JP6645452B2 - 偏向制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両を偏向させる偏向制御装置に関し、特に、左右輪の制動力差を用いて車両を偏向させる偏向制御装置の技術分野に関する。

この種の装置として、例えば、自車両が走行車線から逸脱するおそれがある場合に、逸脱を回避する方向のヨーモーメントを左右輪の制動力差により発生させる装置が提案されている（特許文献１参照）。

特開２００６−２８２１６８号公報

特許文献１に記載の技術によれば、自車両を走行車線の中央側に寄せることができる。しかしながら、特許文献１に記載の技術では、自車両を所望の軌道に沿って走行させることについては考慮されていない。

理想的には、自車両の走行車線からの逸脱を回避する制御の開始前に、自車両の挙動を規定する目標軌跡（例えば、横位置軌跡、ヨーレート軌跡、横速度軌跡等）を設定し、該目標軌跡を達成するように（結果として、自車両がある軌道に沿って走行するように）、車両の運動方程式を用いた状態フィードバック制御が行われることが望ましい。しかしながら、左右輪の制動力差を発生させる場合、車両の減速を伴うので、制御時間はできるだけ短いことが望ましい。このため、左右輪の制動力差を発生させる場合には、上記状態フィードバック制御を適用することが困難である。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、左右輪の制動力差を用いて車両を偏向しつつ、該車両を目標軌道に沿って走行させることができる偏向制御装置を提供することを課題とする。

本発明の偏向制御装置は、上記課題を解決するために、左右輪の制動力差により自車両を偏向させる偏向制御を実施する偏向制御装置であって、前記偏向制御において、（ｉ）前記偏向制御により前記自車両が目標軌道を走行するように目標ヨーレートを算出し、（ｉｉ）前記算出された目標ヨーレートを、前記自車両の速度に基づく係数で除算することにより目標ヨーモーメントを算出する算出手段と、前記目標ヨーモーメントが前記自車両に付与されるように各車輪の制動力を制御する制御手段と、を備える。

本願発明者の研究によれば、ヨーレートから、車両の運動方程式を用いて求められるヨーモーメントは、該ヨーレートを速度に基づく係数で除算することにより近似可能であることが判明している（詳細については、後述の実施形態を参照されたし）。

当該偏向制御装置は上記事実に基づいている。当該偏向制御装置では、車両の運動方程式を用いることなく、目標ヨーレートから目標ヨーモーメントが算出される。このため、当該偏向制御装置では、目標ヨーレート（即ち、目標軌道に沿って自車両が走行するためのヨーレート）さえ決定されれば、目標ヨーモーメントを予め（例えば、偏向制御により自車両の偏向が開始される前に）決定可能である。当該偏向制御装置は、目標ヨーモーメントを予め決定可能である点で、上述の状態フィードバック制御（即ち、偏向制御による自車両の偏向中に状態フィードバック制御が行われる技術）と異なる。

尚、目標ヨーレートは、例えば自車両の横方向（即ち、自車両の左右方向）への移動量、走行車線が延びる方向と自車両の前後方向とがなす角及び自車両の速度等の目標軌道を規定する物理量に基づいて求められる（詳細については、後述の実施形態を参照されたし）。

従って、当該偏向制御装置によれば、各車輪の制動力により目標ヨーモーメントを自車両に付与しつつ（即ち、左右輪の制動力差を用いて自車両を偏向しつつ）、自車両を目標軌道に沿って走行させることができる。

本発明の偏向制御装置の一態様では、前記算出手段は、前記算出された目標ヨーレートを前記係数で除算することで得られる前記目標ヨーモーメントの暫定値を、前記偏向制御において前記目標ヨーモーメントに対応するヨーレートが前記自車両に実際に生じるまでの応答時間に基づいて補正することで前記目標ヨーモーメントを算出する。この態様によれば、自車両の挙動の応答遅れが反映された偏向制御を実施することができる。

本発明の偏向制御装置の他の態様では、前記算出手段は、前記偏向制御が実施されている間、前記目標ヨーモーメントの算出を繰り返し行い、前記自車両の現在の速度に基づいて前記係数を逐次更新しつつ、前記目標ヨーモーメントを算出する。この態様によれば、偏向制御の実施期間において、偏向制御に起因する減速により変化する自車両の速度に応じた偏向制御を実施することができる。

本発明の偏向制御装置の他の態様では、前記目標軌道は、前記自車両が現在走行している走行車線から逸脱する可能性がある場合に、逸脱を回避可能な軌道である。この態様によれば、自車両の走行車線からの逸脱を回避することができる。

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示すブロック図である。 第１実施形態に係る車線逸脱抑制動作を示すフローチャートである。 第１実施形態に係るＬＤＡ制御部が実施する逸脱回避制御を示すフローチャートである。 第１実施形態に係るブレーキ制御部が実施する逸脱回避制御を示すフローチャートである。 目標ヨーレート軌跡及び目標ヨーモーメント軌跡の一例を示す図である。 第１実施形態の第３変形例に係るＬＤＡ制御部が実施する逸脱回避制御を示すフローチャートである。 目標ヨーレート軌跡、目標ヨーモーメント軌跡及び推定ヨーレート軌跡の一例を示す図である。 第１実施形態の第４変形例に係るＬＤＡ制御部が実施する逸脱回避制御を示すフローチャートである。 第２実施形態に係る車両の構成を示すブロック図である。 第２実施形態に係る衝突回避動作を示すフローチャートである。 第２実施形態に係るＰＣＳ制御部が実施する緊急回避制御を示すフローチャートである。 第２実施形態に係る緊急回避制御における目標軌道の一例を示す図である。

本発明の偏向制御装置に係る実施形態を図面に基づいて説明する。以下の実施形態では、本発明の偏向制御装置が搭載された車両を用いて説明を進める。

＜第１実施形態＞
本発明の偏向制御装置に係る第１実施形態について、図１乃至図５を参照して説明する。

（車両の構成）
先ず、本実施形態に係る偏向制御装置が搭載された車両１の構成について、図１を参照して説明する。図１は、第１実施形態に係る車両１の構成を示すブロック図である。

図１において、車両１は、ブレーキペダル１１１と、マスタシリンダ１１２と、ブレーキアクチュエータ１３と、左前輪１２１ＦＬに配設されたホイールシリンダ１２２ＦＬと、左後輪１２１ＲＬに配設されたホイールシリンダ１２２ＦＲと、右前輪１２１ＦＲに配設されたホイールシリンダ１２２ＲＬと、右後輪１２１ＲＲに配設されたホイールシリンダ１２２ＲＲと、ブレーキパイプ１１３ＦＬ、１１３ＲＬ、１１３ＦＲ及び１１３ＲＲと、を備えている。

車両１は、更に、ステアリングホイール１４１と、振動アクチュエータ１４２と、車速センサ１５１と、車輪速センサ１５２と、ヨーレートセンサ１５３と、加速度センサ１５４と、カメラ１５５と、ディスプレイ１６と、「偏向制御装置」の一具体例であるＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）１７と、を備えている。

マスタシリンダ１１２は、ブレーキペダル１１１の踏み込み量に応じて、マスタシリンダ１１２内のブレーキフルード（或いは、任意の流体）の圧力を調整する。マスタシリンダ１１２内のブレーキフルードの圧力は、ブレーキパイプ１１３ＦＬ、１１３ＲＬ、１１３ＦＲ及び１１３ＲＲを夫々介してホイールシリンダ１２２ＦＬ、１２２ＲＬ、１２２ＦＲ及び１２２ＲＲに伝達される。この結果、ホイールシリンダ１２２ＦＬ、１２２ＲＬ、１２２ＦＲ及び１２２ＲＲに伝達されるブレーキフルードの圧力に応じた制動力が、夫々、左前輪１２１ＦＬ、左後輪１２１ＲＬ、右前輪１２１ＦＲ及び右後輪１２１ＲＲに付与される。

ブレーキアクチュエータ１３は、ＥＣＵ１７の制御下で、ブレーキペダル１１１の踏み込み量とは無関係に、ホイールシリンダ１２２ＦＬ、１２２ＲＬ、１２２ＦＲ及び１２２ＲＲの夫々に伝達されるブレーキフルードの圧力を調整可能である。従って、ブレーキアクチュエータ１３は、ブレーキペダル１１１の踏み込み量とは無関係に、左前輪１２１ＦＬ、左後輪１２１ＲＬ、右前輪１２１ＦＲ及び右後輪１２１ＲＲの夫々に付与される制動力を調整可能である。

ステアリングホイール１４１は、車両１を操舵する（即ち、転蛇輪を転蛇する）ためにドライバによって操作される操作子である。振動アクチュエータ１４２は、ＥＣＵ１７の制御下で、ステアリングホイール１４１を振動させることが可能である。

ＥＣＵ１７は、車両１の全体の動作を制御する。本実施形態では特に、ＥＣＵ１７は、現在走行している走行車線からの車両１の逸脱を抑制するための車線逸脱抑制動作を行う。つまり、ＥＣＵ１７は、所謂ＬＤＡ（Ｌａｎｅ Ｄｅｐａｒｔｕｒｅ Ａｌａｒｔ）又はＬＤＰ（Ｌａｎｅ Ｄｅｐａｒｔｕｒｅ Ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ）を実現するための制御装置として機能する。

車線逸脱抑制動作を行うために、ＥＣＵ１７は、その内部に論理的に実現される処理ブロックとして又は物理的に実現される処理回路として、データ取得部１７１、ＬＤＡ制御部１７２及びブレーキ制御部１７３を備えている。

（車線逸脱抑制動作）
次に、本実施形態に係る車線逸脱抑制動作について、図２のフローチャートを参照して説明する。

図２において、先ず、データ取得部１７１は、車速センサ１５１、車輪速センサ１５２、ヨーレートセンサ１５３及び加速度センサ１５４各々の検出結果を示す検出データ、及びカメラ１５５が撮像した画像を示す画像データを取得する（ステップＳ１０１）。

ＬＤＡ制御部１７２は、ステップＳ１０１の処理において取得された画像データを解析することで、車両１が現在走行している走行車線の車線端（本実施形態では、車線端の一例として“白線”を挙げる）を、カメラ１５５が撮像した画像内で特定する（ステップＳ１０２）。尚、白線の認識方法については、既存の技術を適用可能であるので、その詳細についての説明は省略する。

ＬＤＡ制御部１７２は、ステップＳ１０２の処理において特定された白線に基づいて、車両１が現在走行している走行車線が直線路であるかカーブ路であるかを判定し、カーブ路であると判定された場合は、走行車線の曲率半径を算出する（ステップＳ１０３）。尚、走行車線の曲率半径は、実質的には、白線の曲率半径と等価である。このため、ＬＤＡ制御部１７２は、ステップＳ１０２の処理において特定された白線の曲率半径を算出するとともに、当該算出した曲率半径を、走行車線の曲率半径として取り扱ってよい。

ＬＤＡ制御部１７２は、更に、ステップＳ１０２の処理において特定された白線に基づいて、車両１の現在の横位置、横速度及び逸脱角度を算出する（ステップＳ１０４）。ここで、「横位置」は、走行車線が延伸する方向（車線延伸方向）に直交する車線幅方向に沿った、走行車線の中央から車両１までの距離（典型的には、車両１の中央までの距離）を意味する。「横速度」は、車線幅方向に沿った車両１の速度を意味する。「逸脱角度」は、走行車線と車両１の前後方向軸とがなす角度（即ち、白線と車両１の前後方向軸とがなす角度）を意味する。

ＬＤＡ制御部１７２は、更に、許容逸脱距離を設定する（ステップＳ１０５）。許容逸脱距離は、走行車線から車両１が逸脱する場合において走行車線からの車両１の逸脱距離（即ち、白線からの車両１の逸脱距離）の許容最大値を示す。

許容逸脱距離は、例えば次のように設定されてよい。即ち、ＬＤＡ制御部１７２は、法規等の要請（例えば、ＮＣＡＰ：Ｎｅｗ Ｃａｒ Ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ Ｐｒｏｇｒａｍｍｅの要請）を満たすという観点から許容逸脱距離を設定してよい。尚、許容逸脱距離の設定方法は、これに限定されない。

その後、ＬＤＡ制御部１７２は、車両１が、現在走行している走行車線から逸脱する可能性があるか否かを判定する（ステップＳ１０６）。具体的には例えば、ＬＤＡ制御部１７２は、車両１の現在の速度、横位置及び横速度等に基づいて、車両１の将来の（例えば、数秒〜十数秒後の）位置を算出する。そして、ＬＤＡ制御部１７２は、将来の位置において、車両１が白線を跨ぐ又は踏むか否かを判定する。将来の位置において、車両１が白線を跨ぐ又は踏むと判定された場合、ＬＤＡ制御部１７２は、車両１が走行車線から逸脱する可能性があると判定する。

ステップＳ１０６の判定において、車両１が走行車線から逸脱する可能性がないと判定された場合（ステップＳ１０６：Ｎｏ）、図２に示す車線逸脱抑制動作は終了される。その後、ＬＤＡ制御部１７２は、第１所定期間（例えば、数ミリ秒から数十ミリ秒）が経過した後に再度図２に示す車線逸脱抑制動作を開始する。つまり、図２に示す車線逸脱抑制動作は、第１所定期間に応じた周期で繰り返し行われる。

他方で、ステップＳ１０６の判定において、車両１が走行車線から逸脱する可能性があると判定された場合（ステップＳ１０６：Ｙｅｓ）、ＬＤＡ制御部１７２は、車両１が走行車線から逸脱する可能性がある旨を、車両１の運転者に対して警告する（ステップＳ１０７）。具体的には、ＬＤＡ制御部１７２は、例えば車両１が走行車線から逸脱する可能性があることを示す画像を表示するように、ディスプレイ１６を制御する、及び／又は、車両１が走行車線から逸脱する可能性があることをステアリングホイール１４１の振動でドライバに伝えるように、振動アクチュエータ１４２を制御する。

上記ステップＳ１０７の処理と並行して、ＬＤＡ制御部１７２は、逸脱回避制御を行う（ステップＳ２）。ここで、逸脱回避制御は、走行車線からの車両１の逸脱距離が許容逸脱距離内に収まるように、逸脱を回避する方向のヨーモーメントを車両１に対して付与する制御である。

本実施形態に係る逸脱回避制御では、左右輪の制動力差が生じるように、左前輪１２１ＦＬ、左後輪１２１ＲＬ、右前輪１２１ＦＲ及び右後輪１２１ＲＲのうちの少なくとも一つに制動力が付与され、その結果として、逸脱を回避する方向のヨーモーメントが車両１に付与される。以下、逸脱回避制御について、図３及び図４のフローチャートを参照して具体的に説明する。

逸脱回避制御（ＬＤＡ制御部）
図３において、先ず、ＬＤＡ制御部１７２は、走行車線の中央から離れるように走行している車両１が、走行車線の中央に向かう目標軌道（即ち、目標とする走行ライン）に沿って走行するように目標ヨーレート（Ｙｒ）軌跡を演算する（ステップＳ２０１）。尚、目標ヨーレート軌跡は、目標軌道に沿って車両１が走行する場合に該車両１に生じるヨーレートの目標値の時間変化（言い換えれば、時間推移）を示すものである（例えば、後述する図５（ａ）参照）。

具体的には、ＬＤＡ制御部１７２は、次の演算条件を前提として、上記ステップＳ１０４の処理で算出された横位置及び逸脱角度、並びに車両１の速度に基づいて、目標ヨーレート軌跡を演算する。演算条件は、（ｉ）目標ヨーレート軌跡は台形波、（ｉｉ）台形波の立ち上がり時間は一定（例えば、０．５秒）、（ｉｉｉ）車両１のヨー角が０度となるときに、車両１の逸脱量（即ち、車線幅方向の移動距離）が最大となる、及び（ｉｖ）逸脱量が最大となるときの横位置が許容逸脱距離以内、である。

上記ステップＳ２０１の処理において演算された目標ヨーレート軌跡の一例を、図５（ａ）に示す。図５（ａ）において、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間が、台形波の立ち上がり時間に相当する。時刻ｔ３は、車両１のヨー角が０度となる時刻、即ち、車両１の逸脱量が最大となる時刻である。ヨーレートｙ１は、逸脱角度（又は、横速度）と、許容逸脱距離以内に収まる最大逸脱量とに応じて変化する。

上述の如く、時刻ｔ３において、車両１のヨー角は０度（即ち、車両１の前後方向軸と、走行車線を示す白線とのなす角度が０度）となる。時刻ｔ３以降、目標ヨーレートは減少するが、該目標ヨーレートに起因して、車両１のヨー角は走行車線の中央に向かう側に増加する。このため、目標ヨーレート軌跡が達成されるように車両１が制御されると、車両１は、走行車線の中央から端部に向かい、その後、該端部から中央に向かう曲線軌道に沿って走行することとなる。

上記ステップＳ２０１の後、ＬＤＡ制御部１７２は、例えば車速センサ１５１の検出結果から車両１の速度を取得する（ステップＳ２０２）。尚、車両１の速度は、例えば現在のヨーモーメントから推定されてもよい。続いて、ＬＤＡ制御部１７２は、車両１の速度に基づいて、ヨーレートをヨーモーメントに変換するための変換係数を算出する（ステップＳ２０３）。

ここで、変換係数について説明を加える（尚、ここでは、微分をドット記法で示す）。車両の運動方程式（二輪モデル）は、式（１）により表される。式（１）において、“ｙ”、“θ”、“Ｍｚ”、“Ｉ_ｚ”、“ｍ”、“ｖ”、“Ｃ_ｆ”、“Ｃ_ｒ”、“ｌ_ｆ”及び“ｌ_ｒ”は、夫々、「横位置」、「ヨー角」、「ヨーモーメント」、「慣性ヨーモーメント」、「車両質量」、「車両１の速度」、「前輪コーナリングパワー」、「後輪コーナリングパワー」、「重心−前輪車軸間距離」及び「重心−後輪車軸間距離」を示す。

本願発明者は、式（１）に一定のヨーモーメント（Ｍｚ）を入力したシミュレーションの結果から、一定のヨーモーメントに対して、ヨーレートが一定値に収束することを見出した。つまり、本願発明者は、式（１）において、横加速度及びヨー角加速度を０とすることができることを見出した。式（１）の横加速度及びヨー角加速度に０を代入すると、ヨーレートは次のように表される。

この式を整理すると、次のようになる。

一般的には、“Ａ２／ｖ＞＞ｍｖ”であるので、式（２）のように近似できる。

この式（２）から、車速ｖを含む係数“Ａ_３ｖ”でヨーレートを除算すれば、ヨーモーメントが求まることがわかる。この係数“Ａ_３ｖ”が、ステップＳ２０３の処理において算出される変換係数に相当する。尚、“Ａ_３”は、上述の如く、コーナリングパワー及び重心−車軸間距離により規定される定数である。

ステップＳ２０３の処理と並行して、ＬＤＡ制御部１７２は、当該逸脱回避制御において、付与すべきヨーモーメント（即ち、目標ヨーモーメント）に対応するヨーレートが車両１に実際に生じるまでの応答遅れ時間を取得する（ステップＳ２０４）。応答遅れ時間は、予め定められた固定値（オフセット値）であってもよいし、何らかの物理量又はパラメータに応じた可変値であってもよい。

本願発明者の研究によれば、例えばＥＣＵ１７及びブレーキアクチュエータ１３間の通信時間、ブレーキフルードの昇圧時間、車両１にヨーモーメントが付与されてから該付与されたヨーモーメントに対応するヨーレートが生じるまでの時間、等に起因して応答遅れが生じることが判明している。

次に、ＬＤＡ制御部１７２は、変換係数を用いて目標ヨーレート軌跡から目標ヨーモーメント軌跡を演算するとともに、応答遅れ時間に基づいて、該目標ヨーモーメント軌跡を補正する（ステップＳ２０５）。尚、目標ヨーモーメント軌跡は、目標軌道に沿って車両１が走行する場合に該車両１に付与すべきヨーモーメントの目標値の時間変化（言い換えれば、時間推移）を示すものである（例えば、後述する図５（ｂ）参照）。

ＬＤＡ制御部１７２は、補正された目標ヨーモーメント軌跡を達成可能な制動力を算出する（ステップＳ２０５）。このとき、ＬＤＡ制御部１７２は、左前輪１２１ＦＬ、左後輪１２１ＲＬ、右前輪１２１ＦＲ及び右後輪１２１ＲＲの夫々に付与される制動力を個別に算出する。

上記ステップＳ２０５の処理において演算された目標ヨーモーメント（Ｍｚ）軌跡の一例を、図５（ｂ）に示す。図５（ｂ）の時刻ｔ１は、図５（ａ）の時刻ｔ１と対応している。図５（ｂ）の破線は、目標ヨーレート軌跡から変換係数を用いて求められた目標ヨーモーメント軌跡の立ち上がり部分である。応答遅れ時間に基づく補正により目標ヨーモーメント軌跡は、図５（ｂ）に実線で示すように、時刻ｔ１より前の時刻ｔ１´から立ち上がる。

ＬＤＡ制御部１７２は、実際には、微小期間Δｔについての補正された目標ヨーモーメント軌跡を求め、微小期間Δｔについての目標ヨーモーメントを車両１に付与することが可能な制動力を算出する。そして、ＬＤＡ制御部１７２は、該算出された制動力を示す信号をブレーキ制御部１７３に送信する。その後、ＬＤＡ制御部１７２は、微小期間Δｔについての目標ヨーレート軌跡が０ではないか否かを判定する（ステップＳ２０６）。

ステップＳ２０６の判定において、目標ヨーレート軌跡が０ではないと判定された場合（ステップＳ２０６：Ｙｅｓ）、ＬＤＡ制御部１７２は、ステップＳ２０２以降の処理を繰り返す。他方、ステップＳ２０６の判定において、目標ヨーレート軌跡が０であると判定された場合（ステップＳ２０６：Ｎｏ）、ＬＤＡ制御部１７２は、図３に示す逸脱回避制御を終了する。

逸脱回避制御（ブレーキ制御部）
ブレーキ制御部１７３は、ＬＤＡ制御部１７２から制動力を示す信号を受信したことを条件に、該制動力を発生させるために必要なブレーキフルードの圧力を指定する圧力指令値を算出する（ステップＳ３０１）。このとき、ブレーキ制御部１７３は、ホイールシリンダ１２２ＦＬ、１２２ＲＬ、１２２ＦＲ及び１２２ＲＲの夫々の内部でのブレーキフルードの圧力を指定する圧力指令値を個別に算出する。

次に、ブレーキ制御部１７３は、圧力指令値に基づいて、ブレーキアクチュエータ１３を制御する（ステップＳ３０２）。この結果、圧力指令値に応じた制動力が、左前輪１２１ＦＬ、左後輪１２１ＲＬ、右前輪１２１ＦＲ及び右後輪１２１ＲＲのうちの少なくとも一つに付与される。つまり、左右輪の制動力差によって、逸脱を回避する方向のヨーモーメントが車両１に付与される。

図３に示す逸脱回避制御が実施されている場合、ブレーキ制御部１７３は、ＬＤＡ制御部１７２から繰り返し目標ヨーモーメントを示す信号を受信するので、図４に示す逸脱回避制御も繰り返し実施される。

（技術的効果）
左右輪の制動力差により逸脱を回避する方向のヨーモーメントを車両１に付与する当該逸脱回避制御は、制御時間を比較的短くすること（例えば数秒）が求められる。当該逸脱回避制御では、上述の如く、目標ヨーレート軌跡から変換係数“Ａ_３ｖ”を用いて（即ち、目標ヨーレートを変換係数“Ａ_３ｖ”で除算して）、言い換えれば、車両の運動方程式を解くことなく、比較的短時間で、目標ヨーモーメント軌跡が求められる。ここで、目標ヨーレート軌跡は、車両１を走行車線の中央に向かう目標軌道に沿って走行させることを目的として演算されたものである。従って、目標ヨーレート軌跡から求められた目標ヨーモーメント軌跡を達成するように車両１が制御されれば、車両１を目標軌道に沿って走行させることができる。

つまり、当該逸脱回避制御によれば、左右輪の制動力差による逸脱を回避する方向のヨーモーメントが車両１に付与される時間を抑制しつつ、車両１を目標軌道に沿って走行させることができる。

変換係数“Ａ_３ｖ”には、車両１の速度ｖが含まれているので、車両１の速度が変化すると変換係数“Ａ_３ｖ”も変化することとなる。しかるに、本実施形態では、図３におけるステップＳ２０２〜Ｓ２０５の処理が繰り返し行われる。つまり、当該逸脱回避制御が実施されている間の車両１の速度の変化に応じて、変換係数“Ａ_３ｖ”が逐次更新される。このため、当該逸脱回避制御によれば、目標軌道と実際の車両１の軌道とのずれを抑制しつつ車両１を走行させることができる。

実施形態に係る「ＬＤＡ制御部１７２」及び「ブレーキ制御部１７３」は、夫々、本発明に係る「算出手段」及び「制御手段」の一例である。

＜第１変形例＞
上述の第１実施形態では、図３におけるステップＳ２０２〜Ｓ２０５の処理が繰り返し行われることにより、変換係数“Ａ_３ｖ”が逐次更新されるが、次のような構成としてもよい。即ち、逸脱回避制御の開始時点の車両１の速度に基づいて、変換係数“Ａ_３ｖ”が算出された後は、逸脱回避制御が終了するまで同一の変換係数“Ａ_３ｖ”が用いられてよい（即ち、逸脱回避制御が実施されている間に、変換係数“Ａ_３ｖ”が逐次更新されなくてよい）。この場合、車両１の速度変化に起因する、例えば目標軌道と実際の車両１の軌道とのずれは、制御ばらつき（偏差）として扱えばよい。

＜第２変形例＞
上述の第１実施形態では、応答遅れ時間が考慮されているが、該応答遅れ時間が考慮されなくてよい。この場合、応答遅れ時間に起因する、例えば目標軌道と実際の車両１の軌道とのずれは、制御ばらつき（偏差）として扱えばよい。

＜第３変形例＞
上述の第１実施形態では、図３におけるステップＳ２０１の処理において目標ヨーレート軌跡の立ち下がり部分が決定されるが、次のような構成としてもよい。即ち、ステップＳ２０１の処理において求められた目標ヨーレート軌跡の立ち下がり部分が、逸脱回避制御が実施されている間の車両１の挙動に応じて決定されてよい。

第３変形例に係る逸脱回避制御について、図６のフローチャートを参照して具体的に説明する。

図６において、先ず、ＬＤＡ制御部１７２は、目標ヨーレート軌跡を演算する（ステップＳ２０１）。ステップＳ２０１の処理において演算された目標ヨーレート軌跡の一例を、図７（ａ）に示す。図７（ａ）に示すように、本変形例では、立ち下がり部分のない目標ヨーレート軌跡が演算される。

ＬＤＡ制御部１７２は、ステップＳ２０２〜Ｓ２０５の処理と並行して、ステップＳ２１１〜Ｓ２１５の処理を行う。ステップＳ２１１において、ＬＤＡ制御部１７２は、例えば、車速センサ１５１及びヨーレートセンサ１５３の検出結果から、車両１の速度及びヨー角を取得する。

次に、ＬＤＡ制御部１７２は、目標ヨーモーメント軌跡の減少勾配（即ち、立ち下がり部分の傾き）を算出する（ステップＳ２１２）。ここで、ＬＤＡ制御部１７２は、例えば車両１の現在のヨーモーメント等に基づいて、ヨーモーメントが減少する際の車両１の挙動が考慮された（例えば、車両１の搭乗者が減速度の変化に起因して不快感を覚えないような）減少勾配を算出する。

ステップＳ２１２の処理と並行して、ＬＤＡ制御部１７２は、ステップＳ２１１の処理で取得された速度に基づいて、変換係数“Ａ_３ｖ”を算出する（ステップＳ２１３）。次に、ＬＤＡ制御部１７２は、目標ヨーモーメント軌跡の立ち下がり部分から、変換係数“Ａ_３ｖ”を用いて（即ち、変換係数“Ａ_３ｖ”を目標ヨーモーメントにかけることにより）、推定ヨーレート軌跡を演算する。ＬＤＡ制御部１７２は、更に、該演算された推定ヨーレート軌跡を、ステップＳ２０４の処理において取得された応答遅れ時間に基づいて補正する（ステップＳ２１４）。

ステップＳ２１２の処理において演算された目標ヨーモーメント軌跡の一例、及び、ステップＳ２１４の処理において演算された推定ヨーレート軌跡の一例を、図７（ｂ）に示す。図７（ｂ）下段の破線は、目標ヨーモーメント軌跡から変換係数“Ａ_３ｖ”を用いて求められた推定ヨーレート軌跡の立ち下がり部分である。応答遅れ時間に基づく補正により推定ヨーレート軌跡は、図７（ｂ）下段に実線で示すように、時刻ｔ５より後の時刻ｔ５´に０となる。

図７（ｂ）に示す推定ヨーレート軌跡の時刻ｔ４から時刻ｔ５´までの部分と、時間軸と、ヨーレート軸とで囲まれた三角形の面積（以降、“立ち下がり部分の面積”と称する）は、目標ヨーモーメントの減少が開始された後の（即ち、時刻ｔ４以降の）車両１のヨー角の変化量に対応する。

ステップＳ２１４の処理の後、ＬＤＡ制御部１７２は、推定ヨーレート軌跡の立ち下がり部分の面積に基づいて、推定ヨー角変化量を算出する（ステップＳ２１５）。次に、ＬＤＡ制御部１７２は、ヨー角に係る所定条件が成立するか否かを判定する（ステップＳ２１６）。ここで、所定条件は、「車両１の現在のヨー角と、ステップＳ２１５の処理において算出された推定ヨー角変化量との和が、当該逸脱回避制御の終了時の目標ヨー角（即ち、当該逸脱回避制御の終了時の車両１の前後方向軸と、走行車線を示す白線とのなす角度）以上」である。

ステップＳ２１６の判定において、所定条件が成立しないと判定された場合（ステップＳ２１６：Ｎｏ）、ＬＤＡ制御部１７２は、ステップＳ２０２以降の処理を繰り返す。他方、ステップＳ２１６の判定において、所定条件が成立すると判定された場合（ステップＳ２１６：Ｙｅｓ）、ＬＤＡ制御部１７２は、ステップＳ２１２の処理において算出された減少勾配に従ってヨーモーメントが減少するように、ブレーキ制御部１７３に目標ヨーモーメントを示す信号を送信する（ステップＳ２１７）。

（技術的効果）
本変形例に係る逸脱回避制御によれば、当該逸脱回避制御の終了時の車両１の前後方向軸と、走行車線を示す白線とのなす角度を、所望の角度に設定することができる。

＜第４変形例＞
上述のステップＳ２０１の処理において目標ヨーレート軌跡が演算された後、想定制御時間に基づいて、第１実施形態に係る逸脱回避制御と、既存の状態フィードバック制御による軌道追従制御とのいずれにより、車両１の走行車線からの逸脱を回避するかが決定されてよい。

具体的には、図８のフローチャートにおいて、ステップＳ２０１の処理の後、ＬＤＡ制御部１７２は、想定制御時間が所定値未満であるか否かを判定する（ステップＳ２２０）。ここで、「想定制御時間」は、目標ヨーレート軌跡の立ち上がりから立ち下がりまでの時間とすればよい。「所定値」は、例えば、軌道追従制御により車両１の走行車線からの逸脱を適切に回避可能な制御時間の下限値等とすればよい。

ステップ２２０の判定において、想定制御時間が所定値未満であると判定された場合（ステップＳ２２０：Ｙｅｓ）、ＬＤＡ制御部１７２は、ステップＳ２０２以降の処理を行う。他方、ステップ２２０の判定において、想定制御時間が所定値以上であると判定された場合（ステップＳ２２０：Ｎｏ）、ＬＤＡ制御部１７２は、軌道追従制御を行う。

このように構成すれば、想定制御時間に応じて、当該逸脱回避制御と軌道追従制御とを切り換えることができる。つまり、当該逸脱回避制御と軌道追従制御とを併存させることができる。

＜第２実施形態＞
本発明の偏向制御装置に係る第２実施形態について、図９乃至図１１を参照して説明する。第２実施形態では、偏向制御装置が衝突回避動作に適用されている以外は、上述した第１実施形態と同様である。よって、第２実施形態について、第１実施形態と重複する説明を省略するとともに、図面上における共通箇所には同一符号を付して示し、基本的に異なる点について、図９乃至図１１を参照して説明する。

（車両の構成）
先ず、本実施形態に係る偏向制御装置が搭載された車両２の構成について、図９を参照して説明する。図９は、第２実施形態に係る車両２の構成を示すブロック図である。

本実施形態では、「偏向制御装置」の一具体例としてのＥＣＵ１７は、車両２の進路上に存在する他車両や歩行者等を検出して、衝突の可能性が高い場合に衝突回避動作を行う。衝突回避動作を行うために、ＥＣＵ１７は、その内部に論理的に実現される処理ブロックとして又は物理的に実現される処理回路として、ＰＣＳ（Ｐｒｅ−Ｃｒａｓｈ Ｓａｆｅｔｙ）制御部１７４を備えている。

（車線逸脱抑制動作）
次に、本実施形態に係る衝突回避動作について、図１０のフローチャートを参照して説明する。

図１０において、先ず、データ取得部１７１は、車速センサ１５１、車輪速センサ１５２、ヨーレートセンサ１５３及び加速度センサ１５４各々の検出結果を示す検出データ、及びカメラ１５５が撮像した画像を示す画像データを取得する（ステップＳ４０１）。

ＰＣＳ制御部１７４は、ステップＳ４０１の処理において取得された画像データを解析することで、車両２の進路上に存在する障害物を認識する（ステップＳ４０２）。尚、ＰＣＳ制御部１７４は、カメラ１５５により撮像された画像に加えて、例えばミリ波レーダ（図示せず）等の検出結果から障害物を認識してよい。尚、障害物の認識方法については、既存の技術を適用可能であるので、その詳細についての説明は省略する。

ステップＳ４０２の処理と並行して、ＰＣＳ制御部１７４は、ステップＳ４０１の処理において取得された画像データを解析することで、車両１が現在走行している走行車線の車線端（本実施形態では、車線端の一例として“白線”を挙げる）を、カメラ１５５が撮像した画像内で特定する。そして、ＰＣＳ制御部１７４は、特定された白線に基づいて、車両１が現在走行している走行車線が直線路であるかカーブ路であるかを判定し、カーブ路であると判定された場合は、走行車線の曲率半径を算出する（ステップＳ４０３）。

ＰＣＳ制御部１７４は、ステップＳ４０１の処理において取得された検出データ等に基づいて、ステップＳ４０２の処理において認識された障害物の車両２に対する相対位置及び相対速度を演算する（ステップＳ４０４）。

その後、ＰＣＳ制御部１７４は、車両２が障害物に衝突する可能性があるか否かを判定する（ステップＳ４０５）。具体的には例えば、ＰＣＳ制御部１７４は、車両２の現在の速度、横位置、前後加速度及び横加速度、並びに障害物の相対位置及び相対速度等に基づいて、車両２の将来の（例えば数秒〜数十秒後の）位置を算出する。そして、ＰＣＳ制御部１７４は、車両２の将来の位置が障害物の将来の位置に重なるか否かを判定する。車両２の将来の位置が障害物の将来の位置に重なると判定された場合、ＰＣＳ制御部１７４は、車両２が障害物に衝突する可能性があると判定する。

ステップＳ４０５の判定において、車両２が障害物に衝突する可能性がないと判定された場合（ステップＳ４０５：Ｎｏ）、図１０に示す衝突回避動作は終了される。その後、ＰＣＳ制御部１７４は、第２所定期間（例えば、数ミリ秒から数十ミリ秒）が経過した後に再度図１０に示す衝突回避動作を開始する。つまり、図１０に示す車線逸脱抑制動作は、第２所定期間に応じた周期で繰り返し行われる。

他方で、ステップＳ４０５の判定において、車両２が障害物に衝突する可能性があると判定された場合（ステップＳ４０５：Ｙｅｓ）、ＰＣＳ制御部１７４は、車両２が障害物に衝突する可能性がある旨を、車両２の運転者に対して警告する（ステップＳ４０６）。具体的には、ＰＣＳ制御部１７４は、例えば、「ブレーキ！」等の注意を促す画像を表示するようにディスプレイ１６を制御する、及び／又は、警報ブザー（図示せず）を鳴らす。

上記ステップＳ４０６の処理と並行して、ＰＣＳ制御部１７４は、緊急回避制御を行う（ステップＳ５）。ここで、緊急回避制御は、車両２と障害物との衝突が回避されるように、衝突を回避する方向のヨーモーメントを車両２に対して付与する制御である。

本実施形態に係る緊急回避制御では、左右輪の制動力差が生じるように、左前輪１２１ＦＬ、左後輪１２１ＲＬ、右前輪１２１ＦＲ及び右後輪１２１ＲＲのうちの少なくとも一つに制動力が付与され、その結果として、衝突を回避する方向のヨーモーメントが車両２に付与される。以下、緊急回避制御について、図１１のフローチャートを参照して具体的に説明する。

緊急回避制御（ＰＣＳ制御部）
図１１において、先ず、ＰＣＳ制御部１７４は、目標位置を演算する（ステップＳ５０１）。ここで、目標位置は、例えば図１２（ａ）に示すように、障害物の側面から所定距離だけ離れた位置を（図１２（ａ）では、破線上の位置）である。障害物が移動している場合、目標位置は、図１２（ｂ）に示すように、障害物の移動範囲の外縁から所定距離だけ離れた位置とすればよい。尚、所定距離は、車両２が障害物の横を安全に通過可能な距離とすればよい。

次に、ＰＣＳ制御部１７４は、車両２が目標位置を通過する（即ち、障害物を回避する）目標軌道に沿って走行するように目標ヨーレート軌跡を演算する（ステップＳ５０２）。具体的には、ＰＣＳ制御部１７４は、次の演算条件を前提として、例えば、障害物の側面から所定距離だけ離れ、該側面に沿って延びる仮想線（図１２の破線）と、車両２の前後方向軸とがなす角度、車両２の速度等に基づいて、目標ヨーレート軌道を演算する。演算条件は、（ｉ）目標ヨーレート軌跡は台形波、（ｉｉ）台形波の立ち上がり時間は一定（例えば、０．５秒）、（ｉｉｉ）上記仮想線と車両２とがなす角度が０度となるときに、上記仮想線が延びる方向と交わる方向の車両２の移動距離が最大となる、である。

その後、ＰＣＳ制御部１７４は、図３のフローチャートにおけるステップＳ２０２〜Ｓ２０６の処理と同様の処理を行う。即ち、ＰＣＳ制御部１７４は、例えば車速センサ１５１の検出結果から車両２の速度を取得する（ステップＳ２０２）。続いて、ＰＣＳ制御部１７４は、車両２の速度に基づいて、ヨーレートをヨーモーメントに変換するための変換係数“Ａ_３ｖ”を算出する（ステップＳ２０３）。

ステップＳ２０３の処理と並行して、ＰＣＳ制御部１７４は、車両２にヨーモーメントが付与された後、該付与されたヨーモーメントに対応するヨーレートが生じるまでの応答遅れ時間を取得する（ステップＳ２０４）。

次に、ＰＣＳ制御部１７４は、変換係数“Ａ_３ｖ”を用いて目標ヨーレート軌跡から目標ヨーモーメント軌跡を演算するとともに、応答遅れ時間に基づいて、該目標ヨーモーメント軌跡を補正する。ＰＣＳ制御部１７４は、補正された目標ヨーモーメント軌跡を達成可能な制動力を算出する（ステップＳ２０５）。ＰＣＳ制御部１７４は、実際には、微小期間Δｔについての補正された目標ヨーモーメント軌跡を求め、微小期間Δｔについての目標ヨーモーメントを車両２に付与することが可能な制動力を算出する。そして、ＰＣＳ制御部１７４は、該算出された制動力を示す信号をブレーキ制御部１７３に送信する。

その後、ＰＣＳ制御部１７４は、微小期間Δｔについての目標ヨーレート軌跡が０ではないか否かを判定する（ステップＳ２０６）。この判定において、目標ヨーレート軌跡が０ではないと判定された場合（ステップＳ２０６：Ｙｅｓ）、ＰＣＳ制御部１７４は、ステップＳ２０２以降の処理を繰り返す。他方、この判定において、目標ヨーレート軌跡が０であると判定された場合（ステップＳ２０６：Ｎｏ）、ＰＣＳ制御部１７４は、図１１に示す緊急回避制御を終了する。

緊急回避制御（ブレーキ制御部）
ブレーキ制御部１７３は、図４のフローチャートにおけるステップＳ３０１及びＳ３０２の処理と同様の処理を行う。即ち、ＰＣＳ制御部１７４から制動力を示す信号を受信したことを条件に、該制動力を発生させるために必要なブレーキフルードの圧力を指定する圧力指令値を算出する（ステップＳ３０１）。

次に、ブレーキ制御部１７３は、圧力指令値に基づいて、ブレーキアクチュエータ１３を制御する（ステップＳ３０２）。この結果、圧力指令値に応じた制動力が、左前輪１２１ＦＬ、左後輪１２１ＲＬ、右前輪１２１ＦＲ及び右後輪１２１ＲＲのうちの少なくとも一つに付与される。つまり、左右輪の制動力差によって、衝突を回避する方向のヨーモーメントが車両２に付与される。

（技術的効果）
当該緊急回避制御によれば、左右輪の制動力差による衝突を回避する方向のヨーモーメントが車両２に付与される時間を抑制しつつ、車両２を目標軌道に沿って走行させることができる。

実施形態に係る「ＰＣＳ制御部１７４」は、本発明に係る「算出手段」の他の一例である。

本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、特許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偏向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、２…車両、１３…ブレーキアクチュエータ、１７…ＥＣＵ、１７１…データ取得部、１７２…ＬＤＡ制御部、１７３…ブレーキ制御部、１７４…ＰＣＳ制御部

Claims (4)

1. 左右輪の制動力差により自車両を偏向させる偏向制御を実施する偏向制御装置であって、
   前記偏向制御において、（ｉ）前記偏向制御により前記自車両が目標軌道を走行するように目標ヨーレートを算出し、（ｉｉ）前記算出された目標ヨーレートを、前記自車両の速度に基づく係数で除算することにより目標ヨーモーメントを算出する算出手段と、
   前記目標ヨーモーメントが前記自車両に付与されるように各車輪の制動力を制御する制御手段と、
   を備えることを特徴とする偏向制御装置。
2. 前記算出手段は、前記算出された目標ヨーレートを前記係数で除算することで得られる前記目標ヨーモーメントの暫定値を、前記偏向制御において前記目標ヨーモーメントに対応するヨーレートが前記自車両に実際に生じるまでの応答時間に基づいて補正することで前記目標ヨーモーメントを算出することを特徴とする請求項１に記載の偏向制御装置。
3. 前記算出手段は、
   前記偏向制御が実施されている間、前記目標ヨーモーメントの算出を繰り返し行い、
   前記自車両の現在の速度に基づいて前記係数を逐次更新しつつ、前記目標ヨーモーメントを算出する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の偏向制御装置。
4. 前記目標軌道は、前記自車両が現在走行している走行車線から逸脱する可能性がある場合に、逸脱を回避可能な軌道であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の偏向制御装置。