(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
前後輪の舵角をそれぞれ独立に制御する装置を備えた車両の前後輪舵角制御装置において、
ステアリング操作量に基づいて、車両の目標回転半径を算出する目標回転半径算出手段と、
車両周囲の障害物の位置を検出する障害物位置検出手段と、
前記目標回転半径を実現するための前後輪舵角に対して、車両の通過する範囲を車両の軌跡として予測する車両軌跡予測手段と、
前記検出した障害物の位置と前記予測した車両軌跡とに基づいて、前記目標回転半径を実現し、かつ、車両が前記障害物に接触することがないような前後輪舵角の集合を算出する前後輪舵角集合算出手段と、
前記前後輪舵角集合から前後輪舵角の指令値を選択する前後輪舵角指令値算出手段と、
を備えたことを特徴とする車両の前後輪舵角制御装置。
【請求項２】
前後輪の舵角をそれぞれ独立に制御する装置を備えた車両の前後輪舵角制御装置において、
ステアリング操作量に基づいて、車両の目標回転半径を算出する目標回転半径算出手段と、
車両周囲の障害物の位置を検出する障害物位置検出手段と、
前記目標回転半径を実現するための回転中心位置に対して、車両の通過する範囲を車両の軌跡として予測する車両軌跡予測手段と、
前記検出した障害物の位置と前記予測した車両軌跡とに基づいて、前記目標回転半径を実現し、かつ、車両が前記障害物に接触することがないような回転中心位置の集合を算出する回転中心位置集合算出手段と、
前記回転中心位置集合から目標回転中心位置を選択する目標回転中心位置選択手段と、
前記目標回転中心位置に基づいて、前後輪舵角の指令値を算出する前後輪舵角指令値算出手段と、
を備えたことを特徴とする車両の前後輪舵角制御装置。
【請求項３】
前記前後輪舵角集合算出手段は、
前記車両軌跡予測手段において車両の旋回内側にある障害物と車両が接触することが予測された場合には、前記目標回転半径を実現させるための前後輪舵角の組み合わせのうち後輪舵角の絶対値を大きくさせた前後輪舵角の組み合わせに対して、前記車両軌跡予測手段において障害物との接触の有無を判断し、
一方、車両の旋回外側にある障害物と車両が接触することが予測された場合には、前記目標回転半径を実現させるための前後輪舵角の組み合わせのうち前輪舵角の絶対値を大きくさせた前後輪舵角の組み合わせに対して、前記車両軌跡予測手段において障害物との接触の有無を判断して、車両が障害物と接触することがないような前後輪舵角の集合を算出することを特徴とする請求項１記載の車両の前後輪舵角制御装置。
【請求項４】
前記回転中心位置集合算出手段は、
前記車両軌跡予測手段において車両の旋回内側にある障害物と車両が接触することが予測された場合には、回転中心位置を車両進行方向に対して前方方向へ移動させて前記車両軌跡予測手段において障害物との接触の有無を判断し、
一方、車両の旋回外側にある障害物と車両が接触することが予測された場合には、回転中心位置を車両進行方向に対して後方方向へ移動させて前記車両軌跡予測手段において障害物との接触の有無を判断して、車両が障害物と接触することがないような回転中心位置の集合を算出することを特徴とする請求項２記載の車両の前後輪舵角制御装置。
【請求項５】
前記目標回転中心位置選択手段は、
車両の旋回内側にある障害物と車両の中心線との距離が最も近くなるような障害物の位置を通り、車両の中心線と垂直な直線上に、前記回転中心位置集合算出手段が算出した回転中心位置が存在すれば、該回転中心位置を前記目標回転中心位置として選択することを特徴とする請求項２記載の車両の前後輪舵角制御装置。
【請求項６】
前記目標回転中心位置選択手段は、
前記回転中心位置集合から、車両の前輪車軸と後輪車軸から等距離にある点からなる直線との距離が最小となるような回転中心位置を選択することを特徴とする請求項２記載の車両の前後輪舵角制御装置。
【請求項７】
前記前後輪舵角指令値算出手段は、
前記前後輪舵角集合から、前輪舵角の絶対値と後輪舵角の絶対値との差が最小となるような前後輪舵角の組み合わせを選択することを特徴とする請求項１記載の車両の前後輪舵角制御装置。
【請求項８】
前記車両軌跡予測手段は、
ある回転中心位置に対する旋回内側の車両軌跡の予測を、車両外周上に存在する点のうちその回転中心位置との距離が最小となる点の軌跡を算出することによって行なうことを特徴とする請求項１または請求項２記載の車両の前後輪舵角制御装置。
【請求項９】
前記車両軌跡予測手段は、
回転中心と車両外周上に存在する点を結んだ線分を半径とした円弧をその車両外周上の点の軌跡とし、車両外周上に存在する複数の点に対する円弧に基づいて車両軌跡を予測することを特徴とする請求項１、請求項２、請求項８のいずれか１項記載の車両の前後輪舵角制御装置。
【請求項１０】
前記車両軌跡予測手段は、
回転中心と車両外周上に存在する点を結んだ線分を半径とした円の方程式と、前記検出した障害物の位置を示す座標とに基づいて、車両と障害物が接触するか否かを判断することを特徴とする請求項１、請求項２、請求項８、請求項９のいずれか１項記載の車両の前後輪舵角制御装置。
【請求項１１】
前記障害物位置検出手段、及び、前記車両軌跡予測手段、及び、前記目標回転中心位置選択手段は、車両に固定された座標系を用いて障害物位置の座標、車両軌跡、目標回転中心位置の座標をそれぞれ算出することを特徴とする請求項２、４、５、６のいずれか１項に記載の車両の前後輪舵角制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の前後輪舵角制御装置に係り、特に車両周囲の障害物を検出して接触を回避できる車両の前後輪舵角制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両周囲の障害物を検出して運転者の操舵を補助する従来技術として、特開平１０−２３０８６２号公報に示されるような車両用駐車補助装置がある。これは、駐車可能な領域と障害物となる駐車車両を検出し、駐車可能領域までの目標経路を直進状態や最小回転半径での旋回状態などの組み合わせによって車両上のある点の経路として算出し、これらの運転パターンを運転者に指示するもので、目標経路に対して実際の経路が誤差を生じた場合には前輪舵角や後輪舵角の補正、或いは駆動力の補正を行なうものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この従来技術においては、指示した運転パターンに対して運転者の操作が大きく異なってしまった場合には目標経路から大きくはずれてしまうので、障害物に接触することなく所期の目標経路に追従することが保証されないという問題点がある。
【０００４】
本発明はこのような問題点に着目し、運転者の実際のステアリング操作に対して車両軌跡として車両の通過する範囲を予測し、車両周囲の障害物に接触しないように走行することが可能な前後輪舵角制御装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため請求項１記載の発明は、前後輪の舵角をそれぞれ独立に制御する装置を備えた車両の前後輪舵角制御装置において、ステアリング操作量に基づいて、車両の目標回転半径を算出する目標回転半径算出手段と、車両周囲の障害物の位置を検出する障害物位置検出手段と、目標回転半径を実現するための前後輪舵角に対して、車両の通過する範囲を車両の軌跡として予測する車両軌跡予測手段と、検出した障害物の位置と予測した車両軌跡とに基づいて、目標回転半径を実現し、かつ、車両が障害物に接触することがないような前後輪舵角の集合を算出する前後輪舵角集合算出手段と、この前後輪舵角集合から前後輪舵角の指令値を選択する前後輪舵角指令値算出手段と、を備えたことを要旨とする。
【０００６】
上記課題を解決するため請求項２記載の発明は、前後輪の舵角をそれぞれ独立に制御する装置を備えた車両の前後輪舵角制御装置において、ステアリング操作量に基づいて、車両の目標回転半径を算出する目標回転半径算出手段と、車両周囲の障害物の位置を検出する障害物位置検出手段と、目標回転半径を実現するための回転中心位置に対して、車両の通過する範囲を車両の軌跡として予測する車両軌跡予測手段と、検出した障害物の位置と予測した車両軌跡とに基づいて、目標回転半径を実現し、かつ、車両が障害物に接触することがないような回転中心位置の集合を算出する回転中心位置集合算出手段と、回転中心位置集合から目標回転中心位置を選択する目標回転中心位置選択手段と、目標回転中心位置に基づいて、前後輪舵角の指令値を算出する前後輪舵角指令値算出手段と、を備えたことを要旨とする。
【０００７】
上記課題を解決するため請求項３記載の発明は、請求項１記載の車両の前後輪舵角制御装置において、前後輪舵角集合算出手段は、車両軌跡予測手段において車両の旋回内側にある障害物と車両が接触することが予測された場合には、目標回転半径を実現させるための前後輪舵角の組み合わせのうち後輪舵角の絶対値を大きくさせた前後輪舵角の組み合わせに対して、車両軌跡予測手段において障害物との接触の有無を判断し、一方、車両の旋回外側にある障害物と車両が接触することが予測された場合には、目標回転半径を実現させるための前後輪舵角の組み合わせのうち前輪舵角の絶対値を大きくさせた前後輪舵角の組み合わせに対して、車両軌跡予測手段において障害物との接触の有無を判断して、車両が障害物と接触することがないような前後輪舵角の集合を算出することを要旨とする。
【０００８】
上記課題を解決するため請求項４記載の発明は、請求項２記載の車両の前後輪舵角制御装置において、回転中心位置集合算出手段は、車両軌跡予測手段において車両の旋回内側にある障害物と車両が接触することが予測された場合には、回転中心位置を車両進行方向に対して前方方向へ移動させて車両軌跡予測手段において障害物との接触の有無を判断し、一方、車両の旋回外側にある障害物と車両が接触することが予測された場合には、回転中心位置を車両進行方向に対して後方方向へ移動させて車両軌跡予測手段において障害物との接触の有無を判断して、車両が障害物と接触することがないような回転中心位置の集合を算出することを要旨とする。
【０００９】
上記課題を解決するため請求項５記載の発明は、請求項２記載の車両の前後輪舵角制御装置において、目標回転中心位置選択手段は、車両の旋回内側にある障害物と車両の中心線との距離が最も近くなるような障害物の位置を通り、車両の中心線と垂直な直線上に、回転中心位置集合算出手段が算出した回転中心位置が存在すれば、この回転中心位置を目標回転中心位置として選択することを要旨とする。
【００１０】
上記課題を解決するため請求項６記載の発明は、請求項２記載の車両の前後輪舵角制御装置において、目標回転中心位置選択手段は、回転中心位置集合から、車両の前輪車軸と後輪車軸から等距離にある点からなる直線との距離が最小となるような回転中心位置を選択することを要旨とする。
【００１１】
上記課題を解決するため請求項７記載の発明は、請求項１記載の車両の前後輪舵角制御装置において、前後輪舵角指令値算出手段は、前後輪舵角集合から、前輪舵角の絶対値と後輪舵角の絶対値との差が最小となるような前後輪舵角の組み合わせを選択することを要旨とする。
【００１２】
上記課題を解決するため請求項８記載の発明は、請求項１または請求項２記載の車両の前後輪舵角制御装置において、車両軌跡予測手段は、ある回転中心位置に対する旋回内側の車両軌跡の予測を、車両外周上に存在する点のうちその回転中心位置との距離が最小となる点の軌跡を算出することによって行なうことを要旨とする。
【００１３】
上記課題を解決するため請求項９記載の発明は、請求項１、請求項２、請求項８のいずれか１項記載の車両の前後輪舵角制御装置において、車両軌跡予測手段は、回転中心と車両外周上に存在する点を結んだ線分を半径とした円弧をその車両外周上の点の軌跡とし、車両外周上に存在する複数の点に対する円弧に基づいて車両軌跡を予測することを要旨とする。
【００１４】
上記課題を解決するため請求項１０記載の発明は、請求項１、請求項２、請求項８、請求項９のいずれか１項記載の車両の前後輪舵角制御装置において、車両軌跡予測手段は、回転中心と車両外周上に存在する点を結んだ線分を半径とした円の方程式と、検出した障害物の位置を示す座標とに基づいて、車両と障害物が接触するか否かを判断することを要旨とする。
【００１５】
上記課題を解決するため請求項１１記載の発明は、請求項２、４、５、６のいずれか１項に記載の車両の前後輪舵角制御装置において、障害物位置検出手段、及び、車両軌跡予測手段、及び、目標回転中心位置選択手段は、車両に固定された座標系を用いて障害物位置の座標、車両軌跡、目標回転中心位置の座標をそれぞれ算出することを要旨とする。
【００１６】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、前後輪の舵角をそれぞれ独立に制御する装置を備えた車両の前後輪舵角制御装置において、ステアリング操作量に基づいて目標回転半径を算出する一方、車両周囲の障害物を検出し、前記目標回転半径を実現する前後輪舵角に対して車両の軌跡を予測することによって障害物に接触することがないような前後輪舵角の集合或いは範囲を算出し、この前後輪舵角の集合から前後輪舵角の指令値を選択するので、ステアリング操作量によって示された運転者が所望する回転半径を実現しながら、車両周囲の障害物を回避できるように車両軌跡を補正することができるという効果がある。
【００１７】
請求項２記載の発明によれば、ステアリング操作量に基づいて目標回転半径を算出する一方、車両の周囲の障害物を検出し、前記目標回転半径を実現する回転中心位置に基づいて車両の軌跡を予測し、障害物に接触しないような回転中心位置の集合或いは範囲を算出し、この回転中心位置の集合から目標回転中心位置を選択し、その目標回転中心位置を実現するように前後輪舵角指令値を算出するので、目標回転中心位置という車両軌跡の予測や前後輪舵角指令値の補正を行なうのに見通しの良いパラメータを用いることによって演算を簡素化することが可能であり、また、ステアリング操作量により指示された回転半径を実現しながら車両周囲の障害物を回避するように車両軌跡を補正することができるという効果がある。
【００１８】
請求項３記載の発明によれば、車両の旋回内側にある障害物と車両が接触することが予測された場合には後輪舵角の絶対値を大きくさせるので、車両重心点の速度が旋回外側方向へ変化し、車両の軌跡が旋回外側へ変化する。一方、車両の旋回外側にある障害物と車両が接触することが予測された場合には前輪舵角の絶対値を大きくさせるので、車両重心点の速度が旋回内側方向へ変化し、旋回外側の車両の張り出し量が減少する。したがって、このように前後輪舵角を変化させることによって、旋回内側及び外側にある障害物を回避できる前後輪舵角の集合を算出することができるという効果がある。
【００１９】
請求項４記載の発明によれば、車両の旋回内側にある障害物と車両が接触することが予測された場合には回転中心位置を車両進行方向に対して前方方向へ移動させるので、車両重心点の速度が旋回外側方向へ変化し、車両の軌跡が旋回外側へ変化する。一方、車両の旋回外側にある障害物と車両が接触することが予測された場合には回転中心位置を車両進行方向に対して後方方向へ移動させるので、車両重心点の速度が回転内側方向へ変化し、旋回外側の車両の張り出し量が減少する。従って、このように回転中心位置を前後方向へ移動させることによって、旋回内側及び外側にある障害物に接触しないような回転中心位置の集合を算出することができるという効果がある。
【００２０】
請求項５記載の発明によれば、車両の旋回内側にある障害物が車両中心線に最も近くなる点を通り、車両中心線と垂直な線上に、回転中心位置集合算出手段が算出した回転中心位置が存在すれば、この回転中心位置を目標回転中心位置として選択するので、車両中心線に最も近いところにある旋回内側の障害物から遠ざかるような車両の軌跡を描き、旋回内側の障害物との接触を回避することができるという効果がある。
【００２１】
請求項６記載の発明によれば、車両の前輪車軸と後輪車軸の中央の点を通り車両の中心線と垂直な直線との距離が最小となるような回転中心位置を選択するので、障害物に接触する可能性が無い場合には車両の横滑り角がほぼ０となる状態で旋回することができ、また、別の障害物に接触する可能性がある状況となった場合においても回転中心位置の変化量を小さくすることができるという効果がある。
【００２２】
請求項７記載の発明によれば、前輪舵角の絶対値と後輪舵角の絶対値との差が最小となるような前後輪舵角の組み合わせを選択するので、障害物に接触する可能性が無い場合には車両の横滑り角がほぼ０となる状態で旋回することができ、また、別の障害物に接触する可能性がある状況となった場合においても前後輪舵角の変化量を小さくすることができるという効果がある。
【００２３】
請求項８記載の発明によれば、ある回転中心位置における旋回内側の車両軌跡の予測を、車両外周上に存在する点のうちその回転中心位置との距離が最小となる点の軌跡を算出することによって行なうので、車両周囲上の１点の軌跡を演算することによって旋回中に最も内側を通る車両軌跡を演算することができ、演算量を軽減することができるという効果がある。
【００２４】
請求項９記載の発明によれば、回転中心と車両外周上に存在する点を結んだ線分を半径とした円を車両軌跡として算出するので、円の中心と半径に基づいた幾何学的な演算によって容易に車両軌跡の予測ができるという効果がある。
【００２５】
請求項１０記載の発明によれば、回転中心と車両外周上に存在する点を結んだ線分を半径とした円弧の方程式と、車両周囲の障害物の位置を示す座標とに基づいて、障害物の位置が円の内部にあるか外部にあるかを演算し、車両と障害物が接触するか否かを判断するので容易に車両と障害物が接触するか否かを判断することができるという効果がある。
【００２６】
請求項１１記載の発明によれば、車両に固定された座標系を用いて障害物の位置を検出、及び、車両軌跡の算出、及び、目標回転中心の位置の算出を行なうので、対地座標によって座標の算出を行なう場合に必要な自車両の重心位置の移動量の演算やヨーレートの積分演算等を行なう必要がないため、演算量を軽減することができるという効果がある。
【００２７】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係る前後輪舵角制御装置の一実施形態を採用した車両の構成を示した図である。図１において、車両２１には運転者によって操作されるステアリングホイール３が設けられ、このステアリングホイール３の操舵角が操舵角センサ４によって検出される。この操舵角センサ４は、例えばエンコーダ式のセンサによって、ステアリングホイール３と接続されたコラムシャフト（不図示）の回転量を検出し、この回転量からステアリングホイール３の操舵角を検出し、後述の前後輪舵角制御装置２２へと出力する。
【００２８】
このステアリングホイール３の操舵角に基づいて、前後輪操舵角制御装置２２は前輪舵角、後輪舵角の指令値をそれぞれ演算し、これらの前輪舵角指令値および後輪舵角指令値をそれぞれ、駆動回路２３へ出力する。
【００２９】
駆動回路２３に出力された前輪舵角指令値および後輪舵角指令値に基づいて、前輪操舵アクチュエータ５および後輪操舵アクチュエータ７が、それぞれ例えばＤＣモータや誘導モータ等でステアリングシャフトを駆動することによって、前輪１及び後輪２が操舵される。
【００３０】
また６は前輪の実際の舵角を検出する舵角センサ、８は後輪の実際の舵角を検出する舵角センサであり、例えばエンコーダ式のセンサによってステアリングシャフトの回転量を検出することで、実際の前輪および後輪の舵角を検出し、この検出値を前後輪操舵角制御装置２２へと出力する。
【００３１】
前後輪操舵角制御装置２２では、ステアリングホイール３の操舵角に基づいて演算された前輪舵角指令値及び後輪舵角指令値と、舵角センサ６、８によって検出された実際の舵角とを比較し、指令値を補正するようにしている。
【００３２】
また、車両２１の速度を検出する車速センサ９が設けられ、例えば、各車輪の車輪速を計測し、前後輪操舵角制御装置２２へ出力する。
また、車両周囲の障害物を検出するために、車両前方を監視するステレオカメラ１０と、車両後方を監視するステレオカメラ２４と、車両側方の障害物を検出するために超音波センサ１１〜２０が設けられている。
【００３３】
前後輪舵角制御装置２２は、マイクロコンピュータを中心とした制御回路（ＥＣＵ）で構成したものであり、外部との情報の入出力や種々の演算を行なう。ＣＰＵは演算を実行し、ＲＯＭは後述する制御プログラムや各種データ等を記憶している。ＲＡＭはプログラム実行中に一時的に情報の記憶を行なう。Ｉ／Ｏインターフェースは外部のセンサ等からの情報の入力や、外部のアクチュエータを駆動するための信号の出力を行なう。
【００３４】
図２は、本発明に係る前後輪舵角制御装置の構成を示すブロック図である。図２において、前後輪舵角制御装置２２は、ステアリング操作量に基づいて目標の回転半径を算出する目標回転半径算出部２０１と、車両周囲の障害物の位置を検出する障害物位置検出部２０２と、車両の通過する範囲を車両軌跡として予測する車両軌跡予測部２０３と、障害物位置検出部２０２が検出した障害物位置と車両軌跡予測部２０３が予測した車両軌跡に基づいて目標回転半径を実現しながら障害物を回避することができる回転中心位置の集合を算出する回転中心位置集合算出部２０４と、回転中心位置の集合から目標回転中心位置を選択する目標回転中心位置選択部２０５と、目標回転中心位置に基づいて前輪舵角指令値及び後輪舵角指令値を算出する前後輪舵角指令値算出部２０６とを備えている。
【００３５】
図２の各構成要素、目標回転半径算出部２０１、障害物位置検出部２０２、車両軌跡予測部２０３、回転中心位置集合算出部２０４、目標回転中心位置選択部２０５、及び前後輪舵角指令値算出部２０６は、ハードウェア・ブロックとして構成することもできるが、本実施の形態では、図１の前後輪操舵角制御装置２２に、マイクロコンピュータで実行されるプログラムとして構成されている。
【００３６】
次に、フローチャート等の図面を参照して、本実施形態のプログラムの動作を説明する。
図７は、本実施形態の動作を説明する概略フローチャートであり、例えば１０msec毎に実行される。
まず、ステップ（以下、ステップをＳと略す）７０１においてステアリングホイール３の操舵角δを操舵角センサ４の出力に基づいて検出し、Ｓ７０２において目標回転半径ｔＲを算出し、Ｓ７０３において車両の周囲の障害物を検出し、Ｓ７０４において障害物との接触の予測とその予測結果に基づいた目標回転中心位置の算出を行ない、Ｓ７０５において前記目標回転中心位置に基づいて前輪舵角指令値δｆ及び後輪操舵指令値δｒを算出して処理を終了する。
【００３７】
目標回転半径ｔＲの算出を行なうＳ７０２における処理を説明する。前記ステアリングホイールの操舵角δと、車速センサ９で検出した車速Ｖとに基づいて（１）式によって目標回転半径ｔＲの算出を行なう。
【００３８】
【数１】
0004639450.tif 000002
ここで、Ａは車両のスタビリティファクタ、Ｌはホイールベース、Ｎはステアリングギア比に相当するものであり、また、操舵角δの絶対値が、例えば５［deg］（０．０８７３［rad］）より小さい場合には（１）式の演算は行なわず、直進操作（前輪舵角、後輪舵角ともに０［deg］。）を行なう。
【００３９】
また、δはステアリング中立位置から左方向へのステアリング操作時に正、右方向へのステアリング操作時に負となるような符号付数値とし、従って、目標回転半径ｔＲも計算上は、左方向への旋回時に正、右方向への旋回時に負となる。
【００４０】
それから、（１）式で算出した目標回転半径に対して所定の係数を乗算して目標回転半径ｔＲを算出してもよいし、（１）式のような演算式ではなく、ステアリングホイールの操舵角δと車速Ｖとに基づいて予め定めたマップデータを参照することによって目標回転半径ｔＲの算出を行なってもよい。すなわち、ステアリングホイールの操舵角δに対して目標回転半径ｔＲが所望の特性をもつように構成してよい。
【００４１】
次いで、車両の周囲の障害物の検出を行なうＳ７０３における処理を説明する。ここでは、超音波センサ１１〜２０及びステレオカメラ１０，２４の出力に基づいて、図３に示すように車両に固定された座標系を用いて、車両の左側の障害物の座標（ＸＡｎ，ＹＡＬｎ）及び右側障害物の座標（ＸＡｎ，ＹＡＲｎ）を算出する。
【００４２】
本実施形態ではｘ軸方向に左右１５点ずつの座標で障害物の検出を行なっており、車両側方のｘ座標ＸＡ５〜ＸＡ９における障害物の検出は超音波センサ１１〜２０で行ない、車両後方のｘ座標ＸＡ１〜ＸＡ４における障害物の検出はステレオカメラ２４で行ない、車両前方のｘ座標ＸＡ１０〜ＸＡ１５における障害物の検出はステレオカメラ１０で行なう。
【００４３】
次に、障害物との接触予測及び目標回転中心位置の算出を行なうＳ７０４における処理の詳細を図８に示すフローチャートを用いて説明する。
【００４４】
Ｓ８０１において目標回転半径ｔＲを読み込み、Ｓ８０２において暫定的な目標回転中心位置（Ｘｃ０，Ｙｃ０）を算出する。ここでは、例えば、目標回転中心位置のｘ座標を前輪車輪と後輪車輪の中央となるように（２）式のように算出する。尚、ここで、Ｌｆ，Ｌｒは図５に示すように、それぞれ重心前輪車軸間距離、重心後輪車軸間距離である。
【００４５】
【数２】
Ｘｃ０＝Ｌｆ−Ｌｒ                                …（２）
このもとに、目標回転中心位置のｙ座標を（３），（４）式より算出する。
【００４６】
【数３】
Ｙｃ０＝√（ｔＲ２−Ｘｃ０２）    （ｔＲ＞０）        …（３）
Ｙｃ０＝−√（ｔＲ２−Ｘｃ０２）  （ｔＲ＜０）        …（４）
【００４７】
次いで、Ｓ８０３において旋回内側の障害物との接触の予測を行なう。ここでの処理の詳細な説明は後述する。そして、Ｓ８０４において旋回内側の障害物との接触の有無を判断した結果を示すフラグＦＬＡＧ１を確認し、接触すると判断（ＦＬＡＧ＝１）された場合にはＳ８１０〜Ｓ８１４の処理を行なう。
【００４８】
Ｓ８１０では旋回内側の障害物との接触予測によって目標回転中心位置を変更した履歴のあることを示すフラグＦＬＡＧ３を１とする。
【００４９】
そして、Ｓ８１１において、旋回外側の障害物との接触予測によって目標回転中心位置を変更した履歴のあることを示すフラグＦＬＡＧ４を確認し、外側接触による目標回転中心位置の変更履歴がある場合（ＦＬＡＧ４＝１）、すなわち、目標回転中心位置を変更しても旋回内側或いは外側の障害物に接触してしまうと予測された場合Ｓ８１２に進み、接触警報を行なう。これはブザーによる警報や音声による警報、或いは、ディスプレー表示による警報を行なう。そして、Ｓ８１３において暫定的な目標回転中心位置（Ｘｃ０，Ｙｃ０）を目標回転中心位置としてＳ８０９へ進む。
【００５０】
一方、Ｓ８１１において、外側接触による目標回転中心位置の変更履歴がない場合（ＦＬＡＧ４＝０）には、暫定的な目標回転中心位置のｘ座標Ｘｃ０を車両進行方向に対して前方方向へ移動し、このもとに（３），（４）式によってｙ座標の算出を行なう。そして再びＳ８０３に進み、旋回内側の障害物との接触の予測を行なう。
【００５１】
Ｓ８０４において内側障害物と接触しないと判断（ＦＬＡＧ１＝０）された場合にはＳ８０５に進み、旋回外側の障害物との接触の予測を行なう。ここでの処理の詳細な説明は後述する。そして、Ｓ８０６において旋回外側の障害物との接触予測判断結果を示すフラグＦＬＡＧ２を確認し、接触すると判断（ＦＬＡＧ２＝１）された場合にはＳ８１５〜Ｓ８１９の処理を行なう。
【００５２】
Ｓ８１５では旋回外側の障害物との接触予測によって目標回転中心位置を変更した履歴のあることを示すフラグＦＬＡＧ４を１とする。
【００５３】
そして、Ｓ８１６において、旋回内側の障害物との接触予測によって目標回転中心位置を変更した履歴のあることを示すフラグＦＬＡＧ３を確認し、内側接触による目標回転中心位置の変更履歴がある場合（ＦＬＡＧ３＝１）、すなわち、目標回転中心位置を変更しても旋回内側或いは外側の障害物に接触してしまうと予測された場合にはＳ８１７に進み、接触警報を行なう。そして、Ｓ８１８において暫定的な目標回転中心位置（Ｘｃ０，Ｙｃ０）を目標回転中心位置としてＳ８０９へ進む。
【００５４】
一方、Ｓ８１６において、内側接触による目標回転中心位置の変更履歴がない場合（ＦＬＡＧ３＝０）には、暫定的な目標回転中心位置のｘ座標Ｘｃ０を車両進行方向に対して後方方向へ移動し、このもとに（３），（４）式によってｙ座標の算出を行なう。そして再びＳ８０３に進み、旋回内側の障害物との接触の予測を行なう。
【００５５】
Ｓ８０６において外側障害物と接触しないと判断（ＦＬＡＧ２＝０）された場合にはＳ８０７に進み、ＦＬＡＧ３＝０かつＦＬＡＧ４＝０、すなわち、旋回内側及び外側の障害物との接触によって目標回転中心位置を変更した履歴が無い場合にはＳ８０８に進み、暫定的な目標回転中心位置（Ｘｃ０，Ｙｃ０）を目標回転中心位置（Ｘｃ，Ｙｃ）とする。
【００５６】
一方、Ｓ８０７においてＦＬＡＧ３＝０かつＦＬＡＧ４＝０でない場合、すなわち、旋回内側或いは外側の障害物との接触によって目標回転中心位置を変更した履歴がある場合にはＳ８０９に進み、ＦＬＡＧ３＝０，ＦＬＡＧ４＝０として処理を終了する。
【００５７】
このように、回転中心位置を変更した場合に車両軌跡がどのように変化するかを図６を用いて説明する。ここでは、回転中心位置Ａ〜Ｃの３点を比較するが、この３点はいずれも車両重心点までの距離が等しく、車両の回転半径は等しいと考えられる。回転中心位置をＡとした場合は車両内側が障害物に接触してしまうので、回転中心位置を前方のＢやＣとすることによって車両内側は障害物に接触しなくなる。ところが、回転中心位置がＣの場合は車両外側が障害物に接触してしまうので、回転中心位置はひとつ後方のＢが適当であることがわかる。
【００５８】
旋回内側の障害物との接触の予測を行なうＳ８０３における処理を図９に示すフローチャートによって説明する。ここでは、左まわり方向へ旋回を前提に説明する。
【００５９】
まず、Ｓ９０１において旋回内側の障害物との接触予測判断結果を示すフラグＦＬＡＧ１を０とし、Ｓ９０２においてｋ＝１とする。ここで、ｋは車両外周上の点の位置を示すものであり、図４に示すように左側、右側それぞれ５点の車両外周上の点に注目し、これらの点の軌跡を予測して障害物との接触の有無を判断することを行なう。
【００６０】
Ｓ９０３においてｒ２の値を（５）式によって算出する。
【００６１】
【数４】
ｒ２＝（ＸＢｋ−Ｘｃ０）２＋（ＹＢＬｋ−Ｙｃ０）２        …（５）
これは、暫定的な目標回転中心位置と車両周囲上の点を結んだ線分を半径とした円の方程式である。
【００６２】
次に、Ｓ９０４において前進中か後退中であるかを確認する。これはシフトレンジによって確認することができる。Ｓ９０４において前進中である場合にはＳ９０５〜Ｓ９１０の処理を行なう。Ｓ９０６ではｎ＝５とする。ここで、ｎは図３に示すように障害物の座標を示すものであり、左側、右側それぞれ１５点ずつの座標によって障害物の位置を示すものである。
【００６３】
Ｓ９０６及びＳ９０７ではｒ２と（ＸＡｎ−Ｘｃ０）２＋（ＹＡＬｎ−Ｙｃ０）２の大小を比較する。すなわち、内側の障害物が（５）式であらわされる車両軌跡（円周）の内部にあるか外部にあるかを確認して障害物との接触を予測する。ｒ２の方が大きい場合、すなわち、障害物が車両軌跡の内側にあって接触の可能性がないと判断された場合にはＳ９０８に進み、ｎの値をインクリメントしてＳ９１０においてｎ＝１５となるまで再びＳ９０６に進む。
【００６４】
一方、Ｓ９０７においてｒ２の方が小さい場合、すなわち、障害物が車両軌跡の外側にあって接触の可能性があると判断された場合には、Ｓ９０９に進みＦＬＡＧ１＝１として、Ｓ９１１へ進む。
【００６５】
また、Ｓ９０４において後退中である場合にはＳ９１３〜Ｓ９１８の処理を行なう。Ｓ９１３ではｎ＝９とする。Ｓ９１４及びＳ９１５ではｒ２と（ＸＡｎ−Ｘｃ０）２＋（ＹＡＬｎ−Ｙｃ０）２の大小を比較する。すなわち、内側の障害物が（５）式であらわされる車両軌跡（円周）の内部にあるか外部にあるかを確認して障害物との接触を予測する。ｒ２の方が大きい場合、すなわち、障害物が車両軌跡の内側にあって接触の可能性がないと判断された場合にはＳ９１６に進み、ｎの値をデクリメントしてＳ９１８においてｎ＝０となるまで再びＳ９１４に進む。
【００６６】
一方、Ｓ９１５においてｒ２の方が小さい場合、すなわち、障害物が車両軌跡の外側にあって接触の可能性があると判断された場合には、Ｓ９１７に進みＦＬＡＧ１＝１として、Ｓ９１１へ進む。
【００６７】
Ｓ９１１においては、ｋの値をインクリメントしてＳ９１２においてｋ＝５となるまで再びＳ９０３に進み、旋回内側の車両周囲上の点すべての軌跡について障害物との接触の有無を確認する。
【００６８】
このフローチャートでは、旋回内側の車両周囲上にある５点の軌跡を算出することによって障害物との接触の有無を判断したが、回転中心位置との距離が最小となる旋回内側の車両周囲上にある点の軌跡をもって障害物との接触の有無を判断をしてもよい。
【００６９】
旋回外側の障害物との接触の予測を行なうＳ８０５における処理を図１０に示すフローチャートによって説明する。ここでは、左まわり方向へ旋回を前提に説明する。ここでの処理は前述の旋回内側の障害物との接触の予測を行なうＳ８０３での処理を示す図９のフローチャートに対して、扱う障害物の座標を車両右側の障害物に置き換え、車両周囲上の点を車両右側の障害物に置き換え、さらに、接触の有無判断をｒ２の方が小さい場合には障害物が車両軌跡の外側にあるので接触の可能性がないと判断するように置き換えればよい。
【００７０】
目標回転中心位置に基づいて前輪舵角指令値δｆ及び後輪舵角指令値δｒの算出を行うＳ７０５における処理を説明する。
【００７１】
ここでは、低車速域を考えて前後輪舵角と回転中心位置の幾何学的な関係から前後輪舵角指令値の算出を行なう方法を説明する。尚、中高速域においては車輪の横滑りが発生するために幾何学的な関係があてはまらないので、車速に基づいて補正することが必要となる。
【００７２】
図４に示すように車体固定座標系の原点を車両の重心点とし、車体固定座標系の回転中心を（Ｘｃ，Ｙｃ）とすれば、まずＸｃは、
【数５】
0004639450.tif 000003
となる。
【００７３】
一方、Ｙｃは目標回転半径ｔＲが正の値のとき、すなわち、左回りであるときには、
【数６】
0004639450.tif 000004
となり、目標回転半径ｔＲが負の値のとき、すなわち、右回りであるときには、
【数７】
0004639450.tif 000005
となる。尚、ここでＬｆ，Ｌｒ，Ｌｔは図５に示すように、それぞれ重心前輪車軸間距離、重心後輪車軸間距離、トレッドベースの１／２である。
【００７４】
一方、目標回転半径ｔＲと（Ｘｃ，Ｙｃ）の関係は
【数８】
Ｙｃ＝√（ｔＲ２−Ｘｃ２）      （Ｒ＞０）      …（９）
Ｙｃ＝−√（ｔＲ２−Ｘｃ２）    （Ｒ＜０）      …（１０）
となる。
【００７５】
以上の関係から前輪舵角指令値δｆと後輪舵角指令値δｒを求めると、
【数９】
0004639450.tif 000006
となるので、（１１）〜（１４）式を用いて、目標回転半径ｔＲと目標回転中心位置Ｘｃとに基づいて前後輪舵角の指令値を算出する。また、演算式によらず、目標回転半径ｔＲと目標回転中心位置Ｘｃとに基づいて予め算出したデータをマップデータとして記憶し、前後輪舵角の指令値を算出してもよい。
【００７６】
また、前後輪舵角に基づいて回転中心位置を演算し、その回転中心位置を用いて前後輪舵角を決定してもよい。
【００７７】
また、前後輪舵角に基づいて回転中心位置を演算した上で、障害物との接触予測を、車両の旋回内側にある障害物と車両が接触することが予測された場合には、後輪舵角の絶対値を大きくさせた前後輪舵角の組み合わせに対して障害物との接触の有無を判断し、一方、車両の旋回外側にある障害物と車両が接触することが予測された場合には、前輪舵角の絶対値を大きくさせた前後輪舵角の組み合わせに対して障害物との接触の有無を判断することによって行なってもよい。
【００７８】
また、図３において、車両の旋回内側にある障害物が車両中心線に最も近くなる点、すなわち、目標回転中心位置のｘ座標をＸＡ１３としてもよい。
【００７９】
また、障害物と接触しないような前後輪舵角の集合から、前後輪舵角の絶対値の差が最小となるような前後輪舵角の組み合わせを選択してもよい。
【００８０】
また、ある回転中心位置に対して、車両外周上に存在する点のうちその回転中心位置との距離が最小となる点を算出し、その点の軌跡を算出することによって旋回内側の車両軌跡の予測を行なってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る車両の前後輪舵角制御装置を適用した車両の構成を示すシステム構成図である。
【図２】本発明に係る車両の前後輪舵角制御装置の実施形態の構成を示すブロック図である。
【図３】車両に固定された座標系における障害物の座標を説明する図である。
【図４】車両外周上の点の座標を説明する図である。
【図５】車両パラメータを説明する図である。
【図６】回転中心位置と車両の軌跡を説明する図である。
【図７】本発明の実施形態の動作を説明する概略フローチャートである。
【図８】実施形態における障害物接触予測及び目標回転中心位置算出動作を説明する詳細フローチャートである。
【図９】実施形態における旋回内側の障害物との接触予測動作を説明する詳細フローチャートである。
【図１０】実施形態における旋回外側の障害物との接触予測動作を説明する詳細フローチャートである。
【符号の説明】
１  前輪
２  後輪
３  ステアリングホイール
４  操舵角センサ
５  前輪操舵アクチュエータ
６  舵角センサ
７  後輪操舵アクチュエータ
８  舵角センサ
９  車速センサ
１０  ステレオカメラ
１１〜２０  超音波センサ
２１  車両
２２  前後輪舵角制御装置
２３  駆動回路
２４  ステレオカメラ
２０１  目標回転半径算出部
２０２  障害物位置検出部
２０３  車両軌跡予測部
２０４  回転中心位置集合算出部
２０５  目標回転中心位置選択部
２０６  前後輪舵角指令値算出部
【図１】
0004639450.tif 000007
【図２】
0004639450.tif 000008
【図３】
0004639450.tif 000009
【図４】
0004639450.tif 000010
【図５】
0004639450.tif 000011
【図６】
0004639450.tif 000012
【図７】
0004639450.tif 000013
【図８】
0004639450.tif 000014
【図９】
0004639450.tif 000015
【図１０】
0004639450.tif 000016