(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ていない車両に適用され、操舵補助力発生手段の操舵補助力によって操舵輪を転舵することにより操舵輪の舵角を修正可能な車両の走行制御装置であって、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、操舵輪の舵角が前記目標舵角になるよう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、
前記操舵補助力発生手段の操舵補助力によって操舵輪を転舵することにより操舵輪の舵角が前記目標舵角になるよう前記操舵補助力発生手段の操舵補助力を制御する
ことを特徴とする車両の走行制御装置。
【請求項２】
運転者の操舵負担を軽減するための第一の操舵補助力制御量と、前記操舵補助力発生手段の操舵補助力によって操舵輪を転舵することにより操舵輪の舵角を前記目標舵角にするための第二の操舵補助力制御量との和を目標操舵補助力制御量として演算し、前記目標操舵補助力制御量に基づいて前記操舵補助力発生手段の操舵補助力を制御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】
運転者の操舵負担が検出され、前記第一の操舵補助力制御量は少なくとも検出された運転者の操舵負担に基づいて演算されることを特徴とする請求項２に記載の車両の走行制御装置。
【請求項４】
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３の何れか一つ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３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５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６の何れか一つに記載の車両の走行制御装置。
【請求項８】
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６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４に記載の車両の走行制御装置。
【請求項１０】
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９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】
上記操舵輪の舵角の制御に於いては、操舵輪の舵角を目標舵角に基づいて制御するための装置、即ち運転者の操舵操作を要することなく操舵輪の舵角が目標舵角になるよう操舵輪を転舵する装置が必要である。しかるに操舵入力手段に対し相対的に操舵輪を転舵する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や、操舵入力手段と前輪とが機械的に連結されていないステアバイワイヤ式の操舵装置は高価である。
【００１０】
よって操舵輪の舵角を制御することにより車両を目標軌跡に沿って走行させるためには、高価な操舵装置を要することなく操舵輪を転舵し操舵輪の舵角を目標舵角に制御し得ることが好ましい。
【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、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、操舵補助力を利用して操舵輪を転舵し車両を目標軌跡に沿って走行させることである。
〔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、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ていない車両に適用され、操舵補助力発生手段の操舵補助力によって操舵輪を転舵することにより操舵輪の舵角を修正可能な車両の走行制御装置であって、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、操舵輪の舵角が前記目標舵角になるよう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、前記操舵補助力発生手段の操舵補助力によって操舵輪を転舵することにより操舵輪の舵角が前記目標舵角になるよう前記操舵補助力発生手段の操舵補助力を制御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、本願発明の走行制御装置は、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ていない車両に適用され、操舵輪の舵角が目標舵角になるよう操舵補助力発生手段の操舵補助力が制御される。よって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の如き高価な操舵装置を要することなく操舵輪の舵角を目標舵角に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、運転者の操舵負担を軽減するための第一の操舵補助力制御量と、、前記操舵補助力発生手段の操舵補助力によって操舵輪を転舵することにより操舵輪の舵角を前記目標舵角にするための第二の操舵補助力制御量との和を目標操舵補助力制御量として演算し、前記目標操舵補助力制御量に基づいて前記操舵補助力発生手段の操舵補助力を制御するよう構成される（請求項２の構成）。
【００１８】
上記請求項２の構成によれば、運転者の操舵負担を軽減するための第一の操舵補助力制御量と、操舵補助力発生手段の操舵補助力によって操舵輪を転舵することにより操舵輪の舵角を目標舵角にするための第二の操舵補助力制御量との和が目標操舵補助力制御量として演算され、目標操舵補助力制御量に基づいて操舵補助力発生手段の操舵補助力が制御される。よって運転者の操舵負担を軽減しつつ操舵輪の舵角を目標舵角に制御することができる。
【００１９】
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２の構成に於いて、運転者の操舵負担が検出され、前記第一の操舵補助力制御量は少なくとも検出された運転者の操舵負担に基づいて演算されるよう構成される（請求項３の構成）。
【００２０】
上記請求項３の構成によれば、第一の操舵補助力制御量は少なくとも検出された運転者の操舵負担に基づいて演算される。よって操舵輪の舵角の制御に伴う運転者の操舵負担の変化が第一の操舵補助力制御量に反映されるので、操舵伝達比の変化の大きさが操舵操作の変化率の大きさに関係なく設定される場合に比して、操舵輪の舵角の制御に起因して運転者が覚える違和感を低減することができる。
【００２１】
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３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４の構成）。
【００２２】
上記請求項４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。
【００２３】
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３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５の構成）。
【００２４】
上記請求項５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。
【００２９】
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５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６の構成）。
【００３０】
上記請求項６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。
【００３１】
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６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７の構成）。
【００３２】
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。
【００３３】
上記請求項７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制御開始判定の第一の基準値よりも大きくなった後に制御開始判定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。
【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６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８の構成）。
【００３５】
上記請求項８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制御更新判定の第一の基準値よりも大きくなった後に制御更新判定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。
【００３６】
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４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９の構成）。
【００３７】
上記請求項９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。
【００３８】
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９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１０の構成）。
【００３９】
上記請求項１０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。
〔課題解決手段の好ましい態様〕
【００４０】
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１０の何れか一つの構成に於いて、操舵補助力発生手段は操舵アシストトルク発生装置であり、操舵アシストトルクによって操舵輪を転舵するよう構成される（好ましい態様１）。
【００４１】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項３乃至１０の何れか一つの構成に於いて、操舵補助力発生手段は操舵アシストトルク発生装置であり、運転者の操舵負担は操舵トルクであるよう構成される（好ましい態様２）。
【００４２】
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５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、車両の軌跡の制御の開始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３）。
【００４３】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項４の構成に於いて、走行制御装置は車両の軌跡の制御の開始条件が成立した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、車両の軌跡の制御の開始条件が成立したと判定した時点からの経過時間と車両の軌跡の制御の開始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４）。
【００４４】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項５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、車両の軌跡の制御の開始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車両の軌跡の制御の開始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５）。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】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操舵負担軽減制御及び軌跡制御のルーチンを示すフローチャートである。
【図６】操舵トルクＴhd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７】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８】操舵トルクＴhdと車速Ｖと目標アシストトルクＴatとの間の関係を示すグラフである。
【図９】第二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１０】第二の実施形態に於ける操舵負担軽減制御及び軌跡制御のルーチンを示すフローチャートである。
【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】第三の実施形態に於ける操舵負担軽減制御及び軌跡制御のルーチンを示すフローチャートである。
【図１４】第四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１５】第四の実施形態に於ける操舵負担軽減制御及び軌跡制御のルーチンを示すフローチャートである。
【図１６】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１７】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１８】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１９】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２０】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２１】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２２】図２１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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４６】
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
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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１８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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
β＝φ−α  ……（１）
ｘ＝Ａ＊sinα  ……（２）
−ＷＢdφ＝Ｖdｔ＊sinβ  ……（３）
−dｘ＝Ｖdｔ＊sinα  ……（４）
【００５４】
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）
【００５５】
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）
【００５６】
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）
【００５７】
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）
【００５８】
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）
【００５９】
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）
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
２）円弧状の軌跡
次に図１９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。
【００６３】
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）
【００６４】
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）
【００６５】
また図１９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。
【００６６】
図１９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）
【００６７】
また図１９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）
【００６８】
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。
【００６９】
図２０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。
【００７０】
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）
【００７１】
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）
【００７２】
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）
【００７３】
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）
【００７４】
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。
δ＝θ／Ｎ  ……（２３）
【００７５】
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）
【００７６】
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）
【００７７】
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。
【００７８】
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）
【００７９】
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）
【００８０】
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）
【００８１】
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２１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）
【００８２】
図２１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）
【００８３】
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）
【００８４】
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）
【００８５】
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）
【００８６】
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。
【００８７】
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）
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
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）
【００９３】
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）
【００９４】
図２２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。
【００９５】
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。
【００９６】
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）
【００９７】
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）
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【０１００】
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）
【０１０１】
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。
【０１０２】
図２３及び図２４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）
【０１０３】
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）
【０１０４】
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）
【０１０５】
図２４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）
【０１０６】
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）
【０１０７】
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）
【０１０８】
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）
【０１０９】
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）
【０１１０】
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）
【０１１１】
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）
【０１１２】
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）
【０１１３】
４）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。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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
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。
【０１１７】
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。
【０１１８】
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。
【０１１９】
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。
【０１２０】
５）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、前輪を転舵することによって前輪の舵角を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。
【０１２１】
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前輪とが機械的に連結され操舵入力手段に対し相対的に操舵輪を転舵する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。前者として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あり、後者として例えばステアバイワイヤ式の操舵装置がある。
【０１２２】
しかし上記何れの舵角制御装置も、操舵輪が操舵入力手段に対し相対的に転舵されない一般的な機械的舵角制御装置に比して構造若しくは制御が複雑であり、高コスト化が避けられない。そこで本願発明に於いては、一般的な機械的舵角制御装置が搭載された車両に於いて、操舵輪である前輪は操舵補助力（アシストトルク）を利用して転舵され、舵角が目標舵角に制御される。
【０１２３】
６）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。
【０１２４】
後述の第一乃至第四の実施形態は、上記分類項目に従って下記の表１の通り分類されるものである。
【０１２５】
【表１】
0005527124.tif 000002
【０１２６】
尚後述の第一乃至第四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。
【０１２７】
７）アシストトルクの制御
７−１）パワーアシストとの関係
一般に、自動車等の車両に於いては、運転者の操舵負担を軽減すべく、パワーアシストによって操舵トルクが軽減される。パワーアシストによって軽減される操舵トルクの目標値、即ち目標アシストトルクをＴatとし、前輪を転舵してその舵角を目標舵角に制御するための目標駆動トルクをＴstとする。最終的な目標アシストトルクＴastはＴatとＴstとの和に設定される。
【０１２８】
７−２）目標駆動トルク
前輪の目標舵角（δat又はδbt）をδtとし、車両の軌跡を目標軌跡にするための軌跡の目標曲率をρtとすると、軌跡の目標曲率ρtは下記の式６４により表される。
ρt＝δt／ＷＢ  ……（６４）
【０１２９】
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、舵角が目標舵角δt［rad］であるときの前輪のキングピン軸周りのトルクＴkは下記の式６５により表される。
Ｔk ＝−２Ｌt＊Ｋf＊δt  ……（６５）
【０１３０】
トルクＴkを発生させるために操舵入力手段としてのステアリングホイールに於いて必要なトルク、即ち目標駆動トルクＴstは、ステアリングギヤ比Ｎを使用して下記の式６６により表される。
Ｔst＝Ｔk／Ｎ
＝−２Ｌt＊Ｋf＊δt／Ｎ  ……（６６）
【０１３１】
７−３）フィードフォワード制御
車両の目標軌跡が円弧状の軌跡であるときには、目標舵角δtがδatに設定され、車両の目標軌跡が指数関数の軌跡であるときには、目標舵角δtがδbtに設定される。また各サイクルの目標舵角δtの変化量Δδtが現サイクルの目標舵角δtと前サイクルの目標舵角δtとの偏差として演算される。そして式６６に対応する下記の式６７に従って目標駆動トルクの修正量ΔＴstが演算される。
ΔＴst＝−２Ｌt＊Ｋf＊Δδt／Ｎ  ……（６７）
【０１３２】
そして最終的な目標アシストトルクＴastが運転者の操舵負担を軽減するための目標アシストトルクＴatと目標駆動トルクの修正量ΔＴstとの和に設定され、アシストトルクが最終的な目標アシストトルクＴastになるようフィードバック制御される。
【０１３３】
７−４）フィードバック制御
車両の目標軌跡が円弧状の軌跡であるときには、目標舵角δtがδatに設定され、目標舵角δatと推定される前輪の舵角δとの偏差Δδatが演算される。そして式６６に対応する下記の式６８に従って目標駆動トルクの修正量ΔＴstが演算される。
ΔＴst＝−２Ｌt＊Ｋf＊Δδat／Ｎ  ……（６８）
【０１３４】
また車両の目標軌跡が指数関数の軌跡であるときには、目標舵角δtがδbtに設定され、目標舵角δbtと推定される前輪の舵角δとの偏差Δδbtが演算される。そして式６６に対応する下記の式６９に従って目標駆動トルクの修正量ΔＴstが演算される。
ΔＴst＝−２Ｌt＊Ｋf＊Δδbt／Ｎ  ……（６９）
【０１３５】
そして目標軌跡が何れである場合にも、最終的な目標アシストトルクＴastが運転者の操舵負担を軽減するための目標アシストトルクＴatと目標駆動トルクの修正量ΔＴstとの和に設定される。更にアシストトルクが最終的な目標アシストトルクＴastになるようフィードバック制御される。
【０１３６】
尚前輪の舵角を目標舵角に制御すべくアシストトルクが最終的な目標アシストトルクＴastになるよう制御されることによって前輪が転舵されると、その前輪の転舵に起因して操舵トルクが変動する。しかしその操舵トルクの変動は目標アシストトルクＴatに反映されるので、アシストトルクの制御による前輪の舵角の修正に起因して運転者が大きい操舵トルクの変動を感じることはない。
【０１３７】
次に添付の図を参照しつつ、本発明を第一乃至第四の実施形態について順次説明する。
【０１３８】
第一の実施形態
上記表1に示されている如く、この第一の実施形態の目標軌跡は円弧状の軌跡であり、舵角の制御はフィードフォワード制御である。
【０１３９】
図１は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。
【０１４０】
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、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パワーステアリング装置１４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。
【０１４１】
ステアリングホイール２０は操舵入力手段として機能し、ステアリングシャフト２８及び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１４のピニオンシャフト３４に駆動接続されている。
【０１４２】
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１４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１４は電子制御装置１６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１４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し、また左右の前輪１８FL及び１８FRを転舵する転舵装置として機能する。また尚パワーステアリング装置は補助操舵力発生装置及び転舵装置として機能し得る限り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。
【０１４３】
図示の実施形態に於いては、ステアリングシャフト２８には該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には車速センサ５６により検出された車速Ｖを示す信号も入力される。
【０１４４】
尚電子制御装置１６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を検出する。
【０１４５】
後に詳細に説明する如く、電子制御装置１６は図２乃至図５に示されたフローチャートに従って電動式パワーステアリング装置１４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、前輪の舵角の制御を行わず、操舵トルクＴhdに基づいて運転者の操舵負担を軽減するパワーアシストの制御を行う。
【０１４６】
これに対し電子制御装置１６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１６は、パワーアシストの制御を行うと共に、左右前輪の舵角が目標舵角δatになるよう電動式パワーステアリング装置１４をフィードフォワード式に制御し、これにより車両を円弧状の目標軌跡に沿って走行させる。
【０１４７】
尚、軌跡制御が不要であるときの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。
【０１４８】
次に図２乃至図５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。
【０１４９】
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。
【０１５０】
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。
【０１５１】
（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。
【０１５２】
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。
【０１５３】
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８００へ進む。
【０１５４】
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８００へ進む。
【０１５５】
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５００へ進む。
【０１５６】
ステップ４００に於いては現在の操舵角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′）が上記式２４に従って演算される。
【０１５７】
ステップ５００に於いては操舵トルクＴhdに基づき図６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７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Ｔatが演算される。
【０１５８】
ステップ６００に於いては図５に示されたフローチャートに従ってアシストトルクが目標アシストトルクＴatになるよう電動式パワーステアリング装置１４が制御される。これにより運転者の操舵負担を軽減する操舵負担軽減制御及び前輪の舵角を目標舵角δatに制御して車両を円弧状の目標軌跡に沿って走行させる軌跡制御の両方の制御が実行される。
【０１５９】
ステップ８００に於いては上述のステップ５００の場合と同様の要領にて目標アシストトルクＴatが演算され、ステップ９００に於いてはアシストトルクが目標アシストトルクＴatになるよう電動式パワーステアリング装置１４が制御される。よって軌跡制御のための前輪の舵角の制御は行われないが、運転者の操舵負担が軽減される。
【０１６０】
尚上記ステップ５００又は８００に於ける目標アシストトルクＴatの演算に代えて、目標アシストトルクＴatは操舵トルクＴhd及び車速Ｖに基づき図８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。
【０１６１】
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。
【０１６２】
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。
【０１６３】
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。
【０１６４】
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。
【０１６５】
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。
【０１６６】
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。
【０１６７】
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。
【０１６８】
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８００へ進む。
【０１６９】
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。
【０１７０】
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。
【０１７１】
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。
【０１７２】
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５００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。
【０１７３】
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操舵負担軽減制御及び前輪の舵角制御のルーチンについて詳細に説明する。
【０１７４】
まずステップ６０５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６２０へ進み、肯定判別が行われたときには制御はステップ６１０へ進む。
【０１７５】
ステップ６１０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及びステアリングギヤ比Ｎ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。
【０１７６】
ステップ６１５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。
【０１７７】
ステップ６２０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。そして肯定判別が行われたときには制御はステップ６２５へ進み、否定判別が行われたときには制御はステップ６３０へ進む。
【０１７８】
ステップ６２５に於いては前輪の目標舵角の変化量Δδtがサイクル毎の舵角制御量Δδatcに設定され、ステップ６３０に於いては前輪の目標舵角の変化量Δδtが０に設定される。
【０１７９】
ステップ６３５に於いては軌跡制御が開始又は更新されるときのステアリングギヤ比Ｎを使用して上記式６７に従って目標駆動トルクの修正量ΔＴstが演算される。
【０１８０】
ステップ６５０に於いては最終目標駆動トルクＴattがステップ５００に於いて演算された目標アシストトルクＴatとステップ６３５に於いて演算された目標駆動トルクの修正量ΔＴstとの和に演算される。
【０１８１】
ステップ６５５に於いてはアシストトルクが目標アシストトルクＴatになるよう電動式パワーステアリング装置１４がフィードバック制御される。よって運転者の操舵負担を軽減するパワーアシストの制御が行われると共に、車両を円弧状の目標軌跡に沿って走行させる軌跡制御が行われる。
【０１８２】
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に於いてアシストトルクの制御によって前輪の舵角がフィードフォワード式に目標舵角δatに制御される。
【０１８３】
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。
【０１８４】
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。
【０１８５】
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及び車速Ｖに基づいて行われるフィードフォワード制御である。また前輪の舵角が一旦目標舵角δatに制御されると、軌跡制御が終了又は更新されるまで前輪の舵角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。
【０１８６】
第二の実施形態
上記表１に示されている如く、この第二の実施形態の目標軌跡も円弧状の軌跡であるが、舵角の制御はフィードバック制御である。
【０１８７】
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に於ける舵角制御は図１０に示されたフローチャートに従って前輪の舵角がフィードバック制御される。
【０１８８】
図１０と図５との比較より解る如く、ステップ６０５乃至６２０及びステップ６５０、６５５は第一の実施形態の場合と同様に実行される。
【０１８９】
ステップ６２０に於いて否定判別が行われたときには、ステップ６２５に於いて軌跡制御が開始又は更新されるときの前輪の舵角δをδ0（＝θ0／Ｎ）として、下記の式７０に従って前輪の現在の目標舵角δtpが演算される。
δtp＝δ0＋（ｎ−１）＊Δδatc
＝（ｎ−１）＊Δδatc＋θ0／Ｎ  ……（７０）
【０１９０】
またステップ６２０に於いて否定判別が行われたときには、ステップ６３０に於いて前輪の現在の目標舵角δtpが前輪の目標舵角δatに設定される。
【０１９１】
ステップ６４０に於いては前輪の現在の舵角δが推定されると共に、前輪の現在の目標舵角δtpと現在の舵角δとの偏差Δδatが演算される。
【０１９２】
ステップ６４５に於いては前輪の舵角の偏差Δδatに基づいて上記式６８に従って目標駆動トルクの修正量ΔＴstが演算される。
【０１９３】
従って第二の実施形態によれば、上述の第一の実施形態の場合と同様に、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。
【０１９４】
特に第二の実施形態によれば、前輪の舵角の偏差Δδatは前輪の現在の目標舵角δtpと現在の舵角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電動式パワーステアリング装置１４の制御量を低減し、その負荷を軽減することができる。
【０１９５】
第三の実施形態
上記表１に示されている如く、この第三の実施形態の目標軌跡は指数関数の軌跡であり、舵角の制御はフィードフォワード制御である。
【０１９６】
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。
【０１９７】
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４５０に於いて図１２に示されたフローチャートに従って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が演算される。
【０１９８】
図１２に示されている如く、ステップ４５５に於いては操舵角θ及びステアリングギヤ比Ｎ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。
【０１９９】
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。
【０２００】
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。
【０２０１】
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。
【０２０２】
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。
【０２０３】
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。
【０２０４】
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。
【０２０５】
またこの第三の実施形態に於いては、ステップ５００の次に実行されるステップ７００に於いて、電動式パワーステアリング装置１４が図１３に示されたフローチャートに従って制御される。
【０２０６】
図１３に示されている如く、ステップ７１０に於いては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との偏差として前輪の目標舵角の変化量Δδtが演算される。
【０２０７】
ステップ７２０に於いては軌跡制御が開始又は更新されるときのステアリングギヤ比Ｎを使用して上記式６７に従って目標駆動トルクの修正量ΔＴstが演算される。
【０２０８】
ステップ７３０に於いては最終目標駆動トルクＴattがステップ５００に於いて演算された目標アシストトルクＴatとステップ７２０に於いて演算された目標駆動トルクの修正量ΔＴstとの和に演算される。
【０２０９】
ステップ７４０に於いてはアシストトルクが目標アシストトルクＴatになるよう電動式パワーステアリング装置１４がフィードバック制御される。よって運転者の操舵負担を軽減するパワーアシストの制御が行われると共に、車両を指数関数の目標軌跡に沿って走行させる軌跡制御が行われる。
【０２１０】
従って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。
【０２１１】
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及び車速Ｖ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。
【０２１２】
第四の実施形態
上記表１に示されている如く、この第四の実施形態の目標軌跡は指数関数の軌跡であり、舵角の制御はフィードバック制御である。
【０２１３】
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５００の次に実行されるステップ７５０に於いて、電動式パワーステアリング装置１４が図１５に示されたフローチャートに従って制御される。
【０２１４】
図１５に示されている如く、ステップ７６０に於いては前輪の現在の舵角δが推定されると共に、現サイクルの前輪の目標舵角δbtと現在の舵角δとの偏差Δδbtが演算される。
【０２１５】
ステップ７７０に於いては軌跡制御が開始又は更新されるときのステアリングギヤ比Ｎを使用して上記式６９に従って目標駆動トルクの修正量ΔＴstが演算される。
【０２１６】
ステップ７８０に於いては最終目標駆動トルクＴattがステップ５００に於いて演算された目標アシストトルクＴatとステップ７７０に於いて演算された目標駆動トルクの修正量ΔＴstとの和に演算される。
【０２１７】
ステップ７９０に於いてはアシストトルクが目標アシストトルクＴatになるよう電動式パワーステアリング装置１４がフィードバック制御される。よって運転者の操舵負担を軽減するパワーアシストの制御が行われると共に、車両を指数関数の目標軌跡に沿って走行させる軌跡制御が行われる。
【０２１８】
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。
【０２１９】
特に第四の実施形態によれば、前輪の舵角δの偏差Δδbt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電動式パワーステアリング装置１４の制御量を低減し、その負荷を軽減することができる。
【０２２０】
尚上述の第一乃至第四の実施形態によれば、ステップ５００に於いて運転者の操舵負担を軽減するための目標アシストトルクＴatが演算され、また前輪の舵角を目標舵角に制御するための舵角制御用のアシストトルクが演算される。そして目標アシストトルクＴatと舵角制御用のアシストトルクとの和が最終目標アシストトルクＴatとして演算され、アシストトルクが最終目標アシストトルクＴatになるよう制御される。
【０２２１】
前輪の舵角が目標舵角になるよう前輪がアシストトルクによって転舵されると、操舵トルクが変動する。しかしその操舵トルクの変動に応じて運転者の操舵負担を軽減するための目標アシストトルクＴatが増減され、運転者が感じる操舵トルクの変動が低減される。
【０２２２】
従って運転者の操舵負担を軽減しつつ車両を目標軌跡に沿って走行させることができるだけでなく、軌跡制御による前輪の舵角の制御に起因する操舵トルクの変動を低減し、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虞れを低減することができる。
【０２２３】
また上述の第一乃至第四の実施形態によれば、前輪がアシストトルクによって転舵されることにより前輪の舵角が目標舵角になるよう制御される。よって操舵入力手段に対し相対的に操舵輪を転舵する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や、操舵入力手段と前輪とが機械的に連結されていないステアバイワイヤ式の操舵装置は不要である。従ってこれらの操舵装置が使用される場合に比して、走行制御装置の構造を簡略化し、そのコストを低減することができる。
【０２２４】
また上述の第一及び第二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。
【０２２５】
また上述の第三及び第四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。
【０２２６】
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。
【０２２７】
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。
【０２２８】
また各実施形態に於いては、操舵補助力を発生する手段は電動式パワーステアリング装置であるが、運転者の操舵負担を軽減すると共に操舵輪の舵角が目標舵角になるよう操舵輪を転舵する操舵補助力を発生し得る限り、任意の構成のものであってよい。
【０２２９】
また各実施形態に於いては、運転者の操舵負担を軽減するための操舵アシストトルク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、任意の要領にて実行されてよく、例えば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。
【０２３０】
また各実施形態に於いては、操舵アシストトルクは最終目標駆動トルクＴattに基づいてフィードバック式に制御されるようになっているが、フィードフォワード式に制御されるよう修正されてもよい。
【０２３１】
また上述の第一及び第二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】
【０２３２】
１０…走行制御装置、１４…電動式パワーステアリング装置、２０…ステアリングホイール、５０…操舵角センサ、５２…操舵トルクセンサ、５６…車速センサ、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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