WO2015053169A1 - 車両の運動制御装置 - Google Patents

Abstract

　通常時にはぎくしゃくせず、緊急回避操舵時には確実にドライバをアシストする車両の運動制御装置を提供する。　入力された外界情報及び車両情報に基づいて、車両の危険ポテンシャルを推定する危険ポテンシャル推定部と、車両の横加加速度と予め定めたゲインとに基づいて車両の前後運動制御指令を生成する車両前後運動制御部と、車両の横加加速度と予め定めたゲインとに基づいて車両のヨーイング運動制御指令を生成する車両ヨーイング運動制御部と、車両の前後運動制御指令と車両のヨーイング運動制御指令の比率を調整する比率調整部と、を有し、比率調整部は、危険ポテンシャル推定部で推定された危険ポテンシャルに基づいて比率が調整される。

Description

車両の運動制御装置

　本発明は、車両の前後加速度とヨーイングモーメントを制御する車両の運動制御装置に関する。

　近年、自車両が先行車等の制御対象に衝突する可能性が高いときに、ドライバのブレーキ操作とは独立した自動ブレーキ制御を行うことで、衝突防止を図る様々な自動ブレーキ制御装置が提案され、実用化されている。例えば、特許文献１では、カメラで撮像した前方の道路環境に基づいて自車両前方の制御対象を認識し、自車両と制御対象との相対関係に基づいてブレーキ介入距離を設定し、自車両と制御対象との相対距離がブレーキ介入距離以下であるとき、制動制御の実行を判定し、自動ブレーキの介入による自動制動制御装置の技術が開示されている。

　また、特許文献２には、入力された車両の横方向の加加速度（Ｇｙ＿ｄｏｔ）に、速度（Ｖ）及び横加速度（Ｇｙ）から決定され、予め記憶されたゲイン（ＫＧｙＶ）を乗じ、乗じた値に基づいて、車両の前後加速度を制御する制御指令を生成し、生成された前記制御指令を出力することを特徴とする車両の運動制御方法が開示されている。この方法によると前後加速度と横加速度の合成加速度ベクトル（Ｇ）の軌跡が車両重心固定の座標系において、なめらかな曲線を描くように方向づけられ（Vectoring）、G-Vectoring制御（GVC:G-Vectoring Control）と呼ばれている。GVCによると、緊急回避性能が大幅に向上することが報告されている（非特許文献１）。

　また、これに加え特許文献２には、車両の前後方向の速度（V）を検出する手段と、車両の横方向の加加速度（Ｇｙ＿ｄｏｔ）を研修する手段を有し、加加速度を速度で除した値に基づいて車両のヨーモーメントを制御することを特徴とする車両の運動制御装置が開示されている。この方法は、車両の横滑り情報などに基づいてヨーモーメントを制御し、車両のヨー運動と規範モデルのヨー運動予測との誤差が小さくなるように制御するようなモデル追従のフィードバック制御ではない。操舵による発生する旋回促進ヨーモーメントや、車両がもともと持っている復元ヨーモーメントに対し、若干のアシストモーメンをくわえるということでMoment＋（M+）と呼ばれている（非特許文献２）。このヨーモーメント制御には例えば特許文献３に示されるような、電動の車軸間トルク発生装置（ヨーモーメントジェネレータ）を用いてもよい。

　M+制御を用いるとGVCに比べて少ない加減速度で車両の回頭性を向上することができる。たとえば特許文献３の電動式のヨーモーメントジェネレータを用いると、車軸間にトルク差、いわゆる対抗トルクを発生することができ、車両にヨーモーメントを直接加えることができるとともに、車両に加減速を生じさせることもない。また、昨今搭載が義務付けられている横滑り防止装置（Electronic Stability Control：ESC）を用いて、左右輪に異なる減速力を与えて、車両にヨーモーメントを加える場合においては、減速度が発生する。

　しかしながら、GVCに比べて小さく、またGVCと同様なプロファイル（略車両横加加速度比例）で、前後と横の加速度が連係して変化するため、ESC介入のような唐突な減速なく、車両の回答性をあげることができる。

特開２００９－２６２７０１号公報 特開２００８－２８５０６６号公報 特開２００７－１３９０１１号公報

Yamakado, M., Takahashi, J., Saito, S.,: "Comparison and combination of Direct-Yaw-moment Control and G-Vectoring Control", Vehicle System Dynamics, Vol.48, Supplement, pp.231-254, 2012 Yamakado, M., Takahashi, J., Nagatsuka, K.,: "Triple hybrid control of ESC, Moment+ and G-Vectoring", Proc. of Chassis Tech plus 2013, 2013

　特許文献１では制動制御ユニットがドライバによる操舵角｜δ｜が予め設定された閾値δ０以上であるか否かを調べ、操舵角｜δ｜≧δ０であると判定した場合、拡大制動制御の禁止時間を規定する禁止タイマｔδをセットする。

　また、制動制御ユニットは、ドライバによる操舵角速度｜δ’｜（＝｜ｄδ／ｄｔ｜）が予め設定された閾値δ’０以上であるか否かを調べ、操舵角速度｜δ’｜≧δ’０であると判定した場合、制動制御ユニットは、拡大制動制御の禁止時間を規定する禁止タイマｔδ’をセットする。 
　以上のように、特許文献１ではドライバによる操舵角、あるいは操舵角速度が大きくなると、制動制御を禁止する時間が設定される。すなわちドライバによる緊急回避操舵操作（一般的に操舵角、操舵角速度が大きい）が入った場合、この回避操作をアシストするものではない。

　また、特許文献２のGVCにおいては、車両の前後加速度の制御指令値、特に減速度指令を構築するうえで、横方向の加加速度（Gy_dot）に乗じるゲイン（KGyV）を増加させると、基本的に減速度が増加し、制御稼働時の速度が大幅に低減できるため、操舵による回避性能は大幅に向上する。しかしながら、通常時の微小な操舵に対しても過敏に反応するために、ドライバにぎくしゃく感（違和感）を生じさせるという課題があった。

　さらに、過敏に反応するということは、例えば制御稼働時のアクチュエータ要件（応答性、耐久性、NVH性能など）を厳しくしてしまい、コストアップを招きGVC技術の適用車種範囲を狭めることになってしまう。

　一方、特許文献２のM+においては、旋回初期の回頭性は向上するものの、衝突回避などの緊急時には、減速度が少ないために、回避前の速度方向の成分を十分に落としきれず、回頭はするものの、速度方向に進みながら、自転する状況となりやすい。また、旋回促進モーメントを発生するために、後の内側輪に制動を加えることになるが、そもそも旋回のための横加速度で内輪から外輪への荷重移動が発生して荷重抜けを起こし、十分な制御効果を得られなくなる恐れがある。

　本発明は、通常時には、ぎくしゃくせず、緊急回避操舵時には確実にドライバをアシストする車両の運動制御装置を提供することを目的とする。

　上記目的を達成させるために、本発明の車両の運動制御装置は、入力された外界情報及び車両情報に基づいて、車両の危険ポテンシャルを推定する危険ポテンシャル推定部と、車両の横加加速度と予め定めたゲインとに基づいて車両の前後運動制御指令を生成する車両前後運動制御部と、車両の横加加速度と予め定めたゲインとに基づいて車両のヨーイング運動制御指令を生成する車両ヨーイング運動制御部と、車両の前後運動制御指令と車両のヨーイング運動制御指令の比率を調整する比率調整部と、を有し、比率調整部は、危険ポテンシャル推定部で推定された危険ポテンシャルに基づいて比率が調整される構成とする。

　通常時には、ぎくしゃくせず、緊急回避操舵時には確実にドライバをアシストする車両の運動制御装置を提供することができる。

本発明に用いるG-Vectoring制御（GVC）車両の左コーナー進入から脱出までの様子を示す図である。 図１のような走行をした場合の時系列データを示す図である。 通常ゲインの G-Vectoring制御と高ゲインの G-Vectoring制御の走行状況を比較した時系列データを示す図である。 モーメント・プラス（M+）制御則の基本動作を示す図である。 質点に速度方向と直角な力が作用した場合の運動を示す図である。 質点に速度方向と直角な力が作用した場合の軌跡を示す図である。 質点に速度方向と直角な力と垂直な力の合力が作用した場合の運動を示す図である。 質点に速度方向と直角な力と垂直な力の合力が作用した場合の軌跡を示す図である。 質点に速度方向と直角な力が作用した場合と質点に速度方向と直角な力と垂直な力の合力が作用した場合の軌跡の比較を示す図である。 フルビークルシミュレーションに用いたLターンコースを示す図である。 フルビークルシミュレーション条件を示す図である。 フルビークルシミュレーション結果を示す図である。 車両軌跡と瞬間旋回中心の関係を示す図である。 制御無しのシミュレーション結果を示す図である。 G-Vectoring制御による減速度制御ありのシミュレーション結果を示す図である。 モーメント・プラスによるモーメント制御ありのシミュレーション結果を示す図である。 フルビークルシミュレーション結果の総括を示す図である。 レーンチェンジでのESCのみとハイブリッド制御の稼動状況を示す図である。 本発明に係る車両の運動制御装置の全体構成を示す図である。 ADASコントローラとブレーキコントローラの内部構成を示す図である。 自車両と先行車両の相対関係を示す図である。 先行車両との相対関係に基づき計算された１／TTCと危険ポテンシャルの関係を示す図である。 操舵角速度と危険ポテンシャルの関係を示す図である。 モデル推定車両横運動と実車両横運動との偏差と危険ポテンシャルの関係を示す図である。 定量化された危険ポテンシャルと危険度の定性的な対応を示す図である。 定量化された危険ポテンシャルに基づく本発明のシステムの稼働状況を示す図である。 本発明の車両の運動制御装置の稼働状況を模式的に示す図である。 本発明の車両の運動制御装置の稼働状況を指令値基準で明確化した図である。 本発明の車両の運動制御装置の構成の概念を示す図である。 自動ブレーキによる直線減速とG-Vectoring制御とモーメント・プラスによる横運動に連係した減速度との連係状況示す図である。 本発明の車両の運動制御装置の第２の実施構成の概念を示す図である。 本発明の車両の運動制御装置の第２の実施例の稼働状況を指令値基準で明確化した図である。 横運動に連係した前後運動，ヨーイング運動を実現するアクチュエータに対する要件の緩和を説明する図である。

　まず、課題を解決するための手段について、その基本的な考え方を説明し、その構成、実施形態について述べていく。

　本発明の緊急回避時の運動性能向上面での効果を端的に述べると、以下のようになる。

　少なくとも、車両の横運動に連係して前後加減速度を制御するモードと車両の横運動に連係してヨーモーメントを制御するモードを有し、外界情報あるいは車載情報に基づき、危険ポテンシャルを定量的に評価する手段を有し、危険ポテンシャルが大きくなった場合、危険ポテンシャルが小さい、あるいはゼロの場合に比べ、横運動に連係した前後加速度制御（ここでは減速）の稼働割合を大きくするとともに、ヨーモーメント制御の稼働割合を小さくし、速度を大きく低減するとともに、車両に加わる合力の速度と反対の方向成分（障害物から遠ざかる方向）を最大化することにより、緊急回避性能を向上するものである。

　まず、横運動に連係した前後加速度制御とヨーイング制御について概要を述べ、緊急回避性能向上に対して支配的要因となる回避初期の車両挙動に前後加速度制御とヨーモーメント制御が及ぼす影響について述べ、両者の的確な稼働割合を明確にする。

＜横運動に連係した前後加速度制御（G-Vectoring）＞
　ハンドル操作による横運動に連係して自動的に加減速することにより、前輪と後輪の間に荷重移動を発生させて車両の操縦性と安定性の向上を図る方法が、非特許文献１に示されている。具体的な加減速指令値（目標前後加速度Gxc）は、以下数１に示す通り、

　基本的に横加加速度Gy_dotにゲインCxyを掛け、一次遅れを付与した値を前後加減速指令にするというシンプルな制御則である。

　なお、Gyは車両横加速度、Gy_dotは車両横加加速度、Cxyはゲイン、Tは一次遅れ時定数、sはラプラス演算子、Gx_DCは横運動に連係しない加減速度指令とする。

　これによりエキスパートドライバの横と前後運動の連係制御ストラテジの一部が模擬でき、車両の操縦性・安定性の向上が実現できることが、非特許文献１で確認されている。

　この式のGx_DCは横運動に連係していない減速度成分（オフセット）である。前方にコーナーがある場合の予見的な減速、あるいは区間速度指令がある場合に必要となる項である。また、sgn（シグナム）項は、右コーナー、左コーナーの両方に対して上記の動作が得られるように設けた項である。具体的には、操舵開始のターンイン時に減速し、定常旋回になると（横加加速度がゼロとなるので）減速を停止し、操舵戻し開始時のコーナー脱出時に加速する動作が実現できる。

　このように制御されると、前後加速度と横加速度の合成加速度（Gと表記）が、横軸に車両の前後加速度、縦軸に車両の横加速度をとるダイアグラムで、時間の経過とともに曲線的な遷移をするように方向付けられる（Vectoring）のため、「G-Vectoring制御」と呼ばれている。

　数１の制御を適用した場合の車両運動に関して、具体的な走行を想定して説明する。

　図１は、直進路A、過渡区間B、定常旋回区間C、過渡区間D、直進区間Eという、コーナーへの進入、脱出の一般的な走行シーンを想定している。このとき、ドライバによる加減速操作は行わないものとする。

　また、図２は、操舵角、横加速度、横加加速度、数１にて計算した加減速指令、そして四輪の制動、駆動力について時刻暦波形として示した図である。後で詳細に説明するが、前外輪と前内輪、後外輪と後内輪は、左右（内外）それぞれ同じ値と成るように制動力・駆動力が配分されている。ここで制駆動力とは各輪の車両前後方向に発生する力の総称で、制動力は車両を減速する向きの力であり、駆動力は車両を加速する向きの力と定義する。
まず直進路区間Aから車両がコーナーに進入する。過渡区間B（点１～点３）では、ドライバが徐々に操舵を切増すに従い、車両の横加速度Gyが増加していく。横加加速度Gy_dotは、点２近辺の横加速度が増加している間、正の値をとることになる（横加速度増加が終了する３の時点ではゼロに戻る）。このとき、数１より、制御車両には横加速度Gyの増加に伴い、減速（Gxcは負）指令が発生する。これに伴い、前外、前内、後外、後内の各輪に略同じ大きさの制動力（マイナス符号）が加わることになる。

　その後、車両が定常旋回区間C（点３～点５）に入ると、ドライバは操舵の切増しを止め、操舵角を一定に保つ。このとき、横加加速度Gy_dotは０となるため、加減速指令Gxcは０となる。よって、各輪の制動力・駆動力もゼロとなる。

　次に、過渡区間D（点５～７）では、ドライバの操舵の切戻し操作によって車両の横加速度Gyが減少していく。このとき車両の横加加速度Gy_dotは負であり、数１より制御車両には加速指令Gxcが発生する。これに伴い、前外、前内、後外、後内の各輪に略同じ大きさの駆動力（プラス符号）が加わることになる。

　また直進区間Ｅでは横加加速度Gyが０となり横加加速度Gy_dotもゼロとなるため加減速制御は行われない。以上のように、操舵開始のターンイン時（点１）からクリッピングポイント（点３）にかけて減速し、定常円旋回中（点３～点５）には減速を止め、操舵切戻し開始時（点５）からコーナー脱出時（点７）には加速する。このように、車両にG-Vectoring制御を適用すれば、ドライバは旋回のための操舵をするだけで、横運動に連係した加減速運動を実現することが可能となる。

　また、この運動を前後加速度を横軸、横加速度を縦軸にとり、車両に発生している加速度様態を示す“g-g”ダイアグラムに表すと、滑らかな曲線状（円を描くよう）に遷移する特徴的な運動になる。本発明の加減速指令は、このダイアグラムで、時間の経過とともに曲線的な遷移をするように生成される。この曲線状の遷移は左コーナーについては、図１に示すように時計回りの遷移となり、右コーナーについては、Gx軸について反転した遷移経路となり、その遷移方向は半時計回りとなる。このように遷移すると前後加速度により車両に発生するピッチング運動と、横加速度により発生するロール運動が好適に連係し、ロールレイト、ピッチレイトのピーク値が低減される。

　この制御は、図１に示すとおり、一次遅れ項、左右の運動に対する符号関数を省略して考えると、車両横加加速度にゲイン-Cxyを掛け合わせた値を前後加速度指令にしているので、ゲインを大きくすることにより、同一横加加速度に対して、減速度、あるいは加速度を大きくすることが出来る。

　図３は、図１、２と同一のシチュエーションで通常ゲインの走行と、ゲインを高くした高ゲインの状態での旋回状況を示す図である。ゲインを大きくすることにより旋回開始時の減速度が大きくなり、通常ゲイン時に比べ、車両速度が低下し、同一操舵に対しても横加速度が小さくなり旋回時の安全性の向上につながる通常ゲインと強ゲインとの“g-g”ダイアグラムを比較すると、図３下のようになる。ダイアグラムの曲線は維持されるが、Gx方向に膨れた形になり、Gy方向は速度低下の影響を受け、若干すぼまる傾向となる。

　一方、常に高ゲインにしておくと、微小な修正操舵に対しても大きな加減速が生じるようになり、ドライバおよびパッセンジャは強い減速感およびピッチング運動を感じるようになる。したがって、通常、GVCのゲインCxyは制御効果とフィーリングがバランスする0.25近辺に調整されている。しかしながら、緊急レーンチェンジなどにおいては、ゲインを向上したほうが、回避性能が大幅に改善することが確認されている。

＜横運動に連係したヨーモーメント制御（モーメント・プラス（M+））（図４）＞
　モーメント・プラスはG-Vectoring Control（GVC）指令値を基に、即ち横加加速度情報を用いて、車両にヨーモーメントを加え、車両の操縦性と安定性を向上する、非特許文献２内で報告されている新たな制御則である。基本制御則は以下数２のように定式化される。

　この制御は、数２に示すとおり、一次遅れ項、左右の運動に対する符号関数を省略して考えると、GVCと同様に車両横加加速度にゲインCmnを掛け合わせた値をモーメント指令にしている。

　また、一般的に車両の運動の安定性は速度の増加に伴い低下してくる。したがって、旋回促進モーメントに限っては速度増加に伴って、小さくするほうが、車両の安定性確保には有効である（非特許文献３：山門誠、長塚敬一郎：車両横加加速度に基づくヨーモーメント制御手法の検討(2)、自動車技術会学術講演会前刷集：60-13頁：21-26、2013参照）。

　したがって以下数３のように、制御モーメントを速度に逆比例して加えるという方法も、特にオーバーステア気味の車両には有効であると考えられる。

　もちろん、速度が低くなってくるとモーメント指令値は非常に大きくなるため、制御を停止する速度下限リミッターを持たせたり、極低速度では、制御量を固定したりする方法を取ってもよい。

　M+制御では、直接的にヨーイング運動制御を制御するため、旋回するのではなく、自転するような感覚（いわゆる遊園地のティーカップフィーリング）が生じる場合がある。しかしながらESCによるブレーキ制御でM+制御を実現する場合、同一のヨー応答を得るには、GVCに比べて少ない減速度で実現可能となる。さらにその時の減速度も結果的に横加加速度に略比例したものとなり、GVCを低ゲインで実施しているのと同じ減速度（合成加速度がベクタリングする）となり、乗り心地の向上が期待できる。

　このため、前述の感覚が強くならない範囲では、GVCを停止してM+制御のみにするか、あるいはGVCに対して、M+制御の割合を増やすように制御することにより、ヨー応答を向上しながら、ドライバおよびパッセンジャが感知する過度な減速感およびピッチング運動を低減することが可能となる。

＜緊急回避時の減速度制御とヨーモーメント制御の割合配分指針(質点での計算)＞
　さて、GVCは専ら前後加減速度を制御するためのものでM+制御はヨーイング運動を制御するものであるため、これらの制御は非干渉で組み合わせることが出来る。したがって、前述のGVCとM+制御のどちらをメインの制御にするかは任意に決定できるということである。M+制御のところで記載したように、すくなくとも通常領域においては、(フィーリング上)M+制御の割合が大きいほうが好適なようである。

　ここでは、緊急回避性能向上に対して支配的要因となる回避初期の車両挙動に前後加速度制御とヨーモーメント制御が及ぼす影響について述べ、GVCとM+制御をどのように割合配分するかの指針について述べていくことにする。このためには、まず、旋回開始時の車両を質点とみなし（ヨーイング運動はひとまず考えない）、減速による影響を解析的に見ていくことにする。そして、つぎにヨー自由度も考慮した、フルビークルシミュレーションによる数値計算にて、GVCとM+制御の割合配分指針について述べる。

　なお、障害物回避後の切り返し操舵、それに伴う安定性確保については、ESCがその役割を担うものとし、ここでは最も重要な、最初に障害物を避ける部分に特化して考えることにする。

＜純粋な横力が作用する質点の運動＞
　　質量mの質点が速度vで運動していると仮定する(図５(a))。この質点に、速度方向に直角の外力Fが作用するとき、加速度aが発生し、F=maの関係が成り立つ。
この運動を瞬間的な運動と考えると、一定速度vで旋回運動(円運動)する質点に向心力Fが作用する状態と等価である（図５(b)）。また、これと車両との関係を図５(c)に参考として示す（a=Gy）。速度方向と直角の方向に作用する外力Fを向心力、旋回中心方向に発生する加速度Gyを向心加速度と考えることができる。旋回運動における回転角速度をωとすると、向心加速度Gyは、vωであり、以下数４の関係が知られている。

　このように、等速度で進行する車両に横力が作用する瞬間的な運動は旋回運動として扱うことができ、横加速度Gyは、旋回半径Rや旋回角速度ωで表現することができる。

　図６は、上記のような運動状態でΔt後までの軌跡を基準座標を空間に固定する固定座標系で示した図である。質点は座標原点P(0、0)からX方向へ速度vにて、X軸と平行に進入している。質点の旋回中心は、Y軸上の点O(0、R)となる。Δt後に質点は、Q(Rsin ω・Δt、 R(1-cos ω・Δt))へと移動することになる。この軌跡と、先行車（障害物）が干渉しなければ回避成功となる。

＜速度方向成分を持つ横力が作用する質点の運動（GVC）＞
　　GVCは、横運動に連係した加減速制御であるため、前節で述べた速度方向と直角な外力成分Fyに加え、速度と同じ方向の減速度Gx、減速力Fxが作用することになる（図７(a)）。
結果として外力の合成ベクトルFGVCの大きさは、以下数５となる。

となる。ただし、γは、速度方向と直角な外力成分Fyと外力の総和FGVCのなす角である。
cosγ<1なので、合成ベクトルは、速度方向と直角な外力成分よりも大きくなっていることに注意を要する。

　さて、このような速度と外力の状態を図５(a)と同様に示すと、図７(b)の上側のような図となる。この速度を、図７(b)の下側のように、それぞれ合力FGVC(合成加速度aGVC)に直角の方向の成分v cosγと、平行な成分v sinγに分解して考える。まず、v cosγにのみ注目すると、この状態は速度v cosγで運動する質量mの質点に、速度方向に直角の外力FGVCが作用するとき、加速度aGVCが発生し、FGVC=m・aGVCの関係が成り立っていると見ることができる。

　速度方向（v cosγ）と直角の方向に作用する外力FGVCを向心力、旋回中心方向に発生する加速度aGVCを向心加速度と考えることができる。旋回運動における回転角速度をωGVCとすると、向心加速度aGVCは、v cosγ・ωGVCであり、以下数６、７の関係となる。

この式から旋回半径RGVCを求めると、

cosγ<1なので、旋回半径RGVCは、純粋な横力が作用する場合(便宜上、制御なしと呼ぶことにする)のRに比べて小さな値となっていることに注意を有する（図８）。さらに旋回中心OGVCはY軸に対して角度γだけ後ろ倒しになることがわかる。OGVCの座標を求めると、OGVC (-R cos3γ・sin γ、 R cos4γ)となる。

　また、図4と同様に、Δt後までの軌跡を考えるため、回転角速度ωGVCを求めると、以下数８となる。

制御なしに比べ回転角速度も増加することがわかる。

　結局、合力FGVC（合成加速度aGVC）に直角な方向の速度成分v cosγのみを考えると、質点は、初期位置からみて、速度成分に対して後ろにある点OGVCを旋回中心として、制御なしよりも小さな旋回半径RGVCで、同じ時間に対して回転角速度ωGVCも大きな状態で原点Pから(A)点に移動することがわかる。(A)点の座標を求めると、A（Rcos3γ・sin｛γ+(ω/cos2γ)・Δt｝-R cos3γ・sin γ、 Rcos3γ[cosγ-cos｛γ+(ω/cos2γ)・Δt｝]）となる。

　つぎに、合力FGVC(合成加速度aGVC)に平行な成分v sinγを考えると、質点は旋回中心OGVCと(A)点を結ぶ直線の延長上に、v sinγ・Δt進んだ点（B）に移動することがわかる。したがって点Bの座標はA（Rcos3γ・sin｛γ+(ω/cos2γ)・Δt｝-R cos3γ・sin γ+v sinγ・cos(γ+(ω/cos2γ)・Δt-π/2)、 Rcos3γ[cosγ-cos｛γ+(ω/cos2γ)・Δt｝] + v sinγ・sin(γ+(ω/cos2γ)・Δt-π/2)）となる。この軌跡と、先行車（障害物）が干渉しなければ回避成功となる。

　図９に示すように、速度vで原点を通過する質点に対し、速度方向と直角の成分のみを持つ外力に加え（制御なし）、速度方向と平行な成分を加えた外力FGVCが加わると（制御あり）、少なくとも旋回初期では質点の軌跡は内側を通るということがわかった。この軌跡と、先行車（障害物）が干渉しなければ回避成功となる。図より、明らかにGVC (減速制御)を行った方が、減速制御を行わない、すなわちステアのみの回避の場合に比べて障害物を効果的に避けられることが分かる。

　また制御ありは、制御なしに比べて作用する力の絶対値が大きくなることに留意されたい。これはタイヤ横力だけではなく、前後力をも用いて遠心力に対抗する向心力としていることと等価である。すなわち、転がり抵抗が少なく幅が細いタイヤであっても、前後力を効果的に用いることにより、旋回力を賄うことができることを示している。

　　これまでの検討は、質点の運動に関するものであり、もちろん車両のヨーイング運動などは考慮できない。逆に考えると加減速度を伴わない電動ヨーモーメント制御装置などを用いる場合には、本章で述べたメカニズムでは、軌跡の内側化、すなわち緊急回避のときの初期回避性能向上効果は得られないことになる。これはあくまでも質点の運動のみを考えたケースであるため、つぎにフルビークルモデル（ヨー、ロール、ピッチなどの回転運動も考慮可能）を用いた解析で、さらに詳しく精査する。

＜緊急回避時の減速度制御とヨーモーメント制御の割合配分指針(シミュレーションによる検証)＞
　前章で述べた質点の運動についてフルビークルモデルを用いた車両運動シミュレーション（簡略化のためLターンを想定）に拡張し、特に旋回時の減速制御を行った際の、旋回中心の移動という観点から精査した。もちろん旋回中心が障害物から遠い、手前のほうにあるほうが、緊急回避性能及び、ドライバに対する安心感も高くなると思われる。
＜シミュレーション条件＞
　シミュレーション条件を表１に示す。路面はドライアスファルトを想定し、進入速度は80km/hと、半径40mのLターンとしている(図１０)。タイヤモデルとしては非線形コンバインドタイヤ力を考慮することができるマジックフォーミュラモデルを用いている。また、ドライバモデルは、一般的な2次予測前方注視モデルを用いて計算している。前方に障害物があるときに、半径40mのL字状の軌跡を想定し回避動作を行っている状態を模擬している。

　制御ケースとしては図１１に示すように、(i)制御なしは、ブレーキによる制動力を加えず、操舵のみでLターンをクリアするケース、（ii）はGVCによる減速度を与えるケース、(iii)は、GVCの指令値（横加加速度相当）に基づき後輪内側(後左輪)に制動力を加えることにより旋回促進方向のモーメントを加えるMoment＋制御を行うケースである。
　＜シミュレーション結果（移動座標系での解析）＞
　図１２(a)に操舵角、(b)に操舵角とヨーレイトの関係、(c)に横滑り角、(d)に車速、(e)に"g-g”ダイアグラムの比較を示す。また、(f)、(g)、(h)にそれぞれの制御条件における車両前後、横の加速度の時刻暦波形を示す。

　これまでの実車実験結果（非特許文献１）と同様に、制御なしでは、操舵角に対するヨーレイト応答が飽和し(b)、操舵角が非常に大きくなる(a)。また、(f)を見るとコーナリング後半で減速制御を実施していないにも関わらず、タイヤドラッグにより減速度が生じ、(d)の車両速度を見るとブレーキ制御を行った、他の２つのケースと同等程度まで低下している。

　つぎにMoment＋制御に着目すると、旋回初期の減速度が小さく(h)、ヨーレイト応答は高くなっている(b)が、3。5秒近辺から負の横滑り角とヨーレイトが急増し、結果としてカウンターステアが必要となっている(a)。このことは、これ以上M+ではゲインを上げることができない状況ということを示している。したがって、M+制御でこれ以上の減速度を得ることはできず、GVCによる減速度制御を加えていく必要があることが示唆される。
これらの2つのケースの結果に対して、GVCはバランスの取れたシミュレーション結果となっている。
＜シミュレーション結果（空間固定座標系での解析）＞
　前節の結果でも、定性的には制御なし、Moment＋と比較して、GVCは安心感が高くなるであろうことが予想される。しかしながら、たとえばMoment＋のゲインを下げて、ヨーレイト応答をある程度まで下げた場合に、安心感は向上するのであろうか？ということが疑問として残る。また、そのようにゲインチューニングを行った場合、さらに減速度が低下することになる。ここでは、シミュレーションで得られた車両軌跡と車両に加わる合成加速度を空間固定座標系であらわし、3つのケースを比較してみる。
＜旋回中心の計算＞
　シミュレーションにより各時間におけるXY平面上の座標（X(i)、Y(i)）は得られている。したがって、これらの値より、以下数９となる。

　これより、文献５を参考にして、各時間の瞬時経路曲率κ[i]を求めると、以下数１０となる。

　この瞬間の旋回半径R[i]は、以下数１１となる。

　図１３は座標、旋回半径、旋回中心を示す図である。i-1番目とi+1番目の車両位置を結ぶベクトルのPi-1Pi+1成分は、以下数１２となる。

また、i番目の旋回中心と、i番目の車両位置を結ぶベクトルOiPiの成分は、以下数１３となる。

　ベクトルPi-1Pi+1とOiPiは、直交しており、OiPiのノルム値は旋回半径R[i]であるため、以下数１４、１５の関係が成り立つ。

よって、 i番目の旋回中心Oi(OX[i]、OY[i])は、以下数１６になる。

＜合成加速度の空間固定座標系での向きの計算＞
　車両固定の移動座標系では、i番目の車両の横方向に対して合成加速度がなす角γ[i]は、以下数１７の式で示すことができる。

これを固定系の座標に直すためには、車両が空間固定系となす角θ（ヨー角）を加算する必要がある。ヨー角は、ヨーレイトr[j]の積算である、以下数１８で計算できる。

今回の計算ではΔtは、0.01秒である。

＜旋回中心と合成加速度の評価結果＞
　前節の式を用い、制御なし、 GVC、 Moment＋制御について車両位置、旋回中心、車両に加わる合成加速度ベクトルの空間固定座標系に対する終端位置を計算した結果を図１４、１５、１６に示す。コーナリングを開始する2秒から4秒までを0.5秒刻みで、そして、それ以外は1秒刻みでプロットしている。車両位置から、合成加速度ベクトルの終端位置を結ぶと、合成加速度ベクトルとなる（見やすいように10倍している（矢印）。単位は[G]）。また、車両位置からその時点での瞬間旋回中心に向けて点線を引いている。

　図中それぞれの丸枠は、瞬間旋回中心のX座標が最大になったとき、すなわち進入方向から、最も奥に旋回中心が移動したときの車両位置および、そのときの時間を示している。このときの時間および旋回中心座標、そして目標経路の旋回中心との偏差を図１７にまとめる。

　(ii)GVCが、旋回初期（図１２の時系列データ参照）に合成ベクトルが旋回中心の方向に対して後ろ向きの角度を持ち、4秒には旋回中心が決まり、定常旋回が始まっているのに対し、(i)制御なしでは、旋回中心がLターンの終盤にまでどんどん奥にずれ込んで行き、図１２(f)に示すようにタイヤドラッグにより速度が低下してから、ようやく旋回中心のずれが止まる。(iii)Moment+では、GVCと、制御なしの中間的な特性ではあるが、図１２(h)の時系列データを見ると、GVCよりも早く横加速度は立ち上がっているにも関わらず、かなり制御なしに近い結果を示している。ここで、先に述べたようにMoment＋のゲインを下げて、ヨーレイト応答をある程度まで下げた場合を考えると、さらに旋回中心のずれ込み度合い、収束までの時間も増加してしまうと考えられる。

　図１７旋回中心との偏差を見てみると、X軸方向の偏差が正の方向に大きいほど、またY軸方向の偏差が負の方向に大きいほど障害物に近くなる。結果的にGVCは制御なし、M+に比べて緊急回避性能が高いということがわかる。

　以上の結果から、車両を質点とみなして解析的に検討を行った結果と、フルビークルモデルを用いた数値計算によっても、緊急回避時には減速度制御を優先する方が効果的であることが明らかになった。緊急回避動作において旋回促進側にヨーモーメントを制御する、すなわち旋回内側後輪に制動力を加えると、後輪の横力限界が低下し、横滑り角が大きくなり安定性が損なわれがちであるとともに、減速度を確保することができず、回避性能が低下しがちである。これに対して4輪に制動力を加えて専ら車両に減速度を加えるGVCにおいては、速度が低下するのみならず、旋回半径を小さく、かつ旋回中心を障害物から遠ざける効果が顕著である。したがって、緊急回避時にはM+制御によるモーメント制御に比べて、GVCによる減速度制御の割合を大きくした方が良いことが明らかになった。

＜緊急回避時の減速度制御とヨーモーメント制御の割合配分指針（実車検証）＞
　さて、図１８は、30m離してパイロンAとパイロンBを置き、パイロンAの右側をすり抜け、パイロンBの左側に移動する、レーンチェンジンジを模擬的に行った時の、操舵角、前後加速度、横加速度、そして車両速度について、ESCによるヨーモーメント制御のみを稼働した状態と、GVCとESCによるヨーモーメント制御の複合制御を稼働した状態を比較したものである。ESCによるヨーモーメント制御ロジックはM+そのものではないが、減速度制御とモーメント制御の比較評価としては、十分だと考えられる。

　　ESCのヨーモーメントのみの制御に比べ、GVCとESCの連係制御では、操舵を開始した瞬間から減速度が働き操舵開始から0.5秒で速度が10km/hも低下している。

　これにより、操舵角も少なくロールレイト、ピッチレイトが大幅に低減され、安全にレーンチェンジができていることがわかる。さらに、上で示したように、加加速度ゲインCxy、を大きくすることにより、同一タスクに対し、自動的に大きく速度を低減することが可能となり、大幅に回避性能が向上できる。ここでも、緊急回避時のGVCの優位性を確認することができた。
＜アクチュエータ要件について＞
　一方、これらの横運動に連係した前後運動制御、モーメント制御は、通常領域から稼働させることにより、通常領域から制御効果があるというのが、その特徴ではあるが、全く別の観点で、このような制御を実現するためのアクチュエータのNVH（Noise、 Vibration、 Harshness)性能、あるいは耐久性能に高い要求が出される場合が多い。

　例えば、電機自動車、あるいはハイブリッド自動車などで、前後運動制御アクチュエータをモータとする場合や、制御ブースタ、あるいは電機式ブレーキを用いる場合は、耐久性、NVH性能は問題ない。しかしながら、ESCなどを通常領域から稼働させようとすると、これらの課題解決のためにはコストの増加を伴う。したがって低コストのESCを用いる場合、稼働領域・頻度を狭める必要性が生じる。
＜まとめ＞
　　以下に、ここまで検討してきた内容を用いて、緊急回避時の減速度制御とヨーモーメント制御の割合配分指針についてまとめて述べる。
（１）　横運動に連係した前後加速度制御において、横運動を特徴的に表す状態量（横加加速度）に対するゲインを大きくすることにより、速度低減効果、旋回中心を障害物から遠ざける効果などが大きくなり、回避性能が大幅に向上する。
（２）　横運動に連係したヨーモーメント制御において、横運動を特徴的に表す状態量（横加加速度）に対するゲインを大きくすると、旋回促進側の制御の場合、旋回内側後輪に大きな制動力を加えることになる。このような状況では後輪の横力限界が低下し、横滑り角が大きくなり安定性が損なわれがちである。従って、減速度を確保することができず、回避性能が低下しがちである。
（３）　前後加速度制御、ヨーモーメント制御ともに、ゲインを増加させるとぎくしゃく感が増加するが、制御効果とフィーリングがバランスするように、通常領域ではヨーモーメント制御（M+制御）の割合を増加させる方が好適である（このときの減速度はGVCと同じように合成加速度がなめらかに回転するような状況となる）。
（４）　制動アクチュエータの耐久性、あるいはNVH性能に課題がある場合は、稼働頻度を少なくする必要がある。 
ということである。

　本発明においては、緊急回避が予想されるような危険ポテンシャルが高いときのみ、危険ポテンシャルが小さい、あるいはゼロの場合に比べ、横運動に連係した前後加速度制御（GVC）の稼働割合を大きくするとともに、ヨーモーメント制御（M+）の稼働割合を小さくし、速度を大きく低減するとともに、車両に加わる合力の速度と反対の方向成分（障害物から遠ざかる方向）を最大化することにより、緊急回避性能を向上するものである。

　また、通所領域においては、ヨーモーメント制御（M+）の稼働割合を大きくし、GVCに比べて減速度を小さくし、フィーリングの向上を図るものである。

　つぎに、危険ポテンシャルを定量的に評価する方法について述べる。これには、車両側のハード構成も関与するため、本発明の実施形態も含めて説明していくことにする。

　危険ポテンシャルの評価としては、障害物との距離がまだ遠い状況、すなわち、まだ危険が顕在化していない場合と、実際に、急ブレーキや操舵により回避操作を行っているように、正に危険に遭遇している状態まで考えられる。

　前者の危険ポテンシャルの評価については自車以外の環境、即ち進路上の障害物との相対位置、相対速度、相対加速度などを把握するための外部環境認識センサが必要となる。

　後者の危険ポテンシャルの評価のためには、自車に搭載された操舵角センサ、ブレーキセンサ、あるいは加速度センサ、ヨーレイトセンサなど、操作入力あるいは車両挙動を計測し、それらが急峻に変化しているときに、危険に遭遇していると大まかには見て取ることができる。

　さらに緊急回避性能の向上について考えてみる。勿論、後者の場合は直接的に自動ブレーキなどの前後運動制御が稼働している可能性がある状況であるが、前者の場合は、まだ回避動作がなされておらず、横運動が発生していない状況である。ここで、注意を要するのは緊急回避性能向上とは、必ずしも緊急回避動作時のアシストのみではなく、もしハンドルが切られて横運動が発生した時に、大きな減速度が発生するようにGVCの比率を大きくなる方向に変化させて、準備しておくということを含むということである（もし、ドライバあるいはシステムがハンドルを切らないと、顕在化しない保険のようなもの）。

　以上に述べたような、顕在化していない危険ポテンシャルと、遭遇している危険を把握し、横運動に連係した前後運動制御による緊急回避性能を向上するために、横運動を特徴的に表す状態量(横加加速度、横滑り角変化など)に対するゲインGVCの比率を大きくすることを可能とする本発明の車両の運動制御装置を用いた車両の第一の実施例の全体構成を図１９に示す。

　最も理想的に実施するために、いわゆるバイワイヤシステムで構成されており、ドライバと操舵機構、加速機構、減速機構の間に機械的な結合は無い。実際の形態では、例えば操舵機構のみ機械結合を有し、ドライバが直接操舵角を決定するように構成しても、本発明を適用できる。

　本実施例において車両0はエンジン1により左前輪61、右前輪62を駆動する後輪駆動車（Rear Engine Rear Drive：RR車）である（駆動方式は特に本発明に密接な関係は無い）。

　まず、具体的な機器構成を述べる。左前輪61、右前輪62、左後輪63、右後輪64には、それぞれブレーキロータ、車輪速検出用ロータと、車両側に車輪速ピックアップが搭載され、各輪の車輪速が検出できる構成となっている。

　ドライバのアクセルペダル10の踏み込み量は、アクセルポジションセンサ31により検出され、ペダルコントローラ48を経て、ADAS（Advanced driver assistance system）コントローラ40で演算処理される。そしてパワートレインコントローラ46は、この量に応じて、エンジン1の図示しないスロットル、燃料噴射装置等を制御する。

　また、エンジン1の出力はパワートレインコントローラ46により制御される電子制御トランスミッション2を経由し、左後輪63、右後輪64に伝達される。電子制御トランスミッションとしては、トルクコンバータ式オートマチックトランスミッション、湿式多板クラッチ式オートマチックトランスミッション、セミオートマチックトランスミッション、無段変速機 (CVT)、デュアルクラッチトランスミッションでも良い。

　ADASコントローラ40から出力される、速度低下（減速）指令に基づいて、エンジンから各輪までのギア比を切り替えることにより、減速作用を与えることができる。例えば、カーブなどの道路形状から計算された、あるいはあとで述べるGVCで求められる減速度、目標速度指令などの「横運動に連係した」前後運動指令に基づいて減速作用を発生させることができる。

　アクセルペダル10にはまた、アクセル反力モータ51が接続され、ADASコントローラ40の演算指令に基づき、ペダルコントローラ48により、反力制御される。また、アクセルを閉じる方向の動き、特にアクセル閉方向の速度から、急なアクセルオフを感知し、「ドライバアクセル操作を用いた危険ポテンシャルの定量化」を行う。

　車両0の操舵系は前輪操舵装置となっているが、ドライバの舵角とタイヤ切れ角の間に機械的な結合の無い、ステアバイワイヤ構造となっている。内部に舵角センサ（図示せず）を含むパワーステアリング7とステアリング16とドライバ舵角センサ33とステアリングコントローラ45で構成されている。

　ドライバのステアリング16の操舵量は、ドライバ舵角センサ33により検出され、ステアリングコントローラ45を経て、ADASコントローラ40で演算処理される。そしてステアリングコントローラ45はこの量に応じて、パワーステアリング7を制御する。

　ステアリング16には、また、ステア反力モータ53が接続され、ADASコントローラ40の演算指令に基づき、ステアリングコントローラ45により、反力制御される。また、これと同時にADASコントローラ40は、ドライバのステアリング操作量、特に操舵角速度から、急ハンドルを感知し、「ドライバ操舵操作を用いた危険ポテンシャルの定量化」を行う。ドライバのブレーキペダル11の操作量（踏み込み量）は、ブレーキペダルポジションセンサ32により検出され、ペダルコントローラ48を経て、ADASコントローラ40で演算処理される。 
　左前輪61、右前輪62、左後輪63、右後輪64には、それぞれブレーキロータが配備され、車体側にはこのブレーキロータをパッド(図示せず）で挟み込むことにより車輪を減速させるキャリパーが搭載されている。

　キャリパーは油圧式、あるいはキャリパー毎に電機モータを有する電機式である。油圧式の場合、従来の負圧ブースタに代え、中空モータとその内部のボールねじをアクチュエータとしてマスタシリンダ油圧を発生させるというシンプルな方式を採用しハイブリッド電気自動車や電気自動車の走行用モータによる回生ブレーキと協調して、自然なペダルフィーリングで必要な制動力を確保できる電動アクチュエーションを用いても良いし、ITS対応のESC（Electronic Stability Control）の多筒プランジャポンプ、あるいはギヤポンプで加圧してもよい。

　それぞれのキャリパーは、基本的にはADASコントローラ40の演算指令に基づき、ブレーキコントローラ450により制御される。また、このブレーキコントローラ450には前出したように各輪の車輪速、操舵角、ヨーレイト、前後、横加速度などの車両情報がADASコントローラ40を経由して、あるいは直接入力され、車速V、車両横滑り角などが計算される。
そしてこれらの情報はADASコントローラ40内にて、共有情報として、常にモニタリングされている。

　ブレーキペダル11にはまた、ブレーキペダル反力モータ52が接続され、ADASコントローラ40の演算指令に基づき、ペダルコントローラ48により、反力制御される。また、これと同時にADASコントローラ40は、ドライバのブレーキペダル操作量、特にペダル速度から、急ブレーキを感知し、「ドライバブレーキペダル操作を用いた危険ポテンシャルの定量化」を行う。

　つぎに本発明の運動センサ群について述べる。

　図７に示すように、横加速度センサ21と前後加速度センサ22は、重心点近辺に配置されている。また夫々の加速度センサの出力を微分して加加速度情報を得る、微分回路23、24が搭載されている。本実施例では微分回路の存在を明確化するために各センサに設置しているように図示したが、実際はADASコトローラ40に直接加速度信号を入力して各種演算処理をしてから微分処理をしてもよい。

　また、特開２０１１－７３５３号公報に示されるように、車両速度、操舵角、車両運動モデルを用いた推定ヨーレイト・横加速度を用いて横加加速度を得てもよいし、これらを例えばセレクト・ハイなどの処理により組み合わせて用いてもよい。また、ヨーレイトセンサ38の信号を用いて車両運動モデルによる推定精度を向上するような構成となっている。

　さらに運動センサ群を用いて、路面の状態（摩擦係数など）を推定したり、路面勾配などを推定し、「走行環境に対する危険ポテンシャルの定量化」を行う。ここで注意を要するのは、路面勾配が大きい下り坂の場合は危険ポテンシャルが高く、横運動連係ゲインを向上する方向で良いが、路面摩擦係数が低い場合は、危険ポテンシャルは高いが、横運動連係ゲインを向上すると車輪ロックの危険性が生じる。したがって、このような場合はゲインを増加するとともに、特許４９２００５４号公報に示されているような車輪過スリップ防止制御を組み込む必要がある。

　また、車両0には、ドライバへアシスト情報（システム稼働情報）を伝えるHVI(Human Vehicle Interface)55が搭載されている。HVI55は、ドライバが目にすることが出来る画面、警告音、あるいは各ペダルの反力制御と連携して、複数の手段でドライバにシステム稼働情報を伝える。

　さらに、車両0には、ステレオカメラ70とステレオ画像処理装置701が搭載されている。ステレオカメラ70は、左右方向に２つの撮像素子であるCCDカメラで構成されている。

　２つのCCDカメラは、たとえば車室内のルームミラー（図示せず）を挟むような形で配置され、車両前方の対象物を車両固定系の異なる座標から個別に撮像し、2つの画像情報をステレオ画像処理装置701に出力する。なお、ここではCCDカメラを用いたが、CMOSカメラを用いても良い。

　ステレオ画像処理装置701には、ステレオカメラ70から画像情報が入力されるとともにADASコントローラ40を経由してブレーキコントローラ450から車速Vが入力される。これらの情報に基づき、ステレオ画像処理装置701は、ステレオカメラ70からの画像情報に基づいて車両0前方の立体物データや白線データ等の前方情報を認識し、自車走行路を推定する。

　さらに、ステレオ画像処理装置701は、自車が、今後走行していく路上に障害物や先行車等の立体物の存在を調べ、最も近い立体物を衝突防止のための障害物として認識し、ADASコントローラ40に出力する。そして、ADASコントローラ40は、自車速度、相対位置、相対速度、相対加速度など（これを走行環境データと呼ぶ）に基づいて、「外部情報による、危険ポテンシャルの定量化」をおこなう。

　図２０に、本発明のADASコントローラ40とブレーキコントローラ450の内部構成を示す。ブレーキコントローラ450は、基本構成として、ACC、プリクラッシュブレーキを可能とする減速度制御入力、車線逸脱防止システム用のヨーイングモーメント入力用のポートを持つ。CAN（Control Area Network）のI/Oポートの入出力情報に基づき、適切な方法で、制御指令をブレーキコントローラ450側に入力すれば、車両の減速度と、ヨーイングモーメントを制御できる。もちろん、本来のESC動作によるヨーイングモーメント指令も発生されるため、入力ポート側の指令に上限値を設け、一時無効とするなどの調停動作（四輪制動力配分）を行うロジックもESC制御部451に組み込まれている。

　ADASコントローラ40には、ステレオカメラ、レーダ、GPSなどの外部情報と、車速、操舵角、加速度、ヨーレイトなどの車両情報を取り込み、危険度を推定する、つまり、入力された外界情報及び車両情報に基づいて、車両の危険ポテンシャルを推定する危険ポテンシャル推定部41を有する。また、加減速度コントローラ43とヨーイングモーメントコントローラ44を有する。本実施例においては、車両前後運動制御部である加減速度コントローラ43には、GVCロジックが入っており、数１に基づいて、「横運動に連係した前後運動」が加減速度の指令値として求められる、つまり、車両の横加加速度と予め定めたゲインとに基づいて車両の前後運動制御指令を生成する。また、車両ヨーイング運動制御部であるヨーイングモーメントコントローラ44には、Moment Plusロジックが入っており、数２に基づいて「横運動に連係した前後運動」がヨーイングモーメントの指令値として求められる、つまり車両の横加加速度と予め定めたゲインとに基づいて車両のヨーイング運動制御指令を生成する。

　以上から、本発明の車両の運動制御装置であるADASコントローラ40は、入力された外界情報及び車両情報に基づいて、車両の危険ポテンシャルを推定する危険ポテンシャル推定部41と、車両の横加加速度と予め定めたゲインとに基づいて車両の前後運動制御指令を生成する加減速度コントローラ43とヨーイングモーメントコントローラ44と、加減速度コントローラ43で生成された車両の前後運動制御指令とヨーイングモーメントコントローラ44で生成された車両のヨーイング運動制御指令の比率を調整する、つまり減速度制御とモーメント制御の比率、割合を調整する比率調整部42と、を有し、比率調整部42は、危険ポテンシャル推定部で推定された危険ポテンシャルに基づいて減速度制御とモーメント制御の比率を調整することが特徴である。

　また、ADASコントローラ40は、これら「横運動に連係した前後運動」のゲイン（加減速度コントローラ43においては数１の車両横加加速度ゲイン（第１のゲイン）Cxy、ヨーイングモーメントコントローラ44においては、数２の車両横加加速度ゲイン（第２のゲイン）Cmn）を掛けて、減速度とモーメントの、それぞれの指令値を決定する。つまり、車両前後運動制御部である加減速度コントローラ43は、車両の横加加速度と予め定めた第１のゲイン(Cxy)に基づいて車両の前後加速度指令値を算出して前後加速度指令値を出力し、車両ヨーイング運動制御部であるヨーイングモーメントコントローラ44は、車両の横加加速度と予め定めた第２のゲイン(Cmn)に基づいて車両のヨーモーメント指令値を算出してヨーモーメント指令値を出力する。

　また、比率調整部42では、危険ポテンシャル推定部41が推定する危険ポテンシャルに基づき、危険ポテンシャルが予め定めた値より高い時には、危険ポテンシャルが低い時に比べ、減速度制御の比率がモーメント制御の比率に比べて大きくなるように調整する。また、危険ポテンシャル推定部41で危険ポテンシャルが検出された場合、検出されない場合に比べて、車両の前後運動制御指令の比率を車両のヨーイング運動制御指令の比率より大きくなるように、又は車両の前後運動制御指令が大きくなり、車両のヨーイング運動制御指令が小さくなるように調整する調整する。

　比率調整部42では、減速度対ヨーメントの比率RGMが計算、あるいはマップ参照される（0≦RGM≦1、０がモーメント制御のみ、１が減速度制御のみ）。加減速度コントローラ43により計算される減速度指令に、ゲインとしてRGMが、掛けられブレーキコントローラ450の減速度ポートに送られる。また、これと同時に、ヨーイングモーメントコントローラ44により計算されるモーメント指令にゲインとして(1-RGM)が、掛けられブレーキコントローラ450のモーメントポートに送られる。つまり比率調整部は、危険ポテンシャル推定部41で推定された危険ポテンシャルに基づいて、減速度対ヨーメントの比率（RGM、0≦RGM≦1）を算出し、前後加速度指令値に、その比率（RGM）を乗じた値を新たな前後加速度指令値とし、ヨーモーメント指令値に、１からその比率を減じた値（1-RGM）を乗じた値を新たなヨーモーメント指令値として調整される。

　その際、比率調整部42は、危険ポテンシャル推定部41で推定された危険ポテンシャルが予め定めた値より高い場合、前記値より低い場合に比べて、減速度対ヨーメントの比率（RGM）が大きくなるように調整する、又は、危険ポテンシャルが検出されない場合、減速度対ヨーメントの比率（RGM）をゼロとなるように調整する。

　つぎに危険ポテンシャルの定量的評価方法を示す。

　例えば、図９に示すようにx方向に走行中の自車両0の前に、先行車101が走行しており、自車両0の位置がxf、速度がvf、加速度がafで、先行車101の位置がxp、速度がvp、加速度がapとすると、それぞれの相対位置は、xr=xf-xp、相対速度はvr=vf-vp、相対加速度は、ar=af-apとなる。

　これらの値を用いて、以下のような危険ポテンシャルが従来提案されている。

　（１）TTC（Time-To-Collision:衝突余裕時間）（以下、数１９を参照）

TTCは、現在の相対速度が維持されると仮定して、自車が先行車に衝突するまでの時間を予測する指標である。

　（２）KdB（接近離間状態評価指標）（以下、数２０を参照）

KdBは、「ドライバが先行車の視覚的な面積変化によって接近・離間を検出しながら加減速操作を行っている」とする仮説に基づいて定義された指標である。

　（３）THW（Time-Head Way:車間時間）（以下、数２１を参照）

THWは。現在の自車速度で現在の先行車位置に到達する時間を示す指標である。

　（４）1/TTC（Time-To-Collisionの逆数）（以下、数２２を参照）

TTCの逆数は、先行車の大きさ（先行車に対する視覚）の増加率の時間変化、または車間距離の対数の時間変化と等価となる指標である。

　（５）RF（Risk Feeling）（以下、数２３を参照）

RFは、先行車追従時にドライバの車速制御特性を物理量で表現することを目的として、TTCとTHWのそれぞれの逆数の線形和を、ドライバが主観的に感じるリスクとして定義する指標である（a、bはあらかじめもとめた重みつけ定数）。

　これらの危険ポテンシャルは、ステレオカメラのみならず、ミリ波レーダ、レーザレーダなどの前方との測距センサを用いても得ることが出来る。本実施例では、自車両0の先行車101あるいは、障害物（図示せず）への接近に伴い増加傾向を示す、数１９の1/TTC（Time-To-Collisionの逆数）を用いることにする。

　図２２に、1/TTCと、相対的な障害物との距離Di、そして衝突危険ポテンシャルの関係を模式的に示す。先行車101（止まっている場合、障害物）との距離が縮まると、1/TTCが増加し、危険ポテンシャルが向上している様子が示されている（ただし、相対速度は一定と想定している）。

　例えば障害物との距離をD4として遠い場合、1/TTCは、1/tc0と、小さい値となり、このときに危険ポテンシャルはRP0となり危険は無い（RP0≒０）。

　一方、距離が短くなると衝突の危険性は急激に高くなり、距離D1より短くなると危険ポテンシャルは大幅に大きくなる。この危険ポテンシャルの定量化は、図２２の実線のように段階的にしても良いし、図２２の点線のように、連続的にしても良い。このように1/TTCにより、危険ポテンシャルの定量的評価が可能となる。

　図２３は、ドライバ操舵操作を用いた危険ポテンシャルの定量的評価を車載のステアリング角センサが出力する操舵角速度情報に基づいて行った例を示している。一般的に緊急操舵を行い、衝突を回避しているときには、操舵速度が早くなる。したがって、操舵速度が遅い場合は、通常運転時で、早い場合は、危険ポテンシャルが高い時と位置づけることができる。

　操舵角速度が正の場合、左側に操舵を増し、操舵角速度が負の場合は、右に操舵を増している状態である。

　図２３では、危険ポテンシャルが左右の操舵角速度に対して対称になっているが、「右側通行」「左側通行」に対して左右、非対象にしても良いし、カウンターステア（有る方向に操舵している状態で、逆方向に急激に戻す）などを考慮して、操舵角速度のみならず、操舵角と操舵角速度の2次元マップとしても良い。さらにこの危険ポテンシャルの定量化は、図２２の実線のように段階的にしても良いし、図２２の点線のように、連続的にしても良い。

　図２４は、ドライバ操舵操作により発生した横運動を用いた危険ポテンシャルの定量的評価を操舵角に対するモデル推定の規範運動と、実際にセンサで計測される実運動との偏差（D）の情報に基づいて行った例を示している。車両横運動モデルとしては、例えば、特開２０１０－０７６５８４にて開示されている、伝達関数表記が良く知られている。この車両横運動モデルを用いると、操舵角入力に対する、ヨー応答、横すべり角、横加速度、あるいは横加加速度が計算可能となる。車両横運動モデルを用いて計算された値は、タイヤ発生コーナリングフォースがタイヤ横滑り角と線形関係にある間は、実測値と一致するように調整されている。一方、緊急回避時などの場合、大舵角となったり、横加速度が大きくなったりして、タイヤ横滑り角とコーナリングフォースの線形性が崩れる。このような状況では、モデル推定の規範運動と実運動の間に大きな乖離が生じるようになる。結果的には、この乖離（偏差（D））が小さいうちは、緊急度は低く、乖離が大きくなるにつれて、緊急度が増加していると考えることができる。したがって、規範運動と実運動との偏差（D）小さい場合は、通常運転時で、大きい場合は、危険ポテンシャルが高い時と位置づけることができる。さらにこの危険ポテンシャルの定量化は、図２４の実線のように段階的にしても良いし、図２２の点線のように、連続的にしても良い。

　また、本実施例では図面は省略するが、アクセルオフ側のペダル角速度、ブレーキ踏みこみ側のペダル角速度についても「角速度が大きい時には危険ポテンシャルが高い」として危険ポテンシャルを定義し、危険ポテンシャルの定量的評価を行ってもよい。

　図２５は、図２２、図２３、図２４の定量的な危険ポテンシャルに対し、定性的な危険度の評価指標を対応させ、また、図２６は、本発明の実施例において危険ポテンシャルが定量化された場合の各定量値に対するシステムの稼働状況を示した表である。

　「自動ブレーキ」、「横運動に連係した前後運動連係ゲインの調整」、HVI55の「マルチインフォメーションディスプレイの表示」、「ブザー」、「ステア反力、ペダル反力等の振動」など、システムの稼働指令の計算はADASコントローラ40が、一括して管理している。以下、危険ポテンシャルとシステムの稼働について概説していく。

　RPOは、「危険なし」の状況を示しており、通常の運転状況では、ほとんどこの状態である（発生頻度が高い）。

　このような状態では衝突回避のための自動ブレーキ制御（横運動に連係していない直線ブレーキ）の必要は無い。また、「横運動に連係した前後運動」は、緊急回避などの急激な横移動をアシストする可能性は低く、このため制御による減速度の大きさは、横運動によるロールと前後運動によるピッチがドライバにとって違和感のない範囲に留めておくことが重要となる。

　そして、ドライバが直進修正操舵を加えたり、緩いレーンチェンジ（時間をかけて別のレーンに移動）を行ったりするときに、大きな減速度によって「引っかかり感」が生じないようにしておくことが肝要である。

　相対的に減速度を低減するためには、GVCによる減速度制御の比率を小さくし（本実施例では0~0.25）、M+によるモーメント制御の比率を大きくする（1.0~0.75）ことにより、横運動に連係した運動制御のメリットを保ちながら、違和感を低減することが出来る。また、極端な例として、このときの比率のみならず、Cxy、Cmなどの横運動連係ゲインをゼロにしておくと、通常時は減速用アクチュエータの稼働頻度を著しくさげることができ、耐久性要件を大幅に緩和することができる。また、NVH性能が低い安価な減速用アクチュエータを搭載した車両に対しても、NVH性能が問題になる確率を大幅に低減できる。このことについては、図３１、３２、３３を用いて、危険ポテンシャルに基づいて、減速度制御とヨーモーメント制御の比率を変化させるのみではなく、それぞれの制御指令を決定するゲインを変化させることに言及した、第2の実施例において述べることにする。

　　RPO「危険なし」の状況では、もちろんHVI55のマルチインフォメーションディスプレイ、ブザー、ステア反力、ペダル反力等の振動制御は行わない。

　つぎにRP1は「衝突の可能性がある」という状況で、加減速無くこのままの状態を続けると、衝突する状況である。したがって、ドライバに対して、ブレーキ（エンジンブレーキを含む）を促す必要がある（この段階では自動ブレーキ制御は行わない）。

　このとき、マルチインフォメーションディスプレイには、前方車両表示とともに前方注意と表示するとともに、「ピピピ…。」というブザーを鳴らし、ドライバに衝突の可能性を伝える。さらにはステア反力、ペダル反力等に弱い振動を与え注意を促す。

　RP1のときには、減速度対ヨーメントの比率RGMは、RP0のときに比べて大きく設定し（0.2⇒0.4）、減速度制御の比率を高め、万一の衝突を避ける操舵回避のための回避ポテンシャルを向上させておく（操舵が成されない場合は、車両運動に影響を及ぼすものではない）。

　危険ポテンシャルがRP2となると「衝突の可能性が高い」状況となり、特許文献１と同様に、ドライバがブレーキをかけなくても、弱い自動ブレーキ（警報ブレーキ）がかかる。この自動ブレーキは、横運動に連係したものではなく、数１のGx_DCにあたるものである。減速度対ヨーメントの比率RGMは、RP1のときに比べて大きく設定し（0.4→0.6）、減速度制御比率を向上し、緊急回避に備えて回避ポテンシャルをさらに向上させておく。ディスプレイ、ブザーは、RP1と同じであるが、ステア反力、ペダル反力はRP1に比べて、大きな振動とする。

　さらに、RP3は、「衝突の可能性が非常に高い」状況であり、強い自動ブレーキ（緊急ブレーキ）がかかる。さらに減速度対ヨーメントの比率RGMはRP2に比べ、さらに大きくする（0.6→0.8~1.0）。これにより、モーメントを作る際に、減速方向の力を緩める比率を小さくすることができ、4輪で最大限の減速度を得ることが出来、緊急回避に有利となる。ブザー音は連続の「ピーー」という連続音になり、ステア反力、ペダル反力をRP2に比べて、大きな振動とする。

　図２７は、これらの状況を模式的に示す図である。上記数１で表せる減速度制御GVCと数２で表せるモーメント制御M+は、符号関数、一次遅れなどを省略して考えると図中にあるように、減速度指令値は、車両横加加速度に横運動連係ゲインである-Cxyを掛け合わせたものとなり、モーメント指令値は、車両横加加速度に横運動連係ゲインであるCmを掛け合わせたものとなる。さらに比率調整部４２において、モーメント指令値には、(1-RGM)が掛けられ、減速度指令値にはRGMが掛けられ、それぞれブレーキコントローラ450のモーメントポート、減速度ポートに送られる。

　　障害物（図２７ではエルク）に近づいていくにつれ、減速度対ヨーメントの比率RGMを大きく設定し減速度制御の比率が増加するように調整し、警報後の回避、警報ブレーキ後の回避、緊急ブレーキ後の回避を行う。

　また、減速度対ヨーメントの比率RGMは定量化された危険ポテンシャルの増加に伴い、段階的に増加するように変えても、連続的に増加するように変えても良い。

　以上のように、減速度対ヨーメントの比率RGMを変化させることにより、RP0の通常時には、M+によるモーメント制御のみを行い、結果的に違和感の少ない小さな減速度とし、RP3のときは、GVCによる減速度制御のみを行い、最大限の緊急回避ポテンシャルが得られる構成を実現できる。具体的には、RP0の通常時には、回避のための左移動へのヨー運動を促進するように、左後輪に加えられていたブレーキが、徐々に前輪、あるいは右輪にも加えられるようになり、RP3では、左右同じだけのブレーキ力に近づくようになる。

　図２８には、これらの制御機能を、単位横運度(例えば横加加速度1m/s3)あたりの減速度指令値、モーメント指令値を縦軸、危険リスクを横軸として示したものである。危険リスクとしてRPs＜RPLの場合、 RPLに対する減速度指令値GmL、RPsに対する減速度指令値GmSとすると、GmL＞GmSの関係となる。また、RPLに対するモーメント指令値MmL、RPsに対する減速度指令値MmSとすると、MmL＜MmSの関係となる。

　図２９は、図２７の車両の運動制御システム構成をより明確に示した概念図である。

　ステレオカメラなど外界センサにて障害物との相対距離、相対速度、相対加速を検出し、ADASコントローラ40は、この情報を用いて例えば1/TTCという判断基準で危険ポテンシャルを定量化する。ADASコントローラ40においては、危険度に応じて、減速度対ヨーメントの比率RGMを記憶しているマップなどで構成される比率調整部42により、加減速度コントローラ43で演算された、減速度指令にRGMを乗じ、ヨーイングモーメントコントローラ44で演算された、モーメント指令に（1-RGM）を乗じ、それぞれの指令値をブレーキコントローラ450に、CAN信号などとして送信する。比率調整部42は、予め記憶された危険ポテンシャルに応じた減速度対ヨーメントの比率が記されたマップを用いて、推定された危険ポテンシャルに対応するゲインが出力される構成にしても良い。

　ここまでの実施例では、減速度指令とモーメント指令は専らブレーキコントローラ450に送信されるとしていたが、ADASコントローラ40は、ブレーキコントローラ450のみならず、回生制動用のモータ１、あるいはCVT２などにも減速、モーメント指令を送り、危険ポテンシャル基づく、好適な横運動に連係した前後運動制御とモーメント制御を実現してもよい。

　もし、ドライバが回避操作を行わない場合には、横運動に連係した減速指令、モーメント指令は発令されないが、危険ポテンシャルに基づく直線制動制御は勿論行われることになる。システムとしては、緊急回避操舵操作が行われた場合の回避ポテンシャルを向上させてはいるが、横運動に連係した前後運動制御の稼働は、自動的に行われるものではなく、ドライバの意思（操舵操作）に基づいて、初めて行われるものであることに注意を要する。

　また、回避動作時に、高度な運転操作により回避を試みるドライバに対しては、ドライバ動作と「横運動に連係した前後運動制御」が干渉を及ぼす可能性もぬぐいきれない。

　例えば、後輪駆動車両の場合、操舵操作と合わせて、アクセルを全開にして、駆動力により後輪横力を低減させ、急激にヨーイング運動を立ち上げて回避を行うかもしれないし、パーキングブレーキを操作して後輪をロックさせて、いわゆるスピンターン状態で回避を行うかもしれない。このような状況に対しては、アクセル、あるいはパーキングブレーキの操作量にあらかじめ設定した閾値を設け、この閾値を超えたときには、「横運動に連係した減速度、モーメント指令」の横運動連係ゲインを危険ポテンシャルに応じて決定されたゲインに比べて小さくするように設定している。

　具体的には、横運動に連係した前後運動制御指令は、ドライバからのアクセル操作指令が、予め定めた閾値を超えて入力された場合にゼロとなる。

　図３０は、「警報ブレーキ」「緊急ブレーキ」のような自動ブレーキによる直線減速とGVC、M+による横運動に連係した減速制御、モーメント制御との連係状況を示す図である。

　特に左の図は、車両前後加速度をx軸に、車両横加速度をy軸とし、車両の合成加速度ベクトルG（Gx、Gy)がどのように推移するかを示す”g-g”ダイアグラムを示している。

　図２７に示すように、本発明においては、「警報ブレーキ後の回避」「緊急ブレーキ後の回避」を考慮する必要がある。先にも述べたとおり、特許文献１を参照して構成し、図２６、図２７に示した各自動ブレーキ制御は、前後運動のみを制御した直線減速である。

　したがって図３０の”g-g”ダイアグラムに示すと、x軸上のみの減速度推移となる（数１のGx_DC）。これに対して、この直線減速を考慮せず、ステアリングによる回避動作時のGVCとM+での減速度と横加速度の合成加速度ベクトルG（Gx、Gy)の推移を示したものが、図３０中の曲線である。その始点は原点からで、左への回避の際は正の横加速度と、これに連係して前後方向の減速度が加わるので横加速度が増加して他車線に移動していくときは、第4象限での推移となる。

　一方、特許文献１にも記載されているように、警報ブレーキあるいは緊急ブレーキなどの自動ブレーキ制御は、ドライバによる操舵角、あるいは操舵角速度が大きくなると、制動制御を禁止する時間を設定しているために、回避動作を開始すると、自動ブレーキ制御は、解除される。ここでGVCとM+により、横運動に連係した減速度制御とモーメント制御は行われるのであるが、自動ブレーキ制御が解除されGVCあるいはM+による減速が立ち上がってくるまでの間、一瞬減速度の落ち込みが発生する可能性がある。これはいわゆる「G抜け（ブレーキ抜け）」として、フィーリングの悪化を招くだけではなく、ピッチングによるドライバ視点の急激な変動、あるいはタイヤの接地荷重の変動の原因となり、操舵による回避性能の低下が懸念される。

　本発明においては、ADASコントローラ40の中に、自動ブレーキによる直線減速指令が、操舵開始タイミングで急激に(ステップ状に）低下しないように、例えば一次遅れフィルター（ローパスフィルタ）のような平滑手段により、操舵操作により発生する横運動に連係したGVCとM+による減速との間を、滑らかにつなぎ合わせ、図３０にあるように、自動ブレーキによる直線減速(A点）からB点を通り、横運動のみのC点へと推移させることができる。

　これにより、ドライバの視点の安定、接地荷重変動が低減でき、緊急時でも落ち着いて回避動作を行いやすくなる。
つぎに、危険ポテンシャルにもとづき、減速度対ヨーメントの比率RGMを変化させるだけではなく、横運動に連係した減速度制御、横運動に連係したモーメント制御の強さ(ゲイン)をも変化させる反発明の第２の実施例について、図３１、３２を用いて述べる。基本構成は、図２９と類似しているが、危険ポテンシャルに基づいて、加減速度コントローラ43により計算される減速度指令値とヨーイングモーメントコントローラ44により計算されるモーメント指令値に乗じる、ゲインKを、例えばマップ460,461などに記憶しておくゲイン調整部を有している。マップ460,461には、図２７の減速度対ヨーメントの比率RGMと同様に、危険ポテンシャルが増加すると、ゲインK増加するような関係が記憶されている。
特に、RP0に対するゲインKRP0=0と設定すると、通常領域でのブレーキアクチュエータの稼働頻度をゼロとすることができる。

　　図３２に単位横運動 (例えば横加加速度1m/s3) あたりの減速度指令値とモーメント指令値（比率補正前）を縦2軸で示す。危険リスクとしてRPS＜RPLの場合、 RPLに対する減速度指令値GpL、RPsに対する減速度指令値GpSとすると、GpL＞GpSの関係となる。また、RPLに対するモーメント指令値MpL、RPsに対する減速度指令値MpSとすると、MpL＞MpSの関係となる。

　　比率調整部42では、ゲイン調整部内でのブレーキ力配分調整手段452、453でゲインKを乗じた制御指令値（Gp、Mp）のうち、減速度指令値Gpに、RGMを乗じ、モーメント指令値Mpに（1-RGM）を乗じ、それぞれの指令値をブレーキコントローラ450に、CAN信号などとして送信する。

　このように構成すると、RPO「危険なし」の状況では、減速度制御による減速度、モーメント指令により結果として発生する減速度の両方を根本的に小さくすることができ、フィーリングの向上を図ることができるとともに、以下に示すようなアクチュエータの使用頻度の低減が可能となる。これに基づく減速アクチュエータに対する要件の緩和について最後に述べることにする。

　図２９に示すような減速アクチュエータのうち、ポンプアップした油圧を用いて減速させるいわゆるESCを用いたものは、他のモータによる回生、あるいはCVT等に比べて、ポンプ部分の耐久性が課題となる場合が多い。さらに作動時の音なども課題となる場合が多い。これらの課題に対しては、多気筒のプランジャポンプやギヤポンプを用いた、いわゆる「プレミアム仕様」にて通常領域からの稼働に対応している。一方、価格レンジの低い車両においてもESCは義務付けられているが、これらの車両にはコストの制約上採用できない。このような価格レンジの低い車両においても、本発明を適用し、緊急回避性能を向上することが出来る。

　ADASコントローラ40のゲイン調整部において、図３１、３２のように危険ポテンシャルがRP0すなわち危険無しの状態での横運動連係ゲインを「ゼロ」に設定すると、危険が無い状態では、横運動が発生しても、減速指令、モーメント指令ともゼロとなり減速アクチュエータは稼働しない。

　ここで、図３３の一番上の危険リスク頻度グラフを見ると、通常時（危険なし）が生涯運行状況のうちのほとんどであることがわかる。したがって通常時のゲインをゼロにしておくことにより、耐久性に大きな影響を与える稼働時間を大幅に提案できる。

　例えば、本発明の第２の実施例を採用せず、「危険なし」状態（RP0)から「衝突の可能性が非常に高い」状態（RP3)まで同じゲイン（正規化ゲイン1.0）とした場合に比べ、定量評価された危険度に対し、危険度が増すにつれて以下のように
　　RP0に対するゲイン　0.0
　　RP1に対するゲイン　1.0
　　RP2に対するゲイン　1.5
　　RP3に対するゲイン　2.0
　ゲインを増加させる本発明の制御方法を採用すると、生涯正規化稼働時間（稼働強さも考慮）を2.3%にまで低減できる。また、危険リスクが高い時は、多少の作動音、振動、ぎくしゃく感は、容認されるため、価格レンジの低い車両においても（ESCは標準装着であるため）本発明により、緊急回避性能を向上することが出来る。

　以上、横運動に連係した減速度制御とモーメント制御について、減速度制御の比率を増加した時の制御効果、体感上の課題、アクチュエータ課題について述べ、本発明による具体的な危険ポテンシャルの定量化方法、危険ポテンシャルに基づく減速度対ヨーメントの比率RGMの調整方法、また横運動連係ゲインの調整による効果を示してきた。

　本発明によると、通常時には、ぎくしゃくせず、緊急回避操舵時には確実にドライバをアシストする車両の運動制御装置を提供することができる。また発生頻度が非常に高い「通常領域」のゲインをゼロにすることにより、耐久性、NVH性能が低い制動アクチュエータを採用できる可能性を広げ、低コストレンジの車両にまで、上述のメリットを享受することを可能と提供できる。

　０　車両
　１　エンジン
　２　電子制御トランスミッション
　７　パワーステアリング
　１０　アクセルペダル
　１１　ブレーキペダル
　１６　ステアリング
　２１　横加速度センサ
　２２　前後加速度センサ
　２３、２４、　微分回路
　３１　アクセルポジションセンサ
　３２　ブレーキペダルポジションセンサ
　３３　ドライバ舵角センサ
　３８　ヨーレイトセンサ
　４０　ADASコントローラ
　４１　危険ポテンシャル推定部
　４２　減速度対ヨーモーメント比率調整部
　４３　加減速度コントローラ
　４４　ヨーイングモーメントコントローラ
　４５０　ブレーキコントローラ
　４５１　ESC制御部
　４５２　ブレーキ力配分調整手段
　４５　ステアリングコントローラ
　４６　パワートレインコントローラ
　４８　ペダルコントローラ
　５１　アクセル反力モータ
　５２　ブレーキペダル反力モータ
　５３　ステア反力モータ
　６１　左前輪
　６２　右前輪
　６３　左後輪
　６４　右後輪
　７０　ステレオカメラ
　７０１　ステレオ画像処理装置

Claims (20)

1. 　入力された外界情報及び車両情報に基づいて、車両の危険ポテンシャルを推定する危険ポテンシャル推定部と、
   　車両の横加加速度と予め定めたゲインとに基づいて車両の前後運動制御指令を生成する車両前後運動制御部と、
   　車両の横加加速度と予め定めたゲインとに基づいて車両のヨーイング運動制御指令を生成する車両ヨーイング運動制御部と、
   　前記車両の前後運動制御指令と車両のヨーイング運動制御指令の比率を調整する比率調整部と、を有し、
   　前記比率調整部は、前記危険ポテンシャル推定部で推定された前記危険ポテンシャルに基づいて前記比率が調整される車両の運動制御装置。
2. 　請求項１記載の車両の運動制御装置において、
   　前記比率調整部は、前記危険ポテンシャル推定部で前記危険ポテンシャルが検出された場合、検出されない場合に比べて、前記前後運動制御指令の比率をヨーイング運動制御指令の比率より大きくなるように調整する車両の運動制御装置。
3. 　請求項１又は２記載の車両の運動制御装置において、
   　前記比率調整部は、前記危険ポテンシャル推定部で前記危険ポテンシャルが検出された場合、検出されない場合に比べて、前記前後運動制御指令が大きくなり、ヨーイング運動制御指令が小さくなるように調整する車両の運動制御装置。
4. 　請求項１記載の車両の運動制御装置において、
   　前記車両前後運動制御部は、車両の横加加速度と予め定めた第１のゲインに基づいて車両の前後加速度指令値を算出して、前後加速度指令値を出力し、
   　前記車両ヨーイング運動制御部は、車両の横加加速度と予め定めた第２のゲインに基づいて車両のヨーモーメント指令値を算出して、ヨーモーメント指令値を出力し、
   　前記比率調整部は、前記危険ポテンシャル推定部で推定された前記危険ポテンシャルに基づいて減速度対ヨーメントの比率が調整される車両の運動制御装置。
5. 　請求項４記載の車両の運動制御装置において、
   　前記比率調整部は、前記危険ポテンシャル推定部で推定された前記危険ポテンシャルに基づいて、減速度対ヨーメントの比率を算出し、前後加速度指令値に前記比率を乗じた値を新たな前後加速度指令値とし、ヨーモーメント指令値に、１から前記比率を減じた値を乗じた値を新たなヨーモーメント指令値として調整される車両の運動制御装置。
6. 　請求項５記載の車両の運動制御装置において、
   　前記比率調整部は、前記危険ポテンシャル推定部で推定された前記危険ポテンシャルが予め定めた値より高い場合、前記値より低い場合に比べて、減速度対ヨーメントの比率（RGM）が大きくなるように調整する車両の運動制御装置。
7. 　請求項２記載の車両の運動制御装置において、
   　前記比率調整部は、前記危険ポテンシャルが検出されない場合、前記減速度対ヨーメントの比率をゼロとなるように調整する車両の運動制御装置。
8. 　請求項４記載の車両の運動制御装置において、
   　前記比率調整部は、前記危険ポテンシャル推定部で推定された前記危険ポテンシャルが予め定めた値より高い場合、前記値より低い場合に比べて、前記第１のゲイン又は／及び前記第２のゲインが大きくなるように調整する車両の運動制御装置。
9. 　請求項８記載の車両の運動制御装置において、
   　前記比率調整部は、前記危険ポテンシャル推定部で推定された前記危険ポテンシャルがゼロの場合、前記第１のゲイン又は／及び前記第２のゲインをゼロとなるように調整する車両の運動制御装置。
10. 　請求項１記載の車両の運動制御装置において、
    　前記外界情報は、カメラ又はレーダから取得した自車前方外界情報であって、
    　前記車両情報は、車速、操舵角、加速度、ヨーレイト、ペダル操作速度、ブレーキ操作速度の少なくとも１つの情報である車両の運動制御装置。
11. 　請求項１記載の車両の運動制御装置において、
    　前記危険ポテンシャル推定部は、車両の危険ポテンシャルの定量的評価を推定する車両の運動制御装置。
12. 　請求項１記載の車両の運動制御装置において、
    　前記車両の危険ポテンシャルの定量的評価は、衝突余裕時間や、操舵角速度や、車両モデルが推定した横運動と計測された実運動の偏差に基づいて、定量化される車両の運動制御装置。
13. 　請求項１記載の車両の運動制御装置において、
    　前記比率調整部は、予め記憶された前記危険ポテンシャルに応じた前記減速度対ヨーメントの比率の値が記されたマップを用いて、推定された前記危険ポテンシャルに対応する前記減速度対ヨーメントの比率が出力される車両の運動制御装置。
14. 　請求項８記載の車両の運動制御装置において、
    　前記比率調整部は、予め記憶された前記危険ポテンシャルに応じた前記ゲインの値が記されたマップを用いて、推定された前記危険ポテンシャルに対応する前記ゲインが出力される車両の運動制御装置。
15. 　請求項１記載の車両の運動制御装置において、
    　前記車両前後運動制御部は、車両の横加速度の絶対値が増加する時、車両が減速し、車両の横加速度の絶対値が減少する時、車両が加速するように前記車両の前後運動制御指令が生成される車両の運動制御装置。
16. 　請求項１記載の車両の運動制御装置において、
    　前記車両前後運動制御部は、車両の操舵角の絶対値が増加する時、車両が減速し、車両の操舵角の絶対値が減少する時、車両が加速するように前記車両の前後運動制御指令が生成される車両の運動制御装置。
17. 　請求項４記載の車両の運動制御装置において、
    　前記前後加速度指令値Gxcは、
    

    

    　（但し、Gy：車両横加速度、Gy_dot：車両横加加速度、Cxy：横加加速度ゲイン、T：一次遅れ時定数、s：ラプラス演算子、Gx_DC：オフセット）
    で生成される車両の運動制御装置。
18. 　請求項４記載の車両の運動制御装置において、
    　前記ヨーモーメント指令値は、車両の横加速度の絶対値が増加するときに車両の旋回を促進し、車両の横加速度の絶対値が減少するときに車両の旋回が復元するように生成される車両の運動制御装置。
19. 　請求項３記載の車両の運動制御装置において、
    　前記ヨーモーメント指令値は、車両の操舵角の絶対値が増加するときに車両の旋回を促進し、車両の操舵角の絶対値が減少するときに車両の旋回が復元するように生成される車両の運動制御装置。
20. 　請求項３記載の車両の運動制御装置において、
    　前記ヨーモーメント指令値Mz+は、
    

    

    　（但し、Gy：車両横加速度、Gy_dot：車両横加加速度、Cmnl：横加加速度ゲイン、Tmn：一次遅れ時定数、s：ラプラス演算子）
    で生成される車両の運動制御装置。

Images