JP3873588B2 - 車両の自動操縦制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、左右制駆動力を独立に制御し、所望のヨーモーメントを発生することで自車両を目標走行車線に誘導する自動操縦制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
左右の制駆動力を独立に制御することで、車両の自動操縦を行う従来技術としては、例えば、特開平６−２２７２８３号公報に記載のものがある。
【０００３】
本従来技術は、自車両と外界との相対位置関係を検出し、目標とする走路と自車両の位置との偏差に基づいてこの偏差を減少させるような制駆動力を算出することにより、目標とする走路上へ車両を誘導するよう制御を行うものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の自動操縦制御装置にあっては、路面状態などを考慮することなく制駆動力を算出しているため、雨で濡れた路面，雪道などの低摩擦係数路面で制御が作動した場合には、算出された制駆動力により発生するヨーモーメントが過大となり、挙動が不安定となる可能性がある。
【０００５】
さらに、ドライバが操舵を行った場合にも、これに関わらず目標コースを保つようなヨーモーメントを算出するため、ドライバ操舵を打ち消すような制御が行われてしまい、ドライバにとって違和感を生じる恐れがある。
【０００６】
本発明は上記のような問題点に着目してなされたもので、その目的とするところは、自動操舵制御中にドライバが操舵を行った場合や低摩擦係数路走行時等のような走行状況において、目標とする走行車線上に自車両を誘導する自動操舵制御をそのまま維持することによる操舵違和感や車両挙動の不安定等の弊害を除去することができる車両の自動操縦制御装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明では、左右制駆動力を独立制御して所望のヨーモーメントを発生するものであって、
自動操縦に適した走行状況か適していない走行状況かを値の大小によりあらわしたものを自動操縦可否判定指標とし、操舵角／操舵角速度／パワーステアリング油圧状態を検出する操舵状態検出手段からの検出量が大きくなるにつれて、自動操縦に適していない走行状況を示す自動操縦可否判定指標を演算する自動操縦可否判定手段と、
車両の横すべり状態を演算する車両横すべり状態演算手段と、
前記車両横すべり状態演算手段からの車両横すべり状態に基づき、車両を安定化させるために必要な第１ヨーモーメントを目標ヨーモーメントとして制駆動力を制御する第１自動操縦制御手段と、
走行する自車両と外界との相対位置を演算する走行位置演算手段と、
前記走行位置演算手段からの自車両と外界との相対位置に基づいて、目標とする走行車線上に自車両を誘導するために必要な第２ヨーモーメントを目標ヨーモーメントとして制駆動力を制御する第２自動操縦制御手段と、
前記自動操縦可否判定手段により自動操縦に適した走行状況との判定に基づいて第２自動操縦制御手段が選択されているとき、前記自動操縦可否判定指標が自動操縦に適していない走行状況を示す値になるほど、また、前記第１自動操縦制御手段による作動量が大きくなるほど、目標ヨーモーメントに対する第２自動操縦制御手段の寄与度が小さくなるように変化させて自動操縦制御を行う制御則変更手段と、
を備えていることを特徴とする。
【００１０】
請求項２記載の発明では、左右制駆動力を独立制御して所望のヨーモーメントを発生するものであって、
自動操縦に適した走行状況か適していない走行状況かを値の大小によりあらわしたものを自動操縦可否判定指標とし、検出される路面摩擦係数及び車速に基づき、路面摩擦係数が低摩擦係数を示すほど、また、車速が高車速を示すほど、自動操縦に適していない走行状況を示す自動操縦可否判定指標を演算する自動操縦可否判定手段と、
車両の横すべり状態を演算する車両横すべり状態演算手段と、
前記車両横すべり状態演算手段からの車両横すべり状態に基づき、車両を安定化させるために必要な第１ヨーモーメントを目標ヨーモーメントとして制駆動力を制御する第１自動操縦制御手段と、
走行する自車両と外界との相対位置を演算する走行位置演算手段と、
前記走行位置演算手段からの自車両と外界との相対位置に基づいて、目標とする走行車線上に自車両を誘導するために必要な第２ヨーモーメントを目標ヨーモーメントとして制駆動力を制御する第２自動操縦制御手段と、
前記自動操縦可否判定手段により自動操縦に適した走行状況との判定に基づいて第２自動操縦制御手段が選択されているとき、前記自動操縦可否判定指標が自動操縦に適していない走行状況を示す値になるほど、また、前記第１自動操縦制御手段による作動量が大きくなるほど、目標ヨーモーメントに対する第２自動操縦制御手段の寄与度が小さくなるように変化させて自動操縦制御を行う制御則変更手段と、
を備えていることを特徴とする。
【００１１】
請求項３記載の発明では、請求項１または請求項２に記載の車両の自動操縦制御装置において、
前記制御則変更手段を、第２自動操縦制御手段によって演算される制御量に対するフィルタリング手段とし、前記自動操縦可否判定指標が自動操縦に適していない走行状況を示す値になるほど、第２自動操縦制御手段によって演算される制御量の低周波数成分が除去されるように作用させ、目標ヨーモーメントに対する第２自動操縦制御手段の寄与度が小さくなるように変更する手段としたことを特徴とする。
【００１２】
請求項４記載の発明では、請求項１または請求項２に記載の車両の自動操縦制御装置において、
前記制御則変更手段を、前記第１自動操縦制御手段による作動量が大きくなるか、もしくは、横すべり状態が大きくなるほど、目標ヨーモーメントに対する第２自動操縦制御手段の寄与度が小さくなるように変更する手段としたことを特徴とする。
【００１３】
請求項５記載の発明では、請求項１または請求項２に記載の車両の自動操縦制御装置において、
前記制御則変更手段を、前記第２自動操縦制御手段によって演算される制御量に対するフィルタリング手段とし、前記第１自動操縦制御手段による作動量が大きくなるか、もしくは、横すべり状態が大きくなるほど、第２自動操縦制御手段によって演算される制御量を小さくすると共に、相対的に高周波数成分が多く除去されるように作用させ、目標ヨーモーメントに対する第２自動操縦制御手段の寄与度が小さくなるように変更する手段としたことを特徴とする。
【００１４】
請求項６記載の発明では、請求項１乃至５の何れか１項に記載の車両の自動操縦制御装置において、
前記走行位置演算手段を、車両前方を撮影するカメラと、このカメラによって得られた画像から車線形状を抽出する車線形状抽出手段により構成した手段とし、前記目標とする走行車線を、該車線形状情報に基づいて定めることを特徴とする。
【００１５】
請求項７記載の発明では、請求項１乃至５の何れか１項に記載の車両の自動操縦制御装置において、
前記走行位置演算手段を、路面に埋設された磁気ネールと、車両前部に搭載された磁気センサと、この磁気センサから得られた磁気情報から磁気ネールに対する自車両の相対位置を決定する相対位置決定手段により構成した手段とし、前記目標とする走行車線を、該相対位置情報に基づいて定めることを特徴とする。
【００１６】
請求項８記載の発明では、請求項１乃至７の何れか１項に記載の車両の自動操縦制御装置において、
前記車両横すべり状態演算手段に代え、車輪のスリップ率を推定する車輪スリップ率推定手段を設け、
前記第１自動操縦制御手段を、車輪スリップ率推定手段からの車輪スリップ率を最適化するのに必要な第１ヨーモーメントを目標ヨーモーメントとして制駆動力を制御する手段としたことを特徴とする。
【００１７】
請求項９記載の発明では、請求項８に記載の車両の自動操縦制御装置において、
前記制御則変更手段を、前記第１自動操縦制御手段による作動量が大きくなるか、もしくは、車輪スリップ率が大きくなるほど、目標ヨーモーメントに対する第２自動操縦制御手段の寄与度が小さくなるように変更する手段としたことを特徴とする。
【００１８】
【発明の作用および効果】
請求項１記載の発明にあっては、自動操縦可否判定手段において、自動操縦に適した走行状況か適していない走行状況かを値の大小によりあらわしたものが自動操縦可否判定指標とされ、操舵角／操舵角速度／パワーステアリング油圧状態を検出する操舵状態検出手段からの検出量が大きくなるにつれて、自動操縦に適していない走行状況を示す自動操縦可否判定指標が演算される。
一方、第１自動操縦制御手段において、車両横すべり状態演算手段からの車両横すべり状態に基づき、車両を安定化させるために必要な第１ヨーモーメントを目標ヨーモーメントとして制駆動力が制御される。
また、第２自動操縦制御手段において、走行位置演算手段からの自車両と外界との相対位置に基づいて、目標とする走行車線上に自車両を誘導するために必要な第２ヨーモーメントを目標ヨーモーメントとして制駆動力が制御される。
そして、制御則変更手段において、自動操縦可否判定手段により自動操縦に適した走行状況との判定に基づいて第２自動操縦制御手段が選択されているとき、自動操縦可否判定指標が自動操縦に適していない走行状況を示す値になるほど、また、第１自動操縦制御手段による作動量が大きくなるほど、目標ヨーモーメントに対する第２自動操縦制御手段の寄与度が小さくなるように変化させて自動操縦制御が行われる。
即ち、通常の自動操舵による走行時には、自動操縦に適した走行状況との判定に基づき第１自動操縦制御手段と第２自動操縦制御手段による制御則が選択され、横すべりのない走行状況では目標とする走行車線上に自車両を誘導する第２ヨーモーメントを目標ヨーモーメントとして制駆動力が制御され、横すべりが加わると第２ヨーモーメントに第１ヨーモーメントを加えて目標ヨーモーメントとし、目標とする走行車線上に自車両を誘導するばかりでなく、横すべりに対し車両を安定化させるべく制駆動力が制御される。
一方、自動操縦に適した走行状況との判定に基づき第２自動操縦制御手段が選択されているとき、自動操舵による走行中にドライバが操舵を行うことで自動操縦に適していない走行状況と判定されると、自動操縦可否判定指標指標が自動操縦に適していない走行状況を示す値になり、目標車線上に自車両を誘導する第２ヨーモーメント（ドライバの操舵によるモーメント方向とは逆方向のモーメント）を得る第２自動操縦制御の寄与度が小さくなる。
よって、自動操舵中にドライバが操舵を行った場合、ドライバ操舵を打ち消す方向の第２ヨーモーメントを得る制御が抑制され、ドライバの操舵違和感を解消することができる。
また、２つの制御則の寄与度（重み付け）を変更することで、走行状況の自動操縦適性度に応じて徐々に制御則が変更される制御となり、制御則をＯＮ／ＯＦＦ的に切替変更する場合の車両挙動変化や違和感を抑えることができる。
さらに、操舵角／操舵角速度／パワーステアリング油圧状態を検出する操舵状態検出手段からの検出量が大きくなるにつれて、自動操縦可否判定指標が自動操縦に適していない走行状況を示す値とされる。
よって、操舵状態検出手段によりドライバの操舵意志と操舵量が検出された時には、自動操縦可否判定指標が自動操縦に適していない走行状況を示す値とされることで、自動操舵中にドライバが操舵を行った場合、確実にドライバ操舵を打ち消すような制御が抑制され、ドライバの操舵違和感を解消することができる。
【００２１】
請求項２記載の発明にあっては、自動操縦可否判定手段において、自動操縦に適した走行状況か適していない走行状況かを値の大小によりあらわしたものが自動操縦可否判定指標とされ、検出される路面摩擦係数及び車速に基づき、路面摩擦係数が低摩擦係数を示すほど、また、車速が高車速を示すほど、自動操縦に適していない走行状況を示す自動操縦可否判定指標が演算される。
一方、第１自動操縦制御手段において、車両横すべり状態演算手段からの車両横すべり状態に基づき、車両を安定化させるために必要な第１ヨーモーメントを目標ヨーモーメントとして制駆動力が制御される。
また、第２自動操縦制御手段において、走行位置演算手段からの自車両と外界との相対位置に基づいて、目標とする走行車線上に自車両を誘導するために必要な第２ヨーモーメントを目標ヨーモーメントとして制駆動力が制御される。
そして、制御則変更手段において、自動操縦可否判定手段により自動操縦に適した走行状況との判定に基づいて第２自動操縦制御手段が選択されているとき、自動操縦可否判定指標が自動操縦に適していない走行状況を示す値になるほど、また、第１自動操縦制御手段による作動量が大きくなるほど、目標ヨーモーメントに対する第２自動操縦制御手段の寄与度が小さくなるように変化させて自動操縦制御が行われる。
即ち、通常の自動操舵による走行時には、自動操縦に適した走行状況との判定に基づき第１自動操縦制御手段と第２自動操縦制御手段による制御則が選択され、横すべりのない走行状況では目標とする走行車線上に自車両を誘導する第２ヨーモーメントを目標ヨーモーメントとして制駆動力が制御され、横すべりが加わると第２ヨーモーメントに第１ヨーモーメントを加えて目標ヨーモーメントとし、目標とする走行車線上に自車両を誘導するばかりでなく、横すべりに対し車両を安定化させるべく制駆動力が制御される。
一方、自動操縦に適した走行状況との判定に基づき第２自動操縦制御手段が選択されているとき、雨で濡れた路面や雪道等の走行時には、車両の横すべりが大きくて頻繁に生じることで、車両横すべり状態に基づき、車両を安定化させるために必要な第１ヨーモーメントを得る第１自動操縦制御の作動量が大きくなり、目標車線上に自車両を誘導する第２ヨーモーメント（第１ヨーモーメントとは同方向のモーメント）を得る第２自動操縦制御の寄与度が小さくなる。
よって、低摩擦係数路等での自動操舵制御中に横すべりが生じた場合、第２ヨーモーメントを得る制御が抑制され、第２ヨーモーメントがそのまま加算される場合に比べて制駆動トルクが小さく抑えられ、車両挙動の安定性を確保することができる。
また、２つの制御則の寄与度（重み付け）を変更することで、走行状況の自動操縦適性度に応じて徐々に制御則が変更される制御となり、制御則をＯＮ／ＯＦＦ的に切替変更する場合の車両挙動変化や違和感を抑えることができる。
さらに、検出される路面摩擦係数及び車速に基づき、路面摩擦係数が低摩擦係数を示すほど、また、車速が高車速を示すほど、自動操縦可否判定指標が自動操縦に適していない走行状況を示す値とされる。
よって、路面摩擦係数が低摩擦係数を示すほど、また、車速が高車速を示すほど横すべりが発生し易い走行状況であり、この時には、自動操縦可否判定指標が自動操縦に適していない走行状況を示す値とされることで、実際の横すべりの発生を待つことなく、未然に制駆動トルクが過大になるのが抑制され、車両挙動の安定性を確保することができる。
【００２２】
請求項３記載の発明にあっては、制御則変更手段が、第２自動操縦制御手段によって演算される制御量に対するフィルタリング手段とされ、自動操縦可否判定指標が自動操縦に適していない走行状況を示す値になるほど、第２自動操縦制御手段によって演算される制御量の低周波数成分が除去されるように作用させ、目標ヨーモーメントに対する第２自動操縦制御手段の寄与度が小さくなるように変更される。
よって、ドライバが操舵を行った場合においては、第２自動操縦制御手段によって演算される制御量の低周波数成分が低減されるため、路面から受ける外乱等に対して進路を修正するための比較的高周波数の制御量のみが発生され、ドライバ操舵を打ち消すような制御が行われることがなく、ドライバにとって違和感のない特性とすることができる。
【００２３】
請求項４記載の発明にあっては、制御則変更手段において、第１自動操縦制御手段による作動量が大きくなるか、もしくは、横すべり状態が大きくなるほど、目標ヨーモーメントに対する第２自動操縦制御手段の寄与度が小さくなるように変更される。
よって、第１自動操縦制御手段による作動量が大きくなる前に、雨で濡れた路面，雪道等での自動操舵制御中に横すべりが発生した場合、横すべりの発生時点で第２自動操縦制御手段による制御量が小さくなるように補正され、横すべりの発生に対し応答良く車両挙動の安定性を確保することができる。
【００２４】
請求項５記載の発明にあっては、制御則変更手段が、第２自動操縦制御手段によって演算される制御量に対するフィルタリング手段とされ、第１自動操縦制御手段による作動量が大きくなるか、もしくは、横すべり状態が大きくなるほど、第２自動操縦制御手段によって演算される制御量が小さくされると共に、相対的に高周波数成分が多く除去されるように作用させ、目標ヨーモーメントに対する第２自動操縦制御手段の寄与度が小さくなるように変更される。
よって、雨で濡れた路面，雪道等での自動操舵制御中に横すべりが発生した場合、第２自動操縦制御手段による制御量が小さくなるように補正されることで、横すべりの発生に対し車両挙動の安定性を確保することができると同時に、相対的に高周波数成分が多く除去されるように作用させることで、目標とする車線へ向かうための低周波数成分による第２ヨーモーメントが重畳され、目標車線へ自車両を向かわせることが可能となる。
【００２５】
請求項６記載の発明にあっては、走行位置演算手段が、車両前方を撮影するカメラと、このカメラによって得られた画像から車線形状を抽出する車線形状抽出手段により構成され、目標とする走行車線が、該車線形状情報に基づいて定められる。
よって、高速道路等のように路面上に走行ラインが描かれているような道路の走行において、目標走行車線情報を用いて演算される第２ヨーモーメントを正確に演算することができる。
【００２６】
請求項７記載の発明にあっては、走行位置演算手段が、路面に埋設された磁気ネールと、車両前部に搭載された磁気センサと、この磁気センサから得られた磁気情報から磁気ネールに対する自車両の相対位置を決定する相対位置決定手段により構成され、目標とする走行車線が、該相対位置情報に基づいて定められる。
よって、磁気ネールが埋設された道路の走行において、目標走行車線情報を用いて演算される第２ヨーモーメントを正確に演算することができる。
【００２７】
請求項８記載の発明にあっては、第１自動操縦制御手段において、車輪スリップ率推定手段からの車輪スリップ率を最適化するのに必要な第１ヨーモーメントを目標ヨーモーメントとして制駆動力が制御される。
即ち、第１自動操縦制御手段において、請求項１記載の車両横すべり状態に代え車輪スリップ率が用いられる。
よって、雨で濡れた路面，雪道等での自動操舵制御中に車輪スリップが発生するような場合、第１自動操縦制御手段において第１ヨーモーメントを得る制駆動トルクのみが与えられるため、第１ヨーモーメントに第２ヨーモーメントが加算されて制駆動トルクが過大になるのが抑制され、車両挙動の安定性を確保することができる。
【００２８】
請求項９記載の発明にあっては、制御則変更手段において、第１自動操縦制御手段による作動量が大きくなるか、もしくは、車輪スリップ率が大きくなるほど、目標ヨーモーメントに対する第２自動操縦制御手段の寄与度が小さくなるように変更される。
よって、雨で濡れた路面，雪道等での自動操舵制御中に車輪スリップが発生して第１自動操縦制御手段による制御量が大きくなったり、車輪スリップ率が大きくなった場合、第２自動操縦制御手段による制御量が小さくなるように補正されることで、車両挙動を不安定とする過大な制駆動トルクの発生が抑えられる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
図１は実施の形態１における車両の自動操縦装置を示す全体構成図である。
まず構成を説明すると、各輪のブレーキ液圧を制御することで制動トルクを可変制御する制動液圧制御装置１と、空気流量，燃料噴射量，点火時期を制御することによってエンジン出力を可変制御するエンジン出力制御装置２が備えられ、それぞれコントロールユニット３からの指令信号に基づいて各輪の制御力、エンジン出力を発生する。また、車両前方には、車線状況を撮影するＣＣＤカメラ４が設けられ、車体上には鉛直軸回りの回転速度を検出するヨーレートセンサ５と左右方向の加速度を検出する横加速度センサ６が設けられ、また、エンジン７及び変速機８を介して回転駆動力が伝達されるプロペラシャフト９には車速を検出する車速センサ１０が設けられ、それぞれの出力はコントロールユニット３に入力されている。さらに、図外の操舵機構には操舵角センサ１１が設けられ、同じくコントロールユニット３に入力されている。
【００３０】
図２には、コントロールユニット３の全体構成図を示す。
コントロールユニット３には、ヨーレートセンサ５，横加速度センサ６，操舵角センサ１１，車速センサ１０，ＣＣＤカメラ４からの信号を入力して、コントローラ内の演算に用いるデジタル値に変換する信号入力処理部３０１を備えている。
【００３１】
そして、ヨーレートγ，横加速度Ｇｙ，操舵角δ，車速Ｖから車両の横すべり状態を算出する横すべり状態演算部３０８と、横すべり状態に基づき、車両の走行状態を安定化させるための第１ヨーモーメントＭ１を算出する第１ヨーモーメント演算部３０９と、第１ヨーモーメントＭ１に基づいて各輪の制駆動トルクＴ１を算出する第１制駆動トルク演算部３１０を備え、これらは第１自動操縦制御手段に相当する。
【００３２】
また、車速ＶとＣＣＤカメラ信号に基づき、自車の走行車線上の位置を演算する走行位置演算部３１１と、自車の走行車線上の位置に基づき、車両を車線上に追従させるための第２ヨーモーメントＭ２を算出するための第２ヨーモーメント演算部３１２と、第２ヨーモーメントＭ２に基づいて各輪の制駆動トルクＴ２を算出する第２制駆動トルク演算部３１３を備え、これらは第２自動操縦制御手段に相当する。
【００３３】
さらに、操舵角δと車速Ｖに基づいて自動操縦の可否を判定するための指標Ｊを算出する自動操縦可否判断指標演算部３０２（自動操縦可否判定手段）が設けられ、前記指標Ｊ及び制駆動トルクＴ１，Ｔ２を入力し、これらに入力情報に基づいて目標制動トルク及び目標駆動トルクを算出する目標制駆動トルク演算部３０３（制御則変更手段）が設けられている。そして、出力処理部として、目標制動トルクに基づき、各輪の制動液圧を演算する制動液圧演算部３０４と、各輪の目標液圧に基づき制御信号を制動液圧制御装置１に出力する信号出力処理部３０５と、目標駆動トルクに基づき目標エンジントルクを演算するエンジン出力演算部３０６と、目標エンジントルクをエンジンコントロールユニット２に対して送信する信号通信処理部３０７が設けられている。
【００３４】
図３は実施の形態１における自動操縦制御処理作動の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。なお、このフローチャートに示す手順は、タイマ割り込みによって、一定時間毎にこのジョブが起動され、順次下記の内容で処理が実行される。
【００３５】
ステップ１０１では、操舵角センサ１１，横加速度センサ６，ヨーレートセンサ５，車速センサ１０，ＣＣＤカメラ４からの信号を入力し、その後の演算処理に用いることのできる電気信号に変換される。
【００３６】
ここで、ヨーレートセンサ５は、図４に示すように、ヨーレートに比例した電圧を出力するセンサで、左旋回時に正の値を出力する。また、横加速度センサ６は、図５に示すように、横加速度に比例した電圧を出力し、左旋回時に正の値を出力するよう取り付けられている。
また、ＣＣＤカメラ４は、車両前方に取り付けられ、図６に示すように、道路上の車線を撮影し、画像情報を出力する。また、操舵角センサ１１と車速センサ１０は、それぞれ操舵軸とプロペラシャフトの回転に応じてパルス出力するものであり、信号入力処理部３０１において操舵角値δ、車速値Ｖに変換される。
【００３７】
ステップ１０２では、横すべり状態が演算される。即ち、ヨーレートγ，横加速度Ｇｙ，車速Ｖに基づき重心点横すべり角βの変化速度ｄβ／ｄｔ及び重心点横すべり角βを、
ｄβ／ｄｔ＝Ｇｙ／Ｖ−γ
β＝ｄβ／ｄｔの積分値
として算出し、算出したβ，ｄβ／ｄｔに基づき、制御作動の有無を判断する。ここで、制御作動／非作動を判断するしきい値は、β×（ｄβ／ｄｔ）＝一定値の線をしきい値線とし、しきい値線未満の領域を制御非作動とし、しきい値線以上の領域を制御作動とする。そして、このしきい値線は、図７に示すように、車速Ｖまたは操舵角δが大きくなるにつれて上方へ移動し、制御作動領域を狭めるように設定されている。
【００３８】
ステップ１０３では、ヨーレートγ，横すべり角β及びステップ１０２での判断結果に基づき、第１ヨーモーメントＭ１が算出される。第１ヨーモーメントＭ１は、車両の横すべり状態を緩和するように算出されるモーメントであり、次式により算出される。
Ｍ１＝−Ｋａ×γ−Ｋｂ×β
（Ｋａ，Ｋｂはゲイン）
【００３９】
ステップ１０４では、第１ヨーモーメントＭ１の算出結果に基づき、このモーメントＭ１を発生するために必要な各輪の制駆動トルクＴ１が算出される。前後輪におけるトレッドをそれぞれＴｆ，Ｔｒとして、
Ｍ１＞０の場合
Ｔ１＿１＝−Ｍ１／Ｔｆ（前左輪）
Ｔ１＿２＝０ （前右輪）
Ｔ１＿３＝−Ｍ１／Ｔｒ（後左輪）
Ｔ１＿４＝０ （後右輪）
Ｍ１＜０の場合
Ｔ１＿１＝０ （前左輪）
Ｔ１＿２＝Ｍ１／Ｔｆ（前右輪）
Ｔ１＿３＝０ （後左輪）
Ｔ１＿４＝Ｍ１／Ｔｒ（後右輪）
とする。なお、Ｔ１が正の値の場合は駆動トルク，Ｔ１が負の値の場合は制動トルクをあらわす。
【００４０】
ステップ１０５では、ＣＣＤカメラ４が撮影した図６に示すような画像から、道路白線部分を抽出し、図８に示すように、車線内における自車の横偏差Ｙ及びヨー角ψが算出される。
【００４１】
ステップ１０６では、車線内における自車の横偏差Ｙ及びヨー角ψに基づき、第２ヨーモーメントＭ２が算出される。第２ヨーモーメントＭ２は、横偏差Ｙ及びヨー角ψを減少させるように発生されるモーメントであり、次式に基づいて算出する。
Ｍ２＝−Ｋｃ×Ｙ−Ｋｄ×ψ
（Ｋｃ，Ｋｄはゲイン）
【００４２】
ステップ１０７では、第２ヨーモーメントＭ２の算出結果に基づき、この第２ヨーモーメントＭ２を発生するために必要な各輪の制駆動トルクＴ２が算出される。
Ｔ２＿１＝−Ｍ２／Ｔｆ（前左輪）
Ｔ２＿２＝Ｍ２／Ｔｆ （前右輪）
Ｔ２＿３＝−Ｍ２／Ｔｒ（後左輪）
Ｔ２＿４＝Ｍ２／Ｔｒ （後右輪）
なお、Ｔ２が正の値の場合は駆動トルク、Ｔ２が負の値の場合は制動トルクをあらわす。
【００４３】
ステップ１０８では、第２ヨーモーメントＭ２として算出されるヨーモーメントを実際に発生させるか否かを判断する判断指標Ｊが算出される。判断指標Ｊは、例えば、図９に示すように、操舵角検出値δの大きさ｜δ｜の増加に応じて増加すると共に、高速になるほど小さな舵角に対して判断指標Ｊが大きな値となる関数として定められる。
【００４４】
ステップ１０９では、上記で算出されたＴ１＿１〜４，Ｔ２＿１〜４，Ｍ１，Ｊに基づいて、最終的な目標制駆動トルクＴ＿１〜４が算出される。
即ち、図１０に示すように、第１ヨーモーメントＭ１に基づいてゲインＫ１が計算され、判断指標Ｊに基づいてゲインＫ２が計算され、２つのゲインＫ１，Ｋ２を掛け合わせたゲインＫ（制御則寄与度）と、第２ヨーモーメントＭ２を発生するために必要な各輪の制駆動トルクＴ２＿１〜４とを掛け合わせて制駆動トルクＴ２＿１〜４が補正され、第１ヨーモーメントＭ１を発生するために必要な各輪の制駆動トルクＴ１＿１〜４と、ゲインＫにより補正された制駆動トルクＴ２＿１〜４とを加算して最終的な目標制駆動トルクＴ＿１〜４が算出される。
このとき、第１ヨーモーメントＭ１，判断指標Ｊに基づいて、ゲインＫ１，Ｋ２をそれぞれ算出する。これらのゲインＫ１，Ｋ２は、例えば、図１１に示すように、ある一定以上のＭ１値，Ｊ値までは１を保ち、それ以上の値に対して減少する関数として定められる。
【００４５】
ステップ１１０では、目標制駆動トルクＴ＿１〜４が負の値の場合、制動液圧演算部３０４において、目標制動トルクに応じた制動液圧目標値が算出される。
【００４６】
ステップ１１１では、目標制駆動トルクＴ＿１〜４が正の値の場合、エンジン出力演算部３０６において、目標エンジントルクが算出される。
【００４７】
ステップ１１２では、信号出力処理部３０５において制動液圧目標値に応じた各輪液圧指令信号が制動液圧制御装置１に出力され、また、信号通信処理部３０７において目標エンジントルクに応じたトルク指令がエンジン出力制御装置２に送信される。
【００４８】
本実施の形態１によれば、雨，雪などによりすべりやすくなった路面上では、車両が横すべりしている状態から安定させるための第１ヨーモーメントＭ１が大きくなるにつれて、前方車線に追従するための第２ヨーモーメントＭ２が低減されるため、このような車線に追従する制御を行うことで目標ヨーモーメントが過大になり、車両挙動が不安定な状態になることがない。
【００４９】
また、ドライバが操舵を行った場合には、これに応じて第２ヨーモーメントＭ２が低減されるため、ドライバ操舵を打ち消すような制御が行われることが無く、ドライバにとって違和感を生じることがない。
【００５０】
なお、本実施の形態１では、自動操縦可否判断指標演算部３０２において、ドライバが操舵していることを検出するために、ステアリング操舵角を検出する例を示したが、これは舵角速度を用いても同様の効果を得ることができる。また、図１２に示すように、パワーステアリング機構２０の油圧を計測し、これに応じて図１３のように判断指標Ｊを定めることもできる。この方法によれば、操舵角が発生する以前にドライバの操舵意志を検出することができるため、ドライバにとってより違和感のない制御を行うことができる。
【００５１】
また、前方の車線状況を検出する手段としてカメラを用いる例を示したが、これに代えて、図１４に示すように、路面に埋設された磁気レール２１と車両前部に搭載された磁気センサ２２によって走行車線に対する自車位置を検出することも可能であり、この例では、車両前部に設けた３つの磁気センサ２２，２２，２２における検出強度の比率より、車両の横変位を算出し、第２ヨーモーメントＭ２を、
Ｍ２＝−Ｋ３×Ｙ
の式により算出する。
【００５２】
更に、上記実施の形態１では、第１ヨーモーメントＭ１に基づいてゲインＫ１の算出を行う例を示したが、図１５に示すように、横すべり角βの絶対値｜β｜または横すべり角βの微分値ｄβ／ｄｔの絶対値｜ｄβ／ｄｔ｜に基づいてゲインＫ１を定めることも可能である。この方法によれば、横すべり状態演算部３０８、第１ヨーモーメント演算部３０９において車両を安定化させるための第１ヨーモーメントＭ１が演算される以前に、横すべり状態に応じてゲインＫ１が変更されるため、横すべりが発生しそうな状態において、未然に第２ヨーモーメントＭ２に伴う制駆動トルクを低減することができる。
【００５３】
（実施の形態２）
図１６は実施の形態２におけるコントロールユニット３の全体構成を示す図である。
基本的構成は前述の実施の形態１と同様であるため、異なる点についてのみ説明すると、実施の形態２には路面摩擦係数推定部３１４を備えると共に、自動操縦可否判断指標演算部３０２において、路面摩擦係数推定値と車速に基づいて判断指標Ｊを算出するよう構成されている。
【００５４】
路面摩擦係数推定部３１４では、図１７に示すように、横すべり状態演算部３０８で算出された横すべり角βの値が急に増大し、スリップ状態に至ったと判断される時点における横加速度値に基づいて、路面摩擦係数が推定される。
【００５５】
自動操縦可否判断指標演算部３０２では、路面摩擦係数推定値μと車速Ｖに基づき、図１８に示すように、車速Ｖが速くなるにつれて、また、路面摩擦係数推定値μが小さくなるにつれて判断指標Ｊが大きくなるように定められる。
【００５６】
実施の形態２では、上記のように構成したことで、路面摩擦係数推定値μ（路面のすべり易さ）と車速Ｖに基づいて、予め第２ヨーモーメントＭ２が低減されるため、高速走行時や低μ路走行時に目標ヨーモーメント（制駆動トルク）が過大になることを原因として車両挙動が不安定になることが防止される。
【００５７】
（実施の形態３）
図１９は実施の形態３の目標制駆動トルク演算部３０３を示す制御ブロック図である。
基本的構成は実施の形態１と同様であるため、異なる点についてのみ説明すると、目標制駆動トルク演算部３０３において、第２ヨーモーメントＭ２に基づく制駆動トルクＴ２＿１〜４にゲインＫ１，Ｋ２を乗じるのに代えて、第２ヨーモーメントＴ２＿１〜４から高周波成分のみを除去するローパスフィルタ３０
ＫＬ・｛１／（１＋ＴＬ・ｓ）｝
ｓ；ラプラス演算子
ＴＬ；フィルタの時定数
ＫＬ；ゲイン
と低周波成分のみを除去するハイパスフィルタ３１
ＫＨ・｛Ｔ・ｓ／（１＋ＴＨ・ｓ）｝
ＴＨ；フィルタの時定数
ＫＨ；ゲイン
を備え、第１ヨーモーメントＭ１と判断指標Ｊの値に応じてそれぞれの時定数ＴＬ，ＴＨとゲインＫＬ，ＫＨを定めるようにしたものである。
【００５８】
ここで、ローパスフィルタ３０の時定数ＴＬとゲインＫＬは、図２０に示すように、第１ヨーモーメントＭ１の増加に対して時定数ＴＬが大きくなり、第１ヨーモーメントＭ１の増加に対してゲインＫＬを低下するように定められる。
また、ハイパスフィルタ３１の時定数ＴＨとゲインＫＨは、図２１に示すように、判断指標Ｊの増加に対して時定数ＴＨが大きくなり、また、第１ヨーモーメントＭ１の増加に対してゲインＫＨが低下するように定められる。なお、第１ヨーモーメントＭ１の増加に対しては、ローパスフィルタ３０におけるゲインＫＬの低下に対してハイパスフィルタ３１におけるゲインＫＨの低下が相対的に大きくなるように定められる。
【００５９】
よって、本実施の形態３によれば、雨，雪などによりすべりやすくなった路面上では、車両が横すべりしている状態から安定させるための第１ヨーモーメントＭ１が大きくなるにつれて、前方車線に追従するための第２ヨーモーメントＭ２から高周波成分が除去されると共に、低周波成分については低減して加えられるため、車両が不安定な状態になることをと防ぎつつ、車線に追従する作用を維持することができる。
【００６０】
また、ドライバが操舵を行った場合には、これに応じて第２ヨーモーメントＭ２からの低周波成分のみが低減されるため、ドライバ操舵を打ち消すような制御を行うことを防止しながら、路面の凹凸等により進路が乱される現象に対しては制御力による補正を行うことが可能になる。
【００６１】
（実施の形態４）
図２２は実施の形態４における車両の自動操縦装置の全体構成図である。
この自動操縦装置においては、各輪に車輪速センサ１２を備え、図２３のコントロールユニット３の全体構成図に示すように、横すべり状態演算部３０８及び第１ヨーモーメント演算部３０９に代え車輪スリップ率推定部３１５を設け、制動時の車輪ロックと駆動時の車輪空転を防ぐと共に、ＣＣＤカメラ４から得た車線に対する自車位置情報に基づくヨーモーメントを発生する。
【００６２】
車輪スリップ率算出部３１５では、４輪の車輪速のうち最大のものＶＷmaxと最小のものＶＷminとし、
駆動時であれば、
α＝（ＶＷmax−ＶＷmin）／ＶＷmin
制動時であれば
α＝（ＶＷmax−ＶＷmin）／ＶＷmax
の式によりスリップ率αを算出する。これに基づき、第１制駆動トルク演算部３１０では、駆動時であれば、上記スリップ率αが適正値０．１を越える場合、駆動トルクを低減する方向に補正トルクを算出する。即ち、後輪駆動であれば、
Ｔ１＿１，Ｔ１＿２＝０
Ｔ１＿３，Ｔ１＿４ …減少方向に補正
また、前輪駆動であれば、
Ｔ１＿１，Ｔ１＿２ …減少方向に補正
Ｔ１＿３，Ｔ１＿４＝０
となるように補正値を出力する。
【００６３】
以下、第２制駆動トルク演算部３１３及び自動操縦可否判断指標演算部３０２においては、実施の形態１と同様に処理を行い、目標制駆動トルクＴ＿１〜４の演算を行う。
【００６４】
目標制駆動トルクＴ＿１〜４の演算では、実施の形態１と同様に、図２４に示すブロックに従って目標制駆動トルクＴ＿１〜４を演算する。即ち、スリップ率αに基づいてゲインＫ１が計算され、判断指標Ｊに基づいてゲインＫ２が計算され、２つのゲインＫ１，Ｋ２を掛け合わせたゲインＫ（制御則寄与度）と、第２ヨーモーメントＭ２を発生するために必要な各輪の制駆動トルクＴ２＿１〜４とを掛け合わせて制駆動トルクＴ２＿１〜４が補正され、第１ヨーモーメントＭ１を発生するために必要な各輪の制駆動トルクＴ１＿１〜４と、ゲインＫにより補正された制駆動トルクＴ２＿１〜４とを加算して最終的な目標制駆動トルクＴ＿１〜４が算出される。
ここで、ゲインＫ１は、図２５に示すように、スリップ率αの増加に対して減少するように定められている。
【００６５】
実施の形態４では、上述のような構成を採用したことにより、雨で濡れた路面，雪道等でスリップが生じた場合には、第２ヨーモーメントＭ２を発生するために必要な各輪の制駆動トルクＴ２＿１〜４が小さくなるよう補正されるため、過大な制駆動力を発生しようとすることを防ぐことができる。
【００６６】
（他の実施の形態）
【００６７】
以上、本発明を実施の形態１乃至実施の形態４により説明してきたが、具体的な構成や制御内容については、これら実施の形態に限られるものではなく、請求項に記載の構成要件を備えているものであれば本発明に含まれる。
【００６８】
例えば、実施の形態１乃至実施の形態４では、判断指標Ｊの値が設定値を超える場合、判断指標Ｊの値が大きくなるほど徐々に第２自動操縦制御（目標走行車線上に自車両を誘導する制御則）の寄与度を小さく変更する例を示したが、判断指標Ｊの値が設定値を超える場合、第２自動操縦制御を止め、第１自動操縦制御のみとする例も含まれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１の自動操舵制御装置を示す全体構成図である。
【図２】実施の形態１におけるコントロールユニット内の処理ブロック図である。
【図３】実施の形態１におけるコントロールユニットで行われる自動操縦制御処理作動の流れを示すフローチャートである。
【図４】実施の形態１におけるヨーレートセンサの出力電圧特性図である。
【図５】実施の形態１における横加速度センサの出力電圧特性図である。
【図６】実施の形態１におけるＣＣＤカメラでの撮影画像の例を示す図である。
【図７】実施の形態１における第１自動操縦制御の作動判断しきい値の設定例を示す図である。
【図８】実施の形態１における目標車線に対する自車両の位置の定義を示す図である。
【図９】実施の形態１における操舵角の大きさに対する判断指標Ｊの設定例を示す図である。
【図１０】実施の形態１における目標制駆動トルク演算部を示す制御ブロック図である。
【図１１】実施の形態１におけるゲインＫ１，Ｋ２の定義の一例を示す図である。
【図１２】パワーステアリング機構の油圧を計測する方法の一例を示す図である。
【図１３】圧力差に対する判断指標の設定例を示す図である。
【図１４】磁気マーカにより車両位置を検出する一例を示す図である。
【図１５】スリップ状態に応じてゲインＫ１を定める一例を示す図である。
【図１６】実施の形態２におけるコントロールユニット内の処理ブロック図である。
【図１７】実施の形態２における横すべり角から路面摩擦係数を推定する方法の一例を示す図である。
【図１８】実施の形態２における判断指標の設定例を示す図である。
【図１９】実施の形態３における目標制駆動演算部を示すブロック図である。
【図２０】実施の形態３におけるローパスフィルタ特性設定図である。
【図２１】実施の形態３におけるハイパスフィルタ特性設定図である。
【図２２】実施の形態４の自動操舵制御装置を示す全体構成図である。
【図２３】実施の形態４におけるコントロールユニット内の処理ブロック図である。
【図２４】実施の形態４における目標制駆動演算部を示すブロック図である。
【図２５】実施の形態４におけるゲインＫ１の定義を示す一例図である。
【符号の説明】
１ 制動液圧制御装置
２ エンジン出力制御装置
３ コントロールユニット
４ ＣＣＤカメラ
５ ヨーレートセンサ
６ 横加速度センサ
７ エンジン
８ 変速機
９ プロペラシャフト
１０ 車速センサ
１１ 操舵角センサ
３０１ 信号入力処理部
３０２ 自動操縦可否判断指標演算部（自動操縦可否判定手段）
３０３ 目標制駆動トルク演算部（制御則変更手段）
３０４ 制動液圧演算部
３０５ 信号出力処理部
３０６ エンジン出力演算部
３０７ 信号通信処理部
３０８ 横すべり状態演算部
３０９ 第１ヨーモーメント演算部
３１０ 第１制駆動トルク演算部
３１１ 走行位置演算部
３１２ 第２ヨーモーメント演算部
３１３ 第２制駆動トルク演算部
【発明の属する技術分野】
本発明は、左右制駆動力を独立に制御し、所望のヨーモーメントを発生することで自車両を目標走行車線に誘導する自動操縦制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
左右の制駆動力を独立に制御することで、車両の自動操縦を行う従来技術としては、例えば、特開平６−２２７２８３号公報に記載のものがある。
【０００３】
本従来技術は、自車両と外界との相対位置関係を検出し、目標とする走路と自車両の位置との偏差に基づいてこの偏差を減少させるような制駆動力を算出することにより、目標とする走路上へ車両を誘導するよう制御を行うものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の自動操縦制御装置にあっては、路面状態などを考慮することなく制駆動力を算出しているため、雨で濡れた路面，雪道などの低摩擦係数路面で制御が作動した場合には、算出された制駆動力により発生するヨーモーメントが過大となり、挙動が不安定となる可能性がある。
【０００５】
さらに、ドライバが操舵を行った場合にも、これに関わらず目標コースを保つようなヨーモーメントを算出するため、ドライバ操舵を打ち消すような制御が行われてしまい、ドライバにとって違和感を生じる恐れがある。
【０００６】
本発明は上記のような問題点に着目してなされたもので、その目的とするところは、自動操舵制御中にドライバが操舵を行った場合や低摩擦係数路走行時等のような走行状況において、目標とする走行車線上に自車両を誘導する自動操舵制御をそのまま維持することによる操舵違和感や車両挙動の不安定等の弊害を除去することができる車両の自動操縦制御装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明では、左右制駆動力を独立制御して所望のヨーモーメントを発生するものであって、
自動操縦に適した走行状況か適していない走行状況かを値の大小によりあらわしたものを自動操縦可否判定指標とし、操舵角／操舵角速度／パワーステアリング油圧状態を検出する操舵状態検出手段からの検出量が大きくなるにつれて、自動操縦に適していない走行状況を示す自動操縦可否判定指標を演算する自動操縦可否判定手段と、
車両の横すべり状態を演算する車両横すべり状態演算手段と、
前記車両横すべり状態演算手段からの車両横すべり状態に基づき、車両を安定化させるために必要な第１ヨーモーメントを目標ヨーモーメントとして制駆動力を制御する第１自動操縦制御手段と、
走行する自車両と外界との相対位置を演算する走行位置演算手段と、
前記走行位置演算手段からの自車両と外界との相対位置に基づいて、目標とする走行車線上に自車両を誘導するために必要な第２ヨーモーメントを目標ヨーモーメントとして制駆動力を制御する第２自動操縦制御手段と、
前記自動操縦可否判定手段により自動操縦に適した走行状況との判定に基づいて第２自動操縦制御手段が選択されているとき、前記自動操縦可否判定指標が自動操縦に適していない走行状況を示す値になるほど、また、前記第１自動操縦制御手段による作動量が大きくなるほど、目標ヨーモーメントに対する第２自動操縦制御手段の寄与度が小さくなるように変化させて自動操縦制御を行う制御則変更手段と、
を備えていることを特徴とする。
【００１０】
請求項２記載の発明では、左右制駆動力を独立制御して所望のヨーモーメントを発生するものであって、
自動操縦に適した走行状況か適していない走行状況かを値の大小によりあらわしたものを自動操縦可否判定指標とし、検出される路面摩擦係数及び車速に基づき、路面摩擦係数が低摩擦係数を示すほど、また、車速が高車速を示すほど、自動操縦に適していない走行状況を示す自動操縦可否判定指標を演算する自動操縦可否判定手段と、
車両の横すべり状態を演算する車両横すべり状態演算手段と、
前記車両横すべり状態演算手段からの車両横すべり状態に基づき、車両を安定化させるために必要な第１ヨーモーメントを目標ヨーモーメントとして制駆動力を制御する第１自動操縦制御手段と、
走行する自車両と外界との相対位置を演算する走行位置演算手段と、
前記走行位置演算手段からの自車両と外界との相対位置に基づいて、目標とする走行車線上に自車両を誘導するために必要な第２ヨーモーメントを目標ヨーモーメントとして制駆動力を制御する第２自動操縦制御手段と、
前記自動操縦可否判定手段により自動操縦に適した走行状況との判定に基づいて第２自動操縦制御手段が選択されているとき、前記自動操縦可否判定指標が自動操縦に適していない走行状況を示す値になるほど、また、前記第１自動操縦制御手段による作動量が大きくなるほど、目標ヨーモーメントに対する第２自動操縦制御手段の寄与度が小さくなるように変化させて自動操縦制御を行う制御則変更手段と、
を備えていることを特徴とする。
【００１１】
請求項３記載の発明では、請求項１または請求項２に記載の車両の自動操縦制御装置において、
前記制御則変更手段を、第２自動操縦制御手段によって演算される制御量に対するフィルタリング手段とし、前記自動操縦可否判定指標が自動操縦に適していない走行状況を示す値になるほど、第２自動操縦制御手段によって演算される制御量の低周波数成分が除去されるように作用させ、目標ヨーモーメントに対する第２自動操縦制御手段の寄与度が小さくなるように変更する手段としたことを特徴とする。
【００１２】
請求項４記載の発明では、請求項１または請求項２に記載の車両の自動操縦制御装置において、
前記制御則変更手段を、前記第１自動操縦制御手段による作動量が大きくなるか、もしくは、横すべり状態が大きくなるほど、目標ヨーモーメントに対する第２自動操縦制御手段の寄与度が小さくなるように変更する手段としたことを特徴とする。
【００１３】
請求項５記載の発明では、請求項１または請求項２に記載の車両の自動操縦制御装置において、
前記制御則変更手段を、前記第２自動操縦制御手段によって演算される制御量に対するフィルタリング手段とし、前記第１自動操縦制御手段による作動量が大きくなるか、もしくは、横すべり状態が大きくなるほど、第２自動操縦制御手段によって演算される制御量を小さくすると共に、相対的に高周波数成分が多く除去されるように作用させ、目標ヨーモーメントに対する第２自動操縦制御手段の寄与度が小さくなるように変更する手段としたことを特徴とする。
【００１４】
請求項６記載の発明では、請求項１乃至５の何れか１項に記載の車両の自動操縦制御装置において、
前記走行位置演算手段を、車両前方を撮影するカメラと、このカメラによって得られた画像から車線形状を抽出する車線形状抽出手段により構成した手段とし、前記目標とする走行車線を、該車線形状情報に基づいて定めることを特徴とする。
【００１５】
請求項７記載の発明では、請求項１乃至５の何れか１項に記載の車両の自動操縦制御装置において、
前記走行位置演算手段を、路面に埋設された磁気ネールと、車両前部に搭載された磁気センサと、この磁気センサから得られた磁気情報から磁気ネールに対する自車両の相対位置を決定する相対位置決定手段により構成した手段とし、前記目標とする走行車線を、該相対位置情報に基づいて定めることを特徴とする。
【００１６】
請求項８記載の発明では、請求項１乃至７の何れか１項に記載の車両の自動操縦制御装置において、
前記車両横すべり状態演算手段に代え、車輪のスリップ率を推定する車輪スリップ率推定手段を設け、
前記第１自動操縦制御手段を、車輪スリップ率推定手段からの車輪スリップ率を最適化するのに必要な第１ヨーモーメントを目標ヨーモーメントとして制駆動力を制御する手段としたことを特徴とする。
【００１７】
請求項９記載の発明では、請求項８に記載の車両の自動操縦制御装置において、
前記制御則変更手段を、前記第１自動操縦制御手段による作動量が大きくなるか、もしくは、車輪スリップ率が大きくなるほど、目標ヨーモーメントに対する第２自動操縦制御手段の寄与度が小さくなるように変更する手段としたことを特徴とする。
【００１８】
【発明の作用および効果】
請求項１記載の発明にあっては、自動操縦可否判定手段において、自動操縦に適した走行状況か適していない走行状況かを値の大小によりあらわしたものが自動操縦可否判定指標とされ、操舵角／操舵角速度／パワーステアリング油圧状態を検出する操舵状態検出手段からの検出量が大きくなるにつれて、自動操縦に適していない走行状況を示す自動操縦可否判定指標が演算される。
一方、第１自動操縦制御手段において、車両横すべり状態演算手段からの車両横すべり状態に基づき、車両を安定化させるために必要な第１ヨーモーメントを目標ヨーモーメントとして制駆動力が制御される。
また、第２自動操縦制御手段において、走行位置演算手段からの自車両と外界との相対位置に基づいて、目標とする走行車線上に自車両を誘導するために必要な第２ヨーモーメントを目標ヨーモーメントとして制駆動力が制御される。
そして、制御則変更手段において、自動操縦可否判定手段により自動操縦に適した走行状況との判定に基づいて第２自動操縦制御手段が選択されているとき、自動操縦可否判定指標が自動操縦に適していない走行状況を示す値になるほど、また、第１自動操縦制御手段による作動量が大きくなるほど、目標ヨーモーメントに対する第２自動操縦制御手段の寄与度が小さくなるように変化させて自動操縦制御が行われる。
即ち、通常の自動操舵による走行時には、自動操縦に適した走行状況との判定に基づき第１自動操縦制御手段と第２自動操縦制御手段による制御則が選択され、横すべりのない走行状況では目標とする走行車線上に自車両を誘導する第２ヨーモーメントを目標ヨーモーメントとして制駆動力が制御され、横すべりが加わると第２ヨーモーメントに第１ヨーモーメントを加えて目標ヨーモーメントとし、目標とする走行車線上に自車両を誘導するばかりでなく、横すべりに対し車両を安定化させるべく制駆動力が制御される。
一方、自動操縦に適した走行状況との判定に基づき第２自動操縦制御手段が選択されているとき、自動操舵による走行中にドライバが操舵を行うことで自動操縦に適していない走行状況と判定されると、自動操縦可否判定指標指標が自動操縦に適していない走行状況を示す値になり、目標車線上に自車両を誘導する第２ヨーモーメント（ドライバの操舵によるモーメント方向とは逆方向のモーメント）を得る第２自動操縦制御の寄与度が小さくなる。
よって、自動操舵中にドライバが操舵を行った場合、ドライバ操舵を打ち消す方向の第２ヨーモーメントを得る制御が抑制され、ドライバの操舵違和感を解消することができる。
また、２つの制御則の寄与度（重み付け）を変更することで、走行状況の自動操縦適性度に応じて徐々に制御則が変更される制御となり、制御則をＯＮ／ＯＦＦ的に切替変更する場合の車両挙動変化や違和感を抑えることができる。
さらに、操舵角／操舵角速度／パワーステアリング油圧状態を検出する操舵状態検出手段からの検出量が大きくなるにつれて、自動操縦可否判定指標が自動操縦に適していない走行状況を示す値とされる。
よって、操舵状態検出手段によりドライバの操舵意志と操舵量が検出された時には、自動操縦可否判定指標が自動操縦に適していない走行状況を示す値とされることで、自動操舵中にドライバが操舵を行った場合、確実にドライバ操舵を打ち消すような制御が抑制され、ドライバの操舵違和感を解消することができる。
【００２１】
請求項２記載の発明にあっては、自動操縦可否判定手段において、自動操縦に適した走行状況か適していない走行状況かを値の大小によりあらわしたものが自動操縦可否判定指標とされ、検出される路面摩擦係数及び車速に基づき、路面摩擦係数が低摩擦係数を示すほど、また、車速が高車速を示すほど、自動操縦に適していない走行状況を示す自動操縦可否判定指標が演算される。
一方、第１自動操縦制御手段において、車両横すべり状態演算手段からの車両横すべり状態に基づき、車両を安定化させるために必要な第１ヨーモーメントを目標ヨーモーメントとして制駆動力が制御される。
また、第２自動操縦制御手段において、走行位置演算手段からの自車両と外界との相対位置に基づいて、目標とする走行車線上に自車両を誘導するために必要な第２ヨーモーメントを目標ヨーモーメントとして制駆動力が制御される。
そして、制御則変更手段において、自動操縦可否判定手段により自動操縦に適した走行状況との判定に基づいて第２自動操縦制御手段が選択されているとき、自動操縦可否判定指標が自動操縦に適していない走行状況を示す値になるほど、また、第１自動操縦制御手段による作動量が大きくなるほど、目標ヨーモーメントに対する第２自動操縦制御手段の寄与度が小さくなるように変化させて自動操縦制御が行われる。
即ち、通常の自動操舵による走行時には、自動操縦に適した走行状況との判定に基づき第１自動操縦制御手段と第２自動操縦制御手段による制御則が選択され、横すべりのない走行状況では目標とする走行車線上に自車両を誘導する第２ヨーモーメントを目標ヨーモーメントとして制駆動力が制御され、横すべりが加わると第２ヨーモーメントに第１ヨーモーメントを加えて目標ヨーモーメントとし、目標とする走行車線上に自車両を誘導するばかりでなく、横すべりに対し車両を安定化させるべく制駆動力が制御される。
一方、自動操縦に適した走行状況との判定に基づき第２自動操縦制御手段が選択されているとき、雨で濡れた路面や雪道等の走行時には、車両の横すべりが大きくて頻繁に生じることで、車両横すべり状態に基づき、車両を安定化させるために必要な第１ヨーモーメントを得る第１自動操縦制御の作動量が大きくなり、目標車線上に自車両を誘導する第２ヨーモーメント（第１ヨーモーメントとは同方向のモーメント）を得る第２自動操縦制御の寄与度が小さくなる。
よって、低摩擦係数路等での自動操舵制御中に横すべりが生じた場合、第２ヨーモーメントを得る制御が抑制され、第２ヨーモーメントがそのまま加算される場合に比べて制駆動トルクが小さく抑えられ、車両挙動の安定性を確保することができる。
また、２つの制御則の寄与度（重み付け）を変更することで、走行状況の自動操縦適性度に応じて徐々に制御則が変更される制御となり、制御則をＯＮ／ＯＦＦ的に切替変更する場合の車両挙動変化や違和感を抑えることができる。
さらに、検出される路面摩擦係数及び車速に基づき、路面摩擦係数が低摩擦係数を示すほど、また、車速が高車速を示すほど、自動操縦可否判定指標が自動操縦に適していない走行状況を示す値とされる。
よって、路面摩擦係数が低摩擦係数を示すほど、また、車速が高車速を示すほど横すべりが発生し易い走行状況であり、この時には、自動操縦可否判定指標が自動操縦に適していない走行状況を示す値とされることで、実際の横すべりの発生を待つことなく、未然に制駆動トルクが過大になるのが抑制され、車両挙動の安定性を確保することができる。
【００２２】
請求項３記載の発明にあっては、制御則変更手段が、第２自動操縦制御手段によって演算される制御量に対するフィルタリング手段とされ、自動操縦可否判定指標が自動操縦に適していない走行状況を示す値になるほど、第２自動操縦制御手段によって演算される制御量の低周波数成分が除去されるように作用させ、目標ヨーモーメントに対する第２自動操縦制御手段の寄与度が小さくなるように変更される。
よって、ドライバが操舵を行った場合においては、第２自動操縦制御手段によって演算される制御量の低周波数成分が低減されるため、路面から受ける外乱等に対して進路を修正するための比較的高周波数の制御量のみが発生され、ドライバ操舵を打ち消すような制御が行われることがなく、ドライバにとって違和感のない特性とすることができる。
【００２３】
請求項４記載の発明にあっては、制御則変更手段において、第１自動操縦制御手段による作動量が大きくなるか、もしくは、横すべり状態が大きくなるほど、目標ヨーモーメントに対する第２自動操縦制御手段の寄与度が小さくなるように変更される。
よって、第１自動操縦制御手段による作動量が大きくなる前に、雨で濡れた路面，雪道等での自動操舵制御中に横すべりが発生した場合、横すべりの発生時点で第２自動操縦制御手段による制御量が小さくなるように補正され、横すべりの発生に対し応答良く車両挙動の安定性を確保することができる。
【００２４】
請求項５記載の発明にあっては、制御則変更手段が、第２自動操縦制御手段によって演算される制御量に対するフィルタリング手段とされ、第１自動操縦制御手段による作動量が大きくなるか、もしくは、横すべり状態が大きくなるほど、第２自動操縦制御手段によって演算される制御量が小さくされると共に、相対的に高周波数成分が多く除去されるように作用させ、目標ヨーモーメントに対する第２自動操縦制御手段の寄与度が小さくなるように変更される。
よって、雨で濡れた路面，雪道等での自動操舵制御中に横すべりが発生した場合、第２自動操縦制御手段による制御量が小さくなるように補正されることで、横すべりの発生に対し車両挙動の安定性を確保することができると同時に、相対的に高周波数成分が多く除去されるように作用させることで、目標とする車線へ向かうための低周波数成分による第２ヨーモーメントが重畳され、目標車線へ自車両を向かわせることが可能となる。
【００２５】
請求項６記載の発明にあっては、走行位置演算手段が、車両前方を撮影するカメラと、このカメラによって得られた画像から車線形状を抽出する車線形状抽出手段により構成され、目標とする走行車線が、該車線形状情報に基づいて定められる。
よって、高速道路等のように路面上に走行ラインが描かれているような道路の走行において、目標走行車線情報を用いて演算される第２ヨーモーメントを正確に演算することができる。
【００２６】
請求項７記載の発明にあっては、走行位置演算手段が、路面に埋設された磁気ネールと、車両前部に搭載された磁気センサと、この磁気センサから得られた磁気情報から磁気ネールに対する自車両の相対位置を決定する相対位置決定手段により構成され、目標とする走行車線が、該相対位置情報に基づいて定められる。
よって、磁気ネールが埋設された道路の走行において、目標走行車線情報を用いて演算される第２ヨーモーメントを正確に演算することができる。
【００２７】
請求項８記載の発明にあっては、第１自動操縦制御手段において、車輪スリップ率推定手段からの車輪スリップ率を最適化するのに必要な第１ヨーモーメントを目標ヨーモーメントとして制駆動力が制御される。
即ち、第１自動操縦制御手段において、請求項１記載の車両横すべり状態に代え車輪スリップ率が用いられる。
よって、雨で濡れた路面，雪道等での自動操舵制御中に車輪スリップが発生するような場合、第１自動操縦制御手段において第１ヨーモーメントを得る制駆動トルクのみが与えられるため、第１ヨーモーメントに第２ヨーモーメントが加算されて制駆動トルクが過大になるのが抑制され、車両挙動の安定性を確保することができる。
【００２８】
請求項９記載の発明にあっては、制御則変更手段において、第１自動操縦制御手段による作動量が大きくなるか、もしくは、車輪スリップ率が大きくなるほど、目標ヨーモーメントに対する第２自動操縦制御手段の寄与度が小さくなるように変更される。
よって、雨で濡れた路面，雪道等での自動操舵制御中に車輪スリップが発生して第１自動操縦制御手段による制御量が大きくなったり、車輪スリップ率が大きくなった場合、第２自動操縦制御手段による制御量が小さくなるように補正されることで、車両挙動を不安定とする過大な制駆動トルクの発生が抑えられる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
図１は実施の形態１における車両の自動操縦装置を示す全体構成図である。
まず構成を説明すると、各輪のブレーキ液圧を制御することで制動トルクを可変制御する制動液圧制御装置１と、空気流量，燃料噴射量，点火時期を制御することによってエンジン出力を可変制御するエンジン出力制御装置２が備えられ、それぞれコントロールユニット３からの指令信号に基づいて各輪の制御力、エンジン出力を発生する。また、車両前方には、車線状況を撮影するＣＣＤカメラ４が設けられ、車体上には鉛直軸回りの回転速度を検出するヨーレートセンサ５と左右方向の加速度を検出する横加速度センサ６が設けられ、また、エンジン７及び変速機８を介して回転駆動力が伝達されるプロペラシャフト９には車速を検出する車速センサ１０が設けられ、それぞれの出力はコントロールユニット３に入力されている。さらに、図外の操舵機構には操舵角センサ１１が設けられ、同じくコントロールユニット３に入力されている。
【００３０】
図２には、コントロールユニット３の全体構成図を示す。
コントロールユニット３には、ヨーレートセンサ５，横加速度センサ６，操舵角センサ１１，車速センサ１０，ＣＣＤカメラ４からの信号を入力して、コントローラ内の演算に用いるデジタル値に変換する信号入力処理部３０１を備えている。
【００３１】
そして、ヨーレートγ，横加速度Ｇｙ，操舵角δ，車速Ｖから車両の横すべり状態を算出する横すべり状態演算部３０８と、横すべり状態に基づき、車両の走行状態を安定化させるための第１ヨーモーメントＭ１を算出する第１ヨーモーメント演算部３０９と、第１ヨーモーメントＭ１に基づいて各輪の制駆動トルクＴ１を算出する第１制駆動トルク演算部３１０を備え、これらは第１自動操縦制御手段に相当する。
【００３２】
また、車速ＶとＣＣＤカメラ信号に基づき、自車の走行車線上の位置を演算する走行位置演算部３１１と、自車の走行車線上の位置に基づき、車両を車線上に追従させるための第２ヨーモーメントＭ２を算出するための第２ヨーモーメント演算部３１２と、第２ヨーモーメントＭ２に基づいて各輪の制駆動トルクＴ２を算出する第２制駆動トルク演算部３１３を備え、これらは第２自動操縦制御手段に相当する。
【００３３】
さらに、操舵角δと車速Ｖに基づいて自動操縦の可否を判定するための指標Ｊを算出する自動操縦可否判断指標演算部３０２（自動操縦可否判定手段）が設けられ、前記指標Ｊ及び制駆動トルクＴ１，Ｔ２を入力し、これらに入力情報に基づいて目標制動トルク及び目標駆動トルクを算出する目標制駆動トルク演算部３０３（制御則変更手段）が設けられている。そして、出力処理部として、目標制動トルクに基づき、各輪の制動液圧を演算する制動液圧演算部３０４と、各輪の目標液圧に基づき制御信号を制動液圧制御装置１に出力する信号出力処理部３０５と、目標駆動トルクに基づき目標エンジントルクを演算するエンジン出力演算部３０６と、目標エンジントルクをエンジンコントロールユニット２に対して送信する信号通信処理部３０７が設けられている。
【００３４】
図３は実施の形態１における自動操縦制御処理作動の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。なお、このフローチャートに示す手順は、タイマ割り込みによって、一定時間毎にこのジョブが起動され、順次下記の内容で処理が実行される。
【００３５】
ステップ１０１では、操舵角センサ１１，横加速度センサ６，ヨーレートセンサ５，車速センサ１０，ＣＣＤカメラ４からの信号を入力し、その後の演算処理に用いることのできる電気信号に変換される。
【００３６】
ここで、ヨーレートセンサ５は、図４に示すように、ヨーレートに比例した電圧を出力するセンサで、左旋回時に正の値を出力する。また、横加速度センサ６は、図５に示すように、横加速度に比例した電圧を出力し、左旋回時に正の値を出力するよう取り付けられている。
また、ＣＣＤカメラ４は、車両前方に取り付けられ、図６に示すように、道路上の車線を撮影し、画像情報を出力する。また、操舵角センサ１１と車速センサ１０は、それぞれ操舵軸とプロペラシャフトの回転に応じてパルス出力するものであり、信号入力処理部３０１において操舵角値δ、車速値Ｖに変換される。
【００３７】
ステップ１０２では、横すべり状態が演算される。即ち、ヨーレートγ，横加速度Ｇｙ，車速Ｖに基づき重心点横すべり角βの変化速度ｄβ／ｄｔ及び重心点横すべり角βを、
ｄβ／ｄｔ＝Ｇｙ／Ｖ−γ
β＝ｄβ／ｄｔの積分値
として算出し、算出したβ，ｄβ／ｄｔに基づき、制御作動の有無を判断する。ここで、制御作動／非作動を判断するしきい値は、β×（ｄβ／ｄｔ）＝一定値の線をしきい値線とし、しきい値線未満の領域を制御非作動とし、しきい値線以上の領域を制御作動とする。そして、このしきい値線は、図７に示すように、車速Ｖまたは操舵角δが大きくなるにつれて上方へ移動し、制御作動領域を狭めるように設定されている。
【００３８】
ステップ１０３では、ヨーレートγ，横すべり角β及びステップ１０２での判断結果に基づき、第１ヨーモーメントＭ１が算出される。第１ヨーモーメントＭ１は、車両の横すべり状態を緩和するように算出されるモーメントであり、次式により算出される。
Ｍ１＝−Ｋａ×γ−Ｋｂ×β
（Ｋａ，Ｋｂはゲイン）
【００３９】
ステップ１０４では、第１ヨーモーメントＭ１の算出結果に基づき、このモーメントＭ１を発生するために必要な各輪の制駆動トルクＴ１が算出される。前後輪におけるトレッドをそれぞれＴｆ，Ｔｒとして、
Ｍ１＞０の場合
Ｔ１＿１＝−Ｍ１／Ｔｆ（前左輪）
Ｔ１＿２＝０ （前右輪）
Ｔ１＿３＝−Ｍ１／Ｔｒ（後左輪）
Ｔ１＿４＝０ （後右輪）
Ｍ１＜０の場合
Ｔ１＿１＝０ （前左輪）
Ｔ１＿２＝Ｍ１／Ｔｆ（前右輪）
Ｔ１＿３＝０ （後左輪）
Ｔ１＿４＝Ｍ１／Ｔｒ（後右輪）
とする。なお、Ｔ１が正の値の場合は駆動トルク，Ｔ１が負の値の場合は制動トルクをあらわす。
【００４０】
ステップ１０５では、ＣＣＤカメラ４が撮影した図６に示すような画像から、道路白線部分を抽出し、図８に示すように、車線内における自車の横偏差Ｙ及びヨー角ψが算出される。
【００４１】
ステップ１０６では、車線内における自車の横偏差Ｙ及びヨー角ψに基づき、第２ヨーモーメントＭ２が算出される。第２ヨーモーメントＭ２は、横偏差Ｙ及びヨー角ψを減少させるように発生されるモーメントであり、次式に基づいて算出する。
Ｍ２＝−Ｋｃ×Ｙ−Ｋｄ×ψ
（Ｋｃ，Ｋｄはゲイン）
【００４２】
ステップ１０７では、第２ヨーモーメントＭ２の算出結果に基づき、この第２ヨーモーメントＭ２を発生するために必要な各輪の制駆動トルクＴ２が算出される。
Ｔ２＿１＝−Ｍ２／Ｔｆ（前左輪）
Ｔ２＿２＝Ｍ２／Ｔｆ （前右輪）
Ｔ２＿３＝−Ｍ２／Ｔｒ（後左輪）
Ｔ２＿４＝Ｍ２／Ｔｒ （後右輪）
なお、Ｔ２が正の値の場合は駆動トルク、Ｔ２が負の値の場合は制動トルクをあらわす。
【００４３】
ステップ１０８では、第２ヨーモーメントＭ２として算出されるヨーモーメントを実際に発生させるか否かを判断する判断指標Ｊが算出される。判断指標Ｊは、例えば、図９に示すように、操舵角検出値δの大きさ｜δ｜の増加に応じて増加すると共に、高速になるほど小さな舵角に対して判断指標Ｊが大きな値となる関数として定められる。
【００４４】
ステップ１０９では、上記で算出されたＴ１＿１〜４，Ｔ２＿１〜４，Ｍ１，Ｊに基づいて、最終的な目標制駆動トルクＴ＿１〜４が算出される。
即ち、図１０に示すように、第１ヨーモーメントＭ１に基づいてゲインＫ１が計算され、判断指標Ｊに基づいてゲインＫ２が計算され、２つのゲインＫ１，Ｋ２を掛け合わせたゲインＫ（制御則寄与度）と、第２ヨーモーメントＭ２を発生するために必要な各輪の制駆動トルクＴ２＿１〜４とを掛け合わせて制駆動トルクＴ２＿１〜４が補正され、第１ヨーモーメントＭ１を発生するために必要な各輪の制駆動トルクＴ１＿１〜４と、ゲインＫにより補正された制駆動トルクＴ２＿１〜４とを加算して最終的な目標制駆動トルクＴ＿１〜４が算出される。
このとき、第１ヨーモーメントＭ１，判断指標Ｊに基づいて、ゲインＫ１，Ｋ２をそれぞれ算出する。これらのゲインＫ１，Ｋ２は、例えば、図１１に示すように、ある一定以上のＭ１値，Ｊ値までは１を保ち、それ以上の値に対して減少する関数として定められる。
【００４５】
ステップ１１０では、目標制駆動トルクＴ＿１〜４が負の値の場合、制動液圧演算部３０４において、目標制動トルクに応じた制動液圧目標値が算出される。
【００４６】
ステップ１１１では、目標制駆動トルクＴ＿１〜４が正の値の場合、エンジン出力演算部３０６において、目標エンジントルクが算出される。
【００４７】
ステップ１１２では、信号出力処理部３０５において制動液圧目標値に応じた各輪液圧指令信号が制動液圧制御装置１に出力され、また、信号通信処理部３０７において目標エンジントルクに応じたトルク指令がエンジン出力制御装置２に送信される。
【００４８】
本実施の形態１によれば、雨，雪などによりすべりやすくなった路面上では、車両が横すべりしている状態から安定させるための第１ヨーモーメントＭ１が大きくなるにつれて、前方車線に追従するための第２ヨーモーメントＭ２が低減されるため、このような車線に追従する制御を行うことで目標ヨーモーメントが過大になり、車両挙動が不安定な状態になることがない。
【００４９】
また、ドライバが操舵を行った場合には、これに応じて第２ヨーモーメントＭ２が低減されるため、ドライバ操舵を打ち消すような制御が行われることが無く、ドライバにとって違和感を生じることがない。
【００５０】
なお、本実施の形態１では、自動操縦可否判断指標演算部３０２において、ドライバが操舵していることを検出するために、ステアリング操舵角を検出する例を示したが、これは舵角速度を用いても同様の効果を得ることができる。また、図１２に示すように、パワーステアリング機構２０の油圧を計測し、これに応じて図１３のように判断指標Ｊを定めることもできる。この方法によれば、操舵角が発生する以前にドライバの操舵意志を検出することができるため、ドライバにとってより違和感のない制御を行うことができる。
【００５１】
また、前方の車線状況を検出する手段としてカメラを用いる例を示したが、これに代えて、図１４に示すように、路面に埋設された磁気レール２１と車両前部に搭載された磁気センサ２２によって走行車線に対する自車位置を検出することも可能であり、この例では、車両前部に設けた３つの磁気センサ２２，２２，２２における検出強度の比率より、車両の横変位を算出し、第２ヨーモーメントＭ２を、
Ｍ２＝−Ｋ３×Ｙ
の式により算出する。
【００５２】
更に、上記実施の形態１では、第１ヨーモーメントＭ１に基づいてゲインＫ１の算出を行う例を示したが、図１５に示すように、横すべり角βの絶対値｜β｜または横すべり角βの微分値ｄβ／ｄｔの絶対値｜ｄβ／ｄｔ｜に基づいてゲインＫ１を定めることも可能である。この方法によれば、横すべり状態演算部３０８、第１ヨーモーメント演算部３０９において車両を安定化させるための第１ヨーモーメントＭ１が演算される以前に、横すべり状態に応じてゲインＫ１が変更されるため、横すべりが発生しそうな状態において、未然に第２ヨーモーメントＭ２に伴う制駆動トルクを低減することができる。
【００５３】
（実施の形態２）
図１６は実施の形態２におけるコントロールユニット３の全体構成を示す図である。
基本的構成は前述の実施の形態１と同様であるため、異なる点についてのみ説明すると、実施の形態２には路面摩擦係数推定部３１４を備えると共に、自動操縦可否判断指標演算部３０２において、路面摩擦係数推定値と車速に基づいて判断指標Ｊを算出するよう構成されている。
【００５４】
路面摩擦係数推定部３１４では、図１７に示すように、横すべり状態演算部３０８で算出された横すべり角βの値が急に増大し、スリップ状態に至ったと判断される時点における横加速度値に基づいて、路面摩擦係数が推定される。
【００５５】
自動操縦可否判断指標演算部３０２では、路面摩擦係数推定値μと車速Ｖに基づき、図１８に示すように、車速Ｖが速くなるにつれて、また、路面摩擦係数推定値μが小さくなるにつれて判断指標Ｊが大きくなるように定められる。
【００５６】
実施の形態２では、上記のように構成したことで、路面摩擦係数推定値μ（路面のすべり易さ）と車速Ｖに基づいて、予め第２ヨーモーメントＭ２が低減されるため、高速走行時や低μ路走行時に目標ヨーモーメント（制駆動トルク）が過大になることを原因として車両挙動が不安定になることが防止される。
【００５７】
（実施の形態３）
図１９は実施の形態３の目標制駆動トルク演算部３０３を示す制御ブロック図である。
基本的構成は実施の形態１と同様であるため、異なる点についてのみ説明すると、目標制駆動トルク演算部３０３において、第２ヨーモーメントＭ２に基づく制駆動トルクＴ２＿１〜４にゲインＫ１，Ｋ２を乗じるのに代えて、第２ヨーモーメントＴ２＿１〜４から高周波成分のみを除去するローパスフィルタ３０
ＫＬ・｛１／（１＋ＴＬ・ｓ）｝
ｓ；ラプラス演算子
ＴＬ；フィルタの時定数
ＫＬ；ゲイン
と低周波成分のみを除去するハイパスフィルタ３１
ＫＨ・｛Ｔ・ｓ／（１＋ＴＨ・ｓ）｝
ＴＨ；フィルタの時定数
ＫＨ；ゲイン
を備え、第１ヨーモーメントＭ１と判断指標Ｊの値に応じてそれぞれの時定数ＴＬ，ＴＨとゲインＫＬ，ＫＨを定めるようにしたものである。
【００５８】
ここで、ローパスフィルタ３０の時定数ＴＬとゲインＫＬは、図２０に示すように、第１ヨーモーメントＭ１の増加に対して時定数ＴＬが大きくなり、第１ヨーモーメントＭ１の増加に対してゲインＫＬを低下するように定められる。
また、ハイパスフィルタ３１の時定数ＴＨとゲインＫＨは、図２１に示すように、判断指標Ｊの増加に対して時定数ＴＨが大きくなり、また、第１ヨーモーメントＭ１の増加に対してゲインＫＨが低下するように定められる。なお、第１ヨーモーメントＭ１の増加に対しては、ローパスフィルタ３０におけるゲインＫＬの低下に対してハイパスフィルタ３１におけるゲインＫＨの低下が相対的に大きくなるように定められる。
【００５９】
よって、本実施の形態３によれば、雨，雪などによりすべりやすくなった路面上では、車両が横すべりしている状態から安定させるための第１ヨーモーメントＭ１が大きくなるにつれて、前方車線に追従するための第２ヨーモーメントＭ２から高周波成分が除去されると共に、低周波成分については低減して加えられるため、車両が不安定な状態になることをと防ぎつつ、車線に追従する作用を維持することができる。
【００６０】
また、ドライバが操舵を行った場合には、これに応じて第２ヨーモーメントＭ２からの低周波成分のみが低減されるため、ドライバ操舵を打ち消すような制御を行うことを防止しながら、路面の凹凸等により進路が乱される現象に対しては制御力による補正を行うことが可能になる。
【００６１】
（実施の形態４）
図２２は実施の形態４における車両の自動操縦装置の全体構成図である。
この自動操縦装置においては、各輪に車輪速センサ１２を備え、図２３のコントロールユニット３の全体構成図に示すように、横すべり状態演算部３０８及び第１ヨーモーメント演算部３０９に代え車輪スリップ率推定部３１５を設け、制動時の車輪ロックと駆動時の車輪空転を防ぐと共に、ＣＣＤカメラ４から得た車線に対する自車位置情報に基づくヨーモーメントを発生する。
【００６２】
車輪スリップ率算出部３１５では、４輪の車輪速のうち最大のものＶＷmaxと最小のものＶＷminとし、
駆動時であれば、
α＝（ＶＷmax−ＶＷmin）／ＶＷmin
制動時であれば
α＝（ＶＷmax−ＶＷmin）／ＶＷmax
の式によりスリップ率αを算出する。これに基づき、第１制駆動トルク演算部３１０では、駆動時であれば、上記スリップ率αが適正値０．１を越える場合、駆動トルクを低減する方向に補正トルクを算出する。即ち、後輪駆動であれば、
Ｔ１＿１，Ｔ１＿２＝０
Ｔ１＿３，Ｔ１＿４ …減少方向に補正
また、前輪駆動であれば、
Ｔ１＿１，Ｔ１＿２ …減少方向に補正
Ｔ１＿３，Ｔ１＿４＝０
となるように補正値を出力する。
【００６３】
以下、第２制駆動トルク演算部３１３及び自動操縦可否判断指標演算部３０２においては、実施の形態１と同様に処理を行い、目標制駆動トルクＴ＿１〜４の演算を行う。
【００６４】
目標制駆動トルクＴ＿１〜４の演算では、実施の形態１と同様に、図２４に示すブロックに従って目標制駆動トルクＴ＿１〜４を演算する。即ち、スリップ率αに基づいてゲインＫ１が計算され、判断指標Ｊに基づいてゲインＫ２が計算され、２つのゲインＫ１，Ｋ２を掛け合わせたゲインＫ（制御則寄与度）と、第２ヨーモーメントＭ２を発生するために必要な各輪の制駆動トルクＴ２＿１〜４とを掛け合わせて制駆動トルクＴ２＿１〜４が補正され、第１ヨーモーメントＭ１を発生するために必要な各輪の制駆動トルクＴ１＿１〜４と、ゲインＫにより補正された制駆動トルクＴ２＿１〜４とを加算して最終的な目標制駆動トルクＴ＿１〜４が算出される。
ここで、ゲインＫ１は、図２５に示すように、スリップ率αの増加に対して減少するように定められている。
【００６５】
実施の形態４では、上述のような構成を採用したことにより、雨で濡れた路面，雪道等でスリップが生じた場合には、第２ヨーモーメントＭ２を発生するために必要な各輪の制駆動トルクＴ２＿１〜４が小さくなるよう補正されるため、過大な制駆動力を発生しようとすることを防ぐことができる。
【００６６】
（他の実施の形態）
【００６７】
以上、本発明を実施の形態１乃至実施の形態４により説明してきたが、具体的な構成や制御内容については、これら実施の形態に限られるものではなく、請求項に記載の構成要件を備えているものであれば本発明に含まれる。
【００６８】
例えば、実施の形態１乃至実施の形態４では、判断指標Ｊの値が設定値を超える場合、判断指標Ｊの値が大きくなるほど徐々に第２自動操縦制御（目標走行車線上に自車両を誘導する制御則）の寄与度を小さく変更する例を示したが、判断指標Ｊの値が設定値を超える場合、第２自動操縦制御を止め、第１自動操縦制御のみとする例も含まれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１の自動操舵制御装置を示す全体構成図である。
【図２】実施の形態１におけるコントロールユニット内の処理ブロック図である。
【図３】実施の形態１におけるコントロールユニットで行われる自動操縦制御処理作動の流れを示すフローチャートである。
【図４】実施の形態１におけるヨーレートセンサの出力電圧特性図である。
【図５】実施の形態１における横加速度センサの出力電圧特性図である。
【図６】実施の形態１におけるＣＣＤカメラでの撮影画像の例を示す図である。
【図７】実施の形態１における第１自動操縦制御の作動判断しきい値の設定例を示す図である。
【図８】実施の形態１における目標車線に対する自車両の位置の定義を示す図である。
【図９】実施の形態１における操舵角の大きさに対する判断指標Ｊの設定例を示す図である。
【図１０】実施の形態１における目標制駆動トルク演算部を示す制御ブロック図である。
【図１１】実施の形態１におけるゲインＫ１，Ｋ２の定義の一例を示す図である。
【図１２】パワーステアリング機構の油圧を計測する方法の一例を示す図である。
【図１３】圧力差に対する判断指標の設定例を示す図である。
【図１４】磁気マーカにより車両位置を検出する一例を示す図である。
【図１５】スリップ状態に応じてゲインＫ１を定める一例を示す図である。
【図１６】実施の形態２におけるコントロールユニット内の処理ブロック図である。
【図１７】実施の形態２における横すべり角から路面摩擦係数を推定する方法の一例を示す図である。
【図１８】実施の形態２における判断指標の設定例を示す図である。
【図１９】実施の形態３における目標制駆動演算部を示すブロック図である。
【図２０】実施の形態３におけるローパスフィルタ特性設定図である。
【図２１】実施の形態３におけるハイパスフィルタ特性設定図である。
【図２２】実施の形態４の自動操舵制御装置を示す全体構成図である。
【図２３】実施の形態４におけるコントロールユニット内の処理ブロック図である。
【図２４】実施の形態４における目標制駆動演算部を示すブロック図である。
【図２５】実施の形態４におけるゲインＫ１の定義を示す一例図である。
【符号の説明】
１ 制動液圧制御装置
２ エンジン出力制御装置
３ コントロールユニット
４ ＣＣＤカメラ
５ ヨーレートセンサ
６ 横加速度センサ
７ エンジン
８ 変速機
９ プロペラシャフト
１０ 車速センサ
１１ 操舵角センサ
３０１ 信号入力処理部
３０２ 自動操縦可否判断指標演算部（自動操縦可否判定手段）
３０３ 目標制駆動トルク演算部（制御則変更手段）
３０４ 制動液圧演算部
３０５ 信号出力処理部
３０６ エンジン出力演算部
３０７ 信号通信処理部
３０８ 横すべり状態演算部
３０９ 第１ヨーモーメント演算部
３１０ 第１制駆動トルク演算部
３１１ 走行位置演算部
３１２ 第２ヨーモーメント演算部
３１３ 第２制駆動トルク演算部
Claims (9)
- 左右制駆動力を独立制御して所望のヨーモーメントを発生するものであって、
自動操縦に適した走行状況か適していない走行状況かを値の大小によりあらわしたものを自動操縦可否判定指標とし、操舵角／操舵角速度／パワーステアリング油圧状態を検出する操舵状態検出手段からの検出量が大きくなるにつれて、自動操縦に適していない走行状況を示す自動操縦可否判定指標を演算する自動操縦可否判定手段と、
車両の横すべり状態を演算する車両横すべり状態演算手段と、
前記車両横すべり状態演算手段からの車両横すべり状態に基づき、車両を安定化させるために必要な第１ヨーモーメントを目標ヨーモーメントとして制駆動力を制御する第１自動操縦制御手段と、
走行する自車両と外界との相対位置を演算する走行位置演算手段と、
前記走行位置演算手段からの自車両と外界との相対位置に基づいて、目標とする走行車線上に自車両を誘導するために必要な第２ヨーモーメントを目標ヨーモーメントとして制駆動力を制御する第２自動操縦制御手段と、
前記自動操縦可否判定手段により自動操縦に適した走行状況との判定に基づいて第２自動操縦制御手段が選択されているとき、前記自動操縦可否判定指標が自動操縦に適していない走行状況を示す値になるほど、また、前記第１自動操縦制御手段による作動量が大きくなるほど、目標ヨーモーメントに対する第２自動操縦制御手段の寄与度が小さくなるように変化させて自動操縦制御を行う制御則変更手段と、
を備えていることを特徴とする車両の自動操縦制御装置。 - 左右制駆動力を独立制御して所望のヨーモーメントを発生するものであって、
自動操縦に適した走行状況か適していない走行状況かを値の大小によりあらわしたものを自動操縦可否判定指標とし、検出される路面摩擦係数及び車速に基づき、路面摩擦係数が低摩擦係数を示すほど、また、車速が高車速を示すほど、自動操縦に適していない走行状況を示す自動操縦可否判定指標を演算する自動操縦可否判定手段と、
車両の横すべり状態を演算する車両横すべり状態演算手段と、
前記車両横すべり状態演算手段からの車両横すべり状態に基づき、車両を安定化させるために必要な第１ヨーモーメントを目標ヨーモーメントとして制駆動力を制御する第１自動操縦制御手段と、
走行する自車両と外界との相対位置を演算する走行位置演算手段と、
前記走行位置演算手段からの自車両と外界との相対位置に基づいて、目標とする走行車線上に自車両を誘導するために必要な第２ヨーモーメントを目標ヨーモーメントとして制駆動力を制御する第２自動操縦制御手段と、
前記自動操縦可否判定手段により自動操縦に適した走行状況との判定に基づいて第２自動操縦制御手段が選択されているとき、前記自動操縦可否判定指標が自動操縦に適していない走行状況を示す値になるほど、また、前記第１自動操縦制御手段による作動量が大きくなるほど、目標ヨーモーメントに対する第２自動操縦制御手段の寄与度が小さくなるように変化させて自動操縦制御を行う制御則変更手段と、
を備えていることを特徴とする車両の自動操縦制御装置。 - 請求項１または請求項２に記載の車両の自動操縦制御装置において、
前記制御則変更手段を、第２自動操縦制御手段によって演算される制御量に対するフィルタリング手段とし、前記自動操縦可否判定指標が自動操縦に適していない走行状況を示す値になるほど、第２自動操縦制御手段によって演算される制御量の低周波数成分が除去されるように作用させ、目標ヨーモーメントに対する第２自動操縦制御手段の寄与度が小さくなるように変更する手段としたことを特徴とする車両の自動操縦制御装置。 - 請求項１または請求項２に記載の車両の自動操縦制御装置において、
前記制御則変更手段を、前記第１自動操縦制御手段による作動量が大きくなるか、もしくは、横すべり状態が大きくなるほど、目標ヨーモーメントに対する第２自動操縦制御手段の寄与度が小さくなるように変更する手段としたことを特徴とする車両の自動操縦制御装置。 - 請求項１または請求項２に記載の車両の自動操縦制御装置において、
前記制御則変更手段を、前記第２自動操縦制御手段によって演算される制御量に対するフィルタリング手段とし、前記第１自動操縦制御手段による作動量が大きくなるか、もしくは、横すべり状態が大きくなるほど、第２自動操縦制御手段によって演算される制御量を小さくすると共に、相対的に高周波数成分が多く除去されるように作用させ、目標ヨーモーメントに対する第２自動操縦制御手段の寄与度が小さくなるように変更する手段としたことを特徴とする車両の自動操縦制御装置。 - 請求項１乃至５の何れか１項に記載の車両の自動操縦制御装置において、
前記走行位置演算手段を、車両前方を撮影するカメラと、このカメラによって得られた画像から車線形状を抽出する車線形状抽出手段により構成した手段とし、前記目標とする走行車線を、該車線形状情報に基づいて定めることを特徴とする車両の自動操縦制御装置。 - 請求項１乃至５の何れか１項に記載の車両の自動操縦制御装置において、
前記走行位置演算手段を、路面に埋設された磁気ネールと、車両前部に搭載された磁気センサと、この磁気センサから得られた磁気情報から磁気ネールに対する自車両の相対位置を決定する相対位置決定手段により構成した手段とし、前記目標とする走行車線を、該相対位置情報に基づいて定めることを特徴とする車両の自動操縦制御装置。 - 請求項１乃至７の何れか１項に記載の車両の自動操縦制御装置において、
前記車両横すべり状態演算手段に代え、車輪のスリップ率を推定する車輪スリップ率推定手段を設け、
前記第１自動操縦制御手段を、車輪スリップ率推定手段からの車輪スリップ率を最適化するのに必要な第１ヨーモーメントを目標ヨーモーメントとして制駆動力を制御する手段としたことを特徴とする車両の自動操縦制御装置。 - 請求項８に記載の車両の自動操縦制御装置において、
前記制御則変更手段を、前記第１自動操縦制御手段による作動量が大きくなるか、もしくは、車輪スリップ率が大きくなるほど、目標ヨーモーメントに対する第２自動操縦制御手段の寄与度が小さくなるように変更する手段としたことを特徴とする車両の自動操縦制御装置。
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