(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵アシスト機構と左右輪の制駆動力配分機構を備えた車両の運転支援制御装置であって、
運転者の操舵によらずに運転支援制御に於ける前記車両の目標経路を決定する目標経路決定手段と、
前記目標経路に基づいて決定される目標操舵トルクと前記運転者の操舵トルクとを参照して前記目標操舵トルクを達成するよう操舵アシストトルクの目標値を決定する操舵アシストトルク決定手段と、
前記運転者の操舵角に基づいて前記左右輪の制駆動力差の目標値を決定する左右輪制駆動力差決定手段と、
前記操舵アシスト機構により与えられる操舵アシストトルクを前記操舵アシストトルクの目標値に制御する操舵アシストトルク制御手段と、
前記左右輪の制駆動力配分機構により与えられる前記左右輪の制駆動力差を前記左右輪の制駆動力差の目標値に制御する左右制駆動力差制御手段と、
を含む装置。
【請求項２】
請求項１による装置であって、前記左右輪の制駆動力差の目標値の大きさが前記運転者の運転特性を表す運転者運転特性値に基づいて変更される装置。
【請求項３】
請求項２による装置であって、更に、前記運転者運転特性値を推定する運転者運転特性値推定手段を含む装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかによる装置であって、前記目標経路決定手段が、前記運転者の操舵によらずに前記車両の到達目標位置を決定する到達目標位置決定手段を含み、前記到達目標位置と前記運転者の運転特性を表す運転者運転特性値に基づいて前記目標経路を決定する装置。
【請求項５】
請求項４の装置であって、前記目標経路決定手段が、前記車両の到達目標位置に基づいて複数の目標候補経路を生成する目標候補経路生成手段と、前記運転者運転特性値に基づいて前記複数の目標候補経路のうちから実際に使用する前記目標経路を選択する使用目標経路選択手段とを含む装置。
【請求項６】
請求項５の装置であって、前記使用目標経路選択手段が前記運転者運転特性値に基づいて決定される前記運転者の技能の高さに基づいて実際に使用する前記目標経路を選択する装置。
【請求項７】
請求項６の装置であって、前記運転者の技能の高さが高いとき、前記運転者の技能の高さが低いときに比して、前記目標操舵トルクの大きさが大きくなる目標経路が選択される装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかによる装置であって、操舵アシストトルク決定手段が、前記目標経路から前記車両の目標変位量を決定する目標変位量決定手段と、前記目標変位量を実現する前記目標操舵トルクを算定する目標操舵トルク算定手段とを含む装置。
【請求項９】
請求項８の装置であって、前記目標操舵トルクが前記目標変位量を規範運転者モデルにより実現すると仮定した場合の操舵トルクである装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれかによる装置であって、前記操舵アシストトルクが前記目標操舵トルクから前記運転者の操舵トルクを差し引いた値である装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等の車両の運転を支援するための装置に係り、より詳細には、操舵アシスト機構と左右制駆動力配分機構（ダイレクトヨーモーメント制御機構、トルクベクタリング機構等）とを備えた車両に於いてそれらの機構の作動制御と運転者の操舵との協調を図りながら運転支援を実行する装置に係る。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の車両の運転制御の分野に於いて、運転者がより容易に車両を運転できるように車両の操舵機構や加減速機構を制御する種々の形式の車両の運転支援システム又は自動運転システムが提案されている。例えば、レーンキーピングアシスト（ＬＫＡ）制御では、走行中の車両の車線逸脱を未然に防ぐべく、車両が車線からはみ出しそうなときに、警報ブザーなどによって、運転者に注意が与えられ、更に、レーダークルーズコントロール作動時には、アクセルペダルを踏み続けることなく、車速を設定速度に維持する速度制御を実行しつつ、車線に沿って車両が走行するように運転者の操舵支援が実行される。また、インテリジェントパーキングアシスタント（ＩＰＡ）では、縦列駐車や車庫入れの際に操舵支援が実行される。更に、特許文献１では、車線変更の際に、周辺環境情報に基づいて算出された最適操舵角に近づくようにハンドルの操舵反力を変更し、運転者が舵角を最適操舵角に合わせることを容易にする構成が開示されている。特許文献２では、車両の周辺情報に基づき目標操舵角を決定し、その目標操舵角と同じ方向への操舵アシスト力を増大し、その目標操舵角とは逆の方向への操舵アシスト力を小さくする構成の運転支援の手法が開示されている。更に又、特許文献３では、車両が車載カメラの画像を用いて決定された目標位置へ向かうための横加速度補正量を算出するとともに、運転者の操舵量の大きさを検出し、操舵量が所定の閾値より小さいときには、車両を減速した上で、横加速度補正量を達成するように操舵制御を行い、操舵量が所定の閾値より大きいときには、操舵制御を実行した上で、横加速度補正量を達成するよう車両の減速を行う構成の運転支援の手法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４１７３２９２
【特許文献３】特開２０００−７２０２１
【特許文献２】特開２０１０−０４２７４１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
概して述べれば、上記の如き運転支援システム又は自動運転システムは、車両の作動制御として、システム、即ち、機械による入力（機械入力−周辺環境情報等に基づき機械により設定された目標入力）のみに基づく制御か、運転者による入力（運転者の操舵入力又はそれに基づき設定された目標入力）のみに基づく制御かのいずれかが選択される構成となっているか、或いは、機械入力に基づいて決定された目標の状態へ運転者の操舵を誘導する構成となっている。例えば、クルーズコントロールシステムの場合、その作動中に、右左折、車線変更、或いは、緊急回避のために、運転者が操舵入力、アクセル・ブレーキペダル入力などのシステムによる作動制御に対するオーバーライドを行うと、システムは、機械入力による作動制御を停止し、その後、車両の運動は、運転者入力に基づいて制御されることとなる。ＩＰＡの場合も、その作動は、運転者のハンドル操作によるオーバーライドによって、中断される。また、特許文献１〜２に記載の如く、車両の周辺情報等に基づいて最適操舵角又は目標操舵角などの目標値を決定し、その目標値に向かう方向への操舵を容易にさせる構成の場合や、特許文献３の如く、車両の周辺情報等に基づいて決定された横加速度補正量を実現する際に、操舵制御と車両の減速のうちのいずれを先に実行するかが運転者の操舵量の大きさで決定される構成の場合には、その運転支援制御の作動中に於ける車両の運動に於いて、運転者自身の運転に於ける意志或いは特性（状況に対する反応の仕方、癖など）は殆ど反映されないこととなるので、実質的には、機械入力のみに基づく制御となっているということができる。
【０００５】
上記の如き機械入力のみに基づく制御は、運転者入力のみに基づく制御に比して、より効率的な車両の運転が可能となることが期待される。また、環境問題や低燃費・低電費要求の観点から、車両の軽量化が期待されるところ、軽量車の場合、ヨー方向の慣性モーメントが小さいこと、空力の悪化などの理由により、横風や路面外乱に対する安定性の悪化が懸念されるので、機械入力に基づく運転支援制御の有用性が高くなる。しかしながら、仮に、運転支援制御のための上記の如きシステムの作動中の車両に於いて、機械入力のみに基づく作動状態を維持させるとすれば（その場合、車両は、完全な自動運転状態となる。）、運転者自身の運転に於ける意志或いは特性に基づく操舵が車両の運動に実質的に反映されないこととなるので、その車両の運動が運転者の操舵によって期待される運動と異なる場合には、そのことに対して、運転者は違和感を覚えることとなり得る。この点に関し、車両の構成に於いて、ステアリングホイールとタイヤとが機械的に直結していない場合には、機械入力のみに基づく制御の実行中、運転者が走行の車両の状態を感覚的に把握することが困難となる。そのことを解決すべく、例えば、ステアバイワイヤ方式を用いて、車両運動の結果から、みかけの操舵反力やペダル反力を運転者に与える構成も考えられるところ、周囲環境情報の取得遅れや制御演算遅れに起因して運転者が直感的に操縦している車両の状態を感知することはやはり困難である。一方、ステアリングホイールとタイヤとが機械的に直結している車両の場合には、運転者が操舵角情報や反カトルク情報を、ハンドルを握る手を介して高い感覚で直接感じとることが出来るところ、例えば、カーブ進入時に、車両の軌跡を機械により設定された目標経路に追従させるべく、大きな制御入力を操舵機構のみで実現させる場合には、大きな舵角入力や操舵反力が発生し、ハンドルを握っている運転者は、かかる機械による制御入力に対応する大きな舵角入力や操舵反力と運転者自身の入力しようとしている舵角やトルクとの差を手の感覚を介して感じることになる。
【０００６】
運転の快適さの観点に於いては、上記の如き、運転支援システム又は自動運転システムに於ける機械入力に基づく制御の実行による運転者の違和感の発生は、避けられることが好ましい。また、機械入力に基づく制御によって効率的な車両の運転が達成可能であるとしても、車両の運転状態に於いて、運転者の操舵が全く反映されない場合には、運転者の運転に対する違和感は増大されるであろう。しかしながら、上述の如き車両の運転状態が機械入力のみに基づく作動と運転者入力のみに基づく作動のいずれかから二者択一的に決定される構成の場合に、運転者の違和感を軽減して或いは運転者の意志又は特性を達成すべく運転者入力のみに基づく作動が選択されているときには、機械入力に基づく制御の有利な効果がほとんど得られないこととなる。また、車両の運転状態が機械入力に基づく作動に従うように運転者の操舵を誘導する構成の場合に於いては、上記の如く、機械入力に基づいて決定された車両の運動状態（車両運動の目標値）を実現するための舵角入力又は操舵力と運転者自身が入力しようとしている舵角や操舵力との間で、その大きさや変化の態様に於ける差が大きくなったときには、運転者の入力しようとしている舵角や操舵力、即ち、運転者の操舵が反映されないことに対して運転者の違和感は増大されることとなる。
【０００７】
かくして、本発明の一つの課題は、車両の運転支援システム又は自動運転システムに於いて、機械入力に基づく制御の作動中に於いても運転者の違和感の発生をできるだけ軽減することのできる構成を提供することである。
【０００８】
また、本発明のもう一つの課題は、上記の如き、車両の運転支援システム又は自動運転システムに於いて、機械入力に基づく制御の作動中に於いても運転者の運転に対する意志が反映できる構成を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によれば、上記の課題は、操舵アシスト機構と左右輪の制駆動力配分機構を備えた車両の運転支援制御装置であって、運転者の操舵によらずに運転支援制御に於ける車両の目標経路を決定する目標経路決定手段と、目標経路に基づいて決定される目標操舵トルクと運転者の操舵トルクとを参照して目標操舵トルクを達成するよう操舵アシストトルクの目標値を決定する操舵アシストトルク決定手段と、運転者の操舵角に基づいて左右輪の制駆動力差の目標値を決定する左右輪制駆動力差決定手段と、操舵アシスト機構により与えられる操舵アシストトルクを操舵アシストトルクの目標値に制御する操舵アシストトルク制御手段と、左右輪の制駆動力配分機構により与えられる左右輪の制駆動力差を左右輪の制駆動力差の目標値に制御する左右制駆動力差制御手段とを含む装置によって達成される。
【００１０】
上記の構成に於いて、
「操舵アシスト機構」とは、この分野に於いてよく知られている如く、運転者のハンドル等による操舵の際に、操舵アシストトルクの追加によって、運転者の操舵を補助する装置、例えば、パワーステアリング装置などであってよい。
「操舵アシストトルク」は、かかる操舵アシスト機構により与えられるトルクである。
「左右輪の制駆動力配分機構」とは、車両の左右輪の各々に於ける制駆動力の大きさ及び／又は割合を任意に調節可能な機構であってよく、一つの原動機（エンジン又はモータ）からプロペラシャフトを介して伝達される駆動力を任意の割合にて左右輪へ分配する種々の形式の左右駆動力配分デフによる機構、左右輪の制動力を任意に調節することにより制駆動力配分を制御する機構、或いは、インホイールモータにより左右制駆動力を独立に制御できる機構が採用されてよい。
「運転支援制御」とは、車両の舵角又は旋回方向（操舵トルク、ヨーレート、ヨーモーメント等）及び／又は速度若しくは加減速度を制御することにより、車両を、その周辺環境情報等に基づいて好適であると判断又は決定される軌跡又は方向に沿って走行させることを補助する制御であり、例えば、既に述べた如き、ＬＫＡ、ＩＰＡなどの運転支援システムであってもよく、或いは、運転者が希望する目的地に対して好適な走行ルート（将来軌跡）を設定し、その将来軌跡に沿って好適に車両が運転されるように車両の操舵機構又は加減速機構の作動制御を行うものであってもよい。
「目標経路」とは、上記の運転支援制御に於いて車両が誘導される好適な経路である。典型的には、実際の運転者の操舵によらずに、例えば、車両の周辺情報、即ち、カメラ、レーダーセンサ、ＧＰＳ装置などから得られる情報や前記の如き将来軌跡の情報を用いて、任意の手法によって決定される車両の走行経路であってよい。より具体的には、例えば、まず、車両の周辺情報又は将来軌跡から、まず、車両の到達目標位置が決定され、現在の車両の位置から到達目標位置までの経路について、任意のアルゴリズムなどによって、例えば、最短時間で到達する経路、最小のエネルギー消費で到達する経路など、制御に於いて重視される任意の条件に従って、「目標経路」が決定されることとなる。
「目標操舵トルク」は、この場合、上記の「目標経路」に沿って車両を運動させる過程に於いて逐次的に要求される操舵トルクである。「目標操舵トルク」の算定に於いては、典型的には、「目標経路」に沿って車両を運動させる際の時々刻々の車両に要求する変位（「目標変位量」）、例えば、車両の横変位の目標値が決定され、その「目標変位量」を達成するための操舵トルクとして「目標操舵トルク」が算出される。目標操舵トルクは、例えば、目標変位量を「規範運転者モデル」により実現すると仮定した場合の操舵トルクであってよい。「規範運転者モデル」とは、車両の運転に於いて理想的な応答特性を有する運転者のモデルであってよく、理想的な応答特性は、装置の設計者によって適宜設定されてよい。
【００１１】
上記の如く、本発明の装置の構成に於いては、上記の記載から理解される如く、まず、運転者の操舵によらずに決定された車両の目標経路を達成するための制御、即ち、機械入力に基づく制御が、操舵アシスト機構による操舵アシストトルクの付与により実行され、運転者自身の操舵により要求される車両運動の制御、即ち、運転者入力に基づく制御が、左右輪の制駆動力配分機構による左右輪の制駆動力差の付与により実行され、これにより、機械入力に基づく制御下の車両運動に於いて、運転者入力に基づく制御による車両運動に対する要求が、或る程度にて反映され実現されることとなり、運転者の運転に於ける違和感の低減が図られることとなる。
【００１２】
また、上記の本発明の構成に於いて、特記されるべき特徴は、運転者の操舵に基づく車両運動制御（運転者入力に基づく制御）が、左右輪の制駆動力配分機構による左右輪の制駆動力差の付与により実行されるという構成である。かかる構成の場合、タイヤの舵角を変更させずに、ヨーモーメントが発生できることとなり、有意なセルフアライニングトルクが実質的に発生しないこととなる。また、通常、運転者の操舵に基づく制御による車両の運動の方向は、運転者の操舵によらずに決定された車両の目標経路に基づく制御（機械入力に基づく制御）による車両の運動の方向と概ね同じ方向となるので、車両の目標経路に基づく制御により要求される制御量（ヨーモーメント）の一部を左右輪の制駆動力配分機構による左右輪の制駆動力差に分担させることとなり、操舵アシスト機構に対する制御量、即ち、操舵アシストトルクが低減されることとなる。かくして、運転者の操舵に対応して左右輪の制駆動力差を付与する構成によれば、セルフアライニングトルクを発生させずに運転者の運転の意志が反映され、又、車両の目標経路を達成するための操舵アシストトルクが低減されることにより、セルフアライニングトルクを低減することが可能となるので、セルフアライニングトルクに起因した運転者の違和感の低減が図られることとなる。
【００１３】
操舵アシストトルクは、上記の如く、目標経路に基づいて決定される目標操舵トルクと運転者の操舵トルクとを参照して目標操舵トルクを達成するように決定される。具体的には、一つの態様に於いて、操舵アシストトルクは、目標操舵トルクから運転者の操舵トルクを差し引いた値であってよい。従って、制御中に操舵輪周りに於いて発生されるトルクは、好適には、目標操舵トルクとなり、車両の目標経路の追従性が担保されることとなる。また、操舵アシストトルクは、運転者の操舵トルクを参照して決定されることから、運転者が操舵輪へ現に与えている操舵トルクを参照して、操舵アシストトルクを適切な大きさにて、例えば、車両に目標経路に沿った運動をさせるのに対して過大な又は過小な操舵アシストトルクの付与を回避できることとなる。
【００１４】
上記の運転者の操舵角に基づく左右輪の制駆動力差の付与の構成に関して、付与される左右輪の制駆動力差は、典型的には、運転者の操舵角に比例した値であってよい。また、より好適には、左右輪の制駆動力差の目標値の大きさが運転者の運転特性を表す運転者運転特性値に基づいて変更されるようになっていてよい。即ち、左右輪の制駆動力差の目標値は、運転者の発生している操舵角に応じて変化するだけでなく、運転者運転特性値によっても変化できるようになっていてよい。かかる構成によれば、運転者の運転能力が変動した場合には、それに対応して、左右輪の制駆動力差の目標値が変化させられ、運転者の状態に合わせた運転支援制御を提供できることとなる。また、付与される左右輪の制駆動力差は、車両の走行状況に応じて、例えば、車線を保持する場合であるか、車線を変更する場合であるかなどによっても変更できるようになっていてよい。運転者運転特性値は、装置に於いて運転者運転特性値推定手段によって逐次的に推定されていてよく、左右輪の制駆動力差の目標値は、推定された運転者運転特性値、即ち、走行環境や運転者の運転状態に変化があった場合にも、その変化に適合するように左右輪の制駆動力差の目標値が決定できるようになっていることが好ましい。
【００１５】
更に、上記の本発明の装置に於いて、機械入力に基づく制御の目標として目標経路を決定する目標経路決定手段に、運転者の操舵によらずに車両の到達目標位置を決定する到達目標位置決定手段が設けられ、そこで決定された到達目標位置と運転者の運転特性を表す運転者運転特性値とに基づいて目標経路が決定されるように構成されていてよい。かかる構成によれば、到達目標位置までの目標経路を、運転者の運転特性に適合するように決定することが可能となる。この点に関し、後の実施形態の欄に於いて説明される如く、車両の現在の位置から到達目標位置までの経路は、車両の走行に於いて重視する条件、例えば、到達時間、消費エネルギーなどの条件に応じて複数の経路が考えられ、それらの経路の間で運転の難易度や達成するのに要する操舵量等が異なる。従って、一つの態様に於いて、運転者運転特性値によって、複数の目標候補経路のうちから、運転者毎に好適な、実際に使用する目標経路を選択できるようになっていてよい。かくして、目標経路決定手段は、車両の到達目標位置に基づいて複数の目標候補経路を生成する目標候補経路生成手段と、運転者運転特性値に基づいて複数の目標候補経路のうちから実際に使用する目標経路を選択する使用目標経路選択手段とを含んでいてよい。
【００１６】
上記の複数の目標候補経路から目標経路を選択する構成の場合、より具体的には、使用目標経路選択手段が運転者運転特性値に基づいて決定される運転者の技能の高さに基づいて実際に使用する目標経路を選択するよう構成されていてよい。これにより、運転者の技能に適合した目標経路に沿って運転支援が実行できることとなり、運転者の運転に於ける違和感の更なる低減が期待される。この点に関して、通常、運転技能が高い運転者の方が、運転技能の低い運転者に比して、操舵量が的確であり、また、適用可能な操舵量の範囲が大きいと考えられるので、運転者の技能の高さが高いときには、運転者の技能の高さが低いときに比して、目標操舵トルクの大きさが大きくなる目標経路が選択されるようになっていてよい。
【発明の効果】
【００１７】
かくして、上記の本発明の装置に於いては、既に述べた如く、車両の運転支援制御に於いて、実際の運転者の操舵によらずに、車両の周辺情報や将来軌跡等に基づいて決定される目標経路に追従させる制御は、操舵アシストトルクの付与によって実行し、運転者自身の操舵に対応する制御は、左右輪の制駆動力差の付与により実行される。かかる構成に於いては、運転者入力に基づく制御が実行されても、機械入力に基づく制御が中断されず、従って、目標経路に対する追従性が担保される。また、これと同時に、運転者の操舵に対応した左右輪の制駆動力差の付与によって、運転者の運転に於ける意志が或る程度にて車両の運動に反映されることと、左右輪の制駆動力差の付与によって、目標経路に追従させるための操舵アシストトルクの大きさが低減されること、そして、これにより、セルフアライニングトルクが低減されることなどから、運転者の制御に対する違和感の低減が図られることとなる。換言すれば、本発明の場合、機械入力に基づく制御と運転者入力に基づく制御とを、操舵アシスト制御と左右輪制駆動力配分制御とにそれぞれ分担させることで、運転者の意志の反映と、車両の周辺情報や将来軌跡等に基づく目標経路追従性を両立させて、運転者の操舵に対して協調性が高く、これにより、運転の快適さが向上された運転支援制御が達成できることが期待される。そして、目標経路に追従させる制御に於いて操舵アシスト制御により与える操舵アシストトルクを規範運転者モデルの特性を用いて決定する場合には、実際の運転者の運転が、（運転者自身が実際に運転をしているという感覚が維持された状態にて）規範運転者モデルの運転に近づくように補正されることとなるので、運転者は、運転を巧くできたという感覚が得られることが期待される。
【００１８】
本発明のその他の目的及び利点は、以下の本発明の好ましい実施形態の説明により明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、本発明が適用される車両の運転支援制御装置の好ましい実施形態が搭載される車両の模式図である。
【図２】図２（Ａ）は、本発明の車両の運転支援制御装置の一つの実施形態により構成されるシステムをブロック図の形式にて表した図である。図２（Ｂ）は、車両の運転支援制御装置に於けるアシスト制御器の操舵アシストトルクを決定する構成をブロック図の形式にて表した図である。図２（Ｃ）は、車両の運転支援制御装置に於けるアシスト制御器の左右輪制駆動力差を決定する構成をブロック図の形式にて表した図である。
【図３】図３（Ａ）は、車両の運転支援制御装置に於ける目標経路決定部の構成をブロック図の形式にて表した図である。図３（Ｂ）は、図３（Ａ）のランク決定部に於いて、複数の生成された目標経路の難易度のランク付けをするためのマップを表形式にて示した図である。図３（Ｃ）は、本発明による運転支援制御が適用されない場合と適用される場合の車両の走行経路を模式的に示した図である。目標（標準）と付した経路は、本発明による運転支援制御に於いて、標準的な運転技能レベルの運転者向けの目標経路であり、目標（上級）と付した経路は、本発明による運転支援制御に於いて、標準よりも高い運転技能レベルの運転者向けの目標経路である。ＤＹＣと付した経路は、左右輪制駆動力配分制御のみを実行した場合である。
【符号の説明】
【００２０】
１０…車両
１２ＦＬ，ＦＲ，ＲＬ，ＲＲ…車輪
１４…差動歯車装置（又は左右駆動力配分デフ）
２０…操舵装置
２２…ハンドル
２４…操舵倍力装置
２６Ｒ，Ｌ…タイロッド
３０…ヨーレート、横加速度センサ
４０…車載カメラ
４２…車載レーダー装置
４４…ＧＰＳ装置
５０…電子制御装置
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
車両の構成
図１を参照して、本発明の運転支援制御装置の好ましい実施形態が組み込まれる自動車等の車両１０に於いては、通常の態様にて、左右前輪１２ＦＬ、１２ＦＲと、左右後輪１２ＲＬ、１２ＲＲ、運転者によるアクセルペダルの踏込みに応じて各輪（図示の例では、後輪駆動車であるから、後輪のみ。前輪駆動車、四輪駆動車であってもよい。）に制駆動力を発生する駆動系装置（一部のみ図示）と、前輪の舵角を制御するための操舵装置２０（更に、後輪用の操舵装置が設けられていても良い。）と、各輪に制動力を発生する制動系装置（図示せず）とが搭載される。駆動系装置は、通常の態様にて、エンジン及び／又は電動機（図示せず。エンジンと電動機との双方を有するハイブリッド式の駆動装置であってもよい。）から、変速機（図示せず）、差動歯車装置１４を介して、駆動トルク或いは回転力が後輪１２ＲＬ、１２ＲＲへ伝達されるよう構成される。差動歯車装置１４としては、左右輪へ伝達される駆動力の配分の調節によるトルクベクタリング制御を実行する場合には、かかるトルクベクタリング制御が実行可能な左右駆動力配分デフが採用されてよい。なお、差動歯車装置１４に於いて、左右輪の制動力の配分を調節して左右輪の制駆動力の配分の調節が行われてもよい。更に、駆動系装置は、インホイールモータの形式の駆動装置であってもよく、その場合には、左右輪毎に発生される制駆動力の調節が為されることとなる。また、左右輪制駆動力の配分制御は、制動系装置によって各輪制動力を独立に調節することによって為されてもよい。
【００２２】
操舵装置２０には、運転者によって作動されるステアリングホイール（ハンドル）２２の回転を、その回転トルクを倍力装置２４により倍力しながら、タイロッド２６Ｌ、Ｒへ伝達し前輪１２ＦＬ、１０ＦＲを転舵するパワーステアリング装置が採用されてよい。特に、本発明に於いては、後に説明される如く、運転者がハンドルへ与える操舵角、操舵トルクを運転支援制御に利用するので、操舵角θｓｗ及び／又は操舵トルクＴｄを検出又は推定する任意のセンサ等の装置が設けられてよい。なお、本実施形態の構成に於いては、被操舵輪（図示の例では、左右前輪）に於けるヨー方向のトルクの発生状態（セルフアライニングトルクなど）がハンドルを通じて運転者に感知されるように、ハンドルと被操舵輪とが機械的に直結されて機構となっていてよい。
【００２３】
また、本発明の運転支援制御装置の好ましい実施形態が適用される車両１０に於いては、車両周辺の状況、例えば、道路白線（又は黄線）、他車、障害物等を検出するための車載カメラ４０、レーダー装置等４２、ＧＰＳ人工衛星と通信して自車の位置情報等の種々の情報を取得するＧＰＳ装置（カーナビゲーションシステム）４４が設けられていてよい。
【００２４】
上記の車両の各部の作動制御及び本発明による運転支援制御装置の作動制御は、電子制御装置５０により実行される。電子制御装置５０は、通常の形式の、双方向コモン・バスにより相互に連結されたＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及び入出力ポート装置を有するマイクロコンピュータ及び駆動回路を含んでいてよい。後に説明される本発明の運転支援制御装置の各部の構成及び作動は、それぞれ、プログラムに従った電子制御装置（コンピュータ）５０の作動により実現されてよい。電子制御装置５０には、運転者の操舵トルクＴｄ、操舵角θｓｗ、ジャイロセンサ３０からのヨーレートγ及び／又は横加速度Ｙｇ、車載カメラ４０、レーダー装置等４２、ＧＰＳ装置４４等からの情報ｓ１〜ｓ３などが入力され、後述の態様にて、操舵アシストトルクＴａ、左右の制駆動力配分制御のための制御量（例えば、駆動力配分比ｋｒ）などを表す制御指令が対応する装置へ出力される。なお、図示していないが、本実施形態の車両に於いて実行されるべき各種制御に必要な種々のパラメータ、例えば、前後Ｇセンサ値、車輪速等の各種検出信号が入力され、各種の制御指令が対応する装置へ出力されてよい。
【００２５】
運転支援制御の概要
本発明による運転支援制御技術に於いては、「発明の概要」の欄に於いて説明されている如く、車両周辺情報や運転者が希望する目的地に対して好適に設定された将来軌跡の情報に基づいて設定された目標経路に沿って車両を運動させる制御、即ち、機械入力に基づく制御、が、操舵アシストトルクの付与によって実行される一方、運転者のハンドル操作による操舵に基づく制御、即ち、運転者入力に基づく制御、が左右の制駆動力配分差の付与によって実行される。かかる制御によれば、運転支援制御下に於ける車両運動に於いて、目標経路に対する追従性を担保しつつ、運転者の操舵を車両運動に反映させることが可能となり、運転者に於いて、自身の操舵が車両運動に反映されないとの違和感が緩和されることが期待される。
【００２６】
また、車両運動を目標経路に追従させるために必要な制御量が操舵アシスト機構だけでなく、左右の制駆動力配分機構にも分担され、これにより、付与される操舵アシストトルクが低減することとなる。しかも、左右の制駆動力配分機構に於いて左右輪制駆動力差を発生させる場合、そのためによるタイヤ舵角の増大はなく、従って、セルフアライニングトルクが実質的に発生しない。かくして、運転者がハンドルを通じて与えようとする操舵トルクと運転者がハンドルから感知するトルクとの差が低減し、運転者の違和感の更なる緩和が図られる。
【００２７】
更に、運転支援制御のために、操舵アシスト機構と左右の制駆動力配分機構とが装備されていることにより、一方の機構に不具合があっても、他方の機構にて制御が実行できるという利点も得られる。
【００２８】
運転支援制御装置の構成
本発明の運転支援制御装置が適用される車両に於いては、車両の運転は、運転者による操舵と、アシスト制御演算器に於いて運転支援制御により決定される制御量とに従った操舵機構と左右輪の制駆動力配分機構との作動によって達成される。そして、上記の如く、本実施形態の運転支援制御では、車両周辺情報等によって設定された目標経路への追従のための制御量は、操舵アシストトルク入力として操舵アシスト機構（操舵装置２０）へ与えられ、運転者の操舵を反映させるための制御量は、左右輪制駆動力差入力として左右輪制駆動力配分機構（左右駆動力配分デフ又は各輪の制動装置）へ与えられる。
【００２９】
本発明による運転支援制御装置の実施形態に於ける運転者を含めたシステムの具体的な構成に於いては、図２（Ａ）を参照して、まず、運転者は、自身で看取した情報に基づいて決定される運転者目標変位Ｙｄ＊が達成されるように、車両の現在の状態、例えば、車両の横変位量Ｙｄ、ヨーレートγ、ヨー角Ψ、横速度Ｖｙ、車速Ｖ等、を考慮して、ハンドルを操舵し、これにより、操舵角θsw、操舵トルクＴｄ（運転者入力トルク）が車両の操舵機構へ与えられる。なお、実際の運転者は、運転者目標変位Ｙｄ＊の数値を具体的に決定するのではなく、運転中の目視により到達したい位置を決定し、その位置を目指して自身の感覚に従って、操舵を行うこと、そして、また、同様に、実際の運転者は、車両の現在の状態を、それらの数値を参照して考慮するのではなく、目視や体感によって考慮することは理解されるべきである。
【００３０】
一方、運転支援制御装置に於いては、概して述べれば、アシスト制御演算器と、目標経路決定部とが構成される。目標経路決定部に於いては、後により詳細に説明される如く、車両周辺情報、例えば、カメラ等から得られる道路白線の位置、先行車や障害物の有無とその位置、道路の延在方向等の情報やＧＰＳ装置等から得られるルート又はコースの道路線形等の情報及び／又は運転者が希望する目的地に対して設定される好適な走行ルート（将来軌跡）の情報を用いて、車両の運転をより最適に実現するよう決定された目標経路が決定され、更に、その目標経路に沿って車両を運動させるための目標横変位（機械目標横変位）Ｙｓ＊が決定される。そして、アシスト制御演算器に於いては、目標経路決定部にて決定された目標横変位Ｙｓ＊と、車両の横変位量Ｙｄ、ヨーレートγ、ヨー角Ψ、車速Ｖ等の車両の現在の状態を表す指標値（車両運動指標値）と、更に、操舵角θsw、操舵トルクＴｄ（運転者入力操舵トルク）等の運転者の現在の運転状態を表す指標値（運転状態指標値）とが入力され、後述の態様にて、運転者入力トルクＴｄに追加して与えられる操舵アシストトルク入力Ｔａ（操舵アシストトルクの目標値）と左右輪制駆動力配分機構により発生させるべき左右制駆動力差に対応する制駆動力配分入力（ヨーモーメント）Ｍｚ（左右制駆動力差の目標値）とが算出され、かくして、それらの算出された値が、制御指令として車両の操舵アシスト機構と左右輪制駆動力配分機構とのそれぞれへ与えられる。
【００３１】
アシスト制御演算器の構成と作動
アシスト制御演算器に於いては、概して述べれば、操舵アシストトルクの目標値を決定するための構成と、左右輪制駆動力差の目標値を決定するための構成とが設けられる。
【００３２】
（１）操舵アシストトルクの目標値を決定するための構成
まず、操舵アシストトルクの目標値を決定するための構成に於いては、図２（Ｂ）を参照して、目標経路決定部からの目標横変位Ｙｓ＊を達成するための目標操舵トルクＴｄ＊が決定される。目標操舵トルクＴｄ＊の決定は、規範運転者モデル部にて、規範となる運転者の運転に於ける応答を記述する任意のモデル（規範運転者モデル）に従って機械目標横変位Ｙｓ＊を達成するとの仮定に於ける操舵トルクを算出することにより為されてよい。具体的には、まず、例えば、運転者の応答が前方注視１次モデルに従うとすると、車両の現在の横変位（横位置）Ｙｄ、ヨー角Ψ、車速Ｖを用いて、目標の操舵角θsw*が、下記の式
【数１】
0006269557.tif 000002
により与えられる。ここで、ｈ*、Ｔｎ*、Ｔｐ*は、それぞれ、規範運転者モデルの運転特性を表す操舵ゲイン、１次遅れ時定数、前方注視時間であり、ｓは、ラプラス変換後の周波数変数である。ｈ*、Ｔｎ*、Ｔｐ*は、車両の運転に於いて理想的な応答する場合の運転者の運転特性値であり、予めに任意に設定されてよい。そして、操舵輪に対して与えられるべき目標操舵トルクＴｄ＊が、操舵角の目標値θsw*と現在値θswとの差分に比例すると仮定すると、目標操舵トルクＴｄは、
Ｔｄ*＝Ｋｐ（θsw*−θsw）      …（２）
により与えられる。ここで、Ｋｐは、操舵機構によって決定される機械定数である。かくして、規範運転者モデル部に於いては、図示の如く、目標経路決定部からの目標横変位Ｙｓ＊と、車両の現在の横変位（横位置）Ｙｄ、ヨー角Ψ、車速Ｖとが入力される。なお、実際の制御に於いて、車両の横変位Ｙｄ（及び目標横変位Ｙｓ＊）とヨー角Ψは、任意に設定された基準点及び基準方向から計った値であってよい。車両に基準点及び基準方向が設定された場合には、それぞれの値は０となる。
【００３３】
上記の如く目標操舵トルクＴｄ＊が決定されると、その目標操舵トルクＴｄ＊と、現在の運転者が与えている操舵トルクＴｄとを用いて、操舵アシストトルク算出部に於いて、操舵アシストトルクの目標値Ｔａ、即ち、操舵アシスト機構に於いて付与される操舵アシストトルクＴａが、
Ｔａ＝Ｔｄ＊−Ｔｄ      …（３）
により算出される。従って、操舵装置２０に於いて与えられる操舵輪周りのトルクは、Ｔｄ＋Ｔａ＝Ｔｄ＊であるので、操舵装置２０に於いては、目標横変位Ｙｓ＊を達成するようにトルクが制御されることとなる。
【００３４】
（２）左右輪制駆動力差の目標値を決定するための構成
一方、左右輪制駆動力差の目標値を決定するための構成に於いては、既に述べた如く、運転者のハンドル操作による操舵に基づいて左右輪制駆動力差の目標値が決定される。具体的には、図２（Ｃ）を参照して、左右輪制駆動力差算出部に於いて、左右輪制駆動力差の目標値Ｍｚが、運転者の操舵角θswを用いて、
Ｍｚ＝ｋ・ＧＮ・θsw      …（４）
により算出されてよい。ここに於いて、ｋは、（後述の如く推定される）運転者の運転特性によって決定される運転特性依存ゲインであり、ＧＮは、ゲインの基準値（基準ゲイン）である。また、左右輪制駆動力差の目標値Ｍｚは、車両に発生されるべきヨーモーメントの単位にて算出されてよい。式（４）の場合、その表式から理解される如く、左右輪制駆動力差の目標値Ｍｚは、運転者の操舵角θswに比例するよう設定されるので、運転者の操舵角θswの増減に対応して、車両にヨーモーメントが発生することとなり、運転者は、自身の操舵が車両運動に反映されているとの感覚が得ることとなる。なお、左右輪制駆動力差の目標値Ｍｚは、操舵角θswに対して単調増加するその他の関数であってもよい。
【００３５】
上記の式（４）に於いて、運転特性依存ゲインｋは、現在の運転者の運転特性によって可変であってよい。運転者の運転特性は、図示の如く、運転者運転特性推定部に於いて、運転者の操舵角θswと車両状態量を用いて推定されてよい。具体的には、運転者の運転に於ける応答が、前記の規範運転者モデルの場合と同様に前方注視モデルに従うと仮定すると、運転者の操舵角θswと車両の現在の横変位Ｙｄ、ヨー角Ψ、車速Ｖとの間で、下記の関係式
【数２】
0006269557.tif 000003
が成立する。ここで、ｈ、Ｔｎ、Ｔｐは、それぞれ、現在の運転者の運転特性を表す操舵ゲイン、１次遅れ時定数、前方注視時間である。従って、上記の関係式を用いて、現在のＴｄ、Ｙｄ、Ψ、Ｖ、目標横変位Ｙｓ*を用いて、フィッティング等によって、現在の運転者の運転特性値ｈ、Ｔｎ、Ｔｐが推定されてよい。そして、かかる運転特性値ｈ、Ｔｎ、Ｔｐは、運転者の運転技能に相関があるので、ゲインｋ決定部に於いては、推定された運転特性値ｈ、Ｔｎ、Ｔｐを参照して、運転特性依存ゲインｋが決定されてよい。典型的には、操舵ゲインｈが高く、１次遅れ時定数Ｔｎが短く、前方注視時間Ｔｐが長いほど、運転者の運転技能が高い（疲労が少ない、集中度が高いなど）と判断できるので、その場合には、操舵トルクの応答が速いと予想されるので、運転特性依存ゲインｋは、低く設定されてよい。逆に、操舵ゲインｈが低く、１次遅れ時定数Ｔｎが長く、前方注視時間Ｔｐが短いほど、運転者の運転技能が低いと判断できるので、その場合には、運転支援の制御を増大するべく、運転特性依存ゲインｋは、高く設定されてよい。これにより、運転者の状況に合わせて、運転支援の程度を調節することが可能となる。特に、運転者の運転技能が低下し、目標経路に追従する能力が低下した場合には、運転特性依存ゲインｋを増加することによって、目標経路の追従能力の低下の補償が可能となる。
【００３６】
上記の式（４）に於いて、基準ゲインＧＮは、車両の特性等に適合して任意に設定されてよいところ、更に、目標経路の特徴によって可変であってもよい。目標経路に於いて、車線変更など、より高いヨーモーメントが必要な場面では、基準ゲインＧＮは、目標経路の情報を参照して増大され（基準ゲインＧＮ決定部）、目標経路に応じた、より適切な運転支援を提供できるようになっていてよい。
【００３７】
目標経路決定部の構成と作動
上記の如く、アシスト制御演算器内の操舵アシストトルクの目標値を決定するための構成に於いては、目標横変位Ｙｓ＊が用いられる、目標横変位Ｙｓ＊は、既に述べた如く、目標経路決定部に於いて、車両周辺情報及び／又は運転者の設定により決定される将来軌跡の情報を用いて目標経路が決定され、かかる目標経路から時々刻々に達成されるべき横変位として決定される。かかる目標横変位Ｙｓ＊の決定に於いて、本発明による運転支援制御装置の目標経路決定部では、端的に述べれば、複数の実現可能な目標経路の候補を生成し、運転者の運転特性に依存して、複数の目標経路の候補のうちから目標経路を決定し、その決定された目標経路に基づいて目標横変位Ｙｓ＊が決定されるようになっていてよい。具体的には、目標経路決定部に於いては、図３（Ａ）を参照して、車両経路予測演算部と、到達目標位置決定部と、機械目標経路候補生成部と、ランク決定部と、使用目標経路選択部とが設けられる。
【００３８】
まず、車両経路予測演算部は、現在の車両の状態量、例えば、ヨーレートγ、ヨー角Ψ、横位置Ｙｄ、車速Ｖなどと、運転者の操舵トルクＴｄ又は操舵装置に現に作用している操舵トルクの値と、運転者の運転特性値から、そのままの運転支援制御が実行されない場合の現在時点以降の予測される車両の経路（予測経路−図３（Ｃ））が算定される。かかる予測経路の算定は、任意の車両運動を記述するモデルを用いた計算によって為されてよい。
【００３９】
到達目標位置決定部は、カメラ、ＧＰＳ装置等の車両周辺情報や将来軌跡の情報に基づいて任意の時間の経過後に車両が到達すべき位置（到達目標位置）を、任意の態様にて、決定するよう構成されていてよい。例えば、図３（Ｃ）に例示されている如く、車両がその進行方向の障害物を存在する場合に、到達目標位置として、障害物の存在する車線の隣の車線内の任意の位置が決定されるようになっていてよい。
【００４０】
機械目標経路候補生成部では、現在の車両位置から到達目標位置までの実現可能な複数の目標経路の候補が生成される。例えば、図３（Ｃ）の例の如く、車両が障害物を回避して、その横の位置に到達する際に、現在位置（図中、左端）から到達目標位置までの実現可能な経路は、複数のパターンを考えることができる。そこで、機械目標経路候補生成部は、そのような実現可能な到達目標位置までの複数の目標経路の候補を生成する。なお、経路候補の生成に於いては、運転の難易度、消費エネルギーの大きさ、到達時間の長さなどの条件を考慮して、有利な効果の得られる経路が選択的に生成されてよい。
【００４１】
ランク決定部では、車両経路予測演算部にて得られた予測経路と、機械目標経路候補生成部にて得られた複数の目標経路候補とが比較され、予測経路と各目標経路候補との乖離の程度によって運転の難易度や達成の可能性等の違いが決定され、その違いに基づいて各目標経路候補のランク付けが為される。具体的には、例えば、一つの態様として、図３（Ｂ）に例示されている如く、４つの経路候補Ａ〜Ｄが生成された場合に、各経路候補と予測経路との乖離の程度、得られる有利な効果（省エネルギー、到達時間）、運転の難易度によって、４つの経路候補Ａ〜Ｄに対して、運転者の技能レベルの高さに応じたランクが割り当てられるようになっていてよい。図示の例の場合では、経路Ａ〜Ｄは、運転技能レベルの低い順から、Ｃ、Ａ、Ｄ、Ｂの順にランク１〜４が割り当てられている。その際、例えば、有利な効果が高いが（例えば、エネルギー消費量が少ない、到達時間が短い）、運転の難易度が高いなどの特徴を有する経路に対しては、より高い技能レベルのランクが割り当てられ、有利な効果が低いが運転の難易度が低いなどの特徴を有する経路に対しては、より低い技能レベルのランクが割り当てられるようになっていてよい。運転の難易度が高い目標経路とは、典型的には、制御を実行しない場合の予測経路からの乖離距離が長く、従って、目標操舵トルクの大きさが大きくなる経路である。そのような運転の難易度が高い目標経路は、典型的には、運転者の技能レベルが高い場合に選択される。
【００４２】
上記の如く各目標経路候補のランク付けが為されると、その情報が目標経路決定部にて参照され、使用目標経路選択部では、現在の運転者運転特性値に基づいて、現在の運転者の運転特性に適合するランクが割り当てられた目標経路候補が目標経路として選択され、その選択された目標経路の座標等を用いて、逐次的な目標横変位Ｙｓ＊が決定される。運転者運転特性値は、アシスト制御器の運転者運転特性推定部にて推定された数値が利用されてよい。目標経路の選択に於いては、運転者運転特性値に基づいて運転者の技能レベルが決定され、その決定された技能レベルに適合する目標経路候補が選択されるようになっていてよい。
【００４３】
かくして、目標経路決定部の作動に於いては、まず、車両の周辺情報又は将来軌跡情報とから到達目標位置が決定され、その到達目標位置までの複数の目標経路候補が生成される。そして、複数の目標経路候補と、現在の車両と運転者の状態から決定される予測経路との比較から、運転の難易度と有利な効果等に基づいて各目標経路候補のランク付けが為され、最終的な目標経路は、運転者の運転特性を参照して決定されることとなる。
【００４４】
再度、図３（Ｃ）を参照して、上記の目標経路決定部に於いて選択される目標経路について具体例について説明すると、上記の目標経路決定部によれば、例えば、或る運転特性を有する運転者が制御なしで運転したとした場合に辿る経路（制御なし）に対して、距離Δｙ１にて乖離した走行距離及び到達時間の短い経路［目標（標準）］と、更に、かかる経路［目標（標準）］よりも長い距離Δｙ２（＞Δｙ１）にて乖離した運転の難易度が高いが有利な効果も高い経路［目標（上級）］が存在する場合、運転の技能レベルが標準的なレベルであるときには、経路［目標（標準）］が選択され、運転者の技能レベルが高いときには、経路［目標（上級）］が選択されることとなる。なお、運転者の技能レベルが低く、従って、（運転の難易度が低く）有利な効果が低い経路が選択された場合に於いても、既に述べた如く、左右輪制動力差による制御に於いて、運転特性依存ゲインｋが増大することにより、選択された経路の有利な効果が低いことに対して、或る程度の補完が為されることは理解されるべきである。
【００４５】
運転支援制御装置の作動
上記の本実施形態による運転支援制御装置の作動に於いては、制御の実行中、上記の如く、目標経路決定部に於いて、目標経路が決定され、更に、時々刻々の機械目標横変位Ｙｓ＊が算出され、次いで、その機械目標横変位Ｙｓ＊を達成するための目標操舵トルクＴｄ＊が規範運転者モデルを用いて算出される。そして、操舵アシストトルク算出部に於いて、目標操舵トルクＴｄ＊と運転者の操舵トルクＴｄとの差分である操舵アシストトルクＴａが算出され、制御量として、操舵アシスト機構へ与えられる。一方、左右輪制駆動力差算出部に於いては、運転者の操舵トルクＴｄに対応して増大するよう左右輪制駆動力差の目標値Ｍｚが算出され、制御量として、左右輪制駆動力配分機構へ与えられる。かくして、上記の二つの制御量がそれぞれ操舵機構と左右輪制駆動力配分機構とへ与えられて、制御が実行されると、目標経路に対して車両運動を追従させる制御、即ち、機械入力に基づく制御は、主として操舵アシストトルクＴａの付与によって達成され、運転者の操舵を車両運動に反映させる制御、即ち、運転者入力に基づく制御は、主として左右輪制駆動力差の付与によって達成されることとなる。
【００４６】
なお、既に述べた如く、本発明による運転支援制御は、操舵アシストトルクＴａの付与による制御だけでなく、運転者の操舵に対応して左右輪制駆動力差の付与する制御を実行することにより、操舵アシストトルクＴａの大きさが低減され、運転者の運転に対する違和感が低減される利点を有する。再度、図３（Ｃ）を参照して、例えば、運転者の操舵に対応して左右輪制駆動力差の付与する制御を実行せず、操舵アシストトルクＴａの付与による制御のみを実行した場合の目標経路と（制御を実行しない）予測経路との間の乖離距離がΔｙ１（又はΔｙ２）となる場合、左右輪制駆動力差の付与する制御を実行すると、通常、運転者の操舵の傾向は、目標経路に近づく方向であることが期待され、左右輪制駆動力差の付与する制御によって、車両の経路は、より目標経路に近づく方向に、例えば、ＤＹＣと付された経路に変化し、目標経路との乖離距離が大幅に低減されることが期待される。そうすると、機械目標横変位Ｙｓ＊が低減されることとなり、機械目標横変位Ｙｓ＊を達成するための目標操舵トルクＴｄ＊も低減され、結局、操舵アシストトルクＴａの大きさを低減し、運転者の運転に対する違和感が低減される有利な効果が得られることとなる。
【００４７】
以上の説明は、本発明の実施の形態に関連してなされているが、当業者にとつて多くの修正及び変更が容易に可能であり、本発明は、上記に例示された実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の概念から逸脱することなく種々の装置に適用されることは明らかであろう。
【図１】
0006269557.tif 000004
【図２】
0006269557.tif 000005
【図３】
0006269557.tif 000006