(57)【要約】【課題】ドライバの思い描く目標ラインに車両を追従させ、より安定で操作性のよい車両運動制御装置を提供する。【解決手段】車速Ｖｃを検出する車速検出手段９と、車両の操舵角θｓｔを検出する操舵角検出手段７と、走行時においてドライバが前方注視点Ｐｆより所定偏差Ｄだけ離れた目標到達地点Ｐｏを目指す意思に応じて入力される操舵角θｓｔと所定偏差Ｄとが相関関係にあると見做すことでドライバモデルを設定し、これを前提として得られるドライバ逆モデルにより操舵角θｓｔと車速Ｖｃよりドライバが目指す目標到達地点Ｐｏを演算する目標到達地点設定手段Ａ１と、目標到達地点に到達するように車両の舵角、駆動力及び制動力の少なくとも１つのタイヤ力を車両に搭載されたタイヤ力操作手段Ａ７を介して制御する４輪制駆動力、実舵角演算手段Ａ６とを備えた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の車速を検出する車速検出手段と、
該車両の操舵角を検出する操舵角検出手段と、
走行時においてドライバが前方注視点より所定偏差だけ離れた目標到達地点を目指す意思に応じて入力される操舵角と前記所定偏差とが相関関係にあると見做すことでドライバモデルを設定し、同ドライバモデルを前提として得られるドライバ逆モデルにより、前記操舵角と前記車速よりドライバが目指す目標到達地点を演算する目標到達地点設定手段と、
前記目標到達地点に到達するように車両の舵角、駆動力及び制動力の少なくとも１つのタイヤ力を車両に搭載されたタイヤ力操作手段を介して制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする車両運動制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の車両運動制御装置において、
目標到達地点に効率よく到達するために必要な横力を算出する横力演算手段と、
目標到達地点に効率よく到達するために必要なヨーモーメントを算出するヨーモーメント演算手段と、
前記必要な横力あるいはヨーモーメントを発生できる車輪の舵角、駆動力及び制動力の少なくとも１つをタイヤ力として算出するタイヤ力演算手段と、
を備えたことを特徴とする車両運動制御装置。
【請求項３】
請求項１記載の車両運動制御装置において、
前記目標到達点設定手段は、前記操舵角と前記偏差とが１次予測ドライバモデルに相関すると見做すことで、前記ドライバモデルを１次予測ドライバモデルの逆モデルに設定したことを特徴とする車両運動制御装置。
【請求項４】
請求項１あるいは２記載の車両運動制御装置において、
車両の前記タイヤ力で確保できる横力を演算する許容横力演算手段と、
車両の前記タイヤ力で確保できるヨーモーメントを演算する許容ヨーモーメント演算手段と、を備え、
前記目標到達地点に到達するために必要な横力またはヨーモーメントが前記許容横力と許容ヨーモーメントのいずれか一方または両方を超えている場合に、許容値以下となるまで車両を減速制御することを特徴とした車両運動制御装置。
【請求項５】
請求項１、２又は３記載の車両運動制御装置において、
前記タイヤ力演算手段はタイヤ力としての前輪の操舵角あるいは後輪の操舵角を算出し、
前記制御手段は前記前輪あるいは後輪の操舵角をタイヤ力操作手段としての前輪操舵角制御装置あるいは後輪操舵角制御装置を介して制御することを特徴とする車両運動制御装置。
【請求項６】
請求項１、２又は３記載の車両運動制御装置において、
前記タイヤ力演算手段はタイヤ力である左右輪の駆動力を算出し、
前記制御手段は前記左右輪の駆動力をタイヤ力操作手段としてのアクティブヨーコントロールシステムを介して制御することを特徴とする車両運動制御装置。
【請求項７】
請求項１、２又は３記載の車両運動制御装置において、
前記タイヤ力演算手段はタイヤ力としての４輪のブレーキ力を算出し、
前記制御手段は前記４輪のブレーキ力をタイヤ力操作手段としての４輪制動力制御手段を介して制御することを特徴とする車両運動制御装置。
【請求項８】
請求項１に記載のドライバ逆モデルを用いてドライバが目指す目標到達地点を演算し、
車両の前方照明灯の光軸を前方照明灯光軸切換え手段を介して前記目標到達地点方向に向けるよう制御することを特徴とする車両照明灯制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、安定で換作性のよい車両運動制御を容易化できる車両の旋回運動制御装置及び車両照明灯制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、車両の操作性の向上や安全性の向上を目指し、様々な車両運動制御系が開発されている。特に、車両の旋回運動は「ヨ一運動」と「横運動」の組み合わせからなっている。これら２つの自由度を統合した制御目標を設定し、実際の車両挙動をこれに近づけることができれば、安定し、操作性の良い理想的な旋回運動の制御が可能になる。
【０００３】
例えば、特開平９−８６３７８号公報（特許文献１）にはヨーレイトフィードバック制御装置が開示される。ここでは、ハンドル角と車速を求め、これらの値から「目標ヨーレイト」を算出し、この値と車両の「実ヨーレイト」を比較し、このヨーレイト偏差に応じて左右輪の駆動力、及び、制動力を制御している。
【０００４】
更に、特許第３３２９８３５号公報（特許文献２）には、車体の横滑り角（重心スリップ角）により発生するヨーモーメント量を演算するゲインＫを、操舵角と車速から求める。その上で、車体の横滑り角（重心スリップ角）をセンサより実測し、その横滑り角にゲインＫを乗算して横滑り角相当のヨーモーメント量を演算する。更に、同ヨーモーメント量を付加できる左右輪駆動力差を左右輪に与えて車両を旋回走行させている。
【０００５】
【特許文献１】特開平９−８６３７８号公報
【特許文献２】特許第３３２９８３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１，２の技術では１つの自由度のみの制御、あるいは統合されていない個々の自由度の制御を組み合わせたものとなっているため、制御の効果が十分に発揮されていない。  
更に、これらの車両運動制御系は、その制御目標値を車両状態量から設定しており、ドライバの意思が考慮されていない．即ち、一般的にドライバは前方の道路形状に応じてハンドルを操作している。よってドライバの目的は車両を目標地点に到達させることであると考えられる。しかし、上述の特許文献１，２では、制御目標がヨー運動（ヨーレイト）、横運動（重心スリップ角）等の車両の運動（挙動）である。即ち、従来技術は制御の目標値を「車両挙動」に設定する。このため、ドライバが希望する到達地点（目標地点）に達することが出来る目標値を用いず、この到達地点にできるだけ近づくよう制御する構成を採るものではない。
【０００７】
このように、特許文献１，２の技術では、ドライバの思い描く車両運動と実際の車両運動が異なっている可能性があり、干渉問題を引き起こすことが懸念される。  
このような問題を解消するには、ドライバによる運転操作入力に関する要素を考慮した制御目標値を設定することで、ドライバの思い描く車両運動を実現でき、より安定で操作性のよい車両運動制御系が実現できると考えられる目的地への到達のため、ドライバは時々刻々自ら思い描く目標地点の軌跡からなる目標ラインに対して車両を追従させる必要がある。  
言い換えると、ドライバの思い描く車両挙動を、ドライバの目標ラインに対する車両の追従であると推測でき、この点において、特許文献１、２の技術では、ドライバの意図を忠実に実現しているとは言えない。
【０００８】
また、上述の特許文献１，２では路面μが小さい場合など、制御目標が達成できない場合の制御方法について言及されていない。  
本発明は、上述の問題点に着目してなされたもので、目的とするのは、ドライバの思い描く目標ラインに車両を追従させ、より安定で操作性のよい車両運動制御装置及び車両照明灯制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述の目的を達成するために、請求項１記載の発明は、車両の車速を検出する車速検出手段と、該車両の操舵角を検出する操舵角検出手段と、走行時においてドライバが前方注視点より所定偏差だけ離れた目標到達地点を目指す意思に応じて入力される操舵角と前記所定偏差とが相関関係にあると見做すことでドライバモデルを設定し、これを前提として得られるドライバ逆モデルにより、前記操舵角と前記車速よりドライバが目指す目標到達地点を演算する目標到達地点設定手段と、前記目標到達地点に到達するように車両の舵角、駆動力及び制動力の少なくとも１つのタイヤ力を車両に搭載されたタイヤ力操作手段を介して制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の車両運動制御装置において、目標到達地点に効率よく到達するために必要な横力を算出する横力演算手段と、目標到達地点に効率よく到達するために必要なヨーモーメントを算出するヨーモーメント演算手段と、前記必要な横力あるいはヨーモーメントを発生できる車輪の舵角、駆動力及び制動力の少なくとも１つをタイヤ力として算出するタイヤ力演算手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の車両運動制御装置において、前記目標到達点設定手段は、前記操舵角と前記偏差とが１次予測ドライバモデルに相関すると見做すことで、前記ドライバモデルを１次予測ドライバモデルの逆モデルに設定したことを特徴とする。
【００１２】
請求項４記載の発明は、請求項１あるいは２記載の車両運動制御装置において、車両の前記タイヤ力で確保できる横力を演算する許容横力演算手段と、車両の前記タイヤ力で確保できるヨーモーメントを演算する許容ヨーモーメント演算手段と、を備え、前記目標到達地点に到達するために必要な横力またはヨーモーメントが前記許容横力と許容ヨーモーメントのいずれか一方または両方を超えている場合に、許容値以下となるまで車両を減速制御することを特徴とする。
【００１３】
請求項５記載の発明は、請求項１、２又は３記載の車両運動制御装置において、前記タイヤ力演算手段はタイヤ力としての前輪の操舵角あるいは後輪の操舵角を算出し、前記制御手段は前記前輪あるいは後輪の操舵角をタイヤ力操作手段としての前輪舵角制御装置あるいは後輪舵角制御装置を介して制御することを特徴とする。
【００１４】
請求項６記載の発明は、請求項１、２又は３記載の車両運動制御装置において、前記タイヤ力演算手段はタイヤ力である左右輪の駆動力を算出し、前記制御手段は左右輪の駆動力をタイヤ力操作手段としてのアクティブヨーコントロールシステムを介して制御することを特徴とする。
【００１５】
請求項７記載の発明は、請求項１、２又は３記載の車両運動制御装置において、前記タイヤ力演算手段はタイヤ力としての４輪のブレーキ力を算出し、前記制御手段は前記４輪のブレーキ力を４輪制動力制御装置を介して制御することを特徴とする。
【００１６】
請求項８記載の発明は、請求項１に記載のドライバ逆モデルを用いてドライバが目指す目標到達地点を演算し、車両の前方照明灯の光軸を前方照明灯光軸切換え手段を介して前記目標到達地点方向に向けるよう制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１記載の発明によれば、ドライバの操舵角変化がドライバが希望する目標到達地点に相関する点を利用して設定したドライバ逆モデルにより、目標到達地点を予測可能である点を用いて、ドライバの希望する目標到達地点を設定し、その上で、同目標到達地点に精度良く到達できるように車両運動制御システムを制御するため、車両に外乱が働く状況や、タイヤのグリップ限界を使った走行をする状況においても、ドライバは自ら思い描く目標ラインに沿って容易に走行することができ、運転負担を低減できる。
【００１８】
請求項２記載の発明によれば、タイヤ力演算手段が必要な横力あるいはヨーモーメントを発生できる車輪の舵角、駆動力及び制動力の少なくとも１つをタイヤ力として算出するので、精度の良い車両運動制御を実現できる。
【００１９】
請求項３記載の発明によれば、各種のドライバモデルの中で最も簡易的な一次予測ドライバモデルに設定し、この一次予測ドライバモデルのパラメータである一次予測ゲインをドライバの操舵反応に基づいて予め設定したドライバモデルを設定し、これよりドライバ逆モデルを設定し、ドライバの希望する目標到達地点を容易に予測することが可能である。
【００２０】
請求項４記載の発明によれば、現運転状態によっては、例えば、車速が高い場合や路面μが小さい場合など、制御目標が運成できない場合には、その程度に応じて減速することで、目標到達地点に近づけつつ安全性を向上できる。
【００２１】
請求項５記載の発明によれば、タイヤ力操作手段としての前輪舵角制御装置（アクティブ前輪操舵システム）または後輪舵角制御装置（アクティブ後輪操舵システム）を介して、前輪舵角または後輪舵角を制御することで、必要な横力あるいはヨーモーメントを発生でき、比較的容易に制御目標を達成することができる。
【００２２】
請求項６記載の発明によれば、タイヤ力としての左右輪の駆動力を算出したうえで左右輪の駆動力をタイヤ力操作手段としての左右輪駆動力制御装置（アクティブヨーコントロールシステム：ＡＹＣ）を介して制御することにより、必要なヨーモーメントを発生でき、比較的容易に制御目標を達成することができる。
【００２３】
請求項７記載の発明によれば、タイヤ力としての４輪のブレーキ力を算出したうえで４輪のブレーキ力をタイヤ力操作手段としての４輪制動力制御装置（アクティブスタビリティコントロールシステム：ＡＳＣ）を介して制御することにより必要なヨーモーメントを発生でき、比較的容易に制御目標を達成することができる。
【００２４】
請求項８記載の発明によれば、前方照明灯の光軸を制御する可変配光ヘッドランプ（アダプティブフロントライティングシステム）の照射方向をドライバが目指す目標到達地点に向けることで夜間のカーブ路でのドライバの視認性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下に本発明の適用された車両運動制御装置についての実施の形態を説明する。  
図１は車両運動制御装置が組み込まれる車両のシステム構成図で、１は車両本体、２（２ＦＬ，２ＦＲ，２ＲＬ，２ＲＲ）は前後左右の車輪を表している。また３（３ＦＬ，３ＦＲ，３ＲＬ，３ＲＲ）は各車輪２にそれぞれ設けられたブレーキの操作機構を示しており、これらの各ブレーキ機構３は４輪制動力制御装置４の下でそれぞれ個別に作動制御されて各車輪２に対して制動力を加えるものとなっている。なお、４輪制動力制御装置４はブレーキペダルＰｄの踏力に応じたブレーキ力（制動力）を各ブレーキ機構３に与えると共に、必要に応じて統合コントローラ６からの指示に基づいて後述するように各ブレーキ機構３に与えるブレーキ力に差を持たせる役割を担っている。
【００２６】
一方、前後の各左右車輪２（２ＦＬ，２ＦＲ，２ＲＬ，２ＲＲ）に対して、不図示のエンジンより４輪駆動力制御装置７（７Ｆ，７Ｒ，７Ｃ）を介して駆動力が伝達されるようになっている。この４輪駆動力制御装置７は、左右前車輪２ＦＬ，２ＦＲの差動と、左右後車輪２ＲＬ、２ＲＲの差動、さらに前輪及び後輪の差動を許容するデファレンシャルギヤとして働くが、必要に応じて統合コントローラ６からの指示に基づいて後述するように４輪に伝達する駆動力を４輪独立に制御することが可能なデファレンシャルギヤとしても機能する。  
このような４輪駆動力制御装置７（７Ｆ，７Ｒ，７Ｃ）は、例えば特開平５−１３１８５５号公報に詳述されるように不図示の前入力軸と左右各前車輪２ＦＬ，２ＦＲとの間にそれぞれ変速機構ｍｄと多板クラッチ機構ｍｃ（図１参照）とを介装し、同様に、不図示の後入力軸と左右各後車輪２ＲＬ，２ＲＲとの間にそれぞれ変速機構ｍｄと多板クラッチ機構ｍｃとを介装して構成される。
【００２７】
図１中の符号８はステアリング装置を示し、操舵角検出手段１０により検出される操舵角（ハンドル角）θｓｔを統合コントローラ６に出力している。  
図１中の符号５（５ＦＬ，５ＦＲ，５ＲＬ，５ＲＲ）は、それぞれ車輪２（２ＦＬ、２ＦＲ、２ＲＬ、２ＲＲ）の舵角を制御する４輪舵角制御装置を示しており、通常の走行においてはハンドル角θｓｔに比例して前輪（２ＦＬ，２ＦＲ）の舵角が制御されるが、必要に応じて統合コントローラ６からの指示に基づいて後述するように４輪の舵角が制御される。  
図１の車両運動制御装置は、高速限界走行を対象としたドライバ操舵行動に基づく車両運動制御を達成するものであり、制御の目標値を「車両挙動」ではなく「ドライバの希望する到達地点（目標地点）」とし、この到達地点に車両が高速限界走行を保持した上で、安定で操作性良く到達できる制御機能を発揮するように構成されている。
【００２８】
ここで、統合コントローラ６は、車速検出手段９により検出される車速（車輪速）Ｖｃと、操舵角検出手段１０により検出される車両の操舵角（ハンドル角）θｓｔに基づき、図３（ａ）に示すように、ドライバの希望する目標到達地点Ｐｏを予測し、同目標到達地点Ｐｏの経時的な軌跡からなる目標ラインＬｏを予測し、図３（ｂ）〜（ｄ）に示すように、目標ラインＬｏに沿って車両が走行するよう、各車輪２（２ＦＬ，２ＦＲ，２ＲＬ，２ＲＲ）のブレーキ力を４輪制動力制御装置４を介して、駆動力を４輪駆動力制御装置７を介して、さらに操舵角を４輪舵角制御装置５を介して統合的に制御する制御手段として機能する。  
ここで、目標到達地点Ｐｏの経時的な軌跡からなる目標ラインＬｏを予測する統合コントローラ６の目標到達点設定手段（図２参照）Ａ１としての機能を説明する。
【００２９】
まず、予め車両の走行時における車速Ｖｃと、ステアリング装置８の操舵角θｓｔの入力を受け、図４（ａ）に示すように、ドライバの前方注視点Ｐｆに対しそれより所定偏差Ｄだけ離れた目標到達地点Ｐｏを目指す意思でドライバは操舵を行うと見做す。更に、この目標到達地点Ｐｏに応じて入力される操舵角θｓｔと所定偏差Ｄとが後述のように相関関係にあると見做し、ここでは、図４（ａ）に示した前方注視１次予測ドライバモデル｛以後単に１次ドライバモデル（１ｓｔ）と記す｝を設定する。  
この１次ドライバモデル（１ｓｔ）を設定するに先駆け、図４（ｂ）に示す、車両の横滑り角βをドライバが考慮して操舵するとした場合の１次ドライバモデル（１ｓｔｗｉｔｈβ）と、図４（ｃ）に示す，車両が２次曲線に沿って旋回走行することをドライバが考慮して操舵するとした場合の２次ドライバモデル（２ｎｄ）と、図４（ｄ）に示す、車両が２次曲線に沿って旋回走行する点と車両の横滑り角βをドライバが考慮して操舵するとした場合の２次ドライバモデル（２ｎｄｗｉｔｈβ）とを比較検討した。
【００３０】
ここでは、ドライバの運転特性を把握するため、図５に示すように、ヒューマンゲインｈを含む３パラメータ（Ｄ、θｓｔ、ｈ）の抽出をドライビングシミュレータを用いて、複数のドライバ（一般のドライバ）により同様の条件で複数回行った。この際、複数のドライバから得られたデータはほぼ同様の特性を示したことより、ここでは、以下、一人のデータに基づき説明を行う。  
ドライバが走行時に周囲の環境から取り込む情報を認知した時点から操舵開始までの操舵遅れ時間をτ１（図５（ａ）参照）とし、操舵開始時の位置よりコーナー入口までの前方注視距離Ｌと車速Ｖｃとできまる前方注視時間をτｐ（＝Ｌ／Ｖｃ）（図５（ａ）参照）とし、そのときの操舵角θｓｔと追従偏差Ｄの相関係数［−］を各ドライバモデル毎に抽出した。更に、各ドライバモデルでの偏差Ｄと操舵角度θｓｔの関連をヒューマンゲインｈとして抽出した。
【００３１】
ここでは、図６や下記の表１に示すように、１次ドライバモデル（１ｓｔ）の場合における偏差Ｄと操舵角度（ハンドル角）θｓｔの相関が、他の横滑り角を考慮した１次ドライバモデル（１ｓｔｗｉｔｈβ）、２次ドライバモデル（２ｎｄ）、横滑り角を考慮した２次ドライバモデル（２ｎｄｗｉｔｈβ）、の各場合の相関と比べて最も高いことが判明した。この結果より、一般のドライバの旋回走行時の挙動は１次ドライバモデル（１ｓｔ）が最も適確にあらわすと見做され、その場合のヒューマンゲインｈは０．３６と判断された。
【００３２】
【表１】
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【００３３】
上述の点を考慮して本発明では、図７（ａ）に示すように、目標到達地点Ｐｏを目指すドライバの意思に応じて入力される操舵角度θｓｔと，偏差（前方注視点Ｐｆと目標到達地点Ｐｏの差）Ｄとが式（１）に示すような相関関係にあるとする１次ドライバモデル（１ｓｔ）を設定した。  
θｓｔ＝ｈ＊Ｄ・・・・（１）
次に、図７（ｂ）に示すように、１次ドライバモデル（１ｓｔ）の逆のドライバ逆モデルを用い、追従偏差Ｄを操舵角度θｓｔとヒューマンゲインｈ（＝０．３６）とにより式（２）に沿って演算する点を設定した。
【００３４】
Ｄ＝θｓｔ／ｈ・・・・（２）
更に、偏差Ｄと前方注視距離Ｌ（＝前方注視時間τｐ×車速Ｖｃ）とを用い、式（３）、（４）に沿って目標到達地点Ｐｏ（Ｘａｉｍ，Ｙａｉｍ）を演算し、その目標到達地点Ｐｏの経時的な軌跡として目標ラインＬｏを算出する。  
Ｘａｉｍ＝√（Ｌ２＋Ｄ２）：ｃｏｓ（ｔａｎ−１（Ｄ／Ｌ））・・・・（３）
Ｙａｉｍ＝√（Ｌ２＋Ｄ２）：ｓｉｎ（ｔａｎ−１（Ｄ／Ｌ））・・・・（４）
このように、統合コントローラ６は、目標到達点設定手段Ａ１として、１次ドライバモデル（ｓｔ）を設定した上で得られるドライバ逆モデルを用い、操舵角θｓｔより目標到達地点Ｐｏ（Ｘａｉｍ，  Ｙａｉｍ）を算出する機能を備える。
【００３５】
次に、統合コントローラ６は横力演算手段Ａ２として、予測した目標到達地点Ｐｏ（Ｘａｉｍ，  Ｙａｉｍ）（目標ラインＬｏ上）に車両が効率よく安定して到達するにあたり、公転運動を規定するに必要な「横力」、ここでは求心力Ｆｌａｔを式（５）により演算する機能を備える。  
Ｆｌａｔ＝ｍＶｃ／Ｒ・・・・（５）
ここで、ｍは車体質量、Ｖｃは車速、Ｒは自車と目標到達地点を結ぶ円軌道の旋回半径である。  
更に、統合コントローラ６はヨーモーメント演算手段Ａ３として、予測した目標到達地点Ｐｏに車両が効率よく安定して到達するにあたり、車両の横滑り角βをゼロにすために必要なヨーモーメントＭｄｅｓを、式（６）により演算する機能を備える。  
Ｍｄｅｓ＝Ｉ（ｄφ／ｄｔ）＝Ｉ（２／τｐ２）（β＋Ｌ／Ｒ−φτｐ）  ・・・・（６）
ここで、Ｉは車両のヨー慣性モーメント、φはヨーレイト、τｐは前方注視時間（＝Ｌ／Ｖｃ）、βは横滑り角である。
【００３６】
なお、必要とする求心力Ｆｌａｔを式（５）により演算し、必要とするヨーモーメントＭｄｅｓを、式（６）により演算し、４輪のタイヤ発生力の合計がこれらを達成できる場合は問題ない。しかし、車速が高すぎる場合や路面μが小さい場合には必要とする求心力Ｆｌａｔ及び必要とするヨーモーメントが発生できない場合が考えられる。  
そこで、統合コントローラ６は目標値達成可否判断Ａ４として、４輪の接地荷重Ｆｚｉと路面μから、４輪で発生可能な最大タイヤ力（Σμ・Ｆｚｉ）を演算し、この最大タイヤ力とＦｌａｔ及びＭｄａｓを比較して、必要とする求心力とヨーモーメントが発生可能か否か判断する。  
必要とする求心力とヨーモーメントが発生可能な場合、ヨーモーメントＭｄｅｓは式（６）により継続して演算され、さらなる加速走行が可能と判断される。一方、発生不可能な場合は、車両を目標到達地点Ｐｏ（Ｘａｉｍ，Ｙａｉｍ）（目標ラインＬｏ上）に向けながら現時点での車両のヨーレートφを維持して減速走行することとなる。
【００３７】
この際の求心力は式（７）により演算される。  
Ｆｌａｔ＝ｍＶｃφ・・・・（７）
次に、統合コントローラ６は、走行する車両が目標到達地点Ｐｏに到達するにあたり必要とする、求心力Ｆｌａｔ及びヨーモーメントＭｄｅｓが演算されると、これらを実現するため、４輪に分配するタイヤ力演算手段Ａ５として機能する。  
ここでは、図９（ａ），（ｂ）に示すように、横滑り角βで旋回走行する車両の重心Ｇに対し、前述の求心力Ｆｌａｔ及びヨーモーメントＭｄｅｓが働くよう、４輪のタイヤ力の演算を行う。  
ここで、前車輪２ＦＬ，２ＦＲの各合力をＦＬ１，ＦＲ１として表し、後車輪２ＲＬ，２ＲＲの各合力をＦＬ２，ＦＲ２として表した。
【００３８】
まず、４輪への求心力配分にあたり、拘束条件（１）として式（８）が採用され、ヨーモーメント配分にあたり拘束条件（２）として式（９）が採用される。  
Ｆｌａｔ＝ＦｌａｔＬ１＋ＦｌａｔＲ１＋ＦｌａｔＬ２＋ＦｌａｔＲ２・・・・（８）
ここで、ＦｌａｔＬ１：前左車輪、ＦｌａｔＲ１：前右車輪、ＦｌａｔＬ２：後左車輪、ＦｌａｔＲ２：後右車輪の各求心力を示す。
【００３９】
Ｍｄｅｓ＝ＦｌａｔＬ１＊ＬｌａｔＬ１＋ＦｌａｔＲ１＊ＬｌａｔＲ１＋ＦｌａｔＬ２＊ＬｌａｔＬ２
＋ＦｌａｔＲ２＊ＬｌａｔＲ２＋ＦｌｏｎＬ１＊ＬｌｏｎＬ１＋ＦｌｏｎＲ１＊ＬｌｏｎＲ１
＋ＦｌｏｎＬ２＊ＬｌｏｎＬ２＋ＦｌｏｎＲ２＊ＬｌｏｎＲ２・・・・（９）
ここで、ＦｌａｔＬ１＊ＬｌａｔＬ１：前左車輪、ＦｌａｔＲ１＊ＬｌａｔＲ１：前右車輪、ＦｌａｔＬ２＊ＬｌａｔＬ２：後左車輪、ＦｌａｔＲ２＊ＬｌａｔＲ２：後右車輪の求心力成分によるモーメントを示す。ＦｌｏｎＬ１＊ＬｌｏｎＬ１：前左車輪、ＦｌｏｎＲ１＊ＬｌｏｎＲ１：前右車輪、ＦｌｏｎＬ２＊ＬｌｏｎＬ２：後左車輪、ＦｌｏｎＲ２＊ＬｌｏｎＲ２：後右車輪の前後力成分によるモーメントを示す。
【００４０】
このような拘束条件（１）（２）の下で、式（１０）の評価関数Ｊを設定し、この評価関数Ｊをラグランジュ未定乗数法により、最適化する。  
Ｊ＝ＦｌｏｎＬ１＋ＦｌｏｎＲ１＋ＦｌｏｎＬ２＋ＦｌｏｎＲ２・・・・（１０）
このとき、加速制御域では、評価関数Ｊの値が制約条件（式（８）、（９））の下で最大化して設定される。一方、減速制御域では評価関数Ｊの値が制約条件（式（８）、（９））の下で最小化して設定される。この最適化により、制御目標値である求心力Ｆｌａｔ及びヨーモーメントＭｄｅｓが４輪に分担されるべく、式（８）（９）（１０）の求心力と前後力が演算され、さらにそれらの合力Ｆｉ（ＦＬ１、ＦＲ１，ＦＬ２，ＦＲ２）（図９（ａ）参照）が各輪毎に設定される。
【００４１】
次いで、統合コントローラ６は４輪制駆動力、実舵角演算手段（制御手段）Ａ６として、４輪の前記合力Ｆｉ（ＦＬ１、ＦＲ１，ＦＬ２，ＦＲ２）から、４輪の制駆動力Ｆｘｉ（ＦｘＬ１、ＦｘＲ１、ＦｘＬ２、ＦｘＲ２）と、４輪の実舵角δｉ（δＬ１、δＲ１、δＬ２、δＲ２）を演算する。  
ここで、各輪の制駆動力Ｆｘｉ、及び各輪の横力Ｆｙｉは以下の式（１１）、（１２）で表される（図１０参照）。
【００４２】
Ｆｘｉ＝Ｆｉ＊ｃｏｓ（εｉーδｉ）・・・・（１１）
Ｆｙｉ＝Ｆｉ＊ｓｉｎ（εｉーδｉ）・・・・（１２）
さらに、４輪の実舵角δｉと前輪の横滑り角βｉは、前輪側に関しては以下の式（１３）（１４）の関係に、後輪側に関しては以下の式（１５）（１６）の関係にある。
【００４３】
Ｆｙｉ＝−√・（１−（Ｆｘｉ／μ・Ｆｚｉ））＊２μ・Ｆｚｉ／π＊ｔａｎ−１｛（π／２μ・Ｆｚｉ）・Ｃｆｉ・βｉ｝・・・・（１３）
βｉ＝β＋（ｌｆ・φ／Ｖｃ）−δｉ・・・・（１４）
Ｆｙｉ＝−√・（１−（Ｆｘｉ／μ・Ｆｚｉ））＊２μ・Ｆｚｉ／π＊ｔａｎ−１｛（π／２μ・Ｆｚｉ）・Ｃｆｉ・βｉ｝・・・・（１５）
βｉ＝β−（ｌｒ・φ／Ｖｃ）−δｉ・・・・（１６）
ここで、Ｆｚｉ：各輪の垂直加重、Ｃｆｉ：各輪のコーナリングパワー、ｌｆ：前輪車軸−重心距離、ｌｒ：後駆動軸−重心距離、β：横滑り角、φ：ヨーレイトとする。
【００４４】
上記の式（１１）から（１６）を数値解析的に解くことにより、４輪制駆動力、実舵角演算手段（制御手段）Ａ６において４輪の制駆動力Ｆｘｉ及び実舵角δｉが得られる。  
この後、統合コントローラ６はタイヤ力操作手段Ａ７において、前記４輪の制駆動力Ｆｘｉと実舵角δｉを実現するために、タイヤ力操作手段である４輪舵角制御装置５、４輪駆動力制御装置７、４輪制動力制御装置４を操作制御する。これにより、４輪が演算された制駆動力Ｆｘｉ、横力Ｆｙｉ（図１０参照）を発揮することになり、車両は目標到達地点Ｐｏに向かって安定して旋回走行でき、経時的には目標到達地点Ｐｏの軌跡からなる目標ラインＬｏに沿って安定して、精度よく旋回走行を継続できる。
【００４５】
次に、本発明が適用された車両運動制御装置の制御処理を四輪独立操舵、四輪制駆動力制御機能を備えた車両の統合コントローラ６が行う制御処理を図１１のフローチャートに沿って説明する。  
このフローチャートのステップｓ１に達すると、ここで統合コントローラ６は、車速検出手段９により検出される車速（車輪速）Ｖｃと、操舵角検出手段１０により検出される車両の操舵角（ハンドル角）θｓｔ、及びその他の運転情報の入力を受け、適宜読み取り処理し、ステップｓ２に進む。ここでは予め設定されているドライバ逆モデルにおける上述の式（２）を用い、最新の車速Ｖｃ、操舵角θｓｔ、及び予め設定されるヒューマンゲインｈ（＝０．３６）より追従偏差Ｄを求める。次いで、ステップｓ３では目標到達地点Ｐｏ（Ｘａｉｍ，Ｙａｉｍ）を上述の式（３）、（４）に沿って算出する。更に、今回値を記憶済みの前回値の次の値として取り込み、経時的には目標到達地点Ｐｏの軌跡からなる目標ラインＬｏと、目標ラインＬｏの曲率半径Ｒを特定する。
【００４６】
次いで、ステップｓ４では現時点で目標値とした目標到達地点Ｐｏ（Ｘａｉｍ，Ｙａｉｍ）（目標ラインＬｏ上）に車両が到達するにあたり、公転運動を実現するに必要な求心力Ｆｌａｔ（＝ｍＶｃ／Ｒ）を式（５）により、車両の自転運動を実現するに必要なヨーモーメントＭｄｅｓを、式（６）により演算する。  
ステップｓ５では、走行環境として路面μ検出装置１１より取り込まれている路面μ情報と４輪の接地加重Ｆｚｉを用いて、現時点での車両が発生できるタイヤ力の合計値を算出し、この合計値が目標求心力Ｆｌａｔを上回るか否か判断する。上回ると、目標求心力Ｆｌａｔを発生可能としてステップｓ６に進み、下回ると、ステップｓ１１に進む。
【００４７】
ステップｓ６では、目標求心力Ｆｌａｔを達成しながら出力可能な最大ヨーモーメント（Ｍａｘ＿Ｙａｗ＿Ｍｏｍｅｎｔ）と最小ヨーモーメント（Ｍｉｎ＿Ｙａｗ＿Ｍｏｍｅｎｔ）を算出する。ステップｓ７及びｓ８では、目標ヨーモーメントＭｄｅｓが前記最大ヨーモーメントを下回り、かつ最小ヨーモーメント上回るが否か判断する。両条件を満たせば、目標ヨーモーメントＭｄａｓを発生可能としてステップｓ９に進み、いずれかを満たさない場合はステップｓ１１に進む。  
ステップｓ９では、車両を目標到達地点Ｐｏに向け、加速可能な条件下にあるとして、求心力Ｆｌａｔを変更せずにステップｓ１０に進む。一方、ステップｓ１１では、加速不可能で減速が必要な条件下にあるとして、求心力Ｆｌａｔを式（７）により演算された値に変更してステップｓ１２に進む。
【００４８】
加速可能な条件でステップｓ１０に進むと、式１０で表された評価関数Ｊの値が制約条件（式（８）、（９）参照）の下で最大化して設定され、この評価関数Ｊをラグランジュ未定定数法により最適化するよう演算処理が行われ、四輪の求心力成分Ｆｌａｔｉと前後力成分Ｆｌｏｎｉとからなる合力Ｆｉ（具体的にはＦＬ１、ＦＲ１、ＦＬ２、ＦＲ２）を加速時における値として演算処理される。  
一方、減速制御域でステップｓ１２に達すると、式（１０）で表された評価関数Ｊの値が制約条件（式（８）、（９）参照）の下で最小化して設定され、この評価関数Ｊをラグランジュ未定定数法により最適化するよう演算処理が行われ、四輪の求心力成分Ｆｌａｔｉと前後力成分Ｆｌｏｎｉとからなる合力Ｆｉ（具体的にはＦＬ１、ＦＲ１、ＦＬ２、ＦＲ２）を減速時における値として演算処理される。
【００４９】
ステップｓ１３に達すると、ステップｓ１０及びステップｓ１２で演算されたＦｉを、式（１１）から（１６）を数値解析的に解くことで、４輪の制駆動力Ｆｘｉと、４輪の実舵角δｉに変換される。  
この後、ステップｓ１４に達すると、統合コントローラ６のタイヤ力操作手段Ａ７として、４輪舵角制御装置５、４輪駆動力制御装置７、及び４輪制動力制御装置４を操作制御することで、四輪が演算された制駆動力Ｆｘｉと実舵角δｉを発生するように制御し、この制御周期での処理を終了し、ステップｓ１に戻る。  
これによって、車両は目標到達地点Ｐｏに向かって安定して旋回走行でき、経時的には目標到達地点Ｐｏの軌跡からなる目標ラインＬｏに沿って安定して、精度よく旋回走行を継続できる。
【００５０】
次に、本制御システムの制御効果を、シミュレーション結果を用いて説明する。図１の４輪舵角制御装置、４輪制動力制御装置、４輪駆動力制御装置を備え、図１１のフローチャートに沿っての制御処理機能を搭載した車両モデルを用い、図１２のコースでシミュレーションを行った。本シミュレーションにおいては、コースに応じた操舵を行うドライバモデルを適用し、さらにコースからの車両のずれに応じてアクセル開度を調整するドライバモデルを適用して比較を行った。なお、ここではシミュレーション結果を本制御システム搭載車両（制御あり）と非搭載車両（制御なし）とを比較して説明する。  
まず、コース通過に要した時間は制御あり（図中符号Ｋ１）の場合、１９．７５７ｓｅｃ（平均：８２．２ｋｍ／ｈ）、制御なし（図中符号Ｋ２）の場合、２５．４４５ｓｅｃ（平均：６８．２ｋｍ／ｈ）であった。
【００５１】
単位走行距離あたりの追従偏差（図中の破線に対する偏差）は、制御ありの場合、０．０５７ｍ、制御なしの場合、０．１１１ｍであった。  
この結果より、制御ありの場合、コース通過時間は短く、車速を高レベルに保持でき、しかも、追従偏差も小さいことが明らかとなった。  
上述のところにおいて、図１，２の車両運動制御装置は、４輪それぞれの舵角、駆動力、及び制動力を独立して制御可能な４輪舵角制御装置、４輪駆動力制御装置及び４輪制動力制御装置を備えた車両に適用されるものとして説明したが、これに限定されるものではなく、次の各変形例が考えられる。
【００５２】
図１の４輪舵角制御装置、４輪駆動力制御装置及び４輪制動力制御装置を備えた車両から４輪駆動力制御装置及び４輪制動力制御装置を取り除き、４輪舵角制御装置に替えて前２輪の舵角を制御する前輪舵角制御装置（アクティブ前輪操舵システム）あるいは後輪舵角制御装置（アクティブ後輪操舵システム）を適用して、これらを介して前輪舵角または後輪舵角を制御しても良い。この場合、４輪それぞれの舵角、駆動力、及び制動力を独立して制御する場合よりも制御効果は小さくなるが、現実の車両への適用が容易である。
【００５３】
次の変形例としては、図１の４輪舵角制御装置、４輪駆動力制御装置及び４輪制動力制御装置を備えた車両から４輪舵角制御装置及び４輪制動力制御装置を取り除き、４輪駆動力制御装置に替えて左右輪駆動力制御装置（アクティブヨーコントロール）を前輪または後輪に適用して、前２輪の左右駆動力あるいは後２輪の駆動力を制御しても良い。この場合も４輪それぞれの舵角、駆動力、及び制動力を独立して制御する場合よりも制御効果は小さくなるが、現実の車両への適用が容易である。
【００５４】
次の変形例としては、図１の４輪舵角制御装置、４輪駆動力制御装置及び４輪制動力制御装置を備えた車両から４輪舵角制御装置及び４輪駆動力制御装置を取り除き、４輪制動力制御装置（アクティブスタビリティコントロール）のみとし、４輪の制動力を制御するようにしても良い。この場合も４輪それぞれの舵角、駆動力、及び制動力を独立して制御する場合よりも制御効果は小さくなるが、現実の車両への適用が容易である。
【００５５】
次の変形例として車両照明灯制御装置を説明する。この車両照明灯制御装置を用いた車両はその前方照明灯の光軸を制御する可変配光ヘッドランプ（アダプティブフロントライティングシステム：不図示）を搭載する。ここで、車両照明灯制御装置はドライバモデルを前提として得られるドライバ逆モデルを用いてドライバが目指す目標到達地点Ｐｏを演算し、車両の前方照明灯（不図示）の光軸を前方照明灯光軸切換え手段（不図示）を介して目標到達地点Ｐｏの方向に向けるよう制御する。これにより、夜間のカーブ路でのドライバの視認性をより向上させることができるアダプティブフロントライティングシステムを形成できる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の一実施形態としての車両運動制御装置が適用された車両の概略図である。
【図２】図１の車両運動制御装置の制御部のブロック図である。
【図３】図１の車両運動制御装置の車両運動制御装置の機能説明図である。
【図４】一般的なドライバモデルの複数のパターン説明図である。
【図５】ドライバ逆モデルのパラメータ同定実験の説明図である。
【図６】シミュレータ試験における操舵角−偏差の関連を示す線図である。
【図７】ドライバモデルとドライバ逆モデルの説明図である。
【図８】図１の車両運動制御装置における理想的な制御目標値を示す説明図である。
【図９】図１の車両運動制御装置におけるタイヤ力配分を説明する図で、（ａ）は各輪のタイヤ力を、（ｂ）は各輪のモーメントアームを示す。
【図１０】図１の車両運動制御装置における各輪のタイヤ力の合力、制駆動力、横力及び舵角を説明する図である。
【図１１】図１の車両運動制御装置の制御装置が行う制御フローチャートである。
【図１２】図１の車両運動制御装置の効果を説明するために行ったシミュレーションの走行コース平面図と車両の走行軌跡である。
【符号の説明】
【００５７】
１    車両
２（２ＦＬ，２ＦＲ，２ＲＬ，２ＲＲ）    前後左右の車輪
３（３ＦＬ，３ＦＲ，３ＲＬ，３ＲＲ）    ブレーキの操作機構
４    ４輪制動力制御装置
５（５ＦＬ，５ＦＲ，５ＲＬ，５ＲＲ）    ４輪舵角制御装置
６    統合コントローラ
７（７Ｆ，７Ｒ，７Ｃ）    ４輪駆動力制御装置
８    ステアリング装置
９    車速検出手段
１０    操舵角検出手段
１１    路面μ検出装置
δ      タイヤ実舵角
θｓｔ  操舵角（ハンドル角）
Ａ１    目標到達点設定手段
Ａ６    ４輪制駆動力、実舵角演算手段（制御手段）
Ａ７    タイヤ力操作手段
Ｄ      偏差
Ｐｆ    前方注視点
Ｐｏ    目標到達地点
Ｖｃ    車速
【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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