JP2006327359A

JP2006327359A - 車両の走行制御装置

Info

Publication number: JP2006327359A
Application number: JP2005152183A
Authority: JP
Inventors: Masashi Terada; 昌司寺田; Takashi Shima; 崇島
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2005-05-25
Filing date: 2005-05-25
Publication date: 2006-12-07

Abstract

【課題】四輪操舵装置とＡＣＣシステムとの協調を図り、運転者に違和感を与えてしまうのを防止する。
【解決手段】車両の走行制御装置は、ＡＣＣの設定車間距離を設定したときの運転者の意思に合致するように、車輪の操舵制御特性を設定する。具体的には、設定車間距離が「短」の場合、後輪操舵制御ゲインを大きい値にすることで、運転者がステアリング操作したときの自車両１００の挙動を機敏して（ヨーレイトや横移動速度を大にして）、設定車間距離が「長」の場合、後輪操舵制御ゲインを小さい値にすることで、運転者がステアリング操作したときの自車両１００の挙動を緩慢にする（ヨーレイトや横移動速度を小にする）。
【選択図】図１４

Description

本発明は、車速制御装置と車両挙動制御装置、具体的には車輪操舵制御装置とを備えた車両の走行制御装置に関する。

従来、走行制御装置として、四輪操舵装置における前輪の転舵角に対する後輪の転舵比特性を、定速走行装置の動作中にはそうでない場合よりマイルドなステアリング特性になるように変更する装置があった（特許文献１）。この装置によれば、定速走行装置を働かせて心身を比較的リラックスさせた状態で運転を行うと、自動的に、四輪操舵装置の車速／転舵比特性がマイルドな特性に変更されるので、安全運転上、好ましいステアリング特性に自動的になる、とされている。
特開昭６３−９７４７２号公報

近年、前方車両との車間距離を一定に保つように車速制御するＡＣＣ（adaptive cruise control）システムが提案されている。このＡＣＣシステムでは、運転者により車間距離が設定可能（例えば、「長」・「中」・「短」で設定可能）になっている。ここで、運転者が車間距離を設定した場合、その設定値により運転者のリラックス度合いは変化するものと考えられる。すなわち、前方車両との車間距離が長くなるように設定した場合には、運転者はリラックスした状態になり、前方車両との車間距離が短くなるように設定した場合には、よりクイックに自車両を運転しようとする運転者の意思があり、車間距離を長くしたときよりも運転者のリラックス度合いは低下した状態になる。

しかし、このような状態下でも、四輪操舵装置において、車速に依存する転舵比特性を維持すると、前方車両との車間距離が長くなるように設定して運転者がリラックスしているのにもかかわらず、四輪操舵装置側で後輪が運転者のステアリング操作に応じて操舵制御されて車両がクイックに回転してしまう（又は、逆にクイックな運転意思に対してマイルドなステアリング特性になる）といったように、乗り心地の観点等からＡＣＣシステムに対して四輪操舵装置が乖離した状態になってしまう。

また、前記従来の装置では、あくまでも定速走行に対応したものであり、前方車両との車間距離を一定に保つように車速制御するシステムに、従来の装置の思想をそのまま適用することはできない。
本発明は、前記問題に鑑みてなされたものであり、四輪操舵装置とＡＣＣシステムとの協調を図ることで、運転者に違和感を与えてしまうのを防止する車両の走行制御装置の提供を目的とする。

請求項１記載の発明に係る車両の走行制御装置は、自車両と前方車両との車間距離が運転者が設定した設定車間距離になるように車速制御する車速制御装置と、運転者の運転操作に基づいて車両の挙動を制御する車両挙動制御装置とを搭載する車両の走行制御装置である。この車両の走行制御装置は、前記設定車間距離を設定したときの運転者の意思に合致するように、前記車両挙動制御装置の制御特性を設定する。

本発明によれば、設定車間距離を設定したときの運転者の意思に合致するように、車両挙動制御装置の制御特性を設定することで、運転者が運転操作したとき、その車両挙動は、設定車間距離に応じた運転者の意思に合致するようになる。

本発明を実施するための最良の形態（以下、実施形態という。）を図面を参照しながら詳細に説明する。
実施形態は、本発明に係る車両の走行制御装置を構成するＡＣＣ（Adaptive Cruise Control）のシステム及び車輪操舵制御装置を搭載した後輪駆動車両である。この後輪駆動車両は、自動変速機とコンベンショナルディファレンシャルギヤとを搭載し、前後輪とも左右輪の制動力を独立制御可能な制動装置を搭載している。

図１は、本実施形態を示す概略構成図である。
図中の符号１はブレーキペダル、２はブースタ、３はマスタシリンダ、４はリザーバであり、通常は運転者によるブレーキペダル１の踏込み量に応じて、マスタシリンダ３で昇圧された制動流体圧を各車輪５ＦＬ〜５ＲＲの各ホイールシリンダ６ＦＬ〜６ＲＲに供給する。また、マスタシリンダ３と各ホイールシリンダ６ＦＬ〜６ＲＲとの間には制動流体圧制御部７が介装されており、この制動流体圧制御部７によって、各ホイールシリンダ６ＦＬ〜６ＲＲの制動流体圧を個別に制御することも可能となっている。

制動流体圧制御部７は、例えばアンチスキッド制御やトラクション制御に用いられる制動流体圧制御部を利用したものである。制動流体圧制御部７は、単独で各ホイールシリンダ６ＦＬ〜６ＲＲの制動流体圧を制御することも可能であるが、後述するコントロールユニット８から制動流体圧指令値が入力されたときには、その制動流体圧指令値に応じて制動流体圧を制御するようにもなっている。
例えば、制動流体圧制御部７は、液圧供給系にアクチュエータを含んで構成されている。アクチュエータとしては、各ホイールシリンダ液圧を任意の制動液圧に制御可能な比例ソレノイド弁が挙げられる。

また、この車両には、駆動トルクコントロールユニット１２が設けられている。駆動トルクコントロールユニット１２は、エンジン９の運転状態、自動変速機１０の選択変速比及びスロットルバルブ１１のスロットル開度を制御することにより、駆動輪である後輪５ＲＬ，５ＲＲへの駆動トルクを制御する。駆動トルクコントロールユニット１２は、燃料噴射量や点火時期を制御したり、同時にスロットル開度を制御したりすることで、エンジン９の運転状態を制御する。この駆動トルクコントロールユニット１２は、制御に使用した駆動トルクＴｗの値をコントロールユニット８に出力する。

なお、この駆動トルクコントロールユニット１２は、単独で後輪５ＲＬ，５ＲＲの駆動トルクを制御することも可能であるが、コントロールユニット８から駆動トルク指令値が入力されたときには、その駆動トルク指令値に応じて駆動輪トルクを制御するようにもなっている。
また、この車両には、画像処理機能付きの撮像部１３が設けられている。撮像部１３は、自車両の車線逸脱傾向検出用として、走行車線内の自車両の位置を検出するために備えられている。例えば、撮像部１３は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラからなる単眼カメラで撮像するように構成されている。この撮像部１３は車両前部に設置されている。

撮像部１３は、自車両前方の撮像画像から例えば白線等のレーンマーカを検出し、その検出したレーンマーカに基づいて走行車線を検出している。さらに、撮像部１３は、その検出した走行車線に基づいて、自車両の走行車線と自車両の前後方向軸とのなす角（ヨー角）φ、走行車線中央からの横変位Ｘ及び走行車線曲率β等を算出する。この撮像部１３は、算出したこれらヨー角φ、横変位Ｘ及び走行車線曲率β等をコントロールユニット８に出力する。

また、この車両には、ナビゲーション装置１４が設けられている。ナビゲーション装置１４は、自車両に発生する前後加速度Ｙｇ或いは横加速度Ｘｇ、又は自車両に発生するヨーレイトφ´を検出する。このナビゲーション装置１４は、検出した前後加速度Ｙｇ、横加速度Ｘｇ及びヨーレイトφ´を、道路情報とともに、コントロールユニット８に出力する。ここで、道路情報としては、車線数や一般道路か高速道路かを示す道路種別情報がある。

なお、専用のセンサにより各値を検出するようにしても良い。すなわち、加速度センサにより前後加速度Ｙｇ及び横加速度Ｘｇを検出し、ヨーレイトセンサによりヨーレイトφ´を検出するようにしても良い。
また、この車両には、レーザ光を前方に掃射して先行障害物からの反射光を受光することで、自車両と前方障害物との間の距離等を計測するためのレーダ１６が設けられている。そして、レーダ１６は、前方障害物の位置の情報をコントロールユニット８に出力する。このレーダ１６による検出結果は、ＡＣＣや追突速度低減ブレーキ装置等において処理のために使用される。

また、この車両には、マスタシリンダ３の出力圧、すなわちマスタシリンダ液圧Ｐｍｆ，Ｐｍｒを検出するマスタシリンダ圧センサ１７、アクセルペダルの踏込み量、すなわちアクセル開度θｔを検出するアクセル開度センサ１８、ステアリングホイール２１の操舵角（ステアリング舵角）δを検出する操舵角センサ１９、方向指示器による方向指示操作を検出する方向指示スイッチ２０、及び各車輪５ＦＬ〜５ＲＲの回転速度、所謂車輪速度Ｖｗｉ（ｉ＝ｆｌ，ｆｒ，ｒｌ，ｒｒ）を検出する車輪速度センサ２２ＦＬ〜２２ＲＲが設けられている。そして、これらセンサ等が検出した検出信号はコントロールユニット８に出力される。

なお、検出された車両の走行状態データに左右の方向性がある場合には、いずれも左方向を正方向とする。すなわち、ヨーレイトφ´、横加速度Ｘｇ及びヨー角φは、左旋回時に正値となり、横変位Ｘは、走行車線中央から左方にずれているときに正値となる。また、前後加速度Ｙｇは、加速時に正値となり、減速時に負値となる。
コントロールユニット８には、前述したよう各種データが入力されており、入力されたデータに基づいてＡＣＣや車線逸脱防止制御を実施する。

ＡＣＣ（先行車追従走行制御）を実施するシステムは次のように構成されている。
コントロールユニット８には、ＡＣＣを実施するための構成として、図２に示すように、車輪速度センサ２２ＦＬ〜２２ＲＲにより得たデータに基づいて自車速を演算する車速信号処理部３１と、レーダ１６でレーザ光を掃射してから自車両の走行車線上で自車両前方に存在する前方車両（前方障害物）からの反射光を受光するまでの時間を計測し、当該前方車両と自車両との間の車間距離Ｌを演算する測距信号処理部３４と、車速信号処理部３１で演算した自車速Ｖsp及び測距信号処理部３４で演算された前方車両との車間距離Ｌに基づいて、目標車間距離Ｌ^＊を設定すると共に、車間距離Ｌを目標車間距離Ｌ^＊に維持するための目標車速Ｖ^＊を算出する走行制御部４０と、この走行制御部４０で算出した目標車速Ｖ^＊に基づいて、自車速Ｖspを目標車速Ｖ^＊に一致させるように、制動流体圧制御部７、駆動トルクコントロールユニット１２及び図示しない自動変速機等を制御する車速制御部３３と、さらに、撮像部１３からの撮像情報を処理するための画像処理部３２とを備えている。

なお、実際の制御では、車間距離を自車速で割った値、すなわち車頭時間を「車間距離」として用いている。よって、目標車間距離Ｌ^＊もそのような車頭時間に対応する次元の値になる。
走行制御部４０は、測距信号処理部３４で算出された車間距離Ｌに基づいて自車両と前方車両との相対速度ΔＶを算出する相対速度演算部４１と、車速信号処理部３１から入力される自車速Ｖsp及び相対速度演算部４１が算出した相対速度ΔＶ、或いは手動スイッチでの操作により運転者により設定される車間距離設定値（設定車間距離ともいう。）Ｌｓに基づいて目標車間距離Ｌ^＊を設定するとともに、ナビゲーション装置１４等からの走行環境情報に基づいて目標車間距離Ｌ^＊を補正する目標車間距離設定部４２と、相対速度演算部４１が算出した相対速度ΔＶ及び測距信号処理部３４で算出した車間距離Ｌ及びナビゲーション装置１４からの走行環境情報に基づき、車間距離Ｌを目標車間距離設定部４２で算出された目標車間距離Ｌ^＊に一致させるための目標車速Ｖ^＊を算出する車間距離制御部４３とから構成されている。

そして、車速制御部３３では、目標車速Ｖ^＊と自車速Ｖspとの差分値から例えば、ＰＩＤ（比例−積分−微分）制御により公知の手順で目標加速度を算出し、目標加減速度が負値である場合には、この目標加減速度を実現し得るように、制動流体圧制御部７を制御して制動力を発生させ、逆に、目標加減速度が正値である場合には、目標加減速度を実現し得るように駆動トルクコントロールユニット１２や図示しない自動変速機を制御する。

次に、測距信号処理部３４と走行制御部４０とを詳細に説明する。
先ず、前記相対速度ΔＶの演算方法について説明する。相対速度ΔＶは、図３及び図４に示すように、測距信号処理部３４で算出された前方車両までの車間距離Ｌを入力とし、バンドパスフィルタ或いはハイパスフィルタを用いて近似的に求めることができる。例えば、バンドパスフィルタは、下記（１）式で表す伝達関数で実現することができる。
Ｆ（ｓ）＝ωｃ^２・ｓ／（ｓ^２＋２ζ・ωｃ・ｓ＋ωｃ^２）・・・（１）
なお、（１）式において、ωｃ＝２π・ｆｃ、ｓはラプラス演算子、ζは減衰係数である。なお、フィルタ関数のカットオフ周波数ｆｃは、車間距離Ｌに含まれるノイズ成分の大きさと、短周期の車体前後加速度変動の許容値とにより決定する。

次に、車間距離Ｌを目標車間距離Ｌ^＊に保ちつつ走行するための制御則について説明する。基本的な制御系の構成は、図２に示すように、走行制御部４０と、車速制御部３３とをそれぞれ独立に備える構成になる。なお、走行制御部４０の出力は目標車速（車速指令値）Ｖ^＊であり、車間距離Ｌを直接に制御する構成としていない。

走行制御部４０の車間距離制御部４３では、車間距離Ｌと相対速度ΔＶとに基づいて、車間距離Ｌを目標車間距離Ｌ^＊に保ちながら走行するための目標車速Ｖ^＊を演算する。具体的には、下記（２）式に示すように、目標車間距離Ｌ^＊と実際の車間距離Ｌとの差（Ｌ^＊−Ｌ）に制御ゲインｆｄを乗算した値と、相対速度ΔＶに制御ゲインｆｖを乗算した値との和であるΔＶ^＊を算出し、これを、前方車両の車速Ｖｔから減算した値を目標車速Ｖ^＊とする（図５参照）。
Ｖ^＊＝Ｖｔ−ΔＶ^＊
ΔＶ^＊＝ｆｄ・（Ｌ^＊−Ｌ）＋ｆｖ・ΔＶ
・・・（２）
なお、前記制御ゲインｆｄ，ｆｖは、走行制御制能を決めるパラメータである。ここでは、２個の目標値（車間距離と相対速度）を１個の入力（目標車速）で制御する１入力２出力系であることから、制御法として状態フィードバック（レギュレータ）を用いて制御系を設計している。

次に、前記制御系の設計手順を説明する。
先ず、システムの状態変数ｘ_１，ｘ２を下記（３）式で定義する。
ｘ_１＝Ｖｔ−Ｖ
ｘ_２＝Ｌ^＊−Ｌ
・・・（３）
また、制御入力（コントローラの出力）ΔＶ^＊を下記（４）式で定義する。
ΔＶ^＊＝Ｖｔ−Ｖ^＊・・・（４）
ここで、車間距離Ｌは下記（５）式のように表すことができる。
Ｌ＝∫（Ｖｔ−Ｖ）ｄｔ＋Ｌ_０・・・（５）
なお、（５）式中のＬ_０は、車間距離制御における停止時の目標車間距離である。
また、車速サーボ系は線形伝達関数によって、例えば下記（６）式のように目標車速Ｖ^＊に対して、実車速Ｖが一次遅れで近似的に表現することができる。
Ｖ＝１／（１＋τv ・ｓ）
ｄＶ／ｄｔ＝１／τv （Ｖ^＊−Ｖ）
・・・（６）

したがって、前方車両の車速Ｖｔが一定であるとすると、前記（３）式、（４）式及び（６）式より、前記状態変数ｘ_１は下記（７）式で表すことができる。
ｄｘ_１／ｄｔ＝−１／τv ・ｘ_１＋１／τv ・ΔＶ^＊・・・（７）
また、目標車間距離Ｌ^＊が一定であるとすると、前記（３）式及び（５）式より、状態変数ｘ_２は下記（８）式で表すことができる。
ｘ_２＝−（Ｖｔ−Ｖ）＝−ｘ_１・・・（８）
したがって、前記（７）式及び（８）式より、システムの状態方程式は下記（９）式で表すことができる。

また、状態フィードバックが施された全体システムの状態方程式は下記（１０）式で表すことができる。
ｄＸ／ｄｔ＝（Ａ＋ＢＦ）Ｘ・・・（１０）
ただし、制御入力ｕ＝ＦＸ，Ｆ＝［ｆv ｆd ］である。
したがって、前記（１０）式より、全体システムの特性方程式は下記（１１）式で表すことができる。
｜ｓＩ−Ａ' ｜＝ｓ^２＋（１−ｆv ）／τｖ・ｓ＋ｆｄ／τｖ＝０
Ａ' ＝Ａ＋ＢＦ・・・（１１）

ここで、車速制御部３３の車速サーボ系は近似的に線形伝達関数で表現でき、この伝達特性に基づき、車間距離Ｌが目標車間距離Ｌ^＊へ、また、相対速度ΔＶが０へ、それぞれ収束する収束特性が、設計者の意図する特性（減衰係数ζ、固有振動数ωｎ）となるように、下記（１２）式に従って制御ゲインｆｄ，ｆｖを設定する。
ｆｖ＝１−２ζ・ωｎ・τｖ
ｆｄ＝ωｎ^２・τｖ
・・・（１２）

ここで、図６に示すように、相対速度ΔＶは前方車両と自車両との車速差であることから、前方車両の車速Ｖｔは自車速Ｖと相対速度ΔＶとに基づいて下記（１３）式から算出することができる。
Ｖｔ＝Ｖ＋ΔＶ・・・（１３）
したがって、前記（２）式及び（１３）式より、目標車速Ｖ^＊は下記（１４）式で表すことができる。
Ｖ^＊＝Ｖ−ｆｄ（Ｌ^＊−Ｌ）＋（１−ｆｖ）ΔＶ・・・（１４）

なお、目標車間距離Ｌ^＊は接近警報などで用いられる車間時間という概念を用いて設定しても良いが、ここでは制御の収束性にまったく影響を及ぼさないという観点から前方車両の車速Ｖｔの関数とする。前記（１３）式で定義した前方車両の車速Ｖｔを用いて、目標車間距離Ｌ^＊を、下記（１５）式に示すように設定する。
Ｌ^＊＝ａ・Ｖｔ＋Ｌ_０＝ａ・（Ｖ＋ΔＶ）＋Ｌ_０・・・（１５）

なお、（１５）式に示すように、自車速Ｖと相対速度ΔＶとから算出した前方車両の車速Ｖｔを用いて目標車間距離Ｌ^＊を設定した場合、相対速度検出値に重畳されるノイズの影響を受けるため、図７に示すように、下記（１６）式で表される目標車間距離Ｌ^＊を自車速Ｖの関数として設定してもよい。
Ｌ^＊＝ａ・Ｖ＋Ｌ_０・・・（１６）
なお、車間距離制御部４３においては、このようにして設定された目標車間距離Ｌ^＊が、手動スイッチによって設定された車間距離設定値Ｌｓを下回るときには、この車間距離設定値Ｌｓを、目標車間距離Ｌ^＊として設定するようになっている。
ここで、手動スイッチの構造の一例を説明する。

図８に示すように、運転者の手動入力によって自車両の走行状態を調整するための手動スイッチ２３がステアリングホイール２１に備えられている。同図中、符号２３ａは前方車両追従走行制御を含む走行制御の起動スイッチ、２３ｂは走行制御の解除スイッチ、２３ｃは設定車間距離を入力する設定車間距離スイッチ、２３ｄは設定走行速度を入力したり、設定走行速度を減速方向に変更するセット／コーストスイッチ、２３ｅは走行制御解除後に、以前の設定走行速度を再入力したり、設定走行速度を加速方向に変更するレジューム／アクセラレートスイッチである。

ここで、設定車間距離スイッチ２３ｃにより運転者が手動で車間距離を設定することが可能になっている。この設定車間距離スイッチ２３ｃは、具体的な設定車間距離を数値入力するような方法を採用しているのではなく、例えば現在の車間距離を大きくしたいとか、小さくしたいときに用いるもので、例えば自車両の走行速度に対して最も標準的な目標車間距離を「中」としたとき、それより設定車間距離を大きくする「長」とか、それより設定車間距離を小さくする「短」といった入力方法を採用している。

以上が、車間距離Ｌを目標車間距離Ｌ^＊に保ちつつ、自車両を走行させるための制御則である。
一方、四輪操舵装置は次のように構成されている。
この車両には、車両挙動を制御するための車両挙動制御装置１００として、図９に示すように、操舵角センサ１９で検出されるステアリングホイール２１の操舵角δ等に応じて、補助操舵輪となる後輪の舵角を制御する後輪操舵制御装置（又は四輪操舵装置）が搭載され、コントロールユニット８によって制御されるようになっている。

この車両挙動制御装置１００、つまり、後輪操舵制御装置は、図９に示すように、後輪５ＲＬ及び５ＲＲ間に、タイロッド５１を介して操舵軸５２が介挿され、アクチュエータユニット５３によって操舵軸５２を車両の左右方向に移動させて、後輪を補助操舵するようになっている。
このアクチュエータユニット５３は、電動モータ５４を動力源とする公知の後輪操舵機構５５を構成し、電動モータ５４を両方向に駆動することによって操舵軸５２が車両の左右方向に往復移動され、補助操舵輪である後輪５ＲＬ、５ＲＲを左右方向に同期して操舵することができるようになっている。具体的には、車速感応型であり、停車時及び低速走行時に主操舵輪である前輪５ＦＬ，５ＦＲに対して補助操舵輪である後輪５ＲＬ、５ＲＲを逆相にする逆相制御をし、高速走行時に前輪５ＦＬ，５ＦＲに対して後輪５ＲＬ、５ＲＲを同相にする同相制御をする。

例えば、下記（１７）式により、前輪５ＦＬ，５ＦＲの舵角δｆ（又はδ）により、後輪５ＲＬ、５ＲＲの舵角δｒを決定する。
δｒ＝α_０・δｆ・・・（１７）
ここで、α_０はＲ／Ｆ比（ＲＦｒａｔｉｏ）であり、車速に応じて逆相制御と同相制御とを行うための後輪操舵制御ゲインになる。後輪操舵制御ゲインα_０は、例えば図１０に示すように車速Ｖに応じて変化する。すなわち、後輪操舵制御ゲインα_０は、車速Ｖに比例して大きくなり、停車及び低速走行域では、負値をとり、制御切り換え速度Ｖｘ以降の高速走行域では、正値をとる。

これにより、停車及び低速走行域では、後輪操舵制御ゲインα_０が負値であるから、前輪舵角δｆと後輪舵角δｒとが向きが逆となる逆相制御となり、さらに、車速Ｖが小さいほど後輪操舵制御ゲインα_０が絶対値で大きい値となることから、後輪５ＲＬ，５ＲＲは、車速が小さいほど前輪５ＦＬ，５ＦＲに対して大きく操舵（逆相方向に操舵）される。また、高速走行域では、後輪操舵制御ゲインα_０が正値であるから、前輪舵角δｆと後輪舵角δｒとが向きが同じになる同相制御となり、さらに、車速Ｖが大きいほど後輪操舵制御ゲインαが大きい値となることから、後輪５ＲＬ，５ＲＲは、車速が大きいほど前輪５ＦＬ，５ＦＲに対して大きく操舵（同相方向に操舵）される。

なお、同図中に示す他の後輪操舵制御ゲインα_Ｓ，α_Ｍ，α_Ｌについては、後で説明する。
後輪操舵機構５５には、前記電動モータ５４の回転角、すなわち後輪５ＲＬ，５ＲＲの実後輪舵角δｒを検出する後輪舵角センサ５６ａ，５６ｂが設けられ、これらセンサの検出信号はコントロールユニット８に入力されるようになっている。

なお、主操舵輪となる前輪５ＦＬ，５ＦＲ間は、それぞれタイロッド５７を介してラック軸５８ａに連結している。このラック軸５８ａにはステアリングシャフト５９に連結されたピニオン５８ｂが噛合しておりラック軸５８ａとピニオン５８ｂとで既知のラックアンドピニオン式ステアリングギア装置を構成している。そして、ステアリングホイール２１を回転させることにより前輪５ＦＬ，５ＦＲを機械的に主操舵できるように構成されている。
そして、コントロールユニット８は、操舵角センサ１９で検出される操舵角δ、前記算出した車速Ｖ、及び後輪舵角センサ５６ａ，５６ｂで検出される後輪舵角等、各種センサの検出信号に基づいて、公知の後輪操舵制御処理を実行し、ステアリングホイール２１の操舵角δに応じて後輪の舵角を制御するようになっている。

次に、コントロールユニット８で行う後輪操舵制御ゲインの設定処理の処理手順について、図１１を用いて説明する。この演算処理は、例えば１０ｍsec.毎の所定サンプリング時間ΔＴ毎にタイマ割込によって実行される。なお、この図１１に示す処理内には通信処理を設けていないが、演算処理によって得られた情報は随時記憶装置に更新記憶されると共に、必要な情報は随時記憶装置から読出される。

先ずステップＳ１１において、自車両状態として、後輪を操舵（後輪に舵角が発生）しているか否かを判定する。すなわち、ステップＳ１１では、自車両が直進走行しているか、旋回走行しているか否かを判定している。ここで、後輪を操舵している場合、ステップＳ１２に進み、後輪を操舵していない場合、ステップＳ２に進む。
ステップＳ２では、運転者による運転操作状態として、運転者によるシフトレンジ（シフトレバー）操作に変動があるか否かを判定する。例えば、運転者が所定時間内（比較的短時間内）にシフトレンジのＨＩとＬＯとの切り替えを行っている場合、シフトレンジ操作に変動があると判定する。このステップＳ２で、シフトレンジの変動がある場合、ステップＳ１２に進み、シフトレンジの変動がない場合、ステップＳ３に進む。

ステップＳ３では、自車両の周囲環境状態として、道路形状の変動があるか否かを判定する。例えば、ナビゲーション装置１４からのナビゲーション情報から取得した道路形状の情報において、直進路とカーブ路とが混在しているとされた場合、道路形状の変動があると判定する。このステップＳ３で、道路形状に変動がある場合、ステップＳ１２に進み、道路形状に変動がない場合、ステップＳ４に進む。

なお、このステップＳ３において、自車両の周囲環境状態として、直進路か否かを判定しても良い。すなわち、直進路である場合、ステップＳ４に進み、カーブ路である場合（又はカーブが連続している場合）、ステップＳ１２に進む。
ステップＳ４では、運転者による運転操作状態として、運転者によるアクセル操作又はブレーキ操作があるか否かを判定する。ここで、運転者によるアクセル操作又はブレーキ操作がある場合、ステップＳ１２に進み、運転者によるアクセル操作及びブレーキ操作がない場合、ステップＳ５に進む。

ステップＳ５では、自車両の周囲環境状態として、自車両と前方車両との相対速度ΔＶ（前方車両側への接近方向の相対速度）が所定のしきい値ΔＶｔｈ以上か否かを判定する。ここで、相対速度ΔＶが所定のしきい値ΔＶｔｈ以上の場合（ΔＶ≧ΔＶｔｈ）、前方車両への接近度合いが大きいとして、ステップＳ１２に進み、相対速度ΔＶが所定のしきい値ΔＶｔｈ未満の場合（ΔＶ＜ΔＶｔｈ）、前方車両への接近度合いが小さいとして、ステップＳ６に進む。

ステップＳ６では、ＡＣＣのメインスイッチ（起動スイッチ２３ａ）がＯＮになっているか否かを判定する。ここで、ＡＣＣのメインスイッチがＯＮになっている場合、ステップＳ７に進み、ＡＣＣのメインスイッチがＯＦＦの場合、ステップＳ１２に進む。
ステップＳ７では、設定車間距離スイッチ２３ｃにより車間距離（「長」、「中」、「短」の何れかの値）が設定されているか否かを判定する。ここで、設定車間距離スイッチ２３ｃにより車間距離が設定されている場合（「長」、「中」、「短」の何れかの値に設定されている場合）、ステップＳ８に進み、設定車間距離スイッチ２３ｃにより車間距離が設定されている場合、ステップＳ１０に進む。

ステップＳ８では、設定車間距離に基づいて後輪操舵制御ゲインを選択する。具体的には、図１０に示すような後輪操舵制御ゲインを選択する。すなわち、設定車間距離が「短」の場合、通常用いる後輪操舵制御ゲインα_０よりも絶対値で小さい、後輪操舵制御ゲインα_Ｓを選択し、設定車間距離が「中」の場合、設定車間距離が「短」の場合の後輪操舵制御ゲインα_Ｓよりも絶対値で小さい後輪操舵制御ゲインα_Ｍを選択し、設定車間距離が「長」の場合、設定車間距離が「中」の場合の後輪操舵制御ゲインα_Ｍよりも絶対値で小さい後輪操舵制御ゲインα_Ｌを選択する。

ここで、設定車間距離に基づいて選択する各後輪操舵制御ゲインα_Ｓ，α_Ｍ，α_Ｌは、絶対値では通常用いる後輪操舵制御ゲインα_０と異なる値になるが、通常用いる後輪操舵制御ゲインα_０の変化傾向と定性的に同じである。
続いてステップＳ９において、設定車間距離スイッチ２３ｃにより車間距離が変更されたか否かを判定する。ここで、車間距離が変更された場合、前記ステップＳ８の処理を行い、車間距離が維持されている場合、ステップＳ１１に進む。

一方、前記ステップＳ７において設定車間距離スイッチ２３ｃにより車間距離が設定されていない場合に進むステップＳ１０では、設定車間距離が「短」である場合の後輪操舵制御ゲインα_Ｓを選択する。そして、ステップＳ１１に進む。
ステップＳ１１では、四輪操舵制御に用いる後輪操舵制御ゲインを、先に選択した（前記ステップＳ８又はステップＳ１０で選択した）四輪操舵制御に用いる後輪操舵制御ゲインに設定する。

ここで、図１２は、ＡＣＣのメインスイッチ２３ａをＯＮにした時、又は設定車間距離を変更した時の後輪操舵制御ゲインの設定方法の一例を示す。この図１２に示すように、前述した運転者の操作が行われると、後輪操舵制御ゲインを、所定時間経過した後（例えば１０秒後）から徐々に減少させていき、それから、ある時間経過後（例えば２０秒経過後）に、先に選択した後輪操舵制御ゲインに一致させる。このように、時間をかけて、後輪操舵制御ゲインを変更していくことで、急減に後輪操舵制御ゲインが変化することにより運転者に与える違和感をなくすことができる。

また、図１３は、後輪操舵制御ゲインの現在設定値の表示方法の一例を示す。この図１３に示すように、自車速等を表示する表示部Ｄ内に、後輪操舵制御ゲインの状態を示すインジケータＤ１を設け、設定車間距離が大きくなるほど、すなわち、後輪操舵制御ゲインが小さくなるほど、インジケータＤ１の長さを、同図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の変化として示すように徐々に長くしていく。なお、このインジケータＤ１は設定車間距離の設定状態を表示するものと兼用しても良く、設定車間距離の設定状態の表示とは別個に設けても良い。

一方、ステップＳ１２では、後輪操舵制御ゲインを通常用いる後輪操舵制御ゲインα_０に設定する。
以上がコントロールユニット８で行う後輪操舵制御ゲインの設定処理になる。なお、この後輪操舵制御ゲインの設定処理は、設定車間距離の設定値に基づいて、車輪の操舵制御量を設定する操舵制御量設定手段を実現している。

このような後輪操舵制御ゲインの設定処理により、次のように、運転者によるＡＣＣスイッチの操作状態やアクセル操作、ブレーキ操作及びシフト操作等の運転操作状態に基づいて、後輪操舵制御ゲインが設定される。
（１）ＡＣＣのメインスイッチがＯＮにされているが、設定車間距離スイッチ２３ｃにより車間距離が設定されていない（セット／コーストスイッチ２３ｄ又はリジューム／アクセラレートスイッチ２３ｅがＯＮされていない）場合
この場合、設定車間距離が「短」の場合に選択される後輪操舵制御ゲインα_Ｓに設定される。そして、そのように設定された後輪操舵制御ゲインに基づいて、四輪操舵制御を実施する。

これにより、ＡＣＣが作動している状態では、後輪操舵制御ゲインが通常用いる値よりも絶対値で小さいことから、前輪舵角に対して後輪舵角が抑えられるようになり、自車両の回頭特性（ヨーレイト、ヨー角等）又は横移動特性（横移動量、横移動速度等）が抑制される。具体的には、低速走行域では、逆相制御であるから、後輪操舵制御ゲインが小さいことで、特に回頭特性が抑制されるようになり、低速走行域では、同相制御であるから、後輪操舵制御ゲインが小さいことで、特に横移動特性が抑制されるようになる。
このとき、ＡＣＣ作動中の運転者の状態は、ＡＣＣ非作動中の場合よりもリラックスしている状態になっているといえ、四輪操舵制御において回頭性又は横移動量を抑制することで、そのような運転者の状態に合致した車両挙動特性にすることができる。

（２）ＡＣＣのメインスイッチがＯＮにされて、設定車間距離スイッチ２３ｃにより車間距離が設定されている（追従走行制御中である）場合
この場合、設定車間距離スイッチ２３ｃにより設定された設定車間距離に基づいて、後輪操舵制御ゲインが設定される。具体的には、設定車間距離が「短」の場合、後輪操舵制御ゲインα_Ｓが設定され、設定車間距離が「長」の場合、後輪操舵制御ゲインα_Ｌが設定され、設定車間距離が「中」の場合、設定車間距離が「短」の場合のものと設定車間距離が「長」の場合のものとの間の値となる後輪操舵制御ゲインα_Ｍに設定される。そして、そのように設定された後輪操舵制御ゲインに基づいて、四輪操舵制御を実施する。

これにより、ＡＣＣ中に車間距離が設定された場合には、後輪操舵制御ゲインが通常用いる値よりも小さくなり、かつ後輪操舵制御ゲインが設定車間距離に応じたものになる。これにより、設定車間距離が大になるほど、後輪操舵制御ゲインが絶対値で小さくなっていくから、設定車間距離が大になるほど、前輪舵角に対して後輪舵角が抑制されていくようになり、自車両の回頭性又は横移動量が抑制されるようになる。すなわち、設定車間距離が大になるほど、自車両の車両挙動が緩慢になり、設定車間距離が小になるほど、自車両の車両挙動が機敏になる。

ここで、図１４は、前方車両１０１に自車両１００がＡＣＣで追従している状態であり、設定車間距離に応じた自車両１００の車両挙動を示す。同図（ａ）は、設定車間距離が「短」の場合において、運転者がステアリング操作したときの自車両１００の車両挙動であり、同図（ｂ）は、設定車間距離が「長」の場合において、運転者がステアリング操作したときの自車両１００の車両挙動である。

この図１４に示すように、設定車間距離が大きくなるほど（「短」から「長」になると）、自車両のヨーレイトや横移動速度が抑制されるようになる。
ここで、設定車間距離が大きくなるほど、前方車両との車間距離が長くなり、運転者の安心感が増すから、運転者の状態は、設定車間距離が大きくなるほど、よりリラックスしている状態になっていくといえ、図１４に示すように、四輪操舵制御においてＡＣＣにおける設定車間距離が大きくなるほど回頭特性又は横移動特性を抑制することで、そのような運転者の状態に合致した車両挙動特性にすることができる。

また、例えば特開２００４−２６８６４２号公報には、設定車間距離に基づいて車間距離制御ゲイン（走行制御ゲイン、車速制御ゲイン等）を設定する技術が開示されている。この技術によれば、設定車間距離が短い場合、車間距離制御ゲインを大きくして、車両挙動を機敏なものにし、設定車間距離が長い場合、車間距離制御ゲインを小さくして、車両挙動を緩慢なものにしている。このような技術を前述の本実施形態の車両に搭載しても良い。そのような構成にしたとしても、設定車間距離が大きくなるほど回頭特性又は横移動特性を抑制することと、前述のように設定車間距離が大きくなるほど車間距離制御ゲインを小さくすること（従来技術）とは、運転者の意思に合致した車両挙動にするといった観点では合致したものになる。

また、特開昭６０−１３５３６８号公報には、四輪操舵装置の後輪操舵制御ゲインを手動により設定する技術が開示されている。この技術によれば、四輪操舵装置の制御特性を運転者の意思に合致させることもできる。しかし、四輪操舵装置の制御特性を運転者が好みの状態にするにはスイッチ操作をしなければならず、そのスイッチ操作が運転者に煩わしさを与えてしまう。しかし、本実施形態では、車間距離設定に連動して後輪操舵制御ゲインを設定しているので、運転者にそのような煩わしさを与えることなく、四輪操舵装置の制御特性を運転者の好みの状態にすることができる。
また、前記図１３に示したように設定車間距離に応じてインジケータＤ１を表示しているので、運転者は、現在の後輪操舵制御ゲインの状態、すなわち車両の緩急の挙動特性を知ることができる。

（３）後輪操舵がなされていたり（旋回走行していたり）、シフトレンジ操作や道路形状が変動していたり、運転者がアクセル操作やブレーキ操作をしていたり、相対速度ΔＶが大きい場合
この場合に後輪操舵ゲインを変更する操作がなされても、後輪操舵制御ゲインを通常用いる値α_０に維持する、又は設定車間距離に基づいて後輪操舵制御ゲインを既に設定している場合には、当該後輪操舵制御ゲインを通常用いる値α_０に維持する。

例えば、後輪操舵中でもＡＣＣが作動したことで後輪操舵制御ゲインを通常用いる値α_０から他の値α_Ｓ，α_Ｍ，α_Ｌに変更してしまうと、車両挙動が不安定になってしまい、運転者に違和感を与えてしまう。これに対して、後輪操舵中の場合、後輪操舵制御ゲインを通常用いる値α_０に維持することで、そのようなことを防止できる。
また、運転者が頻繁にシフトレンジ操作をしている場合、たとえＡＣＣが作動中であっても、運転者がリラックスしているとは言い難い。このようなことから、運転者によるシフトレンジ操作に変動がある場合、後輪操舵制御ゲインを通常用いる値α_０に維持して、車両挙動特性を運転者の意思に合致させるようにしている。

また、道路形状に変動がある場合も同様、運転者がリラックスしているとは言い難い。このようなことから、道路形状に変動がある場合、後輪操舵制御ゲインを通常用いる値α_０に維持して、車両挙動特性を運転者の意思に合致させるようにしている。
また、隣接車線への車線変更や前方車両との衝突回避をするといったように自車両の旋回特性を上げるために、運転者がアクセル操作やブレーキ操作をする場合がある。このようなことから、運転者がアクセル操作やブレーキ操作をしている場合、後輪操舵制御ゲインを通常用いる値α_０に維持することで、自車両の旋回特性を上げようとする運転者の意思に合致させるようにしている。

また、相対速度ΔＶが大きい場合、すなわち前方車両に急接近している場合、隣接車線への車線変更や前方車両との衝突回避をするといったように運転者が自車両の旋回特性を上げることが考えられる。このようなことから、相対速度ΔＶが大きい場合、後輪操舵制御ゲインを通常用いる値α_０に維持することで、自車両の旋回特性を上げようとする運転者の意思に合致させるようにしている。

（４）その他
例えば、ＡＣＣにおいて前方車両を見失った場合（ロストした場合）、自車両は設定車速で走行するようになる。この場合、それまで設定されていた設定車間距離（最新の設定車間距離）に対応する後輪操舵制御ゲインに設定する。
すなわち、ＡＣＣにおいて前方車両を見失った場合（ロストした場合）でも、追従状態のときの運転者のリラックス状態が維持されていると考えられるので、そのまま車両挙動特性を維持して、自車両の回頭特性又は横移動特性を抑制することで、そのような運転者の状態に合致した車両挙動特性にすることができる。

また、前方車両がなくなることで、運転者が現在の設定車間距離を把握できなくなったり、忘れてしまったりすることも考えられるが、この場合でも、運転者は、前記図１３に示したインジケータＤ１を見ることで、現在の後輪操舵制御ゲインの状態、すなわち車両の緩急の挙動特性を知ることができる。
以上、本発明の実施形態を説明した。しかし、本発明は、前記実施形態として実現されることに限定されるものではない。

すなわち、前記実施形態では、前輪操舵（又はステアリング操作）に対応させて後輪操舵し、車速に応じて逆相制御と同相制御とを行う四輪操舵装置の場合を説明した。しかし、これに限定されるものではない。すなわち、前輪操舵（又はステアリング操作）に対応させることなく後輪操舵する装置や、車速に対応させることなく車輪を操舵する装置に本発明を適用しても良い。また、運転者の運転操作により自車両が旋回運動している場合に、左右輪の駆動力配分を調節して、左右の駆動トルクをアクティブに制御し、カーブ旋回方向にモーメントを発生させて、車両の旋回特性を向上させるヨーコントロールシステムに本発明を適用しても良い。例えば、このようなシステムの場合には、設定車間距離が大きくなるほど、旋回特性が緩慢になるように、モーメントを調整する。

このように、本発明は、運転者の運転操作に基づいて車両の挙動を制御する車両挙動制御装置であれば、適用することができる。
また、前記実施形態では、設定車間距離が「長」、「中」、「短」といったように、段階的に車間距離が設定される場合を説明した。しかし、これに限定されるものではない。例えば、車間距離がリニアに設定されるものでも良く、この場合、そのようにリニアに設定される車間距離に対応して、後輪操舵制御ゲインもリニアに設定する。

また、前記実施形態では、設定車間距離に基づいて後輪操舵制御ゲインαを設定（変更）する場合を説明した。しかし、これに限定されるものではない。例えば、車輪（例えば後輪）の転舵速度を設定車間距離に基づいて設定しても良い。例えば、設定車間距離が大きくなるほど、車輪の転舵速度が遅くなるようにする。これにより、前記実施形態の場合と同様に、設定車間距離が大きくなるほど、車両の回頭特性や横移動特性が抑制されるようになる。
また、前記実施形態では、後輪操舵制御ゲインを設定（補正）することで、操舵制御特性を設定（補正）している。しかし、これに限定されるものではない。すなわち、操舵制御特性を設定（補正）できるものであれば、車輪の操舵制御量は前記後輪操舵制御ゲインに限らず他の値の設定（補正）をしても良い。

本発明の車両の走行制御装置を搭載した車両の一例を示す図である。前記車両の走行制御装置のコントロールユニットの構成であり、ＡＣＣを実施するための構成を示すブロック図である。前記コントロールユニットの測距信号処理部を説明するためのブロック図である。前記コントロールユニットの相対速度演算部を説明するためのブロック図である。前記コントロールユニットの車間距離制御部を説明するためのブロック図である。前記コントロールユニットの車間距離制御部を説明するためのブロック図である。前記コントロールユニットの目標車間距離設定部を説明するためのブロック図である。ＡＣＣの手動スイッチの構造を示す斜視図である。前記車両が搭載する後輪操舵制御装置の一例を示す図である。車速Ｖと後輪操舵制御ゲインαとの関係を示す特性図である。前記コントロールユニットの後輪操舵制御ゲインの設定処理の処理手順を示すフローチャートである。後輪操舵制御ゲインの設定方法の説明に使用した図である。後輪操舵制御ゲインの現在設定値の表示方法の一例を示す図である。設定車間距離に応じた自車両の車両挙動の説明に使用した図である。

符号の説明

５ＦＬ〜５ＲＲ車輪
６ＦＬ〜６ＲＲホイールシリンダ
７制動流体圧制御回路
８コントロールユニット
９エンジン
１２駆動トルクコントロールユニット
１３撮像部
１５ナビゲーション装置
１６レーダ
１７マスタシリンダ圧センサ
１８アクセル開度センサ
１９操舵角センサ
２１ステアリングホイール
２２ＦＬ〜２２ＲＲ車輪速度センサ
２３手動スイッチ
２３ｃ設定車間距離スイッチ
３１車速信号処理部
３２画像処理部
３３車速制御部
３４測距信号処理部
４０走行制御部
５２操舵軸
５３アクチュエータユニット
５４電動モータ
５５後輪操舵機構
５６ａ，５６ｂ後輪舵角センサ

Claims

自車両と前方車両との車間距離が運転者が設定した設定車間距離になるように車速制御する車速制御装置と、運転者の運転操作に基づいて車両の挙動を制御する車両挙動制御装置とを搭載する車両の走行制御装置において、
前記設定車間距離を設定したときの運転者の意思に合致するように、前記車両挙動制御装置の制御特性を設定することを特徴とする車両の走行制御装置。
前記設定車間距離が長いほど、車両挙動が緩慢になり、前記設定車間距離が短いほど、自車両の車両挙動が機敏になることを特徴とする請求項１記載の車両の走行制御装置。
前記車両挙動制御装置は、運転者によるステアリング操作に基づいて、車輪を操舵制御する車輪操舵制御装置であり、前記設定車間距離を設定したときの運転者の意思に合致するように、前記車輪の操舵制御特性を設定することを特徴とする請求項１又は２記載の車両の走行制御装置。
前記車両挙動制御装置は、運転者によるステアリング操作に基づいて、操舵輪を操舵するとともに補助操舵輪を操舵制御する四輪操舵装置であり、前記設定車間距離を設定したときの運転者の意思に合致するように、前記補助操舵輪の操舵制御特性を設定することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の車両の走行制御装置。
前記車速制御装置は、車間距離に基づいて車速制御特性を設定しており、前記車両挙動制御装置の制御特性を前記車速制御特性に合致させることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の車両の走行制御装置。
前記車速制御装置は、前方車両を見失った場合、設定車速になるように車速制御しており、当該前方車両を見失った場合、最新の設定車間距離に基づいて、前記車両挙動制御装置の制御特性を設定することを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の車両の走行制御装置。
自車両と前方車両との車間距離が運転者が設定した設定車間距離になるように車速制御する車速制御装置と、車輪を操舵制御する車輪操舵制御装置とを搭載する車両の走行制御装置において、
前記設定車間距離の設定値に基づいて、前記車輪の操舵制御量を設定する操舵制御量設定手段を備えることを特徴とする車両の走行制御装置。
前記操舵制御量設定手段は、前記設定車間距離の設定値が大きくなるほど、自車両の旋回特性及び横移動特性の少なくとも一方が抑制されるように前記車輪の操舵制御量を設定することを特徴とする請求項７記載の車両の走行制御装置。
前記操舵制御装置は、操舵輪の操舵に基づいて操舵制御ゲインにより補助操舵輪が操舵制御する四輪操舵装置であり、前記操舵制御量設定手段は、前記設定車間距離の設定値に基づいて、前記操舵制御ゲインを補正することで前記補助操舵輪の操舵制御量を設定することを特徴とする請求項７又は８記載の車両の走行制御装置。
前記四輪操舵装置は、低速走行時には前記操舵輪と前記補助操舵輪とを逆相にする逆相制御をし、かつ高速走行時には前記操舵輪と前記補助操舵輪とを同相にする同相制御をしており、前記操舵制御量設定手段は、前記設定車間距離の設定値が大きくなるほど、前記逆相制御のときの前記操舵制御ゲイン又は前記同相制御のときの前記操舵制御ゲインを小さくすることを特徴とする請求項９記載の車両の走行制御装置。
前記設定車間距離は段階的に設定されるようになっており、前記操舵制御量設定手段は、設定されている段階の設定車間距離に基づいて、前記車輪の操舵制御量を設定することを特徴とする請求項７乃至１０の何れか１項に記載の車両の走行制御装置。
前記車速制御装置は、車間距離に基づいて車速制御の制御ゲインを設定しており、前記操舵制御量設定手段は、前記車速制御の制御ゲインの設定特性と合致するように前記車輪の操舵制御量を設定することを特徴とする請求項７乃至１１の何れか１項に記載の車両の走行制御装置。
前記操舵制御量設定手段は、運転者による運転操作状態、自車両状態及び自車両の周囲環境状態のうちの少なくとも一の状態に基づいて、前記車輪の操舵制御量を設定することを特徴とする請求項７乃至１２の何れか１項に記載の車両の走行制御装置。
前記車速制御装置は、前方車両を見失った場合、設定車速になるように車速制御しており、当該前方車両を見失った場合、最新の設定車間距離に基づいて、前記車輪の操舵制御量を設定することを特徴とする請求項７乃至１３の何れか１項に記載の車両の走行制御装置。