(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両において、タイヤのスリップ率を制御する車両制御装置であって、
カーブ路走行時に旋回余裕度を判定する判定手段と、
前記判定手段により判定された前記旋回余裕度に基づいて決定された制動力と横力とのバランスが実現されるようにタイヤのスリップ率を制御する制御手段と、を有することを特徴とする車両制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の車両制御装置であって、
前記判定手段は、
自車両位置を検出する位置検出手段と、少なくとも車線の形状を含む地図情報を記憶した記憶手段とを有し、
前記位置検出手段により検出された自車両位置を前記記憶手段により記憶された前記地図情報に照らして前記旋回余裕度を判定する、ことを特徴とする車両制御装置。
【請求項３】
請求項２記載の車両制御装置であって、
前記判定手段は、
前記位置検出手段により検出された自車両位置から走行中のカーブ路における目標走行ラインまでの偏差距離と、
前記位置検出手段により検出された自車両位置の時間変化から算出した自車両の移動ベクトルから前記目標走行ラインの接線までの偏差角度と、に基づいて前記旋回余裕度を判定する、ことを特徴とする車両制御装置。
【請求項４】
請求項３記載の車両制御装置であって、
前記判定手段は、前記偏差距離がカーブ外側へ向けて長くなるほど、前記旋回余裕度が小さくなるように判定を行う、ことを特徴とする車両制御装置。
【請求項５】
請求項３記載の車両制御装置であって、
前記判定手段は、前記偏差角度がカーブ外側へ向けて大きくなるほど、前記旋回余裕度が小さくなるように判定を行う、ことを特徴とする車両制御装置。
【請求項６】
請求項３記載の車両制御装置であって、
前記判定手段は、前記地図情報に自車両位置を照らして得られた自車両前方の道路形状に基づいて前記旋回余裕度を判定する、ことを特徴とする車両制御装置。
【請求項７】
請求項６記載の車両制御装置であって、
前記判定手段は、自車両前方道路の曲率半径が自車両位置における曲率半径より小さくなっている場合、前記旋回余裕度が小さくなるように判定を行う、ことを特徴とする車両制御装置。
【請求項８】
請求項６記載の車両制御装置であって、
前記判定手段は、自車両前方道路の曲率半径が自車両位置における曲率半径より大きくなっている場合、前記旋回余裕度が大きくなるように判定を行う、ことを特徴とする車両制御装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか一項記載の車両制御装置であって、
前記制御手段は、前記判定手段により判定された前記旋回余裕度が第一の所定値を超えたとき、横力が減少し、制動力が増加するようにスリップ率を制御する、ことを特徴とする車両制御装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか一項記載の車両制御装置であって、
前記制御手段は、前記判定手段により判定された前記旋回余裕度が第二の所定値を下回ったとき、制動力が減少し、横力が増加するようにスリップ率を制御する、ことを特徴とする車両制御装置。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか一項記載の車両制御装置であって、
前記制御手段は、前記判定手段により判定された前記旋回余裕度が第三の所定値を下回ったとき、横力よりも制動力が大きくなるような制動力を優先としたスリップ率に制御する、ことを特徴とする車両制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、車両において、タイヤのスリップ率を制御する車両制御装置に係り、特に、車両旋回時に制動力の大きさと横力（コーナリングフォース）の大きさとを適切にバランスさせる車両制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＡＢＳ（Ａｎｔｉｌｏｃｋ  Ｂｒａｋｅ  Ｓｙｓｔｅｍ）やＶＳＣ（Ｖｅｈｉｃｌｅ  Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）など、車両においてタイヤのスリップ率を制御する車両制御装置が知られている（ＡＢＳについて、例えば特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１には、車輪速に加えて、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ；全地球測位システム）を利用して算出した車速及び加速度も用いて、ＡＢＳ制御を行う方法が開示されている。
【特許文献１】特開平６−１９９２２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
当業者には知られているように、車両走行中にタイヤが路面との間で発生させ得る摩擦力（＝グリップ）には限界がある。グリップをベクトルに置き換え、ベクトル分解すると、車両前後方向の力が駆動力／制動力となり、横方向の力が横力（コーナリングフォース）となる。すなわち、前後方向グリップ（駆動力／制動力）と横方向グリップ（横力）とは、一方が増加すれば一方が減少する関係にある。
【０００５】
したがって、上記のＡＢＳやＶＳＣなどは、車両旋回中に作動するとき、車両の旋回性（カーブ路トレース性）を維持しつつ、制動力を発生させるために、横力と制動力のバランスをとる必要がある。
【０００６】
しかしながら、従来のＡＢＳやＶＳＣなどのスリップ率（＝（車体速度−車輪速度）／車体速度）を制御する車両制御装置では、この横力と制動力のバランスが（例えば実験等により経験的に求められた）所定の値に予め固定されており、カーブ路の形状や車速などその時々の状況によっては必ずしも適切なバランスが実現されない可能性がある。
【０００７】
換言すれば、従来の車両制御装置が車両旋回中にスリップ率を制御する場合、その車両が当該カーブ路をトレースできるか否かは、カーブ路形状や車速などの状況に依存してその都度決まることになり、制御することはできない。
【０００８】
また、従来の車両制御装置は、カーブ路形状及びその形状における自車両位置を把握することができないため、その時々の状況に応じてグリップを制動力と横力にどのように配分することがその時点での適切なバランスであるのかを見出すことができない。
【０００９】
この点、理想的には、カーブ路形状や車速などその時々の状況に応じて、制動力に余裕があれば制動力に振り向けられている余分なグリップを横力へ回してトレース性を向上させ、逆に、トレース性に余裕があれば横力に振り向けられている余分なグリップを制動力に回してより早く減速させることが望ましいと言える。
【００１０】
本発明はこのような課題を解決するためのものであり、車両旋回時に制動力の大きさと横力の大きさとを適切にバランスさせる車両制御装置を提供することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するための本発明の一態様は、車両において、タイヤのスリップ率を制御する車両制御装置であって、カーブ路走行時に旋回余裕度を判定する判定手段と、この判定手段により判定された上記旋回余裕度に基づいて決定された制動力と横力とのバランスが実現されるようにタイヤのスリップ率を制御する制御手段とを有する車両制御装置である。
【００１２】
この一態様において、上記判定手段は、例えば、自車両位置を検出する位置検出手段と、少なくとも車線の形状を含む地図情報を記憶した記憶手段とを有し、上記位置検出手段により検出された自車両位置を上記記憶手段により記憶された上記地図情報に照らして上記旋回余裕度を判定する。
【００１３】
より具体的には、上記判定手段は、例えば、Ａ）上記位置検出手段により検出された自車両位置から走行中のカーブ路における目標走行ライン（例えば車線中心線）までの偏差距離と、上記位置検出手段により検出された自車両位置の時間変化から算出した自車両の移動ベクトルから上記目標走行ラインの接線までの偏差角度と、に基づいて上記旋回余裕度を判定する。この場合、上記判定手段は、上記偏差距離がカーブ外側へ向けて長くなるほど及び／又は上記偏差角度がカーブ外側へ向けて大きくなるほど、上記旋回余裕度が小さくなるように判定を行う。
【００１４】
あるいは、上記判定手段は、例えば、Ｂ）上記地図情報に自車両位置を照らして得られた自車両前方の道路形状に基づいて上記旋回余裕度を判定する。この場合、上記判定手段は、自車両前方道路の曲率半径が自車両位置における曲率半径より小さくなっている場合、上記旋回余裕度が小さくなるように判定を行い、自車両前方道路の曲率半径が自車両位置における曲率半径より大きくなっている場合、上記旋回余裕度が大きくなるように判定を行う。
【００１５】
この一態様によれば、車両旋回時に旋回余裕度が判定されるため、旋回性（トレース性）に余裕があるときは横力を減らして制動力を増やし、逆に旋回性に余裕がないときは制動力を減らして横力を増やすなど、その時々の状況に応じて横力と制動力とを適切にバランスさせることができる。
【００１６】
例えば、この一態様において、上記制御手段は、１）上記判定手段により判定された上記旋回余裕度が第一の所定値を超えたとき、トレース性に余裕があるため横力を生じさせているグリップの一部を制動力へ配分すべきであると判断して、横力が減少し、制動力が増加するようにスリップ率を制御し、２）上記判定手段により判定された上記旋回余裕度が第二の所定値（＜第一の所定値）を下回ったとき、制動力に余裕があるため制動力を生じさせているグリップの一部を横力へ配分すべきであると判断して、制動力が減少し、横力が増加するようにスリップ率を制御し、３）上記判定手段により判定された上記旋回余裕度が第三の所定値（＜第二の所定値）を下回ったとき、操舵による回避が不可能なほど車線逸脱の可能性が高まったと判断して、他物体との衝突エネルギを少しでも減少させるために、（最大限の制動力が掛かるようにグリップが配分されるように）横力よりも制動力が大きくなるような制動力を優先としたスリップ率に制御する、ことが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、車両旋回時に制動力の大きさと横力の大きさとを適切にバランスさせる車両制御装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら実施例を挙げて説明する。なお、ＡＢＳやＶＳＣなどの車両においてタイヤのスリップ率を制御する車両制御装置の基本概念、主要なハードウェア構成、作動原理、及び基本的な制御手法等については当業者には既知であるため、詳しい説明を省略する。
【実施例】
【００１９】
以下、図１〜３を用いて、本発明の一実施例に係る車両制御装置について説明する。
【００２０】
まず、図１を用いて、装置構成について説明する。図１は、本実施例に係る車両制御装置１００の概略構成図である。
【００２１】
車両制御装置１００は、自車両の現在位置を検出する位置検出部１０１と、少なくとも道路形状（車線の形状）を含む地図情報を記憶保持した記憶部１０２とを有する。
【００２２】
位置検出部１０１による車両位置検出精度（分解能）は高い（細かい）ほど好ましく、少なくとも記憶部１０２が記憶保持する地図情報上に検出された自車両位置を載せたときに自車両が道路内のどこに位置するのか（特に、走行している車線内での横方向位置）を精度良く算出できる程度の位置検出精度を備えている必要がある。そこで、位置検出部１０１は、例えばＲＴＫ（Ｒｅａｌ  Ｔｉｍｅ  Ｋｉｎｅｍａｔｉｃ）−ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ；全地球測位システム）などの高精度ＧＰＳを利用して自車両位置を高精度に検出するものとする。
【００２３】
記憶部１０２は任意の記憶媒体でよい。また、記憶部１０２に記憶保持された地図情報は、例えば通信を利用して、適宜最新のデータに更新されることが好ましい。
【００２４】
車両制御装置１００は、更に、各輪のスリップ率を制御するスリップ率制御部１０３を有する。スリップ率の制御は、既存のＡＢＳやＶＳＣなどを通じて当業者には知られているように、主としてブレーキ油圧の制御によって行われ、場合によってはエンジン出力の制御も利用される。
【００２５】
車両制御装置１００は、更に、自車両がカーブ路を旋回走行しているときに、自車両の旋回余裕度を判定し、この判定結果に基づいて各輪のスリップ率をどのように制御するか、より具体的には制動力と横力とをどのようにバランスさせるかを決定する判断部１０４を有する。
【００２６】
ここで、旋回余裕度とは、車線を（特にカーブ外側へ）逸脱せずにカーブ路をトレースするためのマージンがどの程度あるかを示す指標である。すなわち、ここでいう旋回余裕度は、車線逸脱可能性に反比例するものであり、アンダーステア傾向が強いほど小さくなる。
【００２７】
なお、ここで、位置検出部１０１及び記憶部１０２は、ナビゲーションシステムなどの他の車載システムと兼用であってもよい。換言すれば、自車両にナビゲーションシステム（特にＲＴＫ−ＧＰＳを利用した高精度ナビゲーションシステム）が搭載されている場合、判断部１０４は、当該ナビゲーションシステムから自車両現在位置情報及び地図情報を取得すればよく、車両制御装置１００自体が独自の位置検出部１０１及び記憶部１０２を備える必要はない。
【００２８】
このような構成の車両制御装置１００について、次いで、図２及び３を用いて、そのスリップ率制御アルゴリズムについて説明する。
【００２９】
図２は、左側通行の右カーブ路において、車両位置Ｐ０に位置していた自車両が車両位置ＰＡ、ＰＢ、又はＰＣへ進む様子を示している。また、図２では、走行車線の中心線を目標走行ラインに設定しているが、車線を逸脱せずにカーブ路をトレースできる限り、実際の目標走行ラインは任意に設定することができる。
【００３０】
図３は、制動力と横力との様々なバランス状態を示した摩擦円を示している。摩擦円とは、タイヤと路面との間のグリップが全方向で一定であるものと仮定し、ある長さを持ったグリップを表すベクトルの先端の描く円のことである。
【００３１】
図３（ａ）は、制動力よりも横力を発生させて車両の回頭性・カーブ路トレース性を向上させる場合のバランス状態を示しており、図３（ｂ）は、グリップが制動力と横力に均等に配分された場合のバランス状態を示しており、図３（ｃ）は、横力よりも制動力を発生させて車両の制動力を上げる場合のバランス状態を示している。
【００３２】
本実施例において、判断部１０４は、自車両位置を自車両内の一点（例えば、重心）Ｏの動きで把握する。また、自車両の移動ベクトルもこの点Ｏについて考えるものとする。
【００３３】
スリップ率制御部１０３にスリップ率を制御させる際、判断部１０４は、位置検出部１０１から取得した自車両現在位置を記憶部１０２に記憶保持された地図情報に照らして、車線内での自車両位置を認識する。具体的には、車線横方向において、自車両位置（点Ｏ）の目標走行ラインからの偏差距離Ｄを求める。
【００３４】
また、判断部１０４は、位置検出部１０１から取得した自車両位置の時間変化を監視して、自車両（点Ｏ）の移動ベクトルＶを算出する。そして、この算出した移動ベクトルＶと目標走行ラインの接線との角度差を求める。
【００３５】
そして、本実施例に係る判断部１０４は、これら自車両位置の偏差距離Ｄ及び自車両移動ベクトルの偏差角度から総合的に自車両の旋回余裕度を判断する。
【００３６】
具体的には、偏差距離Ｄについて、目標走行ライン上を±０、目標走行ラインよりカーブ外側方向をプラス（＋）方向、カーブ内側方向をマイナス（−）方向として、偏差距離Ｄが大きくなるほど（すなわち、偏差距離Ｄがカーブ外側へ向けて長くなるほど）、自車両現在位置が車線逸脱の方向へ近いと判断して、旋回余裕度を低く判定する。逆に、偏差距離Ｄが小さいほど、カーブ路をトレースするためのマージンが大きくなると判断して旋回余裕度を高く判定する。
【００３７】
また、移動ベクトルＶと目標走行ライン接線との偏差角度について、目標走行ライン接線の角度を±０、カーブ外側方向をプラス（＋）方向、カーブ内側方向をマイナス（−）方向として、当該偏差角度が大きくなるほど（すなわち、カーブ外側へ向けて大きくなるほど）、自車両の移動方向が車線逸脱へ向かっていると判断して、旋回余裕度を低く判定する。逆に、移動ベクトルＶと目標走行ライン接線との偏差角度が小さいほど、カーブ路外側への車線逸脱の可能性（カーブ路を曲がりきれない可能性）が低いと判断して、旋回余裕度を高く判定する。
【００３８】
本実施例において、判断部１０４は、このように判定された旋回余裕度を閾値判定し、旋回余裕度が第一の所定の閾値よりも大きい場合（換言すれば、第一の所定レベルよりも旋回性に余裕がある場合）には、横力へ配分されたグリップの一部を制動力へ配分しても十分なトレース性が確保されると判断して、横力を減らして制動力を増やすようにスリップ率制御部１０３に指示し、より大きい減速度を実現させる。
【００３９】
また、判断部１０４は、判定された旋回余裕度が上記第一の所定の閾値とは異なる第二の所定の閾値（＜第一の閾値）よりも小さい場合（換言すれば、第二の所定レベルよりも旋回性に余裕がない場合）には、旋回性を向上させるために、すなわち目標走行ラインにより近い軌跡でのカーブ路トレースを可能にするために、制動力を減らして横力を増やすようにスリップ率制御部１０３に指示し、トレース性の向上を図る。
【００４０】
また、判断部１０４は、判定された旋回余裕度が上記第一の所定の閾値と上記第二の所定の閾値との間であった場合、制動性とトレース性のバランスが適度であると判断して、グリップが横力と制動力とに均等に配分されるようにスリップ率制御部１０３に指示する。
【００４１】
さらに、判断部１０４は、判定された旋回余裕度が上記第一及び第二の所定の閾値とは異なる第三の所定の閾値（＜第二の所定の閾値）をも下回る場合（換言すれば、第三の所定レベルよりも旋回性に余裕がない場合）には、もはや操舵によって免れることができないほど車線逸脱が確実なものになったと判断して、横力よりも制動力が大きくなるような制動力を優先としたスリップ率が実現されるようにスリップ率制御部１０３に指示することによって、最大限の制動力が掛かるようなグリップ配分を実現させ、ガードレール等との衝突エネルギが少しでも低減されるようにする。
【００４２】
ここで、旋回余裕度の判定について、図２に示した具体例を用いて説明する。例えば、自車両位置が位置Ｐ０から位置ＰＡへ移動した場合、点ＯＡから目標走行ラインまでの距離ＤＡは比較的大きいと言えるため、自車両位置ＰＡが走行車線内でカーブ外側に寄っていることが判る。また、移動ベクトルＶＡと目標走行ラインの接線との角度差も比較的大きいと言えるため、自車両が車線を逸脱する方向へ向かっていることが判る。すなわち、位置ＰＡではアンダーステア傾向が比較的強いと言える。
【００４３】
このような車両位置ＰＡにおいては、自車両が車線を維持し、カーブ路の軌跡に沿って走行するように、トレース性を向上させることが必要となる。したがって、自車両が位置ＰＡのような位置及び状態となったときには、判断部１０４は図３（ａ）に示したような横力重視のグリップバランスが実現されるようにスリップ率制御部１０３を制御する。
【００４４】
また、例えば、自車両位置が位置Ｐ０から位置ＰＢへ移動した場合、点ＯＢは目標走行ライン上にあるため、偏差距離ＤＢ＝０であり、自車両が走行車線内で理想的な位置にいることが判る。また、移動ベクトルＶＢと目標走行ラインの接線との角度差が比較的小さいと言えるため、自車両が車線を逸脱する可能性は低いことが判る。すなわち、位置ＰＢではアンダーステア傾向はさほど強くないと言える。
【００４５】
このような車両位置ＰＢにおいては、自車両がこのままの走行軌跡を維持し、走行車線内をカーブ路の軌跡にできるだけ沿って走行するように、今のままの制動力と横力とのバランスを保つことが必要となる。したがって、自車両が位置ＰＢのような位置及び状態となったときには、判断部１０４は図３（ｂ）に示したような制動力と横力とが均等に発揮されるグリップバランスが実現されるようにスリップ率制御部１０３を制御する。
【００４６】
さらに、例えば、自車両位置が位置Ｐ０から位置ＰＣへ移動した場合、点ＯＣから目標走行ラインまでの距離ＤＣはマイナスであり、自車両が車線内でカーブ内側に寄っていることが判る。また、移動ベクトルＶＣと目標走行ラインの接線との角度差がほとんどないと言えるため、自車両が目標走行ラインに沿って走行していることが判る。すなわち、位置ＰＣでは、アンダーステア傾向が比較的弱いと言える。
【００４７】
このような車両位置ＰＣにおいては、カーブ外側へ車線を逸脱する可能性が低く、且つ、カーブ路を余力をもって旋回できるほどのマージンがあると言えるため、横力がある程度減少しても十分にカーブ路をトレースできる状態であると言い得る。そこで、自車両が位置ＰＣのような位置及び状態となったときには、判断部１０４は図３（ｃ）に示したような制動力重視のグリップバランスが実現されるようにスリップ率制御部１０３を制御し、横力に配分されていたグリップの一部を制動力へ振り分け、トレース性を確保しつつ、制動力の向上を図る。
【００４８】
このように、本実施例によれば、カーブ路の形状や車速などその時々の状況に応じて制動力と横力との適切なバランスが実現されるため、車線を逸脱しないための制動制御を実行しつつ、可能な範囲でトレース性の向上も図ることができる。
【００４９】
なお、上記一実施例の説明においては、特に図２及び３を用いた説明において、旋回余裕度を閾値判定により４段階に分類する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、より細かい段階に分けて或いはリニアに、旋回余裕度に基づいて横力と制動力とのバランスが制御されてもよい。
【００５０】
また、上記一実施例においては、判断部１０４が自車両現在位置から目標走行ラインまでの偏差距離Ｄと自車両移動ベクトルの向きから目標走行ライン接線までの角度差とに基づいて旋回余裕度を判断するものとしたが、本発明はこれに限定されない。例えば、判断部１０４は、上記の偏差距離Ｄ及び角度差に基づく判断に代えて又は加えて、記憶部１０２に記憶保持された地図情報に位置検出部１０１により取得された自車両位置を照らすことによって自車両前方の道路形状を検出し、この検出された道路形状がカーブ路であればその曲率半径に基づいて、旋回余裕度を判断するものとしてもよい。この場合、自車両前方カーブ路の曲率半径が自車両現在位置における曲率半径よりも小さくなっているときほどトレースが難しくなると判断して旋回余裕度を小さく判定し、曲率半径が大きくなっているときほどトレースが容易になると判断して旋回余裕度を大きく判定する。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明は、ＡＢＳやＶＳＣなど、車両においてタイヤのスリップ率を制御する車両制御装置に利用できる。搭載される車両の外観、重量、サイズ、走行性能等は問わない。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の一実施例に係る車両制御装置の概略構成図である。
【図２】左側通行の右カーブ路において、車両位置Ｐ０に位置していた自車両が車両位置ＰＡ、ＰＢ、又はＰＣへ進んだ様子を示す図である。
【図３】制動力と横力との様々なバランス状態を示した摩擦円を示す図である。
【符号の説明】
【００５３】
１００  車両制御装置
１０１  位置検出部
１０２  記憶部
１０３  スリップ率制御部
１０４  判断部
【図１】
0004561551.tif 000002
【図２】
0004561551.tif 000003
【図３】
0004561551.tif 000004