JPWO2013157111A1 - 車両の運転支援システム、路面摩擦状態推定システム - Google Patents

Abstract

本発明は、車両の運転支援を行うシステムにおいて、自車両の進行方向に立体物が認識されると、目標制御量設定部によって、自車両の走行状態を該立体物と自車両との衝突を回避する目標走行状態とするために、自車両の旋回制御を含む衝突回避のための制御に関する目標制御量が設定され、そして、制御部によって該目標制御量に従った衝突回避制御が行われる。さらに、前記制御部による制御が行われている際の自車両の走行状態に関する状態量と、該状態量に対応する前記目標制御量とに基づいて、自車両の旋回制御に関する目標制御量の補正が制御量補正部によって行われる。これにより、路面の低摩擦に起因する、ステアリングの過度な操舵を回避でき、以てドライバの違和感を解消できる。

Description

本発明は、衝突回避等の自車両の運転支援技術に関する。

従来、自車両の前方に存在する立体物を検出し、検出された立体物と自車両との衝突が予測される場合には、電気的にブレーキを作動させてその制動力によって立体物との衝突を回避する技術が開発されてきた。しかし、制動力による衝突回避だけでは、路面の状況やタイヤの状態に応じて発生する制動力にばらつきが生じ、また急ブレーキを発生させる要因ともなるため、制動力によって十分な衝突回避が図れない場合には、旋回による回避動作を行う技術が開発されている（例えば、特許文献１を参照）。

特開２００１−２４７０２３号公報

ところで、従来の技術のように、自車両を旋回させて立体物との衝突回避を図ろうとする場合、自車両のステアリングが自動的に操舵されることで自車両の旋回制御が行われる。このとき、自車両が走行している路面の状況が比較的摩擦係数が低くなっている場合（例えば、雨天時の路面走行など）、旋回時に自車両の車輪が路面から受ける反力が小さくなってしまうため、ドライバの運転感覚に沿わない状況が形成されてしまう。

本発明は、上記したような種々の実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、車両の衝突回避等の運転支援を行うシステムにおいて、車両の安定走行を可能とする、ドライバの感覚に適した運転支援技術の提供にある。

本発明は、上記した課題を解決するために、車両の衝突回避を支援するシステムにおいて、立体物と自車両との衝突回避するための目標走行状態を形成するために、衝突回避制御に関する目標制御量を設定するとともに、実際の衝突回避制御中の自車両の走行状態に関する状態量と、該状態量に対応する目標制御量とに基づいて、衝突回避制御のうちの旋回制御に関する目標制御量を補正する構成を採用することとした。このように旋回制御に関する目標制御量を補正することで、自車両を旋回させるための操舵の程度を和らげることができ、以てドライバに違和感を与えるのを回避することが可能となる。

詳細には、本発明に係る車両の運転支援システムは、自車両の進行方向に存在する立体物を認識する認識部と、前記認識部によって前記立体物の存在が認識された場合、自車両の走行状態を該立体物と自車両との衝突を回避する目標走行状態とするために、自車両の旋回制御を含む衝突回避のための制御に関する目標制御量を設定する目標制御量設定部と、前記目標制御量設定部によって設定された前記目標制御量に従って、前記立体物との衝突回避のための自車両の走行状態を制御する制御部と、前記制御部による制御が行われている際の自車両の走行状態に関する状態量と、該状態量に対応する前記目標制御量とに基づいて、自車両の旋回制御に関する前記目標制御量を補正する制御量補正部と、を備える。

本発明に係る運転支援システムでは、自車両の進行方向において認識部によって立体物の存在が認識されると、車両が認識された立体物との衝突を回避するために、衝突回避制御が制御部によって行われる。ここで、制御部によって行われる衝突回避制御は、自車両の旋回制御を含む制御であり、当該衝突回避制御では、目標制御量設定部によって設定された目標制御量が用いられる。なお、自車両の旋回制御については、例えば、自車両が走行可能な衝突回避のための回避目標軌道を、自車両の走行状態に基づいて算出し、当該回避目標軌道を走行するために必要なヨーレートを発生するように、自車両のステアリングが制御される。また、ステアリング制御以外の手法、例えば、自車両の左右輪の制動力に差を設けることで、旋回制御してもよい。

上記目標制御量は、自車両の走行状態を、自車両と立体物との衝突を回避する目標走行状態に至らしめる制御量であり、目標制御量設定部によって設定される。なお、目標制御量は、本発明に係る運転支援システムの具体的な構成において実行される衝突回避制御の内容に応じて、適宜設定されるものであるが、上記の通り、少なくとも自車両の旋回制御に関する制御量を含む。そして、制御部が、この設定された目標制御量に従って、自車両の衝突回避制御を実行し、その走行状態を目標走行状態とすべく制御をすることで、立体物との衝突回避が図られることになる。

ここで、制御部によって自車両の衝突回避制御が行われたとき、仮に自車両が走行する路面の摩擦が比較的低い場合には、路面から車両が受ける反力が小さくなるため、立体物との衝突を回避すべく制御部による制御が行われていても、自車両の走行状態が、衝突を回避し得る目標の状態、すなわち目標走行状態に十分に至っていない可能性がある。換言すれば、路面の摩擦が低下すると、制御部による衝突回避制御下での自車両の走行状態に関する状態量と、該状態量に対応する目標制御量との間にずれが生じる可能性がある。なお、ここで言う状態量とは、自車両の走行状態を何らかの観点で定量化したものであり、例えば、自車両の速度や、加減速度等が例示できる。

そして、このように上記状態量と、それに対応する目標制御量との間にずれが生じた場合、自車両が走行する路面の摩擦が比較的低い状態にあると合理的に考えられる。このような場合に、自車両の旋回制御を目標制御量設定部が設定した目標制御量に従って行うと、路面からの十分な反力が無い状況下で自車両の旋回制御が行われることになる。そのため、自車両の実際の走行状態自体は大きく変化しないながらも、ドライバに対して違和感を与えることとなる。

そこで、本発明に係る車両の運転支援システムでは、上記状態量と、それに対応する目標制御量とに基づいて、目標制御量設定部によって設定された目標制御量のうち、自車両の旋回制御に関する目標制御量が、制御量補正部によって補正される。これにより、路面からの十分な反力が無い状況下でのドライバへの違和感を軽減でき、自車両の安定走行の確保が図られる。なお、本発明に係る運転支援システムにおいては、上記衝突回避制御の内容には特段の条件は課されないが、一方で、旋回時等の自車両の挙動を所定の目的に応じて所定の状態に制御したい場合等は、その目的に応じた条件（例えば、旋回時の自車両の横加速度を所定の加速度以下にする等の条件）が、当該衝突回避制御に課されることを前提としてもよい。

ここで、上記車両の運転支援システムにおいて、前記制御量補正部は、前記目標制御量と、前記制御部による制御が行われている際の自車両の走行状態に関する状態量との差分が、所定の基準差分より大きい場合には、該差分が該所定の基準差分以下である場合と比べて、自車両の旋回制御に関する前記目標制御量を、該旋回制御による自車両の旋回量が少なくなる制御量となるように、又は、該旋回制御が行われない制御量となるように補正してもよい。

すなわち、目標制御量と制御部による衝突回避制御が行われている際の自車両の走行状態に関する状態量との差分を考慮することで、衝突回避制御が行われる自車両の路面の摩擦状態を把握するものである。そして、当該差分が基準となる所定の基準差分より大きい場合には、路面の摩擦状態が、衝突回避のための自車両の旋回制御を行うには低摩擦状態であると解し、その場合は、旋回制御に関する目標制御量を、旋回量が少なくなる制御量等に補正することで、ドライバに違和感を与えるのを回避することが可能となる。

また、上記車両の運転支援システムにおいて、前記目標制御量設定部は、前記目標制御量として、前記立体物との衝突回避のために自車両を減速させる際の目標減速度と、該衝突回避のために自車両を旋回制御させる際の自車両の旋回量に関する目標旋回量とを設定してもよい。更に、前記制御量補正部は、前記目標減速度と、前記制御部による制御が行われている際の自車両の減速度との差分が、前記所定の基準差分より大きい場合には、該差分が該所定の基準差分以下である場合と比べて、自車両の旋回制御に関する前記目標旋回量を、該旋回制御による自車両の旋回量が少なくなる制御量となるように、又は、該旋回制御が行われない制御量となるように補正してもよい。

すなわち、自車両の路面の摩擦状態と関連するパラメータとして、衝突回避制御時の自車両の減速度に着目した。路面が低摩擦状態であると、衝突回避制御として制動を行った際の減速度が、目標とする減速度（すなわち、減速度に対応する目標制御量としての目標減速度）まで十分に至らないと考えられる。そこで、この減速度に関する差分が、所定の基準差分より大きい場合には、路面が低摩擦状態にあると合理的に考えられ、この場合は、上記のように旋回制御に関する目標旋回量を、旋回量が少なくなる制御量等に補正することで、ドライバに違和感を与えるのを回避することが可能となる。

また、上記車両の運転支援システムにおいて、前記目標制御量設定部は、前記目標操舵量として、前記目標走行状態を形成するための、自車両の旋回制御におけるフィードフォワード制御のフィードフォワード制御量と、該フィードフォワード制御による実際の自車両の旋回状態を、該目標走行状態における自車両の目標旋回状態とするためのフィードバック制御のフィードバック制御量とを設定してもよい。そして、前記制御量補正部は、前記目標減速度と、前記制御部による制御が行われている際の自車両の減速度との差分が、前記所定の基準差分より大きい場合には、前記目標旋回量を前記フィードフォワード制御量のみとし、前記差分が前記所定の基準差分以下である場合には、前記目標旋回量を前記フィードフォワード制御量と前記フィードバック制御量とを制御量とする。

上記の運転支援システムでは、目標制御量設定部によって設定される目標制御量には、フィードフォワード制御量とフィードバック制御量が含まれる。そのうちフィードバック制御量については、フィードフォワード制御の結果で生じる目標とのずれを解消するには効果的な制御量ではある。しかし、そのフィードバック制御の性質により、路面からの反力が弱い低摩擦状態では、フィードバック制御量が大きくなりやすく、ドライバに違和感を与えやすくなる。そこで、衝突回避制御下での実際の減速度と目標減速度との差分が所定の基準差分より大きい場合、すなわち路面が低摩擦状態にあると合理的に考えられる場合には、目標制御量としてフィードバック制御量を使わず、フィードフォワード制御量のみを使うこととする。一方で、当該差分が所定の基準差分以下である場合には、路面の摩擦状態は比較的高いと考えられるため、フィードバック制御量とフィードフォワード制御量を共に使うことで、効果的な衝突回避を図ることが可能となる。

ここで、本発明を、自車両が走行する路面の摩擦状態を推定する路面摩擦状態推定システムの側面から捉えることも可能である。すなわち、本発明は、自車両の走行状態を、自車両の進行方向に存在する立体物と自車両との衝突を回避する目標走行状態とするために、衝突回避のための制御に関する目標制御量を取得する目標制御量取得部と、前記目標制御量に従って前記衝突回避のための制御が行われている際の自車両の走行状態を取得する自車両走行状態取得部と、前記目標制御量と前記自車両の走行状態に基づいて、自車両が走行している路面の摩擦状態を推定する摩擦状態推定部と、を備える、路面摩擦状態推定システムである。このように自車両における立体物との衝突回避制御での制御量を利用することで、自車両が走行する路面の摩擦状態、特に、路面が低摩擦状態にあるか否かを好適に推定することが可能となる。なお、路面の低摩擦状態を合理的に判断するための技術的思想については、上記車両の運転支援システムにおいて述べた通りである。

本発明によれば、車両の衝突回避等の運転支援を行うシステムにおいて、車両の安定走行を可能とする、ドライバの感覚に適した運転支援技術の提供が可能となる。

本発明に係わる車両の運転支援システムの構成を示す図である。 走行中の車両の立体物の検出範囲を示す図である。 図１に示す車両の運転支援システムにおいて実行される運転支援処理としての衝突回避制御の第一のフローチャートである。 進行方向に存在する立体物に対して車両が衝突回避のために取り得る回避目標軌道を示す図である。 図１に示す車両の運転支援システムにおいて実行される運転支援処理としての衝突回避制御の第二のフローチャートである。 図１に示す車両の運転支援システムにおいて実行される運転支援処理としての衝突回避制御の第三のフローチャートである。

以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。ここでは、自車両の走路や障害物である立体物を判定し、判定された走路からの逸脱や立体物との衝突を回避、もしくは衝突時のダメージを軽減するための運転支援を行うシステムに本発明を適用する例について説明する。また、以下の実施例において説明する構成は、本発明の一実施態様を示すものであり、本発明の構成を限定するものではない。

＜実施例１＞
まず、本発明の第１の実施例について説明する。図１は、本発明に係る車両の運転支援システムの構成を機能別に示すブロック図である。図１に示すように、車両には、運転支援用の制御ユニット（ＥＣＵ）１が搭載されている。

ＥＣＵ１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、バックアップＲＡＭ、Ｉ／Ｏインターフェイスなどを備えた電子制御ユニットである。ＥＣＵ１には、外界認識装置２、ヨーレートセンサ３、車輪速センサ４、加速度センサ５、ブレーキセンサ６、アクセルセンサ７、舵角センサ８、操舵トルクセンサ９などの各種センサが電気的に接続され、それらセンサの出力信号がＥＣＵ１へ入力されるようになっている。

外界認識装置２は、たとえば、ＬＩＤＡＲ（Laser Imaging Detection And Ranging）、ＬＲＦ（Laser Range Finder）、ミリ波レーダ、ステレオカメラなどの測定装置のうち、少なくとも１つを含み、車両の周囲に存在する立体物３０（図４を参照）と自車両２０（図４を参照）との相対位置に関する情報（たとえば、相対距離や相対角度）を検出する。なお、外界認識装置２による立体物３０に関する情報の検出については、従来技術にて広く開示されているため、本明細書ではその詳細は割愛する。ヨーレートセンサ３は、たとえば、自車両２０の車体に取り付けられ、自車両２０に作用しているヨーレートと相関する電気信号を出力する。車輪速センサ４は、自車両２０の車輪に取り付けられ、車両の走行速度（車速）に相関する電気信号を出力するセンサである。加速度センサ５は、自車両２０の前後方向に作用している加速度（前後加減速度）、並びに自車両２０の左右方向に作用している加速度（横加速度）に相関する電気信号を出力する。ブレーキセンサ６は、たとえば、車室内のブレーキペダルに取り付けられ、ブレーキペダルの操作トルク（踏力）に相関する電気信号を出力する。アクセルセンサ７は、たとえば、車室内のアクセルペダルに取り付けられ、アクセルペダルの操作トルク（踏力）に相関する電気信号を出力する。舵角センサ８は、たとえば、車室内のステアリングホイールに接続されたステアリングロッドに取り付けられ、ステアリングホイールの中立位置からの回転角度（回転角度）に相関する電気信号を出力する。操舵トルクセンサ９は、ステアリングロッドに取り付けられ、ステアリングホイールに入力されるトルク（操舵トルク）に相関する電気信号を出力する。

また、ＥＣＵ１には、ＥＰＳ（電動パワーステアリング）１０、ＥＣＢ（電子制御式ブレーキ）１１などの各種機器が接続される。ＥＰＳ１０は、電動モータが発生するトルクを利用して、ステアリングホイールの操舵トルクを助勢する装置である。ＥＣＢ１１は、各車輪に設けられた摩擦ブレーキの作動油圧（ブレーキ油圧）を電気的に調整する装置である。

このように構成される図１に示す運転支援システムは、ＥＣＵ１に接続される上記各種センサ等からの情報に基づいて、ＥＣＵ１がＥＰＳ１０、ＥＣＢ１１を電気的に制御することで、衝突回避等のための支援制御が実現される。換言すれば、ＥＣＵ１は、上記した各種センサの出力信号を利用して立体物３０との衝突回避等のために各種機器を制御すべく、図１に示す機能ブロックに係る機能を有している。すなわち、ＥＣＵ１は、走路認識部１００、回避目標軌道取得部１０１、制御量設定部１０２、支援制御部１０３、制御量補正部１０４を備えている。

走路認識部１００は、前記外界認識装置２から出力される情報に基づいて、自車両２０がこれから走行する道路（走路）に関する情報を生成する。たとえば、走路認識部１００は、自車両２０を原点とする座標系において、自車両２０の障害物となり得る立体物３０や車線境界を示す指標（たとえば、車線境界を示す白線や黄色線などの道路標示や、車線脇に延在する縁石、ガードレール、溝、壁、ポールなどの立体物３０など）の位置座標や、それら立体物３０や車線境界に対する自車両２０の姿勢（距離やヨー角など）に関する情報を生成する。なお、走路認識部１００は、本発明に係る認識部に相当する。

回避目標軌道取得部１０１は、前記走路認識部１００により生成された座標系において、走路認識部１００によって認識された立体物３０との衝突を回避するために自車両２０が採り得る回避目標軌道を取得する。この回避目標軌道は、たとえば自車両２０の車速や横加速度、制動による減速度などの自車両２０の走行状態に基づいて取得される軌道である。具体的には、回避目標軌道取得部１０１は、図２に示すように、加速度センサ５の出力信号から自車両２０の現在の横加速度Ｇｙ０を取得し、自車両２０が現在の横加速度Ｇｙ０を維持したまま走行したと仮定した場合に、自車両２０が通るとされる経路ａを特定する。次に、回避目標軌道取得部１０１は、自車両２０の現在の横加速度Ｇｙ０に、現在の自車両２０の速度において自車両２０が安全に旋回するための横力の最大変化分ΔＧｙを加算した場合に自車両２０が通ると予測される経路ｂ１を特定するとともに、逆に自車両２０の現在の横加速度Ｇｙ０から最大変化分ΔＧｙを減算した場合に自車両２０が通ると予測される経路ｂ２を特定する。当該最大変化分ΔＧｙについては、制動に要する減速力の確保、自車両の構造やドライバの操舵等、自車両の安全走行に関係する要因を踏まえて設定される。

経路ｂ１、ｂ２の特定について、より具体的には、回避目標軌道取得部１０１は、現在の横加速度Ｇｙ０に最大変化分ΔＧｙを加算又は減算した値から自車両２０の旋回半径Ｒを演算し、算出された旋回半径Ｒに基づいて経路ｂ１，ｂ２を特定すればよい。なお、旋回半径Ｒは、車速Ｖをヨーレートγで除算することにより求めることができるとともに（Ｒ＝Ｖ／γ）、ヨーレートγは横加速度Ｇｙを車速Ｖで除算することにより求めることができる（γ＝Ｇｙ／Ｖ）。もちろん、ヨーレートセンサ３による検出値をヨーレートγとして利用してもよい。その後、回避目標軌道部１０１は、前記した経路ｂ１からｂ２までの範囲（走行範囲）において、横加速度を一定量ずつ変化させた場合の経路ｂ０を特定する。なお、この横加速度の一定量の変化幅は適宜設定すればよい。そして、自車両２０の進行方向に存在する立体物３０と、経路ｂ１、ｂ２およびその間に設定された複数の経路ｂ０との干渉程度に基づいて、自車両２０が旋回することで立体物３０と干渉することなく衝突を回避し得る軌道を回避目標軌道として特定する。

次に、制御量設定部１０２は、回避目標軌道取得部１０１で取得された、立体物３０との衝突回避のための回避目標軌道の走行を実現するために必要な、ＥＰＳ１０およびＥＣＢ１１の制御に関する制御量の設定を行う。例えば、立体物３０との衝突を回避するために、ＥＣＢ１１を介して自車両２０の車輪に制動を掛けるとともに、ステアリングを操舵し自車両２０の旋回を行う場合、衝突回避に必要な制動力による自車両２０の減速度（自車両の走行方向と反対方向に係る加速度）や、自車両２０を旋回させるためのステアリングの操舵角もしくはステアリンを操舵するための操舵トルク等を当該制御量として、各制御量の目標値（目標制御量）を設定する。また、ＥＰＳ１０およびＥＣＢ１１の制御において具体的に構築される制御ループ上のパラメータ（ゲイン等）も、制御量設定部１０２が設定する。なお、制御量設定部１０２は、本発明に係る目標制御量設定部に相当する。

次に、支援制御部１０３は、制御量設定部１０２によって設定された衝突回避のための目標制御量に従って、ＥＰＳ１０、ＥＣＢ１１等を介して立体物３０との衝突を回避するためや衝突時の衝撃・被害軽減のための運転支援制御を行う。この支援制御部１０２が、本発明に係る制御部に相当する。たとえば、支援制御部１０２は、自車両２０と立体物３０との衝突を回避するために、予め設定された自車両の走行状態と、目標制御量との関係を規定した制御マップに基づくフィードフォワード制御や、実際の自車両の状態に関するパラメータ（状態量）と、その状態量に対応する目標制御量との差分が解消するように、フィードバック制御を行ってもよい。なお、車両を減速させる方法は、ＥＣＢ１１により摩擦ブレーキを作動させる方法に限られず、車両の運動エネルギを電気エネルギに変換（回生）させる方法や、変速機の変速比を変更させてエンジンブレーキを増大させる方法を用いてもよい。

次に、制御量補正部１０４は、制御量設定部１０２によって設定された衝突回避のための目標制御量のうち、特に、自車両の旋回のための操舵に関する目標制御量の補正を行う。例えば、自車両の路面が比較的低摩擦の状態である場合、路面から受ける反力が低下するため、制御量設定部１０２が設定した目標制御量では、十分な自車両の旋回制御が行えない可能性がある。一方で、自車両の旋回に関する走行状態を、衝突回避のために所定の状態にしようとすると、ドライバに違和感を与えるおそれがある。このような事態を可及的に回避、抑制するために、制御量補正部１０４による目標制御量の補正が行われる。なお、当該目標制御量の補正を含めた、立体物２０との衝突回避のための制御については後述する。

このように構成される車両の運転支援システムにおいて実行される衝突回避のための制御について、図３に基づいて説明する。図３に示す制御は、ＥＣＵ１によって繰り返し実行される処理ルーチンであり、ＥＣＵ１のＲＯＭなどに予め制御プログラムとして記憶されている。先ず、Ｓ１０１では、外界認識装置２の出力信号に基づいて、自車両２０が将来走行する道路に関する情報を生成する。すなわち、ＥＣＵ１は、自車両２０を原点とする座標系において、自車両２０の障害物となり得る立体物３０や車線境界を示す指標の位置座標や、それら立体物３０や車線境界に対する自車両２０の姿勢に関する情報を生成する。Ｓ１０１の処理が終了すると、Ｓ１０２へ進む。

次にＳ１０２では、ＥＣＵ１は、前記Ｓ１０１で生成された情報に基づいて、自車両２０の進路方向に障害物となる立体物３０が存在するか否かを判別する。ここでいう「進路」は、自車両２０が現在の横加速度Ｇｙ０を維持したまま走行した場合に通ると予測される経路（例えば、図２に示す経路ａ）である。この予測される経路上に立体物３０が存在する場合、もしくはこの経路から一定距離の範囲に立体物３０が存在する場合には、自車両２０の進行方向に立体物３０が存在すると判断されることになる。Ｓ１０２で肯定判定されるとＳ１０３およびＳ１０４へ進み、否定判定されると、ＥＣＵ１は、本ルーチンの実行を一旦終了する。上記Ｓ１０１およびＳ１０２に係る処理が、上述した走路認識部１００による処理に相当する。

ここで、Ｓ１０２で肯定判定された場合、すなわち、自車両２０が立体物３０と衝突する可能性があると判定された場合、自車両２０の制動に関するＳ１０３の処理と、自車両２０の旋回のための操舵に関するＳ１０４〜Ｓ１０６の処理が並行して行われる。先ず、Ｓ１０３では、制御量設定部１０２によって設定された減速のための目標制御量、すなわち、衝突回避に必要な目標減速度を達成するために、ＥＣＵ１からＥＣＢ１１に対して減速指示が出され、自車両２０の減速制御が開始される。なお、自車両２０の目標減速度については、自車両２０の車両速度等の走行状態や自車両２０から立体物３０までの距離と、当該目標減速度とが紐付けられた制御マップが事前の実験によって作成され、ＥＣＵ１内のメモリに格納されている。そして、当該制御マップにアクセスすることで目標減速度の設定が可能となる。なお、当該制御マップにおける目標減速度は、自車両の路面の摩擦状態が比較的高い状態（雨天時の路面や凍結路面ではない、いわゆる乾燥した状態）を想定して設定されているものとする。このＳ１０３により開始された減速制御は、原則として、自車両２０と立体物３０との衝突の可能性が解消するまで継続されることになる。

次に、Ｓ１０３の処理と並行して行われるＳ１０４〜Ｓ１０６の処理について説明する。このＳ１０４〜Ｓ１０６の処理は、自車両２０の旋回制御のための準備段階の処理であり、制御量設定部１０２によって実行される。先ず、Ｓ１０４では、回避目標軌道取得部１０１によって、加速度センサ５を介して自車両２０の現時点における横加速度Ｇｙ０を読み込み、読み込まれた横加速度Ｇｙ０を基準にして上記横加速度の最大変化分ΔＧｙを加算もしくは減算することで、自車両２０が走行し得る走行範囲が算出され、当該走行範囲と立体物３０との干渉が回避しうる走行軌道が回避ライン（回避目標軌道）として算出されることになる。このとき、横加速度の最大変化分ΔＧｙについては、Ｓ１０３で行われている減速制御による制動トルクを確保した上で、最大変化分ΔＧｙが算出されることになる。Ｓ１０４の処理が終了すると、Ｓ１０５へ進む。

Ｓ１０５では、Ｓ１０４で算出された回避ラインのうち、いずれの回避ラインを自車両２０が走行すべきかが決定される。本実施例では、図４に示す自車両２０と立体物３０の相対的な位置関係に基づいて説明する。図４に示すように、立体物３０が自車両２０の進路上に位置し、且つ自車両２０の左手前から右奥に延在してその幅が比較的長い場合には、回避ラインとして、横加速度の最大変化分＋ΔＧｙ０に対応する経路ｂ１側に経路ｂ１に加えて経路ｂ１１が存在するが、横加速度の最大変化分−ΔＧｙに対応する経路ｂ２側には回避ラインは存在しない。これは、立体物３０が自車両２０の左手前から右奥に延在するため、横加速度がマイナス方向に最大ΔＧｙ０変化して経路ｂ２を走行することとなったとしても、その経路ｂ２上に立体物３０が干渉してしまうことによる。このような場合には、自車両２０が走行し得る回避ラインとしてはｂ１かｂ１１の何れかとなる。

ここで、回避ラインｂ１、ｂ１１のうちいずれを選択するかについては、様々な目的に応じて適宜調整すればよい。例えば、回避ラインｂ１、ｂ１１を走行するための回避可能ヨーレートを、それぞれγ１、γ１１とした場合、この二者は、自車両２０の旋回半径の違いからも分かるようにγ１＞γ１１の相関を有する。そこで、旋回時に生じるヨーレートを極力小さく押さえるという観点に立つことで、回避ラインｂ１１を旋回制御において走行する軌道として選択してもよい。また、別法として、Ｓ１０４で算出された回避ラインごとの回避可能ヨーレートγの絶対値|γ|が、所定の閾値γ０以下となる回避ラインを選択するようにしてもよい。当該閾値γ０は、ＥＣＵ１がＥＰＳ１０に対して旋回制御を行っている最中にドライバがその制御をオーバーライドすることを可能とするために、自車両２０が旋回走行中に生じる横加速度の絶対値における上限を設定するためのものである。たとえば、閾値γ０として０．２Ｇ〜０．３Ｇが採用できる。このような条件を満たす回避ラインを選択することで、自車両２０は立体物３０との衝突を回避することを可能としながら、ドライバによる操舵の余地を確保することができる。以上を踏まえて、本実施例では、自車両２０が走行すべき回避ラインがｂ１１に決定されることとする。Ｓ１０５の処理が終了すると、Ｓ１０６へ進む。

Ｓ１０６では、Ｓ１０５で決定された回避ライン上を走行するために必要な、ＥＰＳ１０によるステアリングの操舵制御量（目標舵角量）の算出が行われる。具体的には、目標舵角量については、自車両２０の車両速度等の走行状態および回避ラインを走行するために必要なヨーレートと、当該目標舵角量とが紐付けられた制御マップが事前の実験によって作成され、ＥＣＵ１内のメモリに格納されている。そして、当該制御マップにアクセスすることで目標舵角量の設定が可能となる。Ｓ１０６の処理が終了すると、Ｓ１０７へ進む。

ここで、Ｓ１０７へ処理が進んだ時点では、Ｓ１０３によるＥＣＢ１１を介した減速処理は開始されているものの、ＥＰＳ１０を介した旋回制御は開始されておらず、当該旋回制御のための目標舵角量の算出が行われた状態にある。そして、Ｓ１０７では、既に開始されている減速制御によって生じている自車両２０の減速度がどの程度であるかについて判定処理が行われる。すなわち、Ｓ１０３での減速制御開始に当たって制御量設定部１０２によって設定された目標減速度と、現時点で自車両２０に発生している減速度との差分（以下、「減速度差」という）が、所定の減速度差ΔＶｄより大きいか否かが判定される。自車両２０が走行している路面の摩擦が低摩擦状態である場合には、設定された目標減速度に従ってＥＣＢ１１を介して自車両の減速が行われたとしても、路面と自車両の車輪との間に十分な摩擦力を発生させることが困難となり、以て自車両の減速度を目標減速度まで至らしめることが困難となる。そして、路面の摩擦が低くなるほど、自車両の実際の減速度と目標減速度との乖離、すなわち減速度差が大きくなると考えられる。そこで、減速度差が、所定の減速度差ΔＶｄより大きい場合には、路面が自車両が十分に減速できない程度に低摩擦状態にあると合理的に考えることが可能となる。以上を踏まえて、Ｓ１０７で肯定判定されるとＳ１０８へ進み、否定判定されるとＳ１０９へ進む。

Ｓ１０８では、減速度差が所定の減速度差ΔＶｄより大きいことを考慮し、路面が低摩擦状態にあることから、Ｓ１０６で算出された目標舵角量に従ったＥＰＳ１０を介した旋回制御を行わないこととする。路面が低摩擦状態にある場合、ＥＰＳ１０を介して目標舵角量に従ったステアリングの操舵を行おうとすると、路面からの反力が十分に得られないことから、ステアリングの操舵に対して自車両を十分に旋回させることが困難となる。その結果、自車両を十分に旋回させようとするとドライバに対して違和感を与えかねない。そこで、このような場合には、Ｓ１０８の処理によって自車両の旋回制御は中止とされる。したがって、この場合は、自車両２０と立体物３０との衝突回避は、ＥＣＢ１１を介した減速制御のみで実現されることになる。

このように減速度差に基づいて旋回制御を行わない処理は、当該旋回制御を行うためにＳ１０６で設定された目標舵角量を、自車両２０の旋回が行われない舵角量（例えば、自車両２０が直進している場合には舵角量＝ゼロ）に補正する処理に相当する。したがって、Ｓ１０７の判定結果に基づいて行われるＳ１０８の処理は、制御量補正部１０４によって行われる処理に相当する。

一方で、減速度差が所定の減速度差ΔＶｄ以下である場合、路面は比較的摩擦が高い状態にあると考えられることから、上述したようなドライバに与える違和感の問題は生じにくい。そこで、Ｓ１０９では、Ｓ１０６で算出された目標舵角量に従ったＥＰＳ１０を介した旋回制御を開始することとする。よって、この場合は、自車両２０と立体物３０との衝突回避は、ＥＣＢ１１を介した減速制御と、ＥＰＳ１０を介した旋回制御で実現されることになる。

このように、本実施例では、立体物３０との衝突回避のために減速制御を開始するとともに、その減速制御のために設定された目標減速度と、減速制御によって生じる実際の減速度との差分に基づいて、衝突回避のための更なる制御、すなわち旋回制御を実行するか中止するかが決定されることになる。このように衝突回避制御を行うことで、ドライバに与える違和感を可及的に軽減し、自車両２０の路面の摩擦状態に応じた衝突回避を実現することができる。

＜変形例＞
上述の実施例は、本発明を車両の運転支援システムの側面から捉え、その具体的な態様を開示したものであるが、本発明を、車両が走行する路面の摩擦状態、特に、路面が低摩擦状態であるか否かを推定するシステム（路面摩擦状態推定システム）として捉えることもできる。その場合、図３に示す衝突回避制御において、減速制御のために設定された目標減速度と、減速制御によって発生している実際の自車両の減速度とをそれぞれ取得する構成が、本発明に係る目標制御量取得部と、自車両走行状態取得部に相当する。そして、当該目標減速度と実際の自車両の減速度との差分、減速度差が所定の減速度差ΔＶｄより大きいか否かを判定する処理（Ｓ１０７の処理）が、路面が低摩擦状態にあるか否かを判定する処理、すなわち、本発明に係る摩擦状態推定部による処理に相当する。

このように、上述の実施例には、本発明を路面摩擦状態推定システムとして捉えた場合の本発明の実施例も包含されている。この点については、後述するその他の車両の運転支援システムに関する実施例についても同様である。

＜実施例２＞
図１に示す運転支援システムによって実行される衝突回避制御の第二の実施例について、図５に基づいて説明する。なお、図５に示す衝突回避制御を構成する各ステップについて、図３に示す衝突回避制御と同一の内容を有するものには、同一の参照番号を付すことで、その詳細な説明は省略する。図５に示す衝突回避制御では、図３に示す場合と同じように立体物３０との衝突の可能性があると判定されると、Ｓ１０３での減速制御が開始されるとともに、自車両２０の旋回制御のための目標舵角量の設定処理がＳ１０４、Ｓ１０５、Ｓ２０１で行われることになる。

ここで、本実施例では、自車両２０の旋回制御を行うためのステアリングの操舵に関し、フィードフォワード制御とフィードバック制御が行われる構成となっている。自車両２０の走行状態（車両速度等）に対応した、ＥＰＳ１０を介したステアリング操舵のための制御マップがＥＣＵ１内のメモリに格納されており、当該フィードフォワード制御は、図１に示す各センサで検出される実際の車両の走行状態に基づいて、当該制御マップからＥＰＳ１０に対して指示すべき制御量（目標舵角量）を導き出し、それに従い、ステアリングの操舵制御を行う。また、当該フィードバック制御は、フィードフォワード制御の結果、実際の車両の旋回量と、衝突回避のために必要される旋回量との間のずれを解消するように、そのずれ量にゲインを掛けて導出された制御量に従って、更にステアリングの舵角制御を行う。なお、フィードフォワード制御、フィードバック制御については、その具体的な制御ループの構成は、既知の様々な構成を適用することができ、本発明において特定の構成の制御ループに限定されるものではない。

このようにフィードフォワード制御とフィードバック制御を併用することで、旋回制御の応答速度を高め、自車両の旋回状態を目標とする状態に正確に至らしめることが可能となる。そこで、本実施例ではＳ１０５の処理が終了すると、Ｓ２０１の処理が行われる。Ｓ２０１では、上記フィードフォワード制御に関する制御量θｆｆの設定と、上記フィードバック制御に関する制御量θｆｂの設定が行われる。具体的には、制御量θｆｆについては、上記制御マップに従って目標舵角量が設定される。また、制御量θｆｂについては、自車両２０の走行状態や、自車両２０と立体物３０との間の距離等に基づいて、フィードバック制御で使用されるゲインやオフセット量等が設定される。そして、Ｓ２０１の処理が終了すると、Ｓ１０７へ進む。したがって、図３に示す衝突回避制御の場合と同じように、処理がＳ１０７に進んだ時点では、自車両２０の旋回制御はまだ開始されていない。

そして、Ｓ１０７で肯定判定されると、それは路面が低摩擦状態にあることを意味することから、Ｓ２０２へ進み、そこではＳ２０１で設定された制御量のうちフィードフォワード制御に関する制御量θｆｆにのみ従って、自車両２０の旋回制御が行われる。路面が低摩擦状態にある場合、路面からの反力が小さくなるため、旋回制御に関しフィードバック制御を行うと、自車両の旋回状態を実際の旋回状態に近づけようとして、ドライバに対して違和感を与えかねない。そこで、このような場合には、Ｓ２０２の処理によってフィードフォワード制御のみによって自車両の旋回制御が実行されることになる。

このように減速度差に基づいてフィードフォワード制御のみを行う処理は、当該旋回制御を行うためにＳ１０６で設定されたフィードバック制御に関する制御量θｆｂを、フィードバック制御に従った自車両２０の旋回が行われない制御量、すなわち自車両の旋回量が少なくなる制御量（例えば、ゲイン＝ゼロ）に補正する処理に相当する。したがって、Ｓ１０７の判定結果に基づいて行われるＳ２０２の処理は、制御量補正部１０４によって行われる処理に相当する。

また、Ｓ１０７で否定判定されると、それは路面が低摩擦状態にはないことを意味することから、Ｓ２０３へ進み、そこではＳ２０１で設定されたフィードフォワード制御に関する制御量θｆｆおよびフィードバック制御に関する制御量に従って、自車両２０の旋回制御が行われる。路面が低摩擦状態になければ上記のドライバに与える違和感の問題は生じにくいことから、フィードバック制御による旋回制御を行ってもドライバに違和感を与えるおそれは低い。

＜実施例３＞
図１に示す運転支援システムによって実行される衝突回避制御の第三の実施例について、図６に基づいて説明する。なお、図６に示す衝突回避制御を構成する各ステップについて、図３に示す衝突回避制御と同一の内容を有するものには、同一の参照番号を付すことで、その詳細な説明は省略する。図６に示す衝突回避制御では、立体物３０との衝突の可能性があると判定されると、Ｓ１０３での減速制御が開始されるとともに、自車両２０の旋回制御のための回避ラインの決定処理がＳ１０４、Ｓ１０５で行われることになる。

ここで、本実施例では、上記実施例２の場合と同じように、自車両２０の旋回制御においては、フィードフォワード制御とフィードバック制御が行われるものとする。これらの制御の特徴については、上記実施例２で述べた通りである。なお、本実施例では、Ｓ１０５の処理が終了すると、旋回制御に関する制御量（フィードフォワード制御量θｆｆとフィードバック制御量θｆｂ）の設定は行われず、Ｓ１０７の処理へと進む。

そして、Ｓ１０７で肯定判定されると、それは路面が低摩擦状態にあることを意味することから、Ｓ３０１へ進み、路面が低摩擦状態の場合の、フィードフォワード制御量θｆｆとフィードバック制御量θｆｂの設定が行われる。具体的には、路面が低摩擦状態のときの、自車両２０の走行状態（車両速度等）に対応した、ＥＰＳ１０を介したステアリング操舵のための低摩擦用制御マップがＥＣＵ１内のメモリに格納されている。そして、当該フィードフォワード制御は、図１に示す各センサで検出される実際の車両の走行状態に基づいて、当該低摩擦用制御マップからＥＰＳ１０に対して指示すべき制御量（目標舵角量）θｆｆを導き出す。また、制御量θｆｂについては、低摩擦状態の路面における自車両２０の走行状態や、自車両２０と立体物３０との間の距離等に基づいて、フィードバック制御で使用されるゲインやオフセット量等が設定される。

また、Ｓ１０７で否定判定されると、それは路面が低摩擦状態にはないことを意味することから、Ｓ３０２へ進み、路面が標準の状態の場合（高摩擦状態）の、フィードフォワード制御量θｆｆとフィードバック制御量θｆｂの設定が行われる。路面が高摩擦状態のときの、自車両２０の走行状態（車両速度等）に対応した、ＥＰＳ１０を介したステアリング操舵のための高摩擦用制御マップがＥＣＵ１内のメモリに格納されている。この高摩擦用制御マップは、上記低摩擦用制御マップとは異なる制御マップである。そして、当該フィードフォワード制御は、図１に示す各センサで検出される実際の車両の走行状態に基づいて、当該高摩擦用制御マップからＥＰＳ１０に対して指示すべき制御量（目標舵角量）θｆｆを導き出す。また、制御量θｆｂについては、高摩擦状態の路面における自車両２０の走行状態や、自車両２０と立体物３０との間の距離等に基づいて、フィードバック制御で使用されるゲインやオフセット量等が設定される。

そして、低摩擦用制御マップに従う制御量は、旋回制御時にドライバに違和感が与えられるのを回避するために、高摩擦用制御マップに従う制御量と比べて、自車両の旋回量が少なくなる制御量、もしくは旋回しない制御量となっている。したがって、減速度差に基づいて路面が低摩擦状態にあると判定される場合にフィードフォワード制御量θｆｆおよびフィードバック制御量θｆｂを低摩擦用の制御量に切り換える処理は、標準（高摩擦用）の制御量を補正する処理に相当する。したがって、Ｓ１０７の判定結果に基づいて行われるＳ３０１の処理は、制御量補正部１０４によって行われる処理に相当する。

そして、Ｓ３０１又はＳ３０２の処理が終了すると、Ｓ３０３へ進み、そこで、Ｓ３０１又はＳ３０２で設定された制御量に従って、ＥＰＳ１０を介して自車両２０の旋回制御が実行される。この結果、路面の摩擦状態に応じた適切な制御量の設定が可能となり、以て、路面が低摩擦状態にあることで生じ得るドライバに与える違和感の問題を回避しながら、立体物３０との衝突回避を適切に実現することができる。

１ ＥＣＵ
２ 外界認識装置
３ ヨーレートセンサ
４ 車輪速センサ
５ 加速度センサ
６ ブレーキセンサ
７ アクセルセンサ
８ 舵角センサ
９ 操舵トルクセンサ
１０ ＥＰＳ（電動パワーステアリング）
１１ ＥＣＢ（電子制御式ブレーキ）
２０ 自車両
３０ 立体物
１００ 走路認識部
１０１ 回避目標軌道取得部
１０２ 制御量設定部
１０３ 支援制御部
１０４ 制御量補正部

Claims (5)

1. 自車両の進行方向に存在する立体物を認識する認識部と、
   前記認識部によって前記立体物の存在が認識された場合、自車両の走行状態を該立体物と自車両との衝突を回避する目標走行状態とするために、自車両の旋回制御を含む衝突回避のための制御に関する目標制御量を設定する目標制御量設定部と、
   前記目標制御量設定部によって設定された前記目標制御量に従って、前記立体物との衝突回避のための自車両の走行状態を制御する制御部と、
   前記制御部による制御が行われている際の自車両の走行状態に関する状態量と、該状態量に対応する前記目標制御量とに基づいて、自車両の旋回制御に関する前記目標制御量を補正する制御量補正部と、
   を備える、車両の運転支援システム。
2. 前記制御量補正部は、前記目標制御量と、前記制御部による制御が行われている際の自車両の走行状態に関する状態量との差分が、所定の基準差分より大きい場合には、該差分が該所定の基準差分以下である場合と比べて、自車両の旋回制御に関する前記目標制御量を、該旋回制御による自車両の旋回量が少なくなる制御量となるように、又は、該旋回制御が行われない制御量となるように補正する、
   請求項１に記載の車両の運転支援システム。
3. 前記目標制御量設定部は、前記目標制御量として、前記立体物との衝突回避のために自車両を減速させる際の目標減速度と、該衝突回避のために自車両を旋回制御させる際の自車両の旋回量に関する目標旋回量とを設定し、
   前記制御量補正部は、前記目標減速度と、前記制御部による制御が行われている際の自車両の減速度との差分が、前記所定の基準差分より大きい場合には、該差分が該所定の基準差分以下である場合と比べて、自車両の旋回制御に関する前記目標旋回量を、該旋回制御による自車両の旋回量が少なくなる制御量となるように、又は、該旋回制御が行われない制御量となるように補正する、
   請求項２に記載の車両の運転支援システム。
4. 前記目標制御量設定部は、前記目標旋回量として、前記目標走行状態を形成するための、自車両の旋回制御におけるフィードフォワード制御のフィードフォワード制御量と、該フィードフォワード制御による実際の自車両の旋回状態を、該目標走行状態における自車両の目標旋回状態とするためのフィードバック制御のフィードバック制御量とを設定し、
   前記制御量補正部は、
   前記目標減速度と、前記制御部による制御が行われている際の自車両の減速度との差分が、前記所定の基準差分より大きい場合には、前記目標旋回量を前記フィードフォワード制御量のみとし、
   前記差分が前記所定の基準差分以下である場合には、前記目標旋回量を前記フィードフォワード制御量と前記フィードバック制御量とを制御量とする、
   請求項３に記載の車両の運転支援システム。
5. 自車両の走行状態を、自車両の進行方向に存在する立体物と自車両との衝突を回避する目標走行状態とするために、衝突回避のための制御に関する目標制御量を取得する目標制御量取得部と、
   前記目標制御量に従って前記衝突回避のための制御が行われている際の自車両の走行状態を取得する自車両走行状態取得部と、
   前記目標制御量と前記自車両の走行状態に基づいて、自車両が走行している路面の摩擦状態を推定する摩擦状態推定部と、
   を備える、路面摩擦状態推定システム。

Images