JP5434826B2

JP5434826B2 - 車両の走行制御装置

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Publication number: JP5434826B2
Application number: JP2010156546A
Authority: JP
Inventors: 恵太郎仁木; 武志後藤; 修司藤田; 三幸大内; 純郎山本; 洋司国弘; 実栄増田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2010-07-09
Filing date: 2010-07-09
Publication date: 2014-03-05
Anticipated expiration: 2030-07-09
Also published as: JP2012017050A

Description

本発明は、車両の走行制御装置に係り、更に詳細には車両が目標軌跡（目標走行ライン）に沿って走行するよう前輪及び後輪の舵角を修正制御する車両の走行制御装置に係る。

車両が目標軌跡に沿って走行するよう車両の軌跡を制御する車両の走行制御装置は従来種々提案されている。例えば下記の特許文献１には、車両前方の道路の車線情報に基づいて車両の目標軌跡を設定し、目標軌跡と車両の前方注視点との偏差が減少するよう自動操舵アクチュエータを制御する車線追従装置が記載されている。

特開２００１−４８０３５号公報特開２００７−２６９１８０号公報

〔発明が解決しようとする課題〕
上記特許文献１に記載された車線追従装置によれば、車両が目標軌跡に沿って走行するよう操舵トルクの制御によって運転者の操舵操作を促したり操舵輪の舵角を修正したりすることができる。

しかし上記特許文献１に記載された車線追従装置に於いては、車両の目標軌跡を設定するための車両前方の道路の車線情報及び車両の実軌跡に対応する車両の前方注視点の情報を取得するカメラの如き車外情報取得手段が必須である。また目標軌跡は基本的には車線情報に基づいて決定されるため、車両の目標軌跡を必ずしも運転者の希望に則した軌跡に設定することができない。更に車両前方の道路の車線情報がない状況や車線情報を取得できない状況に於いては、目標軌跡を設定することができないため、車両を目標軌跡に沿って走行させることができない。

尚、上記特許文献２には、操舵角及び車速に基づいて車両の目標軌跡を設定し、目標軌跡と車両の実軌跡との偏差が減少するよう操舵伝達比可変装置を制御する操舵制御装置が記載されている。この特許文献２に記載された操舵制御装置によれば、車両が目標軌跡に沿って走行するよう操舵輪の舵角を制御することができる。

しかし特許文献２に記載された操舵制御装置に於いては、車両の実軌跡を求めるためのＧＰＳの如き車外情報取得手段が必要である。また目標軌跡と実軌跡との偏差に基づいて操舵輪の舵角がフィードバック制御されるので、実軌跡が求められた後でなければ舵角を制御することができず、そのため制御の遅れに起因して車両を好ましく目標軌跡に沿って走行させることができない。

上記問題を解消すべく、例えば運転者の操舵操作量及び車速に基づいて車両が目標進行方向にて目標到達位置に到達するに必要な目標軌跡に沿って車両を走行させるための操舵輪の目標舵角を演算し、目標舵角に基づいて操舵輪の舵角を制御することが考えられる。かかる操舵輪の舵角の制御によれば、車両の目標軌跡や実軌跡を求めるための車外情報の取得を要することなく、車両の軌跡が運転者の希望に則した軌跡になるよう操舵輪の舵角を遅れなく制御することができる。

操舵輪は一般に前輪であり、車速が一定であれば、車両のヨーレートや車両のロール角の如き車両の旋回状態量は前輪の舵角によって一義的に決定される。そのため前輪の舵角が車両の目標軌跡を達成するための目標舵角に制御されると、車両の旋回状態量が過大になる場合がある。

車両を目標軌跡に沿って走行させるためのヨーモーメントは前輪のコーナリングフォースによるヨーモーメントに限定されず、後輪の舵角を制御することにより後輪によってもコーナリングフォースによるヨーモーメントを発生させることができる。また前輪及び後輪の両方の舵角を制御することにより、車両の目標軌跡を達成するために必要な車両全体のコーナリングフォースを確保しつつ、車両の旋回状態量を前輪の舵角のみが制御される場合とは異なる値に制御することができる。

よって車両の旋回状態量が過大になる虞れの有無を判定し、該虞れがあるときには、前輪に加えて後輪の舵角を制御することにより、車両の旋回状態量が過大になることを防止しつつ車両を目標軌跡に沿って走行させることが好ましい。

本発明は、車両が目標軌跡に沿って走行するよう車両の軌跡を制御する従来の走行制御装置に於ける上述の如き問題に鑑みてなされたものである。そして本発明の主要な課題は、車両の旋回状態量が過大になることを防止しつつ、車両の軌跡が運転者の希望に則した目標軌跡になるよう前輪及び後輪の舵角を制御することである。
〔課題を解決するための手段及び発明の効果〕

上述の主要な課題は、本発明によれば、運転者の操舵操作量に対する前輪の舵角の関係を変更する前輪舵角制御手段と、前輪とは独立に後輪の舵角を変更する後輪舵角制御手段とを備えた車両の走行制御装置に於いて、車両の軌跡の制御について予め設定された開始条件又は更新条件が成立したと判定したときには、その時点に於ける運転者の操舵操作量に基づいて目標進行方向を決定すると共に、前記時点に於ける運転者の操舵操作量に基づいて決定される角度を基準角度として、前記時点に於ける車両の位置より車両の前後方向に対し前記基準角度傾斜した方向に引いた直線上に存在し且つ前記時点に於ける車両の位置から車速に依存する距離の位置に目標到達位置を決定し、前記時点に於ける運転者の操舵操作量及び車速に基づいて車両が目標進行方向にて目標到達位置に到達するに必要な目標軌跡に沿って車両を走行させるための前輪の暫定の目標舵角を演算し、前記暫定の目標舵角に基づいて車両が目標進行方向にて目標到達位置に到達するまでの車両の旋回状態量を推定し、前記旋回状態量の大きさが基準値以下であるときには前記暫定の目標舵角に基づいて前記前輪舵角制御手段により前輪の舵角を制御し、前記旋回状態量の大きさが前記基準値を越えるときには前記旋回状態量の大きさが前記基準値を越えないよう補正された車両の旋回状態量に基づいて前記目標軌跡に沿って車両を走行させるための前輪及び後輪の目標舵角を演算し、前記前輪の目標舵角に基づいて前記前輪舵角制御手段により前輪の舵角を制御すると共に前記後輪の目標舵角に基づいて前記後輪舵角制御手段により後輪の舵角を制御することを特徴とする車両の走行制御装置（請求項１の構成）によって達成される。

後に詳細に説明する如く、運転者の操舵操作量は車両の現在の進行方向を基準に見て車両の現在位置から目標到達位置までの方向に関係し、車速は車両の現在位置から目標到達位置までの距離に関係している。また運転者の操舵操作量は車両が目標到達位置に到達する際の目標進行方向にも関係している。

車両の軌跡の制御について予め設定された開始条件又は更新条件が成立したと判定した時点を基準時点と呼ぶこととする。上記請求項１の構成によれば、基準時点の運転者の操舵操作量及び車速に基づいて車両が目標進行方向にて目標到達位置に到達するための目標軌跡に沿って車両が走行するための操舵輪の目標舵角が演算され、目標舵角に基づいて操舵輪の舵角が制御される。特に、目標進行方向は、基準時点に於ける運転者の操舵操作量に基づいて決定され、目標到達位置は、基準時点に於ける運転者の操舵操作量に基づいて決定される角度を基準角度として、基準時点に於ける車両の位置より車両の前後方向に対し基準角度傾斜した方向に引いた直線上に存在し且つ基準時点に於ける車両の位置から車速に依存する距離の位置に決定される。

そして旋回状態量の大きさが基準値以下であるときには暫定の目標舵角に基づいて前輪舵角制御手段により前輪の舵角が制御される。これに対し旋回状態量の大きさが基準値を越えるときには旋回状態量の大きさが基準値を越えないよう補正された車両の旋回状態量に基づいて目標軌跡に沿って車両を走行させるための前輪及び後輪の目標舵角が演算される。更に前輪の目標舵角に基づいて前輪の舵角が制御されると共に後輪の目標舵角に基づいて後輪の舵角が制御される。

従って車両の目標軌跡や実軌跡を求めるための車外情報の取得は不要であり、また車外情報に基づいて実際の軌跡を求めることも、目標軌跡と実際の軌跡との偏差に基づいて車両の軌跡をフィードバック制御することも必要でない。よって車両の軌跡が運転者の希望に則した軌跡になるよう操舵輪の舵角を遅れなく制御し、車両を運転者が希望する目標軌跡に沿って走行させることができる。
特に、基準時点に於ける運転者の操舵操作量及び車速に基づいて目標到達位置を決定し、基準時点に於ける運転者の操舵操作量に基づいて目標進行方向を決定することができる。また、基準時点に於ける運転者の操舵操作量に基づいて決定される角度を基準角度とし、基準時点に於ける車両の位置より車両の前後方向に対し基準角度傾斜した方向に引いた直線上に位置し且つ基準時点に於ける車両の位置から車速に依存する距離の位置として目標到達位置を決定することができる。よって、基準時点に於ける運転者の操舵操作量及び車速に基づいて車両が目標進行方向にて目標到達位置に到達するための車両の目標軌跡を求めることができる。

また請求項１の構成によれば、前輪のみの舵角制御では旋回状態量の大きさが基準値を越えるときには旋回状態量の大きさが基準値を越えないよう補正され、補正後の車両の旋回状態量に基づいて前輪及び後輪の目標舵角が演算される。よって旋回状態量の大きさが過大になることを確実に防止しつつ、車両を目標軌跡に沿って車両を走行させることができる。

また請求項１の構成によれば、前輪のみの舵角制御でも旋回状態量の大きさが基準値を越えないときには、暫定の目標舵角に基づいて前輪の舵角が制御され、後輪の舵角は制御されない。よって旋回状態量の大きさが基準値を越えるか否かに関係なく前輪及び後輪の舵角が制御される場合に比して、車両の軌跡の制御を単純化することができる。

また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項１の構成に於いて、前記補正された車両の旋回状態量は、前記旋回状態量の大きさが前記基準値を越える領域については前記旋回状態量の大きさを前記基準値に低減補正し、前記旋回状態量の大きさが前記基準値を越えていない領域については前記旋回状態量の大きさが前記基準値を越えないよう前記旋回状態量の大きさを増大補正することにより求められるよう構成される（請求項２の構成）。

上記請求項２の構成によれば、旋回状態量の大きさが基準値を越える領域については旋回状態量の大きさが基準値に低減補正され、補正された車両の旋回状態量に基づいて前輪及び後輪の目標舵角が演算される。従って旋回状態量の大きさが基準値を越えることを防止しつつ車両が目標軌跡に沿って車両を走行するよう前輪及び後輪の舵角を制御することができる。

また上記請求項２の構成によれば、旋回状態量の大きさが基準値を越えていない領域については旋回状態量の大きさが基準値を越えないよう旋回状態量の大きさが増大補正され、補正された車両の旋回状態量に基づいて前輪及び後輪の目標舵角が演算される。従って旋回状態量の大きさが基準値を越えていない領域について旋回状態量の大きさが増大補正されない場合に比して、車両が目標到達位置に到達するまでの車両の旋回状態量の総量が不足する虞れを低減することができる。

また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項１の構成に於いて、前記補正された車両の旋回状態量は、前記旋回状態量の大きさが前記基準値よりも小さい補正判定値を越える領域については前記旋回状態量の大きさを前記基準値以下に低減補正し、前記旋回状態量の大きさが前記補正判定値を越えていない領域については前記旋回状態量の大きさが前記補正判定値を越えないよう前記旋回状態量の大きさを増大補正することにより求められるよう構成される（請求項３の構成）。

上記請求項３の構成によれば、旋回状態量の大きさが基準値よりも小さい補正判定値を越える領域については旋回状態量の大きさが基準値以下に低減補正され、補正された車両の旋回状態量に基づいて前輪及び後輪の目標舵角が演算される。従って旋回状態量の大きさが基準値を越えることを防止しつつ車両が目標軌跡に沿って車両を走行するよう前輪及び後輪の舵角を制御することができる。

また上記請求項３の構成によれば、旋回状態量の大きさが補正判定値を越えていない領域については旋回状態量の大きさが補正判定値を越えないよう旋回状態量の大きさが増大補正され、補正された車両の旋回状態量に基づいて前輪及び後輪の目標舵角が演算される。従って旋回状態量の大きさが補正判定値を越えていない領域について旋回状態量の大きさが増大補正されない場合に比して、車両が目標到達位置に到達するまでの車両の旋回状態量の総量が不足する虞れを低減することができる。

また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項２又は３の構成に於いて、前記旋回状態量の大きさの低減補正量の積分値及び前記旋回状態量の大きさの増大補正量の積分値は実質的に互いに等しいよう構成される（請求項４の構成）。

上記請求項４の構成によれば、旋回状態量の大きさの低減補正量の積分値及び旋回状態量の大きさの増大補正量の積分値は実質的に互いに等しい。よって旋回状態量の大きさの補正に起因して車両が目標到達位置に到達するまでの車両の旋回状態量の総量に過不足が生じることを防止することができる。

また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項１乃至３の何れか一つの構成に於いて、前記車両の旋回状態量は車両のヨーレート及びロール角の何れか一方であるよう構成される（請求項５の構成）。

上記請求項５の構成によれば、車両の旋回状態量がヨーレートであるときにはヨーレートの大きさが過大になることを防止することができ、また車両の旋回状態量がロール角であるときにはロール角の大きさが過大になることを防止することができる。

また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項１乃至３の何れか一つの構成に於いて、前記目標軌跡は、前記目標進行方向を示す直線を時間の座標軸とし、前記時点に於ける車両の位置より前記時間の座標軸に下した垂線を距離の座標軸とする仮想の直交座標に於いて、前記時点からの経過時間を指数の変数とする指数関数の曲線であるよう構成される（請求項６の構成）。

上記請求項６の構成によれば、目標進行方向を示す直線を時間の座標軸とし、基準時点に於ける車両の位置より時間の座標軸に下した垂線を距離の座標軸とする仮想の直交座標に於いて、基準時点からの経過時間を指数の変数とする指数関数の曲線として目標軌跡を求めることができる。

また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項１乃至３の何れか一つの構成に於いて、前記時点に於ける前輪の舵角と前記目標舵角との偏差の大きさが小さくなるよう前輪の舵角を修正するよう構成される（請求項７の構成）。

上記請求項７の構成によれば、基準時点に於ける前輪の舵角と目標舵角との偏差の大きさが小さくなるよう前輪の舵角を修正される。よって前輪の舵角が目標舵角になるよう前輪の舵角をフィードフォワード式に効率的に制御することができ、また運転者の操舵操作を要することなく前輪の舵角を目標舵角にすることができる。

また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項１乃至３の何れか一つの構成に於いて、前輪の実際の舵角と前記目標舵角との偏差の大きさが小さくなるよう前輪の舵角を修正するよう構成される（請求項８の構成）。

上記請求項８の構成によれば、前輪の実際の舵角と目標舵角との偏差の大きさが小さくなるよう前輪の舵角が修正される。よって前輪の舵角が目標舵角になるよう前輪の舵角をフィードバック式に正確に制御することができ、また運転者によって操舵操作が行われても前輪の舵角を目標舵角にすることができる。

尚フィードバックの制御は前輪の舵角について行われるので、フィードバックの制御が車両の軌跡について行われる従来の車両の走行制御装置の場合に比して、前輪の舵角の制御の遅れは遥かに小さい。

また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項１乃至８の何れか一つの構成に於いて、前記時点に於ける車両の位置と前記目標到達位置とを結ぶ直線を方向の基準線として、前記目標進行方向は前記目標到達位置に於いて前記方向の基準線に対し前記基準角度傾斜した方向に決定されるよう構成される（請求項９の構成）。

上記請求項９の構成によれば、基準時点に於ける車両の位置と目標到達位置とを結ぶ直線を方向の基準線として、目標到達位置に於いて方向の基準線に対し基準角度傾斜した方向を目標進行方向に決定することができる。

また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項１乃至３の何れか一つの構成に於いて、前記軌跡の制御を行っていない状況に於いて、運転者の操舵操作量の変化率の大きさが開始条件を判定するための第一の基準値よりも大きくなった後に運転者の操舵操作量の変化率の大きさが開始条件を判定するための第二の基準値よりも小さくなったときに前記軌跡の制御の開始条件が成立したと判定するよう構成される（請求項１０の構成）。

一般に、運転者が車両の進路を変更する場合には、まず比較的速く操舵操作量を変化させ、しかる後操舵操作量の変化を穏やかにする。従って運転者の操舵操作量の変化率の大きさの推移に基づいて車両の軌跡の制御の開始又は更新の必要性を判定することができる。

上記請求項１０の構成によれば、軌跡の制御が行われていない状況に於いて、運転者の操舵操作量の変化率の大きさが開始条件を判定するための第一の基準値よりも大きくなった後に開始条件を判定するための第二の基準値よりも小さくなったときには、その判定により軌跡の制御の開始条件が成立したと判定することができる。

また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項１乃至３の何れか一つの構成に於いて、前記軌跡の制御を行っている状況に於いて、運転者の操舵操作量の変化率の大きさが更新条件を判定するための第一の基準値よりも大きくなった後に運転者の操舵操作量の変化率の大きさが更新条件を判定するための第二の基準値よりも小さくなったときに前記軌跡の制御の更新条件が成立したと判定するよう構成される（請求項１１の構成）。

上記請求項１１の構成によれば、軌跡の制御が行われている状況に於いて、運転者の操舵操作量の変化率の大きさが更新条件を判定するための第一の基準値よりも大きくなった後に更新条件を判定するための第二の基準値よりも小さくなったときには、その判定により軌跡の制御の更新条件が成立したと判定することができる。

また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項６の構成に於いて、前記時点に於ける車両から前記時間の座標軸までの距離を基準距離として、前記基準距離と前記時点からの経過時間を指数の変数とする自然指数関数との積として目標距離が求められ、前記目標軌跡は前記時間の座標軸から前記目標距離の位置を結ぶ線として求められるよう構成される（請求項１２の構成）。

上記請求項１２の構成によれば、基準距離と基準時点からの経過時間を指数の変数とする自然指数関数との積として目標距離を求め、時間の座標軸から目標距離の位置を結ぶ線として目標軌跡求めることができる。

また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項１２の構成に於いて、操舵操作の必要性に関連する車外の視覚情報の変化が発生してから人が当該視覚情報の変化を知覚するまでに要する一般的な時間をΔＴとし、ウェバー比を−ｋとし、前記時点からの経過時間をｔとして、前記自然指数関数の指数は−（ｋ／ΔＴ）ｔであるよう構成される（請求項１３の構成）。

上記請求項１３の構成によれば、自然指数関数の指数は−（ｋ／ΔＴ）ｔであるので、人の知覚特性に合った車両の目標距離を求め、これにより人の知覚特性に合った車両の目標軌跡を求めることができる。

また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項１乃至１３の何れか一つの構成に於いて、前記舵角制御手段は、運転者により操作される操舵入力手段に対し相対的に操舵輪を駆動することにより操舵伝達比を変化させる操舵伝達比可変手段と、前記操舵伝達比可変手段を制御する制御手段とを有するセミバイワイヤ式の舵角制御手段であるよう構成される（請求項１４の構成）。

上記請求項１４の構成によれば、操舵伝達比可変手段を有するセミバイワイヤ式の舵角制御手段を備えた車両に於いて、操舵伝達比可変手段により操舵伝達比を変化させることにより操舵輪の舵角を制御することができる。

また本発明によれば、上述の主要な課題を効果的に達成すべく、上記請求項１乃至１３の何れか一つの構成に於いて、前記舵角制御手段は、操舵輪の舵角を変化させる転舵手段と、前記操舵入力手段に対する運転者の操舵操作量を検出する手段と、通常時には運転者の操舵操作量に基づいて前記転舵手段を制御し、必要に応じて運転者の操舵操作に依存せずに前記転舵手段を制御する制御手段とを有するバイワイヤ式の舵角制御手段であるよう構成される（請求項１５の構成）。

上記請求項１５の構成によれば、バイワイヤ式の舵角制御手段を備えた車両に於いて、転舵手段を制御することにより運転者の操舵操作に依存せずに操舵輪の舵角を制御することができる。

本発明の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１乃至３の何れか一つの構成に於いて、走行制御装置は旋回状態量の大きさが基準値以下であるときには、後輪の舵角を０に維持するよう構成される（好ましい態様１）。

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１乃至３の何れか一つの構成に於いて、走行制御装置は運転者の操舵操作量及び車速と前輪の暫定の目標舵角との関係を記憶しており、車両の軌跡の制御について予め設定された開始条件又は更新条件が成立したと判定した時点に於ける運転者の操舵操作量及び車速に基づいて前記関係より暫定の目標舵角を演算するよう構成される（好ましい態様２）。

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１乃至３の何れか一つの構成に於いて、走行制御装置は補正された車両の旋回状態量、目標軌跡に沿って車両を走行させるための車両の横加速度、車速に基づいて前輪及び後輪の目標舵角を演算するよう構成される（好ましい態様３）。

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１乃至３の何れか一つの構成に於いて、走行制御装置は予め設定された軌跡の制御の終了条件が成立するまで車輪の舵角を制御するよう構成される（好ましい態様４）。

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項１乃至３の何れか一つの構成に於いて、走行制御装置は車両の軌跡の制御について予め設定された開始条件又は更新条件が成立していないと判定したときには、予め設定された操舵伝達比が達成されるよう前輪の舵角を制御するよう構成される（好ましい態様５）。

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項２の構成に於いて、走行制御装置は旋回状態量の大きさが基準値を越えていない領域の一部の範囲について旋回状態量の大きさが基準値を越えないよう旋回状態量の大きさを増大補正するよう構成される（好ましい態様６）。

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項２の構成に於いて、走行制御装置は旋回状態量の大きさが基準値を越えていない領域の全範囲について旋回状態量の大きさが基準値を越えないよう旋回状態量の大きさを増大補正するよう構成される（好ましい態様７）。

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項３の構成に於いて、走行制御装置は旋回状態量の大きさが補正判定値を越えていない領域の一部の範囲について旋回状態量の大きさが補正判定値を越えないよう旋回状態量の大きさを増大補正するよう構成される（好ましい態様８）。

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項３の構成に於いて、走行制御装置は旋回状態量の大きさが補正判定値を越えていない領域の全範囲について旋回状態量の大きさが補正判定値を越えないよう旋回状態量の大きさを増大補正するよう構成される（好ましい態様９）。

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項３の構成に於いて、走行制御装置は旋回状態量の大きさが補正判定値を越える領域については旋回状態量の大きさと補正判定値との差が大きいほど低減補正量が大きくなるよう旋回状態量の大きさを基準値以下に低減補正するよう構成される（好ましい態様１０）。

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項４の構成に於いて、旋回状態量の大きさの増大補正量の積分値は旋回状態量の大きさの低減補正量の積分値の９０％以上で１００％以下であるよう構成される（好ましい態様１１）。

本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項６の構成に於いて、走行制御装置は車両の軌跡の制御について予め設定された開始条件又は更新条件が成立したと判定した時点からの経過時間と運転者の操舵操作量及び車速と前輪の暫定の目標舵角との関係を記憶しており、開始条件又は更新条件が成立したと判定した時点からの経過時間と開始条件又は更新条件が成立したと判定した時点に於ける運転者の操舵操作量及び車速とに基づいて前記関係より前輪の暫定の目標舵角を演算するよう構成される（好ましい態様１２）。

舵角可変装置、後輪操舵装置及び電動式パワーステアリング装置が搭載された車両に適用された本発明による車両の走行制御装置の第一の実施形態を示す概略構成図である。第一の実施形態に於ける走行制御のメインルーチンを示すフローチャートである。第一の実施形態に於ける軌跡制御の開始条件の成立判定ルーチンを示すフローチャートである。第一の実施形態に於ける軌跡制御の更新条件の成立判定ルーチンを示すフローチャートである。第一の実施形態に於ける車輪の目標舵角演算ルーチンを示すフローチャートである。車速Ｖと目標ステアリングギヤ比Ｎtとの間の関係を示すグラフである。操舵トルクＴhd又はＴhdaと基本アシストトルクＴpabとの間の関係を示すグラフである。車速Ｖと車速係数Ｋvとの間の関係を示すグラフである。操舵トルクＴhd又はＴhdaと車速Ｖと基本アシストトルクＴpabとの間の関係を示すグラフである。第三の実施形態に於ける車輪の目標舵角演算ルーチンを示すフローチャートである。バイワイヤ式のステアリング装置が搭載された車両に適用された本発明による車両の走行制御装置の第五の実施形態を示す概略構成図である。第五の実施形態に於ける走行制御のメインルーチンを示すフローチャートである。補正後の操舵トルクＴh0と基本操舵負担軽減トルクＴpadbとの間の関係を示すグラフである。補正後の操舵トルクＴh0と車速Ｖと基本操舵負担軽減トルクＴpadbとの間の関係を示すグラフである。第一の変形例に於ける車輪の目標舵角演算ルーチンを示すフローチャートである。第二の変形例に於ける車輪の目標舵角演算ルーチンを示すフローチャートである。２輪モデルの車両が進路を変更する場合を示す説明図である。車両が定常円旋回し、円弧状の軌跡を描いて走行する場合を示す説明図である。前輪の舵角が運転者の操舵操作量に対応する舵角及び案内棒モデルに基づいて修正された舵角である場合について、定常円旋回による車両の円弧状の軌跡を示す説明図である。水平加速度ｘ″が変化する状況に於いて、人が水平加速度ｘ″の変化を知覚できる最小量Δｘ″及び人が最小量最小量Δｘ″の変化を知覚するに要する最小時間ΔＴを示す説明図である。車両が案内棒の基準位置より案内棒の先端位置まで指数関数の軌跡を描いて走行する場合を示す説明図である。車両が指数関数の軌跡を描いて走行する場合に於いて、車両が案内棒の基準位置と案内棒の先端位置との間の位置へ移動した状況を示す説明図である。図２２に示された状況について、距離に関する座標軸及び時間に関する座標軸に平行な成分への車速の分解を示す説明図である。上限値による推定ヨーレートＹＲaの制限を片側部分領域補正について示す説明図である。上限値による推定ヨーレートＹＲaの制限を両側部分領域補正について示す説明図である。上限値による推定ヨーレートＹＲaの制限を片側全領域補正について示す説明図である。上限値による推定ヨーレートＹＲaの制限を両側全領域補正について示す説明図である。ピーク低減による推定ヨーレートＹＲaの制限を両側全領域補正について示す説明図である。ピーク低減による推定ヨーレートＹＲaの制限を前側の片側全領域補正について示す説明図である。ピーク低減による推定ヨーレートＹＲaの制限を後側の片側全領域補正について示す説明図である。車速Ｖと基準値ＹＲrefとの間の関係を示すグラフである。上限値による推定ヨーレートＹＲaの制限による片側全領域補正の要領を示す説明図である。上限値による推定ヨーレートＹＲaの制限による両側全領域補正の要領を示す説明図である。破線はピーク低減による制限に使用されるゲインＧpの適合化を両側全領域補正について示す説明図である。破線はピーク低減による制限に使用されるゲインＧpの適合化を前側の片側全領域補正について示す説明図である。破線はピーク低減による制限に使用されるゲインＧpの適合化を後側の片側全領域補正について示す説明図である。車速Ｖと基準値Ｒvrefとの間の関係を示すグラフである。

実施形態の総括説明
具体的な実施形態の説明に先立ち、各実施形態に共通の技術的事項について総括的に説明する。
１）案内棒モデル

車両の軌跡に関する運転者の意図は、運転者の操舵操作量に反映されていると考えられるので、操舵輪である前輪の向き、即ち前輪の舵角が運転者の前方注視方向であると考えられてよい。そこで前輪に仮想の案内棒が設置された仮想の車両を定義し、運転者は案内棒の先端が希望の軌跡に沿って移動するように車両を運転していると仮定する。その場合前方注視距離、即ち車両から運転者が注視する位置までの距離は案内棒の長さに対応し、車速に応じて変化すると考えられる。

本明細書に於いては、上述の仮想の案内棒を備えた車両のモデルを「案内棒モデル」と呼ぶこととする。案内棒モデルによれば、運転者が車両の進路を変更しようとしたときの運転者の操舵操作量及び車速に基づいて、案内棒の先端を通る軌跡として車両の好ましい目標軌跡を設定することができる。

従って設定された目標軌跡に沿って車両が走行するよう前輪の舵角を制御することにより、車両周囲の情報を撮影や車外よりの通信等によって周囲の情報を取得することを要することなく、車両を好ましい目標軌跡に沿って走行させることができる。

案内棒モデルに基づく車両の軌跡制御の理解が容易になるよう、図１８に示されている如く、車両は前輪１００及び後輪１０２を備えた２輪モデルの車両１０４であるとする。そして車両１０４がその前後方向を示す線１０６に対し角度φ傾斜した目標進路１０８へ進路を変更する場合について考える。尚角度の単位はradである。

図示の如く、前輪１００の中心Ｏから目標進路１０８上の点Ｐまで前輪の前後方向に沿って車両の前方へ仮想の案内棒１１０が突き出ているものとし、車両の前後方向に対する案内棒１１０の傾斜角をβとする。そして案内棒１１０の長さ、即ち線分ＯＰの長さをＡとし、目標進路１０８と案内棒１１０とがなす角度をαとする。また前輪１００の中心Ｏから目標進路１０８までの距離をｘとし、前輪１００の舵角をδとする（δ＝β）。更に車両１０４のホイールベースをＷＢとし、車速をＶとする。尚長さの単位はmであり、時間の単位はsecである。

舵角δ及び車速Ｖが変化せずに微小時間dｔが経過することにより、車両１０４が実線にて示された位置より破線にて示された位置へ移動し、これに伴う角度φ及び距離ｘの変化をそれぞれdφ及び距離dｘとすると、下記の式１〜式４が成立する。尚微小時間dｔは非常に小さいので、図示の如く前輪１００は案内棒１１０上の点に移動し、後輪１０２は移動前の車両の前後方向を示す線１０６上の点に移動すると考えられてよい。

β＝φ−α ……（１）
ｘ＝Ａ＊sinα ……（２）
−ＷＢdφ＝Ｖdｔ＊sinβ ……（３）
−dｘ＝Ｖdｔ＊sinα ……（４）

上記式２をαで微分すると、下記の式５が得られるので、dｘは下記の式６により表される。
dｘ／dα＝Ａ＊cosα ……（５）
dｘ＝Ａ＊cosα＊dα ……（６）

上記式４に式６を代入すると、下記の式７が得られるので、案内棒の長さＡは下記の式８により表される。
−Ａ＊cosα＊dα＝Ｖdｔ＊sinα ……（7）
Ａ＝−（Ｖdｔ＊sinα）／（cosα＊dα）
＝−(Ｖdｔ＊tanα)/dα
＝−Ｖdｔ＊｛１／（cosα）^２｝ ……（８）

また上記式３をＶdｔについて解くと、下記の式９が得られ、式９を式８に代入すると下記の式１０が得られる。
Ｖdｔ＝（−ＷＢdφ）／sinβ ……（９）
Ａ＝−（−ＷＢdφ）／sinβ＊｛１／（cosα）^２｝ ……（１０）

旋回の如き車両の非直進走行は定常円走行の組合せと考えることができ、軌跡が円弧である場合には角度α及びβは互いに同一である。またβは前輪の舵角δと同一である。よって式１０の角度α及びβを舵角δに書き換えることにより、案内棒の長さＡを式１１にて表すことができる。
Ａ＝（ＷＢdφ）／sinδ＊｛１／（cosδ）^２｝ ……（１１）

式１１のdφは車両のヨーレートＹＲであり、ヨーレートＹＲは下記の式１２により表される。
ＹＲ＝Ｖ／ＷＢ＊δ ……（１２）

よって式１１のdφに式１２を代入することにより、案内棒の長さＡを式１３にて表すことができる。
Ａ＝ＷＢ（Ｖ／ＷＢ＊δ）／sinδ＊｛１／（cosδ）^２｝
＝（Ｖ＊δ）／sinδ＊｛１／（cosδ）^２｝ ……（１３）

尚車両の旋回方向が左旋回か右旋回かによって舵角δの符号が異なる場合には、車両の旋回方向が逆になることによって舵角δの符号が逆になると、sinδの符号も同様に逆になるので、案内棒の長さＡは常に正の値である。

以上の説明に於いては、案内棒１１０は前輪１００の中心Ｏを基準位置とし該基準位置から前輪の前後方向に沿って車両の前方へ突き出ているものとして案内棒モデルを説明した。しかし車両の軌跡は車両の重心の軌跡と考える方が好ましいので、これ以降の説明に於いては、案内棒は車両の重心を基準位置とし該基準位置から前輪の前後方向に沿って車両の前方へ突き出ているものとする。

２）円弧状の軌跡
次に図１９に示されている如く、前輪の舵角δ及び車速Ｖがそれぞれ一定の値に設定されて車両１０４が定常円旋回し、位置Ｐ0より位置Ｐ1まで円弧状の軌跡Ｔcを描いて走行する場合について考える。この場合車両１０４の重心が位置Ｐ0にあるときの案内棒に対応する線分は、基準点Ｐ0より先端Ｐ1まで延在している。

車両１０４の運動は定常円旋回運動であるので、車両のヨーレートＹＲは上記式１２により表され、車両の横加速度ＬＡは下記の式１４により表される。
ＬＡ＝ＹＲ＊Ｖ ……（１４）

よって円弧状の軌跡Ｔcの半径Ｒは下記の式１５により表される。
Ｒ＝Ｖ^２／ＬＡ
＝Ｖ^２／（ＹＲ＊Ｖ）
＝Ｖ／ＹＲ
＝Ｖ／（Ｖ／ＷＢ＊δ）
＝ＷＢ／δ ……（１５）

また図１９に示されている如く、車両１０４の前後方向を示す線１０６及び目標進路を示す線１０８はそれぞれ位置Ｐ0及びＰ1に於いて円弧状の軌跡Ｔcに接する接線である。線１０６及び１０８の交点をＱ1とし、円弧状の軌跡Ｔcの中心Ｏcより案内棒１１０に下した垂線の足をＱ2とする。三角形Ｐ0ＯcＰ1は中心Ｏcを頂点とする二等辺三角形であるので、角度Ｐ0ＯcＱ2及び角度Ｐ1ＯcＱ2は互いに等しく、これらをγとする。また角度ＯcＰ0Ｑ2及び角度ＯcＰ1Ｑ2も互いに等しく、これらをλとする。

図１９より解る如く、下記の式１６及び１７が成立する。よって角度γは角度α及びδと同一である。
α＋λ＝δ＋λ＝π／２ ……（１６）
γ＋λ＝π／２ ……（１７）

また図１９より解る如く、案内棒に対応する線分の長さＡ0は線分Ｐ0Ｑ2の２倍であり、線分Ｐ0Ｑ2の長さはＲ＊sinγ＝Ｒ＊sinδである。よって案内棒に対応する線分の長さＡ0は式１８にて表わされる。
Ａ0＝２Ｒ＊sinδ
＝２（ＷＢ／δ）＊sinδ ……（１８）

式１８により表される案内棒に対応する線分の長さＡ0は車速Ｖを含んでおらず、車速Ｖに依存しない。この線分の長さＡ0と式１３により表される案内棒の長さＡとの比較より、前輪の舵角δを修正しなければ、案内棒１１０の先端を通る円弧状の軌跡に沿って車両を走行させることができないことが解る。換言すれば、線分の長さＡ0を式１３により表される案内棒の長さＡと同一の値にするためには、運転者の操舵操作量及びステアリングギヤ比により定まる舵角（「本来の舵角」という）δとは異なる値に前輪の舵角を修正しなければならない。

図２０に示されている如く、前輪の舵角が本来の舵角δから修正後の舵角δ′に修正されると、車両１０４が案内棒１１０の先端Ｐ1′を通る円弧状の軌跡Ｔc′に沿って走行することができるとする。また円弧状の軌跡Ｔc′の中心及び半径はそれぞれＯc′、Ｒ′であるとする。

半径Ｒ′は上記式１５に対応する下記の式１９により表される。
Ｒ′＝ＷＢ／δ′ ……（１９）

三角形Ｐ0Ｐ1Ｏc及び三角形Ｐ0Ｐ1′Ｏc′は相似形であるので、下記の式２０が成立する。
Ｒ／Ｒ′＝Ａ0／Ａ ……（２０）

この式２０にδがδ′に書き換えられた上記式１３及び上記式１５、１８、１９を代入すると、下記の式２１が得られる。
δ′／δ＝２ＷＢ＊sinδ′＊sinδ＊（cosδ′）^２／（Ｖ＊δ′＊δ）
……（２１）

前輪の舵角δ及び修正後の舵角δ′が小さい値であるときには、sinδ及びsinδ′はそれぞれδ及びδ′であると看做されてよく、cosδ′は１であると看做されてよい。よって修正後の舵角δ′は上記式２１が変形された下記の式２２により表される。
δ′＝（２ＷＢ／Ｖ）＊δ ……（２２）

運転者の操舵操作量としての操舵角をθとし、ステアリングギヤ比をＮとすると、前輪の本来の舵角δは下記の式２３により表される。尚ステアリングギヤ比Ｎは一定であってもよく、また例えば車速Ｖに応じて可変設定される値であってもよい。
δ＝θ／Ｎ ……（２３）

よって修正後の舵角δ′は下記の式２４により表される。
δ′＝（２ＷＢ／Ｖ）＊θ／Ｎ ……（２４）

また前輪の舵角及び車速がそれぞれ一定のδ′及びＶに維持された状態で車両が位置Ｐ0より位置Ｐ1′まで円弧状の軌跡Ｔc′に沿って走行するに要する時間をＴaとする。時間Ｔaは中心角θが２γ＝２δで半径がＲ′の扇形の円弧に沿って式２５により表されるヨーレートＹＲにて円弧運動するに必要な時間である。よって時間Ｔaは式２６により表される通り、１［sec］であり、車速Ｖに依存しない。
ＹＲ＝Ｖ／ＷＢ＊δ′ ……（２５）
Ｔa ＝２δ／ＹＲ
＝２ＷＢ＊δ／（Ｖ＊δ′）
＝２ＷＢ＊δ／｛Ｖ＊（２ＷＢ／Ｖ）＊δ｝
＝１ ……（２６）

従って前輪の本来の舵角がδである状況に於いて、車速Ｖを一定の値に維持し前輪の舵角を修正後の舵角δ′になるよう制御することにより、案内棒１１０の先端Ｐ1′を通る円弧状の軌跡Ｔc′に沿って車両を走行させることができる。そして車速Ｖの値に関係なく車両は時間Ｔa＝１［sec］が経過するときに位置Ｐ1′を通過する。

３）指数関数の軌跡
上記式２より下記の式２７が成立する。但し式１よりα＝φ−βである。
ｘ′＝−Ｖ＊sinα ……（２７）

上記式２及び２７より下記の式２８が成立し、式２８は距離ｘがウェバー則に則して変化する変数であることを示している。
ｘ′＝−（Ｖ／Ａ）ｘ ……（２８）

式２８を解くと式２９が得られる。よって距離ｘが式２９に則して変化するよう制御することにより、距離ｘをウェバー則に則して制御することができる。尚ｘ_０は時間ｔが０であるときの距離ｘの値である。
ｘ＝ｘ_０＊exp｛−（Ｖ／Ａ）＊ｔ｝ ……（２９）

次に上記式２９に基づく距離ｘの制御を人間の知覚特性に適合させることを考える。図２１に示されている如く、距離ｘの２回微分値である車両の水平加速度ｘ″が増加する場合に於いて、人が水平加速度ｘ″の変化を知覚できる最小量をΔｘ″とする。そして人が水平加速度ｘ″の変化Δｘ″を知覚するに要する最小時間をΔＴとする。水平加速度ｘ″の変化率をｘ″′として最小量Δｘ″は下記の式３０により表される。
Δｘ″＝ｘ″′＊ΔＴ ……（３０）

図２１より解る如く、水平加速度ｘ″の変化率ｘ″′は下記の式３１により表される。
ｘ″′＝｛（ｘ″＋Δｘ″）−ｘ″｝／｛（Ｔ＋ΔＴ）−Ｔ｝
＝Δｘ″／ΔＴ ……（３１）

上記式２８を２回微分すると下記の式３２が得られるので、下記の式３３が成立する。
ｘ″′＝−（Ｖ／Ａ）＊ｘ″ ……（３２）
ｘ″′／ｘ″＝−（Ｖ／Ａ） ……（３３）

上記式３３に上記式３１を代入して変形することにより、下記の式３４が得られる。
Δｘ″／ｘ″＝−（Ｖ／Ａ）＊ΔＴ ……（３４）

上記式３４はウェバー比の形をなす式であるので、ウェバー比を−ｋとして上記式３４を下記の式３５の通りに書き換えることができる。但しｋは式３６により表される正の値である。
Δｘ″／ｘ″＝−ｋ ……（３５）
ｋ＝（Ｖ／Ａ）＊ΔＴ ……（３６）

尚最小時間ΔＴは個人差のある値であるが、最小時間ΔＴを平均的な一定の値とし、ウェバー比−ｋも一定の値であるとする。

上記式３５を下記の式３７の通り変形し、式３７を上記式３０に代入して変形することにより、下記の式３８が得られる。そして下記の式３８を解くことにより、下記の式３９が得られる。
Δｘ″＝−ｋ＊ｘ″ ……（３７）
ｘ″′＊ΔＴ＝−ｋ＊ｘ″ ……（３８）
ｘ＝ｘ_０＊exp｛−（ｋ／ΔＴ）＊ｔ｝ ……（３９）

上記式２９及び３９は何れも距離ｘが時間ｔの指数関数であることを示しているが、式３９によれば距離ｘ、従って車両の好ましい指数関数の軌跡を車速Ｖに依存しないウェバー比−ｋ及び最小時間ΔＴにて表すことができる。

よって上記式３９を使用して車両の軌跡を制御することにより、車速Ｖに依存する上記式２９を使用して車両の軌跡を制御する場合に比して、下記の利点がられる。
（１）上記式３９は車速Ｖを含んでいないので、演算量を少なくし、制御を単純化することができる。
（２）車両の軌跡を人の知覚特性に適合した好ましい指数関数の軌跡に制御することができる。

以上の説明より解る如く、式３９に従って距離ｘを制御することによって車両の軌跡を制御することにより、車両の軌跡を円弧状の軌跡よりも人の知覚特性にとって好ましい指数関数の軌跡にすることができる。

しかし車両の軌跡が上記式３９に従って指数関数の軌跡に設定されても、車両が位置Ｐ1′に到達するに要する時間Ｔbが車両の軌跡が円弧状の軌跡である場合の時間Ｔaと同一になるとは限らない。

そこで時間Ｔbを時間Ｔaと同一の値にするための補正係数をＤとして上記式３９を下記の式４０の通りに書き換える。
ｘ＝ｘ_０＊exp｛−（ｋ／ΔＴ）Ｄ＊ｔ｝ ……（４０）

車両が位置Ｐ1′に到達するに要する時間Ｔbを時間Ｔaとするためには、ｘbを０に近い正の定数として、式４０に於いて時間ｔがＴaであるときに距離ｘがｘbになればよく、従って下記の式４１が成立すればよい。Ｔaは１［sec］であるので、補正係数Ｄについて式４１を解くと、式４２が得られる。
ｘb＝ｘ_０＊exp｛−（ｋ／ΔＴ）Ｄ＊Ｔa｝ ……（４１）
Ｄ＝−（log_ｅｘb−log_ｅｘ_０）＊ΔＴ／（ｋ＊Ｔa）
＝−（log_ｅｘb−log_ｅｘ_０）＊ΔＴ／ｋ ……（４２）

図２２に示されている如く、距離ｘが上記式４０に則して変化するよう前輪の舵角δが制御されることにより、案内棒の基準位置Ｐ0より案内棒の先端位置Ｐ1′まで指数関数の軌跡Ｔeを描いて走行する場合について考える。

案内棒の基準位置Ｐ0より目標進路を示す線１０８に下した垂線の足を交点Ｑ3とする。上記式４０により表される指数関数は、目標進路を示す線１０８を時間に関する座標軸とし、車両１０４の前後方向を示す線１０６を距離ｘに関する座標軸とし、交点Ｑ3を原点とする直交座標に於ける関数である。

位置Ｐ1と交点Ｑ3との間の距離及び位置Ｐ0と位置交点Ｑ3との間の距離をそれぞれＢ及びＣとすると、距離Ｂ及びＣはそれぞれ下記の式４３及び４４により表される。
Ｂ＝Ａ＊cosδ ……（４３）
Ｃ＝Ａ＊sinδ
＝２Ｒ＊sinδ＊sinδ
＝２（ＷＢ／δ′）＊（sinδ）^２ ……（４４）

舵角δが小さいときにはsinδはδに等しいと看做されてよいので、上記式４４に上記式２２を代入すると共にsinδ＝δとすることにより、距離Ｃは下記の式４５により表される。また距離Ｃは時間ｔが０であるときの距離ｘの値ｘ_０であり、正の値である。よって式４５に対応する下記の式４６により距離ｘ_０を求めることができる。
Ｃ＝（Ｖ／δ）＊δ^２
＝Ｖ＊δ ……（４５）
ｘ_０＝Ｖ＊｜δ｜ ……（４６）

従って補正係数Ｄ及び距離ｘ_０をそれぞれ式４２及び４６により求め、式４０に従って距離ｘを制御することにより、時間Ｔa＝１［sec］が経過するときに車両が実質的に位置Ｐ1′に到達するよう、車両を指数関数の軌跡Ｔeに沿って走行させることができる。

次に距離ｘを上記式４０、４２及び４６に則して変化させることにより、車両の軌跡を好ましい指数関数の軌跡Ｔeに制御するための前輪の舵角の制御について説明する。

まず前輪の舵角δ及び車速Ｖがそれぞれ一定のδ′及び一定の値に設定されて、車両が案内棒の基準位置Ｐ0より案内棒の先端位置Ｐ1′まで円弧状の軌跡Ｔc′を描いて走行する場合の車両の横加速度ＬＡaについて考える。車両のスリップ角が０であるとすると、車両の横加速度ＬＡaは式２５により表されるヨーレートＹＲと車速Ｖとの積に等しいので、下記の式４７により求められる値である。
ＬＡa＝ＹＲ＊Ｖ
＝Ｖ／ＷＢ＊δ′＊Ｖ
＝Ｖ^２／ＷＢ＊δ′
＝Ｖ^２／ＷＢ＊（２ＷＢ／Ｖ）＊θ／Ｎ
＝２Ｖ＊θ／Ｎ ……（４７）

また車速Ｖが一定の値に設定され、前輪の舵角δがδbに可変制御されることにより、車両が案内棒の基準位置Ｐ0より案内棒の先端位置Ｐ1′まで上記式４０により表される指数関数の軌跡Ｔeを描いて走行する場合の車両の横加速度ＬＡbについて考える。

図２３及び図２４に示されている如く、車両が基準位置Ｐ0と先端位置Ｐ1′との間の位置Ｐ3へ移動した状況について、車速Ｖを距離ｘに関する座標軸に平行な成分Ｖxと時間に関する座標軸に平行な成分Ｖyとに分解すると、式４８が成立する。
Ｖ＝（Ｖx^２＋Ｖy^２）^１／２ ……（４８）

距離ｘに関する座標軸に平行な成分Ｖxは式４０により表される距離の変化率に等しいので、下記の式４９により成分Ｖxを求めることができる。
Ｖx＝dｘ／dｔ
＝｜d［ｘ_０＊exp｛−（ｋ／ΔＴ）Ｄ＊ｔ｝］／dｔ
＝｜−Ｖ＊δ＊（ｋ／ΔＴ＊Ｄ）＊exp｛−（ｋ／ΔＴ）Ｄ＊ｔ｝｜ ……（４９）

式４８及び式４９より、時間に関する座標軸に平行な成分Ｖyを下記の式５０により求めることができることが解る。
Ｖy＝（Ｖ^２−Ｖx^２）^１／２ ……（５０）

図２４に示されている如く、車両の前後方向を示す線１０６が距離ｘに関する座標軸に平行な線１１２に対しなす角度、即ち距離ｘに関する座標軸に平行な成分Ｖxが車速Ｖに対しなす角度をσとする。車両のスリップ角が０であるとすると、下記の式５１が成立する。よって角度σは下記の式５２により表される。
tanσ＝Ｖy／Ｖx ……（５１）
σ＝tan^−１（Ｖy／Ｖx） ……（５２）

距離ｘに関する座標軸に平行な成分Ｖxの車両の横方向の成分をＶxxとし、時間に関する座標軸に平行な成分Ｖyの車両の横方向の成分をＶyxとする。車両の横方向の成分Ｖxx及びＶyxはそれぞれ式５３及び５４により表される。
Ｖxx＝Ｖx＊sinσ ……（５３）
Ｖyx＝Ｖy＊cosσ ……（５４）

従って車両が指数関数の軌跡Ｔeを描いて走行する場合の車両の横方向の速度Ｖzは下記の式５５により表され、車両の横加速度ＬＡbは下記の式５６により表される。
Ｖz＝Ｖyx−Ｖxx
＝Ｖy＊cosσ−Ｖx＊sinσ ……（５５）
ＬＡb＝d（Ｖz）／dｔ ……（５６）

車両が指数関数の軌跡Ｔeを描いて走行する場合の車両の横加速度ＬＡbと車両が円弧状の軌跡Ｔcを描いて走行する場合の車両の横加速度ＬＡaとの偏差ΔＬＡは式５７により表される。
ΔＬＡ＝ＬＡb−ＬＡa ……（５７）

車両のヨーレートＹＲは式２５に於けるδ′をδbに置き換えた値であると共に、車両の横加速度ＬＡbを車速Ｖにて除算した値であるので、式５８が成立する。
Ｖ／ＷＢ＊δb＝ＬＡb／Ｖ ……（５８）

よって指数関数の軌跡Ｔeを描くよう車両を走行させるための前輪の舵角δbは下記の式５９により求められる。
δb＝（ＬＡb／Ｖ）／（Ｖ／ＷＢ）
＝（ＷＢ／Ｖ^２）＊ＬＡb ……（５９）

円弧状の軌跡Ｔc′を描くよう車両を走行させるための前輪の舵角δa（目標舵角δat＝δ′）を基準にして、指数関数の軌跡Ｔeを描くよう車両を走行させるために必要な前輪の舵角の修正量をΔδbとする。前輪の舵角の修正量Δδbは、左旋回時を正とすると、左旋回時については下記の式６０により求められ、右旋回時については下記の式６１により求められる。
Δδb＝（ＷＢ／Ｖ^２）＊ΔＬＡ ……（６０）
Δδb＝−（ＷＢ／Ｖ^２）＊ΔＬＡ ……（６１）

円弧状の軌跡Ｔc′を描くよう車両を走行させるための前輪の舵角δaは式２４により表される修正後の舵角δ′である。従って指数関数の軌跡Ｔeを描くよう車両を走行させるための前輪の目標舵角δ（暫定の目標舵角）btは、左旋回時については下記の式６２により求められ、右旋回時については下記の式６３により求められる。
δbt＝δ′＋Δδb
＝（２ＷＢ／Ｖ）＊θ／Ｎ＋（ＷＢ／Ｖ^２）＊ΔＬＡ ……（６２）
δbt＝δ′＋Δδb
＝（２ＷＢ／Ｖ）＊θ／Ｎ−（ＷＢ／Ｖ^２）＊ΔＬＡ ……（６３）

４）前輪及び後輪の舵角の制御
以上の説明は、前輪の舵角を制御することにより、目標軌跡に沿って車両を走行させるものである。前輪の舵角の制御による車両の軌跡制御は後輪操舵装置を必要とせず、また前輪及び後輪の舵角の制御による車両の軌跡制御よりも容易である。

しかし上記式１２により解る如く、車両のヨーレートＹＲは車速Ｖが一定であれば前輪の舵角δによって一義的に定まる。また車両のロール角も車両のヨーレートＹＲによって一義的に定まる。そのため目標軌跡によっては車両の旋回状態量であるヨーレートＹＲやロール角が過大になることがある。

前輪及び後輪の舵角の制御によれば、軌跡制御に必要な車両の横加速度を確保しつつ車両のヨーレートＹＲを前輪のみが舵角制御される場合とは異なる値に制御することができる。よって前輪しか舵角制御されない場合には車両のヨーレートやロール角が過大になる虞れがある状況に於いて、前輪の舵角δf及び後輪の舵角δrの両方を制御することにより、ヨーレートやロール角が過大になることを防止することが考えられる。但しその場合には車両に後輪操舵装置が搭載されている必要がある。

車両のスリップ角Ｓaの微分値、即ちスリップ角速度をＳadとすると、車両の横加速度ＬＡは下記の式６４により表される。
ＬＡ＝Ｖ（Ｓad＋ＹＲ） ……（６４）

上記式６４のスリップ角速度Ｓad及びヨーレートＹＲは下記の式６５及び６６より演算可能である。尚Ｍは車両の質量であり、Ｌf及びＬrはそれぞれ前輪車軸及び後輪車軸と車両の重心との間の車両前後方向の距離である。またＩは車両のヨー慣性モーメントであり、Ｃf及びＣrはそれぞれ前輪及び後輪のコーナリングパワーである。更にＹＲdはヨーレートＹＲの微分値であり、ｓはラプラス演算子である。

また各係数ａ11、ａ12、ｂ11、ｂ12、ａ21、ａ22、ｂ21、ｂ22は下記の通りである。

よってラプラス演算子ｓの項を無視すると、スリップ角速度Ｓad及びヨーレートＹＲは下記の式６７及び６８により表される。但し係数Ｃa〜Ｃdは上記式６５及び６６をスリップ角速度Ｓad及びヨーレートＹＲについて解くことにより求まる一定の係数である。
Ｓad＝Ｃa＊δf＋Ｃb＊δr ……（６７）
ＹＲ＝Ｃc＊δf＋Ｃd＊δr ……（６８）

上記式６４及び６７より、下記の式６９が成立する。
ＬＡ／Ｖ−ＹＲ＝Ｓad
＝Ｃa＊δf＋Ｃb＊δr ……（６９）

従って前輪のみの舵角制御ではヨーレートＹＲが過大になる虞れがあるときには、上記各式のヨーレートＹＲを制限することにより、ヨーレートＹＲが過大になることを防止しつつ車両の横加速度ＬＡを目標軌跡の達成に必要な値にすることができる。即ち上記式６８及び６９に於けるヨーレートＹＲを前輪のみの舵角制御の場合の値よりも大きさが小さい値に設定することにより、ヨーレートが過大になることを防止しつつ目標軌跡を達成するに必要な前輪の舵角δf及び後輪の舵角δrを演算することができる。

また車両の重心高さをＨとし、車両のロール剛性をＫrとし、重力加速度をｇとすると、定常的な車両のロール角Ｒvは下記の式７０により表される。
Ｒv＝Ｍ＊Ｈ＊Ｖ＊ＹＲ／（Ｋr−Ｍｇ＊Ｈ） ……（７０）

よって上記式７０のヨーレートＹＲに上記式６８及び６９のＹＲを代入することにより、Ｃe〜Ｃhを一定の係数として、車両のロール角Ｒvは下記の式７１及び７２により表される。
Ｒv＝Ｃe＊δf＋Ｃf＊δr ……（７１）
Ｒv＝Ｋg＊Ｖ＊ＬＡ−（Ｃg＊δf＋Ｃh＊δr）Ｖ ……（７２）
但し係数Ｋg、Ｃg及びＣhはそれぞれ下記の式にて表される定数である。
Ｋg＝Ｍ＊Ｈ＊／（Ｋr−Ｍｇ＊Ｈ）
Ｃg＝Ｋg＊Ｃa
Ｃh＝Ｋg＊Ｃb

従って前輪のみの舵角制御ではロール角Ｒvが過大になる虞れがあるときには、上記二つの式のロール角Ｒvを制限することにより、ロール角Ｒvが過大になることを防止しつつ車両の横加速度ＬＡを目標軌跡の達成に必要な値にすることができる。即ち上記式７１及び７２に於いてロール角Ｒvを前輪のみの舵角制御の場合の値よりも大きさが小さい値に設定することにより、ロール角Ｒvが過大になることを防止しつつ目標軌跡を達成するに必要な前輪の舵角δf及び後輪の舵角δrを演算することができる。

５）旋回状態量の制限方法
以上の説明より解る如く、車両の旋回状態量であるヨーレートやロール角が過大になる虞れがあるときには、前輪の舵角δf及び後輪の舵角δrの両方を適宜に制御することにより、ヨーレートやロール角が過大になることを防止することができる。

前述の如く指数関数の軌跡Ｔeを描くよう車両を走行させるための前輪の暫定の目標舵角δbtを上記式６２又は６３により求めることができる。また上記式１２より解る如く、車速Ｖが一定であれば前輪の舵角δと車両のヨーレートＹＲとの間には一義的な関係がある。よって前輪の目標舵角δbtが求められれば、車両が目標軌跡の終点である目標到達位置に到達するまでのヨーレートＹＲやロール角Ｒvを前輪の目標舵角δbtに基づいて上記式１２及び７０により予め推定することができる。

よって推定されるヨーレート及びロール角をそれぞれＹＲa、Ｒvaとして、推定されるヨーレートＹＲaやロール角Ｒvaの大きさの最大値が基準値を越えるか否かの判定により、ヨーレートやロール角が過大になる虞れがあるか否かを判定することができる。またヨーレートやロール角が過大になる虞れがあるときには、下記の何れかの方法によって前輪のみの舵角制御から前後輪の舵角の制御へ切り替えることにより、ヨーレートやロール角が過大になることを防止することができる。

図２４に於いて破線にて示されている如く、推定されるヨーレートＹＲaの大きさが時点ｔc1からtc2までの区間に於いて基準値ＹＲrefを越える場合について、旋回状態量の二つの制限方法を説明する。

尚基準値ＹＲrefは定数であってもよいが、車速Ｖが高いほど許容される車両のヨーレートの大きさは小さくなる。よって図３１に示されている如く、基準値ＹＲrefは車速Ｖが高いときには車速Ｖが低いときに比して小さくなるよう、車速Ｖに応じて可変設定されることが好ましい。

５−１）旋回状態量の上限値による制限
旋回状態量であるヨーレートを上限値によって制限するものであり、制限による影響を低減する方法によって、片側部分領域補正、両側部分領域補正、片側全領域補正、両側全領域補正に分類される。

５−１−１）片側部分領域補正
時点ｔc1からtc2までの区間に於いては、推定ヨーレートＹＲaが基準値ＹＲrefに補正される。そして補正後の推定ヨーレートＹＲaaに基づいて上記式６８及び６９に対応する下記の式７３及び７４に従ってそれぞれ前輪の目標舵角δft及び後輪の目標舵角δrtが演算される。よって時点ｔc1からtc2までの区間に於いては、ヨーレートＹＲは図２４に於いて実線にて示されている如く基準値ＹＲrefを上限値として制限されるので、基準値ＹＲrefを越えることはない。
ＹＲaa＝Ｃc＊δft＋Ｃd＊δrt ……（７３）
ＬＡ／Ｖ−ＹＲaa＝Ｃa＊δft＋Ｃb＊δrt ……（７４）

かくしてヨーレートＹＲが制限されると、軌跡制御の開始又は更新の時点ｔ0から軌跡制御が終了する時点ｔeまでに於けるヨーレートＹＲの積分値ＹＲintが、ヨーレートＹＲの制限が行われない場合のヨーレートＹＲの積分値Ｒint0よりも小さい値になる。換言すれば軌跡制御が終了する時点に於ける車両の向きが本来あるべき向きとは異なることになる。

よって時点tc2から時点ｔeまでの区間の少なくとも何れかの領域に於いて、推定ヨーレートＹＲaが増大補正され、積分値ＹＲintが積分値Ｒint0に近付けられることが好ましい。そして前輪の目標舵角δft及び後輪の目標舵角δrtは補正後の推定ヨーレートＹＲaaに基づいて上記式７３及び７４に従って演算されることが好ましい。

この場合図２４に於いて実線にて示されている如く、時点ｔc1からtc2までの区間に於ける推定ヨーレートＹＲaと基準値ＹＲrefとの偏差ΔＹＲaがそのまま時点tc2以降の推定ヨーレートＹＲaに加算されてよい。

例えば時点ｔc1から時点tc2までの制御サイクルがiサイクルあるとし、iは１〜ｎ（正の整数）とする。時点ｔc1から時点tc2までの各サイクルの偏差ΔＹＲaiが演算され、時点ｔc2から時点tc3までの各サイクルの推定ヨーレートＹＲaiに偏差ΔＹＲaiが順次加算されることにより各サイクルの補正後の推定ヨーレートＹＲaaが演算される。

また一般的には時点ｔc3から制御が終了する時点ｔeまでの時間は時点ｔc1からtc2までの時間よりも長く、時点ｔc3から時点ｔeまでの区間に於いては推定ヨーレートの補正は不要である。よって時点tc1から時点ｔc3までの区間に於いて推定ヨーレートが補正され、前輪及び後輪の両方の舵角の制御により軌跡制御が行われる。しかし時点ｔ0から時点ｔc1まで及び時点ｔc3から時点ｔeまでの区間に於いては推定ヨーレートは補正されず、暫定の目標舵角δbtに基づく前輪のみの舵角制御により軌跡制御が行われる。

５−１−２）両側部分領域補正
また図２５に於いて実線にて示されている如く、偏差ΔＹＲaが前半の補正量ΔＹＲaf及び後半の補正量ΔＹＲarに分割されてよい。そして前半の補正量ΔＹＲafが時点tc1より前の一部の領域の推定ヨーレートＹＲaに加算され、後半の補正量ΔＹＲarが時点tc2以降の一部の領域の推定ヨーレートＹＲaに加算されてよい。この両側部分域補正によれば、片側部分領域補正の場合に比して加算補正に起因してヨーレートが不自然に変化する虞れを低減することができる。

尚補正量ΔＹＲaf及びΔＹＲarは偏差ΔＹＲaの２分の１であってもよく、また例えば時点ｔ0からtc1までの時間と時点ｔc2から制時点ｔeまでの時間との比に比例して偏差ΔＹＲaが配分された値であってもよい。

５−１−３）片側全領域補正
また図２６に於いて実線にて示されている如く、時点tc2から時点ｔeまでの区間の全領域に於いて、ヨーレートの加算補正が行われてもよい。そしてその補正後の推定ヨーレートＹＲaaに基づいて上記式７３及び７４に従って目標舵角δft及びδrtが演算される。この片側全領域補正によれば、片側部分領域補正の場合に比して加算補正に起因してヨーレートが不自然に変化する虞れを低減することができる。

尚片側全領域補正に於いては、図３２に示されている如く、偏差ΔＹＲaの変化時間が時点ｔc1から時点tc2までの時間より時点ｔc2から時点ｔeまでの時間に修正されることにより、時点ｔc2から時点ｔeまでの各サイクルの補正量ΔＹＲaiが演算される。そして時点ｔc2から時点ｔeまでの各サイクルの推定ヨーレートＹＲaiに補正量ΔＹＲaiが順次加算されることにより各サイクルの補正後の推定ヨーレートＹＲaaが演算されてよい。

また片側全領域補正の場合には、時点tc2から時点ｔeまでの区間の全領域に於いて推定ヨーレートの加算補正が行われるので、時点tc2から時点ｔeまでの区間に於いて前輪及び後輪の両方の舵角の制御により軌跡制御が行われる。

５−１−４）両側全領域補正
また図２７に於いて実線にて示されている如く、前半の補正量ΔＹＲafが時点tc1より前の全領域の推定ヨーレートＹＲaに加算され、後半の補正量ΔＹＲarが時点tc2以降の全領域の推定ヨーレートＹＲaに加算されてよい。この両側全領域補正によれば、両側部分領域補正の場合に比して加算補正に起因してヨーレートが不自然に変化する虞れを低減することができる。

尚両側全領域補正に於いても図３３に示されている如く片側全領域補正の場合と同様の変化時間の修正が行われる。また補正量ΔＹＲaf及びΔＹＲarは偏差ΔＹＲaの２分の１であってもよく、また例えば時点ｔ0からtc1までの時間と時点ｔc2から制時点ｔeまでの時間との比に比例して偏差ΔＹＲaが配分された値であってもよい。

また図２４〜２７に於いて二点鎖線にて示されている如く、ヨーレートＹＲは基準値ＹＲrefよりも所定値ΔＹＲlim小さい制限値ＹＲlimに制限されてもよい。またこの場合には制限は時点ｔc1よりも早い時点ｔc1′から時点tc2よりも遅い時点tc2′までの区間に於いて行われる。また所定値ΔＹＲlimは正の定数であってもよいが、例えば車速Ｖが高いほど大きくなるよう車速Ｖに応じて可変設定されてもよい。

また上述の推定ヨーレートの各補正に於いては、推定ヨーレートＹＲaの増大補正の積分値は推定ヨーレートＹＲaの制限による低減補正の積分値と同一であるが、増大補正の積分値は低減補正の積分値よりも小さくてもよい。但し軌跡制御が終了する時点に於ける車両の向きが本来あるべき向きとは異なる度合を低減するためには、増大補正の積分値は低減補正の積分値の９０％以上で１００％以下、特に９５％以上で１００％以下であることが好ましい。また低減補正の積分値に対する増大補正の積分値の比は車速Ｖが高いときには車速Ｖが低いときに比して高いことが好ましい。尚このことは後述の「旋回状態量のピーク低減による制限」についても同様である。

５−２）旋回状態量のピーク低減による制限
また図２８に示されている如く、推定ヨーレートＹＲaの大きさの最大値ＹＲamaxが基準値ＹＲrefを越える場合には、まず基準値ＹＲrefよりも所定値ΔＹＲdec小さい補正判定値ＹＲdecが設定される。そして推定ヨーレートＹＲaが補正判定値ＹＲdecになる時点ｔp1及びｔp2が決定される。尚所定値ΔＹＲdecは正の定数であってもよいが、例えば車速Ｖが高いほど大きくなるよう車速Ｖに応じて可変設定されてもよい。

図３４乃至図３６の破線はピーク低減による制限に使用されるゲインＧpを示している。ゲインＧpは、１より増大した後１に減少する第一の増大補正区間と、１より減少した後１に増大する減少補正区間と、１より増大した後１に減少する第二の増大補正区間とを有している。尚第一及び第二の増大補正区間の「Ｇp−１」の積分値の和は減少補正区間の「１−Ｇp」の積分値に等しい。

次に最大値ＹＲamaxの大きさと基準値ＹＲrefとの偏差ΔＹＲamaxが演算されると共に、偏差ΔＹＲamaxに基づいてゲインＧpに対する正の補正係数Ｋpが演算される。この場合補正係数Ｋpは偏差ΔＹＲamaxが大きいときには偏差ΔＹＲamaxが小さいときに比して大きくなるよう演算される。

またゲインＧpに補正係数Ｋpが乗算されることによる大きさの補正が行われると共に、時間の補正が行われることにより、ゲインの適合化が行われる。時間の補正に於いては、時点ｔg0及びｔgeがそれぞれ時点ｔ0及びｔeと一致し、第一の増大補正区間と減少補正区間との間の時点ｔg1及び減少補正区間と第二の増大補正区間との間の時点ｔg2がそれぞれ時点ｔp1及びｔp2と一致するよう時間が調整される。両側全領域補正によるゲインＧpの適合化の一例が図３４に示されている。また前側の片側全領域補正によるゲインＧpの適合化の一例が図３５に示されている。更に後側の片側全領域補正によるゲインＧpの適合化の一例が図３６に示されている。

次いで各サイクルについて推定ヨーレートＹＲaに適合化後のゲインＧpaが乗算されることにより補正後の推定ヨーレートＹＲaaが演算される。更に補正後の推定ヨーレートＹＲaaに基づいて上記式７３及び７４に従って前輪の目標舵角δft及び後輪の目標舵角δrtが演算される。

補正後の推定ヨーレートＹＲaaの例が両側全領域補正、前側の片側全領域補正、後側の片側全領域補正についてそれぞれ図２８乃至図３０に於いて実線にて示されている。これらの図より解る如く、ピーク低減による制限によれば、補正後の推定ヨーレートＹＲaaは基準値ＹＲrefを越えないので、車両のヨーレートＹＲが基準値ＹＲrefを越えることはない。また「旋回状態量の上限値による制限」の場合に比して、補正後の推定ヨーレートＹＲaa及びヨーレートＹＲを推定ヨーレートＹＲaの変化に近い態様にて変化させることができる。

図２８に於いては、時点ｔg0が時点ｔ0と一致し、時点ｔgeが時点ｔeと一致しているが、時点ｔg0は時点ｔ0と時点ｔp1との間に設定され、時点ｔgeは時点ｔp2と時点ｔeとの間に設定されてもよい（両側部分領域補正）。また図２９に於いては、時点ｔg0が時点ｔ0と一致しているが、時点ｔg0は時点ｔ0と時点ｔp1との間に設定されてもよい（前側の片側部分領域補正）。また図３０に於いては、時点ｔgeが時点ｔeと一致しているが、時点ｔgeは時点ｔp2と時点ｔeとの間に設定されてもよい（後側の片側部分領域補正）。

尚軌跡制御の開始又は更新より終了に至るまでの過程で推定ヨーレートＹＲaが２以上の領域に於いて基準値ＹＲrefを越えることはまれである。しかしそのような場合には、旋回状態量の上限値による制限又はピーク低減による制限が各領域について行われてよい。但し相前後する二つの制限の増減補正の領域が重複する場合には、それらの領域が重複しないよう境界の時点が適宜に設定される。

また前述の如く車両のヨーレートの制限によってロール角Ｒvの大きさを低減することができる。よって推定されるロール角Ｒvaの大きさが基準値Ｒvrefを越える場合にも、ヨーレートの上限値による制限又はヨーレートのピーク低減による制限により、車両のロール角Ｒvが過大になることを防止することができる。

この場合基準値Ｒvrefは正の定数であってよいが、車速Ｖが高いほど許容される車両のロール角の大きさは小さくなる。よって図３７に示されている如く、基準値Ｒvrefも車速Ｖが高いときには車速Ｖが低いときに比して小さくなるよう、車速Ｖに応じて可変設定されることが好ましい。

６）舵角の制御方法
以上の説明より解る如く、式２４により表される舵角δ′を目標舵角として前輪の舵角δを制御することにより、円弧状の軌跡Ｔc′を描くよう車両を走行させることができる。また式６２又は６３により求められる目標舵角δbtになるよう前輪の舵角δを制御することにより、車両を指数関数の軌跡に沿って走行させることができる。更に式６７及び６９により求められる舵角δf及びδrをそれぞれ前輪の目標舵角δft及び後輪の目標舵角δrtとして前後輪の舵角を制御することにより、車両のヨーレートやロール角を抑制しつつ車両を指数関数の軌跡に沿って走行させることができる。

前輪及び後輪の何れの場合にも、舵角を目標舵角に制御する方法として、フィードフォワード制御及びフィードバック制御の何れも可能であり、それぞれに利点がある。

フィードフォワード制御は、軌跡の制御を開始すべきと判定したとき（制御開始時）に目標舵角を演算すると共に、制御開始後に車輪の舵角が運転者の操舵操作によって大きく変更されることがないことを前提に、車輪の舵角を目標舵角に制御するものである。

フィードフォワード制御の場合には、運転者が操舵操作をしなくても車両の軌跡を目標の軌跡にすることができるので、この制御は車両運転の習熟度が高い運転者よりも車両運転の習熟度が低い運転者に適した制御である。

これに対しフィードバック制御は、制御開始時に目標舵角を演算すると共に、車輪の舵角が制御開始後に操舵操作によって変更される場合があることを前提に、実際の舵角と目標舵角との偏差を低減することにより車輪の舵角を目標舵角に制御するものである。

フィードバック制御の場合には、運転者が操舵操作をしても車両の軌跡を目標の軌跡にすることができるので、この制御は車両運転の習熟度が低い運転者よりも車両運転の習熟度が高い運転者に適した制御である。

尚、車輪の舵角を目標舵角に制御する方法がフィードフォワード制御及びフィードバック制御の何れである場合にも、予め設定された軌跡制御の更新条件が成立すると、目標軌跡が更新されることにより軌跡制御が更新される。

７）前輪の舵角の制御装置
車両の軌跡を目標の軌跡に制御するためには、運転者の操舵操作とは独立に車輪を転舵することによって車輪の舵角を修正し目標舵角に制御することができる舵角制御装置が必要である。

前輪のための舵角制御装置として、ステアリングホイールの如き操舵入力手段と操舵輪である前輪とが機械的に連結された機械的舵角制御装置と、操舵入力手段と前輪とが機械的に連結されていない非機械的舵角制御装置とがある。

機械的舵角制御装置はアクチュエータによって操舵入力手段に対し相対的に前輪を転舵駆動するものであり、例えばステアリングギヤ比可変装置（ＶＧＲＳ）を備えたセミステアバイワイヤ式の操舵装置がこれに属する。

非機械的舵角制御装置は操舵入力手段と前輪を転舵駆動する駆動手段とが相互に独立し、両者が制御装置を介して電気的に接続されたものであり、例えばステアバイワイヤ式の操舵装置がこれに属する。

尚後輪のための舵角制御装置は、一般に操舵入力手段と後輪とが機械的に連結されていない非機械的舵角制御装置である。

８）軌跡の制御の分類と実施形態
以上の説明より解る如く、旋回状態量の制限方法が上限値による制限であるか否かによって、また舵角の制御がフィードフォワード（ＦＦ）制御であるかフィードバック（ＦＢ）制御であるかによって、本発明による軌跡の制御を分類分けすることができる。また舵角制御装置が機械的舵角制御装置であるか否かによって、本発明による軌跡の制御を更に分類分けすることができる。

後述の第一乃至第八の実施形態は、上記分類項目に従ってそれぞれ下記の表１及び表２の通り分類されるものである。尚表１及び表２はそれぞれ舵角制御装置が機械的舵角制御装置である場合及び非機械的舵角制御装置である場合を示している。

尚後述の第一乃至第八の何れの実施形態に於いても、アンチスキッド制御等の他の車両の走行制御が実行されているときには、軌跡制御は開始されない。また軌跡制御が実行されている状況に於いてアンチスキッド制御等の他の車両の走行制御の開始条件が成立したときには、軌跡制御は終了され、当該他の車両の走行制御が開始される。

９）機械的舵角制御装置の場合の操舵反力の制御
車両が定常円旋回する場合の旋回半径Ｒは上記式１５により表される。また車両の軌跡の曲率をρとすると、旋回半径Ｒは下記の式７５により表される。
Ｒ＝１／ρ ……（７５）

よって前輪の舵角δは下記の式７６により表される。
δ＝ＷＢ／Ｒ
＝ρ＊ＷＢ ……（７６）

前輪のキャスタートレールとニューマチックトレールとの和をＬt［m］とし、前輪のコーナリングパワーをＫf［Nm/rad］とすると、舵角がδ［rad］である前輪のキングピン軸周りのトルクＴsは下記の式７７により表される。
Ｔs ＝−２Ｌt＊Ｋf＊δ ……（７７）

操舵入力手段としてのステアリングホイールに於けるトルク、即ち操舵トルクをＴhとすると、前輪のキングピン軸周りのトルクＴsは、ステアリングギヤ比Ｎ（上記式２３参照）を使用して下記の式７８により表される。
Ｔs ＝Ｔh＊Ｎ ……（７８）

上記式７７及び７８より下記の式７９が成立する。よって操舵トルクＴhは下記の式８０により表される。
Ｔh＊Ｎ＝−２Ｌt＊Ｋf＊δ ……（７９）
Ｔh＝−２Ｌt＊Ｋf＊δ／Ｎ ……（８０）

式８０はパワーアシストによって操舵トルクが軽減されない場合に於ける前輪の舵角δと操舵トルクＴhとの関係を示している。よって式８０に式２３を代入することにより得られる下記の式８１により表されるＴhtは、前輪の舵角が本来の舵角δであるときの操舵トルク、即ち軌跡制御による前輪の舵角の修正が行われない場合の操舵トルクである。
Ｔht＝−２Ｌt＊Ｋf＊θ／Ｎ^２ ……（８１）
前述の如く、目標軌跡が指数関数である場合には、前輪の舵角は本来の舵角δであるべき状況に於いて式６２又は６３の目標舵角δbtに制御される。従って前輪の舵角が目標舵角δbtであるときの操舵トルクＴhbtは下記の式８２により表される。
Ｔhbt＝−２Ｌt＊Ｋf＊δbt／Ｎ
＝−２Ｌt＊Ｋf＊（δ′＋Δδb）／Ｎ ……（８２）

よって軌跡制御に伴う前輪の舵角の制御による操舵トルクの変動量ΔＴhbtは、式８２により表される操舵トルクＴhbtと式８１により表される操舵トルクＴhとの偏差であるので、下記の式８３により表される。
ΔＴhbt＝Ｔhbt−Ｔh
＝−２Ｌt＊Ｋf＊（δ′＋Δδb）／Ｎ＋２Ｌt＊Ｋf＊δ／Ｎ
＝−２Ｌt＊Ｋf＊｛（２ＷＢ／Ｖ）δ＋Δδb｝／Ｎ＋２Ｌt＊Ｋf＊δ／Ｎ
＝−２Ｌt＊Ｋf＊｛（２ＷＢ／Ｖ＋１）δ＋Δδb｝／Ｎ ……（８３）

下記の式８４に従ってトルクセンサにより検出される操舵トルクＴhdから操舵トルクの変動量ΔＴhbtを減算することにより求められる補正後の検出操舵トルクＴhdbは、前輪の舵角の制御による操舵トルクの変動分が排除された操舵トルクである。
Ｔhdb＝Ｔhd−ΔＴhbt
＝Ｔhd＋２Ｌt＊Ｋf＊｛（２ＷＢ／Ｖ＋１）δ＋Δδb｝／Ｎ ……（８４）

従って補正後の検出操舵トルクＴhdbに基づいて運転者の操舵負担軽減トルクＴpadを演算することにより、前輪の舵角の修正に起因する操舵トルクの変動の影響を排除することができる。そして運転者の操舵負担軽減トルクＴpadと操舵トルクの変動量ΔＴhbtとの和を目標アシストトルクＴpatとすることにより、前輪の舵角の修正に起因する操舵トルクの変動の影響を排除しつつ運転者の操舵負担を軽減することができる。尚操舵負担軽減トルクＴpadは、補正後の検出操舵トルクＴhdbの大きさが大きいほど大きくなり、車速Ｖが高いほど小さくなるよう、補正後の検出操舵トルクＴhdb及び車速Ｖに基づいて演算されてよい。

上述の操舵反力の制御によれば、操舵トルクＴhdを検出する必要はあるが、操舵操作以外の要因による操舵トルクの変動を反映させることができる。よって舵角制御装置が機械的舵角制御装置である後述の第一及び第二の実施形態に於いては、上述の手順に従って目標アシストトルクＴpatが演算され、アシストトルクが目標アシストトルクＴpatになるよう制御される。

尚舵角制御装置が機械的舵角制御装置である場合には、軌跡制御が行われない状況に於いては、運転者の操舵負担軽減トルクＴpadは検出される操舵トルクＴhdに基づいて演算される。

１０）非機械的舵角制御装置の場合の操舵反力の制御
上記式８７０により表される操舵トルクＴhtを基準トルクとし、例えばトルクセンサにより検出される操舵トルクをＴhdとすると、下記の式８５により表される操舵トルクの偏差ΔＴhは前輪の舵角の修正に起因する操舵トルクの変動分を表す。
ΔＴh＝Ｔhd−Ｔht ……（８５）

よって検出される操舵トルクＴhdから前輪の舵角の修正に起因する操舵トルクの変動分ΔＴhが除去された操舵トルク、即ち前輪の舵角の修正に起因する操舵トルクの変動分を含まない操舵トルクＴh0は下記の式８６により表される。
Ｔh0＝Ｔhd−ΔＴh
＝Ｔht
＝−２Ｌt＊Ｋf＊θ／Ｎ^２ ……（８６）

上記式８５により表される補正後の検出操舵トルクＴh0は、舵角制御装置が機械的舵角制御装置であり操舵角がθである場合に於いて前輪の舵角の修正に起因する操舵トルクの変動分を含まない操舵トルクである。よって補正後の検出操舵トルクＴh0から操舵負担軽減トルクＴpadを減算した値は、舵角制御装置が機械的舵角制御装置である場合に於いて運転者にとって好ましい操舵トルクである。尚この場合の操舵負担軽減トルクＴpadは、補正後の検出操舵トルクＴh0の大きさが大きいほど大きくなり、車速Ｖが高いほど小さくなるよう、補正後の検出操舵トルクＴh0及び車速Ｖに基づいて演算されてよい。

従って舵角制御装置が非機械的舵角制御装置である場合に於いて好ましい操舵トルクＴhbtは下記の式８７により演算される値である。この操舵トルクＴhbtがステアリングホイールに与えられれば、前輪の舵角の修正に起因する操舵トルクの変動の影響がなく且つ運転者が適度の操舵負担を感じる操舵反力トルクを実現することができる。
Ｔhbt＝Ｔh0−Ｔpad ……（８７）

よって舵角制御装置が非機械的舵角制御装置である後述の第三及び第四の実施形態に於いては、目標操舵トルクＴpbtが上記式８７に従って演算され、操舵トルクが目標操舵トルクＴpbtになるよう制御される。

尚舵角制御装置が非機械的舵角制御装置である場合には、軌跡制御が行われない状況に於ける操舵反力の制御は軌跡制御が行われる状況に於ける上記操舵反力の制御と同一である。換言すれば、軌跡制御が行われているか否かに関係なく操舵トルクは目標操舵トルクＴpbtになるよう制御される。

次に添付の図を参照しつつ、本発明を第一乃至第八の実施形態について順次説明する。

第一の実施形態
この第一の実施形態は上記表１に示されている如く以下の特徴を有する。
舵角制御装置：セミバイワイヤ式
目標軌跡：指数関数
前輪舵角の制御：フィードフォワード
旋回状態量の制限方法：ヨーレートの上限値による制限

図１は舵角可変装置、後輪操舵装置及び電動式パワーステアリング装置が搭載された車両に適用された本発明による車両の走行制御装置の第一の実施形態を示す概略構成図である。

図１に於いて、符号１０は本発明の第一の実施形態の走行制御装置を全体的に示している。走行制御装置１０は車両１２に搭載され、舵角可変装置１４及びこれを制御する電子制御装置１６を含んでいる。また図１に於いて、１８FL及び１８FRはそれぞれ車両１２の左右の前輪を示し、１８RL及び１８RRはそれぞれ左右の後輪を示している。左右の前輪１８FL及び１８FRは操舵輪であり、運転者によるステアリングホイール２０の操舵操作に応答して駆動されるラック・アンド・ピニオン型の電動式パワーステアリング装置２２によりラックバー２４及びタイロッド２６L及び２６Rを介して転舵される。

ステアリングホイール２０は操舵入力手段として機能し、アッパステアリングシャフト２８、舵角可変装置１４、ロアステアリングシャフト３０、ユニバーサルジョイント３２を介してパワーステアリング装置２２のピニオンシャフト３４に駆動接続されている。図示の実施形態に於いては、舵角可変装置１４はハウジング１４Ａの側にてアッパステアリングシャフト２８の下端に連結され、回転子１４Ｂの側にてロアステアリングシャフト３０の上端に連結された補助転舵駆動用の電動機３６を含んでいる。

かくして舵角可変装置１４はアッパステアリングシャフト２８に対し相対的にロアステアリングシャフト３０を回転駆動することにより、左右の前輪１８FL及び１８FRをステアリングホイール２０に対し相対的に補助転舵駆動する。よって舵角可変装置１４は運転者の操舵操作に依存せずに左右の前輪の舵角を修正する手段として機能し、電子制御装置１６の舵角制御部により制御される。

図示の実施形態に於いては、電動式パワーステアリング装置２２はラック同軸型の電動式パワーステアリング装置であり、電動機３８と、電動機３８の回転トルクをラックバー２４の往復動方向の力に変換する例えばボールねじ式の変換機構４０とを有する。電動式パワーステアリング装置２２は電子制御装置１６の電動式パワーステアリング装置（ＥＰＳ）制御部によって制御される。そして電動式パワーステアリング装置２２はハウジング４２に対し相対的にラックバー２４を駆動する補助操舵力を発生することにより、運転者の操舵負担を軽減する補助操舵力発生装置として機能する。尚補助操舵力発生装置は当技術分野に於いて公知の任意の構成のものであってよい。

図示の実施形態に於いては、アッパステアリングシャフト２８には該アッパステアリングシャフトの回転角度を操舵角θとして検出する操舵角センサ５０及び操舵トルクＴhdを検出する操舵トルクセンサ５２が設けられており、操舵角θ及び操舵トルクＴhdを示す信号は電子制御装置１６へ入力される。電子制御装置１６には回転角度センサ５４により検出された舵角可変装置１４の相対回転角度θre、即ちアッパステアリングシャフト２８に対するロアステアリングシャフト３０の相対回転角度を示す信号、車速センサ５６により検出された車速Ｖを示す信号が入力される。

更に図示の実施形態に於いては、左右の後輪１８RL及び１８RRは、運転者による左右の前輪１８FL及び１８FRの操舵とは無関係に、後輪操舵装置６０の電動式のステアリング装置６２によりタイロッド６４L及び６４Rを介して操舵可能である。後輪操舵装置６０は後に詳細に説明する如く電子制御装置１６の後輪操舵制御部により制御される。電子制御装置１６の後輪操舵制御部には舵角センサ６６により検出された後輪の舵角δrを示す信号が入力される。

尚電子制御装置１６の各制御部はそれぞれＣＰＵとＲＯＭとＲＡＭと入出力ポート装置とを有し、これらが双方向性のコモンバスにより互いに接続されたマイクロコンピュータを含むものであってよい。また操舵角センサ５０、操舵トルクセンサ５２、回転角度センサ５４、舵角センサ６６はそれぞれ車両の左旋回方向への操舵又は転舵の場合を正として操舵角θ、操舵トルクＴhd、相対回転角度θre、後輪の舵角δrを検出する。

後に詳細に説明する如く、電子制御装置１６は図２乃至図５に示されたフローチャートに従って舵角可変装置１４、後輪操舵装置６０及び電動式パワーステアリング装置２２を制御する。特に電子制御装置１６は、操舵角θ及び車速Ｖに基づき車両の軌跡制御の必要性を判定する。そして電子制御装置１６は、軌跡制御が不要であると判定したときには、車速Ｖが高いほど大きくなるよう、車速Ｖに基づき所定の操舵特性を達成するための目標ステアリングギヤ比Ｎtを演算する。

また電子制御装置１６は、目標ステアリングギヤ比Ｎtとギヤ比係数Ｋs（正の定数）との積にて操舵角θを除算した値を目標ピニオン角θptとして演算する。更に電子制御装置１６は、目標ピニオン角θptと操舵角θとの偏差として舵角可変装置１４の目標相対回転角度θretを演算し、舵角可変装置１４の相対回転角度θreが目標相対回転角度θretになるよう舵角可変装置１４を制御する。

また電子制御装置１６は、軌跡制御が不要であると判定したときには、後輪の舵角δrが０でない場合には０になるよう、また後輪の舵角δrが０である場合にはその舵角が維持されるよう、後輪操舵装置６０を制御する。

また電子制御装置１６は、軌跡制御が必要であると判定したときには、そのときの操舵角θ及び車速Ｖに基づき車両を指数関数の目標軌跡に沿って走行させるための前輪の目標舵角δbtを上記式６２又は６４に従って演算する。

また電子制御装置１６は上記式１２に対応する下記の式８８に従って前輪の目標舵角δbtに基づいて推定ヨーレートＹＲaを演算する。そして電子制御装置１６は、推定ヨーレートＹＲaの大きさの最大値ＹＲamaxが基準値ＹＲrefを越えるか否かの判別により、前輪のみの舵角制御ではヨーレートＹＲが過大になる虞れがあるか否かを判定する。
ＹＲa＝Ｖ／ＷＢ＊δbt ……（８８）

電子制御装置１６はヨーレートＹＲが過大になる虞れがないと判定したときには、前輪の目標舵角δftを前輪の目標舵角δbtに設定し、左右前輪の舵角が目標舵角δftになるよう舵角可変装置１４をフィードフォワード式に制御する。また電子制御装置１６は後輪の舵角δrを０に維持する。

これに対し電子制御装置１６は、ヨーレートＹＲが過大になる虞れがあると判定したときには、推定ヨーレートＹＲaが補正されるべき領域については上記「旋回状態量の上限値による制限」の何れかの方法により補正後の推定ヨーレートＹＲaaを演算する。そして電子制御装置１６は、上記式７３及び７４に従って前輪の目標舵角δft及び後輪の目標舵角δrtを演算し、それぞれ前輪の目標舵角δft及び後輪の目標舵角δrtに基づいて舵角可変装置１４及び後輪操舵装置６０を制御する。

尚ヨーレートＹＲが過大になる虞れがあると判定した場合であっても、推定ヨーレートＹＲaが補正される必要がない領域については、電子制御装置１６は前輪の目標舵角δbtを前輪の目標舵角δftに設定する。そして電子制御装置１６は左右前輪の舵角が目標舵角δftになるよう舵角可変装置１４を制御し、後輪の舵角δrを０に維持する。

また電子制御装置１６は、軌跡制御の実行中には上記式８４に従って補正後の検出操舵トルクＴhdbを演算し、補正後の検出操舵トルクＴhdbに基づいて運転者の操舵負担軽減トルクＴpadを演算する。また電子制御装置１６は、上記式８３に従って操舵トルクの変動量ΔＴhbtを演算し、運転者の操舵負担軽減トルクＴpadと操舵トルクの変動量ΔＴhbtとの和を目標アシストトルクＴpbtとする。更に電子制御装置１６は、アシストトルクが目標アシストトルクＴpbtになるよう電動式パワーステアリング装置２２を制御し、これにより運転者の操舵負担を軽減すると共に舵角の修正に起因する操舵トルクの変動を低減する。

尚、軌跡制御が不要であるときのステアリングギヤ比の制御、後輪の舵角の制御、アシストトルクの制御自体は本発明の要旨をなすものではなく、これらの制御は当技術分野に於いて公知の任意の要領にて実行されてよい。このことは後述の他の実施形態についても同様である。

次に図２乃至図５に示されたフローチャートを参照して第一の実施形態に於ける車両の走行制御について説明する。尚図２に示されたフローチャートによる走行制御は、図には示されていないイグニッションスイッチの閉成により開始され、所定の時間毎に繰返し実行される。

まずステップ５０に於いては車両の軌跡制御が実行されているか否かを示すフラグＦcが１であるか否かの判別により、軌跡制御の実行中であるか否かの判別が行われる。軌跡制御が実行されていないと判別されたときには制御はステップ３５０へ進み、軌跡制御が実行されていると判別されたときには制御はステップ２００へ進む。尚フラグＦc及び後述のフラグＦsは図２に示されたフローチャートによる走行制御の開始に先立ってそれぞれ０にリセットされる。

ステップ２００に於いては車両の走行制御のうち軌跡制御の終了条件が成立しているか否かの判別が行われる。そして肯定判別が行われたときには制御はステップ２５０へ進み、否定判別が行われたときには制御はステップ４５０へ進む。尚この場合下記の（１）乃至（４）の何れかが成立するときに軌跡制御の終了条件が成立していると判定されてよい。

（１）軌跡制御の開始条件又は更新条件（これらについては後述する）が成立した時点より車両が目標到達地点に到達するに要する時間Ｔa＝１［sec］以上が経過している。
（２）開始条件又は更新条件が成立した時点に於ける車速Ｖと現在の車速Ｖとの偏差ΔＶの絶対値が基準値Ｖe（正の値）よりも大きい。
（３）開始条件又は更新条件が成立した時点に於ける操舵角θと現在の操舵角θとの偏差Δθの絶対値が基準値θe（正の値）よりも大きい。
（４）操舵角速度の絶対値、即ち操舵角θの変化率θdの絶対値が基準値θde（正の値）よりも大きい。

尚基準値θe及びθdeは定数であってもよいが、例えば開始条件又は更新条件が成立した時点に於ける車速Ｖが高いほど小さくなるよう車速Ｖに応じて可変設定されてもよい。

ステップ２５０に於いては舵角可変装置１４によって前輪の舵角δfを目標舵角δftにすると共に後輪操舵装置６０によって後輪の舵角δrを目標舵角δrtにする制御が終了されることにより軌跡制御が終了される。また軌跡制御が実行されているか否かを示すフラグＦcが０にリセットされ、しかる後制御はステップ７００へ進む。

ステップ３５０に於いては図３に示されたフローチャートに従って軌跡制御の開始条件が成立しているか否かの判別が行われる。そして肯定判別が行われたときには制御はステップ５００へ進み、否定判別が行われたときには制御はステップ７００へ進む。

ステップ４５０に於いては図４に示されたフローチャートに従って軌跡制御の更新条件が成立しているか否かの判別が行われる。そして肯定判別が行われたときには制御はステップ５００へ進み、否定判別が行われたときには制御はステップ６００へ進む。

ステップ５００に於いては図５に示されたフローチャートに従って前輪の目標舵角δbtが演算され、また目標舵角δbtに基づいて車両の推定ヨーレートＹＲaが演算される。また推定ヨーレートＹＲaに基づいてヨーレートが過大になる虞れがあるか否かが判定され、その判定結果に応じて前輪の目標舵角δft及び後輪の目標舵角δrtが演算される。

ステップ６００に於いては前輪の舵角δfが目標舵角δftになるよう舵角可変装置１４がフィードフォワード式に制御されると共に、後輪の舵角δrが目標舵角δrtになるよう後輪操舵装置６０がフィードフォワード式に制御される。

尚この場合、前輪及び後輪の舵角の変化が急激にならないよう、前輪及び後輪の舵角はそれぞれ予め設定された制限値以下の変化率にて目標舵角へ変化される。このことは後述の他の実施形態に於いても同様である。

ステップ７００に於いては軌跡制御が実行されないときのステアリングギヤ比の制御が行われる。即ち車速Ｖに基づいて図６に示されたグラフに対応するマップより目標ステアリングギヤ比Ｎtが演算される。尚図６に於いて、Ｎ0は標準のステアリングギヤ比、即ちアッパステアリングシャフト２８に対するロアステアリングシャフト３０の相対回転角度が０であるときのステアリングギヤ比を示している。

また操舵角θとギヤ比係数Ｋs（左右前輪の舵角の変化量に対するピニオン３４の回転角度の比に対応する正の定数）との積を目標ステアリングギヤ比Ｎtにて除算した値が目標ピニオン角θptとして演算される。更に目標ピニオン角θptと操舵角θとの偏差として舵角可変装置１４の目標相対回転角度θretが演算され、舵角可変装置１４の相対回転角度θreが目標相対回転角度θretになるよう舵角可変装置１４が制御される。

尚軌跡制御が終了し、ステップ７００によるステアリングギヤ比の制御へ移行するときには、前輪の舵角の急激な変化を防止すべく目標ステアリングギヤ比Ｎtへのステアリングギヤ比の変化が急激にならないよう舵角可変装置１４が制御される。このことは後述の他の実施形態に於いても同様である。

ステップ７５０に於いては後輪の舵角δrが０でない場合には０になるよう、また後輪の舵角δrが０である場合にはその舵角が維持されるよう、後輪操舵装置６０が制御される。

ステップ８００に於いては軌跡制御が実行されないときのアシストトルクの制御が行われる。即ち検出された操舵トルクＴhdに基づき図７に示されたグラフに対応するマップより基本アシストトルクＴpabが演算され、車速Ｖに基づき図８に示されたグラフに対応するマップより車速係数Ｋvが演算される。また車速係数Ｋvと基本アシストトルクＴpabとの積として目標アシストトルクＴpatが演算され、アシストトルクが目標アシストトルクＴpatになるよう電動式パワーステアリング装置２２が制御される。

尚基本アシストトルクＴpabは操舵トルクＴhd及び車速Ｖに基づき図９に示されたグラフに対応するマップより演算されてもよい。

ステップ９００に於いては上記式８４に従って補正後の検出操舵トルクＴhdbが演算され、補正後の検出操舵トルクＴhdbに基づき図７に示されたグラフに対応するマップより基本アシストトルクＴpabが演算される。また車速Ｖに基づき図８に示されたグラフに対応するマップより車速係数Ｋvが演算され、車速係数Ｋvと基本アシストトルクＴpabとの積が操舵負担軽減トルクＴpadとして演算される。そして上記式８３に従って操舵トルクの変動量ΔＴhbtが演算され、目標アシストトルクＴpatが運転者の操舵負担軽減トルクＴpadと操舵トルクの変動量ΔＴhatとの和に演算される。更にアシストトルクが目標アシストトルクＴpatになるよう電動式パワーステアリング装置２２が制御される。

次に図３に示されたフローチャートを参照して上記ステップ３５０に於いて実行される軌跡制御の開始条件の成立判定ルーチンについて詳細に説明する。

まずステップ３５５に於いては操舵角θがローパスフィルタ処理されることによりローパスフィルタ処理後の操舵角θlfが演算される。そしてローパスフィルタ処理後の操舵角θlfの絶対値が制御開始判定の基準値θs0（正の値）よりも大きいか否かの判別が行われる。否定判別が行われたときには制御はステップ３９０へ進み、肯定判別が行われたときには制御はステップ３６０へ進む。

ステップ３６０に於いては操舵角θの微分値として操舵角速度θdが演算されると共に、操舵角速度θdがローパスフィルタ処理されることによりローパスフィルタ処理後の操舵角速度θdlfが演算される。

ステップ３６５に於いてはローパスフィルタ処理後の操舵角速度θdlfの絶対値が制御開始判定の第一の基準値θds1（正の値）よりも大きいか否かの判別が行われる。否定判別が行われたときには制御はステップ３７５へ進み、肯定判別が行われたときにはステップ３７０に於いてフラグＦsが開始条件の判定中であることを示すよう１にセットされた後制御はステップ３７５へ進む。

ステップ３７５に於いてはフラグＦsが１であるか否かの判別、即ち開始条件の判定中であるか否かの判別が行われる。そして否定判別が行われたときには制御はステップ３９０へ進み、肯定判別が行われたときには制御はステップ３８０へ進む。

ステップ３８０に於いてはローパスフィルタ処理後の操舵角速度θdlfの絶対値が制御開始判定の第二の基準値θds2（θds1以下の正の値）よりも小さいか否かの判別が行われる。そして否定判別が行われたときには制御はステップ３９０へ進み、肯定判別が行われたときには制御はステップ３８５へ進む。

ステップ３８５に於いてはフラグＦsが開始条件の判定が行われていないことを示すよう０にリセットされると共に、フラグＦcが軌跡制御の実行中であることを示すよう１にセットされ、しかる後制御はステップ５００へ進む。

ステップ３９０に於いてはフラグＦsが開始条件の判定が行われていないことを示すよう０にリセットされると共に、フラグＦcが軌跡制御が行われていないことを示すよう０にリセットされ、しかる後制御はステップ７００へ進む。

尚基準値θs0、θds1、θds2は定数であってもよいが、これらの基準値も例えば車速Ｖが高いほど小さくなるよう車速Ｖに応じて可変設定されてもよい。

図４に示された軌跡制御の更新条件の成立判定ルーチンのステップ４５５〜４９０は基本的には上述の軌跡制御の開始条件の成立判定ルーチンのステップ３５５〜３９０とそれぞれ同様に実行される。

但しステップ４５５に於ける判定の基準値は制御更新判定の基準値θr0（正の値）である。ステップ４６５に於ける判定の基準値は制御更新判定の第一の基準値θdr1（正の値）であり、ステップ４８０に於ける判定の基準値は制御更新判定の第二の基準値θdr2（θdr1以下の正の値）である。尚基準値θr0、θdr1、θdr2は定数であってもよいが、これらの基準値も例えば車速Ｖが高いほど小さくなるよう車速Ｖに応じて可変設定されてもよい。

またステップ４７０、４７５、４８５、４９０に於いては、フラグＦsは更新判定が行われているか否かを示すフラグＦrに置き換えられている。更にステップ４８５が完了すると制御はステップ６００へ進み、ステップ４９０が完了すると制御はステップ５００へ進む。

次に図５に示されたフローチャートを参照して上記ステップ５００に於いて実行される前輪及び後輪の目標舵角演算ルーチンについて詳細に説明する。

まずステップ５０５に於いては操舵角θ及び相対回転角度θreに基づいて前輪の舵角δfが求められ、前輪の舵角δf及び車速Ｖに基づいて上記式４６に従って距離ｘ_０が演算される。またステップ５０５に於いては最小時間ΔＴ及びウェバー比のｋをそれぞれ一般的な運転者について予め設定された正の定数として、上記式４２に従って補正係数Ｄが演算される。

ステップ５１０に於いては軌跡制御が開始又は更新されるときの操舵角θ及び車速Ｖに基づいて上記式４７に従って車両の横加速度ＬＡaが演算される。

ステップ５１５に於いては軌跡制御が開始又は更新されるときの前輪の舵角δf及び車速Ｖに基づいて上記式４９に従って車速Ｖの成分の一つとして距離ｘに関する座標軸に平行な成分Ｖxが演算される。

ステップ５２０に於いては上記式５０に従って車速Ｖの成分の一つとして時間に関する座標軸に平行な成分Ｖyが演算されると共に、上記式５２に従って成分Ｖxが車速Ｖに対しなす角度σが演算される。

ステップ５２５に於いてはそれぞれ上記式５３及び５４に従って車両の横方向の成分Ｖxx及びＶyxが演算されると共に、上記式５５及び５６に従って車両の横加速度ＬＡbが演算される。

ステップ５３０に於いては車両が指数関数の軌跡Ｔeを描いて走行する場合の車両の横加速度ＬＡbと車両が円弧状の軌跡Ｔcを描いて走行する場合の車両の横加速度ＬＡaとの偏差ΔＬＡが上記式５７に従って演算される。

ステップ５３５に於いては軌跡制御が開始又は更新されるときの操舵角θ、車速Ｖ、横加速度の偏差ΔＬＡに基づいて、左旋回時には上記式６２に従って、右旋回時には上記式６３に従って、前輪の目標舵角δbtが演算される。

ステップ５４０に於いては前輪の目標舵角δbtに基づいて上記式８８に従って車両の推定ヨーレートＹＲaが演算される。

ステップ５４５に於いては車速Ｖが高いほど基準値ＹＲrefが小さい値になるよう、車速Ｖに基づいて図３１に示されたグラフに対応するマップより基準値ＹＲrefが演算される。

ステップ５５０に於いては推定ヨーレートＹＲaの大きさの最大値ＹＲamaxが基準値ＹＲrefを越えるか否かの判別、即ち前輪のみの舵角制御ではヨーレートＹＲが過大になる虞れがあるか否かの判別が行われる。肯定判別が行われたときには制御はステップ５６０へ進み、否定判別が行われたときにはステップ５５５に於いて前輪の目標舵角δftが目標舵角δbtに設定されると共に、後輪の目標舵角δrtが０に設定される。

ステップ５６０に於いては推定ヨーレートＹＲaが低減補正されるべき時間的領域について、推定ヨーレートＹＲaの大きさと基準値ＹＲrefとの偏差ΔＹＲa（各サイクルの偏差ΔＹＲai）が演算される。

ステップ５６５に於いてはsign（ＹＲa）を推定ヨーレートＹＲaの符号として、推定ヨーレートＹＲaが低減補正されるべき時間的領域について、補正後の推定ヨーレートＹＲaaがsign（ＹＲa）＊ＹＲrefに設定される。また推定ヨーレートＹＲaが増大補正されるべき時間的領域について、サイクル毎に推定ヨーレートＹＲaにsign（ＹＲa）＊ΔＹＲaに基づく補正量が加算されることにより、補正後の推定ヨーレートＹＲaaが演算される。この推定ヨーレートＹＲaの増大補正は上記「旋回状態量の上限値による制限」の何れの方法により行われてもよい。

ステップ５８５に於いては推定ヨーレートＹＲaが補正（低減補正及び増大補正）されるべき時間的領域について、補正後の推定ヨーレートＹＲaaに基づいて上記式７３及び７４に従って前輪の目標舵角δft及び後輪の目標舵角δrtが演算される。

ステップ５９０に於いては推定ヨーレートＹＲaが補正されない時間的領域について、上記ステップ５５５の場合と同様に前輪の目標舵角δftが前輪の目標舵角δbtに設定されると共に、後輪の目標舵角δrtが０に設定される。

この第一の実施形態に於いて、軌跡制御が実行されていない状況に於いて軌跡制御の開始条件が成立すると、ステップ５０に於いて否定判別が行われ、ステップ３５０に於いて肯定判別が行われる。そしてステップ５００に於いて車両を指数関数の目標軌跡に沿って走行させるための前輪の目標舵角δbt及びこれに基づく推定ヨーレートＹＲaが演算され、これらに基づいて前輪の目標舵角δft及び後輪の目標舵角δrtが演算される。そしてステップ６００に於いて前輪の舵角がフィードフォワード制御によって目標舵角δftに制御されると共に、後輪の舵角がフィードフォワード制御によって目標舵角δrtに制御される。

また軌跡制御が実行されている状況に於いて軌跡制御の更新条件が成立すると、ステップ５０及び４５０に於いて肯定判別が行われる。そしてステップ５００及び６００が実行される。

従って第一の実施形態によれば、軌跡制御が実行されるべき状況に於いては、前輪及び後輪の舵角を目標舵角に制御し、これにより運転者の操舵操作を要することなく車両が指数関数の目標軌跡に沿って走行するよう車両の走行軌跡を制御することができる。このことは後述の他の実施形態についても同様である。

特に第一の実施形態によれば、前輪のみの舵角制御では車両のヨーレートＹＲが過大になる虞れがあるときには、ステップ５５０に於いて肯定判別が行われる。そしてステップ５６０乃至５９０によりヨーレートＹＲが過大になることを防止しつつ車両を指数関数の目標軌跡に沿って走行させるための前輪の目標舵角δft及び後輪の目標舵角δrtが演算される。

尚、前輪のみの舵角制御でも車両のヨーレートＹＲが過大になる虞れがないときには、ステップ５５０に於いて否定判別が行われる。そしてステップ５５５に於いて前輪の目標舵角δftが目標舵角δbtに設定されると共に、後輪の目標舵角δrtが０に設定される。よって後輪の舵角を０以外の目標舵角に制御する必要がないので、常に前輪及び後輪の両方の舵角が変化する目標舵角に制御される場合に比して車両の走行制御を単純化することができる。このことも後述の他の実施形態についても同様である。

また第一の実施形態によれば、前輪及び後輪の舵角の制御は軌跡制御が開始又は更新されるときの前輪及び後輪の舵角に基づいて行われるフィードフォワード制御である。よって後述の第二の実施形態の場合の如く、前輪及び後輪の舵角の制御がフィードバック制御である場合に比して、指数関数の軌跡を目標軌跡とする軌跡制御を単純に実行することができる。尚この作用効果は後述の第三、第五、第七の実施形態に於いても同様に得られる。

第二の実施形態
この第二の実施形態は上記表１に示されている如く以下の特徴を有する。
舵角制御装置：セミバイワイヤ式
目標軌跡：指数関数
前輪舵角の制御：フィードバック
旋回状態量の制限方法：ヨーレートの上限値による制限

この第二の実施形態に於ける車両の走行制御は基本的には上述の第一の実施形態と同様に実行されるが、ステップ６００に於ける舵角制御に於いては前輪及び後輪の舵角がフィードバック制御される。

即ちサイクル毎に操舵角θ及び相対回転角度θreに基づいて前輪の現在の舵角δfが求められ、前輪の目標舵角δftと現在の舵角δfとの偏差として目標相対回転角度θretが演算される。そしてアッパステアリングシャフト２８に対し相対的にロアステアリングシャフト３０を目標相対回転角度θret回転させるよう舵角可変装置１４が制御されることにより、前輪の舵角が目標舵角δftに制御される。また後輪の目標舵角δrtと現在の舵角δrとの偏差が演算され、該偏差が０になるよう後輪操舵装置６０が制御されることにより、後輪の舵角が目標舵角δrtに制御される。

従ってこの第二の実施形態によれば、前輪のみの舵角制御ではヨーレートＹＲが過大になる虞れがあるときには、推定ヨーレートＹＲaが上限値による制限によって制限されることにより補正後の推定ヨーレートＹＲaaが演算される。そして前輪及び後輪の舵角は補正後の推定ヨーレートＹＲaaに基づいてフィードバック制御される。

特に第二の実施形態によれば、目標相対回転角度θretは目標舵角δftと前輪の現在の舵角δfとの偏差として演算される。従って軌跡制御が開始又は更新された後に運転者によって操舵操作が行われても、前輪の舵角を確実に目標舵角δftに制御することができる。また車両を指数関数の目標軌跡に沿って走行させるに適した舵角になるよう運転者によって操舵操作が行われる場合には、フィードバック制御量が小さくなる。よって運転者が運転操作に熟練している場合には、上述の第一の実施形態の場合に比して舵角可変装置１４の制御量を低減し、その負荷を軽減することができる。尚この作用効果は後述の第四の実施形態に於いても同様に得られる。

第三の実施形態
この第二の実施形態は上記表１に示されている如く以下の特徴を有する。
舵角制御装置：セミバイワイヤ式
目標軌跡：指数関数
前輪舵角の制御：フィードフォワード
旋回状態量の制限方法：ヨーレートのピーク低減による制限

この第三の実施形態に於ける車両の走行制御は、ステップ５００に於ける目標舵角の演算を除き、上述の第一の実施形態と同様に実行される。そしてステップ５００に於ける目標舵角の演算は図１０に示されたフローチャートに従って実行される。尚図１０に於いて、図５に示されたステップに対応するステップには、図５に於いて付されたステップ番号と同一のステップ番号が付されている。

図１０に示されている如く、ステップ５０５乃至５５５及びステップ５８５、５９０は上述の第一の実施形態と同様に実行される。ステップ５５０に於いて肯定判別が行われると、制御はステップ５７０へ進む。

ステップ５７０に於いては車速Ｖが高いほど大きくなるよう車速Ｖに応じて所定値ΔＹＲdecが設定されると共に、補正判定値ＹＲdecが基準値ＹＲrefよりも所定値ΔＹＲdec小さい値に設定される。

ステップ５７５に於いては推定ヨーレートＹＲaの大きさの最大値ＹＲamaxと基準値ＹＲrefとの偏差ΔＹＲamaxが演算されると共に、偏差ΔＹＲamaxに基づいてゲインＧpに対する正の補正係数Ｋpが演算される。またゲインＧpに補正係数Ｋpが乗算されることによる大きさの補正が行われると共に、時間の補正が行われることにより、ゲインの適合化が行われる。この場合時間の補正は、両側全領域補正、前側の片側全領域補正、後側の片側全領域補正の何れであってもよい。

ステップ５８０に於いては推定ヨーレートＹＲaの補正が必要な領域の各サイクルについて、推定ヨーレートＹＲaに適合化後のゲインＧpaが乗算されることにより補正後の推定ヨーレートＹＲaaが演算される。

従ってこの第三の実施形態によれば、前輪のみの舵角制御ではヨーレートＹＲが過大になる虞れがあるときには、推定ヨーレートＹＲaがピーク低減による制限によって制限されることにより補正後の推定ヨーレートＹＲaaが演算される。そして前輪及び後輪の舵角は補正後の推定ヨーレートＹＲaaに基づいてフィードフォワード制御される。

第四の実施形態
この第四の実施形態は上記表１に示されている如く以下の特徴を有する。
舵角制御装置：セミバイワイヤ式
目標軌跡：指数関数
前輪舵角の制御：フィードバック
旋回状態量の制限方法：ヨーレートのピーク低減による制限

この第四の実施形態に於ける車両の走行制御は基本的には上述の第三の実施形態と同様に実行されるが、ステップ６００に於ける舵角制御に於いては前輪及び後輪の舵角が上述の第二の実施形態と同様にフィードバック制御される。

従ってこの第四の実施形態によれば、前輪のみの舵角制御ではヨーレートＹＲが過大になる虞れがあるときには、推定ヨーレートＹＲaがピーク低減による制限によって制限されることにより補正後の推定ヨーレートＹＲaaが演算される。そして前輪及び後輪の舵角は補正後の推定ヨーレートＹＲaaに基づいてフィードバック制御される。

尚上述の第一乃至第四の実施形態によれば、ステップ９００に於いて補正後の検出操舵トルクＴhdb、即ち前輪の舵角制御に起因する操舵トルクの変動が排除された操舵トルクが演算され、トルクＴhdb及び車速Ｖに基づいて操舵負担軽減トルクＴpadが演算される。そして上記式８３に従って前輪の舵角の制御に起因する操舵トルクの変動量ΔＴhbtが演算され、目標アシストトルクＴpatが運転者の操舵負担軽減トルクＴpadと操舵トルクの変動量ΔＴhatとの和に演算される。更にアシストトルクが目標アシストトルクＴpatになるよう電動式パワーステアリング装置２２が制御される。

従って運転者の操舵負担を軽減することができるだけでなく、軌跡制御に伴う前輪の舵角の制御に起因する操舵トルクの変動を相殺し、軌跡制御に起因して運転者が操舵トルクに違和感を覚えることを効果的に防止することができる。

第五の実施形態
この第五の実施形態は上記表２に示されている如く以下の特徴を有する。
舵角制御装置：バイワイヤ式
目標軌跡：指数関数
舵角の制御：フィードフォワード
旋回状態量の制限方法：ヨーレートの上限値による制限

図１１はバイワイヤ式のステアリング装置及び後輪操舵装置が搭載された車両に適用された本発明による車両の走行制御装置の第五の実施形態を示す概略構成図である。

図１１に於いて、符号８０は第五の実施形態の走行制御装置を全体的に示している。操舵入力手段としてのステアリングホイール２０が運転者によって操舵操作されると、ラック・アンド・ピニオン型のステアリング機構８２によりラックバー８４及びタイロッド２６L及び２６Rが駆動され、これにより左右の前輪１８FL及び１８FRが転舵される。

ステアリングホイール２０に連結されたステアリングシャフト８６及びステアリング機構８２のピニオンシャフト８８は相互に連結されていない。ステアリングシャフト８６には図１１には示されていない減速歯車機構を介して操舵反力トルク付与用の電動機９０が連結されている。電動機９０は電子制御装置９２の操舵反力制御部によって制御され、これによりステアリングホイール２０に所要の操舵反力トルクが付与される。ピニオンシャフト８８には図１１には示されていない減速歯車機構を介して転舵駆動用の電動機９４が連結されている。電動機９４は電子制御装置９２の舵角制御部によって制御され、これによりピニオンシャフト８８が回転駆動される。

尚図示の実施形態に於いては、ピニオンシャフト８８の回転は回転−直線運動変換機構としてのラック・アンド・ピニオン型のステアリング機構８２によりラックバー８４の直線運動に変換されるようになっているが、ステアリング機構は当技術分野に於いて公知の任意の構成のものであってよい。

かくしてステアリングホイール２０、ステアリング機構８２、電動機９０、９４等は、運転者の操舵操作に応じて左右の前輪１８FL及び１８FRを転舵すると共に、必要に応じて運転者の操舵操作に依存せずに左右の前輪の舵角を修正するバイワイヤ式の操舵装置９６を構成している。

ステアリングシャフト８６には操舵角θを検出する操舵角センサ５０が設けられており、操舵角センサ５０により検出された操舵角θを示す信号は電子制御装置９２へ入力される。電子制御装置９２には車速センサ５６により検出された車速Ｖを示す信号、舵角センサ６６により検出された後輪の舵角δrを示す信号、及び回転角度センサ９８により検出されたピニオンシャフト８８の回転角度θpを示す信号も入力される。

尚電子制御装置９２の各制御部はそれぞれＣＰＵとＲＯＭとＲＡＭと入出力ポート装置とを有し、これらが双方向性のコモンバスにより互いに接続されたマイクロコンピュータを含むものであってよい。また操舵角センサ５０、舵角センサ６６及び回転角度センサ９８はそれぞれ車両の左旋回方向への操舵の場合を正として操舵角θ、後輪の舵角δr及び回転角度θpを検出する。

後に詳細に説明する如く、電子制御装置９２は図１２に示されたフローチャートに従って操舵装置９６の電動機９０及び９４を制御する。特に電子制御装置９２も操舵角θ及び車速Ｖに基づき車両の軌跡制御の必要性を判定する。そして電子制御装置９２は、軌跡制御が不要であると判定したときには、車速Ｖが高いほど大きくなるよう、車速Ｖに基づき所定の操舵特性を達成するための目標ステアリングギヤ比Ｎtを演算する。更に電子制御装置９２はステアリングギヤ比が目標ステアリングギヤ比Ｎtになるよう操舵装置９６の電動機９４を制御する。

また電子制御装置９２は、軌跡制御が必要であると判定したときには、そのときの操舵角θ及び車速Ｖに基づき車両を指数関数の目標軌跡に沿って走行させるための前輪の目標舵角δbtを上記式６２又は６４に従って演算する。

また電子制御装置１６は上記式８８に従って前輪の目標舵角δbtに基づいて推定ヨーレートＹＲaを演算する。そして電子制御装置１６は、推定ヨーレートＹＲaの大きさの最大値ＹＲamaxが基準値ＹＲrefを越えるか否かの判別により、前輪のみの舵角制御ではヨーレートＹＲが過大になる虞れがあるか否かを判定する。

電子制御装置１６はヨーレートＹＲが過大になる虞れがないと判定したときには、前輪の目標舵角δftを前輪の目標舵角δbtに設定し、左右前輪の舵角が目標舵角δftになるよう操舵装置９６をフィードフォワード式に制御する。また電子制御装置１６は後輪の舵角δrを０に維持する。

これに対し電子制御装置１６は、ヨーレートＹＲが過大になる虞れがあると判定したときには、推定ヨーレートＹＲaが補正されるべき領域については上記「旋回状態量の上限値による制限」の何れかの方法により補正後の推定ヨーレートＹＲaaを演算する。そして電子制御装置１６は、上記式７３及び７４に従って前輪の目標舵角δft及び後輪の目標舵角δrtを演算し、それぞれ前輪の目標舵角δft及び後輪の目標舵角δrtに基づいて操舵装置９６及び後輪操舵装置６０を制御する。

尚ヨーレートＹＲが過大になる虞れがあると判定した場合であっても、推定ヨーレートＹＲaが補正される必要がない領域については、電子制御装置１６は前輪の目標舵角δbtを前輪の目標舵角δftに設定する。そして電子制御装置１６は左右前輪の舵角が目標舵角δftになるよう操舵装置９６を制御し、後輪の舵角δrを０に維持する。

また電子制御装置９２は、軌跡制御が実行されているか否かに関係なく、上記式８６に従って補正後の検出操舵トルクＴh0を演算すると共に、補正後の検出操舵トルクＴh0及び車速Ｖに基づいて操舵負担軽減トルクＴpadを演算する。そして電子制御装置９２は、上記式８７に従って目標操舵トルクＴhbtを演算し、操舵トルクが目標操舵トルクＴhbtになるよう操舵装置９６の電動機９０を制御する。

この第五の実施形態に於ける車両の走行制御は図１２に示されたフローチャートに従って実行される。尚図１２に示されたフローチャートによる走行制御は、図には示されていないイグニッションスイッチの閉成により開始され、所定の時間毎に繰返し実行される。また図１２に於いて、それぞれ図２に示されたステップに対応するステップには、図２に於いて付されたステップ番号と同一のステップ番号が付されている。

図１２と図２との比較より解る如く、この第五の実施形態に於いては第一の実施形態に於けるステップ８００に対応するステップは実行されず、ステップ６００又は７５０が完了すると、制御はステップ９５０へ進む。

尚この第五の実施形態のステップ５００に於いて実行されるステップ５０５に於いては、ピニオンシャフト８８の回転角度θpに基づいて前輪の舵角δfが求められ、前輪の舵角δf及び車速Ｖに基づいて上記式４６に従って距離ｘ_０が演算される。

従ってこの第五の実施形態によれば、前輪のみの舵角制御ではヨーレートＹＲが過大になる虞れがあるときには、推定ヨーレートＹＲaが上限値による制限によって制限されることにより補正後の推定ヨーレートＹＲaaが演算される。そして前輪及び後輪の舵角は補正後の推定ヨーレートＹＲaaに基づいてフィードフォワード制御される。

また上述の第一乃至第四の実施形態に於けるステップ９００に対応するステップ９５０に於いては、運転者が操舵反力として感じる操舵トルクの制御が行われる。まず操舵角θに基づいて上記式８６に従って補正後の検出操舵トルクＴh0が演算される。また補正後の検出操舵トルクＴh0に基づいて図１３に示されたグラフに対応するマップより基本操舵負担軽減トルクＴpadbが演算され、車速Ｖに基づいて図８に示されたグラフに対応するマップより車速係数Ｋvが演算される。そして操舵負担軽減トルクＴpadが基本操舵負担軽減トルクＴpadbと車速係数Ｋvとの積に演算される。尚操舵負担軽減トルクＴpadは図１４に示されたグラフに対応するマップより演算されてもよい。

更に補正後の検出操舵トルクＴh0及び操舵負担軽減トルクＴpadに基づき上記式８７に従って目標操舵トルクＴhbtが演算され、操舵トルクが目標操舵トルクＴhbtになるよう操舵装置９６の電動機９０が制御される。

尚上述の電動機９０の制御による操舵トルクの制御は、後述の第六乃至第八の実施形態に於いても同様に行われる。即ち舵角制御装置がバイワイヤ式のものである場合には、操舵トルクの制御は、推定ヨーレートＹＲaの制限が上限値による制限であるか否かピーク低減による制限であるか否かに関係なく同一の要領にて行われる。

第六の実施形態
この第六の実施形態は上記表２に示されている如く以下の特徴を有する。
舵角制御装置：バイワイヤ式
目標軌跡：指数関数
舵角の制御：フィードバック
旋回状態量の制限方法：ヨーレートの上限値による制限

この第六の実施形態に於ける車両の走行制御は基本的には上述の第五の実施形態と同様に実行されるが、ステップ６００に於ける舵角制御に於いては前輪及び後輪の舵角がフィードバック制御される。

即ちサイクル毎にピニオンシャフト８８の回転角度θpに基づいて前輪の現在の舵角δfが求められ、前輪の目標舵角δftと現在の舵角δfとの偏差Δδftが演算される。そして舵角の偏差Δδftの大きさが小さくなるよう操舵装置９６の電動機９４が制御される。よって前輪の舵角はフィードバック制御によって目標舵角δftに制御される。

従って第六の実施形態によれば、前輪のみの舵角制御ではヨーレートＹＲが過大になる虞れがあるときには、第二の実施形態の場合と同様に、推定ヨーレートＹＲaが上限値による制限によって制限されることにより補正後の推定ヨーレートＹＲaaが演算される。そして前輪及び後輪の舵角は補正後の推定ヨーレートＹＲaaに基づいてフィードバック制御される。

第七の実施形態
この第七の実施形態は上記表２に示されている如く以下の特徴を有する。
舵角制御装置：バイワイヤ式
目標軌跡：指数関数
舵角の制御：フィードフォワード
旋回状態量の制限方法：ヨーレートのピーク低減による制限

図１７に示されている如く、この第七の実施形態に於ける車両の走行制御は、ステップ５００に於ける目標舵角の演算を除き、上述の第五の実施形態と同様に実行される。そしてステップ５００に於ける目標舵角の演算は、上述の第三の実施形態と同様に図１０に示されたフローチャートに従って実行される。

従ってこの第七の実施形態によれば、前輪のみの舵角制御ではヨーレートＹＲが過大になる虞れがあるときには、第三の実施形態と同様に推定ヨーレートＹＲaがピーク低減による制限によって制限されることにより補正後の推定ヨーレートＹＲaaが演算される。そして前輪及び後輪の舵角は補正後の推定ヨーレートＹＲaaに基づいてフィードフォワード制御される。

第八の実施形態
この第八の実施形態は上記表２に示されている如く以下の特徴を有する。
舵角制御装置：バイワイヤ式
目標軌跡：指数関数
舵角の制御：フィードバック
旋回状態量の制限方法：ヨーレートのピーク低減による制限

この第八の実施形態に於ける車両の走行制御は基本的には上述の第七の実施形態と同様に実行されるが、ステップ６００に於ける軌跡制御に於いては第六の実施形態と同様に前輪及び後輪の舵角がフィードバック制御される。

従ってこの第七の実施形態によれば、前輪のみの舵角制御ではヨーレートＹＲが過大になる虞れがあるときには、第三の実施形態と同様に推定ヨーレートＹＲaがピーク低減による制限によって制限されることにより補正後の推定ヨーレートＹＲaaが演算される。そして前輪及び後輪の舵角は補正後の推定ヨーレートＹＲaaに基づいてフィードバック制御される。

尚上述の第五乃至第八の実施形態によれば、舵角制御装置がセミバアワイヤ式の舵角制御装置であり舵角制御装置により前輪の舵角が制御されない場合の操舵トルクに相当する値として、補正後の検出操舵トルクＴh0が演算される。そして補正後の検出操舵トルクＴh0及び車速Ｖに基づいて操舵負担軽減トルクＴpadが演算される。更に補正後の検出操舵トルクＴh0より操舵負担軽減トルクＴpadを減算した値として目標操舵トルクＴpbtが演算され、操舵トルクが目標操舵トルクＴpbtになるよう操舵装置９６の電動機９０が制御される。

従って運転者に適度の操舵負担を与えることができるだけでなく、軌跡制御に伴う前輪の舵角の制御に起因する操舵トルクの変動を防止し、軌跡制御に起因して運転者が操舵トルクに違和感を覚えることを効果的に防止することができる。

以上の説明より、上述の各実施形態によれば、車両の目標軌跡や実軌跡を求めるための車外情報の取得を要することなく、車両を運転者が希望する軌跡に沿って走行させることができることが理解されよう。

また上述の各実施形態によれば、目標軌跡は指数関数の軌跡であるので、目標軌跡が円弧状の軌跡である場合に比して、車両の軌跡を車両の乗員にとって一層好ましい軌跡に制御することができる。特にこれらの実施形態によれば、距離xが上記式４０に従って変化するよう指数関数の目標軌跡が設定される。よって目標軌跡が円弧状の軌跡である場合に比して、人の知覚特性にとって好ましい軌跡を達成することができる。

また第一、第二、第五、第六の実施形態によれば、前輪のみの舵角制御ではヨーレートＹＲが過大になる虞れがあるときには、推定ヨーレートＹＲaが上限値による制限によって制限されることにより補正後の推定ヨーレートＹＲaaが演算される。そして補正後の推定ヨーレートＹＲaaに基づいて前輪及び後輪の目標舵角が演算され、前輪及び後輪の舵角がそれらの目標舵角に基づいて制御される。

よって推定ヨーレートＹＲaは基準値ＹＲrefを越える時間的領域に於いてのみ低減補正される。従ってピーク低減による制限の場合に比して他の時間的領域に於ける推定ヨーレートＹＲaの増大補正量を小さくしたり、推定ヨーレートＹＲaが増大補正される時間的領域を小さくすることができる。

また第三、第四、第七、第八の実施形態によれば、前輪のみの舵角制御ではヨーレートＹＲが過大になる虞れがあるときには、推定ヨーレートＹＲaがピーク低減による制限によって制限されることにより補正後の推定ヨーレートＹＲaaが演算される。そして補正後の推定ヨーレートＹＲaaに基づいて前輪及び後輪の目標舵角が演算され、前輪及び後輪の舵角がそれらの目標舵角に基づいて制御される。

よってピーク低減による制限の場合に比して補正後の推定ヨーレートＹＲaaの変化を補正前の推定ヨーレートＹＲaの変化に近づけることができる。よって推定ヨーレートＹＲaが制限されることに起因して車両のヨーレートが不自然に変化すること及びこれに起因して車両の乗員が違和感を覚える虞れを低減することができる。

上述の各実施形態は、前輪のみの舵角制御ではヨーレートＹＲが過大になる虞れがあるときには、推定ヨーレートＹＲaの制限によって車両のヨーレートが過大になることを防止するものである。しかしこれらの実施形態は、前輪のみの舵角制御では車両のロール角Ｒvが過大になる虞れがあるときには、推定ヨーレートＹＲaの制限によって車両のロール角Ｒvが過大になることを防止する実施形態に変形されてよい。

第一の変形例
図１５は上述の第一の実施形態が車両のロール角Ｒvが過大になることを防止する実施形態に変形された第一の変形例に於ける前輪及び後輪の目標舵角演算ルーチンを示すフローチャートである。尚図１５に於いて図５に示されたステップに対応するステップには図５に於いて付されたステップ番号と同一のステップ番号が付されている。

図１５と図５との比較より解る如く、ステップ５０５〜５４０及びステップ５６５〜５９０は第一の実施形態の場合と同様に実行される。またステップ５４０及び５４５の次にそれぞれステップ５４０ａ及び５４５ａが実行され、ステップ５５０及び５６０に代えてそれぞれステップ５５０ａ及び５６０ａが実行される。

ステップ５４０ａに於いては推定ヨーレートＹＲa及び車速Ｖに基づいて上記式７０に対応する下記の式xxに従って車両の推定ロール角Ｒvaが演算される。
Ｒva＝Ｍ＊Ｈ＊Ｖ＊ＹＲa／（Ｋr−Ｍｇ＊Ｈ） ……（ｘｘ）

ステップ５４５ａに於いては、車速Ｖが高いほど車両のロール角の基準値Ｒvrefが小さい値になるよう、車速Ｖに基づいて図３７に示されたグラフに対応するマップより基準値Ｒvrefが演算される。

ステップ５５０ａに於いては車両の推定ロール角Ｒvaの大きさの最大値Ｒvamaxが基準値Ｒvrefを越えるか否かの判別、即ち前輪のみの舵角制御ではロール角Ｒvが過大になる虞れがあるか否かの判別が行われる。肯定判別が行われたときには制御はステップ５６０ａへ進み、否定判別が行われたときにはステップ５５５に於いて前輪の目標舵角δftが目標舵角δbtに設定されると共に、後輪の目標舵角δrtが０に設定される。

ステップ５６０ａに於いては推定ヨーレートＹＲaが低減補正されることによってロール角Ｒvの大きさが低減補正されるべき時間的領域について、推定ヨーレートＹＲaの大きさと基準値ＹＲrefとの偏差ΔＹＲa（各サイクルの偏差ΔＹＲai）が演算される。

第二の変形例
図１６は上述の第三の実施形態が車両のロール角Ｒvが過大になることを防止する実施形態に変形された第二の変形例に於ける前輪及び後輪の目標舵角演算ルーチンを示すフローチャートである。尚図１６に於いて図１０に示されたステップに対応するステップには図１０に於いて付されたステップ番号と同一のステップ番号が付されている。

図１６と図１０との比較より解る如く、ステップ５０５〜５４０及びステップ５６５〜５９０は第一の実施形態の場合と同様に実行される。またステップ５４０及び５４５の次にそれぞれステップ５４０ａ及び５４５ａが実行され、ステップ５５０及び５６０に代えてそれぞれステップ５５０ａ及び５６０ａが実行される。

第一及び第二の変形例によれば、前輪のみの舵角制御では車両のロール角Ｒvが過大になる虞れがあるときには、推定ヨーレートＹＲaを制限することによって車両のロール角Ｒvが過大になることを防止することができる。尚第二、第四乃至第八の実施形態も第一及び第二の変形例と同様に推定ヨーレートＹＲaの制限によって車両のロール角Ｒvが過大になることを防止する変形例に変形可能である。

以上に於いては本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかであろう。

例えば前輪の舵角がフィードフォワード式に制御される場合には後輪の舵角もフィードフォワード式に制御され、前輪の舵角がフィードバック式に制御される場合には後輪の舵角もフィードバック式に制御されるようになっている。しかし後輪の舵角は前輪の舵角の制御方式に関係なくフィードフォワード式及びフィードバック式の何れにより制御されてよい。

また各実施形態に於いては、軌跡制御のための前輪の舵角の制御が行われないときには、後輪の舵角は０に維持されるようになっているが、予め設定された前後輪舵角比に基づいて制御されてもよい。

また案内棒は前輪の前後方向に沿って延在するものとされているが、車両の前後方向に対する案内棒の傾斜角は運転者の操舵操作量に基づいて設定される限り、前輪の前後方向に沿う方向とは異なる方向であってもよい。例えば案内棒の傾斜角は前輪の舵角δと方向の補正係数Ｋdとの積に設定されてもよい。

また各実施形態に於いては、車両の走行制御は前輪の舵角の制御と操舵トルクの制御とを含んでいるが、操舵トルクの制御は任意の要領にて実行されてよい。

また各実施形態に於いては、前輪の舵角はフィードフォワード式又はフィードバック式に制御されるようになっているが、それぞれゲインが乗算されたフィードフォワード制御量とフィードバック制御量との和に基づいて制御されるよう修正されてもよい。

１０…走行制御装置、１４…舵角可変装置、２０…ステアリングホイール、２２…電動式パワーステアリング装置、５０…操舵角センサ、５２…操舵トルクセンサ、５４…回転角度センサ、５６…車速センサ、６０…後輪操舵装置、６６…舵角センサ、８０…走行制御装置、８２…ステアリング機構、９０、９４…電動機、１００…前輪、１０２…後輪、１０４…車両、１０８…目標進路、１１０…案内棒

Claims

運転者の操舵操作量に対する前輪の舵角の関係を変更する前輪舵角制御手段と、前輪とは独立に後輪の舵角を変更する後輪舵角制御手段とを備えた車両の走行制御装置に於いて、
車両の軌跡の制御について予め設定された開始条件又は更新条件が成立したと判定したときには、その時点に於ける運転者の操舵操作量に基づいて目標進行方向を決定すると共に、前記時点に於ける運転者の操舵操作量に基づいて決定される角度を基準角度として、前記時点に於ける車両の位置より車両の前後方向に対し前記基準角度傾斜した方向に引いた直線上に存在し且つ前記時点に於ける車両の位置から車速に依存する距離の位置に目標到達位置を決定し、
前記時点に於ける運転者の操舵操作量及び車速に基づいて車両が目標進行方向にて目標到達位置に到達するに必要な目標軌跡に沿って車両を走行させるための前輪の暫定の目標舵角を演算し、前記暫定の目標舵角に基づいて車両が目標進行方向にて目標到達位置に到達するまでの車両の旋回状態量を推定し、
前記旋回状態量の大きさが基準値以下であるときには前記暫定の目標舵角に基づいて前記前輪舵角制御手段により前輪の舵角を制御し、
前記旋回状態量の大きさが前記基準値を越えるときには前記旋回状態量の大きさが前記基準値を越えないよう補正された車両の旋回状態量に基づいて前記目標軌跡に沿って車両を走行させるための前輪及び後輪の目標舵角を演算し、前記前輪の目標舵角に基づいて前記前輪舵角制御手段により前輪の舵角を制御すると共に前記後輪の目標舵角に基づいて前記後輪舵角制御手段により後輪の舵角を制御する
ことを特徴とする車両の走行制御装置。
前記補正された車両の旋回状態量は、前記旋回状態量の大きさが前記基準値を越える領域については前記旋回状態量の大きさを前記基準値に低減補正し、前記旋回状態量の大きさが前記基準値を越えていない領域については前記旋回状態量の大きさが前記基準値を越えないよう前記旋回状態量の大きさを増大補正することにより求められることを特徴とする請求項１に記載の車両の走行制御装置。
前記補正された車両の旋回状態量は、前記旋回状態量の大きさが前記基準値よりも小さい補正判定値を越える領域については前記旋回状態量の大きさを前記基準値以下に低減補正し、前記旋回状態量の大きさが前記補正判定値を越えていない領域については前記旋回状態量の大きさが前記補正判定値を越えないよう前記旋回状態量の大きさを増大補正することにより求められることを特徴とする請求項１に記載の車両の走行制御装置。
前記旋回状態量の大きさの低減補正量の積分値及び前記旋回状態量の大きさの増大補正量の積分値は実質的に互いに等しいことを特徴とする請求項２又は３に記載の車両の走行制御装置。
前記車両の旋回状態量は車両のヨーレート及びロール角の何れか一方であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一つに記載の車両の走行制御装置。
前記目標軌跡は、前記目標進行方向を示す直線を時間の座標軸とし、前記時点に於ける車両の位置より前記時間の座標軸に下した垂線を距離の座標軸とする仮想の直交座標に於いて、前記時点からの経過時間を指数の変数とする指数関数の曲線であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一つに記載の車両の走行制御装置。
前記時点に於ける前輪の舵角と前記目標舵角との偏差の大きさが小さくなるよう前輪の舵角を修正することを特徴とする請求項１乃至３の何れか一つに記載の車両の走行制御装置。
前輪の実際の舵角と前記目標舵角との偏差の大きさが小さくなるよう前輪の舵角を修正することを特徴とする請求項１乃至３の何れか一つに記載の車両の走行制御装置。
前記時点に於ける車両の位置と前記目標到達位置とを結ぶ直線を方向の基準線として、前記目標進行方向は前記目標到達位置に於いて前記方向の基準線に対し前記基準角度傾斜した方向に決定されることを特徴とする請求項１乃至８の何れか一つに記載の車両の走行制御装置。
前記軌跡の制御を行っていない状況に於いて、運転者の操舵操作量の変化率の大きさが開始条件を判定するための第一の基準値よりも大きくなった後に運転者の操舵操作量の変化率の大きさが開始条件を判定するための第二の基準値よりも小さくなったときに前記軌跡の制御の開始条件が成立したと判定することを特徴とする請求項１乃至３の何れか一つに記載の車両の走行制御装置。
前記軌跡の制御を行っている状況に於いて、運転者の操舵操作量の変化率の大きさが更新条件を判定するための第一の基準値よりも大きくなった後に運転者の操舵操作量の変化率の大きさが更新条件を判定するための第二の基準値よりも小さくなったときに前記軌跡の制御の更新条件が成立したと判定することを特徴とする請求項１乃至３の何れか一つに記載の車両の走行制御装置。
前記時点に於ける車両から前記時間の座標軸までの距離を基準距離として、前記基準距離と前記時点からの経過時間を指数の変数とする自然指数関数との積として目標距離が求められ、前記目標軌跡は前記時間の座標軸から前記目標距離の位置を結ぶ線として求められることを特徴とする請求項６に記載の車両の走行制御装置。
操舵操作の必要性に関連する車外の視覚情報の変化が発生してから人が当該視覚情報の変化を知覚するまでに要する一般的な時間をΔＴとし、ウェバー比を−ｋとし、前記時点からの経過時間をｔとして、前記自然指数関数の指数は−（ｋ／ΔＴ）ｔであることを特徴とする請求項１２に記載の車両の走行制御装置。
前記前輪舵角制御手段は、運転者により操作される操舵入力手段に対し相対的に前輪を駆動することにより前輪の舵角を修正する舵角可変手段と、前記前輪舵角可変手段を制御する制御手段とを有するセミバイワイヤ式の舵角制御手段であることを特徴とする請求項１乃至１３の何れか一つに記載の車両の走行制御装置。
前記前輪舵角制御手段は、前輪の舵角を変化させる転舵手段と、前記操舵入力手段に対する運転者の操舵操作量を検出する手段と、通常時には運転者の操舵操作量に基づいて前記転舵手段を制御し、必要に応じて運転者の操舵操作に依存せずに前記転舵手段を制御する制御手段とを有するバイワイヤ式の舵角制御手段であることを特徴とする請求項１乃至１３の何れか一つに記載の車両の走行制御装置。