(57)【要約】【課題】簡単な構成のマップを用いて目標位置及び目標位置における速度方向に到達するために最大値が最小となる車体合成力を導出する。【解決手段】記憶された自車両と目標位置との間の距離のｘ成分Ｘｅとｙ成分Ｙｅとの比で定めた第１のパラメータ、自車両の速度のｘ成分ｖｘ０とｙ成分ｖｙ０との比で定めた第２のパラメータ、及び目標位置及び目標位置における速度方向に到達するために最大値が最小となる車体合成力を求めるために導入した第１の導入パラメータν１の関係を定めた第１のマップ、第１のパラメータ、第２のパラメータ、及び第２の導入パラメータν２の関係を定めた第２のマップ、並びに第１のパラメータ、第２のパラメータ、及び目標位置に到達する時刻ｔｅの関係を定めた第３のマップと、現在の自車両と目標位置との間の距離及び自車両の速度に基づいて演算された第１のパラメータ、第２のパラメータとを用いて車体合成力を導出する。【選択図】図３
2011079513.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
目標位置及び該目標位置における速度方向を設定する設定手段と、
自車両と前記目標位置との間の距離、及び自車両の速度を検出する検出手段と、
前記速度方向を車体前後方向とした場合の前記距離の車体前後方向の成分Ｘｅと車体横方向の成分Ｙｅとの比で定めた第１のパラメータ、自車両の速度の車体前後方向の成分ｖｘ０と車体横方向の成分ｖｙ０との比で定めた第２のパラメータ、及び前記目標位置及び該目標位置で前記速度方向になるために最大値が最小となる車体合成力を求めるために導入した第１の導入パラメータν１の、前記成分Ｘｅ、前記成分Ｙｅ、前記成分ｖｘ０、及び前記成分ｖｙ０のうち前記第１のパラメータ及び前記第２のパラメータに応じた２つが特定値であるとの仮定の下での値ν１’の関係を定めた第１のマップ、前記第１のパラメータ、前記第２のパラメータ、及び前記目標位置及び該目標位置で前記速度方向になるために最大値が最小となる車体合成力を求めるために導入した前記第１の導入パラメータν１と異なる第２の導入パラメータν２の、前記仮定の下での値ν２’の関係を定めた第２のマップ、並びに前記第１のパラメータ、前記第２のパラメータ、及び前記目標位置に到達する時刻ｔｅの、前記仮定の下での時刻ｔｅ’の関係を定めた第３のマップを記憶した記憶手段と、
前記検出手段で検出された現在の前記距離及び現在の前記速度に基づいて、前記第１のパラメータ及び前記第２のパラメータを演算し、演算された第１のパラメータ、第２のパラメータ、前記第１のマップ、前記第２のマップ、及び前記第３のマップを用いて前記車体合成力の時系列データを導出する導出手段と、
を含む車両運動制御装置。
【請求項２】
目標位置及び該目標位置における速度方向を設定する設定手段と、
自車両と前記目標位置との間の距離、及び自車両の速度を検出する検出手段と、
前記速度方向を車体前後方向とした場合の前記距離の車体前後方向の成分Ｘｅと車体横方向の成分Ｙｅとの比で定めた第１のパラメータ、自車両の速度の車体前後方向の成分ｖｘ０と車体横方向の成分ｖｙ０との比で定めた第２のパラメータ、及び前記成分Ｘｅ、前記成分Ｙｅ、前記成分ｖｘ０、及び前記成分ｖｙ０のうち前記第１のパラメータ及び前記第２のパラメータに応じた２つが特定値であるとの仮定の下での前記目標位置及び該目標位置で前記速度方向になるために最大値が最小となる車体合成加速度の方向θの関係を定めた第１のマップ、並びに前記第１のパラメータ、前記第２のパラメータ、及び前記仮定の下での前記目標位置及び該目標位置で前記速度方向になるために最大値が最小となる車体合成加速度Ｆ０’／ｍ’の関係を定めた第２のマップを記憶した記憶手段と、
前記検出手段で検出された現在の前記距離及び現在の前記速度に基づいて、前記第１のパラメータ及び前記第２のパラメータを演算し、演算された第１のパラメータ、第２のパラメータ、前記第１のマップ、及び前記第２のマップを用いて現在時刻における前記車体合成力を導出する導出手段と、
を含む車両運動制御装置。
【請求項３】
目標位置及び該目標位置における速度方向を設定する設定手段と、
自車両と前記目標位置との間の距離、及び自車両の速度を検出する検出手段と、
特定の車体合成加速度Ｆ０／ｍと前記速度方向を車体前後方向とした場合の前記距離の車体横方向の成分Ｙｅと自車両の速度の車体前後方向の成分ｖｘ０又は車体横方向の成分ｖｙ０とを用いた第１のパラメータ、前記速度の車体前後方向の成分ｖｘ０と車体横方向の成分ｖｙ０との比で定めた、または特定の車体合成加速度Ｆ０／ｍと前記速度方向を車体前後方向とした場合の前記距離の車体横方向の成分Ｙｅと自車両の速度の車体横方向の成分ｖｙ０とを用いた第２のパラメータ、及び特定の車体合成力の最大値Ｆ０を設定した場合の前記距離の車体横方向の成分Ｙｅに対応する前記車体前後方向の成分の最短距離Ｘｓを求めるために導入した第１の導入パラメータν１の、前記車体合成加速度Ｆ０／ｍ、前記成分Ｙｅ、前記成分ｖｘ０、及び前記成分ｖｙ０のうち前記第１のパラメータ及び前記第２のパラメータに応じた２つが特定値であるとの仮定の下での値ν１’の関係を定めた第１のマップ、前記第１のパラメータ、前記第２のパラメータ、及び前記車体前後方向の成分の最短距離Ｘｓを求めるために導入した前記第１の導入パラメータν１と異なる第２の導入パラメータν２の、前記仮定の下での値ν２’の関係を定めた第２のマップ、並びに前記第１のパラメータ、前記第２のパラメータ、及び前記最短距離Ｘｓ及び前記距離の車体横方向の成分Ｙｅで定まる位置に到達する時刻ｔｅの、前記仮定の下での時刻ｔｅ’関係を定めた第３のマップを記憶した記憶手段と、
前記検出手段で検出された現在の前記距離及び現在の前記速度に基づいて、前記第１のパラメータ及び前記第２のパラメータを演算し、演算された第１のパラメータ、第２のパラメータ、前記第１のマップ、前記第２のマップ、及び前記第３のマップを用いて前記最短距離Ｘｓを求め、求めた前記最短距離Ｘｓと前記距離の車体前後方向の成分Ｘｅとの差が所定値以内となるまで、前記特定の車体合成力の最大値Ｆ０を変更しながら繰り返し前記最短距離Ｘｓを求め、前記最短距離Ｘｓと前記距離の車体前後方向の成分Ｘｅとの差が所定値以内となったときの前記特定の車体合成力の最大値Ｆ０に基づいて、車体合成力の時系列データを導出する導出手段と、
を含む車両運動制御装置。
【請求項４】
目標位置及び該目標位置における速度方向を設定する設定手段と、
自車両と前記目標位置との間の距離、及び自車両の速度を検出する検出手段と、
特定の車体合成加速度Ｆ０／ｍと前記速度方向を車体前後方向とした場合の前記距離の車体横方向の成分Ｙｅと自車両の速度の車体前後方向の成分ｖｘ０又は車体横方向の成分ｖｙ０とを用いた第１のパラメータ、前記速度の車体前後方向の成分ｖｘ０と車体横方向の成分ｖｙ０との比で定めた、または特定の車体合成加速度Ｆ０／ｍと前記速度方向を車体前後方向とした場合の前記距離の車体横方向の成分Ｙｅと自車両の速度の車体横方向の成分ｖｙ０とを用いた第２のパラメータ、及び特定の車体合成力の最大値Ｆ０を設定した場合の、前記車体合成加速度Ｆ０／ｍ、前記成分Ｙｅ、前記成分ｖｘ０、及び前記成分ｖｙ０のうち前記第１のパラメータ及び前記第２のパラメータに応じた２つが特定値であるとの仮定の下での前記成分Ｙｅに対応する前記車体前後方向の移動距離が最短になる車体合成加速度の方向θの関係を定めた第１のマップ、並びに前記第１のパラメータ、前記第２のパラメータ、及び前記仮定の下での前記成分Ｙｅに対応する前記車体前後方向の成分の最短距離Ｘｓ’の関係を定めた第２のマップを記憶した記憶手段と、
前記検出手段で検出された現在の前記距離及び現在の前記速度に基づいて、前記第１のパラメータ及び前記第２のパラメータを演算し、演算された第１のパラメータ、第２のパラメータ、前記第１のマップ、及び前記第２のマップを用いて前記最短距離Ｘｓを求め、求めた前記最短距離Ｘｓと前記距離の車体前後方向の成分Ｘｅとの差が所定値以内となるまで、前記特定の車体合成力の最大値Ｆ０を変更しながら繰り返し前記最短距離Ｘｓを求め、前記最短距離Ｘｓと前記距離の車体前後方向の成分Ｘｅとの差が所定値以内となったときの前記特定の車体合成力の最大値Ｆ０及び前記第１のマップより求まる車体合成加速度の方向θを、現在時刻の車体合成力として導出する導出手段と、
を含む車両運動制御装置。
【請求項５】
前記第１のパラメータを、前記特定の車体合成加速度Ｆ０／ｍと前記距離の車体横方向の成分Ｙｅとの積の逆数の平方根と、前記速度の車体前後方向の成分ｖｘ０との積として定め、前記第２のパラメータを前記特定の車体合成加速度Ｆ０／ｍと前記距離の車体横方向の成分Ｙｅとの積の逆数の平方根と、前記速度の車体横方向の成分ｖｙ０との積として定めるか、または、前記第１のパラメータを、前記特定の車体合成加速度Ｆ０／ｍと前記速度の車体前後方向の成分ｖｘ０または前記速度の車体横方向の成分ｖｙ０の二乗との比と、前記距離の車体横方向の成分Ｙｅとの積として定め、前記第２のパラメータを、前記速度の車体前後方向の成分ｖｘ０と前記速度の車体横方向の成分ｖｙ０との比として定めた請求項３または請求項４記載の車両運動制御装置。
【請求項６】
前記第１のパラメータ、及び前記第２のパラメータを、各マップの特異点が該マップの縦軸又は横軸と平行になるように変更した請求項１〜請求項５のいずれか１項記載の車両運動制御装置。
【請求項７】
前記設定手段は、障害物の位置及び大きさに基づいて、前記目標位置及び該目標位置における速度方向を設定し、
前記検出手段は、自車両の前記障害物に対する相対速度を検出する
請求項１〜請求項６のいずれか１項記載の車両運動制御装置。
【請求項８】
前記導出手段で導出された前記車体合成力に基づいて、操舵角、制動力、及び駆動力の少なくとも一つを制御する制御手段を更に含む請求項１〜請求項７のいずれか１項記載の車両運動制御装置。
【請求項９】
前記導出手段で導出された前記車体合成力に基づいて、ドライバに車両運動状態を報知する報知手段を更に含む請求項１〜請求項８のいずれか１項記載の車両運動制御装置。
【請求項１０】
コンピュータを、
目標位置及び該目標位置における速度方向を設定する設定手段、
自車両と前記目標位置との間の距離、及び自車両の速度を検出する検出手段で検出された現在の前記距離及び現在の前記速度を取り込む取込手段、
取り込まれた情報に基づいて、前記速度方向を車体前後方向とした場合の前記距離の車体前後方向の成分Ｘｅと車体横方向の成分Ｙｅとの比で定めた第１のパラメータ、及び前記自車両の速度の車体前後方向の成分ｖｘ０と車体横方向の成分ｖｙ０との比で定めた第２のパラメータを演算する演算手段、
前記第１のパラメータ、前記第２のパラメータ、及び前記目標位置及び該目標位置で前記速度方向になるために最大値が最小となる車体合成力を求めるために導入した第１の導入パラメータν１の、前記成分Ｘｅ、前記成分Ｙｅ、前記成分ｖｘ０、及び前記成分ｖｙ０のうち前記第１のパラメータ及び前記第２のパラメータに応じた２つが特定値であるとの仮定の下での値ν１’の関係を定めた第１のマップ、前記第１のパラメータ、前記第２のパラメータ、及び前記目標位置及び該目標位置で前記速度方向になるために最大値が最小となる車体合成力を求めるために導入した前記第１の導入パラメータν１と異なる第２の導入パラメータν２の、前記仮定の下での値ν２’の関係を定めた第２のマップ、並びに前記第１のパラメータ、前記第２のパラメータ、及び前記目標位置に到達する時刻ｔｅの、前記仮定の下での時刻ｔｅ’の関係を定めた第３のマップを記憶した記憶手段から前記第１のマップ、前記第２のマップ、及び前記第３のマップを読み出す読出手段、及び
演算された前記第１のパラメータ、前記第２のパラメータ、読み出された前記第１のマップ、前記第２のマップ、及び前記第３のマップを用いて前記車体合成力の時系列データを導出する導出手段
として機能させるための車両運動制御プログラム。
【請求項１１】
コンピュータを、
目標位置及び該目標位置における速度方向を設定する設定手段、
自車両と前記目標位置との間の距離、及び自車両の速度を検出する検出手段で検出された現在の前記距離及び現在の前記速度を取り込む取込手段、
取り込まれた情報に基づいて、前記速度方向を車体前後方向とした場合の前記距離の車体前後方向の成分Ｘｅと車体横方向の成分Ｙｅとの比で定めた第１のパラメータ、及び自車両の速度の車体前後方向の成分ｖｘ０と車体横方向の成分ｖｙ０との比で定めた第２のパラメータを演算する演算手段、
前記第１のパラメータ、前記第２のパラメータ、及び前記成分Ｘｅ、前記成分Ｙｅ、前記成分ｖｘ０、及び前記成分ｖｙ０のうち前記第１のパラメータ及び前記第２のパラメータに応じた２つが特定値であるとの仮定の下での前記目標位置及び該目標位置で前記速度方向になるために最大値が最小となる車体合成加速度の方向θの関係を定めた第１のマップ、並びに前記第１のパラメータ、前記第２のパラメータ、及び前記仮定の下での前記目標位置及び該目標位置で前記速度方向になるために最大値が最小となる車体合成加速度Ｆ０’／ｍ’の関係を定めた第２のマップを記憶した記憶手段から前記第１のマップ及び前記第２のマップを読み出す読出手段、及び
演算された前記第１のパラメータ、前記第２のパラメータ、読み出された前記第１のマップ、及び前記第２のマップを用いて現在時刻における前記車体合成力を導出する導出手段
として機能させるための車両運動制御プログラム。
【請求項１２】
コンピュータを、
目標位置及び該目標位置における速度方向を設定する設定手段、
自車両と前記目標位置との間の距離、及び自車両の速度を検出する検出手段で検出された現在の前記距離及び現在の前記速度を取り込む取込手段、
取り込まれた情報に基づいて、特定の車体合成加速度Ｆ０／ｍと前記速度方向を車体前後方向とした場合の前記距離の車体横方向の成分Ｙｅと自車両の速度の車体前後方向の成分ｖｘ０又は車体横方向の成分ｖｙ０とを用いた第１のパラメータ、前記速度の車体前後方向の成分ｖｘ０と車体横方向の成分ｖｙ０との比で定めた、または特定の車体合成加速度Ｆ０／ｍと前記速度方向を車体前後方向とした場合の前記距離の車体横方向の成分Ｙｅと自車両の速度の車体横方向の成分ｖｙ０とを用いた第２のパラメータを演算する演算手段、
前記第１のパラメータ、前記第２のパラメータ、及び特定の車体合成力の最大値Ｆ０を設定した場合の前記距離の車体横方向の成分Ｙｅに対応する前記車体前後方向の成分の最短距離Ｘｓを求めるために導入した第１の導入パラメータν１の、前記車体合成加速度Ｆ０／ｍ、前記成分Ｙｅ、前記成分ｖｘ０、及び前記成分ｖｙ０のうち前記第１のパラメータ及び前記第２のパラメータに応じた２つが特定値であるとの仮定の下での値ν１’の関係を定めた第１のマップ、前記第１のパラメータ、前記第２のパラメータ、及び前記車体前後方向の成分の最短距離Ｘｓを求めるために導入した前記第１の導入パラメータν１と異なる第２の導入パラメータν２の、前記仮定の下での値ν２’の関係を定めた第２のマップ、並びに前記第１のパラメータ、前記第２のパラメータ、及び前記最短距離Ｘｓ及び前記距離の車体横方向の成分Ｙｅで定まる位置に到達する時刻ｔｅ’の、前記仮定の下での時刻ｔｅ’関係を定めた第３のマップを記憶した記憶手段から前記第１のマップ、前記第２のマップ、及び前記第３のマップを読み出す読出手段、及び
演算された前記第１のパラメータ、前記第２のパラメータ、読み出された前記第１のマップ、前記第２のマップ、及び前記第３のマップを用いて前記車体前後方向の成分の最短距離Ｘｓを求め、求めた前記最短距離Ｘｓと前記距離の車体前後方向の成分Ｘｅとの差が所定値以内となるまで、前記特定の車体合成力の最大値Ｆ０を変更しながら繰り返し前記最短距離Ｘｓを求め、前記最短距離Ｘｓと前記距離の車体前後方向の成分Ｘｅとの差が所定値以内となったときの前記特定の車体合成力の最大値Ｆ０に基づいて、車体合成力の時系列データを導出する導出手段
として機能させるための車両運動制御プログラム。
【請求項１３】
コンピュータを、
目標位置及び該目標位置における速度方向を設定する設定手段、
自車両と前記目標位置との間の距離、及び自車両の速度を検出する検出手段で検出された現在の前記距離及び現在の前記速度を取り込む取込手段、
取り込まれた情報に基づいて、特定の車体合成加速度Ｆ０／ｍと前記速度方向を車体前後方向とした場合の前記距離の車体横方向の成分Ｙｅと自車両の速度の車体前後方向の成分ｖｘ０又は車体横方向の成分ｖｙ０とを用いた第１のパラメータ、前記速度の車体前後方向の成分ｖｘ０と車体横方向の成分ｖｙ０との比で定めた、または特定の車体合成加速度Ｆ０／ｍと前記速度方向を車体前後方向とした場合の前記距離の車体横方向の成分Ｙｅと自車両の速度の車体横方向の成分ｖｙ０とを用いた第２のパラメータを演算する演算手段、
前記第１のパラメータ、前記第２のパラメータ、及び特定の車体合成力の最大値Ｆ０を設定した場合の、前記車体合成加速度Ｆ０／ｍ、前記成分Ｙｅ、前記成分ｖｘ０、及び前記成分ｖｙ０のうち前記第１のパラメータ及び前記第２のパラメータに応じた２つが特定値であるとの仮定の下での前記成分Ｙｅに対応する前記車体前後方向の移動距離が最短になる車体合成加速度の方向θの関係を定めた第１のマップ、並びに前記第１のパラメータ、前記第２のパラメータ、及び前記仮定の下での前記成分Ｙｅに対応する前記車体前後方向の成分の最短距離Ｘｓ’の関係を定めた第２のマップを記憶した記憶手段から前記第１のマップ及び前記第２のマップを読み出す読出手段、及び
演算された前記第１のパラメータ、前記第２のパラメータ、読み出された前記第１のマップ、及び前記第２のマップを用いて前記車体前後方向の成分の最短距離Ｘｓを求め、求めた前記車体前後方向の成分の最短距離Ｘｓと前記距離の車体前後方向の成分Ｘｅとの差が所定値以内となるまで、前記特定の車体合成力の最大値Ｆ０を変更しながら繰り返し前記最短距離Ｘｓを求め、前記最短距離Ｘｓと前記距離の車体前後方向の成分Ｘｅとの差が所定値以内となったときの前記特定の車体合成力の最大値Ｆ０及び前記第１のマップより求まる車体合成加速度の方向θを、現在時刻の車体合成力として導出する導出手段
として機能させるための車両運動制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両運動制御装置及び車両運動制御プログラムに係り、特に、簡単な構成のマップを用いて目標位置及び目標位置における速度方向に到達させるための最適な車体合成力を導出する車両運動制御装置及び車両運動制御プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車体に加える目標合成力と、各車輪の限界摩擦円の大きさから推定される限界合成力との比をμ利用率として設定し、限界摩擦円の大きさとμ利用率とからタイヤ発生力の大きさ、及び各制御対象車輪で発生するタイヤ発生力の方向を設定し、設定されタイヤ発生力の大きさ、及び設定されたタイヤ発生力の方向に基づいて、各制御対象車輪の操舵と制動又は操舵と駆動との協調制御を行なう車両制御装置が提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
また、車両よりも前方の道路上に存在する障害物を回避するための回避操作量を、車両に生じる加速力、減速力および横力の合成力が車両のタイヤのグリップ力の最大値よりも小さくなる範囲内で算出する回避操作算出装置が提案されている（特許文献２参照）。
【０００４】
また、車両が走行する道路上に存在する障害物を検出し、検出現在時刻から評価終了時刻後の自車両の予測位置及び外部環境に基づいて、自車両の回避後の目標姿勢角を設定し、現在時刻の外部環境及び障害物の状態量に基づいてリスクポテンシャル関数を設定し、そのリスクと運転操作量の時間積分値、目標姿勢角と自車両の姿勢角との差などに基づく評価値を算出し、評価値が最小となる軌道を導出する回避操作算出装置が提案されている（特許文献３参照）。
【０００５】
また、相対速度の車体前後方向の成分、最大車体加速度、及び障害物を回避するための車体横方向距離で定めた第１のパラメータ、及び相対速度の車体横方向の成分、最大車体加速度、及び車体横方向距離で定めた第２のパラメータ、及び障害物を回避するための車体発生力の方向の関係を定めたマップを記憶し、自車両と障害物との間の距離、及び自車両の障害物に対する相対速度を検出し、検出された距離及び相対速度に基づいて、パラメータを演算し、演算されたパラメータ及びマップを用いて車体発生力の方向θを導出する障害物回避制御装置が提案されている（特許文献４参照）。
【０００６】
また、ロボットの位置、ロボットが到達目標とする目標到達位置、ロボットが目標到達位置へ到達する時に目標とする目標速度、およびロボットの制限最高速度又は制限最高加速度の各値を用いて、ロボットが制限最高速度又は制限最高加速度を越えない速度をとるとともにロボットの初期位置から目標位置へ到達するのに要する時間が等しい軌道の中ではロボットの加速度の二乗総和が最小となるようにするロボットの制御装置が提案されている（特許文献５参照）。
【０００７】
また、車両がスタート位置Ｐに停止したとき、物体検出手段で検出した周囲の物体の状況から最適目標位置と、最適目標位置を通る一定半径ｒの円弧よりなる第１の移動軌跡とを設定し、第１の移動軌跡上に所定位置Ｓを選択し、スタート位置Ｐから所定位置Ｓまでの第２の移動軌跡を設定し、所定位置Ｓは、第２の移動軌跡での車両の移動距離が最小になるように選択される車両の自動操舵装置が提案されている（特許文献６参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−２４９９７１号公報
【特許文献２】特開２００７−２５３７４６号公報
【特許文献３】特開２００７−２５３７４５号公報
【特許文献４】特開２００７−２８３９１０号公報
【特許文献５】特開平７−３２２７７号公報
【特許文献６】特開２００１−０６３５９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１では、目標の車体合成力が与えられた場合の操舵及び駆動制御については記載されているが、目標位置及び目標位置における速度方向に到達するための車体合成力の導出については記載されていない。
【００１０】
また、特許文献２の技術では、目標位置に到達させるような車体合成力を導出してはいるが、目標位置及び目標位置における速度方向に到達するための車体合成力は導出されていない。
【００１１】
また、特許文献３の技術では、車速を所望の一定値に近づけながら運転操作量の積分値を最小化するような軌道、また、特許文献５の技術では、加速度の二乗和が最小化される軌道を算出しているが、目標位置及び目標位置における速度方向に到達するための車体合成力を導出しているとはいえない。
【００１２】
また、特許文献４の技術では、横移動距離及び車体合成力の最大値が指定された場合に、回避距離を最短にする回避軌道、また、特許文献６の技術では、自車両を目標位置に到達させる移動距離が最小となる軌道を算出しているが、目標位置及び目標位置における速度方向に到達するための車体合成力は導出されていない。
【００１３】
本発明は、最適制御法によって求められた車体合成力の最大値が最小となる最適解を元にして作成した簡単な構成のマップを用いて目標位置及び目標位置における速度方向に到達させるために最大値が最小となる車体合成力を導出することができる車両運動制御装置及び車両運動制御プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために、第１の発明の車両運動制御装置は、目標位置及び該目標位置における速度方向を設定する設定手段と、自車両と前記目標位置との間の距離、及び自車両の速度を検出する検出手段と、前記速度方向を車体前後方向とした場合の前記距離の車体前後方向の成分Ｘｅと車体横方向の成分Ｙｅとの比で定めた第１のパラメータ、自車両の速度の車体前後方向の成分ｖｘ０と車体横方向の成分ｖｙ０との比で定めた第２のパラメータ、及び前記目標位置及び該目標位置で前記速度方向になるために最大値が最小となる車体合成力を求めるために導入した第１の導入パラメータν１の、前記成分Ｘｅ、前記成分Ｙｅ、前記成分ｖｘ０、及び前記成分ｖｙ０のうち前記第１のパラメータ及び前記第２のパラメータに応じた２つが特定値であるとの仮定の下での値ν１’の関係を定めた第１のマップ、前記第１のパラメータ、前記第２のパラメータ、及び前記目標位置及び該目標位置で前記速度方向になるために最大値が最小となる車体合成力を求めるために導入した前記第１の導入パラメータν１と異なる第２の導入パラメータν２の、前記仮定の下での値ν２’の関係を定めた第２のマップ、並びに前記第１のパラメータ、前記第２のパラメータ、及び前記目標位置に到達する時刻ｔｅの、前記仮定の下での時刻ｔｅ’の関係を定めた第３のマップを記憶した記憶手段と、前記検出手段で検出された現在の前記距離及び現在の前記速度に基づいて、前記第１のパラメータ及び前記第２のパラメータを演算し、演算された第１のパラメータ、第２のパラメータ、前記第１のマップ、前記第２のマップ、及び前記第３のマップを用いて前記車体合成力の時系列データを導出する導出手段と、を含んで構成されている。
【００１５】
また、第２の発明の車両運動制御装置は、目標位置及び該目標位置における速度方向を設定する設定手段と、自車両と前記目標位置との間の距離、及び自車両の速度を検出する検出手段と、前記速度方向を車体前後方向とした場合の前記距離の車体前後方向の成分Ｘｅと車体横方向の成分Ｙｅとの比で定めた第１のパラメータ、自車両の速度の車体前後方向の成分ｖｘ０と車体横方向の成分ｖｙ０との比で定めた第２のパラメータ、及び前記成分Ｘｅ、前記成分Ｙｅ、前記成分ｖｘ０、及び前記成分ｖｙ０のうち前記第１のパラメータ及び前記第２のパラメータに応じた２つが特定値であるとの仮定の下での前記目標位置及び該目標位置で前記速度方向になるために最大値が最小となる車体合成加速度の方向θの関係を定めた第１のマップ、並びに前記第１のパラメータ、前記第２のパラメータ、及び前記仮定の下での前記目標位置及び該目標位置で前記速度方向になるために最大値が最小となる車体合成加速度Ｆ０’／ｍ’の関係を定めた第２のマップを記憶した記憶手段と、前記検出手段で検出された現在の前記距離及び現在の前記速度に基づいて、前記第１のパラメータ及び前記第２のパラメータを演算し、演算された第１のパラメータ、第２のパラメータ、前記第１のマップ、及び前記第２のマップを用いて現在時刻における前記車体合成力を導出する導出手段と、を含んで構成されている。
【００１６】
このように、第１及び第２の発明の車両運動制御装置によれば、自車両と目標位置との距離の車体前後方向の成分Ｘｅ、車体横方向の成分Ｙｅ、自車両の速度の車体前後方向の成分ｖｘ０、及び車体横方向の成分ｖｙ０により演算されるパラメータを用いた簡単な構成のマップを用いて目標位置及び目標位置における速度方向に到達させるために最大値が最小となる車体合成力を導出することができる。
【００１７】
また、第３の発明の車両運動制御装置は、目標位置及び該目標位置における速度方向を設定する設定手段と、自車両と前記目標位置との間の距離、及び自車両の速度を検出する検出手段と、特定の車体合成加速度Ｆ０／ｍと前記速度方向を車体前後方向とした場合の前記距離の車体横方向の成分Ｙｅと自車両の速度の車体前後方向の成分ｖｘ０又は車体横方向の成分ｖｙ０とを用いた第１のパラメータ、前記速度の車体前後方向の成分ｖｘ０と車体横方向の成分ｖｙ０との比で定めた、または特定の車体合成加速度Ｆ０／ｍと前記速度方向を車体前後方向とした場合の前記距離の車体横方向の成分Ｙｅと自車両の速度の車体横方向の成分ｖｙ０とを用いた第２のパラメータ、及び特定の車体合成力の最大値Ｆ０を設定した場合の前記距離の車体横方向の成分Ｙｅに対応する前記車体前後方向の成分の最短距離Ｘｓを求めるために導入した第１の導入パラメータν１の、前記車体合成加速度Ｆ０／ｍ、前記成分Ｙｅ、前記成分ｖｘ０、及び前記成分ｖｙ０のうち前記第１のパラメータ及び前記第２のパラメータに応じた２つが特定値であるとの仮定の下での値ν１’の関係を定めた第１のマップ、前記第１のパラメータ、前記第２のパラメータ、及び前記車体前後方向の成分の最短距離Ｘｓを求めるために導入した前記第１の導入パラメータν１と異なる第２の導入パラメータν２の、前記仮定の下での値ν２’の関係を定めた第２のマップ、並びに前記第１のパラメータ、前記第２のパラメータ、及び前記最短距離Ｘｓ及び前記距離の車体横方向の成分Ｙｅで定まる位置に到達する時刻ｔｅの、前記仮定の下での時刻ｔｅ’関係を定めた第３のマップを記憶した記憶手段と、前記検出手段で検出された現在の前記距離及び現在の前記速度に基づいて、前記第１のパラメータ及び前記第２のパラメータを演算し、演算された第１のパラメータ、第２のパラメータ、前記第１のマップ、前記第２のマップ、及び前記第３のマップを用いて前記最短距離Ｘｓを求め、求めた前記最短距離Ｘｓと前記距離の車体前後方向の成分Ｘｅとの差が所定値以内となるまで、前記特定の車体合成力の最大値Ｆ０を変更しながら繰り返し前記最短距離Ｘｓを求め、前記最短距離Ｘｓと前記距離の車体前後方向の成分Ｘｅとの差が所定値以内となったときの前記特定の車体合成力の最大値Ｆ０に基づいて、車体合成力の時系列データを導出する導出手段と、を含んで構成することができる。
【００１８】
また、第４の発明の車両運動制御装置は、目標位置及び該目標位置における速度方向を設定する設定手段と、自車両と前記目標位置との間の距離、及び自車両の速度を検出する検出手段と、特定の車体合成加速度Ｆ０／ｍと前記速度方向を車体前後方向とした場合の前記距離の車体横方向の成分Ｙｅと自車両の速度の車体前後方向の成分ｖｘ０又は車体横方向の成分ｖｙ０とを用いた第１のパラメータ、前記速度の車体前後方向の成分ｖｘ０と車体横方向の成分ｖｙ０との比で定めた、または特定の車体合成加速度Ｆ０／ｍと前記速度方向を車体前後方向とした場合の前記距離の車体横方向の成分Ｙｅと自車両の速度の車体横方向の成分ｖｙ０とを用いた第２のパラメータ、及び特定の車体合成力の最大値Ｆ０を設定した場合の、前記車体合成加速度Ｆ０／ｍ、前記成分Ｙｅ、前記成分ｖｘ０、及び前記成分ｖｙ０のうち前記第１のパラメータ及び前記第２のパラメータに応じた２つが特定値であるとの仮定の下での前記成分Ｙｅに対応する前記車体前後方向の移動距離が最短になる車体合成加速度の方向θの関係を定めた第１のマップ、並びに前記仮定の下での前記成分Ｙｅに対応する前記車体前後方向の成分の最短距離Ｘｓ’の関係を定めた第２のマップを記憶した記憶手段と、前記検出手段で検出された現在の前記距離及び現在の前記速度に基づいて、前記第１のパラメータ及び前記第２のパラメータを演算し、演算された第１のパラメータ、第２のパラメータ、前記第１のマップ、及び前記第２のマップを用いて前記最短距離Ｘｓを求め、求めた前記最短距離Ｘｓと前記距離の車体前後方向の成分Ｘｅとの差が所定値以内となるまで、前記特定の車体合成力の最大値Ｆ０を変更しながら繰り返し前記最短距離Ｘｓを求め、前記最短距離Ｘｓと前記距離の車体前後方向の成分Ｘｅとの差が所定値以内となったときの前記特定の車体合成力の最大値Ｆ０及び前記第１のマップより求まる車体合成加速度の方向θを、現在時刻の車体合成力として導出する導出手段と、を含んで構成することができる。
【００１９】
このように、第３及び第４の発明の車両運動制御装置によれば、自車両と目標位置との距離の車体横方向の成分Ｙｅ、自車両の速度の車体前後方向の成分ｖｘ０、及び車体横方向の成分ｖｙ０により演算されるパラメータを用いた簡単な構成のマップを用いて車体前後方向の最短距離Ｘｓを求め、収束演算を行って最短距離Ｘｓと自車両と目標位置との距離の車体前後方向の成分Ｘｅとの差が所定値以下となったときの車体合成力の最大値Ｆ０を用いて、目標位置及び目標位置における速度方向に到達させるために最大値が最小となる車体合成力を導出することができる。
【００２０】
また、第３及び第４の発明の車両運動制御装置において、前記第１のパラメータを、前記特定の車体合成加速度Ｆ０／ｍと前記距離の車体横方向の成分Ｙｅとの積の逆数の平方根と、前記速度の車体前後方向の成分ｖｘ０との積として定め、前記第２のパラメータを前記特定の車体合成加速度Ｆ０／ｍと前記距離の車体横方向の成分Ｙｅとの積の逆数の平方根と、前記速度の車体横方向の成分ｖｙ０との積として定めるか、または、前記第１のパラメータを、前記特定の車体合成加速度Ｆ０／ｍと前記速度の車体前後方向の成分ｖｘ０または前記速度の車体横方向の成分ｖｙ０の二乗との比と、前記距離の車体横方向の成分Ｙｅとの積として定め、前記第２のパラメータを、前記速度の車体前後方向の成分ｖｘ０と前記速度の車体横方向の成分ｖｙ０との比として定めることができる。
【００２１】
また、前記第１のパラメータ、及び前記第２のパラメータを、各マップの特異点が該マップの縦軸又は横軸と平行になるように変更することができる。
【００２２】
また、前記設定手段は、障害物の位置及び大きさに基づいて、前記目標位置及び該目標位置における速度方向を設定し、前記検出手段は、自車両の前記障害物に対する相対速度を検出するようにすることができる。
【００２３】
また、前記導出手段で導出された前記車体合成力に基づいて、操舵角、制動力、及び駆動力の少なくとも一つを制御する制御手段を更に含んで構成することができる。
【００２４】
また、前記導出手段で導出された前記車体合成力に基づいて、ドライバに車両運動状態を報知する報知手段を更に含んで構成することができる。
【００２５】
また、第５の発明の車両運動制御プログラムは、コンピュータを、目標位置及び該目標位置における速度方向を設定する設定手段、自車両と前記目標位置との間の距離、及び自車両の速度を検出する検出手段で検出された現在の前記距離及び現在の前記速度を取り込む取込手段、取り込まれた情報に基づいて、前記速度方向を車体前後方向とした場合の前記距離の車体前後方向の成分Ｘｅと車体横方向の成分Ｙｅとの比で定めた第１のパラメータ、及び前記自車両の速度の車体前後方向の成分ｖｘ０と車体横方向の成分ｖｙ０との比で定めた第２のパラメータを演算する演算手段、前記第１のパラメータ、前記第２のパラメータ、及び前記目標位置及び該目標位置で前記速度方向になるために最大値が最小となる車体合成力を求めるために導入した第１の導入パラメータν１の、前記成分Ｘｅ、前記成分Ｙｅ、前記成分ｖｘ０、及び前記成分ｖｙ０のうち前記第１のパラメータ及び前記第２のパラメータに応じた２つが特定値であるとの仮定の下での値ν１’の関係を定めた第１のマップ、前記第１のパラメータ、前記第２のパラメータ、及び前記目標位置及び該目標位置で前記速度方向になるために最大値が最小となる車体合成力を求めるために導入した前記第１の導入パラメータν１と異なる第２の導入パラメータν２の、前記仮定の下での値ν２’の関係を定めた第２のマップ、並びに前記第１のパラメータ、前記第２のパラメータ、及び前記目標位置に到達する時刻ｔｅの、前記仮定の下での時刻ｔｅ’の関係を定めた第３のマップを記憶した記憶手段から前記第１のマップ、前記第２のマップ、及び前記第３のマップを読み出す読出手段、及び演算された前記第１のパラメータ、前記第２のパラメータ、読み出された前記第１のマップ、前記第２のマップ、及び前記第３のマップを用いて前記車体合成力の時系列データを導出する導出手段として機能させるためのプログラムである。
【００２６】
また、第６の発明の車両運動制御プログラムは、コンピュータを、目標位置及び該目標位置における速度方向を設定する設定手段、自車両と前記目標位置との間の距離、及び自車両の速度を検出する検出手段で検出された現在の前記距離及び現在の前記速度を取り込む取込手段、取り込まれた情報に基づいて、前記速度方向を車体前後方向とした場合の前記距離の車体前後方向の成分Ｘｅと車体横方向の成分Ｙｅとの比で定めた第１のパラメータ、及び自車両の速度の車体前後方向の成分ｖｘ０と車体横方向の成分ｖｙ０との比で定めた第２のパラメータを演算する演算手段、前記第１のパラメータ、前記第２のパラメータ、及び前記成分Ｘｅ、前記成分Ｙｅ、前記成分ｖｘ０、及び前記成分ｖｙ０のうち前記第１のパラメータ及び前記第２のパラメータに応じた２つが特定値であるとの仮定の下での前記目標位置及び該目標位置で前記速度方向になるために最大値が最小となる車体合成加速度の方向θの関係を定めた第１のマップ、並びに前記第１のパラメータ、前記第２のパラメータ、及び前記仮定の下での前記目標位置及び該目標位置で前記速度方向になるために最大値が最小となる車体合成加速度Ｆ０’／ｍ’の関係を定めた第２のマップを記憶した記憶手段から前記第１のマップ及び前記第２のマップを読み出す読出手段、及び演算された前記第１のパラメータ、前記第２のパラメータ、読み出された前記第１のマップ、及び前記第２のマップを用いて現在時刻における前記車体合成力を導出する導出手段として機能させるためのプログラムである。
【００２７】
また、第７の発明の車両運動制御プログラムは、コンピュータを、目標位置及び該目標位置における速度方向を設定する設定手段、自車両と前記目標位置との間の距離、及び自車両の速度を検出する検出手段で検出された現在の前記距離及び現在の前記速度を取り込む取込手段、取り込まれた情報に基づいて、特定の車体合成加速度Ｆ０／ｍと前記速度方向を車体前後方向とした場合の前記距離の車体横方向の成分Ｙｅと自車両の速度の車体前後方向の成分ｖｘ０又は車体横方向の成分ｖｙ０とを用いた第１のパラメータ、前記速度の車体前後方向の成分ｖｘ０と車体横方向の成分ｖｙ０との比で定めた、または特定の車体合成加速度Ｆ０／ｍと前記速度方向を車体前後方向とした場合の前記距離の車体横方向の成分Ｙｅと自車両の速度の車体横方向の成分ｖｙ０とを用いた第２のパラメータを演算する演算手段、前記第１のパラメータ、前記第２のパラメータ、及び特定の車体合成力の最大値Ｆ０を設定した場合の前記距離の車体横方向の成分Ｙｅに対応する前記車体前後方向の成分の最短距離Ｘｓを求めるために導入した第１の導入パラメータν１の、前記車体合成加速度Ｆ０／ｍ、前記成分Ｙｅ、前記成分ｖｘ０、及び前記成分ｖｙ０のうち前記第１のパラメータ及び前記第２のパラメータに応じた２つが特定値であるとの仮定の下での値ν１’の関係を定めた第１のマップ、前記第１のパラメータ、前記第２のパラメータ、及び前記車体前後方向の成分の最短距離Ｘｓを求めるために導入した前記第１の導入パラメータν１と異なる第２の導入パラメータν２の、前記仮定の下での値ν２’の関係を定めた第２のマップ、並びに前記第１のパラメータ、前記第２のパラメータ、及び前記最短距離Ｘｓ及び前記距離の車体横方向の成分Ｙｅで定まる位置に到達する時刻ｔｅ’の、前記仮定の下での時刻ｔｅ’関係を定めた第３のマップを記憶した記憶手段から前記第１のマップ、前記第２のマップ、及び前記第３のマップを読み出す読出手段、及び演算された前記第１のパラメータ、前記第２のパラメータ、読み出された前記第１のマップ、前記第２のマップ、及び前記第３のマップを用いて前記車体前後方向の成分の最短距離Ｘｓを求め、求めた前記最短距離Ｘｓと前記距離の車体前後方向の成分Ｘｅとの差が所定値以内となるまで、前記特定の車体合成力の最大値Ｆ０を変更しながら繰り返し前記最短距離Ｘｓを求め、前記最短距離Ｘｓと前記距離の車体前後方向の成分Ｘｅとの差が所定値以内となったときの前記特定の車体合成力の最大値Ｆ０に基づいて、車体合成力の時系列データを導出する導出手段として機能させるためのプログラムである。
【００２８】
また、第８の発明の車両運動制御プログラムは、コンピュータを、目標位置及び該目標位置における速度方向を設定する設定手段、自車両と前記目標位置との間の距離、及び自車両の速度を検出する検出手段で検出された現在の前記距離及び現在の前記速度を取り込む取込手段、取り込まれた情報に基づいて、特定の車体合成加速度Ｆ０／ｍと前記速度方向を車体前後方向とした場合の前記距離の車体横方向の成分Ｙｅと自車両の速度の車体前後方向の成分ｖｘ０又は車体横方向の成分ｖｙ０とを用いた第１のパラメータ、前記速度の車体前後方向の成分ｖｘ０と車体横方向の成分ｖｙ０との比で定めた、または特定の車体合成加速度Ｆ０／ｍと前記速度方向を車体前後方向とした場合の前記距離の車体横方向の成分Ｙｅと自車両の速度の車体横方向の成分ｖｙ０とを用いた第２のパラメータを演算する演算手段、前記第１のパラメータ、前記第２のパラメータ、及び特定の車体合成力の最大値Ｆ０を設定した場合の、前記車体合成加速度Ｆ０／ｍ、前記成分Ｙｅ、前記成分ｖｘ０、及び前記成分ｖｙ０のうち前記第１のパラメータ及び前記第２のパラメータに応じた２つが特定値であるとの仮定の下での前記成分Ｙｅに対応する前記車体前後方向の移動距離が最短になる車体合成加速度の方向θの関係を定めた第１のマップ、並びに前記第１のパラメータ、前記第２のパラメータ、及び前記仮定の下での前記成分Ｙｅに対応する前記車体前後方向の成分の最短距離Ｘｓ’の関係を定めた第２のマップを記憶した記憶手段から前記第１のマップ及び前記第２のマップを読み出す読出手段、及び、演算された前記第１のパラメータ、前記第２のパラメータ、読み出された前記第１のマップ、及び前記第２のマップを用いて前記車体前後方向の成分の最短距離Ｘｓを求め、求めた前記車体前後方向の成分の最短距離Ｘｓと前記距離の車体前後方向の成分Ｘｅとの差が所定値以内となるまで、前記特定の車体合成力の最大値Ｆ０を変更しながら繰り返し前記最短距離Ｘｓを求め、前記最短距離Ｘｓと前記距離の車体前後方向の成分Ｘｅとの差が所定値以内となったときの前記特定の車体合成力の最大値Ｆ０及び前記第１のマップより求まる車体合成加速度の方向θを、現在時刻の車体合成力として導出する導出手段として機能させるためのプログラムである。
【発明の効果】
【００２９】
以上説明したように本発明によれば、自車両と目標位置との距離の車体前後方向の成分Ｘｅ、車体横方向の成分Ｙｅ、自車両の速度の車体前後方向の成分ｖｘ０、及び車体横方向の成分ｖｙ０により演算されるパラメータを用いた簡単な構成のマップを用いて目標位置及び目標位置における速度方向に到達させるために最大値が最小となる車体合成力を導出することができる、又は、自車両と目標位置との距離の車体横方向の成分Ｙｅ、自車両の速度の車体前後方向の成分ｖｘ０、及び車体横方向の成分ｖｙ０により演算されるパラメータを用いた簡単な構成のマップを用いて車体前後方向の最短距離Ｘｓを求め、収束演算を行って最短距離Ｘｓと自車両と目標位置との距離の車体前後方向の成分Ｘｅとの差が所定値以下となったときの車体合成力の最大値Ｆ０を用いて、目標位置及び目標位置における速度方向に到達させるために最大値が最小となる車体合成力を導出することができる、という効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】車両運動制御の概略を示す図である。
【図２】ｘｙ座標の設定を説明するための図である。
【図３】第１の実施の形態の車両運動制御装置で用いられるマップを表す線図である。
【図４】第１の実施の形態の車両運動制御装置で用いられるマップの他の例を表す線図である。
【図５】第１の実施の形態の車両運動制御装置で用いられるマップの他の例を表す線図である。
【図６】第１の実施の形態の車両運動制御装置で用いられるマップの他の例を表す線図である。
【図７】第１の実施の形態の車両運動制御装置で用いられるマップの他の例を表す線図である。
【図８】第１の実施の形態の車両運動制御装置で用いられるマップの他の例を表す線図である。
【図９】第１の実施の形態の車両運動制御装置で用いられるマップの他の例を表す線図である。
【図１０】第１の実施の形態の車両運動制御装置で用いられるマップの他の例を表す線図である。
【図１１】第１の実施の形態の車両運動制御装置で用いられるマップの他の例を表す線図である。
【図１２】第１の実施の形態の車両運動制御装置で用いられるマップの他の例を表す線図である。
【図１３】第１の実施の形態の車両運動制御装置で用いられるマップの他の例を表す線図である。
【図１４】第１の実施の形態の車両運動制御装置の構成を示すブロック図である。
【図１５】第１の実施の形態の車両運動制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図１６】第２の実施の形態の車両運動制御装置で用いられるマップを表す線図である。
【図１７】第２の実施の形態の車両運動制御装置で用いられるマップの他の例を表す線図である。
【図１８】第２の実施の形態の車両運動制御装置で用いられるマップの他の例を表す線図である。
【図１９】第２の実施の形態の車両運動制御装置で用いられるマップの他の例を表す線図である。
【図２０】第２の実施の形態の車両運動制御装置で用いられるマップの他の例を表す線図である。
【図２１】第２の実施の形態の車両運動制御装置で用いられるマップの他の例を表す線図である。
【図２２】第２の実施の形態の車両運動制御装置で用いられるマップの他の例を表す線図である。
【図２３】第２の実施の形態の車両運動制御装置で用いられるマップの他の例を表す線図である。
【図２４】第２の実施の形態の車両運動制御装置で用いられるマップの他の例を表す線図である。
【図２５】第２の実施の形態の車両運動制御装置で用いられるマップの他の例を表す線図である。
【図２６】第２の実施の形態の車両運動制御装置で用いられるマップの他の例を表す線図である。
【図２７】第２の実施の形態の車両運動制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図２８】第３の実施の形態の車両運動制御装置で用いられるマップを表す線図である。
【図２９】第３の実施の形態の車両運動制御装置で用いられるマップの他の例を表す線図である。
【図３０】第３の実施の形態の車両運動制御装置で用いられるマップの他の例を表す線図である。
【図３１】第３の実施の形態の車両運動制御装置で用いられるマップの他の例を表す線図である。
【図３２】第３の実施の形態の車両運動制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図３３】第４の実施の形態の車両運動制御装置で用いられるマップを表す線図である。
【図３４】第４の実施の形態の車両運動制御装置で用いられるマップの他の例を表す線図である。
【図３５】第４の実施の形態の車両運動制御装置で用いられるマップの他の例を表す線図である。
【図３６】第４の実施の形態の車両運動制御装置で用いられるマップの他の例を表す線図である。
【図３７】第４の実施の形態の車両運動制御ルーチンを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。本実施の形態では、車両が走行する道路上の障害物を回避する場合を想定し、目標位置を障害物の横を通過する位置とし、目標位置における速度方向を車体前後方向とする場合について説明する。
【００３２】
第１の実施の形態の車両運動制御装置における車体合成力及び回避軌道の導出の概略について説明する。
【００３３】
図１に示すように、設定したｘｙ座標での時刻ｔ（現在時刻をｔ＝０として、現在時刻からｔ秒後）における車体合成加速度のｘ成分をｕｘ（ｔ）、車体合成加速度のｙ成分をｕｙ（ｔ）、車体合成力の大きさをＦ（ｔ）、車体合成力の方向をθ０（ｔ）、及び自車両の重量をｍとすると、車体合成加速度ｕｘ（ｔ）及びｕｙ（ｔ）は、下記（１）式及び（２）式で示される。また、（１）式及び（２）式を積分して、下記（３）式及び（４）式に示すように、自車両の路面に対する速度のｘ成分ｖｘ（ｔ）、及び速度のｙ成分ｖｙ（ｔ）が得られる。また、（３）式及び（４）式を積分して、下記（５）式及び（６）式に示すように、自車両のｔ秒間の移動距離のｘ成分をＸ（ｔ）、及び移動距離のｙ成分Ｙ（ｔ）が得られる。このＸ（ｔ）及びＹ（ｔ）により回避軌道が得られる。
【００３４】
【数１】
2011079513.tif 000003
【００３５】
なお、ｘｙ座標は、ｔ＝０における自車両の位置を原点とし、目標位置における速度方向（車体前後方向）をｘ軸、ｘ軸に直交する軸（車体横方向）をｙ軸として設定する（図２も参照）。
【００３６】
そして、現在時刻（ｔ＝０）におけるｘｙ座標上の目標位置を（Ｘｅ，Ｙｅ）とし、自車両の路面に対する速度をｖｘ（０）＝ｖｘ０、ｖｙ（０）＝ｖｙ０とし、さらに、目標位置及び目標位置における速度方向に到達する時刻をｔｅとした場合に、自車両の移動距離のｘ成分に関してＸ（ｔｅ）＝Ｘｅ、ｙ成分に関してＹ（ｔｅ）＝Ｙｅ、及び自車両の速度のｙ成分に関してｖｙ（ｔｅ）＝０を満たすような車体合成加速度ｕｘ（ｔ）及びｕｙ（ｔ）（（１）式、及び（２）式）を、ｖｘ０、ｖｙ０、Ｘｅ、及びＹｅをパラメータとするマップを用いて導出する。なお、Ｘ（ｔｅ）を回避距離、Ｙ（ｔｅ）を横移動距離ともいう。
【００３７】
次に、第１の実施の形態で用いられるマップについて説明する。
【００３８】
まず、ｘ１＝Ｘ（ｔ）、ｘ２＝ｖｘ（ｔ）、x３＝Ｙ（ｔ）、ｘ４＝ｖｙ（ｔ）、ｕ１＝ｕｘ（ｔ）、ｕ２＝ｕｙ（ｔ）とおくと、（１）式及び（２）式の運動方程式は、下記（７）式及び（８）式のような状態方程式に変形できる。なお、Ｔはベクトル及び行列の転置記号である。
【００３９】
【数２】
2011079513.tif 000004
【００４０】
次に、車体合成力の最大値Ｆ０＝ｍａｘＦ（ｔ）が-既知であると仮定して、回避距離を最小化する最適制御問題として考えると、評価関数Ｉを下記（９）式で表した場合、下記（１０）式で表される終端条件、及び下記（１１）式で表される車体合成力の大きさに関する入力制約条件の下で、評価関数Ｉを最小化する制御入力を求めよという制御問題に帰着される。
【００４１】
【数３】
2011079513.tif 000005
【００４２】
ここで、特開２００７−２８３９１０号公報等の公知の技術を用いると、下記（１２）式のような制御入力が導出される。
【００４３】
【数４】
2011079513.tif 000006
【００４４】
ただし、ν１及びν２は最適解を求めるために導入した第１の導入パラメータ及び第２の導入パラメータである。この制御入力は、最小化されたＩが既知の回避距離Ｘｅと等しくなるようなＦ０を求めれば、結果的に車体合成力のｍａｘＦ（ｔ）が最小となる軌道が導出されることを示している。よって、ｘ１（ｔｅ）＝Ｘｅの関係を導出することにより、この（１２）式において必要となるＦ０  、ｔｅ  、ν１、ν２は、下記（１３）式〜（１６）式の非線形方程式にｍ、ｖｘ０、ｖｙ０、Ｘｅ、及びＹｅを代入して解くことにより得られる。
【００４５】
【数５】
2011079513.tif 000007
【００４６】
この方程式の解を求めるために、低次元化したマップを導出する。まず、（１３）式を（１７）式のように変形し、（１４）式〜（１６）式に代入する（（１８）式〜（２０）式）。
【００４７】
【数６】
2011079513.tif 000008
【００４８】
ここで、任意の正数ａを導入して下記（２１）式の関係を満足する２組のパラメータＰ及びＰ’を考えると、Ｐ及びＰ’に対応する解 ｛ν１、ν２、ｔｅ｝及び｛ν１’、ν２’、ｔｅ’｝は、下記（２２）式の関係を満たす。
【００４９】
【数７】
2011079513.tif 000009
【００５０】
（２１）式の最後の式より、ａを下記（２３）式のようにおくと、（２１）式よりＹｅ’ 及びｖｙ０’は（２４）式のように変形できる。
【００５１】
【数８】
2011079513.tif 000010
【００５２】
この関係より、Ｘｅ’ 及びｖｘ０’に任意の正数を設定することにより、現在時刻のパラメータＰによってＹｅ’ 及びｖｙ０’が求まる。よって、Ｘｅ’及びｖｘ０’をある値に設定した場合において、Ｙｅ’を第１のパラメータ、及びｖｙ０’を第２のパラメータとしたマップを予め用意しておけばよい。なお、このＸｅ’ 及びｖｘ０’の値は、マップ作成時に設計者が自由に設定できる。
【００５３】
ここでは、一例として、Ｘｅ’＝ｖｘ０’＝１ とした場合のＹｅ’及びｖｙ０’に関するマップを作成する。図３に示すように、Ｙｅ’ を第１のパラメータ、及びｖｙ０’を第２のパラメータとして、（１８）式〜（２０）式に基づいて得られるν１’の値をマッピングした第１のマップ、ν２’の値をマッピングした第２のマップ、及びｔｅ’の値をマッピングした第３のマップを作成する。
【００５４】
そして、これらのマップを用いて｛ν１，ν２，ｔｅ｝を求めるには、ｖｘ０’＝Ｘｅ’＝１、既知のｍ、ｖｘ０、ｖｙ０、Ｘｅ、及びＹｅから（２４）式に従って第１のパラメータＹｅ’及び第２のパラメータｖｙ０’を演算し、演算されたパラメータに対する出力｛ν１’，ν２’，ｔｅ’｝を各マップから得て、（２２）式及び（２３）式に従って｛ν１’，ν２’，ｔｅ’｝を｛ν１，ν２，ｔｅ｝に変換する。また、｛ν１，ν２，ｔｅ｝から（１７）式に従ってＦ０を演算する。
【００５５】
ただし、ｖｙ０＜０ の場合は、ｖｙ０→−ｖｙ０、Ｙｅ→−Ｙｅに変換して、マップより｛−ν１’，−ν２’，ｔｅ’｝を求め、−ν１’→ν１’、−ν２’→ν２’の処理を行って｛ν１，ν２，ｔｅ｝を得ればよい。
【００５６】
この結果、現在時刻の車両と目標位置との距離、及び車両の速度から、目標位置及び目標位置における速度方向に到達するために最大値が最小となる車体合成力が導出される。
【００５７】
なお、上記のマップでは、第１のパラメータ及び第２のパラメータを（２４）式のように定めた場合について説明したが、任意の正数ａを下記（２６）式のようにおいて、（２７）式に示すＸｅ’を第１のパラメータ、及びｖｙ０’を第２のパラメータとしてもよい。
【００５８】
【数９】
2011079513.tif 000011
【００５９】
この場合、一例として、Ｙｅ’＝ｖｘ０’＝１ とした場合のＸｅ’及びｖｙ０’に関するマップを作成する。図４に示すように、（２７）式のＸｅ’を第１のパラメータ、及びｖｙ０’を第２のパラメータとして、（１８）式〜（２０）式に基づいて得られるν１’の値をマッピングした第１のマップ、ν２’の値をマッピングした第２のマップ、及びｔｅ’の値をマッピングした第３のマップを作成する。
【００６０】
そして、これらのマップを用いて｛ν１，ν２，ｔｅ｝を求めるには、Ｙｅ’＝ ｖｘ０’＝１、既知のｍ、ｖｘ０、ｖｙ０、Ｘｅ、及びＹｅから（２７）式に従って第１のパラメータＸｅ’及び第２のパラメータｖｙ０’を演算し、演算されたパラメータに対する出力｛ν１’，ν２’，ｔｅ’｝を各マップから得て、（２２）式及び（２６）式に従って｛ν１’，ν２’，ｔｅ’｝を｛ν１，ν２，ｔｅ｝に変換する。また、｛ν１，ν２，ｔｅ｝から（１７）式に従ってＦ０を演算する。
【００６１】
また、別のパラメータを用いる場合として、（１４）式を（２８）式のように変形し、（１３）式、（１５）式及び（１６）式に代入する（（２９）式〜（３１）式）。
【００６２】
【数１０】
2011079513.tif 000012
【００６３】
ここで、任意の正数ａ１を導入して下記（３２）式の関係を満足する２組のパラメータＰ及びＰ’を考えると、Ｐ及びＰ’に対応する解 ｛ν１、ν２、ｔｅ｝及び｛ν１’、ν２’、ｔｅ’｝は、下記（３３）式の関係を満たす。
【００６４】
【数１１】
2011079513.tif 000013
【００６５】
（３２）式の最後の式より、ａ１を下記（３４）式のようにおくと、（３２）式よりＹｅ’ 及びｖｘ０’は下記（３５）式のように変形できる。
【００６６】
【数１２】
2011079513.tif 000014
【００６７】
この関係より、Ｘｅ’ 及びｖｙ０’に任意の正数を設定することにより、現在時刻のパラメータＰによってＹｅ’ 及びｖｘ０’が求まる。よって、Ｘｅ’ 及びｖｙ０’をある値に設定した場合において、Ｙｅ’を第１のパラメータ、及びｖｘ０’を第２のパラメータとしたマップを予め用意しておけばよい。なお、このＸｅ’ 及びｖｙ０’の値はマップ作成時に設計者が自由に設定できる。
【００６８】
ここでは、一例として、Ｘｅ’＝ｖｙ０’＝１ とした場合のＹｅ’及びｖｘ０’に関するマップを作成する。図５に示すように、Ｙｅ’を第１のパラメータ、 及びｖｘ０’を第２のパラメータとして、（２９）式〜（３１）式に基づいて得られるν１’の値をマッピングした第１のマップ、ν２’の値をマッピングした第２のマップ、及びｔｅ’の値をマッピングした第３のマップを作成する。
【００６９】
そして、これらのマップを用いて｛ν１，ν２，ｔｅ｝を求めるには、Ｘｅ’＝ｖｙ０’＝１、既知のｍ、ｖｘ０、ｖｙ０、Ｘｅ、及びＹｅから（３５）式に従って第１のパラメータＹｅ’及び第２のパラメータｖｘ０’を演算し、演算されたパラメータに対する出力｛ν１’，ν２’，ｔｅ’｝を各マップから得て、（３３）式及び（３４）式に従って｛ν１’，ν２’，ｔｅ’｝を｛ν１，ν２，ｔｅ｝に変換する。また、｛ν１，ν２，ｔｅ｝から（２８）式に従ってＦ０を演算する。
【００７０】
さらに、任意の正数ａ１を下記（３７）式のようにおいて、下記（３８）式に示すＸｅ’を第１のパラメータ、及びｖｘ０’を第２のパラメータとしてもよい。
【００７１】
【数１３】
2011079513.tif 000015
【００７２】
この場合、一例として、ｖｙ０’＝１、Ｙｅ’＝±１とした場合のＸｅ’及びｖｘ０’に関するマップを作成する。図６及び図７に示すように、（３８）式のＸｅ’を第１のパラメータ、ｖｘ０’を第２のパラメータとして、（２９）式〜（３１）式に基づいて得られるν１’の値をマッピングした第１のマップ、ν２’の値をマッピングした第２のマップ、及びｔｅ’の値をマッピングした第３のマップを作成する。
【００７３】
そして、これらのマップを用いて｛ν１，ν２，ｔｅ｝を求めるには、まず、ｖｙ０＞０、Ｙ ｅ＞０の場合は、Ｙｅ’＝ｖｙ０’＝１、既知のｍ、ｖｘ０、ｖｙ０、Ｘｅ、及びＹｅから（３８）式に従って第１のパラメータＸｅ’及び第２のパラメータｖｘ０’を演算し、演算されたパラメータに対する出力｛ν１’，ν２’，ｔｅ’｝を図６に示す各マップから得て、（３３）式及び（３７）式に従って｛ν１’，ν２’，ｔｅ’｝を｛ν１，ν２，ｔｅ｝に変換する。次に、ｖｙ０＞０、Ｙ ｅ＜０の場合は、Ｙｅ’＝−１、ｖｙ０’＝１、既知のｍ、ｖｘ０、ｖｙ０、Ｘｅ、及びＹｅから（３８）式に従って第１のパラメータＸｅ’及び第２のパラメータｖｘ０’を演算し、演算されたパラメータに対する出力｛ν１’，ν２’，ｔｅ’｝を図７に示す各マップから得て、（３３）式及び（３７）式に従って｛ν１’，ν２’，ｔｅ’｝を｛ν１，ν２，ｔｅ｝に変換する。続いて、ｖｙ０＜０、Ｙ ｅ＜０の場合は、ｖｙ０→−ｖｙ０、Ｙｅ→− Ｙｅに変換して、上述のｖｙ０＞０、Ｙ ｅ＞０の場合と同様の流れに従って｛−ν１’，−ν２’，ｔｅ’｝を図６に示す各マップから得て、−ν１’ →ν１’、−ν２’→ν２’の処理を行った後、（３３）式及び（３７）式に従って｛ν１’，ν２’，ｔｅ’｝を｛ν１，ν２，ｔｅ｝に変換する。そして、ｖｙ０＜０、Ｙ ｅ＞０の場合は、ｖｙ０→−ｖｙ０、Ｙｅ→− Ｙｅに変換して、上述のｖｙ０＞０、Ｙ ｅ＜０の場合と同様の流れに従って｛−ν１’，−ν２’，ｔｅ’｝を図７に示す各マップから得て、−ν１’ →ν１’、−ν２’→ν２’の処理を行った後、（３３）式及び（３７）式に従って｛ν１’，ν２’，ｔｅ’｝を｛ν１，ν２，ｔｅ｝に変換する。また、｛ν１，ν２，ｔｅ｝から（２８）式に従ってＦ０を演算する。なお、この場合、第１〜第３のマップを各２枚、計６枚のマップを必要とするが、一つ一つのマップの領域がｖｘ０’＞０、Ｘｅ’＞０に制限されているため、マップを記憶するために必要な容量がマップ３枚の場合と比較して極端に大きくなることはない。
【００７４】
また、図３〜図７で示したマップの軸の取り方を変更して、特異点を縦軸又は横軸と平行になるように移動させたマップを用いてもよい。
【００７５】
具体的には、図３に示すマップの軸の取り方を下記（３９）式のように変更する。また、別の軸の取り方として、下記（４０）式のように変更する。
【００７６】
【数１４】
2011079513.tif 000016
【００７７】
Ｉの場合は、一例として、Ｘｅ’＝ｖｘ０’＝１ とした場合のＹｅ’及びｖｙ０’’に関するマップを作成する。図８に示すように、（３９）式のＹｅ’を第１のパラメータ、及びｖｙ０’’を第２のパラメータとして、（１８）式〜（２０）式に基づいて得られるν１’の値をマッピングした第１のマップ、ν２’の値をマッピングした第２のマップ、及びｔｅ’の値をマッピングした第３のマップを作成する。
【００７８】
ＩＩの場合も、一例として、Ｘｅ’＝ｖｘ０’＝１ とした場合のＹｅ’’及びｖｙ０’に関するマップを作成する。図９に示すように、（４０）式のＹｅ’’を第１のパラメータ、及びｖｙ０’を第２のパラメータとして、（１８）式〜（２０）式に基づいて得られるν１’の値をマッピングした第１のマップ、ν２’の値をマッピングした第２のマップ、及びｔｅ’の値をマッピングした第３のマップを作成する。
【００７９】
このように、特異点のラインが縦軸上又は横軸と平行になるようにマップの軸を変更することにより、マップの精度を保ちつつマップを記憶する容量を図３に示したマップに比べて小さく抑えることが容易になる。
【００８０】
なお、図８又は図９のマップを用いて｛ν１’,ν２’,te’｝が得られるので、上述の処理と同様に、現在時刻の車両と目標位置との距離、及び車両の速度から、目標位置及び目標位置における速度方向に到達するために最大値が最小となる車体合成力を導出することができる。
【００８１】
また、図４に示すマップの軸の取り方を下記（４１）式のように変更して、図１０に示すようなマップを作成したり、図５に示すマップの軸の取り方を下記（４２）式のように変更して、図１１に示すようなマップを作成したり、図６に示すマップの軸の取り方を下記（４３）式又は（４４）のように変更して、図１２又は図１３に示すようなマップを作成したりしてもよい。
【００８２】
【数１５】
2011079513.tif 000017
【００８３】
以下、上記のマップを用いた第１の実施の形態について詳細に説明する。図１４に示すように、第１の実施の形態の車両運動制御装置には、自車両の走行状態を検出する走行状態検出手段として車両に搭載されたセンサ群、外部環境状態を検出する外部環境検出手段として車両に搭載されたセンサ群、及びこれらのセンサ群からの検出データに基づいて、自車両が運動するように自車両に搭載された車載機器を制御することによって目標位置へ到達するように車両運動を制御する制御装置２０、ドライバに車両運動制御状態を報知する表示装置３０が設けられている。
【００８４】
車両運動制御装置の自車両の走行状態を検出するセンサ群としては、車速を検出する車速センサ１０、操舵角を検出する操舵角センサ１２、及びスロットル弁の開度を検出するスロットル開度センサ１４が設けられている。また、図示しないＧＰＳ装置からの情報を加えるようにしてもよい。
【００８５】
また、外部環境状態を検出するセンサ群としては、自車両の前方を撮影する前方カメラ１６、及び自車両の前方の障害物を検出するレーザレーダ１８が設けられている。なお、レーザレーダ１８に代えて、又はレーザレーダ１８と共にミリ波レーダを設けるようにしてもよい。また、図示しないＧＰＳ装置からの情報を加えるようにしてもよい。
【００８６】
前方カメラ１６は、車両の前方を撮影するように車両のフロントウインドウ上部等に取り付けられている。前方カメラ１６は、小型のＣＣＤカメラ又はＣＭＯＳカメラで構成され、自車両の前方の道路状況を含む領域を撮影し、撮影により得られた画像データを出力する。出力された画像データは、マイクロコンピュータ等で構成された制御装置２０に入力される。なお、カメラとして、前方カメラ１６に加えて、前方赤外線カメラを設けるのが好ましい。赤外線カメラを用いることにより、歩行者を障害物として確実に検出することができる。なお、上記の赤外線カメラに代えて近赤外線カメラを用いることができ、この場合においても同様に歩行者を確実に検出することができる。
【００８７】
レーザレーダ１８は、赤外光パルスを照射する半導体レーザからなる発光素子、赤外光パルスを水平方向に走査する走査装置、及び前方の障害物（歩行者、前方車両等）から反射された赤外光パルスを受光する受光素子を含んで構成され、車両の前方グリル又はバンパに取り付けられている。このレーザレーダ１８では、発光素子から発光された時点を基準として受光素子で受光されるまでの反射赤外光パルスの到達時間に基づいて、自車両から前方の障害物までの距離を検出することができる。レーザレーダ１８で検出された障害物までの距離を示すデータは制御装置２０に入力される。制御装置２０は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、及びＣＰＵを含むマイクロコンピュータ等で構成され、ＲＯＭには以下で説明する車両運動制御ルーチンのプログラムが記憶されている。
【００８８】
また、制御装置２０は、自車両の操舵角、制動力、及び駆動力の少なくとも１つを制御することによって、目標位置へ到達するように車両運動を制御するための車両搭載機器に接続されている。この車両搭載機器としては、車輪の操舵角を制御するための電動パワーステアリング等の操舵角制御装置２２、ブレーキ油圧を制御することによって制動力を制御する制動力制御装置２４、及び駆動力を制御する駆動力制御装置２６が設けられている。制動力制御装置２４には、制動力を検出する検出センサ２４Ａが取り付けられている。また、制御装置２０には、演算された制御入力の方向θ等を表示することによって車両運動制御情報をドライバに報知する表示装置３０が接続されている。なお、車両運動制御を行なっていることを、ドライバだけでなく車両外部の目標位置方向に向かって報知するようにしてもよい。
【００８９】
操舵角制御装置２２としては、ドライバのステアリングホイール操作に重畳して前輪及び後輪の少なくとも一方の車輪の操舵角を制御する制御手段、ドライバ操作とは機械的に分離され、ステアリングホイールの操作とは独立して前輪及び後輪の少なくとも一方の車輪の操舵角を制御する制御手段（いわゆるステア・バイ・ワイヤ）等を用いることができる。
【００９０】
制動力制御装置２４としては、ドライバ操作とは独立して各車輪の制動力を個別に制御する、いわゆるＥＳＣ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）に用いられる制御装置、ドライバ操作とは機械的に分離され、各車輪の制動力を信号線を介して任意に制御する制御装置（いわゆるブレーキ・バイ・ワイヤ）等を用いることができる。
【００９１】
駆動力制御装置２６としては、スロットル開度、点火進角の遅角、又は燃料噴射量を制御することによって駆動力を制御する制御装置、変速機の変速位置を制御することによって駆動力を制御する制御装置、トルクトランスファを制御することによって前後方向及び左右方向の少なくとも一方の駆動力を制御する制御装置等を用いることができる。
【００９２】
また、制御装置２０には、制御入力を求めるためのマップを記憶したマップ記憶装置２８が接続されている。第１の実施の形態のマップとしては、図３に示すように、回避距離Ｘｅと横移動距離Ｙｅとの比で定めた第１のパラメータ、自車両の速度のｘ成分ｖｘ０とｙ成分ｖｙ０との比で定めた第２のパラメータ、及び目標位置及び目標位置における速度方向に到達するために最大値が最小となる車体合成力を求めるための第１の導入パラメータν１の関係を定めた第１のマップ、第１のパラメータ、第２のパラメータ、及び目標位置及び目標位置における速度方向に到達するために最大値が最小となる車体合成力を求めるための第２の導入パラメータν２の関係を定めた第２のマップ、並びに第１のパラメータ、第２のパラメータ、及び目標位置に到達する時刻ｔｅの関係を定めた第３のマップからなるマップが使用されている。ここでは、Ｘｅ’＝ｖｘ０’＝１として、（２４）式で示すＹｅ’を第１のパラメータ、ｖｙ０’を第２のパラメータとしている。
【００９３】
なお、他の例として示した図４〜図１３のいずれかのマップをマップ記憶装置２８に記憶しておき、そのマップを使用してもよい。その場合、マップ記憶装置２８に記憶されたマップに応じた第１のパラメータ及び第２のパラメータを演算して用いるようにする。なお、図６及び図７に示すマップは、２つ併せて記憶して用いる。
【００９４】
また、制御装置２０には、ドライバに警報を発する図示しない警報装置が接続されている。警報装置としては、音や音声によって警報を発する装置、光や視覚的な表示によって警報を発する装置、振動によって警報を発する装置、又は操舵反力のような物理量をドライバに与えることによって警報を発したりドライバの操作を誘導する物理量付与装置を用いることができる。また、表示装置３０を警報装置として用いるようにしてもよい。
【００９５】
以下、図１５を参照して第１の実施の形態の車両運動制御装置の制御装置２０で実行される車両運動制御ルーチンについて説明する。
【００９６】
ステップ１００で、車速センサ１０等で検出された自車両の走行状態、及びレーザレーダ１８等で検出された外部環境状態に関する検出データを取り込む。次に、ステップ１０２で、取り込んだ検出データに基づいて、車両が走行している道路上の障害物の位置及び大きさを含む環境マップを作成する。
【００９７】
次に、ステップ１０４で、環境マップを用いて障害物を回避して走行するための目標位置及び目標位置における速度方向を設定する。ここでは、目標位置を障害物の横を通過する位置とし、目標位置における速度方向を車体前後方向とする。次に、ステップ１０６で、設定された速度方向をｘ軸、ｘ軸に直交する方向をｙ軸、及び車両の現在位置を原点とするｘｙ座標を設定する。すなわち、目標位置における車体前後方向がｘ軸方向となり、目標位置における速度方向のｙ成分は０となる。
【００９８】
次に、ステップ１０８で、上記ステップ１００で走行状態として取り込まれた自車両の速度、及び外部環境状態として取り込まれた自車両と障害物との距離を設定された座標に対応させて変換し、自車両と障害物との距離のｘ成分である回避距離Ｘｅ、ｙ成分である横移動距離Ｙｅ、速度のｘ成分ｖｘ０、ｙ成分ｖｙ０を演算する。次に、ステップ１１０で、（２４）式に従って、第１のパラメータＹｅ’、及び第２のパラメータｖｙ０’を演算する。
【００９９】
次に、ステップ１１２で、マップ記憶装置２８に記憶された第１〜第３のマップを読み出し、上記ステップ１１０で演算された第１のパラメータＹｅ’、及び第２のパラメータｖｙ０’を入力として、車体合成力の最大値が最小化される最適軌道となる車体合成力の時系列データを導出する。具体的には、第１のマップ、第１のパラメータＹｅ’、及び第２のパラメータｖｙ０’に基づいてν１’を得て、第２のマップ、第１のパラメータＹｅ’、及び第２のパラメータｖｙ０’に基づいてν２’を得て、第３のマップ、第１のパラメータＹｅ’、及び第２のパラメータｖｙ０’に基づいてｔｅ’を得る。そして、｛ν１’，ν２’，ｔｅ’｝を（２２）式及び（２３）式に従って｛ν１，ν２，ｔｅ｝に変換し、（１７）式に従ってＦ０を演算する。そして、｛Ｆ０、ν１，ν２，ｔｅ｝の値を（１２）式に代入して、制御入力である車体合成加速度が得られる。また、（１）式〜（６）式に従って、最大値が最小となる車体合成力の時系列データ及び車体合成力の最大値が最小化される最適軌道が導出される。
【０１００】
次に、ステップ１１４で、導出されたＦ０に基づいて、この車体合成力の最大値Ｆ０がタイヤ発生力の限界値以下か否かを判定する。車体合成力の最大値がタイヤ発生力の限界値以下の場合には、ステップ１１６へ移行し、タイヤ発生力の限界値を超えている場合には、ステップ１１８へ移行する。なお、タイヤ発生力の限界値は、路面とタイヤとの間の摩擦係数に基づいて定まる真の限界値だけでなく、真の限界値に対してマージンを設けて設定した限界値も含む意味である。
【０１０１】
ステップ１１６では、上記ステップ１１２で導出された最大値が最小となる車体合成力の時系列データに従って、車体合成力の最大値が最小化される最適軌道に沿った走行を実現するために必要な各車輪のタイヤ発生力を演算し、各車輪のタイヤ発生力が得られるように操舵角制御装置２２、制動力制御装置２４、及び駆動力制御装置２６の少なくとも１つを制御すると共に、車両運動制御情報を表示装置３０に表示する。また、障害物を回避するように制御する際には無条件で警報装置から警報を発したり、障害物を回避するための車両運動制御を行っていることを表示装置に表示したりすることにより警報を行ってもよい。各車輪のタイヤ発生力が得られるように制御することにより、目的とする車体発生力が得られるように制御することができる。一方、ステップ１１８では、急制動制御により障害物の手前で車両が停止するように制動力制御装置２４を制御するか、推定される衝突被害が最小化されるように操舵角制御装置２２及び制動力制御装置２４を制御する。例えば、ＷＯ２００６−０７０８６５記載の技術のような公知の技術を用いればよい。
【０１０２】
以上説明したように第１の実施の形態の車両運動制御装置によれば、自車両と目標位置との距離の車体前後方向の成分Ｘｅ、車体横方向の成分Ｙｅ、自車両の速度の車体前後方向の成分ｖｘ０、及び車体横方向の成分ｖｙ０により演算されるパラメータを用いた簡単な構成のマップを用いて目標位置及び目標位置における速度方向に到達するために最大値が最小となる車体合成力を導出することができる。
【０１０３】
なお、第１の実施の形態では、自車両の路面に対する速度を用いた場合について説明したが、自車両の目標位置に対する相対速度を用いてもよい。
また、第１の実施の形態において、障害物などが検出された場合、障害物の左側を回避する最適軌道、及び障害物の右側を回避する最適軌道の両方を求めて、それぞれの車体合成力の最大値を比較して、車体合成力の最大値が小さい方の最適軌道を選択するようにしてもよい。
【０１０４】
次に、第２の実施の形態について説明する。第１の実施の形態では、マップを用いて最大値が最小となる車体合成力の時系列データ及び車体合成力の最大値が最小化される最適軌道を導出する場合について説明したが、第２の実施の形態では、第１の実施の形態とは異なるマップを用いて現在時刻における車体合成力の大きさ及び方向を導出する場合について説明する。なお、第２の実施の形態の車両運動制御装置の構成は、マップ記憶装置２８に記憶されるマップが異なる点を除いて、第１の実施の形態の車両運動制御装置の構成と同一であるため、同一の符号を用いて説明を省略する。
【０１０５】
ここで、第２の実施の形態で用いられるマップについて説明する。
【０１０６】
まず、第１の実施の形態と同様に、（２４）式まで展開する。そして、一例として、Ｘｅ’＝ｖｘ０’＝１ とした場合のＹｅ’及びｖｙ０’に関するマップを作成する。図１６に示すように、Ｙｅ’を第１のパラメータ、 及びｖｙ０’を第２のパラメータとして、上記（１７）式〜（２０）式に基づいて得られる車体合成力の方向θの値をマッピングした第１のマップ、及びＦ０’／ｍ’の値をマッピングした第２のマップを作成する。
【０１０７】
そして、これらのマップを用いて｛θ，Ｆ０／ｍ｝を求めるには、Ｘｅ’ ＝ｖｘ０’＝１、既知のｍ、ｖｘ０、ｖｙ０、Ｘｅ、及びＹｅから（２４）式に従って第１のパラメータＹｅ’及び第２のパラメータｖｙ０’を演算し、演算されたパラメータに対する出力｛θ，Ｆ０’／ｍ’｝を各マップから得て、（１７）式、（２２）式、及び（２３）式の関係から得られる下記（４５）式に従って車体合成力の大きさＦ０を演算する。
【０１０８】
【数１６】
2011079513.tif 000018
【０１０９】
この結果、現在時刻の自車両と目標位置との距離、及び自車両の速度から、目標位置及び目標位置における速度方向に到達するために最大値が最小となる現在時刻での車体合成力が導出される。
【０１１０】
なお、上記のマップでは、第１のパラメータ及び第２のパラメータを（２４）式のように定めた場合について説明したが、図１７に示すような、（２７）式に示すＸｅ’を第１のパラメータ、及びｖｙ０’を第２のパラメータとし、Ｙｅ’＝ｖｘ０’＝１とした場合のマップを作成してもよい。この際、Ｆ０は下記（４６）式に従って演算する。また、図１８に示すような、第１のパラメータ及び第２のパラメータを（３５）式に示すＹｅ及びｖｘ０’とし、Ｘｅ’＝ｖｙ０’＝１とした場合のマップを作成してもよい。この際、Ｆ０は下記（４７）式に従って演算する。また、図１９及び図２０に示すような、（３８）式に示すＸｅ’ を第１のパラメータ、及びｖｘ０’ を第２のパラメータとし、ｖｙ０’＝１、Ｙｅ’＝±１とした場合のマップを作成してもよい。この際、Ｆ０は下記（４８）式に従って演算する。
【０１１１】
【数１７】
2011079513.tif 000019
【０１１２】
また、第１の実施の形態でマップの軸の取り方を変更した手法と同様の手法により、図１６に示すマップの軸の取り方を（３９）式又は（４０）のように変更して、図２１又は図２２に示すようなマップを作成したり、図１７に示すマップの軸の取り方を（４１）式のように変更して、図２３に示すようなマップを作成したり、図１８に示すマップの軸の取り方を（４２）式のように変更して、図２４に示すようなマップを作成したり、図１９に示すマップの軸の取り方を（４３）式又は（４４）式のように変更して、図２５又は図２６に示すようなマップを作成したりしてもよい。
【０１１３】
以下、図２７を参照して第２の実施の形態の車両運動制御装置の制御装置２０で実行される車両運動制御ルーチンについて説明する。なお、第１の実施の形態の車両運動制御装置の制御装置２０で実行される車両運動制御ルーチンと同一の処理については、同一の符号を付して説明を省略する。また、ここでは、図１６に示すマップを用いる場合について説明する。
【０１１４】
ステップ１００〜ステップ１１０で、第１の実施の形態の場合と同様に処理して第１のパラメータＹｅ’、及び第２のパラメータｖｙ０’を得る。
【０１１５】
次に、ステップ２００で、マップ記憶装置２８に記憶された第１及び第２のマップを読み出し、第１のパラメータＹｅ’、及び第２のパラメータｖｙ０’を入力として、車体合成力の最大値が最小化される最適軌道となる現在時刻の車体合成力を導出する。具体的には、第１のマップ、第１のパラメータＹｅ’、及び第２のパラメータｖｙ０’に基づいて車体合成力の方向θを得て、第２のマップ、第１のパラメータＹｅ’、及び第２のパラメータｖｙ０’に基づいてＦ０’／ｍ’を得、Ｆ０’／ｍ’から（４５）式に従ってＦ０を演算する。
【０１１６】
次に、ステップ２０２で、導出された現在時刻の車体合成力がタイヤ発生力の限界値以下か否かを判定する。車体合成力の最大値Ｆ０がタイヤ発生力の限界値以下の場合には、ステップ１１６へ移行し、タイヤ発生力の限界値を超えている場合には、ステップ１１８へ移行する。
【０１１７】
以上説明したように第２の実施の形態の車両運動制御装置によれば、自車両と目標位置との距離の車体前後方向の成分Ｘｅ、車体横方向の成分Ｙｅ、自車両の速度の車体前後方向の成分ｖｘ０、及び車体横方向の成分ｖｙ０により演算されるパラメータを用いた簡単な構成のマップを用いて目標位置及び目標位置における速度方向に到達するために車体合成力の最大値が最小化される最適軌道となる現在時刻の車体合成力を導出することができる。また、車体合成力の時系列データを導出する場合と比べ、用いるマップが１つ少ないため、マップを記憶するための容量を削減できる。
【０１１８】
次に、第３の実施の形態について説明する。第１及び第２の実施の形態では、マップを用いて最大値が最小となる車体合成力の時系列データ及び車体合成力の最大値が最小化される最適軌道、または最大値が最小となる現在時刻の車体合成力を導出する場合について説明したが、第３の実施の形態では、第１及び第２の実施の形態のマップとは異なるマップを用いて特定の車体合成力の最大値を設定した場合の最短の回避距離を求め、収束演算により最短の回避距離と自車両から目標位置までの距離のｘ成分との差が所定値以下となったときの車体合成力の最大値を導出する場合について説明する。なお、第３の実施の形態の車両運動制御装置の構成は、マップ記憶装置２８に記憶されるマップが異なる点、及び制御装置２０で実行される処理を除いて、第１及び第２の実施の形態の車両運動制御装置の構成と同一であるため、同一の符号を用いて説明を省略する。
【０１１９】
ここで、第３の実施の形態で用いられるマップについて説明する。第３の実施の形態では、車体合成力の大きさの最大値Ｆ０を既知として扱う点、最短の回避距離Ｘ（ｔｅ）を求める点が第１及び第２の実施の形態とは異なる。そこで、（１３）式〜（１５）式を用いて｛ν１，ν２，ｔｅ｝を求めることを考える。
【０１２０】
ここで、任意の正数ａを導入して下記（４９）式の関係を満足する２組のパラメータＰ及びＰ’を考えると、Ｐ及びＰ’に対応する解 ｛ν１、ν２、ｔｅ｝及び｛ν１’、ν２’、ｔｅ’｝は、下記（５０）式の関係を満たす。
【０１２１】
【数１８】
2011079513.tif 000020
【０１２２】
（４９）式の最後の式より、ａを下記（５１）式のようにおくと、（４９）式よりｖｘ０’及びｖｙ０’は下記（５２）式のように変形できる。
【０１２３】
【数１９】
2011079513.tif 000021
【０１２４】
この関係より、Ｆ０’／ｍ’及びＹｅ’に任意の正数を設定することにより、現在時刻のパラメータＰによってｖｘ０’及びｖｙ０’が求まる。よって、Ｆ０’／ｍ’及びＹｅ’をある値に設定した場合において、ｖｘ０’を第１のパラメータ、及びｖｙ０’を第２のパラメータとしたマップを予め用意しておけばよい。なお、このＦ０’／ｍ’及びＹｅ’の値はマップ作成時に設計者が自由に設定できる。
【０１２５】
ここでは、一例として、Ｆ０’／ｍ’＝Ｙｅ’＝１ とした場合のｖｘ０’及びｖｙ０’に関するマップを作成する。図２８に示すように、ｖｘ０’を第１のパラメータ、及びｖｙ０’を第２のパラメータとして、上記（１３）式〜（１５）式に基づいて得られるν１’の値をマッピングした第１のマップ、ν２’の値をマッピングした第２のマップ、及びｔｅ’の値をマッピングした第３のマップを作成する。
【０１２６】
そして、これらのマップを用いて｛ν１，ν２，ｔｅ｝を求めるには、Ｆ０’／ｍ’＝Ｙｅ’＝１、既知のｍ、ｖｘ０、ｖｙ０、Ｙｅ、及び設定した車体合成力の最大値Ｆ０から（５２）式に従って第１のパラメータｖｘ０’及び第２のパラメータｖｙ０’を演算し、演算されたパラメータに対する出力｛ν１’，ν２’，ｔｅ’｝を各マップから得て、（５０）式及び（５１）式に従って｛ν１’，ν２’，ｔｅ’｝を｛ν１，ν２，ｔｅ｝に変換する。ただし、Ｙｅ＜０の場合は、ｖｙ０→−ｖｙ０、Ｙｅ→−Ｙｅに変換して、マップより｛−ν１’，−ν２’，ｔｅ’｝を求め、−ν１’→ν１’、−ν２’→ν２’の処理を行って｛ν１，ν２，ｔｅ｝を得ればよい。
【０１２７】
そして、（１６）式に従ってＸｅを演算する。なお、ここで演算されるＸｅは設定されたＦ０に対する最短の回避距離であり、図１に示す目標位置までの距離のｘ成分Ｘｅとは異なるため、Ｘｓとして以下区別して記載する。設定するＦ０の値を変更しながら繰り返しＸｓを演算し、ＸｓとＸｅとの差が所定値以下となったときに設定されていたＦ０を車体合成力の最大値として導出する。
【０１２８】
この結果、現在時刻の車両と目標位置との距離、及び車両の速度から、目標位置及び目標位置における速度方向に到達するために最大値が最小となる車体合成力が導出される。
【０１２９】
なお、上記のマップでは、第１のパラメータ及び第２のパラメータを（５２）式のように定めた場合について説明したが、任意の正数ａを（４９）式の第１式から下記（５３）式のようにおいて、下記（５４）式に示すＹｅ’を第１のパラメータ、及びｖｙ０’を第２のパラメータとしてもよい。
【０１３０】
【数２０】
2011079513.tif 000022
【０１３１】
この場合、一例として、Ｆ０’／ｍ’＝ｖｘ０’＝１ とした場合のＹｅ’及びｖｙ０’に関するマップを作成する。図２９に示すように、（５４）式のＹｅ’を第１のパラメータ、及びｖｙ０’を第２のパラメータとして、上記（１３）式〜（１５）式に基づいて得られるν１’の値をマッピングした第１のマップ、ν２’の値をマッピングした第２のマップ、及びｔｅ’の値をマッピングした第３のマップを作成する。
【０１３２】
そして、これらのマップを用いて｛ν１，ν２，ｔｅ｝を求めるには、Ｆ０’／ｍ’＝ｖｘ０’＝１、既知のｍ、ｖｘ０、ｖｙ０、Ｙｅ、及び設定した車体合成力の最大値Ｆ０から（５４）式に従って第１のパラメータＹｅ’及び第２のパラメータｖｙ０’を演算し、演算されたパラメータに対する出力｛ν１’，ν２’，ｔｅ’｝を各マップから得て、（５０）式及び（５３）式に従って｛ν１’，ν２’，ｔｅ’｝を｛ν１，ν２，ｔｅ｝に変換する。ただし、ｖｙ０＜０ の場合は、ｖｙ０→−ｖｙ０、Ｙｅ→−Ｙｅに変換して、マップより｛−ν１’，−ν２’，ｔｅ’｝を求め、−ν１’→ν１’、−ν２’→ν２’の処理を行って｛ν１，ν２，ｔｅ｝を得ればよい。
【０１３３】
そして、（１６）式に従ってＸｓを求めて収束演算を行うことにより、ＸｓとＸｅとの差が所定値以下となったときに設定されていたＦ０を車体合成力の最大値として導出する。
【０１３４】
また、任意の正数ａを（４９）式の第２式から下記（５５）式のようにおいて、下記（５６）式に示すＹｅ’を第１のパラメータ、及びｖｘ０’を第２のパラメータとしてもよい。
【０１３５】
【数２１】
2011079513.tif 000023
【０１３６】
この場合、一例として、Ｆ０’／ｍ’＝ｖｙ０’＝１ とした場合のＹｅ’及びｖｘ０’に関するマップを作成する。図３０に示すように、（５６）式のＹｅ’を第１のパラメータ、及びｖｘ０’を第２のパラメータとして、上記（１３）式〜（１５）式に基づいて得られるν１’の値をマッピングした第１のマップ、ν２’の値をマッピングした第２のマップ、及びｔｅ’の値をマッピングした第３のマップを作成する。
【０１３７】
そして、これらのマップを用いて｛ν１，ν２，ｔｅ｝を求めるには、Ｆ０’／ｍ’＝ｖｙ０’＝１、既知のｍ、ｖｘ０、ｖｙ０、Ｙｅ、及び設定した車体合成力の最大値Ｆ０から（５６）式に従って第１のパラメータＹｅ’及び第２のパラメータｖｘ０’を演算し、演算されたパラメータに対する出力｛ν１’，ν２’，ｔｅ’｝を各マップから得て、（５０）式及び（５５）式に従って｛ν１’，ν２’，ｔｅ’｝を｛ν１，ν２，ｔｅ｝に変換する。ただし、ｖｙ０＜０ の場合は、ｖｙ０→−ｖｙ０、Ｙｅ→−Ｙｅに変換して、マップより｛−ν１’，−ν２’，ｔｅ’｝を求め、−ν１’→ν１’、−ν２’→ν２’の処理を行って｛ν１，ν２，ｔｅ｝を得ればよい。
【０１３８】
そして、（１６）式に従ってＸｓを求めて収束演算を行うことにより、ＸｓとＸｅとの差が所定値以下となったときに設定されていたＦ０を車体合成力の最大値として導出する。
【０１３９】
また、第１の実施の形態でマップの軸の取り方を変更した手法と同様の手法により、図２９に示すマップの軸の取り方を下記（５７）式のように変更して、図３１に示すようなマップを作成してもよい。
【０１４０】
【数２２】
2011079513.tif 000024
【０１４１】
以下、図３２を参照して第３の実施の形態の車両運動制御装置の制御装置２０で実行される車両運動制御ルーチンについて説明する。なお、第１の実施の形態の車両運動制御装置の制御装置２０で実行される車両運動制御ルーチンと同一の処理については、同一の符号を付して説明を省略する。また、ここでは、図２８に示すマップを用いる場合について説明する。
【０１４２】
ステップ１００〜ステップ１１０で、第１の実施の形態の場合と同様に処理して第１のパラメータｖｘ０’、及び第２のパラメータｖｙ０’を得る。次に、ステップ３００で、Ｆ０として特定の車体合成力の最大値を設定する。ここでの正数Ｆ０は、設計者が自由に設定できる。
【０１４３】
次に、ステップ３０２で、マップ記憶装置２８に記憶された第１〜第３のマップを読み出し、第１のパラメータｖｘ０’、及び第２のパラメータｖｙ０’を入力として、横移動距離Ｙｅに対応する最短の回避距離Ｘｓを導出する。具体的には、第１のマップ、第１のパラメータｖｘ０’、及び第２のパラメータｖｙ０’に基づいてν１’を得て、第２のマップ、第１のパラメータｖｘ０’、及び第２のパラメータｖｙ０’に基づいてν２’を得て、第３のマップ、第１のパラメータｖｘ０’、及び第２のパラメータｖｙ０’に基づいてｔｅ’を得る。そして、｛ν１’，ν２’，ｔｅ’｝を（５０）式及び（５１）式に従って｛ν１，ν２，ｔｅ｝に変換し、（１６）式に従ってＸｓを導出する。
【０１４４】
次に、ステップ３０４で、上記ステップ３０２で導出された最短の回避距離Ｘｓと上記ステップ１０８で演算された回避距離Ｘｅとが等しくなったか否かを判定する。Ｘｓ＝Ｘｅの場合には、ステップ３０８へ移行し、Ｘｓ≠Ｘｅの場合には、ステップ３０６へ移行する。なお、ここでは、Ｘｓ＝Ｘｅか否かを判定する場合について説明するが、ＸｓとＸｅとが等しい場合だけでなく、ＸｓとＸｅとの差が所定値（例えば、Ｘｅの５％等）以下の場合も肯定判定されるようにしてもよい。
【０１４５】
ステップ３０６では、Ｆ０の値をＸｓがＸｅに近づくように修正する。そして、ステップ３０４でＸｓ＝Ｘｅと判定されるまで、ステップ３０２〜ステップ３０６の処理を繰り返す。
【０１４６】
ステップ３０８では、Ｘｓ＝Ｘｅと判定されたときのＦ０、及び上記ステップ３０２で得られた｛ν１，ν２，ｔｅ｝の値を（１２）式に代入して、制御入力である車体合成加速度を得る。また、（１）式〜（６）式に従って、最大値が最小となる車体合成力の時系列データ及び車体合成力の最大値が最小となる最適軌道が導出される。
【０１４７】
以上説明したように第３の実施の形態の車両運動制御装置によれば、自車両と目標位置との距離の車体横方向の成分Ｙｅ、自車両の速度の車体前後方向の成分ｖｘ０、及び車体横方向の成分ｖｙ０により演算されるパラメータを用いた簡単な構成のマップを用いて最短の回避距離Ｘｓを求め、収束演算を行って最短の回避距離Ｘｓと自車両と目標位置との距離のｘ成分Ｘｅとの差が所定値以下となったときの車体合成力の最大値Ｆ０を用いて、目標位置及び目標位置における速度方向に到達するために最大値が最小となる車体合成力を導出することができる。
【０１４８】
次に、第４の実施の形態について説明する。第３の実施の形態では、マップを用いて最短の回避距離を導出して、収束演算により最大値が最小となる車体合成力の時系列データ及び車体合成力の最大値が最小化される最適軌道を導出する場合について説明したが、第４の実施の形態では、第３の実施の形態とは異なるマップを用いて最短の回避距離を導出して、収束演算により最大値が最小となる現在時刻における車体合成力の大きさ及び方向を導出する場合について説明する。なお、第４の実施の形態の車両運動制御装置の構成は、マップ記憶装置２８に記憶されるマップが異なる点を除いて、第３の実施の形態の車両運動制御装置の構成と同一であるため、同一の符号を用いて説明を省略する。
【０１４９】
まず、第３の実施の形態と同様に、（５２）式まで展開する。そして、一例として、Ｆ０’ ／ｍ’＝Ｙｅ’＝１ とした場合のｖｘ０’及びｖｙ０’に関するマップを作成する。図３３に示すように、ｖｘ０’を第１のパラメータ、及びｖｙ０’を第２のパラメータとして、（１３）式〜（１６）式に基づいて得られる車体合成力の方向θの値をマッピングした第１のマップ、及びＸｓ’の値をマッピングした第２のマップを作成する。
【０１５０】
そして、これらのマップを用いて｛θ，Ｘｓ｝を求めるには、Ｆ０’ ／ｍ’＝Ｙｅ’＝１、既知のｍ、ｖｘ０、ｖｙ０、Ｙｅ、及び設定された特定の車体合成力の最大値Ｆ０から（５２）式に従って第１のパラメータｖｘ０’及び第２のパラメータｖｙ０’を演算し、演算されたパラメータに対する出力｛θ，Ｘｓ’｝を各マップから得て、下記（５８）式に従って、現在時刻における車体合成加速度、及び最短の回避距離Ｘｓを導出する。
【０１５１】
【数２３】
2011079513.tif 000025
【０１５２】
そして、収束演算を行って、ＸｓとＸｅとの差が所定値以下になったときのＦ０を現在時刻の車体合成力の大きさ、及びθを車体合成力の方向とする。
【０１５３】
この結果、現在時刻の車両と目標位置との距離、及び車両の速度から、目標位置及び目標位置における速度方向に到達するために最大値が最小となる現在時刻での車体合成力が導出される。
【０１５４】
なお、上記のマップでは、第１のパラメータ及び第２のパラメータを（５２）式のように定めた場合について説明したが、図３４に示すような、第１のパラメータ及び第２のパラメータを（５４）式に示すＹｅ’及びｖｙ０’とし、Ｆ０’ ／ｍ’＝ｖｘ０’＝１とした場合のマップを作成してもよい。この際、Ｘｓは下記（５９）式に従って演算する。また、図３５に示すような、第１のパラメータ及び第２のパラメータを（５６）式に示すＹｅ’及びｖｘ０’とし、Ｆ０’ ／ｍ’＝ｖｙ０’＝１とした場合のマップを作成してもよい。この際、Ｘｓは下記（６０）式に従って演算する。
【０１５５】
【数２４】
2011079513.tif 000026
【０１５６】
また、第１の実施の形態でマップの軸の取り方を変更した手法と同様の手法により、図３４に示すマップの軸の取り方を（５７）式のように変更して、図３６に示すようなマップを作成してもよい。
【０１５７】
以下、図３７を参照して第４の実施の形態の車両運動制御装置の制御装置２０で実行される車両運動制御ルーチンについて説明する。なお、第１〜第３の実施の形態の車両運動制御装置の制御装置２０で実行される車両運動制御ルーチンと同一の処理については、同一の符号を付して説明を省略する。また、ここでは、図３３に示すマップを用いる場合について説明する。
【０１５８】
ステップ１００〜ステップ１１０で、第３の実施の形態の場合と同様に処理して第１のパラメータｖｘ０’、及び第２のパラメータｖｙ０’を得る。次に、ステップ３００で、Ｆ０として特定の車体合成力の最大値を設定する。
【０１５９】
次に、ステップ４００で、マップ記憶装置２８に記憶された第１及び第２のマップを読み出し、第１のパラメータｖｘ０’、及び第２のパラメータｖｙ０’を入力として、横移動距離Ｙｅに対応する最短の回避距離Ｘｓを導出する。具体的には、第１のマップ、第１のパラメータｖｘ０’、及び第２のパラメータｖｙ０’に基づいてθを得て、第２のマップ、第１のパラメータｖｘ０’、及び第２のパラメータｖｙ０’に基づいてＸｓ’を得る。そして、Ｘｓ’を（５８）式に従ってＸｓに変換する。
【０１６０】
次に、ステップ３０４で、Ｘｓ＝Ｘｅか否かを判定し、Ｘｓ＝Ｘｅの場合には、ステップ４０２へ移行し、Ｘｓ＝Ｘｅと判定されたときのＦ０、及び上記ステップ４００で得られたθにより、現在時刻の車体合成力の大きさ及び方向を導出する。
【０１６１】
以上説明したように第４の実施の形態の車両運動制御装置によれば、自車両と目標位置との距離の車体横方向の成分Ｙｅ、自車両の速度の車体前後方向の成分ｖｘ０、及び車体横方向の成分ｖｙ０により演算されるパラメータを用いた簡単な構成のマップを用いて最短の回避距離Ｘｓを求め、収束演算を行って最短の回避距離Ｘｓと自車両と目標位置との距離のｘ成分Ｘｅとの差が所定値以下となったときの車体合成力の最大値Ｆ０を用いて、目標位置及び目標位置における速度方向に到達するために最大値が最小となる車体合成力を導出することができる。また、車体合成力の時系列データを導出する場合と比べ、用いるマップが１つ少ないため、マップを記憶するための容量を削減できる。
【０１６２】
なお、上記実施の形態では、目標位置を障害物を回避する位置として設定する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、所望の位置に設定することができる。
【０１６３】
また、上記実施の形態で説明したマップは一例であり、Ｘｅ’、Ｙｅ’、ｖｘ０’、ｖｙ０’、Ｆ０’／ｍ’に設定する値、軸のとり方、パラメータの範囲や設定の仕方により異なるマップを用いてもよい。
【符号の説明】
【０１６４】
１０ 車速センサ
１２ 操舵角センサ
１４ スロットル開度センサ
１６ 前方カメラ
１８ レーザレーダ
２０ 制御装置
２２ 操舵角制御装置
２４ 制動力制御装置
２６ 駆動力制御装置
２８ マップ記憶装置
３０ 表示装置
【図１】
2011079513.tif 000027
【図２】
2011079513.tif 000028
【図１４】
2011079513.tif 000029
【図１５】
2011079513.tif 000030
【図２７】
2011079513.tif 000031
【図３２】
2011079513.tif 000032
【図３７】
2011079513.tif 000033
【図３】
2011079513.tif 000034
【図４】
2011079513.tif 000035
【図５】
2011079513.tif 000036
【図６】
2011079513.tif 000037
【図７】
2011079513.tif 000038
【図８】
2011079513.tif 000039
【図９】
2011079513.tif 000040
【図１０】
2011079513.tif 000041
【図１１】
2011079513.tif 000042
【図１２】
2011079513.tif 000043
【図１３】
2011079513.tif 000044
【図１６】
2011079513.tif 000045
【図１７】
2011079513.tif 000046
【図１８】
2011079513.tif 000047
【図１９】
2011079513.tif 000048
【図２０】
2011079513.tif 000049
【図２１】
2011079513.tif 000050
【図２２】
2011079513.tif 000051
【図２３】
2011079513.tif 000052
【図２４】
2011079513.tif 000053
【図２５】
2011079513.tif 000054
【図２６】
2011079513.tif 000055
【図２８】
2011079513.tif 000056
【図２９】
2011079513.tif 000057
【図３０】
2011079513.tif 000058
【図３１】
2011079513.tif 000059
【図３３】
2011079513.tif 000060
【図３４】
2011079513.tif 000061
【図３５】
2011079513.tif 000062
【図３６】
2011079513.tif 000063