JP6803285B2 - 車両の走行制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、操舵制御と車輪の制駆動力配分制御で発生するヨーモーメントにより目標コースに沿って走行する車線追従と障害物との衝突や車線からの逸脱を回避自在な車両の走行制御装置に関する。

近年、車両においては、操舵制御に加え車輪の制駆動力配分制御により車両にヨーモーメントを発生させ、目標コースに沿って走行する追従走行制御や障害物との衝突を回避、車線逸脱を回避する回避制御等の運転支援制御や自動運転制御を実行する技術が開発され実用化されている。例えば、特開２０１６−１５０６８３号公報（以下、特許文献１）では、操舵アシスト機構と左右輪のトルクベクタリング機構を備え、運転支援制御のために操舵アシスト機構により与えられる操舵アシストトルクの目標値と、運転支援制御のためにトルクベクタリング機構により与えられる左右輪の制駆動力差の目標値とを運転者による操舵トルクに基づいて決定する車両の運転支援制御装置の技術が開示されている。

特開２０１６−１５０６８３号公報

ところで、車両にヨーモーメントを付加するには、上述の特許文献１に開示される運転支援制御装置のように操舵制御に加え、車輪の制駆動力配分制御で行うことが可能である。このため、自動運転で走行している場合等において、車輪の制駆動力配分制御により車両にヨーモーメントを付加し、ステアリングホイールが不動のまま車線追従走行が行われている際に、急カーブや障害物が検出された場合、このままステアリングホイールが不動のまま車両にヨーモーメントが付加される制御が行われると、ステアリングホイールが動いていないために、ドライバは、車両が車線の逸脱回避や障害物との衝突回避を行うことが分からず、ドライバに不安感を与えてしまう虞がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、操舵制御や車輪の制駆動力配分制御により車両にヨーモーメントを適切に付加して車両の車線追従制御や車線からの逸脱回避制御や障害物との衝突回避制御を、これらの実行状況を適切にドライバに報知して精度良く、ドライバに不安感を与えることなく実行することができる車両の走行制御装置を提供することを目的としている。

本発明の車両の走行制御装置の一態様は、車線からの逸脱と障害物との衝突の少なくとも一方を回避する回避制御手段と、予め設定する目標コースに沿って追従走行する追従走行制御手段と、前記回避制御手段による回避制御の目標制御量と前記追従走行制御手段による追従走行制御の目標制御量とを比較する目標制御量比較手段と、前記回避制御と前記追従走行制御の目標制御量の比較の結果、前記回避制御が実行されると判定した場合は、前記回避制御の目標制御量に基づいて車両の操舵制御と車輪の制駆動力配分制御により車両にヨーモーメントを付加する一方、前記回避制御が実行されず、前記追従走行制御が実行されると判定した場合は、前記追従走行制御の目標制御量に基づいて車輪の制駆動力配分制御により車両にヨーモーメントを付加するヨーモーメント付加制御手段とを備えた。

本発明による車両の走行制御装置によれば、操舵制御や車輪の制駆動力配分制御により車両にヨーモーメントを適切に付加して車両の車線追従制御や車線からの逸脱回避制御や障害物との衝突回避制御を、これらの実行状況を適切にドライバに報知して精度良く、ドライバに不安感を与えることなく実行することが可能となる。

本発明の実施の一形態に係る車両の全体構成図である。 本発明の実施の一形態に係る制御ユニットの機能ブロック説明図である。 本発明の実施の一形態に係る自動運転制御プログラムのフローチャートである。 本発明の実施の一形態に係る、（図３の）逸脱回避目標ヨーレート算出ルーチンのフローチャートである。 図４から続くフローチャートである。 本発明の実施の一形態に係る、（図４の）衝突余裕時間算出ルーチンのフローチャートである。 本発明の実施の一形態に係る、Ｘ−Ｙ座標上における自車両及び車線と各パラメータの説明図である。 本発明の実施の一形態に係る、自車両の推定される車両軌跡と目標コースの車幅方向における位置のズレ量の説明図である。 本発明の実施の一形態に係る、自車両に対する他車両（障害物）の各パラメータの説明図である。 本発明の実施の一形態に係る、車線追従から障害物との衝突回避を経て車線追従に戻る制御の一例を示す説明図である。 本発明の実施の一形態に係る、車線追従から車線からの逸脱回避を経て車線追従に戻る制御の一例を示す説明図である。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。

図１において、符号１は自車両を示し、符号２は自車両１の駆動系、符号３は自車両１の操舵系を示す。

駆動系２は、エンジン１１、クラッチ機構１２、第１モータ１３、変速機１４、減速装置１５、駆動輪（左前輪１６fl、右前輪１６fr）から構成される前輪駆動力伝達経路と、第２モータ１７、第３モータ１８、減速装置（左減速装置１９rl、右減速装置１９rr）及び駆動輪（左後輪２０rl、右後輪２０rr）から構成される後輪駆動力伝達経路とを備える４輪駆動可能な構成になっている。

前輪駆動力伝達経路では、エンジン１１及び第１モータ１３の駆動力が、変速機１４及び減速装置１５を介して前側の駆動輪（左前輪１６fl、右前輪１６fr）に伝達される。また、後輪駆動力伝達経路では、第２モータ１７の駆動力が、右減速装置１９rrを介して右後輪２０rrに伝達され、第３モータ１８の駆動力が、左減速装置１９rlを介して左後輪２０rlに伝達される。

第１モータ１３は、バッテリ装置２１に蓄えられている電力により駆動され、またエンジン１１の出力トルクによって回転して発電し、発電した電力をバッテリ装置２１に蓄電する。第２モータ１７及び第３モータ１８は、バッテリ装置２１の蓄電電力及び第１モータ１３で発電された電力のうちの少なくとも一方の電力により駆動される。

そして、エンジン制御部２２は、制御ユニット５０から出力されるエンジントルク指令値に基づいてスロットル開度を制御することでエンジン１１のトルクを制御する。変速機制御部２３は、制御ユニット５０から出力される変速指令値に基づいて変速機１４の変速比を制御する。バッテリ制御部２４は、バッテリ装置２１の電圧及び電流を検出してバッテリの充電状態（State of charge:SOC）を演算する。第１モータ制御部２５、第２モータ制御部２６及び第３モータ制御部２７は、制御ユニット５０から出力される第１モータトルク指令値、第２モータトルク指令値及び第３モータトルク指令値に基づいて、第１モータ１３、第２モータ１７及び第３モータ１８のトルクをそれぞれ制御する。

一方、自車両１の操舵系３は、ステアリングホイール３１から、ステアリングシャフト３１ａが延出されており、ステアリングシャフト３１ａの前端は、ユニバーサルジョイント３２ａ及びジョイント軸３２ｂから成るジョイント部３２を介してステアリングギヤボックス３４から突出されたピニオン軸３５と連結されている。

ステアリングギヤボックス３４からは、左前輪１６flに向けてタイロッド３６flが延出される一方、右前輪１６frに向けてタイロッド３６frが延出されている。タイロッド３６fl、３６frのタイロッドエンドは、ナックルアーム３７fl、３７frを介して、それぞれの側の車輪１６fl、１６frを回転自在に支持するアクスルハウジング３８fl、３８frと連結されている。

また、自車両１の操舵系３には、周知のラックアシスト型等の電動パワーステアリング機構３９が設けられている。この電動パワーステアリング機構３９のパワーステアリング用電動モータは、図示しないパワーステアリング用モータ駆動部により駆動され、パワーステアリング用モータ駆動部は操舵制御部４０からの信号に基づいて制御される。

制御ユニット５０には、カメラ装置（ステレオカメラ、単眼カメラ、カラーカメラ等）、レーダ装置（レーザレーダ、ミリ波レーダ等）、ソナー等で構成され、自車両の走行する走行環境情報を検出し、走行環境を認識する走行環境認識装置４１、自車位置情報（緯度・経度、移動方向等）を検出して地図情報上に自車両位置の表示、及び、目的地までの経路誘導を行うナビゲーションシステム４２、車速Ｖを検出する車速センサ４３、操舵角δを検出する操舵角センサ４４、ヨーレートγを検出するヨーレートセンサ４５等のセンサ、スイッチが接続されている。

走行環境認識装置４１は、例えば、ステレオカメラで構成される場合、このステレオカメラは、車室内の天井前方に一定の間隔をもって取り付けられ、車外の対象を異なる視点からステレオ撮像する１組のカメラと、このカメラからの画像データを処理するステレオ画像処理装置とから構成されている。

走行環境認識装置４１のステレオ画像処理装置における、カメラからの画像データの処理は、例えば以下のように行われる。まず、カメラで撮像した自車両の進行方向の１組のステレオ画像対に対し、対応する位置のずれ量から距離情報を求め、距離画像を生成する。

白線等の車線区画線のデータの認識では、白線は道路面と比較して高輝度であるという知得に基づき、道路の幅方向の輝度変化を評価して、画像平面における左右の車線区画線の位置を画像平面上で特定する。この車線区画線の実空間上の位置（ｘ，ｙ，ｚ）は、画像平面上の位置（ｉ，ｊ）とこの位置に関して算出された視差とに基づいて、すなわち、距離情報に基づいて、周知の座標変換式より算出される。自車両の位置を基準に設定された実空間の座標系は、本実施の形態では、図７に示すように、カメラの中央真下の道路面を原点として、車両前後方向をＸ軸、車幅方向（車両横方向）をＹ軸、車高方向をＺ軸とする。このとき、ｚ＝０のｘ−ｙ平面は、道路が平坦な場合、道路面と一致する。道路モデルは、道路上の自車両の走行レーンを距離方向に複数区間に分割し、各区間における左右の車線区画線を所定に近似して連結することによって表現し、取得される。

また、走行環境認識装置４１は、三次元の距離分布を表す距離画像のデータを基に周知のグルーピング処理を行い、側壁データ、立体物データ等の枠（ウインドウ）と比較し、道路に沿って存在するガードレール、縁石等の側壁データを抽出すると共に、立体物を、歩行者、二輪車、四輪車（車両）、その他の立体物の種類に分類して抽出する。また、認識された車両の中で、例えば、自車両１に最も近く、同じ車両として設定時間以上連続して認識された車両を先行車として抽出する。これら立体物の情報としては、図９に示すように、上述の自車両を基準とするＸ−Ｙ座標の原点を、自車両の立体物に最も近い部位（図９では、左前端部を例としている）にオフセットした座標において、上述の立体物の種類、自車両からの距離、方向、中心位置の他に、当該立体物の自車両に最も近い部位の相対的な位置（ｘobj，ｙobj）、速度Ｖobj、立体物の進行方向の自車両の進行方向に対するなす角度θobjの各情報が入力される。

また、上述の車線区画線情報、立体物情報については、それぞれ信頼度が走行環境認識装置４１において設定され、これら信頼度情報も共に制御ユニット５０に入力される。

車線区画線情報の信頼度は、例えば、カメラにて撮像された画像上のレーンの中で判定された処理領域内に存在する車線区画線の特徴量が画像上で線上に並ぶ多さによって信頼度を算出する。エリアの中に理想的な直線実車線区画線がある場合に存在する車線区画線の特徴量の多さを１と設定し、まったく特徴量が存在しない場合、もしくは線上に並んでいると判定できない場合に０と設定される。そして、予め設定しておいた閾値以上の信頼度で車線が検出される場合に車線が存在すると判定する。

また、立体物の信頼度は、例えば、設定した領域内で検出された立体物が同じ立体物と連続して認識される時間に応じて設定され、同じ立体物と連続して認識されるほど信頼度が高く１に設定され、連続して認識される時間が少ないほど信頼度が低く０に設定される。そして、予め設定しておいた閾値以上の信頼度で立体物が検出される場合に立体物が存在すると判定される。立体物が存在すると認識された場合、立体物に関する情報の立体物の自車両に対する前後方向の位置ｘobj、立体物の自車両に対する横方向の位置ｙobj、立体物の進行方向の自車両の進行方向に対するなす角度θobjは、検出される安定度（例えば、連続して認識される時間）に応じてそれぞれ信頼度が設定される。そして、それぞれのパラメータ毎に予め設定された信頼度の閾値以上の場合に、当該パラメータの検出が行われたと判定され、信頼度の閾値に達しない場合は、当該パラメータの検出が行われないと判定される。

また、ナビゲーションシステム４２は、周知のシステムであり、例えば、ＧＰＳ（Global Positioning System）衛星からの電波信号を受信して車両の位置情報（緯度、経度）を取得し、センサ３３から車速を取得し、また、地磁気センサあるいはジャイロセンサ等により、移動方向情報を取得する。そして、ナビゲーションシステム４２は、ナビゲーション機能を実現するための経路情報を生成するナビＥＣＵと、地図情報（サプライヤデータ、及び、所定に更新されたデータ）を記憶する地図データベース（以上、何れも図示せず）を備え、情報を報知装置（図示せず）から出力する。

ナビＥＣＵは、利用者によって指定された目的地までの経路情報を地図画像に重ねて報知装置で表示させるとともに、検出された車両の位置、速度、走行方向等の情報に基づき、車両の現在位置を報知装置上の地図画像に重ねて表示する。また、地図データベースには、ノードデータ、施設データ等の道路地図を構成するのに必要な情報が記憶されている。ノードデータは、地図画像を構成する道路の位置及び形状に関するものであり、例えば道路（車線）の幅方向中心点、道路の分岐点（交差点）を含む道路上の点（ノード点）の座標（緯度、経度）、当該ノード点が含まれる道路の方向、種別（例えば、高速道路、幹線道路、市道といった情報）、当該ノード点における道路のタイプ（直線区間、円弧区間（円弧曲線部）、クロソイド曲線区間（緩和曲線部））及びカーブ曲率（或いは、半径）のデータが含まれる。

そして、制御ユニット５０は、上述の各センサ４１〜４４からの各入力信号に基づき、車線からの逸脱と障害物との衝突の少なくとも一方を回避する回避制御（本実施の形態では逸脱回避制御と呼ぶ）と、予め設定する目標コースに沿って追従走行する追従走行制御（本実施の形態では車線追従制御と呼ぶ）を行うが、逸脱回避制御の目標制御量（逸脱回避目標ヨーレート）γtLoと車線追従制御の目標制御量（車線追従目標ヨーレート）γtLとを比較し、逸脱回避目標ヨーレートγtLoと車線追従目標ヨーレートγtLとの差が、予め実験、計算等により設定しておいた閾値γｃ以上となって、逸脱回避制御が実行されると判定した場合は、逸脱回避目標ヨーレートγtLoに基づいて車両の操舵制御と車輪の制駆動力配分制御により車両にヨーモーメントを付加する。一方、逸脱回避目標ヨーレートγtLoと車線追従目標ヨーレートγtLとの差が、予め実験、計算等により設定しておいた閾値γｃより小さく、逸脱回避制御が実行されず、車線追従制御が実行されると判定した場合は、車線追従目標ヨーレートγtLに基づいて車輪の制駆動力配分制御により車両にヨーモーメントを付加する。

このため、制御ユニット５０は、図２に示すように、走行情報取得部５０ａ、逸脱回避目標ヨーレート算出部５０ｂ、車線追従目標ヨーレート算出部５０ｃ、制御量算出出力部５０ｄから主要に構成されている。

走行情報取得部５０ａは、上述の各センサ４１〜４５からの各信号が入力され、逸脱回避制御と車線追従制御を行うのに必要な自車両１が走行する車線情報を取得すると共に、自車両１の走行状態を取得する。

具体的には、本実施の形態では、車線追従制御を行う自車両１の目標コースは車線中央に設定するものとし、車線について、以下の各パラメータが算出されている。

ここで、走行環境認識装置４１で認識された車線区画線から求めることができるパラメータの導出について、図７を基に説明する。

自車両１の左側の車線区画線は最小自乗法により、以下の（１）式により近似される。

ｙ＝ＡＬ・ｘ^２＋ＢＬ・ｘ＋ＣＬ …（１）
また、自車両１の右側の車線区画線は最小自乗法により、以下の（２）式により近似される。

ｙ＝ＡＲ・ｘ^２＋ＢＲ・ｘ＋ＣＲ …（２）
ここで、上述の（１）式、（２）式における、「ＡＬ」と「ＡＲ」は、それぞれの曲線における曲率を示し、左側の白線の曲率κｌは、２・ＡＬであり、右側の白線の曲率κｒは、２・ＡＲである。従って、車線中央を目標コースとした場合、目標コースの曲率κは、（κｌ＋κｒ）／２で算出される。

また、（１）式、（２）式における、「ＢＬ」と「ＢＲ」は、それぞれの曲線の自車両１の幅方向における傾きを示し、「ＣＬ」と「ＣＲ」は、それぞれの曲線の自車両１の幅方向における位置を示す。

このため、自車両１の走行車線（目標コース）に対して自車両１の進行方向がなす対車線ヨー角（以下、自車両１の対車線ヨー角）θyawを、上述の（１）、（２）の近似式により、以下の（３）式により算出する。

θyaw＝ｔａｎ^−１（（ＢＬ＋ＢＲ）／２） …（３）
また、現時点における車線の中央（目標コース）からの自車両位置である車線幅方向車両横位置ｙｖは、以下の（４）式により算出できる。

ｙｖ＝（ＣＬ＋ＣＲ）／２ …（４）
更に、車線区画線から自車両１までの距離Ｌは、例えば、以下の（５）式により算出される。

Ｌ＝（（ＣＬ−ＣＲ）−Ｗ）／２−ｙｖ …（５）
ここで、Ｗは車幅である。

また、予め設定する前方注視点（位置）における自車両１の幅方向における目標コースと自車位置とのズレ量Δｙは、図８に示すように、例えば、以下の（６）式により算出できる。

Δｙ＝（ｙｌ＋ｙｒ）／２−ｙvv …（６）
この（６）式において、ｙvvは車両の前方注視点（位置）（０，ｘｖ）のｘ座標における推定車両軌跡のｙ座標であり、前方注視点（０，ｘｖ）の前方注視距離（ｚ座標）であるｘｖは、本実施の形態では、ｘｖ＝ｔｃ・Ｖで算出される。ここで、ｔｃは予め設定しておいた予見時間であり、例えば、１．２secに設定されている。

従って、ｙvvは、車両の走行状態に基づいて車両の諸元や車両固有のスタビリティファクタＡｓ等を用いる場合には、例えば、以下の（７）式で算出することができる。
ｙvv＝（１／２）・（１／（１＋Ａｓ・Ｖ^２））・（δ／Ｌｗ）
・（ｔｃ・Ｖ）^２ …（７）
ここで、Ｌｗはホイールベースである。また、（６）式における、ｙｌは前方注視点（０，ｘｖ）のｘ座標における左車線区画線のｙ座標であり、ｙｒは前方注視点（０，ｘｖ）のｘ座標における右車線区画線のｙ座標である。

尚、上述のｙvvは、車速Ｖやヨーレートγを用いて、以下の（８）式で算出することもでき、或いは、画像情報を基に、以下の（９）式で算出することもできる。
ｙvv＝（１／２）・（γ／Ｖ）・（Ｖ・ｔｃ）^２ …（８）
ｙvv＝（１／２）・κ・（Ｖ・ｔｃ）^２ …（９）
尚、ｔｃをゼロに設定した場合、Δｙは、図７中に示すように、現時点における目標コースと自車両１との位置のズレ量と同値になる。

こうして、走行情報取得部５０ａで算出された逸脱回避制御と車線追従制御を行うのに必要な自車両１が走行する車線情報は、上述の各センサ４１〜４５からの各信号と共に、逸脱回避目標ヨーレート算出部５０ｂ、車線追従目標ヨーレート算出部５０ｃ、制御量算出出力部５０ｄに出力される。

逸脱回避目標ヨーレート算出部５０ｂは、図４、５に示す逸脱回避目標ヨーレート算出ルーチンに従って、上述の走行情報取得部５０ａからの信号を基に、車線情報に基づいて操舵制御により自車両が走行する車線から逸脱することを防止する車線逸脱防止目標旋回量γ０を算出し、少なくとも立体物情報に基づいて操舵制御により自車両が立体物と衝突することを回避する立体物回避目標旋回量（γ１、γ２、γ３）を算出し、算出した車線逸脱防止目標旋回量γ０と立体物回避目標旋回量（γ１、γ２、γ３）とを比較して最も大きい目標旋回量を逸脱回避目標ヨーレートγtLoとして設定し、制御量算出出力部５０ｄに出力する。

以下、逸脱回避目標ヨーレート算出部５０ｂで実行される逸脱回避目標ヨーレート算出ルーチンについて説明する。

まず、ステップ（以下、「Ｓ」と略称）２０１で、車線が認識されているか否か判定し、車線が認識されている場合は、Ｓ２０２に進み、車線逸脱予想時間ｔ_tlcを算出する。

現在の走行状態で車線から逸脱する車線逸脱予想時間ｔ_tlcは、例えば、以下の（１０）式により算出できる。

ｔ_tlc＝（Ｌ−ｙ_offset）／（Ｖ・ｓｉｎ（θyaw） …（１０）
ここで、ｙ_offsetは、例えば、路面カント、道路幅、車線曲率等の条件により、予め実験・計算等により設定しておいたマップやテーブルを参照して設定する値である。

次に、Ｓ２０３に進み、車線逸脱防止目標旋回量（本実施の形態では、車線逸脱防止目標ヨーレート）γ０を、例えば、以下の（１１）式により算出する。

γ０＝−θyaw／ｔ_tlc …（１１）
また、Ｓ２０１の判定で、車線が認識されていない場合は、Ｓ２０４に進み、車線逸脱防止目標ヨーレートγ０を０（γ０＝０：車線逸脱防止の目標旋回量は０）に設定する。

Ｓ２０３、或いは、Ｓ２０４で車線逸脱防止目標ヨーレートγ０の設定を行った後は、Ｓ２０５に進み、立体物が認識されているか否か判定される。

このＳ２０５の判定の結果、立体物が認識されていると判定された場合は、Ｓ２０６に進み、後述する図６に示す衝突余裕時間算出ルーチンに従って、衝突余裕時間ｔ_ttcの算出を実行する。

Ｓ２０６で衝突余裕時間ｔ_ttcの算出を実行した後はＳ２０７に進み、Ｓ２０６の衝突余裕時間ｔ_ttcの算出処理の結果、衝突余裕時間ｔ_ttcが算出されたか否か判定される。

このＳ２０７で、衝突余裕時間ｔ_ttcが算出されたと判定された場合はＳ２０８に進み、立体物の進行方向の自車両の進行方向に対するなす角度θobjが検出されているか否か判定される。

そして、立体物の進行方向の自車両の進行方向に対するなす角度θobjが検出されている場合は、Ｓ２０９に進み、第１の立体物回避目標旋回量（本実施の形態では、第１の立体物回避目標ヨーレート）γ１を、例えば、以下の（１２）式により算出する。

γ１＝−θobj／ｔ_ttc …（１２）
すなわち、第１の立体物回避目標ヨーレートγ１は、自車両が立体物と衝突するまでに、自車両の進行方向を立体物の進行方向と同一方向になるように操舵制御し、自車両と立体物とが衝突することを確実に防止できる制御量となっている。

また、Ｓ２０８の判定の結果、立体物の進行方向の自車両の進行方向に対するなす角度θobjが検出されていない場合は、Ｓ２１０に進み、第１の立体物回避目標ヨーレートγ１を０（γ１＝０：第１の立体物回避の目標旋回量は０）に設定する。

Ｓ２０９、或いは、Ｓ２１０で、第１の立体物回避目標ヨーレートγ１を設定した後はＳ２１１に進み、自車両の対車線ヨー角θyawが検出されているか否か判定する。

そして、自車両の対車線ヨー角θyawが検出されている場合は、Ｓ２１２に進み、第２の立体物回避目標旋回量（本実施の形態では、第２の立体物回避目標ヨーレート）γ２を、例えば、以下の（１３）式により算出する。

γ２＝−θyaw／ｔ_ttc …（１３）
すなわち、第２の立体物回避目標ヨーレートγ２は、少なくとも自車両が立体物と衝突しないように、自車両の走行車線から逸脱しないように操舵制御し、自車両と立体物とが衝突することを確実に防止できる制御量となっている。

また、Ｓ２１１の判定の結果、自車両の対車線ヨー角θyawが検出されていない場合は、Ｓ２１３に進み、第２の立体物回避目標ヨーレートγ２を０（γ２＝０：第２の立体物回避の目標旋回量は０）に設定する。

また、前述のＳ２０７の判定の結果、衝突余裕時間ｔ_ttcが算出されていないと判定された場合は、Ｓ２１４に進み、第１の立体物回避目標ヨーレートγ１を０（γ１＝０：第１の立体物回避の目標旋回量は０）に設定し、Ｓ２１５に進んで、第２の立体物回避目標ヨーレートγ２を０（γ２＝０：第２の立体物回避の目標旋回量は０）に設定する。

そして、Ｓ２１２、或いは、Ｓ２１３、或いは、Ｓ２１５で第２の立体物回避目標ヨーレートγ２を設定した後は、Ｓ２１６に進み、自車両の対車線ヨー角θyawと立体物の自車両に対する横方向の位置ｙobjとが検出されているか否か判定される。

Ｓ２１６の判定の結果、自車両の対車線ヨー角θyawと立体物の自車両に対する横方向の位置ｙobjとが検出されている場合は、Ｓ２１７に進み、第３の立体物回避目標旋回量（本実施の形態では、第３の立体物回避目標ヨーレート）γ３を、例えば、以下の（１４）式により算出する。

γ３＝−θyaw／（（ｙobj−ｙ_offset）／（Ｖ・ｓｉｎ（θyaw））
…（１４）
すなわち、第３の立体物回避目標ヨーレートγ３は、たとえ自車両の走行車線内であっても、立体物に接近していく走行は、ドライバにとって恐怖感を与える可能性があるため、そのような車両の走行を防止する制御量となっている。

また、前述のＳ２１６の判定の結果、自車両の対車線ヨー角θyawと立体物の自車両に対する横方向の位置ｙobjとが検出されていない場合は、Ｓ２１８に進み、第３の立体物回避目標ヨーレートγ３を０（γ３＝０：第３の立体物回避の目標旋回量は０）に設定する。

一方、前述のＳ２０５の判定の結果、立体物が認識されていないと判定された場合は、Ｓ２１９に進み、第１の立体物回避目標ヨーレートγ１を０（γ１＝０：第１の立体物回避の目標旋回量は０）に設定し、Ｓ２２０に進んで、第２の立体物回避目標ヨーレートγ２を０（γ２＝０：第２の立体物回避の目標旋回量は０）に設定し、Ｓ２２１に進み、第３の立体物回避目標ヨーレートγ３を０（γ３＝０：第３の立体物回避の目標旋回量は０）に設定する。

そして、Ｓ２１７、或いは、Ｓ２１８、或いは、Ｓ２２１で第３の立体物回避目標ヨーレートγ３を設定した後は、Ｓ２２２に進み、逸脱回避目標ヨーレートγtLoを、例えば、以下の（１５）式により算出する。

γtLo＝ＭＡＸ（｜γ０｜，｜γ１｜，｜γ２｜，｜γ３｜） …（１５）
ここで、ＭＡＸ（｜γ０｜，｜γ１｜，｜γ２｜，｜γ３｜）は、｜γ０｜，｜γ１｜，｜γ２｜，｜γ３｜の中で、最大値を求めるＭＡＸ関数であり、すなわち、各目標ヨーレートの中で、絶対値の最も大きな値が逸脱回避目標ヨーレートγtLoとして算出される。

次に、上述のＳ２０６で実行される衝突余裕時間算出ルーチンを、図６のフローチャートで説明する。

まず、Ｓ３０１で、立体物の自車両に対する前後方向の位置ｘobjが検出されているか否か判定される。

この判定の結果、立体物の自車両に対する前後方向の位置ｘobjが検出されている場合は、Ｓ３０２に進み、立体物の自車両に対する横方向の位置ｙobjが検出されているか否か判定される。

そして、Ｓ３０２の判定の結果、立体物の自車両に対する横方向の位置ｙobjが検出されている場合は、Ｓ３０３に進み、立体物と自車両との相対速度の前後方向成分Ｖrx_obj（＝ｄｘobj／ｄｔ）と、立体物と自車両との相対速度の横方向成分Ｖry_obj（＝ｄｙobj／ｄｔ）を算出する。

次いで、Ｓ３０４に進み、車両前後方向における衝突余裕時間ｔ_ttc_x（＝ｘobj／Ｖrx_obj）と、車両横方向における衝突余裕時間ｔ_ttc_y（＝ｙobj／Ｖry_obj）を算出する。

また、前述のＳ３０２で、立体物の自車両に対する横方向の位置ｙobjが検出されていない場合は、Ｓ３０５に進み、立体物の進行方向の自車両の進行方向に対するなす角度θobjが検出されているか否か判定される。

この判定の結果、立体物の進行方向の自車両の進行方向に対するなす角度θobjが検出されている場合は、Ｓ３０６に進み、立体物と自車両との相対速度の前後方向成分Ｖrx_obj（＝ｄｘobj／ｄｔ）を算出する。また、立体物と自車両との相対速度の横方向成分Ｖry_objは、Ｖrx_objとθobjを用いて、以下の（１６）式で算出する。

Ｖry_obj＝Ｖrx_obj・ｓｉｎ（θobj） …（１６）
次いで、Ｓ３０７に進み、検出できない立体物の自車両に対する横方向の位置ｙobjを、立体物と自車両との相対速度の横方向成分Ｖry_objを検出できなくなってからの時間を乗算し、最後に検出された立体物の自車両に対する横方向の位置ｙobjに加算することで算出する。

次に、Ｓ３０８に進んで、車両前後方向における衝突余裕時間ｔ_ttc_x（＝ｘobj／Ｖrx_obj）と、車両横方向における衝突余裕時間ｔ_ttc_y（＝ｙobj／Ｖry_obj）を算出する。

Ｓ３０４、或いは、Ｓ３０８で、車両前後方向における衝突余裕時間ｔ_ttc_xと、車両横方向における衝突余裕時間ｔ_ttc_yを算出した後は、Ｓ３０９に進み、車両前後方向における衝突余裕時間ｔ_ttc_xと、車両横方向における衝突余裕時間ｔ_ttc_yとを比較する。

そして、このＳ３０９の比較の結果、小さい方の衝突余裕時間、すなわち、ｔ_ttc_x≧ｔ_ttc_yであれば、Ｓ３１０に進み、車両横方向における衝突余裕時間ｔ_ttc_yを衝突余裕時間ｔ_ttcとして設定し、ｔ_ttc_x＜ｔ_ttc_yであれば、Ｓ３１１に進み、車両前後方向における衝突余裕時間ｔ_ttc_xを衝突余裕時間ｔ_ttcとして設定する。

また、前述のＳ３０５で、立体物の進行方向の自車両の進行方向に対するなす角度θobjが検出されていない場合は、Ｓ３１２に進み、立体物と自車両との相対速度の前後方向成分Ｖrx_obj（＝ｄｘobj／ｄｔ）を算出し、Ｓ３１３に進んで、車両前後方向における衝突余裕時間ｔ_ttc_x（＝ｘobj／Ｖrx_obj）を算出する。

そして、Ｓ３１４に進み、車両前後方向における衝突余裕時間ｔ_ttc_xを衝突余裕時間ｔ_ttcとして設定する。

一方、Ｓ３０１で、立体物の自車両に対する前後方向の位置ｘobjが検出されていない場合は、Ｓ３１５に進み、立体物の自車両に対する横方向の位置ｙobjが検出されているか否か判定される。

このＳ３１５の判定の結果、立体物の自車両に対する横方向の位置ｙobjが検出されている場合は、Ｓ３１６に進み、立体物と自車両との相対速度の横方向成分Ｖry_obj（＝ｄｙobj／ｄｔ）を算出し、Ｓ３１７に進んで、車両横方向における衝突余裕時間ｔ_ttc_y（＝ｙobj／Ｖry_obj）を算出する。

そして、Ｓ３１８に進み、車両横方向における衝突余裕時間ｔ_ttc_yを衝突余裕時間ｔ_ttcとして設定する。

また、前述のＳ３１５で、立体物の自車両に対する横方向の位置ｙobjが検出されていない場合は、Ｓ３１９に進み、衝突余裕時間ｔ_ttcは設定しない。

以上のように、逸脱回避目標ヨーレートγtLoを算出する逸脱回避目標ヨーレート算出部５０ｂは、回避制御手段として設けられている。

車線追従目標ヨーレート算出部５０ｃは、上述の走行情報取得部５０ａからの信号を基に、例えば、以下の（１７）式に基づいて、予め設定する目標コース（本実施の形態では、車線中央）に沿って追従走行するのに必要な目標追従舵角δtLを算出する。

δtL＝ＧLff・κ＋ＧLfb1・Δｙ＋ＧLfb2・θyaw …（１７）
ここで、ＧLffは曲率に対するフィードフォワードゲイン、ＧLfb1は目標コースからの横位置偏差に対するフィードバックゲイン、ＧLfb2は対車線ヨー角に対するフィードバックゲインであり、それぞれ、予め実験、計算等により設定しておいた値である。

そして、上述の目標追従舵角δtLを基に、例えば、以下の（１８）式に基づいて、車線追従目標ヨーレートγtLを算出し、制御量算出出力部５０ｄに出力する。

γtL＝（１／（１＋Ａｓ・Ｖ²））・（Ｖ／Ｌｗ）・δtL …（１８）
このように、車線追従目標ヨーレート算出部５０ｃは、追従走行制御手段として設けられている。

制御量算出出力部５０ｄは、走行情報取得部５０ａから上述の各信号が入力され、逸脱回避目標ヨーレート算出部５０ｂから逸脱回避目標ヨーレートγtLoが入力され、車線追従目標ヨーレート算出部５０ｃから車線追従目標ヨーレートγtLが入力される。

そして、逸脱回避目標ヨーレートγtLoと車線追従目標ヨーレートγtLとを比較し、逸脱回避目標ヨーレートγtLoと車線追従目標ヨーレートγtLとの差が、予め実験、計算等により設定しておいた閾値γｃ以上となって、逸脱回避制御が実行されると判定した場合は、逸脱回避目標ヨーレートγtLoに基づいて車両の操舵制御と車輪の制駆動力配分制御により車両にヨーモーメントを付加する。

具体的には、以下の（１９）式により、目標操舵トルクＴδを算出し、操舵制御部４０に出力する。

Ｔδ＝Ｇtff・γtLo …（１９）
ここで、Ｇtffは予め実験、計算等により設定しておいたフィードフォワードゲインである。

更に、以下の（２０）式により、付加ヨーモーメントＭｚ（反時計回りを「＋」として）を算出する。

Ｍｚ＝Ｇmp1・（γtLo−γ）＋Ｇmd1・ｄ（γtLo−γ）／ｄｔ
＋Ｇmi1・∫（γtLo−γ）ｄｔ …（２０）
ここで、Ｇmp1、Ｇmd1、Ｇmi1は予め実験、計算等により設定しておいたフィードバックゲインである。

この付加ヨーモーメントＭｚに基づいて、例えば、以下の（２１）、（２２）式により、第３モータ１８に発生させるモータトルクＴrlと、第２モータ１７に発生させるモータトルクＴrrを算出し、モータトルクＴrlは、第３モータ制御部２７に、モータトルクＴrrは、第２モータ制御部２６に出力する。

Ｔrl＝−（ｒｔ／ｄ）・Ｍｚ …（２１）
Ｔrr＝＋（ｒｔ／ｄ）・Ｍｚ …（２２）
ここで、ｒｔはタイヤ半径、ｄはトレッドである。

一方、逸脱回避目標ヨーレートγtLoと車線追従目標ヨーレートγtLとの差が、予め実験、計算等により設定しておいた閾値γｃより小さく、逸脱回避制御が実行されず、車線追従制御が実行されると判定した場合は、車線追従目標ヨーレートγtLに基づいて車輪の制駆動力配分制御により車両にヨーモーメントを付加する。

具体的には、以下の（２３）式により、付加ヨーモーメントＭｚを算出する。

Ｍｚ＝Ｇmff2・γtL＋Ｇmp2・（γtL−γ）
＋Ｇmd2・ｄ（γtL−γ）／ｄｔ
＋Ｇmi2・∫（γtL−γ）ｄｔ …（２３）
ここで、Ｇmff2は予め実験、計算等により設定しておいたフィードフォワードゲイン、Ｇmp2、Ｇmd2、Ｇmi2は予め実験、計算等により設定しておいたフィードバックゲインである。

この付加ヨーモーメントＭｚに基づいて、例えば、前述の（２１）、（２２）式により、第３モータ１８に発生させるモータトルクＴrlと、第２モータ１７に発生させるモータトルクＴrrを算出し、モータトルクＴrlは、第３モータ制御部２７に、モータトルクＴrrは、第２モータ制御部２６に出力する。

このように、制御量算出出力部５０ｄは、目標制御量比較手段、ヨーモーメント付加制御手段として設けられている。

次に、上述の制御ユニット５０で実行される自動運転制御を図４のフローチャートで説明する。

まず、Ｓ１０１で逸脱回避目標ヨーレート算出部５０ｂは、前述の（１５）式により、逸脱回避目標ヨーレートγtLoを算出する。

次いで、Ｓ１０２で車線追従目標ヨーレート算出部５０ｃは、前述の（１８）式により、車線追従目標ヨーレートγtLを算出する。

そして、Ｓ１０３に進み、制御量算出出力部５０ｄは、逸脱回避目標ヨーレートγtLoと車線追従目標ヨーレートγtLとを比較し、逸脱回避目標ヨーレートγtLoと車線追従目標ヨーレートγtLとの差が、予め実験、計算等により設定しておいた閾値γｃより小さく（｜γtLo−γtL｜＜γｃ）、逸脱回避制御が実行されず、車線追従制御が実行されると判定した場合は、Ｓ１０４に進み、目標操舵トルクＴδを０に設定し（Ｔδ＝０）、Ｓ１０５に進んで目標操舵トルクＴδを操舵制御部４０に出力し、Ｓ１０６に進み、前述の（２３）式により、付加ヨーモーメントＭｚを算出する。

一方、Ｓ１０３での比較の結果、逸脱回避目標ヨーレートγtLoと車線追従目標ヨーレートγtLとの差が、予め実験、計算等により設定しておいた閾値γｃ以上（｜γtLo−γtL｜≧γｃ）となって、逸脱回避制御が実行されると判定した場合は、Ｓ１０７に進み、前述の（１９）式により、目標操舵トルクＴδを算出し、Ｓ１０８に進んで目標操舵トルクＴδを操舵制御部４０に出力し、Ｓ１０９に進み、前述の（２０）式により、付加ヨーモーメントＭｚを算出する。

Ｓ１０６、又は、Ｓ１０９で付加ヨーモーメントＭｚを算出した後は、Ｓ１１０に進み、前述の（２１）、（２２）式により、第３モータ１８に発生させるモータトルクＴrlと、第２モータ１７に発生させるモータトルクＴrrを算出し、モータトルクＴrlは、第３モータ制御部２７に、モータトルクＴrrは、第２モータ制御部２６に出力する。

上述の自動運転制御により、車線追従から、障害物との衝突回避を経て車線追従に戻る制御の一例を図１０で説明する。

まず、Ｐ１点で車線追従制御が、車線追従目標ヨーレートγtLで行われている際に、前方に障害物が検出されると、障害物との衝突を回避する経路の逸脱回避目標ヨーレートγtLoが算出され、この逸脱回避目標ヨーレートγtLoが次第に大きくなって、逸脱回避目標ヨーレートγtLoと車線追従目標ヨーレートγtLとの差が、予め実験、計算等により設定しておいた閾値γｃ以上（｜γtLo−γtL｜≧γｃ）となると、車線追従制御から逸脱回避制御へと移行される。

この逸脱回避制御では、逸脱回避制御（逸脱回避目標ヨーレートγtLo）のフィードフォワード成分が目標操舵トルクＴδとして算出され、Ｐ２点に示すように、この目標操舵トルクＴδで操舵制御される（尚、逸脱回避制御（逸脱回避目標ヨーレートγtLo）のフィードバック成分は、車輪の制駆動力配分制御に用いられる）。このときのステアリングホイールの動き（回避操舵）により、ドライバは、自車両が障害物を回避する運動を行っていることを理解することができ、ドライバに不安感を与えることを防止することができるようになっている。

そして、自車両がＰ３点（障害物との回避を終了した点）、Ｐ４点と移動していくと、車線追従制御へと戻り、この際、車線追従制御は、車輪の制駆動力配分制御により精度良く実行される。

また、上述の自動運転制御により、車線追従から、車線からの逸脱回避を経て車線追従に戻る制御の一例を図１１で説明する。

まず、Ｑ１点で車線追従制御が、車線追従目標ヨーレートγtLで行われている際に、車線からの逸脱が検出されると、車線からの逸脱を回避する経路の逸脱回避目標ヨーレートγtLoが算出され、この逸脱回避目標ヨーレートγtLoが次第に大きくなって、逸脱回避目標ヨーレートγtLoと車線追従目標ヨーレートγtLとの差が、予め実験、計算等により設定しておいた閾値γｃ以上（｜γtLo−γtL｜≧γｃ）となると、車線追従制御から逸脱回避制御へと移行される。

この逸脱回避制御では、逸脱回避制御（逸脱回避目標ヨーレートγtLo）のフィードフォワード成分が目標操舵トルクＴδとして算出され、Ｑ２点に示すように、この目標操舵トルクＴδで操舵制御される（尚、逸脱回避制御（逸脱回避目標ヨーレートγtLo）のフィードバック成分は、車輪の制駆動力配分制御に用いられる）。このときのステアリングホイールの動き（回避操舵）により、ドライバは、自車両が車線からの逸脱を回避する運動を行っていることを理解することができ、ドライバに不安感を与えることを防止することができるようになっている。

そして、自車両がＱ３点（逸脱回避を終了した点）、Ｑ４点と移動していくと、車線追従制御へと戻り、この際、車線追従制御は、車輪の制駆動力配分制御により精度良く実行される。

このように本発明の実施の形態によれば、逸脱回避制御と車線追従制御を行うが、逸脱回避目標ヨーレートγtLoと車線追従目標ヨーレートγtLとを比較し、逸脱回避目標ヨーレートγtLoと車線追従目標ヨーレートγtLとの差が、予め実験、計算等により設定しておいた閾値γｃ以上となって、逸脱回避制御が実行されると判定した場合は、逸脱回避目標ヨーレートγtLoに基づいて車両の操舵制御と車輪の制駆動力配分制御により車両にヨーモーメントを付加する。一方、逸脱回避目標ヨーレートγtLoと車線追従目標ヨーレートγtLとの差が、予め実験、計算等により設定しておいた閾値γｃより小さく、逸脱回避制御が実行されず、車線追従制御が実行されると判定した場合は、車線追従目標ヨーレートγtLに基づいて車輪の制駆動力配分制御により車両にヨーモーメントを付加する。このため、操舵制御や車輪の制駆動力配分制御により車両にヨーモーメントを適切に付加して車両の車線追従制御や車線からの逸脱回避制御や障害物との衝突回避制御を、これらの実行状況を適切にドライバに報知して精度良く、ドライバに不安感を与えることなく実行することが可能となる。

尚、本実施の形態では、エンジンと３つの電動モータを備えたハイブリッド車を例に説明したが、これに限ること無く、例えば、４輪にインホイールモータを備えた電動自動車や、他の形式のハイブリッド車等であっても、左右輪間の制駆動力差により車両にヨーモーメントを付加することができる車両であれば、本発明を適用できることは言うまでも無い。

１ 自車両
２ 駆動系
３ 操舵系
１１ エンジン
１２ クラッチ機構
１３ 第１モータ
１４ 変速機
１５ 減速装置
１６fl、１６fr 駆動輪
１７ 第２モータ
１８ 第３モータ
１９rl、１９rr 減速装置
２０rl、２０rr 駆動輪
２１ バッテリ装置
２２ エンジン制御部
２３ 変速機制御部
２４ バッテリ制御部
２５ 第１モータ制御部
２６ 第２モータ制御部
２７ 第３モータ制御部
３１ ステアリングホイール
３１ａ ステアリングシャフト
３２ ジョイント部
３４ ステアリングギヤボックス
３５ ピニオン軸
３８fl、３８fr アクスルハウジング
３９ 電動パワーステアリング機構
４０ 操舵制御部
４１ 前方環境認識装置
４２ ナビゲーションシステム
４３ 車速センサ
４４ 操舵角センサ
４５ ヨーレートセンサ
５０ 制御ユニット
５０ａ 走行情報取得部
５０ｂ 逸脱回避目標ヨーレート算出部（回避制御手段）
５０ｃ 車線追従目標ヨーレート算出部（追従走行制御手段）
５０ｄ 制御量算出出力部（目標制御量比較手段、ヨーモーメント付加制御手段）

Claims (3)

1. 車線からの逸脱と障害物との衝突の少なくとも一方を回避する回避制御手段と、
   予め設定する目標コースに沿って追従走行する追従走行制御手段と、
   前記回避制御手段による回避制御の目標制御量と前記追従走行制御手段による追従走行制御の目標制御量とを比較する目標制御量比較手段と、
   前記回避制御と前記追従走行制御の目標制御量の比較の結果、前記回避制御が実行されると判定した場合は、前記回避制御の目標制御量に基づいて車両の操舵制御と車輪の制駆動力配分制御により車両にヨーモーメントを付加する一方、前記回避制御が実行されず、前記追従走行制御が実行されると判定した場合は、前記追従走行制御の目標制御量に基づいて車輪の制駆動力配分制御により車両にヨーモーメントを付加するヨーモーメント付加制御手段と、
   を備えたことを特徴とする車両の走行制御装置。
2. 前記ヨーモーメント付加制御手段は、前記回避制御と前記追従走行制御の目標制御量の比較の結果、前記回避制御が実行されると判定した場合は、前記回避制御手段による目標制御量のフィードフォワード制御量に基づいて前記車両の操舵制御を実行すると共に、前記回避制御手段による目標制御量のフィードバック制御量に基づいて前記車輪の制駆動力配分制御を実行することを特徴とする請求項１記載の車両の走行制御装置。
3. 前記ヨーモーメント付加制御手段は、前記回避制御と前記追従走行制御の目標制御量の比較の結果、前記回避制御が実行されず、前記追従走行制御が実行されると判定した場合は、前記追従走行制御の目標制御量のフィードフォワード制御とフィードバック制御の少なくとも一方により前記車輪の制駆動力配分制御を実行することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の車両の走行制御装置。

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