(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
運転者の操舵操作量に対する操舵輪の舵角の関係を変更する舵角制御手段を備え、車両の軌跡の制御について予め設定された開始条件又は更新条件が成立したと判定したときには、その時点に於ける運転者の操舵操作量及び車速に基づいて車両が目標進行方向にて目標到達位置に到達するに必要な目標軌跡に沿って車両を走行させるための操舵輪の目標舵角を演算し、前記目標舵角に基づいて前記舵角制御手段により操舵輪の舵角を制御する車両の走行制御装置に於いて、
前記目標進行方向は、前記時点に於ける運転者の操舵操作量に基づいて決定され、
前記目標到達位置は、前記時点に於ける運転者の操舵操作量に基づいて決定される角度を基準角度として、前記時点に於ける車両の位置より車両の前後方向に対し前記基準角度傾斜した方向に引いた直線上に存在し且つ前記時点に於ける車両の位置から車速に依存する距離の位置に決定され、
前記開始条件又は更新条件が成立したと判定する際の運転者の操舵操作量の変化率の大きさに応じて前記目標舵角を補正する
ことを特徴とする車両の走行制御装置。
【請求項２】
運転者の操舵操作量の変化率の大きさが第一の基準値よりも大きくなってから第二の基準値よりも小さくなるまでの運転者の操舵操作量の変化率の大きさの最大値が大きいときには前記最大値が小さいときに比して小さい値になるよう、前記時点に於ける車両から前記目標到達位置までの距離を補正するための補正係数を演算し、前記補正係数に基づいて前記目標舵角を補正することを特徴とする請求項１に記載の車両の走行制御装置。
【請求項３】
前記最大値が補正判定基準値以下であるときには、前記目標舵角を補正しないことを特徴とする請求項１に記載の車両の走行制御装置。
【請求項４】
前記最大値が制御終了判定基準値を越えるときには、前記軌跡の制御を終了することを特徴とする請求項１に記載の車両の走行制御装置。
【請求項５】
前記目標軌跡は、前記目標進行方向を示す直線を時間の座標軸とし、前記時点に於ける車両の位置より前記時間の座標軸に下した垂線を距離の座標軸とする仮想の直交座標に於いて、前記時点からの経過時間を指数の変数とする指数関数の曲線であ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制御装置。
【請求項６】
前記目標軌跡は、前記時点に於ける車両の位置に於いて前記時点に於ける車両の前後方向を示す直線に接し且つ前記目標到達位置に於いて前記目標進行方向を示す直線に接する円弧状の曲線であ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制御装置。
【請求項７】
前記時点に於ける操舵輪の舵角と前記目標舵角との偏差の大きさが小さくな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乃至４の何れか一つに記載の車両の走行制御装置。
【請求項８】
操舵輪の実際の舵角と前記目標舵角との偏差の大きさが小さくな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乃至４の何れか一つに記載の車両の走行制御装置。
【請求項９】
前記時点に於ける車両の位置と前記目標到達位置とを結ぶ直線を方向の基準線として、前記目標進行方向は前記目標到達位置に於いて前記方向の基準線に対し前記基準角度傾斜した方向に決定されることを特徴とする請求項１乃至８の何れか一つに記載の車両の走行制御装置。
【請求項１０】
前記軌跡の制御を行っていない状況に於いて、運転者の操舵操作量の変化率の大きさが開始条件を判定するための第一の基準値よりも大きくなった後に運転者の操舵操作量の変化率の大きさが開始条件を判定するための第二の基準値よりも小さくなったときに前記軌跡の制御の開始条件が成立したと判定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制御装置。
【請求項１１】
前記軌跡の制御を行っている状況に於いて、運転者の操舵操作量の変化率の大きさが更新条件を判定するための第一の基準値よりも大きくなった後に運転者の操舵操作量の変化率の大きさが更新条件を判定するための第二の基準値よりも小さくなったときに前記軌跡の制御の更新条件が成立したと判定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制御装置。
【請求項１２】
前記時点に於ける車両から前記時間の座標軸までの距離を基準距離として、前記基準距離と前記時点からの経過時間を指数の変数とする自然指数関数との積として目標距離が求められ、前記目標軌跡は前記時間の座標軸から前記目標距離の位置を結ぶ線として求められることを特徴とする請求項５に記載の車両の走行制御装置。
【請求項１３】
操舵操作の必要性に関連する車外の視覚情報の変化が発生してから人が当該視覚情報の変化を知覚するまでに要する一般的な時間をΔＴとし、ウェバー比を−ｋとし、前記時点からの経過時間をｔとして、前記自然指数関数の指数は−（ｋ／ΔＴ）ｔであることを特徴とする請求項１２に記載の車両の走行制御装置。
【請求項１４】
前記舵角制御手段は、運転者により操作される操舵入力手段に対し相対的に操舵輪を駆動することにより操舵輪の舵角を修正する舵角可変手段と、前記舵角可変手段を制御する制御手段とを有するセミバイワイヤ式の舵角制御手段であることを特徴とする請求項１乃至１３の何れか一つに記載の車両の走行制御装置。
【請求項１５】
前記舵角制御手段は、操舵輪の舵角を変化させる転舵手段と、前記操舵入力手段に対する運転者の操舵操作量を検出する手段と、通常時には運転者の操舵操作量に基づいて前記転舵手段を制御し、必要に応じて運転者の操舵操作に依存せずに前記転舵手段を制御する制御手段とを有するバイワイヤ式の舵角制御手段であることを特徴とする請求項１乃至１３の何れか一つに記載の車両の走行制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の走行制御装置に係り、更に詳細には車両が目標軌跡（目標走行ライン）に沿って走行するよう操舵輪の舵角を修正制御する車両の走行制御装置に係る。
【背景技術】
【０００２】
車両が目標軌跡に沿って走行するよう車両の軌跡を制御する車両の走行制御装置は従来種々提案されている。例えば下記の特許文献１には、車両前方の道路の車線情報に基づいて車両の目標軌跡を設定し、目標軌跡と車両の前方注視点との偏差が減少するよう自動操舵アクチュエータを制御する車線追従装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−４８０３５号公報
【特許文献２】特開２００７−２６９１８０号公報
【発明の概要】
【０００４】
〔発明が解決しようとする課題〕
上記特許文献１に記載された車線追従装置によれば、車両が目標軌跡に沿って走行するよう操舵トルクの制御によって運転者の操舵操作を促したり操舵輪の舵角を修正したりすることができる。
【０００５】
しかし上記特許文献１に記載された車線追従装置に於いては、車両の目標軌跡を設定するための車両前方の道路の車線情報及び車両の実軌跡に対応する車両の前方注視点の情報を取得するカメラの如き車外情報取得手段が必須である。また目標軌跡は基本的には車線情報に基づいて決定されるため、車両の目標軌跡を必ずしも運転者の希望に則した軌跡に設定することができない。更に車両前方の道路の車線情報がない状況や車線情報を取得できない状況に於いては、目標軌跡を設定することができないため、車両を目標軌跡に沿って走行させることができない。
【０００６】
尚、上記特許文献２には、操舵角及び車速に基づいて車両の目標軌跡を設定し、目標軌跡と車両の実軌跡との偏差が減少するよう操舵伝達比可変装置を制御する操舵制御装置が記載されている。この特許文献２に記載された操舵制御装置によれば、車両が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ができる。
【０００７】
しかし特許文献２に記載された操舵制御装置に於いては、車両の実軌跡を求めるためのＧＰＳの如き車外情報取得手段が必要である。また目標軌跡と実軌跡との偏差に基づいて操舵輪の舵角がフィードバック制御されるので、実軌跡が求められた後でなければ舵角を制御することができず、そのため制御の遅れに起因して車両を好ましく目標軌跡に沿って走行させることができない。
【０００８】
上記問題を解消すべく、例えば運転者の操舵操作量及び車速に基づいて車両が目標進行方向にて目標到達位置に到達するに必要な目標軌跡に沿って車両を走行させるための操舵輪の目標舵角を演算し、目標舵角に基づいて操舵輪の舵角を制御することが考えられる。かかる操舵輪の舵角の制御によれば、車両の目標軌跡や実軌跡を求めるための車外情報の取得を要することなく、車両の軌跡が運転者の希望に則した軌跡になるよう操舵輪の舵角を遅れなく制御することができる。
【０００９】
車両が目標進行方向にて目標到達位置に到達するに必要な目標軌跡は運転者の操舵操作量及び車速に基づいて設定可能である。しかし目標軌跡を設定する際の運転者の操舵操作量及び車速が同一であっても、操舵操作の速さによって目標軌跡が異なり、よって目標軌跡に沿って車両を走行させるための操舵輪の目標舵角も異なるものと考えられる。
【００１０】
よって操舵操作量及び車速に基づいて走行軌跡を制御する場合には、運転者の操舵操作の速さを考慮し、操舵操作の速さに応じて操舵輪の目標舵角を補正することが好ましい。
【００１１】
本発明は、車両が目標軌跡に沿って走行するよう車両の軌跡を制御する従来の走行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、運転者の希望に則し且つ運転者の操舵操作の速さを考慮した目標軌跡に沿って車両が走行するよう車両の走行を制御することである。
〔課題を解決するための手段及び発明の効果〕
【００１２】
上述の主要な課題は、本発明によれば、運転者の操舵操作量に対する操舵輪の舵角の関係を変更する舵角制御手段を備え、車両の軌跡の制御について予め設定された開始条件又は更新条件が成立したと判定したときには、その時点に於ける運転者の操舵操作量及び車速に基づいて車両が目標進行方向にて目標到達位置に到達するに必要な目標軌跡に沿って車両を走行させるための操舵輪の目標舵角を演算し、前記目標舵角に基づいて前記舵角制御手段により操舵輪の舵角を制御する車両の走行制御装置に於いて、前記目標進行方向は、前記時点に於ける運転者の操舵操作量に基づいて決定され、前記目標到達位置は、前記時点に於ける運転者の操舵操作量に基づいて決定される角度を基準角度として、前記時点に於ける車両の位置より車両の前後方向に対し前記基準角度傾斜した方向に引いた直線上に存在し且つ前記時点に於ける車両の位置から車速に依存する距離の位置に決定され、前記開始条件又は更新条件が成立したと判定する際の運転者の操舵操作量の変化率の大きさに応じて前記目標舵角を補正することを特徴とする車両の走行制御装置（請求項１の構成）によって達成される。
【００１３】
後に詳細に説明する如く、運転者の操舵操作量は車両の現在の進行方向を基準に見て車両の現在位置から目標到達位置までの方向に関係し、車速は車両の現在位置から目標到達位置までの距離に関係している。また運転者の操舵操作量は車両が目標到達位置に到達する際の目標進行方向にも関係している。
【００１４】
車両の軌跡の制御について予め設定された開始条件又は更新条件が成立したと判定した時点を基準時点と呼ぶこととする。上記請求項１の構成によれば、基準時点の運転者の操舵操作量及び車速に基づいて車両が目標進行方向にて目標到達位置に到達するための目標軌跡に沿って車両が走行するための操舵輪の目標舵角が演算され、目標舵角に基づいて操舵輪の舵角が制御される。特に、目標進行方向は、基準時点に於ける運転者の操舵操作量に基づいて決定され、目標到達位置は、基準時点に於ける運転者の操舵操作量に基づいて決定される角度を基準角度として、基準時点に於ける車両の位置より車両の前後方向に対し基準角度傾斜した方向に引いた直線上に存在し且つ基準時点に於ける車両の位置から車速に依存する距離の位置に決定される。
【００１５】
従って車両の目標軌跡や実軌跡を求めるための車外情報の取得は不要であり、また車外情報に基づいて実際の軌跡を求めることも、目標軌跡と実際の軌跡との偏差に基づいて車両の軌跡をフィードバック制御することも必要でない。よって車両の軌跡が運転者の希望に則した軌跡になるよう操舵輪の舵角を遅れなく制御し、車両を運転者が希望する目標軌跡に沿って走行させることができる。
特に、基準時点に於ける運転者の操舵操作量及び車速に基づいて目標到達位置を決定し、基準時点に於ける運転者の操舵操作量に基づいて目標進行方向を決定することができる。また、基準時点に於ける運転者の操舵操作量に基づいて決定される角度を基準角度とし、基準時点に於ける車両の位置より車両の前後方向に対し基準角度傾斜した方向に引いた直線上に位置し且つ基準時点に於ける車両の位置から車速に依存する距離の位置として目標到達位置を決定することができる。よって、基準時点に於ける運転者の操舵操作量及び車速に基づいて車両が目標進行方向にて目標到達位置に到達するための車両の目標軌跡を求めることができる。
【００１６】
また請求項１の構成によれば、車両の軌跡の制御について予め設定された開始条件又は更新条件が成立したと判定する際の運転者の操舵操作量の変化率の大きさに応じて目標舵角が補正される。よって運転者の操舵操作の速さの如何に拘らず、運転者の操舵操作の速さに応じた操舵輪の目標舵角を設定することができる。従って運転者の操舵操作量の変化率の大きさが考慮されない場合に比して、運転者の操舵操作の速さに適した目標軌跡に基づいて車両の軌跡を制御することができる。
【００１７】
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項１の構成に於いて、運転者の操舵操作量の変化率の大きさが第一の基準値よりも大きくなってから第二の基準値よりも小さくなるまでの運転者の操舵操作量の変化率の大きさの最大値が大きいときには前記最大値が小さいときに比して小さい値になるよう、前記時点に於ける車両から前記目標到達位置までの距離を補正するための補正係数を演算し、前記補正係数に基づいて前記目標舵角を補正するよう構成される（請求項２の構成）。
【００１８】
一般に運転者の進路変更の要求の度合は、所定の時間的範囲内に於ける運転者の操舵操作量の変化率の大きさの最大値により判定可能である。また運転者の進路変更の要求の度合に基づく目標軌跡の補正は、車両の軌跡の制御を開始又は更新すべきと判定した時点に於ける車両から目標到達位置までの距離を補正することによって行うことができる。
【００１９】
上記請求項２の構成によれば、運転者の操舵操作量の変化率の大きさが第一の基準値よりも大きくなってから第二の基準値よりも小さくなるまでの運転者の操舵操作量の変化率の大きさの最大値が大きいときには該最大値が小さいときに比して小さい値になるよう、上記時点に於ける車両から目標到達位置までの距離を補正するための補正係数が演算される。そして補正係数に基づいて目標舵角が補正される。従って車両から目標到達位置までの距離を補正することによって目標軌跡を補正することができ、補正後の目標軌跡に沿って走行するよう車両の軌跡を制御することができる。
【００２０】
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項１の構成に於いて、前記最大値が補正判定基準値以下であるときには、前記目標舵角を補正しないよう構成される（請求項３の構成）。
【００２１】
一般に操舵操作量の変化率の大きさの最大値が小さいときには、運転者の進路変更の要求の度合も低く、よって目標軌跡の補正の必要性も低いと考えられる。上記請求項３の構成によれば、操舵操作量の変化率の大きさの最大値が補正判定基準値以下であるときには、目標舵角が補正されないので、運転者の進路変更の要求の度合が低い状況に於いて、目標舵角が不必要に補正されることを防止することができる。
【００２２】
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項１の構成に於いて、前記最大値が制御終了判定基準値を越えるときには、前記軌跡の制御を終了するよう構成される（請求項４の構成）。
【００２３】
一般に操舵操作量の変化率の大きさの最大値が非常に大きいときには、緊急回避操舵の如く運転者の進路変更の要求の度合が非常に高く、よって目標軌跡に基づく車両の軌跡制御よりも運転者の進路変更の要求を優先させる方が好ましいと考えられる。
【００２４】
上記請求項４の構成によれば、操舵操作量の変化率の大きさの最大値が制御終了判定基準値を越えるときには、軌跡の制御が終了される。従って運転者の進路変更の要求の度合が非常に高い状況に於いて、大きく補正された目標舵角に基づく車両の軌跡制御が継続されること防止し、運転者の進路変更の要求の充足が阻害される虞れを低減することができる。
【００２５】
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項１乃至４の何れか一つの構成に於いて、前記最大値は運転者の操舵操作量の変化率の大きさが第一の基準値よりも大きくなってから第二の基準値よりも小さくなるまでの運転者の操舵操作量の変化率の大きさの最大値であるよう構成される（請求項５の構成）。
【００２６】
一般に運転者が車両の進路を変更する場合には、まず比較的速く操舵操作量を変化させ、しかる後操舵操作量の変化を穏やかにする。従って運転者の操舵操作量の変化率の大きさが第一の基準値よりも大きくなってから第二の基準値よりも小さくなるまでの運転者の操舵操作量の変化率の大きさの最大値により運転者の進路変更の要求の度合を判定することができる。
【００２７】
上記請求項５の構成によれば、運転者の操舵操作量の変化率の大きさが第一の基準値よりも大きくなってから第二の基準値よりも小さくなるまでの運転者の操舵操作量の変化率の大きさの最大値が操舵操作量の変化率の大きさの最大値とされる。よって運転者の進路変更の要求の度合に応じて目標舵角を補正することができる。
【００２８】
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項１乃至４の何れか一つの構成に於いて、前記目標軌跡は、前記目標進行方向を示す直線を時間の座標軸とし、前記時点に於ける車両の位置より前記時間の座標軸に下した垂線を距離の座標軸とする仮想の直交座標に於いて、前記時点からの経過時間を指数の変数とする指数関数の曲線であるよう構成される（請求項６の構成）。
【００２９】
上記請求項６の構成によれば、目標進行方向を示す直線を時間の座標軸とし、基準時点に於ける車両の位置より時間の座標軸に下した垂線を距離の座標軸とする仮想の直交座標に於いて、基準時点からの経過時間を指数の変数とする指数関数の曲線として目標軌跡を求めることができる。
【００３０】
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項１乃至４の何れか一つの構成に於いて、前記目標軌跡は、前記時点に於ける車両の位置に於いて前記時点に於ける車両の前後方向を示す直線に接し且つ前記目標到達位置に於いて前記目標進行方向を示す直線に接する円弧状の曲線であるよう構成される（請求項７の構成）。
【００３１】
上記請求項７の構成によれば、基準時点に於ける車両の位置に於いて基準時点に於ける車両の前後方向を示す直線に接し且つ目標到達位置に於いて目標進行方向を示す直線に接する円弧状の曲線として目標軌跡を求めることができる。
【００３２】
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項１乃至４の何れか一つの構成に於いて、前記時点に於ける操舵輪の舵角と前記目標舵角との偏差の大きさが小さくなるよう操舵輪の舵角を修正するよう構成される（請求項８の構成）。
【００３３】
上記請求項８の構成によれば、基準時点に於ける操舵輪の舵角と目標舵角との偏差の大きさが小さくなるよう操舵輪の舵角を修正される。よって操舵輪の舵角が目標舵角になるよう操舵輪の舵角をフィードフォワード式に効率的に制御することができ、また運転者の操舵操作を要することなく操舵輪の舵角を目標舵角にすることができる。
【００３４】
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項１乃至４の何れか一つの構成に於いて、操舵輪の実際の舵角と前記目標舵角との偏差の大きさが小さくなるよう操舵輪の舵角を制御するよう構成される（請求項９の構成）。
【００３５】
上記請求項９の構成によれば、操舵輪の実際の舵角と目標舵角との偏差の大きさが小さくなるよう操舵輪の舵角が制御される。よって操舵輪の舵角が目標舵角になるよう操舵輪の舵角をフィードバック式に正確に制御することができ、また運転者によって操舵操作が行われても操舵輪の舵角を目標舵角にすることができる。
【００３６】
尚フィードバックの制御は操舵輪の舵角について行われるので、フィードバックの制御が車両の軌跡について行われる従来の車両の走行制御装置の場合に比して、操舵輪の舵角の制御の遅れは遥かに小さい。
【００４１】
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項１乃至８の何れか一つの構成に於いて、前記時点に於ける車両の位置と前記目標到達位置とを結ぶ直線を方向の基準線として、前記目標進行方向は前記目標到達位置に於いて前記方向の基準線に対し前記基準角度傾斜した方向に決定されるよう構成される（請求項９の構成）。
【００４２】
上記請求項９の構成によれば、基準時点に於ける車両の位置と目標到達位置とを結ぶ直線を方向の基準線として、目標到達位置に於いて方向の基準線に対し基準角度傾斜した方向を目標進行方向に決定することができる。
【００４３】
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項１乃至４の何れか一つの構成に於いて、前記軌跡の制御を行っていない状況に於いて、運転者の操舵操作量の変化率の大きさが開始条件を判定するための第一の基準値よりも大きくなった後に運転者の操舵操作量の変化率の大きさが開始条件を判定するための第二の基準値よりも小さくなったときに前記軌跡の制御の開始条件が成立したと判定するよう構成される（請求項１０の構成）。
【００４４】
上述の如く、運転者が車両の進路を変更する場合には、まず比較的速く操舵操作量を変化させ、しかる後操舵操作量の変化を穏やかにする。従って運転者の操舵操作量の変化率の大きさの推移に基づいて車両の軌跡の制御の開始又は更新の必要性を判定することができる。
【００４５】
上記請求項１０の構成によれば、軌跡の制御が行われていない状況に於いて、運転者の操舵操作量の変化率の大きさが開始条件を判定するための第一の基準値よりも大きくなった後に開始条件を判定するための第二の基準値よりも小さくなったときには、その判定により軌跡の制御の開始条件が成立したと判定することができる。
【００４６】
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項１乃至４の何れか一つの構成に於いて、前記軌跡の制御を行っている状況に於いて、運転者の操舵操作量の変化率の大きさが更新条件を判定するための第一の基準値よりも大きくなった後に運転者の操舵操作量の変化率の大きさが更新条件を判定するための第二の基準値よりも小さくなったときに前記軌跡の制御の更新条件が成立したと判定するよう構成される（請求項１１の構成）。
【００４７】
上記請求項１１の構成によれば、軌跡の制御が行われている状況に於いて、運転者の操舵操作量の変化率の大きさが更新条件を判定するための第一の基準値よりも大きくなった後に更新条件を判定するための第二の基準値よりも小さくなったときには、その判定により軌跡の制御の更新条件が成立したと判定することができる。
【００４８】
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項５の構成に於いて、前記時点に於ける車両から前記時間の座標軸までの距離を基準距離として、前記基準距離と前記時点からの経過時間を指数の変数とする自然指数関数との積として目標距離が求められ、前記目標軌跡は前記時間の座標軸から前記目標距離の位置を結ぶ線として求められるよう構成される（請求項１２の構成）。
【００４９】
上記請求項１２の構成によれば、基準距離と基準時点からの経過時間を指数の変数とする自然指数関数との積として目標距離を求め、時間の座標軸から目標距離の位置を結ぶ線として目標軌跡求めることができる。
【００５０】
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項１２の構成に於いて、操舵操作の必要性に関連する車外の視覚情報の変化が発生してから人が当該視覚情報の変化を知覚するまでに要する一般的な時間をΔＴとし、ウェバー比を−ｋとし、前記時点からの経過時間をｔとして、前記自然指数関数の指数は−（ｋ／ΔＴ）ｔであるよう構成される（請求項１３の構成）。
【００５１】
上記請求項１３の構成によれば、自然指数関数の指数は−（ｋ／ΔＴ）ｔであるので、人の知覚特性に合った車両の目標距離を求め、これにより人の知覚特性に合った車両の目標軌跡を求めることができる。
【００５２】
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項１乃至１３の何れか一つの構成に於いて、前記舵角制御手段は、運転者により操作される操舵入力手段に対し相対的に操舵輪を駆動することにより操舵伝達比を変化させる操舵伝達比可変手段と、前記操舵伝達比可変手段を制御する制御手段とを有するセミバイワイヤ式の舵角制御手段であるよう構成される（請求項１４の構成）。
【００５３】
上記請求項１４の構成によれば、操舵伝達比可変手段を有するセミバイワイヤ式の舵角制御手段を備えた車両に於いて、操舵伝達比可変手段により操舵伝達比を変化させることにより操舵輪の舵角を制御することができる。
【００５４】
また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項１乃至１３の何れか一つの構成に於いて、前記舵角制御手段は、操舵輪の舵角を変化させる転舵手段と、前記操舵入力手段に対する運転者の操舵操作量を検出する手段と、通常時には運転者の操舵操作量に基づいて前記転舵手段を制御し、必要に応じて運転者の操舵操作に依存せずに前記転舵手段を制御する制御手段とを有するバイワイヤ式の舵角制御手段であるよう構成される（請求項１５の構成）。
【００５５】
上記請求項１５の構成によれば、バイワイヤ式の舵角制御手段を備えた車両に於いて、転舵手段を制御することにより運転者の操舵操作に依存せずに操舵輪の舵角を制御することができる。
〔課題解決手段の好ましい態様〕
【００５６】
本発明の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１乃至４の何れか一つの構成に於いて、車両の軌跡の制御について予め設定された開始条件又は更新条件が成立したと判定する際の運転者の操舵操作量の変化率の大きさ及び車速に応じて前記目標舵角を補正するよう構成される（好ましい態様１）。
【００５７】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項２乃至４の何れか一つの構成に於いて、操舵操作量の変化率の大きさの最大値が大きいときには前記最大値が小さいときに比して小さい値になるよう、また車速が高いときには車速が低いときに比して小さい値になるよう、前記時点に於ける車両から目標到達位置までの距離を補正するための補正係数を演算し、前記補正係数に基づいて前記目標舵角を補正するよう構成される（好ましい態様２）。
【００５８】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項２乃至５の何れか一つの構成に於いて、補正係数は１以下の正の値であり、前記最大値が補正判定基準値以下であるときには補正係数は１であるよう構成される（好ましい態様３）。
【００５９】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項２乃至５の何れか一つの構成に於いて、補正係数は１以下の正の値であり、前記最大値が制御終了判定基準値以下であるときには補正係数は制御終了基準値未満であるよう構成される（好ましい態様４）。
【００６０】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記好ましい態様１の構成に於いて、目標舵角を補正するための車速は運転者の操舵操作量の変化率の大きさが最大値になるときの車速であるよう構成される（好ましい態様５）。
【００６１】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記好ましい態様５の構成に於いて、最大値が補正判定基準値以下であるときには、目標舵角を補正しないよう構成され、補正判定基準値は車速が高いときには車速が低いときに比して小さいよう構成される（好ましい態様６）。
【００６２】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記好ましい態様５の構成に於いて、最大値が制御終了判定基準値を越えるときには、軌跡の制御を終了するよう構成され、制御終了判定基準値は車速が高いときには車速が低いときに比して小さいよう構成される（好ましい態様７）。
【００６３】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１乃至４の何れか一つの構成に於いて、走行制御装置は運転者の操舵操作量及び車速と操舵輪の目標舵角との関係を記憶しており、車両の軌跡の制御について予め設定された開始条件又は更新条件が成立したと判定した時点に於ける運転者の操舵操作量及び車速に基づいて前記関係より操舵輪の目標舵角を演算するよう構成される（好ましい態様８）。
【００６４】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１乃至４の何れか一つの構成に於いて、走行制御装置は予め設定された軌跡の制御の終了条件が成立するまで操舵輪の舵角を制御するよう構成される（好ましい態様９）。
【００６５】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１乃至４の何れか一つの構成に於いて、走行制御装置は車両の軌跡の制御について予め設定された開始条件又は更新条件が成立していないと判定したときには、予め設定された操舵伝達比が達成されるよう操舵輪の舵角を制御するよう構成される（好ましい態様１０）。
【００６６】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項６の構成に於いて、走行制御装置は車両の軌跡の制御について予め設定された開始条件又は更新条件が成立したと判定した時点からの経過時間と運転者の操舵操作量及び車速と操舵輪の目標舵角との関係を記憶しており、開始条件又は更新条件が成立したと判定した時点からの経過時間と開始条件又は更新条件が成立したと判定した時点に於ける運転者の操舵操作量及び車速とに基づいて前記関係より操舵輪の目標舵角を演算するよう構成される（好ましい態様１１）。
【００６７】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項７の構成に於いて、走行制御装置は運転者の操舵操作量及び車速と操舵輪の目標舵角との関係を記憶しており、車両の軌跡の制御について予め設定された開始条件又は更新条件が成立したと判定した時点からの経過時間に関係なく開始条件又は更新条件が成立したと判定した時点に於ける運転者の操舵操作量及び車速に基づいて前記関係より操舵輪の目標舵角を演算するよう構成される（好ましい態様１２）。
【００６８】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１４の構成に於いて、車両は運転者による操舵操作を補助する補助操舵力を発生する補助操舵力発生手段と、運転者の操舵負担を軽減するための目標補助操舵力に基づいて補助操舵力発生手段を制御する補助操舵力制御手段とを有し、補助操舵力制御手段は軌跡の制御が行われている状況に於いては、舵角制御手段による操舵輪の舵角の制御に起因する操舵力の変動量を推定し、検出された操舵力を操舵力の変動量にて補正し、補正後の操舵力に基づいて運転者の操舵負担を軽減するために必要な補助操舵力を演算し、必要な補助操舵力と操舵力の変動量との和を目標補助操舵力とするよう構成される（好ましい態様１３）。
【００６９】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１５の構成に於いて、車両は操舵反力を発生する操舵反力発生手段と、目標操舵反力に基づいて操舵反力発生手段を制御する操舵反力制御手段とを有する操舵反力付与装置を備え、操舵反力制御手段は運転者の操舵操作量に基づいて舵角制御手段による操舵輪の舵角の制御の影響を受けない基本の操舵反力を演算し、基本の操舵反力から運転者の操舵負担を軽減するための操舵反力低減量を減算した値に基づいて目標操舵反力を演算するよう構成される（好ましい態様１４）。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】舵角可変装置及び電動式パワーステアリング装置が搭載された車両に適用された本発明による車両の走行制御装置の第一の実施形態を示す概略構成図である。
【図２】第一の実施形態に於ける走行制御のメインルーチンを示すフローチャートである。
【図３】第一の実施形態に於ける軌跡制御の開始条件の成立判定ルーチンを示すフローチャートである。
【図４】第一の実施形態に於ける軌跡制御の更新条件の成立判定ルーチンを示すフローチャートである。
【図５】第一の実施形態に於ける前輪の目標舵角演算ルーチンを示すフローチャートである。
【図６】第一の実施形態に於ける前輪の舵角制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図７】車速Ｖと目標ステアリングギヤ比Ｎtとの間の関係を示すグラフである。
【図８】操舵トルクＴhd又はＴhdaと基本アシストトルクＴpabとの間の関係を示すグラフである。
【図９】車速Ｖと車速係数Ｋvとの間の関係を示すグラフである。
【図１０】操舵トルクＴhd又はＴhdaと車速Ｖと基本アシストトルクＴpabとの間の関係を示すグラフである。
【図１１】第三の実施形態に於ける走行制御のメインルーチンを示すフローチャートである。
【図１２】第三の実施形態に於ける前輪の目標舵角演算ルーチンを示すフローチャートである。
【図１３】図１２のステップ４５０に於ける前輪の目標舵角演算のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図１４】図１２のステップ５００に於ける前輪の目標舵角演算のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図１５】バイワイヤ式のステアリング装置が搭載された車両に適用された本発明による車両の走行制御装置の第五の実施形態を示す概略構成図である。
【図１６】第五の実施形態に於ける走行制御のメインルーチンを示すフローチャートである。
【図１７】第五の実施形態に於ける前輪の舵角制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図１８】補正後の操舵トルクＴh0と基本操舵負担軽減トルクＴpadbとの間の関係を示すグラフである。
【図１９】補正後の操舵トルクＴh0と車速Ｖと基本操舵負担軽減トルクＴpadbとの間の関係を示すグラフである。
【図２０】第七の実施形態に於ける前輪の舵角制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図２１】２輪モデルの車両が進路を変更する場合を示す説明図である。
【図２２】車両が定常円旋回し、円弧状の軌跡を描いて走行する場合を示す説明図である。
【図２３】前輪の舵角が運転者の操舵操作量に対応する舵角及び案内棒モデルに基づいて修正された舵角である場合について、定常円旋回による車両の円弧状の軌跡を示す説明図である。
【図２４】水平加速度ｘ″が変化する状況に於いて、人が水平加速度ｘ″の変化を知覚できる最小量Δｘ″及び人が最小量最小量Δｘ″の変化を知覚するに要する最小時間ΔＴを示す説明図である。
【図２５】車両が案内棒の基準位置より案内棒の先端位置まで指数関数の軌跡を描いて走行する場合を示す説明図である。
【図２６】車両が指数関数の軌跡を描いて走行する場合に於いて、車両が案内棒の基準位置と案内棒の先端位置との間の位置へ移動した状況を示す説明図である。
【図２７】図２６に示された状況について、距離に関する座標軸及び時間に関する座標軸に平行な成分への車速の分解を示す説明図である。
【図２８】車両の進行方向が変更される際の操舵角θ及び操舵角速度θdの変化の一例を示すグラフである。
【図２９】車速Ｖと基準操舵角速度θdsと補正係数Ｋaとの間の関係を示すグラフである。
【図３０】目標軌跡が円弧状の軌跡である場合について、操舵角速度に適合するよう案内棒の長さを低減補正する要領を示す説明図である。
【図３１】目標軌跡が指数関数の軌跡である場合について、操舵角速度に適合するよう案内棒の長さを補正する要領を示す説明図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００７１】
実施形態の総括説明
具体的な実施形態の説明に先立ち、各実施形態に共通の技術的事項について総括的に説明する。
１）案内棒モデル
【００７２】
車両の軌跡に関する運転者の意図は、運転者の操舵操作量に反映されていると考えられるので、操舵輪である前輪の向き、即ち前輪の舵角が運転者の前方注視方向であると考えられてよい。そこで前輪に仮想の案内棒が設置された仮想の車両を定義し、運転者は案内棒の先端が希望の軌跡に沿って移動するように車両を運転していると仮定する。その場合前方注視距離、即ち車両から運転者が注視する位置までの距離は案内棒の長さに対応し、車速に応じて変化すると考えられる。
【００７３】
本明細書に於いては、上述の仮想の案内棒を備えた車両のモデルを「案内棒モデル」と呼ぶこととする。案内棒モデルによれば、運転者が車両の進路を変更しようとしたときの運転者の操舵操作量及び車速に基づいて、案内棒の先端を通る軌跡として車両の好ましい目標軌跡を設定することができる。
【００７４】
従って設定された目標軌跡に沿って車両が走行するよう前輪の舵角を制御することにより、車両周囲の情報を撮影や車外よりの通信等によって周囲の情報を取得することを要することなく、車両を好ましい目標軌跡に沿って走行させることができる。
【００７５】
案内棒モデルに基づく車両の軌跡制御の理解が容易になるよう、図２５に示されている如く、車両は前輪１００及び後輪１０２を備えた２輪モデルの車両１０４であるとする。そして車両１０４がその前後方向を示す線１０６に対し角度φ傾斜した目標進路１０８へ進路を変更する場合について考える。尚角度の単位はradである。
【００７６】
図示の如く、前輪１００の中心Ｏから目標進路１０８上の点Ｐまで前輪の前後方向に沿って車両の前方へ仮想の案内棒１１０が突き出ているものとし、車両の前後方向に対する案内棒１１０の傾斜角をβとする。そして案内棒１１０の長さ、即ち線分ＯＰの長さをＡとし、目標進路１０８と案内棒１１０とがなす角度をαとする。また前輪１００の中心Ｏから目標進路１０８までの距離をｘとし、前輪１００の舵角をδとする（δ＝β）。更に車両１０４のホイールベースをＷＢとし、車速をＶとする。尚長さの単位はmであり、時間の単位はsecである。
【００７７】
舵角δ及び車速Ｖが変化せずに微小時間dｔが経過することにより、車両１０４が実線にて示された位置より破線にて示された位置へ移動し、これに伴う角度φ及び距離ｘの変化をそれぞれdφ及び距離dｘとすると、下記の式１〜式４が成立する。尚微小時間dｔは非常に小さいので、図示の如く前輪１００は案内棒１１０上の点に移動し、後輪１０２は移動前の車両の前後方向を示す線１０６上の点に移動すると考えられてよい。
【００７８】
β＝φ−α  ……（１）
ｘ＝Ａ＊sinα  ……（２）
−ＷＢdφ＝Ｖdｔ＊sinβ  ……（３）
−dｘ＝Ｖdｔ＊sinα  ……（４）
【００７９】
上記式２をαで微分すると、下記の式５が得られるので、dｘは下記の式６により表される。
dｘ／dα＝Ａ＊cosα  ……（５）
dｘ＝Ａ＊cosα＊dα  ……（６）
【００８０】
上記式４に式６を代入すると、下記の式７が得られるので、案内棒の長さＡは下記の式８により表される。
−Ａ＊cosα＊dα＝Ｖdｔ＊sinα  ……（7）
Ａ＝−（Ｖdｔ＊sinα）／（cosα＊dα）
＝−(Ｖdｔ＊tanα)/dα
＝−Ｖdｔ＊｛１／（cosα）２｝  ……（８）
【００８１】
また上記式３をＶdｔについて解くと、下記の式９が得られ、式９を式８に代入すると下記の式１０が得られる。
Ｖdｔ＝（−ＷＢdφ）／sinβ  ……（９）
Ａ＝−（−ＷＢdφ）／sinβ＊｛１／（cosα）２｝  ……（１０）
【００８２】
旋回の如き車両の非直進走行は定常円走行の組合せと考えることができ、軌跡が円弧である場合には角度α及びβは互いに同一である。またβは前輪の舵角δと同一である。よって式１０の角度α及びβを舵角δに書き換えることにより、案内棒の長さＡを式１１にて表すことができる。
Ａ＝（ＷＢdφ）／sinδ＊｛１／（cosδ）２｝  ……（１１）
【００８３】
式１１のdφは車両のヨーレートＹＲであり、ヨーレートＹＲは下記の式１２により表される。
ＹＲ＝Ｖ／ＷＢ＊δ  ……（１２）
【００８４】
よって式１１のdφに式１２を代入することにより、案内棒の長さＡを式１３にて表すことができる。
Ａ＝ＷＢ（Ｖ／ＷＢ＊δ）／sinδ＊｛１／（cosδ）２｝
＝（Ｖ＊δ）／sinδ＊｛１／（cosδ）２｝  ……（１３）
【００８５】
尚車両の旋回方向が左旋回か右旋回かによって舵角δの符号が異なる場合には、車両の旋回方向が逆になることによって舵角δの符号が逆になると、sinδの符号も同様に逆になるので、案内棒の長さＡは常に正の値である。
【００８６】
以上の説明に於いては、案内棒１１０は前輪１００の中心Ｏを基準位置とし該基準位置から前輪の前後方向に沿って車両の前方へ突き出ているものとして案内棒モデルを説明した。しかし車両の軌跡は車両の重心の軌跡と考える方が好ましいので、これ以降の説明に於いては、案内棒は車両の重心を基準位置とし該基準位置から前輪の前後方向に沿って車両の前方へ突き出ているものとする。
【００８７】
２）円弧状の軌跡
次に図２６に示されている如く、前輪の舵角δ及び車速Ｖがそれぞれ一定の値に設定されて車両１０４が定常円旋回し、位置Ｐ0より位置Ｐ1まで円弧状の軌跡Ｔcを描いて走行する場合について考える。この場合車両１０４の重心が位置Ｐ0にあるときの案内棒に対応する線分は、基準点Ｐ0より先端Ｐ1まで延在している。
【００８８】
車両１０４の運動は定常円旋回運動であるので、車両のヨーレートＹＲは上記式１２により表され、車両の横加速度ＬＡは下記の式１４により表される。
ＬＡ＝ＹＲ＊Ｖ  ……（１４）
【００８９】
よって円弧状の軌跡Ｔcの半径Ｒは下記の式１５により表される。
Ｒ＝Ｖ２／ＬＡ
＝Ｖ２／（ＹＲ＊Ｖ）
＝Ｖ／ＹＲ
＝Ｖ／（Ｖ／ＷＢ＊δ）
＝ＷＢ／δ  ……（１５）
【００９０】
また図２６に示されている如く、車両１０４の前後方向を示す線１０６及び目標進路を示す線１０８はそれぞれ位置Ｐ0及びＰ1に於いて円弧状の軌跡Ｔcに接する接線である。線１０６及び１０８の交点をＱ1とし、円弧状の軌跡Ｔcの中心Ｏcより案内棒１１０に下した垂線の足をＱ2とする。三角形Ｐ0ＯcＰ1は中心Ｏcを頂点とする二等辺三角形であるので、角度Ｐ0ＯcＱ2及び角度Ｐ1ＯcＱ2は互いに等しく、これらをγとする。また角度ＯcＰ0Ｑ2及び角度ＯcＰ1Ｑ2も互いに等しく、これらをλとする。
【００９１】
図２６より解る如く、下記の式１６及び１７が成立する。よって角度γは角度α及びδと同一である。
α＋λ＝δ＋λ＝π／２  ……（１６）
γ＋λ＝π／２  ……（１７）
【００９２】
また図２６より解る如く、案内棒に対応する線分の長さＡ0は線分Ｐ0Ｑ2の２倍であり、線分Ｐ0Ｑ2の長さはＲ＊sinγ＝Ｒ＊sinδである。よって案内棒に対応する線分の長さＡ0は式１８にて表わされる。
Ａ0＝２Ｒ＊sinδ
＝２（ＷＢ／δ）＊sinδ  ……（１８）
【００９３】
式１８により表される案内棒に対応する線分の長さＡ0は車速Ｖを含んでおらず、車速Ｖに依存しない。この線分の長さＡ0と式１３により表される案内棒の長さＡとの比較より、前輪の舵角δを修正しなければ、案内棒１１０の先端を通る円弧状の軌跡に沿って車両を走行させることができないことが解る。換言すれば、線分の長さＡ0を式１３により表される案内棒の長さＡと同一の値にするためには、運転者の操舵操作量及びステアリングギヤ比により定まる舵角（「本来の舵角」という）δとは異なる値に前輪の舵角を修正しなければならない。
【００９４】
図２７に示されている如く、前輪の舵角が本来の舵角δから修正後の舵角δ′に修正されると、車両１０４が案内棒１１０の先端Ｐ1′を通る円弧状の軌跡Ｔc′に沿って走行することができるとする。また円弧状の軌跡Ｔc′の中心及び半径はそれぞれＯc′、Ｒ′であるとする。
【００９５】
半径Ｒ′は上記式１５に対応する下記の式１９により表される。
Ｒ′＝ＷＢ／δ′  ……（１９）
【００９６】
三角形Ｐ0Ｐ1Ｏc及び三角形Ｐ0Ｐ1′Ｏc′は相似形であるので、下記の式２０が成立する。
Ｒ／Ｒ′＝Ａ0／Ａ  ……（２０）
【００９７】
この式２０にδがδ′に書き換えられた上記式１３及び上記式１５、１８、１９を代入すると、下記の式２１が得られる。
δ′／δ＝２ＷＢ＊sinδ′＊sinδ＊（cosδ′）２／（Ｖ＊δ′＊δ）
……（２１）
【００９８】
前輪の舵角δ及び修正後の舵角δ′が小さい値であるときには、sinδ及びsinδ′はそれぞれδ及びδ′であると看做されてよく、cosδ′は１であると看做されてよい。よって修正後の舵角δ′は上記式２１が変形された下記の式２２により表される。
δ′＝（２ＷＢ／Ｖ）＊δ  ……（２２）
【００９９】
運転者の操舵操作量としての操舵角をθとし、ステアリングギヤ比をＮとすると、前輪の本来の舵角δは下記の式２３により表される。尚ステアリングギヤ比Ｎは一定であってもよく、また例えば車速Ｖに応じて可変設定される値であってもよい。
δ＝θ／Ｎ  ……（２３）
【０１００】
よって修正後の舵角δ′は下記の式２４により表される。
δ′＝（２ＷＢ／Ｖ）＊θ／Ｎ  ……（２４）
【０１０１】
また前輪の舵角及び車速がそれぞれ一定のδ′及びＶに維持された状態で車両が位置Ｐ0より位置Ｐ1′まで円弧状の軌跡Ｔc′に沿って走行するに要する時間をＴaとする。時間Ｔaは中心角が２γ＝２δで半径がＲ′の扇形の円弧に沿って式２５により表されるヨーレートＹＲにて円弧運動するに必要な時間である。よって時間Ｔaは式２６により表される通り、１［sec］であり、車速Ｖに依存しない。
ＹＲ＝Ｖ／ＷＢ＊δ′  ……（２５）
Ｔa ＝２δ／ＹＲ
＝２ＷＢ＊δ／（Ｖ＊δ′）
＝２ＷＢ＊δ／｛Ｖ＊（２ＷＢ／Ｖ）＊δ｝
＝１  ……（２６）
【０１０２】
従って前輪の本来の舵角がδである状況に於いて、車速Ｖを一定の値に維持し目標舵角δatを修正後の舵角δ′に設定して前輪の舵角を制御することにより、案内棒１１０の先端Ｐ1′を通る円弧状の軌跡Ｔc′に沿って車両を走行させることができる。そして車速Ｖの値に関係なく車両は時間Ｔa＝１［sec］が経過するときに位置Ｐ1′を通過する。
【０１０３】
３）指数関数の軌跡
上記式２より下記の式２７が成立する。但し式１よりα＝φ−βである。
ｘ′＝−Ｖ＊sinα  ……（２７）
【０１０４】
上記式２及び２７より下記の式２８が成立し、式２８は距離ｘがウェバー則に則して変化する変数であることを示している。
ｘ′＝−（Ｖ／Ａ）ｘ  ……（２８）
【０１０５】
式２８を解くと式２９が得られる。よって距離ｘが式２９に則して変化するよう制御することにより、距離ｘをウェバー則に則して制御することができる。尚ｘ０は時間ｔが０であるときの距離ｘの値である。
ｘ＝ｘ０＊exp｛−（Ｖ／Ａ）＊ｔ｝  ……（２９）
【０１０６】
次に上記式２９に基づく距離ｘの制御を人間の知覚特性に適合させることを考える。図２８に示されている如く、距離ｘの２回微分値である車両の水平加速度ｘ″が増加する場合に於いて、人が水平加速度ｘ″の変化を知覚できる最小量をΔｘ″とする。そして人が水平加速度ｘ″の変化Δｘ″を知覚するに要する最小時間をΔＴとする。水平加速度ｘ″の変化率をｘ″′として最小量Δｘ″は下記の式３０により表される。
Δｘ″＝ｘ″′＊ΔＴ  ……（３０）
【０１０７】
図２８より解る如く、水平加速度ｘ″の変化率ｘ″′は下記の式３１により表される。
ｘ″′＝｛（ｘ″＋Δｘ″）−ｘ″｝／｛（Ｔ＋ΔＴ）−Ｔ｝
＝Δｘ″／ΔＴ  ……（３１）
【０１０８】
上記式２８を２回微分すると下記の式３２が得られるので、下記の式３３が成立する。
ｘ″′＝−（Ｖ／Ａ）＊ｘ″  ……（３２）
ｘ″′／ｘ″＝−（Ｖ／Ａ）  ……（３３）
【０１０９】
上記式３３に上記式３１を代入して変形することにより、下記の式３４が得られる。
Δｘ″／ｘ″＝−（Ｖ／Ａ）＊ΔＴ  ……（３４）
【０１１０】
上記式３４はウェバー比の形をなす式であるので、ウェバー比を−ｋとして上記式３４を下記の式３５の通りに書き換えることができる。但しｋは式３６により表される正の値である。
Δｘ″／ｘ″＝−ｋ  ……（３５）
ｋ＝（Ｖ／Ａ）＊ΔＴ  ……（３６）
【０１１１】
尚最小時間ΔＴは個人差のある値であるが、最小時間ΔＴを平均的な一定の値とし、ウェバー比−ｋも一定の値であるとする。
【０１１２】
上記式３５を下記の式３７の通り変形し、式３７を上記式３０に代入して変形することにより、下記の式３８が得られる。そして下記の式３８を解くことにより、下記の式３９が得られる。
Δｘ″＝−ｋ＊ｘ″  ……（３７）
ｘ″′＊ΔＴ＝−ｋ＊ｘ″  ……（３８）
ｘ＝ｘ０＊exp｛−（ｋ／ΔＴ）＊ｔ｝  ……（３９）
【０１１３】
上記式２９及び３９は何れも距離ｘが時間ｔの指数関数であることを示しているが、式３９によれば距離ｘ、従って車両の好ましい指数関数の軌跡を車速Ｖに依存しないウェバー比−ｋ及び最小時間ΔＴにて表すことができる。
【０１１４】
よって上記式３９を使用して車両の軌跡を制御することにより、車速Ｖに依存する上記式２９を使用して車両の軌跡を制御する場合に比して、下記の利点がられる。
（１）上記式３９は車速Ｖを含んでいないので、演算量を少なくし、制御を単純化することができる。
（２）車両の軌跡を人の知覚特性に適合した好ましい指数関数の軌跡に制御することができる。
【０１１５】
以上の説明より解る如く、式３９に従って距離ｘを制御することによって車両の軌跡を制御することにより、車両の軌跡を円弧状の軌跡よりも人の知覚特性にとって好ましい指数関数の軌跡にすることができる。
【０１１６】
しかし車両の軌跡が上記式３９に従って指数関数の軌跡に設定されても、車両が位置Ｐ1′に到達するに要する時間Ｔbが車両の軌跡が円弧状の軌跡である場合の時間Ｔaと同一になるとは限らない。
【０１１７】
そこで時間Ｔbを時間Ｔaと同一の値にするための補正係数をＤとして上記式３９を下記の式４０の通りに書き換える。
ｘ＝ｘ０＊exp｛−（ｋ／ΔＴ）Ｄ＊ｔ｝  ……（４０）
【０１１８】
車両が位置Ｐ1′に到達するに要する時間Ｔbを時間Ｔaとするためには、ｘbを０に近い正の定数として、式４０に於いて時間ｔがＴaであるときに距離ｘがｘbになればよく、従って下記の式４１が成立すればよい。Ｔaは１［sec］であるので、補正係数Ｄについて式４１を解くと、式４２が得られる。
ｘb＝ｘ０＊exp｛−（ｋ／ΔＴ）Ｄ＊Ｔa｝  ……（４１）
Ｄ＝−（logｅｘb−logｅｘ０）＊ΔＴ／（ｋ＊Ｔa）
＝−（logｅｘb−logｅｘ０）＊ΔＴ／ｋ  ……（４２）
【０１１９】
図２９に示されている如く、距離ｘが上記式４０に則して変化するよう前輪の舵角δが制御されることにより、案内棒の基準位置Ｐ0より案内棒の先端位置Ｐ1′まで指数関数の軌跡Ｔeを描いて走行する場合について考える。
【０１２０】
案内棒の基準位置Ｐ0より目標進路を示す線１０８に下した垂線の足を交点Ｑ3とする。上記式４０により表される指数関数は、目標進路を示す線１０８を時間に関する座標軸とし、車両１０４の前後方向を示す線１０６を距離ｘに関する座標軸とし、交点Ｑ3を原点とする直交座標に於ける関数である。
【０１２１】
位置Ｐ1と交点Ｑ3との間の距離及び位置Ｐ0と位置交点Ｑ3との間の距離をそれぞれＢ及びＣとすると、距離Ｂ及びＣはそれぞれ下記の式４３及び４４により表される。
Ｂ＝Ａ＊cosδ  ……（４３）
Ｃ＝Ａ＊sinδ
＝２Ｒ′＊sinδ＊sinδ
＝２（ＷＢ／δ′）＊（sinδ）２  ……（４４）
【０１２２】
舵角δが小さいときにはsinδはδに等しいと看做されてよいので、上記式４４に上記式２２を代入すると共にsinδ＝δとすることにより、距離Ｃは下記の式４５により表される。また距離Ｃは時間ｔが０であるときの距離ｘの値ｘ０であり、正の値である。よって式４５に対応する下記の式４６により距離ｘ０を求めることができる。
Ｃ＝（Ｖ／δ）＊δ２
＝Ｖ＊δ  ……（４５）
ｘ０＝Ｖ＊｜δ｜  ……（４６）
【０１２３】
従って補正係数Ｄ及び距離ｘ０をそれぞれ式４２及び４６により求め、式４０に従って距離ｘを制御することにより、時間Ｔa＝１［sec］が経過するときに車両が実質的に位置Ｐ1′に到達するよう、車両を指数関数の軌跡Ｔeに沿って走行させることができる。
【０１２４】
次に距離ｘを上記式４０、４２及び４６に則して変化させることにより、車両の軌跡を好ましい指数関数の軌跡Ｔeに制御するための前輪の舵角の制御について説明する。
【０１２５】
まず前輪の舵角δ及び車速Ｖがそれぞれ一定のδ′及び一定の値に設定されて、車両が案内棒の基準位置Ｐ0より案内棒の先端位置Ｐ1′まで円弧状の軌跡Ｔc′を描いて走行する場合の車両の横加速度ＬＡaについて考える。車両のスリップ角が０であるとすると、車両の横加速度ＬＡaは式２５により表されるヨーレートＹＲと車速Ｖとの積に等しいので、下記の式４７により求められる値である。
ＬＡa＝ＹＲ＊Ｖ
＝Ｖ／ＷＢ＊δ′＊Ｖ
＝Ｖ２／ＷＢ＊δ′
＝Ｖ２／ＷＢ＊（２ＷＢ／Ｖ）＊θ／Ｎ
＝２Ｖ＊θ／Ｎ  ……（４７）
【０１２６】
また車速Ｖが一定の値に設定され、前輪の舵角δがδbに可変制御されることにより、車両が案内棒の基準位置Ｐ0より案内棒の先端位置Ｐ1′まで上記式４０により表される指数関数の軌跡Ｔeを描いて走行する場合の車両の横加速度ＬＡbについて考える。
【０１２７】
図３０及び図３１に示されている如く、車両が基準位置Ｐ0と先端位置Ｐ1′との間の位置Ｐ3へ移動した状況について、車速Ｖを距離ｘに関する座標軸に平行な成分Ｖxと時間に関する座標軸に平行な成分Ｖyとに分解すると、式４８が成立する。
Ｖ＝（Ｖx２＋Ｖy２）１／２  ……（４８）
【０１２８】
距離ｘに関する座標軸に平行な成分Ｖxは式４０により表される距離の変化率に等しいので、下記の式４９により成分Ｖxを求めることができる。
Ｖx＝dｘ／dｔ
＝｜d［ｘ０＊exp｛−（ｋ／ΔＴ）Ｄ＊ｔ｝］／dｔ
＝｜−Ｖ＊δ＊（ｋ／ΔＴ＊Ｄ）＊exp｛−（ｋ／ΔＴ）Ｄ＊ｔ｝｜  ……（４９）
【０１２９】
式４８及び式４９より、時間に関する座標軸に平行な成分Ｖyを下記の式５０により求めることができることが解る。
Ｖy＝（Ｖ２−Ｖx２）１／２  ……（５０）
【０１３０】
図３１に示されている如く、車両の前後方向を示す線１０６が距離ｘに関する座標軸に平行な線１１２に対しなす角度、即ち距離ｘに関する座標軸に平行な成分Ｖxが車速Ｖに対しなす角度をσとする。車両のスリップ角が０であるとすると、下記の式５１が成立する。よって角度σは下記の式５２により表される。
tanσ＝Ｖy／Ｖx  ……（５１）
σ＝tan−１（Ｖy／Ｖx）  ……（５２）
【０１３１】
距離ｘに関する座標軸に平行な成分Ｖxの車両の横方向の成分をＶxxとし、時間に関する座標軸に平行な成分Ｖyの車両の横方向の成分をＶyxとする。車両の横方向の成分Ｖxx及びＶyxはそれぞれ式５３及び５４により表される。
Ｖxx＝Ｖx＊sinσ  ……（５３）
Ｖyx＝Ｖy＊cosσ  ……（５４）
【０１３２】
従って車両が指数関数の軌跡Ｔeを描いて走行する場合の車両の横方向の速度Ｖzは下記の式５５により表され、車両の横加速度ＬＡbは下記の式５６により表される。
Ｖz＝Ｖyx−Ｖxx
＝Ｖy＊cosσ−Ｖx＊sinσ  ……（５５）
ＬＡb＝d（Ｖz）／dｔ  ……（５６）
【０１３３】
車両が指数関数の軌跡Ｔeを描いて走行する場合の車両の横加速度ＬＡbと車両が円弧状の軌跡Ｔcを描いて走行する場合の車両の横加速度ＬＡaとの偏差ΔＬＡは式５７により表される。
ΔＬＡ＝ＬＡb−ＬＡa  ……（５７）
【０１３４】
車両のヨーレートＹＲは式２５に於けるδ′をδbに置き換えた値であると共に、車両の横加速度ＬＡbを車速Ｖにて除算した値であるので、式５８が成立する。
Ｖ／ＷＢ＊δb＝ＬＡb／Ｖ  ……（５８）
【０１３５】
よって指数関数の軌跡Ｔeを描くよう車両を走行させるための前輪の舵角δbは下記の式５９により求められる。
δb＝（ＬＡb／Ｖ）／（Ｖ／ＷＢ）
＝（ＷＢ／Ｖ２）＊ＬＡb  ……（５９）
【０１３６】
円弧状の軌跡Ｔc′を描くよう車両を走行させるための前輪の舵角δa（目標舵角δat＝δ′）を基準にして、指数関数の軌跡Ｔeを描くよう車両を走行させるために必要な前輪の舵角の修正量をΔδbとする。前輪の舵角の修正量Δδbは、左旋回時を正とすると、左旋回時については下記の式６０により求められ、右旋回時については下記の式６１により求められる。
Δδb＝（ＷＢ／Ｖ２）＊ΔＬＡ  ……（６０）
Δδb＝−（ＷＢ／Ｖ２）＊ΔＬＡ  ……（６１）
【０１３７】
円弧状の軌跡Ｔc′を描くよう車両を走行させるための前輪の舵角δaは式２４により表される修正後の舵角δ′である。従って指数関数の軌跡Ｔeを描くよう車両を走行させるための前輪の目標舵角δbtは、左旋回時については下記の式６２により求められ、右旋回時については下記の式６３により求められる。
δbt＝δ′＋Δδb
＝（２ＷＢ／Ｖ）＊θ／Ｎ＋（ＷＢ／Ｖ２）＊ΔＬＡ  ……（６２）
δbt＝δ′＋Δδb
＝（２ＷＢ／Ｖ）＊θ／Ｎ−（ＷＢ／Ｖ２）＊ΔＬＡ  ……（６３）
【０１３８】
４）目標舵角の補正
４−１）基準操舵角速度
一般に運転者が車両の進行方向を変更しようとするときには、操舵角θは例えば図２８に示されている如く変化し、これにより操舵角θの微分値である操舵角速度θdは操舵角θの変化に応じて変化する。即ち操舵角速度θdの大きさは第一の基準値θd1を越えた後に第一の基準値θd1以下の第二の基準値θd2よりも小さくなる。よって操舵角速度θdの大きさが第一の基準値θd1を越えた後に第二の基準値θd2よりも小さくなったか否かにより、車両の軌跡の制御を開始又は更新すべきか否かを判定することができる。
【０１３９】
そして操舵角速度θdの大きさが第二の基準値θd2よりも小さくなった時点（基準時点）に於ける操舵角θ及び車速Ｖに基づいて上述の如く円弧状又は指数関数の目標軌跡に沿って車両を走行させるための前輪の目標舵角を演算することができる。
【０１４０】
しかし基準時点に於ける操舵角θ及び車速Ｖが同一であっても、運転者が車両の進行方向を変更しようとするときの操舵角速度θdの大きさによって運転者が希望する車両の軌跡の曲率が異なると考えられる。即ち操舵角速度θdの大きさが大きいときには操舵角速度θdの大きさが小さいときに比して車両の目標軌跡の曲率が大きいことが好ましいと考えられる。また操舵角速度θdの大きさは車速Ｖが高いほど小さくなるので、車両の目標軌跡の曲率の増大補正量は車速Ｖが高いほど小さく設定されることが好ましい。
【０１４１】
４−２）補正係数
車両の目標軌跡の曲率は案内棒１１０の長さＡの補正によって補正可能である。そして案内棒１１０の長さＡを低減することにより車両の目標軌跡の曲率を大きくすることができる。また操舵角速度θdの大きさは変動するので、操舵が開始された時点ｔ1から基準時点ｔeまでの時間に於ける操舵角速度θdの大きさの最大値を基準操舵角速度θdsとすると、基準操舵角速度θdsは運転者が希望する車両の軌跡の曲率を反映すると考えられる。
よって案内棒１１０の長さＡを低減補正するための係数を補正係数Ｋa（１以下の正の値）とすると、図２９に示されている如く、補正係数Ｋaは基準操舵角速度θdsが大きいときには基準操舵角速度θdsが小さいときに比して小さいことが好ましい。また補正係数Ｋaは車速Ｖが高いときには車速Ｖが低いときに比して小さいことが好ましい。
【０１４２】
４−３）円弧状の軌跡
図３０に示されている如く、目標到達位置Ｐ1′が目標到達位置Ｐ1″になるよう案内棒１１０の長さＡがＫa倍のＡ″（＝Ｋa＊Ａ）に補正されるものとする。そして目標到達位置が位置Ｐ1″であるときの円弧状の軌跡Ｔc″の中心及び半径をそれぞれＯc″及びＲ″とし、前輪の舵角をδ″とする。半径Ｒ″は下記の式６４により表される。
Ｒ″＝Ｋa＊Ｒ′
＝Ｋa＊ＷＢ／δ′  ……（６４）
【０１４３】
また半径Ｒ″は上記式１５に対応する下記の式６５により表される。
Ｒ″＝ＷＢ／δ″  ……（６５）
【０１４４】
上記式６４及び６５より前輪の舵角δ″は下記の式６６により表される。よって下記の式６６及び上記式２４より前輪の舵角δ″は下記の式６７により表される。
δ″＝δ′／Ｋa  ……（６６）
δ″＝（２ＷＢ／Ｖ）＊δ／Ｋa
＝（２ＷＢ／Ｖ）＊θ／（Ｋa＊Ｎ）  ……（６７）
【０１４５】
また前輪の舵角及び車速がそれぞれ一定のδ″及びＶに維持された状態で車両が位置Ｐ0より位置Ｐ1″まで円弧状の軌跡Ｔc″に沿って走行するに要する時間をＴa″とする。時間Ｔa″は中心角が２γ＝２δで半径がＲ″の扇形の円弧に沿って下記の式６８により表されるヨーレートＹＲにて円弧運動するに必要な時間である。よって時間Ｔa″は下記の式６９により表される通り、Ｋa［sec］であり、車速Ｖに依存しない。
ＹＲ＝Ｖ／ＷＢ＊δ″  ……（６８）
Ｔa″＝２δ／ＹＲ
＝２ＷＢ＊δ／（Ｖ＊δ″）
＝２ＷＢ＊δ／｛Ｖ＊（２ＷＢ／Ｖ）＊δ／Ｋa｝
＝Ｋa  ……（６９）
【０１４６】
従って前輪の本来の舵角がδである状況に於いて、車速Ｖを一定の値に維持し目標舵角δatを修正後の舵角δ″に設定して前輪の舵角を制御することにより、案内棒１１０の補正後の先端Ｐ1″を通る円弧状の軌跡Ｔc″に沿って車両を走行させることができる。そして車速Ｖの値に関係なく車両は時間Ｔa＝Ｋa［sec］が経過するときに位置Ｐ1″を通過する。
【０１４７】
４−４）指数関数の軌跡
図３１に示されている如く、目標到達位置Ｐ1′が目標到達位置Ｐ1″になるよう案内棒１１０の長さＡがＫa倍のＡ″（＝Ｋa＊Ａ）に補正され、車両は指数関数の軌跡Ｔe″に沿って目標到達位置Ｐ1″まで走行するものとする。距離Ｂ及びＣにそれぞれ対応する距離Ｂ″及びＣ″はそれぞれ距離Ｂ及びＣのＫa倍になるので、式４０のｘ０は上記式４６に対応する下記の式７０により表される。
ｘ０＝Ｋa＊Ｖ＊｜δ｜  ……（７０）
【０１４８】
また車両が位置Ｐ1″に到達するに要する時間Ｔbを時間Ｔa″とするためには、ｘbを０に近い正の定数として、式４０に於いて時間ｔがＴa″であるときに距離ｘがｘbになればよく、従って下記の式７１が成立すればよい。Ｔa″はＫa［sec］であるので、補正係数Ｄについて式７１を解くと、式７２が得られる。
ｘb＝ｘ０＊exp｛−（ｋ／ΔＴ）Ｄ＊Ｔa″｝  ……（７１）
Ｄ＝−（logｅｘb−logｅｘ０）＊ΔＴ／（ｋ＊Ｔa″）
＝−（logｅｘb−logｅｘ０）＊ΔＴ／（ｋ＊Ｋa）  ……（７２）
【０１４９】
従って補正係数Ｄ及び距離ｘ０をそれぞれ式７２及び７１により求め、式４０に従って距離ｘを制御することにより、時間Ｔa″＝Ｋa［sec］が経過するときに車両が実質的に位置Ｐ1″に到達するよう、車両を指数関数の軌跡Ｔe″に沿って走行させることができる。
【０１５０】
次に距離ｘを上記式４０、７１及び７２に則して変化させることにより、車両の軌跡を好ましい指数関数の軌跡Ｔe″に制御するための前輪の舵角の制御について説明する。
【０１５１】
まず前輪の舵角δ及び車速Ｖがそれぞれ一定のδ″及び一定の値に設定されて、車両が円弧状の軌跡Ｔc″を描いて走行する場合の車両の横加速度ＬＡaは、上記式４７に対応する下記の式７３により表される。
ＬＡa＝ＹＲ＊Ｖ
＝Ｖ／ＷＢ＊δ″＊Ｖ
＝Ｖ２／ＷＢ＊δ″
＝Ｖ２／ＷＢ＊（２ＷＢ／Ｖ）＊θ／（Ｋa＊Ｎ）
＝２Ｖ＊θ／（Ｋa＊Ｎ）  ……（７３）
【０１５２】
また円弧状の軌跡Ｔc″を描くよう車両を走行させるための前輪の舵角δa（目標舵角δat＝δ″）を基準にして、指数関数の軌跡Ｔe″を描くよう車両を走行させるために必要な前輪の舵角の修正量をΔδb″とする。前輪の舵角の修正量Δδb″は、左旋回時を正とすると、左旋回時については上記式６０に対応する下記の式７４により求められ、右旋回時については上記式６１に対応する下記の式７５により求められる。但しΔＬＡ″は上記式５７に従って演算される値、即ち上記式５６により演算されるＬＡbと上記式７３により演算されるＬＡaとの偏差である。
Δδb″＝（ＷＢ／Ｖ２）＊ΔＬＡ″  ……（７４）
Δδb″＝−（ＷＢ／Ｖ２）＊ΔＬＡ″  ……（７５）
【０１５３】
円弧状の軌跡Ｔc″を描くよう車両を走行させるための前輪の舵角δaは式６７により表される修正後の舵角δ″である。従って指数関数の軌跡Ｔe″を描くよう車両を走行させるための前輪の目標舵角δbtは、左旋回時については下記の式７６により求められ、右旋回時については下記の式７７により求められる。
δbt＝δ″＋Δδb″
＝（２ＷＢ／Ｖ）＊θ／（Ｋa＊Ｎ）＋（ＷＢ／Ｖ２）＊ΔＬＡ″  ……（７６）
δbt＝δ″＋Δδ″
＝（２ＷＢ／Ｖ）＊θ／（Ｋa＊Ｎ）−（ＷＢ／Ｖ２）＊ΔＬＡ″  ……（７７）
【０１５４】
５）前輪の舵角の制御方法
以上の説明より解る如く、式２４により表される舵角δ′を目標舵角δatとして前輪の舵角δを制御することにより、円弧状の軌跡Ｔc′を描くよう車両を走行させることができる。同様に式６７により表される舵角δ″を目標舵角δatとして前輪の舵角δを制御することにより、円弧状の軌跡Ｔc″を描くよう車両を走行させることができる。また式６２又は６３により求められる目標舵角δbtになるよう前輪の舵角δを制御することにより、指数関数の軌跡Ｔeを描くよう車両を走行させることができる。同様に式７６又は７７により求められる目標舵角δbtになるよう前輪の舵角δを制御することにより、指数関数の軌跡Ｔe″を描くよう車両を走行させることができる。
【０１５５】
前輪の目標舵角がδatである場合及びδbtである場合の何れの場合にも、前輪の舵角δを目標舵角に制御する方法として、フィードフォワード制御及びフィードバック制御の何れも可能であり、それぞれに利点がある。
【０１５６】
フィードフォワード制御は、軌跡の制御を開始すべきと判定したとき（制御開始時）に目標舵角を演算すると共に、制御開始後に前輪の舵角が運転者の操舵操作によって大きく変更されることがないことを前提に、前輪の舵角を目標舵角に制御するものである。
【０１５７】
フィードフォワード制御の場合には、運転者が操舵操作をしなくても車両の軌跡を目標の軌跡にすることができるので、この制御は車両運転の習熟度が高い運転者よりも車両運転の習熟度が低い運転者に適した制御である。
【０１５８】
これに対しフィードバック制御は、制御開始時に目標舵角を演算すると共に、前輪の舵角が制御開始後に運転者の操舵操作によって変更される場合があることを前提に、実際の舵角と目標舵角との偏差を低減することにより前輪の舵角を目標舵角に制御するものである。
【０１５９】
フィードバック制御の場合には、運転者が操舵操作をしても車両の軌跡を目標の軌跡にすることができるので、この制御は車両運転の習熟度が低い運転者よりも車両運転の習熟度が高い運転者に適した制御である。
【０１６０】
尚、前輪の舵角δを目標舵角に制御する方法がフィードフォワード制御及びフィードバック制御の何れである場合にも、予め設定された軌跡制御の更新条件が成立すると、目標軌跡が更新されることにより軌跡制御が更新される。
【０１６１】
６）前輪の舵角の制御装置
車両の軌跡を目標の軌跡に制御するためには、運転者の操舵操作とは独立に前輪を転舵することによって前輪の舵角を修正し目標舵角に制御することができる舵角制御装置が必要である。
【０１６２】
かかる舵角制御装置として、ステアリングホイールの如き操舵入力手段と操舵輪である前輪とが機械的に連結された機械的舵角制御装置と、操舵入力手段と前輪とが機械的に連結されていない非機械的舵角制御装置とがある。
【０１６３】
機械的舵角制御装置はアクチュエータによって操舵入力手段に対し相対的に前輪を転舵駆動するものであり、例えばステアリングギヤ比可変装置（ＶＧＲＳ）を備えたセミステアバイワイヤ式の操舵装置がこれに属する。
【０１６４】
非機械的舵角制御装置は操舵入力手段と前輪を転舵駆動する駆動手段とが相互に独立し、両者が制御装置を介して電気的に接続されたものであり、例えばステアバイワイヤ式の操舵装置がこれに属する。
【０１６５】
７）軌跡の制御の分類と実施形態
以上の説明より解る如く、軌跡が円弧状であるか指数関数であるかによって、また舵角の制御がフィードフォワード（ＦＦ）制御であるかフィードバック（ＦＢ）制御であるかによって、本発明による軌跡の制御を制御１〜４に分類分けすることができる。また舵角制御装置が機械的舵角制御装置であるか非機械的舵角制御装置であるかによって、制御１〜４を更にそれぞれ二つに分類することができる。
【０１６６】
後述の第一乃至第八の実施形態は、上記分類項目に従ってそれぞれ下記の表１及び表２の通り分類されるものである。尚表１及び表２はそれぞれ舵角制御装置が機械的舵角制御装置である場合及び非機械的舵角制御装置である場合を示している。
【０１６７】
【表１】
0005434842.tif 000002
【０１６８】
【表２】
0005434842.tif 000003
【０１６９】
尚後述の第一乃至第八の何れの実施形態に於いても、アンチスキッド制御等の他の車両の走行制御が実行されているときには、軌跡制御は開始されない。また軌跡制御が実行されている状況に於いてアンチスキッド制御等の他の車両の走行制御の開始条件が成立したときには、軌跡制御は終了され、当該他の車両の走行制御が開始される。
【０１７０】
８）機械的舵角制御装置の場合の操舵反力の制御
パワーアシストによって操舵反力を制御する方式として、操舵トルクを検出しない第一の方式と操舵トルクを検出する第二の方式とがある。
【０１７１】
８−１）第一の方式
車両が定常円旋回する場合の旋回半径Ｒは上記式１５により表される。また車両の軌跡の曲率をρとすると、旋回半径Ｒは下記の式７８により表される。
Ｒ＝１／ρ  ……（７８）
【０１７２】
よって前輪の舵角δは下記の式７９により表される。
δ＝ＷＢ／Ｒ
＝ρ＊ＷＢ  ……（７９）
【０１７３】
前輪のキャスタートレールとニューマチックトレールとの和をＬt［m］とし、前輪のコーナリングパワーをＫf［Nm/rad］とすると、舵角がδ［rad］である前輪のキングピン軸周りのトルクＴsは下記の式８０により表される。
Ｔs ＝−２Ｌt＊Ｋf＊δ  ……（８０）
【０１７４】
操舵入力手段としてのステアリングホイールに於けるトルク、即ち操舵トルクをＴhとすると、前輪のキングピン軸周りのトルクＴsは、ステアリングギヤ比Ｎ（上記式２３参照）を使用して下記の式８１により表される。
Ｔs ＝Ｔh＊Ｎ  ……（８１）
【０１７５】
上記式８０及び８１より下記の式８２が成立する。よって操舵トルクＴhは下記の式８３により表される。
Ｔh＊Ｎ＝−２Ｌt＊Ｋf＊δ  ……（８２）
Ｔh＝−２Ｌt＊Ｋf＊δ／Ｎ  ……（８３）
【０１７６】
式８３はパワーアシストによって操舵トルクが軽減されない場合に於ける前輪の舵角δと操舵トルクＴhとの関係を示している。よって式８３に式２３を代入することにより得られる下記の式８４により表されるＴhtは、前輪の舵角が本来の舵角δであるときの操舵トルク、即ち軌跡制御による前輪の舵角の修正が行われない場合の操舵トルクである。
Ｔht＝−２Ｌt＊Ｋf＊θ／Ｎ２  ……（８４）
【０１７７】
従って式８４により表される操舵トルクＴhtを基準トルクとし、例えばトルクセンサにより検出される操舵トルクをＴhdとすると、下記の式８５により表される操舵トルクの偏差ΔＴhは前輪の舵角の修正に起因する操舵トルクの変動分を表す。
ΔＴh＝Ｔhd−Ｔht  ……（８５）
【０１７８】
よって検出される操舵トルクＴhdから前輪の舵角の修正に起因する操舵トルクの変動分ΔＴhが除去された操舵トルク、即ち前輪の舵角の修正に起因する操舵トルクの変動分を含まない操舵トルクＴh0は下記の式８６により表される。
Ｔh0＝Ｔhd−ΔＴh
＝Ｔht
＝−２Ｌt＊Ｋf＊θ／Ｎ２  ……（８６）
【０１７９】
従って式８６により表される操舵トルクＴh0を補正後の検出操舵トルクとし、これに基づいて目標アシストトルクＴpatを演算することにより、前輪の舵角の修正に起因する操舵トルクの変動の影響を受けることなく運転者の操舵負担を軽減することができる。尚目標アシストトルクＴpatは、補正後の検出操舵トルクＴh0の大きさが大きいほど大きくなり、車速Ｖが高いほど小さくなるよう、補正後の検出操舵トルクＴh0及び車速Ｖに基づいて演算されてよい。
【０１８０】
８−２）第二の方式
８−２−１）円弧状の目標軌跡
前述の如く、目標軌跡が円弧状である場合には、前輪の舵角は本来の舵角δであるべき状況に於いて目標舵角δat＝δ′に制御される。従って前輪の舵角が目標舵角δatであるときの操舵トルクＴhatは下記の式８７により表される。
Ｔhat＝−２Ｌt＊Ｋf＊δat／Ｎ
＝−２Ｌt＊Ｋf＊δ′／Ｎ
＝−２Ｌt＊Ｋf＊（２ＷＢ／Ｖ）＊θ／Ｎ２  ……（８７）
【０１８１】
よって軌跡制御に伴う前輪の舵角の制御による操舵トルクの変動量ΔＴhatは、式８７により表される操舵トルクＴhatと式８４により表される操舵トルクＴhとの偏差であるので、下記の式８８により表される。
ΔＴhat＝Ｔhat−Ｔh
＝−２Ｌt＊Ｋf＊（２ＷＢ／Ｖ）＊θ／Ｎ２−（−２Ｌt＊Ｋf＊θ／Ｎ２）
＝−２Ｌt＊Ｋf＊（２ＷＢ／Ｖ−１）＊θ／Ｎ２  ……（８８）
【０１８２】
下記の式８９に従ってトルクセンサにより検出される操舵トルクＴhdから操舵トルクの変動量ΔＴhatを減算することにより求められる補正後の検出操舵トルクＴhdaは、前輪の舵角の制御による操舵トルクの変動分が排除された操舵トルクである。
Ｔhda＝Ｔhd−ΔＴhat
＝Ｔhd＋２Ｌt＊Ｋf＊（２ＷＢ／Ｖ−１）＊θ／Ｎ２  ……（８９）
【０１８３】
従って補正後の検出操舵トルクＴhdaに基づいて運転者の操舵負担軽減トルクＴpadを演算することにより、前輪の舵角の修正に起因する操舵トルクの変動の影響を排除することができる。そして運転者の操舵負担軽減トルクＴpadと操舵トルクの変動量ΔＴhatとの和を目標アシストトルクＴpatとすることにより、前輪の舵角の修正に起因する操舵トルクの変動の影響を排除しつつ運転者の操舵負担を軽減することができる。尚操舵負担軽減トルクＴpadは、補正後の検出操舵トルクＴhdaの大きさが大きいほど大きくなり、車速Ｖが高いほど小さくなるよう、補正後の検出操舵トルクＴhda及び車速Ｖに基づいて演算されてよい。
【０１８４】
８−２−２）指数関数の目標軌跡
前述の如く、目標軌跡が指数関数である場合には、前輪の舵角は本来の舵角δであるべき状況に於いて式６２又は６３又は式７６又は７７の目標舵角δbtに制御される。従って前輪の舵角が目標舵角δbtであるときの操舵トルクＴhbtは下記の式９０により表される。
Ｔhbt＝−２Ｌt＊Ｋf＊δbt／Ｎ
＝−２Ｌt＊Ｋf＊（δ′＋Δδb）／Ｎ  ……（９０）
【０１８５】
よって軌跡制御に伴う前輪の舵角の制御による操舵トルクの変動量ΔＴhbtは、式９０により表される操舵トルクＴhbtと式８４により表される操舵トルクＴhとの偏差であるので、下記の式９１により表される。
ΔＴhbt＝Ｔhbt−Ｔh
＝−２Ｌt＊Ｋf＊（δ′＋Δδb）／Ｎ＋２Ｌt＊Ｋf＊δ／Ｎ
＝−２Ｌt＊Ｋf＊｛（２ＷＢ／Ｖ）δ＋Δδb｝／Ｎ＋２Ｌt＊Ｋf＊δ／Ｎ
＝−２Ｌt＊Ｋf＊｛（２ＷＢ／Ｖ＋１）δ＋Δδb｝／Ｎ  ……（９１）
【０１８６】
下記の式９２に従ってトルクセンサにより検出される操舵トルクＴhdから操舵トルクの変動量ΔＴhbtを減算することにより求められる補正後の検出操舵トルクＴhdbは、前輪の舵角の制御による操舵トルクの変動分が排除された操舵トルクである。
Ｔhdb＝Ｔhd−ΔＴhbt
＝Ｔhd＋２Ｌt＊Ｋf＊｛（２ＷＢ／Ｖ＋１）δ＋Δδb｝／Ｎ  ……（９２）
【０１８７】
従って補正後の検出操舵トルクＴhdbに基づいて運転者の操舵負担軽減トルクＴpadを演算することにより、前輪の舵角の修正に起因する操舵トルクの変動の影響を排除することができる。そして運転者の操舵負担軽減トルクＴpadと操舵トルクの変動量ΔＴhbtとの和を目標アシストトルクＴpatとすることにより、前輪の舵角の修正に起因する操舵トルクの変動の影響を排除しつつ運転者の操舵負担を軽減することができる。尚操舵負担軽減トルクＴpadは、補正後の検出操舵トルクＴhdbの大きさが大きいほど大きくなり、車速Ｖが高いほど小さくなるよう、補正後の検出操舵トルクＴhdb及び車速Ｖに基づいて演算されてよい。
【０１８８】
上述の第一の方式によれば、操舵トルクＴhdを検出する必要がないが、操舵操作以外の要因（例えば路面の摩擦係数の変動）による操舵トルクの変動を反映させることができない。これに対し上述の第二の方式によれば、操舵トルクＴhdを検出する必要はあるが、操舵操作以外の要因による操舵トルクの変動を反映させることができる。よって舵角制御装置が機械的舵角制御装置である後述の第一乃至第四の実施形態に於いては、上述の第二の方式に従って目標アシストトルクＴpatが演算され、アシストトルクが目標アシストトルクＴpatになるよう制御される。
【０１８９】
尚舵角制御装置が機械的舵角制御装置である場合には、軌跡制御が行われない状況に於いては、操舵反力の制御が第一及び第二の方式の何れであるかに関係なく、運転者の操舵負担軽減トルクＴpadは検出される操舵トルクＴhdに基づいて演算される。
【０１９０】
９）非機械的舵角制御装置の場合の操舵反力の制御
上述の如く、上記式８６により表される補正後の検出操舵トルクＴh0は、舵角制御装置が機械的舵角制御装置であり操舵角がθである場合に於いて前輪の舵角の修正に起因する操舵トルクの変動分を含まない操舵トルクである。よって補正後の検出操舵トルクＴh0から操舵負担軽減トルクＴpadを減算した値は、舵角制御装置が機械的舵角制御装置である場合に於いて運転者にとって好ましい操舵トルクである。尚この場合の操舵負担軽減トルクＴpadは、補正後の検出操舵トルクＴh0の大きさが大きいほど大きくなり、車速Ｖが高いほど小さくなるよう、補正後の検出操舵トルクＴh0及び車速Ｖに基づいて演算されてよい。
【０１９１】
従って舵角制御装置が非機械的舵角制御装置である場合に於いて好ましい操舵トルクＴhbtは下記の式９３により演算される値である。この操舵トルクＴhbtがステアリングホイールに与えられれば、前輪の舵角の修正に起因する操舵トルクの変動の影響がなく且つ運転者が適度の操舵負担を感じる操舵反力トルクを実現することができる。
Ｔhbt＝Ｔh0−Ｔpad  ……（９３）
【０１９２】
よって舵角制御装置が非機械的舵角制御装置である後述の第五乃至第八の実施形態に於いては、目標操舵トルクＴpbtが上記式９３に従って演算され、操舵トルクが目標操舵トルクＴpbtになるよう制御される。
【０１９３】
尚舵角制御装置が非機械的舵角制御装置である場合には、軌跡制御が行われない状況に於ける操舵反力の制御は軌跡制御が行われる状況に於ける上記操舵反力の制御と同一である。換言すれば、軌跡制御が行われているか否かに関係なく操舵トルクは目標操舵トルクＴpbtになるよう制御される。
止することができる。
【０１９４】
次に添付の図を参照しつつ、本発明を第一乃至第八の実施形態について順次説明する。
【０１９５】
第一の実施形態
この第一の実施形態は上記表1に示されている如く以下の特徴を有する。
舵角制御装置：セミバイワイヤ式
目標軌跡：円弧状
舵角の制御：フィードフォワード
操舵反力の制御：アシストトルクの制御（第二の方式）
【０１９６】
図１は舵角可変装置及び電動式パワーステアリング装置が搭載された車両に適用された本発明による車両の走行制御装置の第一の実施形態を示す概略構成図である。
【０１９７】
図１に於いて、符号１０は本発明の第一の実施形態の走行制御装置を全体的に示している。走行制御装置１０は車両１２に搭載され、舵角可変装置１４及びこれを制御する電子制御装置１６を含んでいる。また図１に於いて、１８FL及び１８FRはそれぞれ車両１２の左右の前輪を示し、１８RL及び１８RRはそれぞれ左右の後輪を示している。左右の前輪１８FL及び１８FRは操舵輪であり、運転者によるステアリングホイール２０の操舵操作に応答して駆動されるラック・アンド・ピニオン型の電動式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。
【０１９８】
ステアリングホイール２０は操舵入力手段として機能し、アッパステアリングシャフト２８、舵角可変装置１４、ロアステアリングシャフト３０、ユニバーサルジョイント３２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３４に駆動接続されている。図示の実施形態に於いては、舵角可変装置１４はハウジング１４Ａ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１４Ｂの側にてロアステアリングシャフト３０の上端に連結された補助転舵駆動用の電動機３６を含んでいる。
【０１９９】
かくして舵角可変装置１４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３０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。よって舵角可変装置１４は運転者の操舵操作に依存せずに左右の前輪の舵角を修正する手段として機能し、電子制御装置１６の舵角制御部により制御される。
【０２００】
図示の実施形態に於いては、電動式パワーステアリング装置２２はラック同軸型の電動式パワーステアリング装置であり、電動機３８と、電動機３８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４０とを有する。電動式パワーステアリング装置２２は電子制御装置１６の電動式パワーステアリング装置（ＥＰＳ）制御部によって制御される。そして電動式パワーステアリング装置２２はハウジング４２に対し相対的にラックバー２４を駆動する補助操舵力を発生することにより、運転者の操舵負担を軽減する補助操舵力発生装置として機能する。尚補助操舵力発生装置は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。
【０２０１】
図示の実施形態に於いては、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５０及び操舵トルクＴhdを検出する操舵トルクセンサ５２が設けられており、操舵角θ及び操舵トルクＴhdを示す信号は電子制御装置１６へ入力される。電子制御装置１６には回転角度センサ５４により検出された舵角可変装置１４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３０の相対回転角度を示す信号が入力される。また電子制御装置１６には車速センサ５６により検出された車速Ｖを示す信号が入力される。
【０２０２】
尚電子制御装置１６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５０、操舵トルクセンサ５２、回転角度センサ５４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Ｔhd、相対回転角度θreを検出する。
【０２０３】
後に詳細に説明する如く、電子制御装置１６は図２乃至図６に示されたフローチャートに従って舵角可変装置１４及び電動式パワーステアリング装置２２を制御する。特に電子制御装置１６は、操舵角θ及び車速Ｖに基づき車両の軌跡制御の必要性を判定する。そして電子制御装置１６は、軌跡制御が不要であると判定したときには、車速Ｖが高いほど大きくなるよう、車速Ｖに基づき所定の操舵特性を達成するための目標ステアリングギヤ比Ｎtを演算する。
【０２０４】
また電子制御装置１６は、目標ステアリングギヤ比Ｎtとギヤ比係数Ｋs（正の定数）との積にて操舵角θを除算した値を目標ピニオン角θptとして演算する。更に電子制御装置１６は、目標ピニオン角θptと操舵角θとの偏差として舵角可変装置１４の目標相対回転角度θretを演算し、舵角可変装置１４の相対回転角度θreが目標相対回転角度θretになるよう舵角可変装置１４を制御する。
【０２０５】
また電子制御装置１６は、操舵角θの微分値としての操舵角速度θdを演算し、軌跡制御が必要であると判定したときには、軌跡制御が必要であるか否かを判定する過程に於ける操舵角速度θの大きさの最大値を基準操舵角速度θdsに設定する。そして電子制御装置１６は、基準操舵角速度θds及び基準操舵角速度θdsを設定した時点に於ける車速Ｖに基づいて図２９に示されたグラフに対応するマップより補正係数Ｋaを演算する。
【０２０６】
補正係数Ｋaが１であるときには、換言すれば目標舵角の補正が不要であるときには、電子制御装置１６は車両を円弧状の目標軌跡に沿って走行させるための前輪の目標舵角δat＝δ′を上記式２４に従って演算する。そして電子制御装置１６は、左右前輪の舵角が目標舵角δatになるよう舵角可変装置１４をフィードフォワード式に制御し、これにより目標到達位置Ｐ1′まで車両を円弧状の目標軌跡に沿って走行させる。
【０２０７】
これに対し補正係数Ｋaが１よりも小さいときには、換言すれば目標舵角の補正が必要であるときには、電子制御装置１６は車両を円弧状の目標軌跡に沿って走行させるための前輪の目標舵角δat＝δ″を上記式６７に従って演算する。そして電子制御装置１６は、左右前輪の舵角が目標舵角δatになるよう舵角可変装置１４をフィードフォワード式に制御し、これにより修正後の目標到達位置Ｐ1″まで車両を円弧状の目標軌跡に沿って走行させる。
【０２０８】
尚補正係数Ｋaが制御終了判定基準値Ｋa0（正の定数）よりも小さいときには、電子制御装置１６は車両の軌跡制御を終了する。
【０２０９】
また電子制御装置１６は、軌跡制御の実行中には上記式８９に従って補正後の検出操舵トルクＴhdaを演算し、補正後の検出操舵トルクＴhdaに基づいて運転者の操舵負担軽減トルクＴpadを演算する。また電子制御装置１６は、上記式８８に従って操舵トルクの変動量ΔＴhatを演算し、運転者の操舵負担軽減トルクＴpadと操舵トルクの変動量ΔＴhatとの和を目標アシストトルクＴpatとする。更に電子制御装置１６は、アシストトルクが目標アシストトルクＴpatになるよう電動式パワーステアリング装置２２を制御し、これにより運転者の操舵負担を軽減すると共に舵角の修正に起因する操舵トルクの変動を低減する。
【０２１０】
尚、軌跡制御が不要であるときのステアリングギヤ比の制御やアシストトルクの制御自体は本発明の要旨をなすものではなく、これらの制御は当技術分野に於いて公知の任意の要領にて実行されてよい。このことは後述の他の実施形態についても同様である。
【０２１１】
次に図２乃至図６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車両の走行制御について説明する。尚図２に示されたフローチャートによる走行制御は、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。
【０２１２】
まずステップ５０に於いては車両の軌跡制御が実行されているか否かを示すフラグＦcが１であるか否かの判別により、軌跡制御の実行中であるか否かの判別が行われる。軌跡制御が実行されていないと判別されたときには制御はステップ２００へ進み、軌跡制御が実行されていると判別されたときには制御はステップ１００へ進む。尚フラグＦc及び後述のフラグＦsは図２に示されたフローチャートによる走行制御の開始に先立ってそれぞれ０にリセットされる。
【０２１３】
ステップ１００に於いては車両の走行制御のうち軌跡制御の終了条件が成立しているか否かの判別が行われる。そして肯定判別が行われたときには制御はステップ１５０へ進み、否定判別が行われたときには制御はステップ３００へ進む。尚この場合下記の（１）乃至（４）の何れかが成立するときに軌跡制御の終了条件が成立していると判定されてよい。
【０２１４】
（１）軌跡制御の開始条件又は更新条件（これらについては後述する）が成立した時点より車両が目標到達地点に到達するに要する時間Ｔa＝１［sec］以上が経過している。
（２）開始条件又は更新条件が成立した時点に於ける車速Ｖと現在の車速Ｖとの偏差ΔＶの絶対値が基準値Ｖe（正の値）よりも大きい。
（３）開始条件又は更新条件が成立した時点に於ける操舵角θと現在の操舵角θとの偏差Δθの絶対値が基準値θe（正の値）よりも大きい。
（４）操舵角速度の絶対値、即ち操舵角θの変化率θdの絶対値が基準値θde（正の値）よりも大きい。
【０２１５】
尚基準値θe及びθdeは定数であってもよいが、例えば開始条件又は更新条件が成立した時点に於ける車速Ｖが高いほど小さくなるよう車速Ｖに応じて可変設定されてもよい。
【０２１６】
ステップ１５０に於いては舵角可変装置１４によって左右前輪の舵角を目標舵角δatにする制御が終了されることにより軌跡制御が終了される。また軌跡制御が実行されているか否かを示すフラグＦcが０にリセットされ、しかる後制御はステップ７００へ進む。
【０２１７】
ステップ２００に於いては図３に示されたフローチャートに従って軌跡制御の開始条件が成立しているか否かの判別が行われる。そして肯定判別が行われたときには制御はステップ４００へ進み、否定判別が行われたときには制御はステップ７００へ進む。
【０２１８】
ステップ３００に於いては図４に示されたフローチャートに従って軌跡制御の更新条件が成立しているか否かの判別が行われる。そして肯定判別が行われたときには制御はステップ４００へ進み、否定判別が行われたときには制御はステップ６００へ進む。
【０２１９】
ステップ４００に於いては図５に示されたフローチャートに従って補正係数Ｋaが演算されると共に、その演算結果に応じて車両を円弧状の目標軌跡に沿って走行させるための前輪の目標舵角δatが演算される。
【０２２０】
ステップ６００に於いては図６に示されたフローチャートに従って前輪の舵角が目標舵角δatになるよう舵角可変装置１４がフィードフォワード式に制御される。よって前輪の舵角はフィードフォワード制御によって目標舵角δatに制御される。
【０２２１】
尚この場合、前輪の舵角の変化が急激にならないよう、前輪の舵角は予め設定された制限値以下の変化率にて目標舵角δatへ変化される。このことは後述の他の実施形態に於いても同様である。また前輪の舵角が目標舵角δatに制御されると、軌跡制御が終了又は更新されるまで軌跡制御のための相対回転角度の制御は行われない。
【０２２２】
ステップ７００に於いては軌跡制御が実行されないときのステアリングギヤ比の制御が行われる。即ち車速Ｖに基づいて図７に示されたグラフに対応するマップより目標ステアリングギヤ比Ｎtが演算される。尚図７に於いて、Ｎ0は標準のステアリングギヤ比、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３０の相対回転角度が０であるときのステアリングギヤ比を示している。
【０２２３】
また操舵角θとギヤ比係数Ｋs（左右前輪の舵角の変化量に対するピニオン３４の回転角度の比に対応する正の定数）との積を目標ステアリングギヤ比Ｎtにて除算した値が目標ピニオン角θptとして演算される。更に目標ピニオン角θptと操舵角θとの偏差として舵角可変装置１４の目標相対回転角度θretが演算され、舵角可変装置１４の相対回転角度θreが目標相対回転角度θretになるよう舵角可変装置１４が制御される。
【０２２４】
尚軌跡制御が終了し、ステップ７００によるステアリングギヤ比の制御へ移行するときには、前輪の舵角の急激な変化を防止すべく目標ステアリングギヤ比Ｎtへのステアリングギヤ比の変化が急激にならないよう舵角可変装置１４が制御される。このことは後述の他の実施形態に於いても同様である。
【０２２５】
ステップ７５０に於いては軌跡制御が実行されないときのアシストトルクの制御が行われる。即ち検出された操舵トルクＴhdに基づき図８に示されたグラフに対応するマップより基本アシストトルクＴpabが演算され、車速Ｖに基づき図９に示されたグラフに対応するマップより車速係数Ｋvが演算される。また車速係数Ｋvと基本アシストトルクＴpabとの積として目標アシストトルクＴpatが演算され、アシストトルクが目標アシストトルクＴpatになるよう電動式パワーステアリング装置２２が制御される。
【０２２６】
尚基本アシストトルクＴpabは操舵トルクＴhd及び車速Ｖに基づき図１０に示されたグラフに対応するマップより演算されてもよい。
【０２２７】
ステップ８００に於いては上記式８９に従って補正後の検出操舵トルクＴhdaが演算され、補正後の検出操舵トルクＴhdaに基づき図８に示されたグラフに対応するマップより基本アシストトルクＴpabが演算される。また車速Ｖに基づき図９に示されたグラフに対応するマップより車速係数Ｋvが演算され、車速係数Ｋvと基本アシストトルクＴpabとの積が操舵負担軽減トルクＴpadとして演算される。そして上記式８８に従って操舵トルクの変動量ΔＴhatが演算され、目標アシストトルクＴpatが運転者の操舵負担軽減トルクＴpadと操舵トルクの変動量ΔＴhatとの和に演算される。更にアシストトルクが目標アシストトルクＴpatになるよう電動式パワーステアリング装置２２が制御される。
【０２２８】
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２００に於いて実行される軌跡制御の開始条件の成立判定ルーチンについて詳細に説明する。
【０２２９】
まずステップ２０５に於いては操舵角θがローパスフィルタ処理されることによりローパスフィルタ処理後の操舵角θlfが演算される。そしてローパスフィルタ処理後の操舵角θlfの絶対値が制御開始判定の基準値θs0（正の値）よりも大きいか否かの判別が行われる。否定判別が行われたときには制御はステップ２４０へ進み、肯定判別が行われたときには制御はステップ２１０へ進む。
【０２３０】
ステップ２１０に於いては操舵角θの微分値として操舵角速度θdが演算されると共に、操舵角速度θdがローパスフィルタ処理されることによりローパスフィルタ処理後の操舵角速度θdlfが演算される。
【０２３１】
ステップ２１５に於いてはローパスフィルタ処理後の操舵角速度θdlfの絶対値が制御開始判定の第一の基準値θds1（正の値）よりも大きいか否かの判別が行われる。否定判別が行われたときには制御はステップ２２５へ進み、肯定判別が行われたときにはステップ２２０に於いてフラグＦsが開始条件の判定中であることを示すよう１にセットされた後制御はステップ２２５へ進む。
【０２３２】
ステップ２２５に於いてはフラグＦsが１であるか否かの判別、即ち開始条件の判定中である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２４０へ進み、肯定判別が行われたときには制御はステップ２３０へ進む。
【０２３３】
ステップ２３０に於いてはローパスフィルタ処理後の操舵角速度θdlfの絶対値が制御開始判定の第二の基準値θds2（θds1以下の正の値）よりも小さ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２４０へ進み、肯定判別が行われたときには制御はステップ２３５へ進む。
【０２３４】
ステップ２３５に於いてはフラグＦsが開始条件の判定が行われていないことを示すよう０にリセットされると共に、フラグＦcが軌跡制御の実行中であることを示すよう１にセットされ、しかる後制御はステップ４００へ進む。
【０２３５】
ステップ２４０に於いてはフラグＦsが開始条件の判定が行われていないことを示すよう０にリセットされると共に、フラグＦcが軌跡制御が行われていないことを示すよう０にリセットされ、しかる後制御はステップ７００へ進む。
【０２３６】
尚基準値θs0、θds1、θds2は定数であってもよいが、これらの基準値も例えば車速Ｖが高いほど小さくなるよう車速Ｖに応じて可変設定されてもよい。
【０２３７】
図４に示された軌跡制御の更新条件の成立判定ルーチンのステップ３０５〜３４０は基本的には上述の軌跡制御の開始条件の成立判定ルーチンのステップ２０５〜２４０とそれぞれ同様に実行される。
【０２３８】
但しステップ３０５に於ける判定の基準値は制御更新判定の基準値θr0（正の値）である。ステップ３１５に於ける判定の基準値は制御更新判定の第一の基準値θdr1（正の値）であり、ステップ３３０に於ける判定の基準値は制御更新判定の第二の基準値θdr2（θdr1以下の正の値）である。尚基準値θr0、θdr1、θdr2は定数であってもよいが、これらの基準値も例えば車速Ｖが高いほど小さくなるよう車速Ｖに応じて可変設定されてもよい。
【０２３９】
またステップ３２０、３２５、３３５、３４０に於いては、フラグＦsは更新判定が行われているか否かを示すフラグＦrに置き換えられている。更にステップ３３５が完了すると制御はステップ６００へ進み、ステップ３４０が完了すると制御はステップ４００へ進む。
【０２４０】
次に図５に示されたフローチャートを参照して上記ステップ４００に於いて実行される前輪の目標舵角の演算ルーチンについて詳細に説明する。
【０２４１】
まずステップ４０５に於いては図２８を参照しつつ上述した要領にて基準操舵角速度θdsが演算される。この場合基準操舵角速度θdsは、第一の基準値θds1又はθdr1よりも大きくなってから第二の基準値θds2又はθdr2よりも小さくなるまでのローパスフィルタ処理後の操舵角速度θdlfの絶対値の最大値として演算されることが好ましい。
【０２４２】
ステップ４１０に於いては操舵角速度θdが基準操舵角速度θdsになったときの車速Ｖ及び基準操舵角速度θdsに基づき図２９に示されたグラフに対応するマップより補正係数Ｋaが演算される。
【０２４３】
ステップ４１５に於いては補正係数Ｋaが１であるか否かの判別、即ち基準操舵角速度θdsが車速Ｖに応じて変化する補正判定基準値以下であり目標軌跡の修正が不要であるか否かの判別が行われる。そして肯定判別が行われたときには制御はステップ４２０へ進み、否定判別が行われたときには制御はステップ４２５へ進む。
【０２４４】
ステップ４２０に於いては軌跡制御が開始又は更新されるときの操舵角θ、車速Ｖ及びステアリングギヤ比Ｎ（＝Ｎt）に基づいて、車両を円弧状の目標軌跡Ｔcに沿って走行させるための前輪の目標舵角δat（＝δ′）が上記式２４に従って演算される。
【０２４５】
ステップ４２５に於いては補正係数Ｋaが基準値Ｋa0よりも小さいか否かの判別、即ち基準操舵角速度θdsが車速Ｖに応じて変化する制御終了判定基準値を越えており軌跡制御が終了されるべきであるか否かの判別が行われる。そして肯定判別が行われたときには制御はステップ１５０へ進み軌跡制御が終了され、否定判別が行われたときには制御はステップ４３０へ進む。
【０２４６】
ステップ４３０に於いては軌跡制御が開始又は更新されるときの操舵角θ、車速Ｖ及びステアリングギヤ比Ｎ（＝Ｎt）に基づいて、車両を円弧状の目標軌跡に沿って走行させるための前輪の目標舵角δat（＝δ″）が上記式６７に従って演算される。
【０２４７】
次に図６に示されたフローチャートを参照して上記ステップ６００に於いて実行される舵角の制御ルーチンについて詳細に説明する。
【０２４８】
まずステップ６１０に於いては軌跡制御のための初回の舵角制御であるか否かの判別、即ち軌跡制御が開始又は更新された直後の舵角制御である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。
【０２４９】
ステップ６２０に於いては軌跡制御が開始又は更新されるときの操舵角θ及び相対回転角度θreに基づいて前輪の舵角δが求められ、目標舵角δatと前輪の舵角δとの偏差として前輪の舵角の偏差Δδatが演算される。
【０２５０】
ステップ６３０に於いては運転者により操舵操作が行われないと仮定して前輪の舵角を予め設定された制限値以下の変化率にて目標舵角δatへ変化させるために必要なサイクル毎の舵角制御量Δδatcが演算される。例えばＮcサイクルかけて前輪の舵角を目標舵角δatへ変化させるとすると、舵角制御量ΔδatcはΔδat／Ｎcである。
【０２５１】
ステップ６４０に於いては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３０のサイクル毎の相対回転角度制御量Δθrecが舵角制御量Δδatcとギヤ比係数Ｋsとの積に演算される。
【０２５２】
ステップ６５０に於いては例えば軌跡制御が開始又は更新されてからの経過サイクル数をＮallとして、ＮallがＮcであるか否かの判別により、軌跡制御のための前輪の舵角制御が完了したか否かの判別が行われる。
【０２５３】
そして肯定判別が行われたときにはロアステアリングシャフト３０がアッパステアリングシャフト２８に対し相対的に回転駆動されることなく舵角制御が一旦終了し、制御はステップ８００へ進む。これに対し否定判別が行われたときにはステップ６８０に於いてロアステアリングシャフト３０がアッパステアリングシャフト２８に対し相対的に相対回転角度制御量Δθrec回転駆動され、しかる後制御はステップ８００へ進む。
【０２５４】
この第一の実施形態に於いて、軌跡制御が実行されていない状況に於いて軌跡制御の開始条件が成立すると、ステップ５０に於いて否定判別が行われ、ステップ２００に於いて肯定判別が行われる。そしてステップ４００に於いて車両を円弧状の目標軌跡に沿って走行させるための前輪の目標舵角δatが演算され、ステップ６００に於いて前輪の舵角がフィードフォワード制御によって目標舵角δatに制御される。
【０２５５】
また軌跡制御が実行されている状況に於いて軌跡制御の更新条件が成立すると、ステップ５０及び３００に於いて肯定判別が行われる。そしてステップ４００及び６００が実行される。
【０２５６】
従って第一の実施形態によれば、軌跡制御が実行されるべき状況に於いては、前輪の舵角を目標舵角δatに制御し、これにより運転者の操舵操作を要することなく車両が円弧状の目標軌跡に沿って走行するよう車両の走行軌跡を制御することができる。
【０２５７】
また第一の実施形態によれば、ステップ４００に於いて実行される前輪の目標舵角演算ルーチンのステップ４０５に於いて、軌跡制御が開始又は更新されるべきであるか否かを判定する際の操舵角速度の大きさの最大値として基準操舵角速度θdsが演算される。またステップ４１０に於いて基準操舵角速度θds及び車速Ｖに基づいて目標軌跡を修正するための補正係数Ｋaが演算される。
【０２５８】
そして補正係数Ｋaが１であるか否かの判別により、目標軌跡の修正が不要であるか否かの判別が行われる。目標軌跡の修正が不要であると判別されたときには、ステップ４２０に於いて目標軌跡の修正が行われることなく車両を円弧状の目標軌跡に沿って走行させるための前輪の目標舵角δat（＝δ′）が演算される。これに対し目標軌跡の修正が必要であると判別されたときには、案内棒の長さＡが低減されるよう修正された円弧状の目標軌跡に沿って車両を走行させるための前輪の目標舵角δat（＝δ″）が演算される。
【０２５９】
従って第一の実施形態によれば、軌跡制御が開始又は更新されるべきであるか否かを判定する際の操舵角速度の大きさに応じて円弧状の目標軌跡の半径を可変設定することができる。即ち運転者により比較的速い操舵操作が行われるときには、操舵操作がゆっくりと行われるときに比して円弧状の目標軌跡の半径を小さくし、運転者が希望する進路変更の要求度に応じて車両の円弧状の軌跡を制御することができる。この作用効果は後述の第二、第五、第六の実施形態に於いても同様に得られる。
【０２６０】
特に第一の実施形態によれば、前輪の舵角の制御は軌跡制御が開始又は更新されるときの操舵角θ及び相対回転角度θreに基づいて行われるフィードフォワード制御である。また前輪の舵角が目標舵角δatに制御されると、軌跡制御が終了又は更新されるまで舵角可変装置１４による相対回転角度の制御は行われない。よって後述の第二の実施形態の場合の如く、前輪の舵角の制御がフィードバック制御である場合に比して、円弧状の軌跡を目標軌跡とする軌跡制御を単純に実行することができる。
【０２６１】
第二の実施形態
この第二の実施形態は上記表１に示されている如く以下の特徴を有する。
舵角制御装置：セミバイワイヤ式
目標軌跡：円弧状
舵角の制御：フィードバック
操舵反力の制御：アシストトルクの制御（第二の方式）
【０２６２】
この第二の実施形態に於ける車両の走行制御は基本的には上述の第一の実施形態と同様に実行されるが、ステップ６００に於ける舵角制御に於いては前輪の舵角がフィードバック制御される。
【０２６３】
即ちサイクル毎に操舵角θ及び相対回転角度θreに基づいて前輪の現在の舵角δが求められ、前輪の目標舵角δatと現在の舵角δとの偏差として目標相対回転角度θretが演算される。そして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３０を目標相対回転角度θret回転させるよう舵角可変装置１４が制御されることにより、前輪の舵角が目標舵角δatに制御される。よって前輪の舵角はフィードバック制御によって目標舵角δatに制御され、これにより車両は円弧状の目標軌跡に沿って走行する。
【０２６４】
従って第二の実施形態によれば、軌跡制御が実行されるべき状況に於いては、前輪の舵角を目標舵角δatに制御し、これにより運転者の操舵操作の有無に関係なく車両が円弧状の目標軌跡に沿って走行するよう車両の走行軌跡を制御することができる。
【０２６５】
特に第二の実施形態によれば、目標相対回転角度θretは目標舵角δatと前輪の現在の舵角δとの偏差として演算される。従って軌跡制御が開始又は更新された後に運転者によって操舵操作が行われても、前輪の舵角を確実に目標舵角δatに制御することができる。また車両を円弧状の目標軌跡に沿って走行させるに適した舵角になるよう運転者によって操舵操作が行われる場合には、フィードバック制御量が小さくなる。よって運転者が運転操作に熟練している場合には、上述の第一の実施形態の場合に比して舵角可変装置１４の制御量を低減し、その負荷を軽減することができる。
【０２６６】
第三の実施形態
この第三の実施形態は上記表１に示されている如く以下の特徴を有する。
舵角制御装置：セミバイワイヤ式
目標軌跡：指数関数
舵角の制御：フィードフォワード
操舵反力の制御：アシストトルクの制御（第二の方式）
【０２６７】
図１１に示されている如く、この第三の実施形態に於ける車両の走行制御は基本的には上述の第一の実施形態と同様に実行される。尚図１１に於いて、図２に示されたステップに対応するステップには、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。
【０２６８】
しかしステップ２００又は３００に於いて肯定判別が行われると、ステップ４００に於いて図１２乃至図１４に示されたフローチャートに従って車両を指数関数の軌跡に沿って走行させるための前輪の目標舵角δbtが演算される。
【０２６９】
またこの第三の実施形態のステップ６００に於いては、目標舵角δbtと前サイクルの前輪の舵角δfとの偏差として目標相対回転角度θretが演算される。そして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３０を目標相対回転角度θret回転させるよう舵角可変装置１４が制御されることにより、前輪の舵角が目標舵角δbtに制御される。よって前輪の舵角はフィードフォワード制御によって目標舵角δbtに制御され、これにより車両は指数関数の目標軌跡に沿って走行する。
【０２７０】
図１２に示されている如く、目標舵角演算ルーチンのステップ４０５乃至４１５及びステップ４２５は上述の第一の実施形態と同様に実行される。しかしステップ４１５に於いて肯定判別が行われると、制御はステップ４５０へ進み、図１３に示されたフローチャートに従って前輪の目標舵角δbtが演算される。またステップ４２５に於いて否定判別が行われると、制御はステップ５００へ進み、図１４に示されたフローチャートに従って前輪の目標舵角δbtが演算される。
【０２７１】
図１３に示されている如く、ステップ４５５に於いては操舵角θ及び相対回転角度θreに基づいて前輪の舵角δが求められ、前輪の舵角δ及び車速Ｖに基づいて上記式４６に従って距離ｘ０が演算される。またステップ４５５に於いては最小時間ΔＴ及びウェバー比のｋをそれぞれ一般的な運転者について予め設定された正の定数として、上記式４２に従って補正係数Ｄが演算される。
【０２７２】
ステップ４６０に於いては、軌跡制御が開始又は更新されるときの操舵角θ及び車速Ｖに基づいて上記式４７に従って車両が円弧状の軌跡を描いて走行する場合の車両の横加速度ＬＡaが演算される。
【０２７３】
ステップ４６５に於いては軌跡制御が開始又は更新されるときの前輪の舵角δ及び車速Ｖに基づいて上記式４９に従って車速Ｖの成分の一つとして距離ｘに関する座標軸に平行な成分Ｖxが演算される。
【０２７４】
ステップ４７０に於いては上記式５０に従って車速Ｖの成分の一つとして時間に関する座標軸に平行な成分Ｖyが演算されると共に、上記式５２に従って成分Ｖxが車速Ｖに対しなす角度σが演算される。
【０２７５】
ステップ４７５に於いてはそれぞれ上記式５３及び５４に従って車両の横方向の成分Ｖxx及びＶyxが演算されると共に、上記式５５及び５６に従って車両の横加速度ＬＡbが演算される。
【０２７６】
ステップ４８０に於いては車両が指数関数の軌跡を描いて走行する場合の車両の横加速度ＬＡbと車両が円弧状の軌跡を描いて走行する場合の車両の横加速度ＬＡaとの偏差ΔＬＡが上記式５７に従って演算される。
【０２７７】
ステップ４８５に於いては軌跡制御が開始又は更新されるときの操舵角θ、車速Ｖ、横加速度の偏差ΔＬＡに基づいて、指数関数の軌跡を描くよう車両を走行させるための前輪の目標舵角δbtが演算される。この場合目標舵角δbtは、左旋回時には上記式６２に従って演算され、右旋回時には上記式６３に従って演算される。
【０２７８】
図１４に示されている如く、ステップ５０５乃至５３５はそれぞれ上述のステップ４５５乃至４８５に対応しており、ステップ５１５乃至５２５は上述のステップ４６５乃至４７５と同様に実行される。
【０２７９】
しかしステップ５０５に於いては前輪の舵角δ及び車速Ｖに基づいて上記式７０に従って距離ｘ０が演算される。またステップ５０５に於いては最小時間ΔＴ及びウェバー比のｋをそれぞれ一般的な運転者について予め設定された正の定数として、上記式７２に従って補正係数Ｄが演算される。
【０２８０】
ステップ５１０に於いては軌跡制御が開始又は更新されるときの操舵角θ及び車速Ｖに基づいて上記式７３に従って車両が円弧状の軌跡を描いて走行する場合の車両の横加速度ＬＡaが演算される。
【０２８１】
ステップ５３０に於いては車両が指数関数の軌跡を描いて走行する場合の車両の横加速度ＬＡb（式５６）と車両が円弧状の軌跡を描いて走行する場合の車両の横加速度ＬＡa（式７３）との偏差ΔＬＡ″が演算される。
【０２８２】
ステップ５３５に於いては軌跡制御が開始又は更新されるときの操舵角θ、車速Ｖ、横加速度の偏差ΔＬＡ″に基づいて、指数関数の軌跡を描くよう車両を走行させるための前輪の目標舵角δbtが演算される。この場合目標舵角δbtは、左旋回時には上記式７６に従って演算され、右旋回時には上記式７７に従って演算される。
【０２８３】
この第三の実施形態によれば、軌跡制御が実行されるべき状況に於いては、前輪の舵角を目標舵角δbtに制御し、これにより運転者の操舵操作を要することなく車両が指数関数の目標軌跡に沿って走行するよう車両の走行軌跡を制御することができる。
【０２８４】
また第三の実施形態によれば、基準操舵角速度θds及び車速Ｖに基づいて目標軌跡を修正するための補正係数Ｋaが演算され、補正係数Ｋaが１であるか否かの判別により、目標軌跡の修正が不要であるか否かの判別が行われる。目標軌跡の修正が不要であると判別されたときには、ステップ４５０に於いて目標軌跡の修正が行われることなく車両を指数関数の目標軌跡に沿って走行させるための前輪の目標舵角δbtが図１３に示されたフローチャートに従って演算される。これに対し目標軌跡の修正が必要であると判別されたときには、案内棒の長さＡが低減されるよう修正された指数関数の目標軌跡に沿って車両を走行させるための前輪の目標舵角δbtが演図１４に示されたフローチャートに従って算される。
【０２８５】
従って第三の実施形態によれば、軌跡制御が開始又は更新されるべきであるか否かを判定する際の操舵角速度の大きさに応じて指数関数の目標軌跡の曲率を可変設定することができる。即ち運転者により比較的速い操舵操作が行われるときには、操舵操作がゆっくりと行われるときに比してて指数関数の目標軌跡の曲率を大きくし、運転者が希望する進路変更の要求度に応じて車両の指数関数の軌跡を制御することができる。この作用効果は後述の第四、第七、第八の実施形態に於いても同様に得られる。
【０２８６】
特に第三の実施形態によれば、前輪の舵角の制御は上述の第一の実施形態と同様に軌跡制御が開始又は更新されるときの操舵角θ及び相対回転角度θreに基づいて行われるフィードフォワード制御である。よって後述の第四の実施形態の場合の如く、前輪の舵角の制御がフィードバック制御である場合に比して、指数関数の軌跡を目標軌跡とする軌跡制御を単純に実行することができる。
【０２８７】
第四の実施形態
この第四の実施形態は上記表１に示されている如く以下の特徴を有する。
舵角制御装置：セミバイワイヤ式
目標軌跡：指数関数
舵角の制御：フィードバック
操舵反力の制御：アシストトルクの制御（第二の方式）
【０２８８】
この第四の実施形態に於ける車両の走行制御は基本的には上述の第三の実施形態と同様に実行されるが、ステップ６００に於ける舵角制御に於いては前輪の舵角がフィードバック制御される。
【０２８９】
即ちサイクル毎に現在の操舵角θ及び相対回転角度θreに基づいて前輪の舵角δが求められ、目標舵角δbtと前輪の舵角δとの偏差として目標相対回転角度θretが演算される。そして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３０を目標相対回転角度θret回転させるよう舵角可変装置１４が制御されることにより、前輪の舵角が目標舵角δbtに制御される。よって前輪の舵角はフィードバック制御によって目標舵角δbtに制御され、これにより車両は指数関数の目標軌跡に沿って走行する。
【０２９０】
従って第四の実施形態によれば、軌跡制御が実行されるべき状況に於いては、前輪の舵角を目標舵角δbtに制御し、これにより運転者の操舵操作の有無に関係なく車両が指数関数の目標軌跡に沿って走行するよう車両の走行軌跡を制御することができる。
【０２９１】
特に第四の実施形態によれば、目標相対回転角度θretは目標舵角δbtと前輪の現在の舵角δとの偏差として演算される。従って軌跡制御が開始又は更新された後に運転者によって操舵操作が行われても、前輪の舵角を確実に目標舵角δbtに制御することができる。また車両を指数関数の目標軌跡に沿って走行させるに適した舵角になるよう運転者によって操舵操作が行われる場合には、フィードバック制御量が小さくなる。よって運転者が運転操作に熟練している場合には、上述の第三の実施形態の場合に比して舵角可変装置１４の制御量を低減し、その負荷を軽減することができる。
【０２９２】
また上述の第一乃至第四の実施形態によれば、ステップ８００に於いて軌跡制御に伴う前輪の舵角の制御に起因する操舵トルクの変動を相殺するための操舵トルクの変動量ΔＴhatが演算される。そして目標アシストトルクＴpatが運転者の操舵負担軽減トルクＴpadと操舵トルクの変動量ΔＴhatとの和に演算され、アシストトルクが目標アシストトルクＴpatになるよう電動式パワーステアリング装置２２が制御される。
【０２９３】
従って運転者の操舵負担を軽減することができるだけでなく、軌跡制御に伴う前輪の舵角の制御に起因する操舵トルクの変動を相殺し、軌跡制御に起因して運転者が操舵トルクに違和感を覚えることを効果的に防止することができる。
【０２９４】
第五の実施形態
この第五の実施形態は上記表２に示されている如く以下の特徴を有する。
舵角制御装置：バイワイヤ式
目標軌跡：円弧状
舵角の制御：フィードフォワード
操舵反力の制御：非機械的舵角制御装置の操舵反力の制御
【０２９５】
図１５はバイワイヤ式のステアリング装置が搭載された車両に適用された本発明による車両の走行制御装置の第五の実施形態を示す概略構成図である。
【０２９６】
図１５に於いて、符号８０は第五の実施形態の走行制御装置を全体的に示している。操舵入力手段としてのステアリングホイール２０が運転者によって操舵操作されると、ラック・アンド・ピニオン型のステアリング機構８２によりラックバー８４及びタイロッド２６L及び２６Rが駆動され、これにより左右の前輪１８FL及び１８FRが転舵される。
【０２９７】
ステアリングホイール２０に連結されたステアリングシャフト８６及びステアリング機構８２のピニオンシャフト８８は相互に連結されていない。ステアリングシャフト８６には図１２には示されていない減速歯車機構を介して操舵反力トルク付与用の電動機９０が連結されている。電動機９０は電子制御装置９２の操舵反力制御部によって制御され、これによりステアリングホイール２０に所要の操舵反力トルクが付与される。ピニオンシャフト８８には図１９には示されていない減速歯車機構を介して転舵駆動用の電動機９４が連結されている。電動機９４は電子制御装置９２の舵角制御部によって制御され、これによりピニオンシャフト８８が回転駆動される。
【０２９８】
尚図示の実施形態に於いては、ピニオンシャフト８８の回転は回転−直線運動変換機構としてのラック・アンド・ピニオン型のステアリング機構８２によりラックバー８４の直線運動に変換されるようになっているが、ステアリング機構は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。
【０２９９】
かくしてステアリングホイール２０、ステアリング機構８２、電動機９０、９４等は、運転者の操舵操作に応じて左右の前輪１８FL及び１８FRを転舵すると共に、必要に応じて運転者の操舵操作に依存せずに左右の前輪の舵角を修正するバイワイヤ式の操舵装置９６を構成している。
【０３００】
ステアリングシャフト８６には操舵角θを検出する操舵角センサ５０が設けられており、操舵角センサ５０により検出された操舵角θを示す信号は電子制御装置９２へ入力される。電子制御装置９２には車速センサ５６により検出された車速Ｖを示す信号及び回転角度センサ９８により検出されたピニオンシャフト８８の回転角度θpを示す信号も入力される。
【０３０１】
尚電子制御装置９２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５０及び回転角度センサ９８はそれぞれ車両の左旋回方向への操舵の場合を正として操舵角θ及び回転角度θpを検出する。
【０３０２】
後に詳細に説明する如く、電子制御装置９２は図１６及び図１７に示されたフローチャートに従って操舵装置９６の電動機９０及び９４を制御する。特に電子制御装置９２も操舵角θ及び車速Ｖに基づき車両の軌跡制御の必要性を判定する。そして電子制御装置９２は、軌跡制御が不要であると判定したときには、車速Ｖが高いほど大きくなるよう、車速Ｖに基づき所定の操舵特性を達成するための目標ステアリングギヤ比Ｎtを演算する。更に電子制御装置９２はステアリングギヤ比が目標ステアリングギヤ比Ｎtになるよう操舵装置９６の電動機９４を制御する。
【０３０３】
また電子制御装置９２は、軌跡制御が必要であると判定したときには、そのときの操舵角θ及び車速Ｖに基づき車両を円弧状の目標軌跡に沿って走行させるための前輪の目標舵角δat＝δ′を上記式２４に従って演算する。そして電子制御装置９２は、運転者の操舵操作の有無に関係なく左右前輪の舵角が目標舵角δatになるよう操舵装置９６の電動機９４を制御する。
【０３０４】
尚電子制御装置９２は、左右前輪の舵角が目標舵角δatになると、軌跡制御の更新条件又は終了条件が成立しない限り、左右前輪の舵角を変更しない。
【０３０５】
また電子制御装置９２は、軌跡制御が実行されているか否かに関係なく、上記式８６に従って補正後の検出操舵トルクＴh0を演算すると共に、補正後の検出操舵トルクＴh0及び車速Ｖに基づいて操舵負担軽減トルクＴpadを演算する。そして電子制御装置９２は、上記式９３に従って目標操舵トルクＴhbtを演算し、操舵トルクが目標操舵トルクＴhbtになるよう操舵装置９６の電動機９０を制御する。
【０３０６】
次に図１６及び図１７に示されたフローチャートを参照して第五の実施形態に於ける車両の走行制御について説明する。尚図２０に示されたフローチャートによる走行制御は、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。また図１６及び図１７に於いて、それぞれ図２及び図６に示されたステップに対応するステップには、図２及び図６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。
【０３０７】
図１６と図２との比較より解る如く、この第五の実施形態に於いてはステップ５０〜４００及びステップ７００は上述の第一の実施形態の場合と同様に実行される。しかし第一の実施形態に於けるステップ７５０及びステップ８００に対応するステップは実行されず、ステップ８００に代えてステップ９００が実行される。
【０３０８】
またこの第五の実施形態に於けるステップ６００に於いては、図１７に示されたフローチャートに従って軌跡制御のための前輪の舵角の制御が行われる。
【０３０９】
図１７に示されたフローチャートのステップ６１０〜６３０及びステップ６５０は上述の第一の実施形態の場合と同様に実行されるが、第一の実施形態のステップ６４０に対応するステップは実行されない。
【０３１０】
ステップ６３０の次に実行されるステップ６４５に於いては、軌跡制御が開始又は更新されるときのピニオンシャフト８８の回転角度θpに基づいて前輪の舵角δが求められ、その値が後述のステップ６６０に於ける前輪の舵角の前回値δatfに設定される。
【０３１１】
またステップ６５０に於いて否定判別が行われたときには、ステップ６６０に於いて現サイクルの前輪の舵角の目標値δatpが前輪の舵角の前回値δatfとステップ６３０に於いて演算された舵角制御量Δδatcとの和に設定される。これに対しステップ６５０に於いて肯定判別が行われたときには、ステップ６７０に於いて現サイクルの前輪の舵角の目標値δatpが前輪の舵角の前回値δatfに設定される。
【０３１２】
ステップ６８０に於いては前輪の舵角が現サイクルの前輪の舵角の目標値δatpになるよう操舵装置９６の電動機９４が制御される。
【０３１３】
ステップ６９０に於いては現サイクルの前輪の舵角の目標値δatpが次のサイクルに備えて前輪の舵角の前回値δatfに設定される。
【０３１４】
よってこの第五の実施形態に於いては、車両を円弧状の目標軌跡に沿って走行させるための前輪の舵角の制御はフィードフォワード制御によって達成され、これにより車両は円弧状の目標軌跡に沿って走行する。
【０３１５】
従って第五の実施形態によれば、軌跡制御が実行されるべき状況に於いては、前輪の舵角を目標舵角δatに制御し、これにより運転者の操舵操作を要することなく車両が円弧状の目標軌跡に沿って走行するよう車両の走行軌跡を制御することができる。
【０３１６】
また第五の実施形態によれば、ステップ４００に於いて上述の第一の実施形態の場合と同様の要領にて前輪の目標舵角δatが演算される。よって操舵装置がバイワイヤ式の操舵装置９６である場合にも、第一の実施形態の場合と同様に軌跡制御が開始又は更新されるべきであるか否かを判定する際の操舵角速度の大きさに応じて円弧状の目標軌跡の半径を可変設定することができる。
【０３１７】
特に第五の実施形態によれば、前輪の舵角の制御は軌跡制御が開始又は更新されるときの前輪の舵角δに基づいて行われるフィードフォワード制御である。また偏差Δδatに基づく前輪の舵角の制御が完了すると、軌跡制御が終了又は更新されるまで軌跡制御のための前輪の舵角の制御は行われない。よって後述の第六の実施形態の場合の如く、前輪の舵角の制御がフィードバック制御であり、サイクル毎に前輪の舵角の検出を要する場合に比して、円弧状の軌跡を目標軌跡とする軌跡制御を単純に実行することができる。
【０３１８】
また上述の第一乃至第四の実施形態に於けるステップ８００に対応するステップ９００に於いては、運転者が操舵反力として感じる操舵トルクの制御が行われる。まず操舵角θに基づいて上記式８６に従って補正後の検出操舵トルクＴh0が演算される。また補正後の検出操舵トルクＴh0に基づいて図１８に示されたグラフに対応するマップより基本操舵負担軽減トルクＴpadbが演算され、車速Ｖに基づいて図９に示されたグラフに対応するマップより車速係数Ｋvが演算される。そして操舵負担軽減トルクＴpadが基本操舵負担軽減トルクＴpadbと車速係数Ｋvとの積に演算される。尚操舵負担軽減トルクＴpadは図１９に示されたグラフに対応するマップより演算されてもよい。
【０３１９】
更に補正後の検出操舵トルクＴh0及び操舵負担軽減トルクＴpadに基づき上記式９３に従って目標操舵トルクＴhbtが演算され、操舵トルクが目標操舵トルクＴhbtになるよう操舵装置９６の電動機９０が制御される。
【０３２０】
尚上述の電動機９０の制御による操舵トルクの制御は、後述の第六乃至第八の実施形態に於いても同様に行われる。即ち舵角制御装置がバイワイヤ式のものである場合には、操舵トルクの制御は、目標軌跡が円弧状であるか否かや舵角の制御がフィードフォワード制御であるか否かに関係なく同一の要領にて行われる。
【０３２１】
第六の実施形態
この第六の実施形態は上記表２に示されている如く以下の特徴を有する。
舵角制御装置：バイワイヤ式
目標軌跡：円弧状
舵角の制御：フィードバック
操舵反力の制御：非機械的舵角制御装置の操舵反力の制御
【０３２２】
この第六の実施形態に於ける車両の走行制御は基本的には上述の第五の実施形態と同様に実行されるが、ステップ６００に於ける舵角制御に於いては前輪の舵角がフィードバック制御される。
【０３２３】
即ちサイクル毎にピニオンシャフト８８の回転角度θpに基づいて前輪の現在の舵角δが求められ、前輪の目標舵角δatと現在の舵角δとの偏差Δδatが演算される。そして舵角の偏差Δδatの大きさが小さくなるよう操舵装置９６の電動機９４が制御される。よって前輪の舵角はフィードバック制御によって目標舵角δatに制御され、これにより車両は円弧状の目標軌跡に沿って走行する。
【０３２４】
従って第六の実施形態によれば、軌跡制御が実行されるべき状況に於いては、前輪の舵角を目標舵角δatに制御し、これにより運転者の操舵操作の有無に関係なく車両が円弧状の目標軌跡に沿って走行するよう車両の走行軌跡を制御することができる。
【０３２５】
特に第六の実施形態によれば、舵角の偏差Δδatはサイクル毎に前輪の目標舵角δatと現在の舵角δとの偏差として演算される。従って前輪の舵角がフィードフォワード式に制御される上述の第五の実施形態の場合に比して正確に前輪の舵角を目標舵角δatに制御することができる。
【０３２６】
第七の実施形態
この第七の実施形態は上記表２に示されている如く以下の特徴を有する。
舵角制御装置：バイワイヤ式
目標軌跡：指数関数
舵角の制御：フィードフォワード
操舵反力の制御：非機械的舵角制御装置の操舵反力の制御
【０３２７】
図２０に示されている如く、この第七の実施形態に於ける車両の走行制御は基本的には上述の第五の実施形態と同様に実行される。しかしステップ２００又は３００に於いて肯定判別が行われると、ステップ４００に於いて車両を指数関数の軌跡に沿って走行させるための前輪の目標舵角δbtが図１２乃至図１４に示されたフローチャートに従って演算される。
【０３２８】
またこの第七の実施形態のステップ６００に於いては、前輪の舵角はサイクル毎に前輪の目標舵角δbtを目標としてフィードフォワード式に制御される。即ちサイクル毎に現サイクルの前輪の目標舵角δbtと前サイクルの前輪の目標舵角δbtとの偏差に基づいて操舵装置９６の電動機９４が制御される。よって前輪の舵角はフィードフォワード制御によって目標舵角δbtに制御され、これにより車両は指数関数の目標軌跡に沿って走行する。
【０３２９】
尚軌跡制御が開始又は更新されるときの「前サイクルの前輪の目標舵角δbt」は、軌跡制御が開始又は更新されるときのピニオンシャフト８８の回転角度θpに基づいて求められる前輪の舵角δに設定される。
【０３３０】
従って第七の実施形態によれば、軌跡制御が実行されるべき状況に於いては、前輪の舵角を目標舵角δbtに制御し、これにより運転者の操舵操作を要することなく車両が指数関数の目標軌跡に沿って走行するよう車両の走行軌跡を制御することができる。
【０３３１】
また第七の実施形態によれば、ステップ４００に於いて上述の第三の実施形態の場合と同様の要領にて前輪の目標舵角δbtが演算される。よって第三の実施形態の場合と同様に軌跡制御が開始又は更新されるときの操舵角θ及び車速Ｖに基づいて設定される指数関数の目標軌跡が実際の走行路に対し適正な目標軌跡であるか否かを判定することができる。そして設定された指数関数の目標軌跡が実際の走行路に対し適正な目標軌跡ではないときには、目標軌跡を実際の走行路に対し適正な目標軌跡になるよう修正し、その修正後の指数関数の目標軌跡に沿って車両を走行させることができる。
【０３３２】
特に第七の実施形態によれば、前輪の舵角の制御は上述の第五の実施形態と同様に軌跡制御が開始又は更新されるときの前輪の舵角に基づいて行われるフィードフォワード制御である。よって後述の第八の実施形態の場合の如く、前輪の舵角の制御がフィードバック制御であり、サイクル毎に前輪の舵角の検出を要する場合に比して、指数関数の軌跡を目標軌跡とする軌跡制御を単純に実行することができる。
【０３３３】
第八の実施形態
この第八の実施形態は上記表２に示されている如く以下の特徴を有する。
舵角制御装置：バイワイヤ式
目標軌跡：指数関数
舵角の制御：フィードバック
操舵反力の制御：非機械的舵角制御装置の操舵反力の制御
【０３３４】
この第八の実施形態に於ける車両の走行制御は基本的には上述の第七の実施形態と同様に実行されるが、ステップ６００に於ける軌跡制御に於いては前輪の舵角がフィードバック制御される。
【０３３５】
即ちサイクル毎に操舵角θ及び相対回転角度θreに基づいて前輪の現在の舵角δが求められ、前輪の目標舵角δbtと現在の舵角δとの偏差に基づいて操舵装置９６の電動機９４が制御されることにより、前輪の舵角が目標舵角δbtに制御される。よって前輪の舵角はフィードバック制御によって目標舵角δbtに制御され、これにより車両は指数関数の目標軌跡に沿って走行する。
【０３３６】
従って第八の実施形態によれば、軌跡制御が実行されるべき状況に於いては、前輪の舵角を目標舵角δbtに制御し、これにより運転者の操舵操作の有無に関係なく車両が指数関数の目標軌跡に沿って走行するよう車両の走行軌跡を制御することができる。
【０３３７】
特に第八の実施形態によれば、前輪の舵角はサイクル毎に目標舵角δbtと現在の舵角δとの偏差に基づいて制御される。従って前輪の舵角がフィードフォワード式に制御される上述の第七の実施形態の場合に比して正確に前輪の舵角を目標舵角δbtに制御することができる。
【０３３８】
また上述の第五乃至第八の実施形態によれば、舵角制御装置がセミバアワイヤ式の舵角制御装置であり舵角制御装置により前輪の舵角が制御されない場合の操舵トルクに相当する値として、補正後の検出操舵トルクＴh0が演算される。そして補正後の検出操舵トルクＴh0及び車速Ｖに基づいて操舵負担軽減トルクＴpadが演算される。更に補正後の検出操舵トルクＴh0より操舵負担軽減トルクＴpadを減算した値として目標操舵トルクＴpbtが演算され、操舵トルクが目標操舵トルクＴpbtになるよう操舵装置９６の電動機９０が制御される。
【０３３９】
従って運転者に適度の操舵負担を与えることができるだけでなく、軌跡制御に伴う前輪の舵角の制御に起因する操舵トルクの変動を防止し、軌跡制御に起因して運転者が操舵トルクに違和感を覚えることを効果的に防止することができる。
【０３４０】
以上の説明より、上述の各実施形態によれば、車両の目標軌跡や実軌跡を求めるための車外情報の取得を要することなく、車両を運転者が希望する軌跡に沿って走行させることができることが理解されよう。
【０３４１】
また上述の各実施形態によれば、軌跡制御が開始又は更新されるべきであるか否かを判定する際の操舵角速度の大きさが大きく、目標軌跡が修正されることが好ましいときには、目標軌跡を操舵角速度の大きさに応じて修正し、その修正後の目標軌跡に沿って車両を走行させることができる。
【０３４２】
この場合案内棒の傾斜角が補正されることなく案内棒の長さが補正されることによって目標到達位置が補正され、これにより目標軌跡が修正される。よって案内棒の傾斜角も補正される場合に比して、操舵角速度の大きさに適合させるための目標軌跡の修正を容易に行うことができる。また案内棒の傾斜角も補正される場合に比して、目標軌跡が運転者の希望する軌跡より乖離する度合を低減することができる。
【０３４３】
また上述の各実施形態によれば、ステップ４２５に於いて補正係数Ｋaが基準値Ｋa0未満であると判定されると、即ち緊急操舵時の如く目標軌跡を過剰に修正しなければならないほど操舵角速度の大きさが大きいときには、軌跡制御が終了される。よってステップ４２５の判別が行われない場合に比して、軌跡制御が行われるべきではない状況に於いて過剰に修正され目標軌跡に基づいて軌跡制御が実行される虞れを低減することができる。
【０３４４】
また上述の各実施形態によれば、補正係数Ｋaは基準操舵角速度θdsが大きいときには基準操舵角速度θdsが小さいときに比して小さくなるよう演算されるだけでなく、車速Ｖが高いときには車速Ｖが低いときに比して小さくなるよう演算される。よって補正係数Ｋaの演算に際し車速Ｖが考慮されない場合に比して、目標軌跡を適正に修正することができ、また軌跡制御を終了すべきか否かを適正に判定することができる。
【０３４５】
また上述の第一、第二、第五、第六の実施形態によれば、目標軌跡は円弧状の軌跡であるので、目標軌跡が指数関数の軌跡である場合に比して、必要な演算量を少なくし、車両の軌跡を容易に制御することができる。
【０３４６】
また上述の第三、第四、第七、第八の実施形態によれば、目標軌跡は指数関数の軌跡であるので、目標軌跡が円弧状の軌跡である場合に比して、車両の軌跡を車両の乗員にとって一層好ましい軌跡に制御することができる。特にこれらの実施形態によれば、距離xが上記式４０に従って変化するよう指数関数の目標軌跡が設定される。よって目標軌跡が円弧状の軌跡である場合に比して、人の知覚特性にとって好ましい軌跡を達成することができる。
【０３４７】
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。
【０３４８】
例えば案内棒は前輪の前後方向に沿って延在するものとされているが、車両の前後方向に対する案内棒の傾斜角は運転者の操舵操作量に基づいて設定される限り、前輪の前後方向に沿う方向とは異なる方向であってもよい。例えば案内棒の傾斜角は前輪の舵角δと方向の補正係数Ｋdとの積に設定されてもよい。
【０３４９】
また各実施形態に於いては、ステップ４２５に於いて否定判別が行われたときには、制御はステップ１５０へ進み軌跡制御が終了されるようになっているが、警報が発せられると共に軌跡制御が終了されるよう修正されてもよい。その場合には運転者に軌跡制御が終了することを警報によって告知することができる。
【０３５０】
また各実施形態に於いては、車両の走行制御は前輪の舵角の制御と操舵トルクの制御とを含んでいるが、操舵トルクの制御は任意の要領にて実行されてよい。例えば上述の第一乃至第四の実施形態に於いては、操舵反力の制御は上記第二の方式により制御されるようになっているが、上記第一の方式により制御されるよう修正されてもよい。
【０３５１】
また各実施形態に於いては、前輪の舵角はフィードフォワード式又はフィードバック式に制御されるようになっているが、それぞれゲインが乗算されたフィードフォワード制御量とフィードバック制御量との和に基づいて制御されるよう修正されてもよい。
【０３５２】
また上述の第一及び第五の実施形態に於いては、サイクル毎の舵角の制御量が同一の値に設定されるようになっているが、舵角の制御量はサイクル毎に異なる値に設定されるよう修正されてもよい。
【符号の説明】
【０３５３】
１０…走行制御装置、１４…舵角可変装置、２０…ステアリングホイール、２２…電動式パワーステアリング装置、５０…操舵角センサ、５２…操舵トルクセンサ、５４…回転角度センサ、５６…車速センサ、８０…走行制御装置、８２…ステアリング機構、９０、９４…電動機、１００…前輪、１０２…後輪、１０４…車両、１０８…目標進路、１１０…案内棒
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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