替える、可変設定する）ことができる。懸架装置４は、四つの車輪３（二つの前輪３ＦＬ，３ＦＲおよび二つの後輪３ＲＬ，３ＲＲ）のそれぞれに設けられており、制御装置１０は、四つの車輪３のそれぞれの減衰特性を制御することができる。制御装置１０は、四つの車輪３を、互いに減衰特性が異なる状態に制御することができる。

回転センサ５（回転速度センサ、角速度センサ、ホイールセンサ）は、四つの車輪３のそれぞれの回転速度（角速度、回転数、回転状態）に応じた信号を出力することができる。制御装置１０は、回転センサ５の検出結果により、四つの車輪３のそれぞれのスリップ率を得ることができるとともに、ロック状態であるか否か等を判断することができる。また、制御装置１０は、回転センサ５の検出結果から、車両１の速度を得ることもできる。なお、車輪３用の回転センサ５とは別に、クランクシャフトや車軸等の回転を検出する回転センサ（図示されず）が設けられてもよく、制御装置１０は、この回転センサの検出結果から車両１の速度を取得してもよい。

制動装置６（ブレーキ、油圧系）は、四つの車輪３のそれぞれに設けられ、対応する車輪３を制動する。本実施形態では、一例として、制動装置６は、制動システム６１によって制御され、制動システム６１は、一例としては、アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ（anti-lock brake system））として構成されうる。

転舵装置７は、後輪３ＲＬ，３ＲＲを転舵する。制御装置１０は、指示信号によってアクチュエータ７ａを制御し、後輪３ＲＬ，３ＲＲの舵角（切れ角、転舵角）を変化させる（変更する、切り替える）ことができる。

なお、上述した車両挙動制御システム１００の構成はあくまで一例であって、種々に変更して実施することができる。車両挙動制御システム１００を構成する個々の装置としては、公知の装置を用いることができる。また、車両挙動制御システム１００の各構成は、他の構成と共用することができる。また、車両挙動制御システム１００は、障害物検出部ならびにデータ取得部として、ソナー装置を備えることができる。

そして、本実施形態では、一例として、制御装置１０は、ハードウエアとソフトウエア（プログラム）との協働により、図２に示されるような、障害物検出部１０ａや、側方スペース検出部１０ｂ、ドライバ操作検出部１０ｃ、第一の衝突判断部１０ｄ、第二の衝突判断部１０ｅ、迂回経路（位置）算出部１０ｆ、迂回モード決定部１０ｇ、迂回方向決定部１０ｈ、車両挙動制御部１０ｉ、制動制御部１０ｊ、転舵制御部１０ｋ、減衰制御部１０ｍ等として機能（動作）することができる。すなわち、プログラムには、一例としては、図２に示される記憶部１０ｎを除く各ブロックに対応したモジュールが含まれうる。

そして、本実施形態の制御装置１０は、一例として、図３に示される手順で車両１の迂回および減速の制御を実行することができる。制御装置１０は、図４に示されるように、車両１が直進しながら減速すると車両１の前方の障害物２０と衝突することが予測された場合には、図５に示されるように、障害物２０の側方に車両１が移動（進入）できるスペースＳが存在すること（当該スペースＳには障害物が検出されていないこと）を条件として、当該スペースＳに向けて障害物２０を迂回しながら（旋回しながら）減速するよう、車両１の各部を制御する。なお、直進しながら減速した場合にあっても車両１が障害物２０と衝突しないことが予測された場合には、制御装置１０は、直進しながら減速するよう、制動装置６を制御する。具体的には、まず、制御装置１０は、障害物検出部１０ａとして機能し、車両１の前方の障害物２０（図４参照）を検出する（Ｓ１０）。このＳ１０で、制御装置１０は、撮像装置１１やレーダ装置１２等から得られたデータより、予め定められた条件（例えば大きさ等）に合致した障害物２０について、その位置（車両１からの離間距離Ｌｄ）を取得する。

次に、制御装置１０は、第一の衝突判断部１０ｄとして機能し、車両１が直進しながら減速（制動制御）した場合に、当該車両１がＳ１０で検出された障害物２０に衝突するか否かについて判断する（Ｓ１１）。このＳ１１では、制御装置１０は、例えば、その時点での車両１の速度を取得し、記憶部１０ｎ（例えばＲＯＭや、フラッシュメモリ等）に記憶された速度（車速）と最大減速度が発生した時の制動距離Ｌｂ（停止距離、車両１が直進しながら減速（制動制御）した場合に車両１が停止までに要する移動距離、図４参照）との対応関係を示すデータ（例えば、テーブルや、関数等）を参照して、当該取得した車両１の速度に対応した制動距離Ｌｂを取得する。そして、制御装置１０は、制動距離Ｌｂと離間距離Ｌｄとを比較し、制動距離Ｌｂが離間距離Ｌｄと同じかあるいは離間距離Ｌｄより長い（大きい）場合には（Ｓ１２でＹｅｓ、衝突する（あるいは衝突する可能性が有る若しくは高い）との判断）、Ｓ１３を実行する。一方、制御装置１０は、制動距離Ｌｂが離間距離Ｌｄより短い（小さい）場合には（Ｓ１２でＮｏ、衝突しない（あるいは衝突する可能性が無い若しくは低い）との判断）、一連の処理を終了する。

Ｓ１３では、制御装置１０は、制動制御部１０ｊとして機能し、制動システム６１を介して各車輪３の制動装置６を制御して、四つの車輪３を制動する（一例としては、フルブレーキング）。

次に、制御装置１０は、第二の衝突判断部１０ｅとして機能し、再度、車両１が直進した状態で減速（制動制御）した場合に障害物２０に衝突するか否かについて、判断する（Ｓ１４）。このＳ１４は、車輪３（本実施形態では、一例として四つの車輪３）が制動されている状態で実行される。すなわち、このＳ１４では、制御装置１０は、制動制御による四つの車輪３のそれぞれの制動状態（車輪３の回転状態、車両１の走行状態、制動制御入力に対する各部の応答）を反映して、より精度良く衝突の可否の判断を実行することができる。具体的に、Ｓ１４では、第二の衝突判断部１０ｅは、各車輪３の制動による最初のロック状態（スリップの開始）を検出する（Ｓ１４１）。車輪３の制動によるロック状態は、例えば、制動装置６の油圧センサ６ａの検出結果（キャリパの油圧値）によって検出することができる。図７に例示されるように、油圧センサ６ａの検出結果は、制動装置６（ＡＢＳ）の制動によって各車輪３がロックするまで上昇を続け、車輪３がロックした時点で、ピークとなって低下したり、検出結果の単位時間あたりの上昇率（変化率、時間微分値）が減少したりする。よって、各車輪３に対応した油圧センサ６ａの検出結果の経時変化によって、例えば、時間微分値と所定の閾値との比較等により、当該車輪３がロックしたことを検出することができる。なお、図７には、車両１の前後方向の加速度、車両１の速度（車速）、ならびに各車輪３（前輪３ＦＬ，３ＦＲおよび後輪３ＲＬ，３ＲＲ）の車輪速度の経時変化も示されている。なお、油圧センサ６ａは、車輪３毎の制動装置６（キャリパ）での油圧と連動して（対応して）変化する油圧が検出できる任意の場所に設けられうる。

次に、第二の衝突判断部１０ｅは、車輪３のロック状態が検出された場合（Ｓ１４２でＹｅｓ）、路面摩擦係数に対応したパラメータを取得する（Ｓ１４３）。このＳ１４３では、例えば、路面摩擦係数に対応したパラメータは、ロック状態が検出された車輪３の制動装置６の油圧センサ６ａの検出結果（油圧値Ｐ（図７参照）、キャリパの油圧値）である。車輪３がロックした状態での油圧値が高いほど、路面摩擦係数が高い。よって、具体的には、図８に例示されるような油圧値Ｐと路面摩擦係数μとの相関関係を設定することができる。すなわち、図８の例では、油圧値Ｐが０以上閾値Ｐｔｈ（例えば、１０［Ｍｐａ］）以下の範囲では、路面摩擦係数μは、
μ＝（１／Ｐｔｈ）×Ｐ ・・・ （１）
から算出することができ、油圧値Ｐが閾値Ｐｔｈ以上の範囲では、路面摩擦係数μは、
μ＝１ ・・・ （２）
から算出することができる。このように、本実施形態によれば、油圧センサ６ａの検出結果から、より容易にかつより迅速に路面摩擦係数μを算出することができる。

次に、第二の衝突判断部１０ｅは、車両１が現在の位置から直進して停止するまでの制動距離を算出する（Ｓ１４４）。制動距離Ｌｂｍは、例えば、現在の車速Ｖ、重力加速度ｇ、ならびにＳ１４３で得られた路面摩擦係数μを用いて、
Ｌｂｍ＝Ｖ^２／（２×ｇ×μ） ・・・（３）
から算出することができる。

次に、第二の衝突判断部１０ｅは、現在の車両１と障害物２０との離間距離Ｌｄと、制動距離Ｌｂｍとを比較する（Ｓ１４５）。第二の衝突判断部１０ｅは、制動距離Ｌｂｍが離間距離Ｌｄ以上である場合に、車両１が障害物２０に衝突する（可能性が高い）と判断する。

図７に示された、前輪３ＦＬ，３ＦＲならびに後輪３ＲＬ，３ＲＲの油圧値の経時変化を参照すれば、後輪３ＲＬ，３ＲＲが最初にロック状態となるまでの油圧値の上昇速度は、前輪３ＦＬ，３ＦＲが最初にロック状態となるまでの油圧値の上昇速度よりも早いこと、すなわち、後輪３ＲＬ，３ＲＲ（時刻ｔ１）が前輪３ＦＬ，３ＦＲ（時刻ｔ２）よりも早くロック状態となることが理解できよう。この特性は、キャリパの有効断面積の差等によるものである。そして、本実施形態では、この特性を利用して、上述した第二の衝突判断部１０ｅによる図３のＳ１４（図６のＳ１４１〜Ｓ１４５）での衝突判断に際しては、先にロック状態となる車輪３（本実施形態では、一例として後輪３ＲＬ，３ＲＲ）に対応したパラメータ（本実施形態では、一例として油圧センサ６ａの検出結果（油圧値））を利用することで、より迅速な衝突判断を実行する。ここでは、検出結果を用いる車輪３は特定する必要は無く、複数の車輪３のうち最も早くロック状態となった車輪３のパラメータを利用することができる。なお、発明者らの鋭意研究により、各車輪３での最初のロック状態で算出（推定）された路面摩擦係数や制動距離には大きなばらつきは無く、また、全車輪３がロック状態となった時点で得られた減速度から求められた路面摩擦係数との間に大きな差は無く、上述した衝突判断が、迅速性という点で有益であることが判明している。また、路面摩擦係数に対応したパラメータとしては、上記油圧センサ６ａの検出結果には限定されず、ロック状態となった車輪３に対応した他のパラメータ（例えば、回転センサ５の検出結果（車輪速）、車速の検出結果（演算結果）等）に基づいて、関数や相関関係を示すデータ（テーブル、マップ）等から、路面摩擦係数や制動距離を算出することも可能である。ただし、油圧値を用いるのが、より迅速な演算にはより効果的である。また、本実施形態では、Ｓ１１で算出した制動距離Ｌｂと、Ｓ１４で算出した制動距離Ｌｂｍとは異なる場合がある。また、路面摩擦係数や制動距離は、各車輪３がロック状態となったときのパラメータに基づく演算結果等を用いて、経時的に更新することも可能である。

そして、制御装置１０は、Ｓ１４５において、制動距離Ｌｂｍが離間距離Ｌｄと同じかあるいは離間距離Ｌｄより長い（大きい）場合には（Ｓ１５でＹｅｓ、衝突する（あるいは衝突する可能性が有る若しくは高い）との判断）、Ｓ１６を実行する。一方、制御装置１０は、制動距離Ｌｂｍが離間距離Ｌｄより短い（小さい）場合には（Ｓ１５でＮｏ、衝突しない（あるいは衝突する可能性が無い若しくは低い）との判断）、停車後、数秒後まで四輪制動を続けた後（Ｓ２５）、一連の処理を終了する。

Ｓ１６では、制御装置１０は、側方スペース検出部１０ｂとして機能し、障害物２０の側方に車両１が移動できるスペースＳ（図４，５参照）があるか否かを判断する（Ｓ１６）。このＳ１６では、制御装置１０は、一例として、障害物２０が検出されなかった領域は、スペースＳであると判断することができる。Ｓ１６で障害物２０の側方に車両１が移動できるスペースが無かった場合（Ｓ１６でＮｏ）、停車後、数秒後まで四輪制動を続けた後（Ｓ２５）、一連の処理は終了する。

Ｓ１６で障害物２０の側方に車両１が移動できるスペースＳがあると判断された場合には（Ｓ１６でＹｅｓ）、制御装置１０は、迂回経路（位置）算出部１０ｆとして機能し、障害物２０に対する迂回経路（位置）を算出する（Ｓ１７）。次に、制御装置１０は、迂回モード決定部１０ｇおよび迂回方向決定部１０ｈとして機能し、迂回モードならびに迂回方向を決定する（Ｓ１８）。

Ｓ１８に関し、発明者らの鋭意研究により、所定の条件下では、車両１の前後方向に対する横方向への移動量Ｙ（縦軸）と車速Ｖとは図９に例示されるような関係があることが判明している。図９中、丸いマークは、転舵装置７によって後輪３ＲＬ，３ＲＲを転舵して迂回した場合（各車輪３は制動）における車両１の横移動量、四角いマークは、制動装置６によって左右の車輪３（前輪３ＦＬ，３ＦＲおよび後輪３ＲＬ，３ＲＲ）で制動力の差を生じさせて迂回した場合（後輪３ＲＬ，３ＲＲの転舵無し）における車両１の横移動量、菱形のマークは、転舵装置７によって後輪３ＲＬ，３ＲＲを転舵するとともに、制動装置６によって左右の車輪３（前輪３ＦＬ，３ＦＲおよび後輪３ＲＬ，３ＲＲ）で制動力の差を生じさせて迂回した場合における車両１の横移動量を、示している。この図９から、転舵装置７によって後輪３ＲＬ，３ＲＲを転舵するとともに制動装置６によって左右の車輪３で制動力の差を生じさせることによって迂回した場合の横移動量が、転舵装置７によって後輪３ＲＬ，３ＲＲを転舵した場合の横移動量、ならびに制動装置６によって左右の車輪３で制動力の差を生じさせて迂回した場合の横移動量よりも大きいことが理解できよう。また、図示されないが、左右の車輪３で制動力の差を生じさせる場合には、転舵装置７によって後輪３ＲＬ，３ＲＲを転舵することによって迂回する場合に比べて、制動距離が長くなりやすいことが判明している。左右の車輪３で制動力の差を生じさせる場合には、旋回の外側（外周側）となる車輪３で制動力が低下することになるからである。そこで、本実施形態では、制御装置１０は、転舵装置７によって後輪３ＲＬ，３ＲＲを転舵するとともに前輪３ＦＬ，３ＦＲおよび後輪３ＲＬ，３ＲＲの制動も行う第一の迂回モードと、転舵装置７によって後輪３ＲＬ，３ＲＲを転舵するとともに左右の車輪３で制動力の差を生じさせる第二の迂回モードと、で車両１が迂回（旋回、衝突回避）するよう、各部を制御することとし、小さい横移動量で済む場合には第一の迂回モードを選択し、より大きい横移動量が必要な場合には第二の迂回モードを選択する。

また、Ｓ１８に関し、発明者らの鋭意研究により、運転者（操作者）は、車両１の車幅方向（図１０の左右方向）を通り車両１の前後方向（図１０の上下方向）に延びる中心線ＣＬに対する障害物２０の車幅方向の位置よりも、運転席１ａ側に所定距離ｄずれた基準線ＲＬに対する障害物２０の車幅方向の位置によって、車両１と障害物２０との相対的な位置関係を把握する傾向があることが判明した。基準線ＲＬは、例えば、運転席１ａを通って車両１の前後方向に延びる線である。図１０の例では、障害物２０の車幅方向の中心Ｃｇは、中心線ＣＬに対しては右側にあるが、基準線ＲＬに対しては左側にある。この場合、運転者は、障害物２０の中心Ｃｇが車両１の中心線ＣＬに対しては右側に位置しているため、左側に迂回する経路ＰＬの方が右側に迂回する経路ＰＲよりも避けやすい状態であるにも関わらず、左側に迂回する経路ＰＬよりも、右側に迂回する経路ＰＲの方がより避けやすいと認識する傾向にある。制御装置１０による車両１の自動制御による迂回経路は、障害物２０を迂回できるという前提は勿論のこと、運転者が感覚的により受け容れやすいものであることが望まれる。そこで、本実施形態では、制御装置１０は、迂回できることを前提とした上で、中心線ＣＬから運転席１ａ側にずれた基準線ＲＬに対する障害物２０（の重心または中心）の位置により、迂回方向を決定する。

制御装置１０は、Ｓ１８においては、例えば、図１１に例示される手順で、迂回モードおよび迂回方向を決定することができる。図１１に例示される手順の前提として、制御装置１０は、障害物２０の検出結果から、車両１と障害物２０との相対的な位置関係、すなわち、車両１の基準線ＲＬに対する障害物２０の位置を把握している。また、制御装置１０は、Ｓ１７では、車両１と障害物２０との相対的な位置関係に基づいて、二つの迂回方向と二つの迂回モードとの組み合わせとしての合計四つのパターンのそれぞれについて、迂回経路（位置）を算出している。この際、迂回経路は一箇所以上の位置（点、座標、通過位置）として算出されうる。制御装置１０は、迂回経路（位置）を、公知の手法で算出することができる。そして、制御装置１０は、Ｓ１７での演算によって、四つのパターンのそれぞれで、車両１が障害物２０を迂回できるか否かを判断することができる。以上の状態で、障害物２０（の中心Ｃｇ）が基準線ＲＬの運転席１ａ側（図１０の例では右側）に位置する場合には（Ｓ１８１でＹｅｓ）、Ｓ１８２に進む。Ｓ１８２では、第一の迂回モードで迂回可能である場合には（Ｓ１８２でＹｅｓ）、Ｓ１８４に進み、第一の迂回モードで迂回不能である場合には（Ｓ１８２でＮｏ）、Ｓ１８５に進む。また、障害物２０（の中心Ｃｇ）が基準線ＲＬの運転席１ａ側に位置していない場合には（Ｓ１８１でＮｏ）、Ｓ１８３に進む。Ｓ１８３では、第一の迂回モードで迂回可能である場合には（Ｓ１８３でＹｅｓ）、Ｓ１８６に進み、第一の迂回モードで迂回不能である場合には（Ｓ１８３でＮｏ）、Ｓ１８７に進む。このように、迂回方向決定部１０ｈは、障害物２０が基準線ＲＬの一方側に位置している場合には他方側に迂回するよう、迂回方向を決定する。そして、迂回モード決定部１０ｇは、第一の迂回モードで迂回可能である場合には、迂回モードを第一の迂回モードに決定し、第一の迂回モードで迂回不能である場合には、迂回モードを第二の迂回モードに決定する。

次に、制御装置１０は、車両挙動制御部１０ｉとして機能し、次のＳ２０による迂回および減速の制御を実行する制御時間Ｔ（制御を実行する時間、制御期間、制御時間長、制御終了時間（時刻））を取得する（Ｓ１９）。このＳ１９では、一例として、図１２に示されるような車速Ｖに対応した制御時間Ｔが得られるテーブル（データ群）あるいは関数等が用いられる。すなわち、車両挙動制御部１０ｉは、テーブルや関数等に基づいて、車速Ｖに応じた制御時間Ｔを取得する。図１２に示されるように、本実施形態では、一例として、車速Ｖが高いほど制御時間Ｔが短く設定されている。これは、車速Ｖが高いほど、現在の位置Ｐ０（図５参照）から障害物２０を迂回する位置Ｐ１（図５参照）へ移動する時間が短くて済むからである。また、本実施形態では、一例として、制御時間Ｔは、車両１が車速Ｖで道路（例えば、高速道路）に設定されたレーンを走行している状態から隣のレーンに移動するのに要する時間として設定されうる。車速Ｖが高いほどレーン間の移動に要する時間は短くなるため、この場合も、車速Ｖと制御時間Ｔとは、図１２に示されるような関係を有する。よって、本実施形態によれば、一例としては、障害物２０との衝突が回避された後に車両１に対して当該障害物２０との衝突を回避する制御が無駄に実行（継続）されるのが抑制されやすい。なお、このＳ１９は、一例としては、最初（１回目）のタイミングでのみ実行され、Ｓ１６〜Ｓ２２のループの２回目以降のタイミングでは実行されない。また、制御時間Ｔの算出の元となる車両１の位置は、図５に示される位置には限定されない。また、車両挙動制御部１０ｉは、制御時間Ｔを一定とし、車速Ｖに応じて舵角あるいは転舵速度を切り替えることで、車両１の移動量を調整することができる。この場合、車両挙動制御部１０ｉは、一例としては、車速Ｖが高いほど、舵角および転舵速度のうち少なくとも一方を小さくする。また、車両挙動制御部１０ｉは、一例としては、車速Ｖに応じて、制御時間Ｔとともに、舵角および転舵速度のうち少なくとも一方を切り替えることもできる。なお、この制御における舵角は、制御が開始された時点での舵角に対する相対的な舵角とすることができる。

Ｓ２０では、制御装置１０は、車両挙動制御部１０ｉとして機能する（動作する）。図２に示されるように、車両挙動制御部１０ｉには、制動制御部１０ｊや、転舵制御部１０ｋ、減衰制御部１０ｍ等が含まれている。このＳ２０で、車両挙動制御部１０ｉは、決定された迂回モードならびに迂回方向で車両１が障害物２０を迂回しつつ減速するよう、各部を制御する。具体的には、車両挙動制御部１０ｉは、車両１に障害物２０を迂回する方向のヨーモーメントが生じるよう、制動制御部１０ｊ、転舵制御部１０ｋ、および減衰制御部１０ｍのうち少なくとも一つとして機能することができる。例えば、図５に示されるように、スペースＳが、障害物２０の右側に検出された場合、車両挙動制御部１０ｉは、車両１に、少なくとも迂回開始当初は右向きのヨーモーメントが生じるように、各部を制御する。車両挙動制御部１０ｉは、状況に応じて、制動制御部１０ｊ、転舵制御部１０ｋ、および減衰制御部１０ｍのうちのいずれとして機能するかを切り替える（選択する）ことができる。また、車両挙動制御部１０ｉは、制動制御部１０ｊ、転舵制御部１０ｋ、および減衰制御部１０ｍの間で順次切り替わって機能（動作）することもできる。

Ｓ２０では、制動制御部１０ｊとして機能する車両挙動制御部１０ｉ（制御装置１０）は、一例として、迂回（旋回）の内側（図５の例では右側）の車輪３（前輪３ＦＬ，３ＦＲおよび後輪３ＲＬ，３ＲＲ）の制動力が、迂回（旋回）の外側の車輪３の制動力より大きく（強く）なるよう、制動システム６１（制動装置６）を制御する。これにより、車両１には、迂回（旋回）する方向により大きなヨーモーメントが作用し、車両１が障害物２０を迂回しやすくなる場合がある。

また、Ｓ２０では、制動制御部１０ｊとして機能する車両挙動制御部１０ｉ（制御装置１０）は、一例として、車両１が迂回せずに停止（減速）する場合（通常の迂回を伴わない停止（減速）の場合、ドライバの制動操作による停止（減速）の場合、図３の迂回および減速の制御が実行されていない場合）とは異なる動作となるよう、制動システム６１（制動装置６）を制御する。具体的には、Ｓ２０では、車両挙動制御部１０ｉは、一例として、車両１が迂回せずに停止する場合に比べて、車輪３の制動力が小さくなるよう、制動システム６１を制御する。また、車両１が迂回せずに停止する場合には、制動システム６１（制動装置６）は、ＡＢＳとして動作し、車輪３がロックするのを抑制するため、時間間隔をあけて複数回制動力のピークを生じさせ、制動力を間欠的に（反復的に、周期的に）変化させる。これに対し、車両挙動制御部１０ｉは、迂回および減速の制御におけるＳ２０では、一例としては、車両１が迂回せずに停止する場合よりも制動力のピークを小さくしたり、制動力のピークを無くしたり、車両１が迂回せずに停止する場合よりも制動力を緩やかに（徐々に）変化させたり（一例としては、小さくしたり）、制動力をほぼ一定にしたりする制御を、実行する。このように、車両１が迂回せずに停止する場合と、障害物２０を回避すべく迂回および減速の制御が実行される場合とで、制動システム６１（制動装置６）の動作が異なる。よって、本実施形態によれば、一例としては、車両１の挙動をより効果的にあるいはより確実に制御しやすい。

また、Ｓ２０では、転舵制御部１０ｋとして機能する車両挙動制御部１０ｉ（制御装置１０）は、一例として、二つの後輪３ＲＬ，３ＲＲが迂回（旋回）方向とは逆相となる方向へ転舵するよう、転舵装置７（アクチュエータ７ａ）を制御する。これにより、車両１には、迂回（旋回）する方向により大きなヨーモーメントが作用し、車両１が障害物２０を迂回しやすくなる場合がある。制動状況下においても、後輪３ＲＬ，３ＲＲは前輪３ＦＬ，３ＦＲに比べてロックし難い（スリップし難い）ため、後輪３ＲＬ，３ＲＲの転舵は、より効果的に車両１の迂回（旋回）に寄与する。よって、本実施形態では、一例として、転舵制御部１０ｋとして機能する車両挙動制御部１０ｉ（制御装置１０）は、図３の迂回および減速の制御（障害物２０の迂回のための自動制御）に関しては、車両１の旋回のためとしては前輪３ＦＬ，３ＦＲを操舵しない（転舵させない）。すなわち、本実施形態では、一例として、図３の迂回および減速の制御の実行中においては、前輪３ＦＬ，３ＦＲは転舵されない状態（中立位置、直進時の舵角）で維持される。

Ｓ２０での制御に関し、発明者らが鋭意研究を重ねたところ、前輪３ＦＬ，３ＦＲの制動、後輪３ＲＬ，３ＲＲの制動、ならびに後輪３ＲＬ，３ＲＲの転舵を適宜に組み合わせて実行した場合に、より旋回性能が高いことが判明した。

さらに、発明者らが鋭意研究を重ねたところ、図１３に示されるように、後輪３ＲＬ，３ＲＲの転舵に関しては、ヨーモーメント（ヨーレート）のピークが得られる転舵速度ωｐ（角速度）が存在することが判明した。図１３の横軸は転舵速度ω（ｄｅｇ／ｓｅｃ）、縦軸は最大ヨーレートＹＲｍａｘ（ｄｅｇ／ｓｅｃ）である。また、図１３には、車速が、４０ｋｍ／ｈ、６０ｋｍ／ｈ、６０ｋｍ／ｈ（ただし、路面摩擦係数μが低い状態）、８０ｋｍ／ｈの四つのケースについて、転舵速度ωとヨーレートＹＲｍａｘとの関係が示されている。図１３から明らかとなるように、車速等の条件によらず、ヨーモーメントのピークが得られる転舵速度ωｐが、ほぼ一定であることが判明した。よって、本実施形態では、一例として、転舵速度ωは、予め実験あるいはシミュレーション等によって得られた、ヨーモーメントのピークが得られる転舵速度ωｐ近傍に設定される。

また、Ｓ２０では、減衰制御部１０ｍとして機能する車両挙動制御部１０ｉ（制御装置１０）は、一例として、迂回（旋回）の外側（図５の例では左側）の車輪３（前輪３ＦＬ，３ＦＲおよび後輪３ＲＬ，３ＲＲ）の減衰力が、迂回（旋回）の内側（図５の例では右側）の車輪３の減衰力より高くなるよう、懸架装置４（ショックアブソーバ４ａ、アクチュエータ４ｂ）を制御する。これにより、迂回（旋回）時の車両１のローリング（ロール）を抑制し、車輪３の路面とのグリップ力が低下するのを抑制して、車両１が障害物２０を迂回しやすくなる場合がある。なお、Ｓ２０における車両挙動制御部１０ｉ（制御装置１０）による各部の制御は、種々に変更することができる。また、車両１の位置や、迂回（旋回）の状況に応じて、経時的に変更することができる。

また、制御装置１０は、随時、ドライバ操作検出部１０ｃとして機能する（Ｓ２１）。上述したように、本実施形態では、一例として、迂回および減速の制御中においては、前輪３ＦＬ，３ＦＲは転舵されず、中立位置に維持される。よって、Ｓ２１では、ドライバ操作検出部１０ｃは、一例としては、ステアリングホイールが中立位置から操舵された場合に、ドライバ操作としての操舵を検出することができる。そして、Ｓ２１で、ドライバの操作が検出された場合には（Ｓ２１でＹｅｓ）、車両挙動制御部１０ｉは、迂回および減速の制御に替えて、ドライバの操作を優先し、ドライバの操作に応じた制御を実行する（Ｓ２４）。すなわち、本実施形態では、一例として、ドライバ操作（一例としては、ドライバによるステアリングホイールの操作、あるいは当該操作に基づく前輪３ＦＬ，３ＦＲの転舵）が検出された場合には、迂回および減速の制御（自動制御）が中止される。このＳ２４によれば、一例としては、ドライバの操作と異なる制御が実行されるのを抑制することができる。

また、Ｓ２１でＮｏの場合は、一例として、車両挙動制御部１０ｉ（制御装置１０）は、迂回および減速の制御が開始されてからの時間が制御時間Ｔを超えていない状態であれば（Ｓ２２でＮｏ）、Ｓ１６に戻る。

一方、車両挙動制御部１０ｉ（制御装置１０）は、一例として、迂回および減速の制御が開始されてからの時間が制御時間Ｔと同じかあるいは制御時間Ｔを超えた状態であれば（Ｓ２２でＹｅｓ）、終了時制御を実行する（Ｓ２３）。なお、Ｓ２２では、迂回および減速の制御が開始されてからの時間が制御時間Ｔ以下（すなわち、超えていないかあるいは同じ）である場合にはＳ１６に戻り、迂回および減速の制御が開始されてからの時間が制御時間Ｔを超えた場合にはＳ２３に移行する設定であってもよい。

Ｓ２３で、車両挙動制御部１０ｉは、迂回および減速の制御を終了するにあたり、当該制御の終了後に車両１がより安定的に走行できる状態にする制御（終了時制御、安定化制御）を実行する。一例として、車両挙動制御部１０ｉは、車輪３（後輪３ＲＬ，３ＲＲ）の舵角が０、あるいはヨーモーメントが０となるよう、転舵装置７（アクチュエータ７ａ）を制御する。

以上、説明したように、本実施形態では、一例として、迂回モード決定部１０ｇは、第一の迂回モードおよび第二の迂回モードのうちいずれかに決定する。よって、一例としては、制動距離が比較的短い第一の迂回モードと、横移動量がより大きい第二の迂回モードと、を利用して、障害物２０との衝突や接触がより効果的に回避されやすい。

また、本実施形態では、一例として、迂回モード決定部１０ｇは、車両１の走行状態の検出結果に基づいて、第一の迂回モードおよび第二の迂回モードのうちいずれか一つを選択する。よって、一例としては、状況に応じた迂回モードの選択により、障害物２０との衝突や接触がより効果的に回避されやすい。

また、本実施形態では、一例として、迂回経路（位置）算出部１０ｆで算出した第一の迂回モードによる経路（位置）では障害物２０を迂回できない場合に、第二の迂回モードによる制御を実行する。よって、一例としては、制動距離がより短くて済む第一の迂回モードが優先的に選択されるため、制動距離がより短くなりやすい。

また、本実施形態では、一例として、迂回方向決定部１０ｈは、障害物２０が車両１の車幅方向中心を通り車両前後方向に延びる中心線ＣＬから運転席１ａ側に所定距離ｄずれた基準線ＲＬに対して一方側に位置した場合に車両１が障害物２０を他方側に迂回するよう制御する。よって、一例としては、運転者にとってより受け容れやすい方向に車両１が迂回しやすい。

以上、本発明の実施形態を例示したが、上記実施形態および変形例はあくまで一例であって、発明の範囲を限定することは意図していない。上記実施形態や変形例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、組み合わせ、変更を行うことができる。例えば、本発明には、車両が制動されていない状態での車両の前方の障害物の検出結果に基づいて減速あるいは迂回による衝突回避の制御が実行される構成も含まれる。

１…車両、１ａ…運転席、３…車輪、３ＲＬ，３ＲＲ…後輪、６…制動装置、１０…制御装置、７…転舵装置、１０ｅ…第二の衝突判断部（衝突判断部）、１０ｆ…迂回経路算出部、１０ｉ…車両挙動制御部、１１…撮像装置（データ取得部）、１２…レーダ装置（データ取得部）、２０…障害物、１００…車両挙動制御システム、ＣＬ…中心線、ｄ…所定距離、ＲＬ…基準線。

Claims (5)

1. 車輪が制動されている状態で、車両の前方の障害物の検出結果と、前記車両の速度を含む走行状態の検出結果と、前記車輪を制動する油圧系の油圧の検出結果と、を取得し、前記車両が直進しながら減速してロック状態が検出された場合における前記油圧の検出結果から路面摩擦係数を演算し、前記車両の速度と前記路面摩擦係数とに基づいて前記障害物と衝突するか否かを判断する衝突判断部と、
   前記衝突判断部で前記障害物と衝突すると判断された場合に、前記車両が前記障害物を迂回しながら減速するよう、後輪の転舵の制御を実行する一方左右の前記車輪を制動しかつ前記車輪の制動状態に差を与える制御を実行しない第一の迂回モード、および前記後輪の転舵の制御とともに左右の前記車輪の制動状態に差を与える制御を実行する第二の迂回モードのうちいずれかを実行する車両挙動制御部と、
   を備えた車両挙動制御装置。
2. 前記車両挙動制御部は、前記車両の走行状態の検出結果に基づいて、前記第一の迂回モードおよび前記第二の迂回モードのうちいずれか一つを選択して実行する、請求項１に記載の車両挙動制御装置。
3. 前記車両が前記障害物を迂回しながら減速する場合の当該車両の経路を算出する迂回経路算出部を備え、
   前記車両挙動制御部は、迂回経路算出部で算出した前記第一の迂回モードによる経路では前記障害物を迂回できない場合に、前記第二の迂回モードによる制御を実行する、請求項１に記載の車両挙動制御装置。
4. 前記車両挙動制御部は、前記検出された障害物が前記車両の車幅方向中心を通り車両前後方向に延びる中心線から運転席側に所定距離ずれた基準線に対して一方側に位置した場合には前記車両が前記障害物を他方側に迂回するよう制御し、前記検出された障害物が前記基準線に対して他方側に位置した場合には前記車両が障害物を一方側に迂回するよう制御する、請求項１〜３のうちいずれか一つに記載の車両挙動制御装置。
5. 車両の前方の障害物を検出する元となるデータを取得するデータ取得部と、
   後輪の転舵装置と、
   車輪の制動装置と、
   前記車輪が制動されている状態で前記車両の前方の障害物の検出結果と前記車両の速度を含む走行状態の検出結果と前記車輪を制動する油圧系の油圧の検出結果とを取得し前記車両が直進しながら減速してロック状態が検出された場合における前記油圧の検出結果から路面摩擦係数を演算し、前記車両の速度と前記路面摩擦係数とに基づいて前記障害物と衝突するか否かを判断する衝突判断部と、前記衝突判断部で前記障害物と衝突すると判断された場合に前記車両が前記障害物を迂回しながら減速するよう前記後輪の転舵の制御を実行する一方左右の前記車輪を制動しかつ前記車輪の制動状態に差を与える制御を実行しない第一の迂回モードおよび前記後輪の転舵の制御とともに左右の前記車輪の制動状態に差を与える制御を実行する第二の迂回モードのうちいずれかを実行する車両挙動制御部と、を有した制御装置と、
   を備えた、車両挙動制御システム。

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