JP7307571B2 - 車両制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動運転機能を有する自動車等の車両を制御する車両制御装置に関する。

自動車等の車両に設けられる挙動制御装置は、自車両の実際のヨーレートと、車両状態が安定している場合にとり得るモデルヨーレートとを比較し、これらの乖離量が所定の制御介入閾値を上回った場合に、旋回内外輪の制駆動力差を発生させること等により、オーバーステア挙動又はアンダーステア挙動を抑制する方向のヨーモーメントを発生させ、車両挙動の安定化を図るものである。

このような挙動制御装置に関する従来技術として、特許文献１には、自動運転状態において、自車両のロール方向とヨー方向の不安定挙動を検出してオーバーステア又はアンダーステアを予測し、操舵角の補正あるいは所定の車輪への制動力付加の少なくとも一方を実行することにより、目標ヨーレートとの偏差が閾値以下となるよう自車両の不安定挙動を抑制することが記載されている。
特許文献２には、緊急状態における車両の回避性能向上を図る車両の緊急時走行支援装置において、オーバーステアの傾向をスピン度、アンダーステアの傾向をドリフト度から演算判断し、通常時は通常のスピン度、ドリフト度の所定しきい値を用いて制御するとともに、緊急状態では通常の所定値より減算した値を用いて制御が介入しやすくすることが記載されている。
特許文献３には、自車の実際の運動状態と、基準となる運動状態との偏差を算出してアンダーステア状態又はオーバーステア状態を検出し、偏差に基づいて算出される操作量に応じてブレーキアクチュエータを制御し、自車の左右の制動力に差を発生させることにより、前記状態を解消するためのヨーモーメントを発生させることが記載されている。
また、実横滑り角および実ヨーレートに基づき自車の進行方向を予測し、予測した自車の進行方向と自車前方の道路の方向との偏差に応じた補正量で操作量を補正することが記載されている。

特許第６３３８６１４号公報 特開２０００－１７７６１６号公報 特許第４１１９０２０号公報

自動運転を行う車両において、オーバーステア挙動やアンダーステア挙動が発生して挙動安定化制御が介入する場合、挙動から回復して車両が安定化した後に、挙動安定化制御が介入する前の自動運転指示値（目標車速、目標舵角）を継続すると、再度車両が不安定となって挙動安定化制御が繰り返し介入し、乗員等のユーザに不安感や不信感を与えることが懸念される。
上述した問題に鑑み、本発明の課題は、自動運転時に車両の挙動が不安定な状態が継続することを防止した車両制御装置を提供することである。

本発明は、以下のような解決手段により、上述した課題を解決する。
請求項１に係る発明は、車両が所定の目標走行軌跡をトレースするように目標車速及び目標舵角を設定し、前記目標車速及び前記目標舵角に基づいて前記車両を制御する自動運転制御部と、基準となる車両挙動の指標に対する実際の車両挙動の指標の偏差を演算する挙動偏差演算部とを備え、前記自動運転制御部は、前記偏差の増大に応じて前記目標車速と前記目標舵角との少なくとも一方を前記車両が安定化する方向に補正することを特徴とする車両制御装置である。
これによれば、基準となる車両挙動の指標に対する実際の車両挙動の指標の偏差が増大し、車両が不安定な状態であると認識される場合に、自動運転における目標車速と目標舵角との少なくとも一方を車両が安定化する方向に補正することにより、車両の挙動が不安定な状態が継続することを防止できる。
例えば、目標車速及び目標舵角をともに低下させる構成とすることができる。

請求項２に係る発明は、前記挙動偏差演算部は、前記目標車速及び前記目標舵角に基づいて求められるヨーレートを前記基準となる車両挙動の指標とし、前記車両の実際のヨーレートを前記実際の車両挙動の指標とすることを特徴とする請求項１に記載の車両制御装置である。
これによれば、一般的な車両に設けられている挙動制御装置において通常用いられるパラメータを利用することにより、既存の車両に新規なハードウェア等を追加することなく容易に本発明を適用することができる。

請求項３に係る発明は、前記挙動偏差演算部は、前記目標走行軌跡に基づいて推定される車線幅方向位置を前記基準となる車両挙動の指標とし、前記車両の実際の車線幅方向位置を前記実際の車両挙動の指標とすることを特徴とする請求項１に記載の車両制御装置である。
これによれば、一般的な車両に設けられている車線逸脱防止装置又は車線維持支援装置において通常用いられるパラメータを利用することにより、既存の車両に新規なハードウェア等を追加することなく容易に本発明を適用することができる。

請求項４に係る発明は、前記車両のアンダーステア挙動又はオーバーステア挙動を検出した際に左右車輪の制駆動力差を発生させて前記アンダーステア挙動又は前記オーバーステア挙動を抑制する方向のヨーモーメントを発生させる挙動安定化制御を行う挙動制御部を備え、前記自動運転制御部は、前記挙動安定化制御が行われた後に前記補正を行うことを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の車両制御装置である。
これによれば、少なくとも一度は挙動安定化制御が介入した後に目標車速、目標舵角の補正を行うことにより、仮に補正を行わない場合には車両挙動が不安定となる可能性があることを乗員に直感的に認識させることができる。

請求項５に係る発明は、車両が所定の目標走行軌跡をトレースするように目標車速及び目標舵角を設定し、前記目標車速及び前記目標舵角に基づいて前記車両を制御する自動運転制御部と、車両挙動を予測する車両挙動予測部と、基準となる車両挙動の指標に対する前記予測された車両挙動の指標の偏差を演算する挙動偏差演算部とを備え、前記自動運転制御部は、前記偏差の増大に応じて前記目標車速と前記目標舵角との少なくとも一方を前記車両が安定化する方向に補正することを特徴とする車両制御装置である。
これによれば、基準となる車両挙動の指標に対する今後とり得る車両挙動の指標の偏差が増大し、車両が不安定な状態になる可能性があると予測される場合に、自動運転における目標車速と目標舵角との少なくとも一方を車両が安定化する方向に補正することにより、車両の挙動が不安定な状態が発生することを未然に防止できる。

請求項６に係る発明は、前記車両挙動予測部は、前記車両の車両モデル、前記車両が走行する道路形状のデータ、及び、路面の推定摩擦係数を用いて前記車両挙動を予測することを特徴とする請求項５に記載の車両制御装置である。
これによれば、車両モデルを用いた数値解析により、車両挙動を精度よく予測することができる。

請求項７に係る発明は、前記車両の旋回状態を検出する旋回状態検出部を備え、前記自動運転制御部は、前記旋回状態の終了に応じて前記補正を終了することを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の車両制御装置である。
これによれば、車両が不安定となりやすい旋回状態の終了に応じて、目標車速、目標舵角の補正を終了することにより、自動運転制御における車速等を回復させ、車両の利便性を向上することができる。

請求項８に係る発明は、前記自動運転制御部は、前記補正を行った後、前記偏差が所定値以下である状態が所定期間以上経過した場合に前記補正を終了することを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の車両制御装置である。
これによれば、車両が安定化した状態が所定期間経過した場合に、目標車速、目標舵角の補正を終了することにより、自動運転制御における車速等を回復させ、車両の利便性を向上することができる。

請求項９に係る発明は、前記自動運転制御部は、前記補正を終了する際に、前記目標車速と前記目標舵角との少なくとも一方を、通常時に対して小さい変化速度により補正前の値に復帰させることを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の車両制御装置である。
これによれば、目標車速、目標舵角の補正前の状態への復帰を緩慢に行うことにより、加速等によって車両が再度不安定化することを防止するとともに、乗員に不安感を与えることを防止できる。

以上説明したように、本発明によれば、自動運転時に車両の挙動が不安定な状態が継続することを防止した車両制御装置を提供することができる。

本発明を適用した車両制御装置の第１実施形態を有する車両の構成を示すブロック図である。 第１実施形態の車両制御装置の動作を示すフローチャートである。 本発明の比較例である車両制御装置を有する車両における車両状態の推移の一例を示す図である。 第１実施形態の車両制御装置を有する車両における車両状態の推移の一例を示す図である。 本発明を適用した車両制御装置の第２実施形態の動作を示すフローチャートである。 本発明を適用した車両制御装置の第３実施形態を有する車両の構成を示すブロック図である。 第３実施形態の車両制御装置の動作を示すフローチャートである。

＜第１実施形態＞
以下、本発明を適用した車両制御装置の第１実施形態について説明する。
第１実施形態の車両制御装置は、例えば自動運転機能を有する乗用車等の自動車に設けられるものである。
図１は、第１実施形態の車両制御装置を有する車両の構成を示すブロック図である。
車両制御装置１は、エンジン制御ユニット１０、トランスミッション制御ユニット２０、電動パワーステアリング（ＥＰＳ）制御ユニット３０、挙動制御ユニット４０、環境認識ユニット５０、自動運転制御ユニット１００等を有して構成されている。
これらの各ユニットは、それぞれＣＰＵ等の情報処理部、ＲＡＭやＲＯＭなどの記憶部、入出力インターフェイス及びこれらを接続するバス等を有して構成されている。
また、各ユニットは、直接あるいは車載ＬＡＮシステム等を介して通信可能に構成されている。

エンジン制御ユニット１０は、車両の走行用動力源であるエンジン及びその補機類を統括的に制御するものである。
エンジンとして、例えば、ガソリン直噴ターボ過給エンジンを用いることが可能である。
エンジン制御ユニット１０は、例えば、エンジンのスロットルバルブ開度、燃料噴射量及び噴射時期、点火時期、吸排気バルブタイミング、過給圧、ＥＧＲ率、タンブル制御弁の状態などを制御して、エンジンの出力調整を行うことが可能である。
エンジン制御ユニット１０は、車両がドライバにより運転される場合（手動運転時）には、ドライバによるアクセルペダル操作量などに基づいて設定される要求トルクに実トルクが一致するようエンジン出力を制御する。
また、自動運転時には、エンジン制御ユニット１０は、自動運転制御ユニット１００の目標車速設定部１０２が設定する目標車速等に基づいて設定される要求トルクに実トルクが一致するようエンジン出力を制御する。

トランスミッション制御ユニット２０は、エンジンの出力軸の回転を変速する図示しない変速機及びその補機類を統括的に制御するものである。
変速機として、例えば、発進デバイスにロックアップクラッチ付きのトルクコンバータを有するチェーン式無段変速機（ＣＶＴ）を用いることができる。
トランスミッション制御ユニット２０は、バリエータの変速比、ロックアップクラッチの拘束力等を車両の走行状態に応じて適宜制御する。

電動パワーステアリング制御ユニット３０は、車両の操舵輪である前輪を転舵させるステアリング装置に、モータ等の電動アクチュエータによって操舵方向の力（ラック推力）を与える電動パワーステアリング装置及びその補機類を統括的に制御するものである。
電動パワーステアリング制御ユニット３０は、車両の手動走行時においては、ステアリングシャフトに設けられたトルクセンサの出力等に基づいて、アシスト力を発生させて操舵操作力及び保舵力を軽減するアシスト制御を行う。
また、電動パワーステアリング制御ユニット３０は、自動運転時においては、自動運転制御ユニット１００の目標舵角設定部１０３が設定する目標舵角に実舵角が一致するよう、電動パワーステアリング装置を制御する。

挙動制御ユニット４０は、車両の不安定状態であるオーバーステア挙動、アンダーステア挙動が発生した場合に、これらの挙動を抑制する方向のヨーモーメントを発生させる挙動安定化制御や、制動時のブレーキロックを周期的なブレーキフルード液圧の減圧により回復させるアンチロックブレーキ制御を行うものである。
挙動制御ユニット４０は、ハイドロリックユニット４１、ヨーレートセンサ４２、モデルヨーレート演算部４３、車速センサ４４等が接続されている。

ハイドロリックユニット４１は、車両の液圧式サービスブレーキにおけるホイルシリンダ液圧を、車輪毎に個別に制御する機能を備えている。
ハイドロリックユニット４１は、例えば、ブレーキフルードを加圧する電動ポンプや、各ホイルシリンダの液圧を制御する加圧制御弁、保持弁、減圧弁などを有する。

ヨーレートセンサ４２は、車体の鉛直軸回りの自転速度である車体の実ヨーレートを検出するセンサである。
実ヨーレートは、本発明における実際の車両挙動の指標となる。
モデルヨーレート演算部４３は、自車両の現在の走行状態（車速、舵角等）において、車両が安定した状態にあるときに発生し得るヨーレートであるモデルヨーレートを演算するものである。
モデルヨーレートは、本発明における基準となる車両挙動の指標となる。
例えば、実ヨーレートとモデルヨーレートとの偏差が大きい場合に、車両が不安定な状態であると判別することが可能である。
実ヨーレートの絶対値がモデルヨーレートの絶対値よりも所定以上大きい状態はオーバーステア挙動が発生した状態であり、モデルヨーレートの絶対値が実ヨーレートの絶対値よりも所定以上大きい状態はアンダーステア挙動が発生した状態である。
挙動制御ユニット４０は、本発明にいう挙動偏差演算部として機能する。
車速センサ４４は、各車輪に設けられ、車輪の回転速度に比例する周波数の車速信号を発生するものである
挙動制御ユニット４０は、車速センサ４４の出力信号に基づいて、車輪の回転速度（ホイールロック、ホイールスピンなどが生じていない場合には、車両の走行速度と同等）を演算することが可能である。

環境認識ユニット５０は、自車両周囲の環境に関する情報を認識するものである。
ここで、自車両周囲の環境として、例えば、自車両が走行する道路や、地形、建築物、歩行者、走行中あるいは停止中の他車両などの障害物の立体的形状等を含む。
環境認識ユニット５０には、ステレオカメラ装置５１、ミリ波レーダ装置５２、レーザスキャナ装置５３、後側方レーダ装置５４、自車位置検出装置５５、地図データ蓄積装置５６等が接続されている。

ステレオカメラ装置５１は、自車両前方を撮像範囲とする一対の撮像装置（カメラ）を、車幅方向に所定の基線長だけ離間させて配置するとともに、各カメラの撮像画像に公知のステレオ画像処理を施すことにより、各カメラ間の視差から撮像された被写体の自車両に対する相対距離及び方位を認識するものである。
ステレオカメラ装置５１は、他車両等の障害物の検出や、車線境界線（白線等）の認識による車線形状の検出を行うことが可能である。
また、ステレオカメラ装置５１は、撮像画像を用いた画像処理により、被写体の属性（車両、歩行者、地形、建築物等）を認識する機能を有する。

ミリ波レーダ装置５２は、例えば７９ＧＨｚ帯などの高周波の電波を用いた高精度、高視野角のレーダである。
ミリ波レーダ装置５２は、障害物等の自車両に対する相対位置のほか、ドップラ効果を利用して障害物の自車両に対する相対速度を検出することが可能となっている。
ミリ波レーダ装置５２は、ステレオカメラ装置５１と協働して、主に自車両前方の障害物等を検出する機能を有する。

レーザスキャナ装置５３は、赤外線レーダを照射方向を変化させながらパルス状に照射し、反射波によって障害物の位置及び距離を計測するものである。
後側方レーダ装置５４は、例えば準ミリ波レーダを用いて自車両の後方及び後側方に存在する他車両等の障害物を検出するものである。

自車位置検出装置５５は、例えばＧＰＳ等を用いて自車両の位置を検出する測位装置である。
地図データ蓄積装置５６は、高精度３Ｄ地図データに、道路状況、気象状況等に関するデータを統合したダイナミックマップに係るデータをデータベースとして蓄積する記憶媒体を備えている。
地図データ蓄積装置５６は、図示しない通信装置を介して、蓄積されたデータを逐次更新することが可能となっている。

自動運転制御ユニット１００は、ユーザにより設定された目的地まで自車両を自律的に走行させるため、環境認識ユニット５０からの情報を参照して目標走行軌跡、目標車速等からなる自動走行シナリオを逐次生成し、この自動走行シナリオに基づいて、エンジン制御ユニット１０、トランスミッション制御ユニット２０、電動パワーステアリング制御ユニット３０等を協調制御し、車両を自動的に走行させる自動運転制御を行うものである。

自動運転制御ユニット１００は、目標走行軌跡設定部１０１、目標車速設定部１０２、目標舵角設定部１０３等を有して構成されている。
目標走行軌跡設定部１０１は、環境認識ユニット５０が取得した車両周囲の環境に基づいて、自車両が通過すべき目標走行軌跡を設定するものである。
目標走行軌跡は、例えば、自車両が走行する車線の幅方向における中心部に沿って設定することができる。
目標車速設定部１０２、目標舵角設定部１０３は、目標走行軌跡設定部１０１が設定した目標走行軌跡を車両がトレースするための目標車速及び目標舵角を設定するものである。
通常、目標走行軌跡が例えば一定の曲率を有する曲線である場合には、目標車速が設定されると、その車速において目標走行軌跡をトレース可能な目標舵角は一意に定まる。

次に、第１実施形態の車両制御装置の動作について説明する。
第１実施形態の車両制御装置においては、自動運転中に挙動安定化制御が介入した場合には、車両の安定化後（挙動安定化制御の終了後）に自動運転において用いられる目標車速及び目標舵角を車両が安定化する方向に補正する。
図２は、第１実施形態の車両制御装置の動作を示すフローチャートである。
以下、ステップ毎に順を追って説明する。

＜ステップＳ０１：自動運転中判断＞
自動運転制御ユニット１００は、現在自車両が自動運転制御による走行を行っているか否かを判別する。
自動運転が行われている場合はステップＳ０２に進み、その他の場合は一連の処理を終了（リターン）する。

＜ステップＳ０２：挙動制御介入判断＞
挙動制御ユニット４０は、ヨーレートセンサ４２が検出する車両の実ヨーレートと、モデルヨーレート演算部４３が算出するモデルヨーレートとが所定の介入閾値以上乖離し、挙動安定化制御が介入したか否かを判別する。
挙動安定化制御が介入した場合はステップＳ０３に進み、その他の場合は一連の処理を終了（リターン）する。

＜ステップＳ０３：車両挙動監視＞
挙動制御ユニット４０は、オーバーステア状態である場合には旋回外輪側、アンダーステア状態である場合には旋回内輪側に制動力を発生させる挙動安定化制御を実行する。
挙動制御ユニット４０は、ヨーレートセンサ４２、モデルヨーレート演算部４３から挙動安定化制御を介入させた後の実ヨーレート及びモデルヨーレートを取得し、車両挙動を監視する。
その後、ステップＳ０４に進む。

＜ステップＳ０４：車両状態判定＞
挙動制御ユニット４０は、車両状態が安定した状態であるか、不安定な状態であるかを判別する。
具体的には、実ヨーレートとモデルヨーレートとの差分が、挙動安定化制御の介入閾値よりも絶対値が小さい所定の閾値（安定化判断閾値）以下である状態が、所定時間以上継続した場合に、車両状態が安定化したものと判別する。
車両状態が不安定である場合はステップＳ０５に進み、車両状態が安定している場合はステップＳ０６に進む。

＜ステップＳ０５：挙動安定化制御介入後の車速保持＞
自動運転制御ユニット１００は、自車両の車速を、挙動制御ユニット４０による挙動安定化制御の介入後の車速に保持する。
挙動安定化制御の実行中は、制動力を用いたヨーモーメントの発生や、エンジンの出力抑制が行われることによって、車両の速度は目標車速に対して減速する。
その後、ステップＳ０３に戻り、以降の処理を繰り返す。

＜ステップＳ０６：目標車速・舵角補正＞
自動運転制御ユニット１００の目標車速設定部１０２は、自動運転における目標車速を、車両がより安定化するよう、従前の値に対して所定値だけ低下させる補正を行う。
また、目標車速が低下したことに伴い、目標走行軌跡設定部１０１が設定する目標走行軌跡をトレースする場合に要求される舵角も変化する。
通常、車両は弱アンダーステア傾向を有するため、目標車速が減速した場合には、目標舵角も減少することになる。
目標舵角設定部１０３は、このような目標舵角の補正を行う。
表１は、このような目標車速、目標舵角の補正のイメージを示すものである。

表１に示すように、目標車速、目標舵角の補正は、実ヨーレートからモデルヨーレートを減じた偏差の大小、この偏差の増加あるいは減少の傾向、挙動がオーバーステア側であるか、アンダーステア側であるかを考慮して行われる。
例えば、挙動がオーバーステア側であって偏差が増加（オーバーステアが悪化する方向）する場合、偏差が大きい場合や、偏差の増加が急速である場合には、目標車速及び目標舵角がともに減少される。
一方、オーバーステア側の挙動が発生している場合であっても、偏差が小さくかつ偏差の増加が緩慢である場合は、目標車速、目標舵角が維持される。
また、挙動がオーバーステア側であって偏差が減少（オーバーステアから復元する方向）する場合、偏差が大きくかつ偏差の減少が急速である場合、偏差が小さくかつ偏差の減少が緩慢である場合は、挙動が適切に収束傾向にあるものとして目標車速、目標舵角を維持する。
一方、挙動がオーバーステア側であって偏差が減少する場合、偏差が大きくかつ偏差の減少が緩慢である場合、早期に挙動の収束を図るため、目標車速及び目標舵角がともに減少される。
また、挙動がオーバーステア側であって偏差が減少する場合、偏差が小さくかつ偏差の減少が急速である場合、オーバーステア挙動の収束後直ちにアンダーステア挙動へ移行することを防止するため、目標車速及び目標舵角がともに減少される。

また、挙動がアンダーステア側であって偏差が減少（アンダーステアが悪化する方向）する場合、偏差が大きい場合や、偏差の減少が急速である場合には、目標車速及び目標舵角がともに減少される。
一方、アンダーステア側の挙動が発生している場合であっても、偏差が小さくかつ偏差の減少が緩慢である場合は、目標車速、目標舵角が維持される。
また、挙動がアンダーステア側であって偏差が増加（アンダーステアから復元する方向）する場合、偏差が大きくかつ偏差の増加が急速である場合、偏差が小さくかつ偏差の増加が緩慢である場合は、挙動が適切に収束傾向にあるものとして目標車速、目標舵角を維持する。
一方、挙動がアンダーステア側であって偏差が増加する場合、偏差が大きくかつ偏差の増加が緩慢である場合、早期に挙動の収束を図るため、目標車速及び目標舵角がともに減少される。
また、挙動がオーバーステア側であって偏差が増加する場合、偏差が小さくかつ偏差の増加が急速である場合、オーバーステア挙動の収束後直ちにアンダーステア挙動へ移行することを防止するため、目標車速及び目標舵角がともに減少される。
上記補正を行った後、ステップＳ０７に進む。

＜ステップＳ０７：車両挙動監視＞
挙動制御ユニット４０は、目標車速、目標舵角の補正を行った後の車両挙動を監視する。
その後、ステップＳ０８に進む。

＜ステップＳ０８：車両状態判定＞
挙動制御ユニット４０は、車両状態が安定した状態であるか、不安定な状態であるかを判別する。
実ヨーレートからモデルヨーレートを減じた偏差が、所定の安定化判断閾値以下である場合には、安定した状態であると判別する。
車両状態が不安定である場合はステップＳ０６に戻って以降の処理を繰り返し、車両状態が安定している場合はステップＳ０９に進む。

＜ステップＳ０９：安定状態持続時間判断＞
挙動制御ユニット４０は、車両状態が安定した状態である持続時間を図示しないタイマ手段によってカウントアップし、この持続時間を予め設定された閾値と比較する。
安定状態の持続時間が閾値以上である場合はステップＳ１０に進み、その他の場合はステップＳ０９を繰り返す。

＜ステップＳ１０：補正前の目標車速・目標舵角に復帰＞
自動運転制御ユニット１００は、ステップＳ０６において補正された目標車速、目標舵角を、補正前の値に復帰させる。
これにより、自動運転制御ユニット１００は、車速を増加させ、車速の増加に応じて舵角を変化させるが、このときの車速及び舵角の単位時間あたり変化率（変化速度）は、自動運転時における通常の変化率に対して低くなるように設定される。
その後、一連の処理を終了する。

次に、上述した第１実施形態の効果を、以下説明する本発明の比較例と対比して説明する。
以下説明する比較例及び各実施形態において、第１実施形態と共通する箇所には同じ符号を付して説明を省略し、主に相違点について説明する。
比較例の車両制御装置は、自動運転中に挙動安定化制御が介入し、車両が安定化した後に、目標車速、目標舵角を当初の設定値に直ちに復帰させる（補正を行わない）ものである。

図３は、本発明の比較例である車両制御装置を有する車両における車両状態の推移の一例を示す図である。
図３において、横軸は時間を示し、縦軸は挙動安定化制御の介入フラグ（介入：１、非介入：０）、車速（上方が高速）、ヨーレート（上方が絶対値大）、舵角（上方が旋回内輪側への操舵）を示している。（後述する図４において同じ）
図３に示す例（図４においても同様）においては、車両は例えば一定の曲率を有する円弧状の曲線路を走行中の状態を示している。
このような曲率一定の曲線路において、車速が一定（目標車速）である場合には、車両が安定した状態にあれば、ヨーレート、舵角ともに一定となる。
図３に一点鎖線で示すモデルヨーレートは、このようなヨーレートを示している。

図３に示す例では、車両にオーバーステア挙動が発生し、実線で示す実ヨーレートがモデルヨーレートよりも大きくなる方向に乖離している。
その後、実ヨーレートとモデルヨーレートとの偏差が点線で示す挙動安定化制御の介入閾値に達すると、挙動制御ユニット４０は挙動安定化制御を介入させ、エンジンの出力を抑制するとともに、旋回外輪側の車輪に制動力を発生させてオーバーステア挙動を抑制する方向のヨーモーメントを発生させる。
また、自動運転制御ユニット１００は、目標走行軌跡を車両がトレースするよう、舵角を制御してカウンターステア操舵を行い、挙動及び走行軌跡の回復を図る。

ここで、比較例においては、実ヨーレートがモデルヨーレートに収束し、挙動安定化制御が終了すると、自動運転制御ユニット１００は、直ちに目標車速及び目標舵角を、挙動安定化制御が介入する前の初期値に復帰させている。
しかし、その結果、直後に再びオーバーステア挙動が発生し、挙動安定化制御が介入している。
このように、挙動安定化制御が頻繁に介入すると、乗員が車両の走行安全性に対して不安感や不信感を抱く原因となる。

図４は、第１実施形態の車両制御装置を有する車両における車両状態の推移の一例を示す図である。
第１実施形態においては、オーバーステア挙動が発生し、挙動安定化制御が介入して車両が一旦安定状態となった後に車両挙動を監視し、不安定であると判定された場合には、目標車速及び目標舵角を低下させる補正を行っている。
その結果、実ヨーレートはモデルヨーレートに概ね収束しており、挙動安定化制御が複数回介入することは防止されている。

以上説明したように、第１実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）基準となる車両挙動の指標であるモデルヨーレートに対する実際の車両挙動の指標である実ヨーレートの偏差が増大し、車両が不安定な状態であると認識される場合に、自動運転における目標車速と目標舵角とを車両が安定化するよう減少方向に補正することにより、車両の挙動が不安定な状態が継続することを防止できる。
（２）一般的な車両に設けられている挙動制御装置において通常用いられるパラメータである実ヨーレート及びモデルヨーレートを利用することにより、既存の車両に新規なハードウェア等を追加することなく容易に本発明を適用することができる。
（３）挙動安定化制御が一度介入した後に目標車速、目標舵角の補正を行うことにより、補正を行わない場合には車両挙動が不安定となる可能性があることを乗員に認識させることができる。
（４）車両が安定化した状態の持続時間が閾値以上となった場合に、目標車速、目標舵角の補正を終了することにより、自動運転制御における車速等を回復させ、車両の利便性を向上することができる。
（５）目標車速、目標舵角の補正後、初期値に復帰させる際の加速を通常の自動運転時に対して緩慢とすることにより、加速により車両が再度不安定化することを防止するとともに、乗員に不安感を与えることを防止できる。

＜第２実施形態＞
次に、本発明を適用した車両制御装置の第２実施形態について説明する。
第２実施形態の車両制御装置においては、挙動安定化制御が介入しない場合であっても、車両挙動を監視した結果不安定状態であると判定した場合に、目標車速、目標舵角の補正を行っている。
図５は、第２実施形態の車両制御装置の動作を示すフローチャートである。
以下、ステップ毎に順を追って説明する。

＜ステップＳ１１：自動運転中判断＞
自動運転制御ユニット１００は、現在自車両が自動運転制御による走行を行っているか否かを判別する。
自動運転が行われている場合はステップＳ１２に進み、その他の場合は一連の処理を終了（リターン）する。

＜ステップＳ１２：車両挙動監視＞
挙動制御ユニット４０は、現在の実ヨーレート及びモデルヨーレートを取得し、車両挙動を監視する。
その後、ステップＳ１３に進む。

＜ステップＳ１３：車両状態判定＞
挙動制御ユニット４０は、車両状態が安定した状態であるか、不安定な状態であるかを判別する。
車両状態が不安定である場合はステップＳ１４に進み、車両状態が安定している場合はステップＳ１３に進む。

＜ステップＳ１４：目標車速・舵角補正＞
自動運転制御ユニット１００の目標車速設定部１０２は、自動運転における目標車速を、車両がより安定化するよう、従前の値に対して所定値だけ低下させる補正を行う。
その後、ステップＳ１２に戻り、以降の処理を繰り返す。

＜ステップＳ１５：安定状態持続時間判断＞
挙動制御ユニット４０は、車両状態が安定した状態である持続時間をカウントアップし、この持続時間を予め設定された閾値と比較する。
安定状態の持続時間が閾値以上である場合はステップＳ１６に進み、その他の場合はステップＳ１５を繰り返す。

＜ステップＳ１６：補正前の目標車速・目標舵角に復帰＞
自動運転制御ユニット１００は、ステップＳ１４において目標車速、目標舵角が補正されている場合には、補正前の値に復帰させる。
その後、一連の処理を終了する。

以上説明した第２実施形態によれば、上述した第１実施形態の効果と同様の効果（（３）項記載のものを除く）に加えて、挙動安定化制御の介入前であっても目標車速等の補正を行うことにより、挙動の乱れを未然に防止して車両の走行安定性を確保することができる。

＜第３実施形態＞
次に、本発明を適用した車両制御装置の第３実施形態について説明する。
第３実施形態の車両制御装置においては、車両挙動を、車両モデルを用いた数値解析により予測し、不安定状態となることを予測される場合には、実際にオーバーステア挙動、アンダーステア挙動が発生しない場合であっても自動運転における目標車速、目標舵角を補正している。

図６は、第３実施形態の車両制御装置を有する車両の構成を示すブロック図である。
第３実施形態の車両制御装置１Ａは、第１実施形態の車両制御装置１に加えて、挙動予測ユニット２００を備えている。
挙動予測ユニット２００は、モデル演算部２０１、路面摩擦係数（μ）推定部２０２等を有する。

モデル演算部２０１は、環境認識ユニット５０が認識した自車両が今後通過する道路の車線形状や、路面μ推定部２０２が推定した路面の摩擦係数（μ）に基づいて、公知の車両運動モデルを用いて、自車両が今後とり得る挙動を数値解析シミュレーションにより予測するものである。
路面μ推定部２０２は、自車両が現在走行中の路面の摩擦係数を推定するものである。
路面μ推定部２０２は、例えば、車両が旋回状態にあるときに、車速、実ヨーレート、及び、電動パワーステアリング制御ユニット３０から取得される保舵力（セルフアライニングトルク）の相関に基づいて、路面μを推定することができる。

図７は、第３実施形態の車両制御装置の動作を示すフローチャートである。
以下、ステップ毎に順を追って説明する。
＜ステップＳ２１：自動運転中判断＞
自動運転制御ユニット１００は、現在自車両が自動運転制御による走行を行っているか否かを判別する。
自動運転が行われている場合はステップＳ２２に進み、その他の場合は一連の処理を終了（リターン）する。

＜ステップＳ２２：車両挙動予測＞
挙動予測ユニット２００のモデル演算部２０１は、現在自車両が走行中の道路の形状、推定された路面μ、車速、舵角に基づいて、自車両が今後とり得る挙動を予測する。
この演算に用いる車速、舵角は、ステップＳ２４において目標車速、目標舵角の補正が行われている場合には、補正後の目標車速、目標舵角を用い、補正が行われていない場合には、当初の目標車速、目標舵角を用いる。
その後、ステップＳ２３に進む。

＜ステップＳ２３：挙動予測結果判断＞
挙動予測ユニット２００は、ステップＳ２２において予測された車両挙動が、実ヨーレートとモデルヨーレートとの偏差が所定の安定化判断閾値以上となる不安定状態（オーバーステア挙動又はアンダーステア挙動）であるか否かを判別する。
不安定状態が予測された場合には、ステップＳ２４に進み、不安定状態が予測されない場合（安定状態であると予測された場合）には、ステップＳ２５に進む。

＜ステップＳ２４：目標車速・舵角補正＞
自動運転制御ユニット１００の目標車速設定部１０２、目標舵角設定部１０３は、自動運転における目標車速、目標舵角を、車両がより安定化するよう、従前の値に対して所定値だけ低下させる補正を行う。
その後、ステップＳ２２に戻り、以降の処理を繰り返す。

＜ステップＳ２５：安定状態予測持続時間判断＞
挙動予測ユニット２００は、モデル演算部２０１の演算結果において、車両が安定した状態が所定の持続時間以上継続すると予測されるか否かを判別する。
予測される安定状態の持続時間が閾値以上である場合はステップＳ２６に進み、その他の場合はステップＳ２５を繰り返す。

＜ステップＳ２６：補正前の目標車速・目標舵角に復帰＞
自動運転制御ユニット１００は、ステップＳ２４において目標車速、目標舵角が補正されている場合には、補正前の値に復帰させる。
その後、一連の処理を終了する。

以上説明した第３実施形態によれば、基準となる車両挙動の指標であるモデルヨーレートに対する今後とり得る車両挙動の指標である実ヨーレートの偏差が増大し、車両が不安定な状態になる可能性があると予測される場合に、自動運転における目標車速、目標舵角を車両が安定化する方向に補正することにより、車両の挙動が不安定な状態が継続することを防止できる。

＜第４実施形態＞
次に、本発明を適用した車両制御装置の第４実施形態について説明する。
第４実施形態の車両制御装置においては、第１実施形態における安定状態持続時間の判断（ステップＳ０９）に代えて、車両の旋回状態の完了を判別した場合に、自動運転における目標車速、目標舵角を補正前の値に復帰させる。
旋回状態の完了は、例えば、ステレオカメラ装置５１等による車線形状の認識結果や、自車位置検出装置５５による測位結果と地図データ蓄積装置５６から読みだされる地図データとの照合結果に基づいて判別することができる。

以上説明した第４実施形態によれば、上述した第１実施形態の効果（（４）項に記載のものを除く）に加えて、車両が不安定となりやすい旋回状態の終了に応じて、目標車速、目標舵角の補正を終了することにより、自動運転制御における車速等を回復させ、車両の利便性を向上することができる。

＜第５実施形態＞
次に、本発明を適用した車両制御装置の第５実施形態について説明する。
第５実施形態の車両制御装置においては、第１実施形態において目標車速、目標舵角の補正要否判定に用いた実ヨーレート及びモデルヨーレートに代えて、道路の車線内における横方向の自車位置（車線内横位置）の実測値及びモデル値を用いることを特徴とする。
第５実施形態においては、第１実施形態におけるステップＳ０４及びステップＳ０８において、実際の車線内横位置とモデル値（自動運転制御ユニット１００の目標軌跡設定部１０１が設定する目標軌跡と実質的に一致する）との差分が、所定値以上大きい場合に不安定状態であると判別する。

以上説明した第５実施形態によれば、上述した第１実施形態の効果（（２）項に記載のものを除く）に加えて、一般的な車両に設けられている車線逸脱防止装置又は車線維持支援装置において通常用いられるパラメータである車線内横位置を利用することにより、既存の車両に新規なハードウェア等を追加することなく容易に本発明を適用することができる。

（変形例）
本発明は、以上説明した実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲内である。
（１）車両及び車両制御装置の構成は、上述した各実施形態に限定されず、適宜変更することが可能である。
（２）各実施形態において、車両は一例としてエンジンを走行用動力源とする自動車であったが、本発明はこれに限らず、エンジン電気ハイブリッド車両（ＨＥＶ）や、電気自動車（ピュアＥＶ）、燃料電池自動車（ＦＣＶ）等の電動車両にも適用することができる。
（３）各実施形態において、環境認識ユニットが環境認識に用いるセンサ類は一例であって、適宜変更することが可能である。
（４）各実施形態においては、車両挙動の指標としてヨーレート、車線内横位置を用いているが、これら以外の指標を用いてもよい。
（５）各実施形態においては、挙動安定化制御は、旋回内外輪の制動力差を用いて不安定な挙動からの回復を図るものであるが、挙動からの回復を図る手法はこれに限らず、適宜変更することが可能である。
例えば、左右駆動輪の駆動力差を発生可能なトルクベクタリング機能を有する車両の場合には、駆動力差を用いて挙動からの回復を図る構成としてもよい。
また、制動力差及び駆動力差をともに用いる構成としてもよい。
さらに、制駆動力差の制御とともに、操舵系の舵角制御を用いて挙動からの回復を図る構成としてもよい。例えば、オーバーステア挙動の発生時にカウンターステア制御を行う構成としてもよい。

１ 車両制御装置 １０ エンジン制御ユニット
２０ トランスミッション制御ユニット
３０ 電動パワーステアリング（ＥＰＳ）制御ユニット
４０ 挙動制御ユニット ４１ ハイドロリックユニット
４２ ヨーレートセンサ ４３ モデルヨーレート演算部
４４ 車速センサ ５０ 環境認識ユニット
５１ ステレオカメラ装置 ５２ ミリ波レーダ装置
５３ レーザスキャナ装置 ５４ 後側方レーダ装置
５５ 自車位置検出装置 ５６ 地図データ蓄積装置
１００ 自動運転制御ユニット １０１ 目標走行軌跡設定部
１０２ 目標車速設定部 １０３ 目標舵角設定部
２００ 挙動予測ユニット ２０１ モデル演算部
２０２ 路面摩擦係数（μ）推定部

Claims (9)

1. 車両が所定の目標走行軌跡をトレースするように目標車速及び目標舵角を設定し、前記目標車速及び前記目標舵角に基づいて前記車両を制御する自動運転制御部と、
   基準となる車両挙動の指標に対する実際の車両挙動の指標の偏差を演算する挙動偏差演算部とを備え、
   前記自動運転制御部は、前記偏差の増大に応じて前記目標車速と前記目標舵角との少なくとも一方を前記車両が安定化する方向に補正すること
   を特徴とする車両制御装置。
2. 前記挙動偏差演算部は、前記目標車速及び前記目標舵角に基づいて求められるヨーレートを前記基準となる車両挙動の指標とし、前記車両の実際のヨーレートを前記実際の車両挙動の指標とすること
   を特徴とする請求項１に記載の車両制御装置。
3. 前記挙動偏差演算部は、前記目標走行軌跡に基づいて推定される車線幅方向位置を前記基準となる車両挙動の指標とし、前記車両の実際の車線幅方向位置を前記実際の車両挙動の指標とすること
   を特徴とする請求項１に記載の車両制御装置。
4. 前記車両のアンダーステア挙動又はオーバーステア挙動を検出した際に左右車輪の制駆動力差を発生させて前記アンダーステア挙動又は前記オーバーステア挙動を抑制する方向のヨーモーメントを発生させる挙動安定化制御を行う挙動制御部を備え、
   前記自動運転制御部は、前記挙動安定化制御が行われた後に前記補正を行うこと
   を特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の車両制御装置。
5. 車両が所定の目標走行軌跡をトレースするように目標車速及び目標舵角を設定し、前記目標車速及び前記目標舵角に基づいて前記車両を制御する自動運転制御部と、
   車両挙動を予測する車両挙動予測部と、
   基準となる車両挙動の指標に対する前記予測された車両挙動の指標の偏差を演算する挙動偏差演算部とを備え、
   前記自動運転制御部は、前記偏差の増大に応じて前記目標車速と前記目標舵角との少なくとも一方を前記車両が安定化する方向に補正すること
   を特徴とする車両制御装置。
6. 前記車両挙動予測部は、前記車両の車両モデル、前記車両が走行する道路形状のデータ、及び、路面の推定摩擦係数を用いて前記車両挙動を予測すること
   を特徴とする請求項５に記載の車両制御装置。
7. 前記車両の旋回状態を検出する旋回状態検出部を備え、
   前記自動運転制御部は、前記旋回状態の終了に応じて前記補正を終了すること
   を特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の車両制御装置。
8. 前記自動運転制御部は、前記補正を行った後、前記偏差が所定値以下である状態が所定期間以上経過した場合に前記補正を終了すること
   を特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の車両制御装置。
9. 前記自動運転制御部は、前記補正を終了する際に、前記目標車速と前記目標舵角との少なくとも一方を、通常時に対して小さい変化速度により補正前の値に復帰させること
   を特徴とする請求項７又は請求項８に記載の車両制御装置。
   

Images