JP2012051402A - 車両の走行制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】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、できるだけ車両を目標軌跡に沿って走行させつつ、運転者が操舵操作の際に操舵伝達比の変化に起因して覚える違和感を低減する。
【解決手段】舵角可変装置又はバイワイヤ式の操舵装置と、走行路の情報を取得する装置とを備えた車両の走行制御装置。車両の軌跡の制御を開始又は更新すべきと判定したときには（Ｓ２００、３００）、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（Ｓ４００）、目標舵角に基づいて操舵輪の舵角を制御する（Ｓ６００）。特に運転者の操舵操作による操舵輪の舵角の変化方向が目標舵角に基づく操舵輪の舵角の変化方向とは逆の方向であるときには、操舵伝達比が大きくなるよう目標舵角を修正する（Ｓ４００）。
【選択図】図２

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操舵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。

上記操舵輪の舵角の制御に於いて、操舵輪の舵角が目標舵角に基づいて制御されれば、運転者の操舵操作を要することなく車両を目標軌跡に沿って走行させることができる。しかし目標軌跡が設定された後にも運転者により操舵操作が行われる場合があり、その場合には車両の軌跡制御による操舵輪の舵角の制御に起因して運転者が違和感を覚えることがある。

即ち運転者の操舵操作による前輪の転舵方向が軌跡の制御による前輪の転舵方向とは逆であるときには、運転者は操舵伝達比が低下したと感じる。逆に運転者の操舵操作による前輪の転舵方向が軌跡の制御による前輪の転舵方向と同一であるときには、運転者は操舵伝達比が高くなったと感じる。また運転者が感じる操舵伝達比の変化の度合は運転者の操舵操作の変化率の大きさが大きいほど大きい。

よって運転者により操舵操作が行われる場合には、運転者が操舵伝達比の変化に起因して覚える違和感が低減されるよう、操舵伝達比が変更されることが好ましい。但しその場合には目標軌跡に対する車輌の追従性が低下する。

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、できるだけ車両を目標軌跡に沿って走行させつつ、運転者が操舵操作の際に操舵伝達比の変化に起因して覚える違和感を低減することである。
〔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、運転者の操舵操作量に対する操舵輪の舵角の関係を変更する舵角制御手段を備えた車両の走行制御装置であって、予め設定された手順に従って車両の軌跡の制御を開始又は更新すべき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、前記目標舵角に基づいて前記舵角制御手段により操舵輪の舵角を制御すると共に、前記時点以降の運転者の操舵操作による操舵輪の舵角の変化方向が前記目標舵角に基づく操舵輪の舵角の変化方向とは逆の方向であるときには、操舵伝達比を大きく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。

予め設定された手順に従って軌跡の制御を開始又は更新すべき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。

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。

また請求項１の構成によれば、運転者の操舵操作による操舵輪の舵角の変化方向が目標舵角に基づく操舵輪の舵角の変化方向とは逆の方向であるときには、操舵伝達比が大きくされる。よって運転者の操舵操作による操舵輪の舵角の変化方向が目標舵角に基づく操舵輪の舵角の変化方向とは逆の方向であるときに運転者が操舵伝達比が低下したと感じ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、前記時点以降の運転者の操舵操作による操舵輪の舵角の変化方向が前記目標舵角に基づく操舵輪の舵角の変化方向と同一の方向であるときには、操舵伝達比を小さくするよう構成される（請求項２の構成）。

上記請求項２の構成によれば、運転者の操舵操作による操舵輪の舵角の変化方向が目標舵角に基づく操舵輪の舵角の変化方向と同一の方向であるときには、操舵伝達比が小さくされる。よって運転者の操舵操作による操舵輪の舵角の変化方向が目標舵角に基づく操舵輪の舵角の変化方向と同一の方向であるときに運転者が操舵伝達比が増大したと感じ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又は２の構成に於いて、前記操舵伝達比の変化の大きさは、操舵操作の変化率の大きさが大きいときには操舵操作の変化率の大きさが小さいときに比して大きくなるよう、操舵操作の変化率の大きさに応じて可変設定さ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、操舵伝達比の変化の大きさは、操舵操作の変化率の大きさが大きいときには操舵操作の変化率の大きさが小さいときに比して大きくされる。よって操舵伝達比の変化の大きさが操舵操作の変化率の大きさに関係なく設定される場合に比して、運転者が操舵伝達比の変化に起因して覚える違和感を操舵操作の変化率の大きさに応じて好ましく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又は２の構成に於いて、前記操舵伝達比の変化の大きさは、車速が高いときには車速が低いときに比して小さくなるよう、車速に応じて可変設定されるよう構成される（請求項４の構成）。

上記請求項４の構成によれば、操舵伝達比の変化の大きさは、車速が高いときには車速が低いときに比して小さくされる。よって操舵伝達比の変化の大きさが車速に関係なく設定される場合に比して、運転者が操舵伝達比の変化に起因して感じる違和感を車速に応じて好ましく低減することができる。特に低車速域に於いて運転者が操舵伝達比の変化に起因して違和感を覚える虞れを効果的に低減しつつ、高車速域に於いて操舵操作が容易になりすぎ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乃至４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５の構成）。

上記請求項５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４の何れか一つの構成に於いて、前記目標軌跡は、前記時点に於ける車両の位置に於いて前記時点に於ける車両の前後方向を示す直線に接し且つ前記目標到達位置に於いて前記目標進行方向を示す直線に接する円弧状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、基準時点に於ける車両の位置に於いて基準時点に於ける車両の前後方向を示す直線に接し且つ目標到達位置に於いて目標進行方向を示す直線に接する円弧状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６の何れか一つの構成に於いて、前記目標到達位置は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決定され、前記目標進行方向は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。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。

また本発明によれば、上記請求項７の構成に於いて、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、前記目標到達位置は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位置し、前記時点に於ける車両の位置から前記目標到達位置までの距離は車速に依存する値であるよう構成される（請求項８の構成）。

上記請求項８の構成によれば、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。

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８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６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制御開始判定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制御開始判定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を開始すべき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制御開始判定の第一の基準値よりも大きくなった後に制御開始判定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を開始すべき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６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制御更新判定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制御更新判定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を更新すべき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制御更新判定の第一の基準値よりも大きくなった後に制御更新判定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を更新すべき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５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６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６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。
〔課題解決手段の好ましい態様〕

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４の何れか一つの構成に於いて、目標舵角はステアリングギヤ比を含む式により演算され、運転者の操舵操作による操舵輪の舵角の変化方向が目標舵角に基づく操舵輪の舵角の変化方向とは逆の方向であるときには、目標舵角の演算に供されるステアリングギヤ比が低減されることによって操舵伝達比が大きくされるよう構成される（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４の何れか一つの構成に於いて、目標舵角はステアリングギヤ比を含む式により演算され、運転者の操舵操作による操舵輪の舵角の変化方向が目標舵角に基づく操舵輪の舵角の変化方向と同一の方向であるときには、目標舵角の演算に供されるステアリングギヤ比が増大されることによって操舵伝達比が小さくされるよう構成される（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４の何れか一つの構成に於いて、操舵伝達比の変化量は、操舵操作の方向が車両の直進位置より遠ざかる方向であるときには操舵操作の方向が車両の直進位置に近づく方向であるときに比して大きくなるよう、操舵操作の方向に応じて可変設定されるよう構成される（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１４の構成に於いて、車両は運転者による操舵操作を補助する補助操舵力を発生する補助操舵力発生手段と、運転者の操舵負担を軽減するための目標補助操舵力に基づいて補助操舵力発生手段を制御する補助操舵力制御手段とを有し、補助操舵力制御手段は軌跡の制御が行われている状況に於いては、舵角制御手段による操舵輪の舵角の制御に起因する操舵力の変動量を推定し、検出された操舵力を操舵力の変動量にて補正し、補正後の操舵力に基づいて運転者の操舵負担を軽減するために必要な補助操舵力を演算し、必要な補助操舵力と操舵力の変動量との和を目標補助操舵力と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１５の構成に於いて、車両は操舵反力を発生する操舵反力発生手段と、目標操舵反力に基づいて操舵反力発生手段を制御する操舵反力制御手段とを有する操舵反力付与装置を備え、操舵反力制御手段は運転者の操舵操作量に基づいて舵角制御手段による操舵輪の舵角の制御の影響を受けない基本の操舵反力を演算し、基本の操舵反力から運転者の操舵負担を軽減するための操舵反力低減量を減算した値に基づいて目標操舵反力を演算するよう構成される（好ましい態様５）。

舵角可変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前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。 前輪の転舵方向の関係と操舵角速度θdの絶対値と車速Ｖと補正係数Ｋgとの間の関係を示すグラフである。 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。 第二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。 第二の実施形態に於ける前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三の実施形態を示す概略構成図である。 第三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。 第四の実施形態に於ける前輪の舵角制御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２３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。

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目標舵角δatを修正後の舵角δ′に設定して前輪の舵角を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δbt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）目標舵角の補正
４−１）運転者の操舵操作の反映
上記式２４により求められる前輪の修正後の舵角δ′及び上記式６２、６３により求められ前輪の目標舵角δbtは、車両の軌跡の制御を開始又は更新すべきと判定された後に運転者により実質的な操舵操作が行われないことを前提としている。

しかし車両の軌跡の制御を開始又は更新すべきと判定された後に運転者により実質的な操舵操作が行われる場合がある。尚、基準時点、即ち軌跡の制御を開始又は更新すべきと判定された時点に於ける運転者の操舵操作量と現在の操舵操作量との差の大きさが基準値以上になれば、目標軌跡を維持できなくなるので、軌跡の制御は終了される。

前輪の本来の舵角δは上記式２３により表される。よって基準時点に於ける操舵角をθ0とすると、車両の軌跡の制御が行われない状況に於いて操舵角がθ0からθへ変化する場合の前輪の舵角の変化量Δδ0は下記の式６４により表される。
Δδ0＝（θ−θ0）／Ｎ ……（６４）

よって目標軌跡が円弧状の軌跡であるときの前輪の目標舵角δat（＝前輪の修正後の舵角δ′）や目標軌跡が指数関数の軌跡であるときの前輪の目標舵角δbtに前輪の舵角の変化量Δδ0を加算することにより、目標舵角を補正することが考えられる。かくして目標舵角を補正すれば、車両の軌跡の制御に於いて運転者の操舵操作を反映させることができる。

目標軌跡が円弧状の軌跡であるときの目標舵角δatが上述の如く補正された目標舵角δattは下記の式６５により表される。また目標軌跡が指数関数の軌跡であるときの前輪の目標舵角δbtが上述の如く補正された目標舵角δbttは、左旋回時については下記の式６６により表され、右旋回時については下記の式６７により表される。
δatt＝δ′＋Δδ0
＝（２ＷＢ／Ｖ）＊θ／Ｎ＋（θ−θ0）／Ｎ ……（６５）
δbtt＝δatt＋Δδb
＝（２ＷＢ／Ｖ）＊θ／Ｎ＋（θ−θ0）／Ｎ
＋（ＷＢ／Ｖ^２）＊ΔＬＡ ……（６６）
δbtt＝δatt＋Δδb
＝（２ＷＢ／Ｖ）＊θ／Ｎ＋（θ−θ0）／Ｎ
−（ＷＢ／Ｖ^２）＊ΔＬＡ ……（６７）

上記式６５の第１項は車両の軌跡を円弧状の目標軌跡にするための第一の制御量であり、第２項は運転者が感じる操舵伝達比の変化の違和感を低減しつつ前輪の舵角を運転者の操舵操作に応じて変化させるための第二の制御量である。同様に上記式６６及び６７の第１項及び第２項は車両の軌跡を指数関数の目標軌跡にするための第一の制御量であり、第３項は運転者が感じる操舵伝達比の変化の違和感を低減しつつ前輪の舵角を運転者の操舵操作に応じて変化させるための第二の制御量である。

前輪の目標舵角δattやδbttによれば、基準時点以降に運転者によって実質的な操舵操作が行われない場合には、車両を目標軌跡に沿って走行させることができる。また基準時点以降に運転者によって実質的な操舵操作が行われた場合には、車両をできるだけ目標軌跡に沿って走行させつつ前輪の舵角が運転者の操舵操作を反映させた値になるよう制御し、運転者の操舵意思を尊重することができる。

４−２）運転者の操舵操作と操舵感
基準時点以降に運転者により実質的な操舵操作が行われる場合には、前述の如く運転者が操舵に違和感を覚えることがある。即ち運転者の操舵操作による前輪の転舵方向が軌跡の制御による前輪の転舵方向とは逆であるときには、運転者は操舵伝達比が低下したと感じる。逆に運転者の操舵操作による前輪の転舵方向が軌跡の制御による前輪の転舵方向と同一であるときには、運転者は操舵伝達比が高くなったと感じる。また運転者が感じる操舵伝達比の変化の度合は運転者の操舵操作の変化率の大きさが大きいほど大きい。

よって運転者により操舵操作が行われる場合には、運転者が覚える違和感が低減されるよう、補正後の前輪の目標舵角δatt、δbttが修正されることが好ましい。但しその場合には目標軌跡に対する車輌の追従性が低下する。

４−３）補正係数
操舵伝達比を増減すべくステアリングギヤ比Ｎに対する補正係数Ｋgを導入する。運転者の操舵操作による前輪の転舵方向が軌跡の制御による前輪の転舵方向とは逆であるときには、運転者が感じる操舵伝達比の低下を軽減すべく、補正係数Ｋgを１よりも小さくする。逆に運転者の操舵操作による前輪の転舵方向が軌跡の制御による前輪の転舵方向と同一であるときには、運転者が感じる操舵伝達比の増大を軽減すべく、補正係数Ｋgを１よりも大きくする。尚運転者により操舵操作が行われておらず保舵状態にあるときには、補正係数Ｋgは１に設定される。

また前述の如く、運転者が感じる操舵伝達比の変化の度合は運転者の操舵操作の変化率の大きさが大きいほど大きい。よって補正係数Ｋgの変化の大きさは、運転者の操舵操作の変化率の大きさが大きいほど大きくなるよう、運転者の操舵操作の変化率の大きさに応じて可変設定される。

４−４）前輪の目標舵角の補正量
ステアリングギヤ比Ｎに対する補正係数Ｋgが導入された場合には、操舵角がθ0からθへ変化する場合の前輪の舵角の変化量Δδ0gは上記式６４に対応する下記の式６８により表される。
Δδ0g＝（θ−θ0）／（Ｋg＊Ｎ） ……（６８）

４−５）補正後の前輪の目標舵角
よって補正係数Ｋgが導入された場合には、目標軌跡が円弧状の軌跡であるときの補正後の目標舵角δattは下記の式６９により表される。また目標軌跡が指数関数の軌跡であるときの補正後の目標舵角δbttは、左旋回時については下記の式７０により表され、右旋回時については下記の式７１により表される。尚下記の各式に於けるＮは軌跡制御の開始又は更新時に於けるステアリングギヤ比である。このことは後述の他の式についても同様である。
δatt＝δ′＋Δδ0g
＝（２ＷＢ／Ｖ）＊θ／Ｎ＋（θ−θ0）／（Ｋg＊Ｎ） ……（６９）
δbtt＝δatt＋Δδb
＝（２ＷＢ／Ｖ）＊θ／（Ｋg＊Ｎ）＋（ＷＢ／Ｖ^２）＊ΔＬＡ
＋（θ−θ0）／（Ｋg＊Ｎ） ……（７０）
δbtt＝δatt＋Δδb
＝（２ＷＢ／Ｖ）＊θ／（Ｋg＊Ｎ）−（ＷＢ／Ｖ^２）＊ΔＬＡ
＋（θ−θ0）／（Ｋg＊Ｎ） ……（７１）

上記式６５との比較より解る如く、上記式６９の第２項は運転者が感じる操舵伝達比の変化の違和感を低減しつつ前輪の舵角を運転者の操舵操作に応じて変化させるための第二の制御量である。同様に上記式６６及び６７との比較より解る如く、上記式７０及び７１の第３項は運転者が感じる操舵伝達比の変化の違和感を低減しつつ前輪の舵角を運転者の操舵操作に応じて変化させるための第二の制御量である。

尚上記式７０及び７１のΔＬＡの演算に使用される車輌の横加速度ＬＡaは式４７に対応する下記の式７２に従って演算される。
ＬＡa＝２Ｖ＊θ／（Ｋg＊Ｎ） ……（７２）

補正後の前輪の目標舵角δattやδbttによれば、基準時点以降に運転者によって実質的な操舵操作が行われる場合にも、運転者が感じる操舵伝達比の変化を低減し、これにより運転者が操舵の際に覚える違和感を低減することができる。

５）前輪の舵角の制御方法
前輪の補正前の目標舵角δat及びδbtは、基準時点に於ける操舵角θ及び車速により決定されるので、フィードフォワード制御により制御可能な制御量である。しかし補正後の前輪の目標舵角δatt及びδbttに於ける操舵角θ及び補正係数Ｋgは基準時点以降に於いて変化し得る値である。

よって補正後の前輪の目標舵角δatt及びδbttに基づく前輪の舵角の制御は、補正後の前輪の目標舵角δatt又はδbttと検出又は推定される前輪の舵角とに基づいてフィードバック式に行われる。

尚、前輪の目標舵角が補正後の前輪の目標舵角δatt及びδbtt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。

６）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前輪を転舵することによって前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。

かかる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。

舵角制御装置が機械的舵角制御装置である場合には、前輪がアクチュエータによって操舵入力手段に対し相対的に転舵駆動されない状況に於いても、運転者によって操舵入力手段が操作されると、前輪が機械的舵角制御装置を介して機械的に転舵される。前輪がアクチュエータによって操舵入力手段に対し相対的に転舵駆動されない場合の機械的舵角制御装置のステアリングギヤ比をＮ0とすると、操舵角が基準時点に於ける操舵角θ0からθへ変化する場合の前輪の舵角の変化量Δδ0は下記の式７３により表される。尚式６５以降の各式のＮがＮ0に置き換えられてもよい。
Δδ0＝（θ−θ0）／Ｎ0 ……（７３）

７）軌跡の制御の分類と実施形態
以上の説明より解る如く、軌跡が円弧状であるか指数関数であるかによって、また舵角制御装置が機械的舵角制御装置であるか非機械的舵角制御装置であるかによって、本発明による軌跡の制御を制御１〜４に分類分けすることができる。

後述の第一乃至第四の実施形態は、上記分類項目に従って下記の表１の通り分類されるものである。

尚後述の第一乃至第四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。

８）機械的舵角制御装置の場合の操舵反力の制御
パワーアシストによって操舵反力を制御する方式として、操舵トルクを検出しない第一の方式と操舵トルクを検出する第二の方式とがある。

８−１）第一の方式
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７４により表される。
Ｒ＝１／ρ ……（７４）

よって前輪の舵角δは下記の式７５により表される。
δ＝ＷＢ／Ｒ
＝ρ＊ＷＢ ……（７５）

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７６により表される。
Ｔs ＝−２Ｌt＊Ｋf＊δ ……（７６）

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、補正係数Ｋgにて補正されたステアリングギヤ比Ｋg＊Ｎを使用して下記の式７７により表される。
Ｔs ＝Ｔh＊Ｋg＊Ｎ ……（７７）

上記式７６及び７７より下記の式７８が成立する。よって操舵トルクＴhは下記の式７９により表される。
Ｔh＊Ｋg＊Ｎ＝−２Ｌt＊Ｋf＊δ ……（７８）
Ｔh＝−２Ｌt＊Ｋf＊δ／（Ｋg＊Ｎ） ……（７９）

また操舵角θに対応する前輪の舵角δは上記式２３に対応する下記の式８０により表される。
δ＝θ／（Ｋg＊Ｎ） ……（８０）

式７９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７９に式８０を代入することにより下記の式８１が得られ、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／（Ｋg＊Ｎ）^２ ……（８１）

従って式８１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８２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 ……（８２）

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８３により表される。
Ｔh0＝Ｔhd−ΔＴh
＝Ｔht
＝−２Ｌt＊Ｋf＊θ／（Ｋg＊Ｎ）^２ ……（８３）

従って式８３により表される操舵トルクＴh0を補正後の検出操舵トルクとし、これに基づいて目標アシストトルクＴpat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受けることなく運転者の操舵負担を軽減することができる。尚目標アシストトルクＴpat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。

８−２）第二の方式
８−２−１）円弧状の目標軌跡
前述の如く、目標軌跡が円弧状である場合には、基準時点以降の運転者の操舵操作基準時点以降の運転者の操舵操作を無視すれば、を無視すれば、前輪の舵角は本来の舵角δであるべき状況に於いて目標舵角δat＝δ′に制御される。従って前輪の舵角が目標舵角δatであるときの操舵トルクＴhatは下記の式８４により表される。
Ｔhat＝−２Ｌt＊Ｋf＊δat／（Ｋg＊Ｎ）
＝−２Ｌt＊Ｋf＊δ′／（Ｋg＊Ｎ）
＝−２Ｌt＊Ｋf＊（２ＷＢ／Ｖ）＊θ／（Ｋg＊Ｎ）^２ ……（８４）

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ΔＴhatは、式８３により表される操舵トルクＴhat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８５により表される。
ΔＴhat＝Ｔhat−Ｔh
＝−２Ｌt＊Ｋf＊（２ＷＢ／Ｖ）＊θ／（Ｋg＊Ｎ）^２
−｛−２Ｌt＊Ｋf＊θ／（Ｋg＊Ｎ）^２｝
＝−２Ｌt＊Ｋf＊（２ＷＢ／Ｖ−１）＊θ／（Ｋg＊Ｎ）^２ ……（８５）

下記の式８６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ΔＴhat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Ｔhda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。
Ｔhda＝Ｔhd−ΔＴhat
＝Ｔhd＋２Ｌt＊Ｋf＊（２ＷＢ／Ｖ−１）＊θ／（Ｋg＊Ｎ）^２ ……（８６）

従って補正後の検出操舵トルクＴhda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ΔＴhat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Ｔhda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Ｔhda及び車速Ｖに基づいて演算されてよい。

８−２−２）指数関数の目標軌跡
前述の如く、目標軌跡が指数関数である場合には、基準時点以降の運転者の操舵操作の影響を無視すれば、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８７により表される。
Ｔhbt＝−２Ｌt＊Ｋf＊δbt／（Ｋg＊Ｎ）
＝−２Ｌt＊Ｋf＊（δ′＋Δδb）／（Ｋg＊Ｎ） ……（８７）

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８７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Ｔhtとの偏差であるので、下記の式８８により表される。
ΔＴhbt＝Ｔhbt−Ｔht
＝−２Ｌt＊Ｋf＊（δ′＋Δδb）／（Ｋg＊Ｎ）
＋２Ｌt＊Ｋf＊δ／（Ｋg＊Ｎ）
＝−２Ｌt＊Ｋf＊｛（２ＷＢ／Ｖ）δ＋Δδb｝／（Ｋg＊Ｎ）
＋２Ｌt＊Ｋf＊δ／（Ｋg＊Ｎ）
＝−２Ｌt＊Ｋf＊｛（２ＷＢ／Ｖ＋１）δ＋Δδb｝／（Ｋg＊Ｎ）
……（８８）

下記の式８９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｝／（Ｋg＊Ｎ）
……（８９）

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。

上述の第一の方式によれば、操舵トルクＴhdを検出する必要がないが、操舵操作以外の要因（例えば路面の摩擦係数の変動）による操舵トルクの変動を反映させることができない。これに対し上述の第二の方式によれば、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、上述の第二の方式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、操舵反力の制御が第一及び第二の方式の何れであるかに関係なく、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。

９）非機械的舵角制御装置の場合の操舵反力の制御
上述の如く、上記式８３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９０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 ……（９０）

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９０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。
止することができる。

次に添付の図を参照しつつ、本発明を第一乃至第四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：円弧状
舵角の制御：フィードバック
操舵反力の制御：アシストトルクの制御（第二の方式）

図１は舵角可変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。

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、軌跡制御が必要であると判定したときには、後述の如く操舵角θ及び車速Ｖに基づき車両を円弧状の目標軌跡に沿って走行させるための前輪の目標舵角δattに対応する補正後の前輪の目標舵角δattaを演算する。そして電子制御装置１６は、左右前輪の舵角が補正後の目標舵角δattaになるよう舵角可変装置１４をフィードバック式に制御し、これにより車両を円弧状の目標軌跡に沿って走行させる。

尚軌跡制御の開始時には補正係数Ｋgが１に設定されると共にステアリングギヤ比ＮがＮ0に設定される。そしてその後は操舵角θの微分値である操舵角速度θd及び軌跡制御による前輪の転舵方向と運転者の操舵による前輪の転舵方向との関係に基づいて補正係数Ｋgが可変設定される。

また電子制御装置１６は、軌跡制御の実行中には上記式８６に従って補正後の検出操舵トルクＴhdaを演算し、補正後の検出操舵トルクＴhda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８５に従って操舵トルクの変動量ΔＴhat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ΔＴhatとの和を目標アシストトルクＴpat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Ｔpat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や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２００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１００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１００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１５０へ進み、否定判別が行われたときには制御はステップ３００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１５０に於いては舵角可変装置１４によって左右前輪の舵角を修正後の目標舵角δatt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２００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４００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３００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４００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４００に於いては図５に示されたフローチャートに従って上記式６９により表される補正後の目標舵角δattに対応する前輪の目標舵角δattaが演算される。

ステップ６００に於いては前輪の舵角が推定されると共に、前輪の舵角が目標舵角δattaになよう舵角可変装置１４がフィードバック式に制御される。

尚この場合、前輪の舵角の変化が急激にならないよう、前輪の舵角は予め設定された制限値以下の変化率にて修正後の目標舵角δatta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に於いては上記式８６に従って補正後の検出操舵トルクＴhdaが演算され、補正後の検出操舵トルクＴhdaに基づき図８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９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８５に従って操舵トルクの変動量ΔＴhat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。

ステップ８００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７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７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８００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８５０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８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９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。

尚目標アシストトルクＴpatは操舵トルクＴhd及び車速Ｖに基づき図１０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。

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２００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２０５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２４０へ進み、肯定判別が行われたときには制御はステップ２１０へ進む。

ステップ２１０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２１５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２２５へ進み、肯定判別が行われたときにはステップ２２０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２２５へ進む。

ステップ２２５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２４０へ進み、肯定判別が行われたときには制御はステップ２３０へ進む。

ステップ２３０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２４０へ進み、肯定判別が行われたときには制御はステップ２３５へ進む。

ステップ２３５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４００へ進む。

ステップ２４０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８００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３０５〜３４０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２０５〜２４０とそれぞれ同様に実行される。

但しステップ３０５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３１５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３３０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３２０、３２５、３３５、３４０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３３５が完了すると制御はステップ６００へ進み、ステップ３４０が完了すると制御はステップ４００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４００に於いて実行される前輪の目標舵角の演算ルーチンについて詳細に説明する。

まずステップ４０５に於いては軌跡制御のための初回の舵角制御であるか否かの判別、即ち軌跡制御が開始又は更新された直後の舵角制御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４２０へ進み、肯定判別が行われたときには制御はステップ４１０へ進む。

ステップ４１０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及び相対回転角度θreに基づいて前輪の舵角δが求められる。そして車両の軌跡を円弧状の目標軌跡にするための目標舵角δat（＝δ′）と前輪の舵角δとの偏差として前輪の舵角の偏差Δδatが演算される。

ステップ４１５に於いては運転者により操舵操作が行われないと仮定して前輪の舵角を予め設定された制限値以下の変化率にて目標舵角δatへ変化させるために必要なサイクル毎の舵角制御量Δδatcが演算される。例えばＮcサイクルかけて前輪の舵角を目標舵角δatへ変化させるとすると、舵角制御量ΔδatcはΔδat／Ｎcである。

ステップ４２０に於いては運転者により操舵操作が行われ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４５５へ進み、否定判別が行われたときには制御はステップ４２５へ進む。

ステップ４２５に於いては運転者により操舵操作が行われておらずステアリングギヤ比Ｎに対する補正は不要であるので、補正係数Ｋgが１に設定される。

ステップ４３０に於いては軌跡制御が開始又は更新されてからＮcサイクルが経過した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４４５へ進み、否定判別が行われたときには制御はステップ４３５へ進む。

ステップ４３５に於いてはステップ４４０に於ける前輪の目標舵角δattaの演算に使用される経過サイクル数ｎが１インクリメントされる。

ステップ４４０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δをδ0（＝θ0／Ｎ）として、上記式６５に対応する下記の式９１に従って前輪の目標舵角δattaが演算される。
δatta＝δ0＋（ｎ−１）＊Δδatc＋（θ−θ0）／Ｎ
＝（ｎ−１）＊Δδatc＋θ0／Ｎ ……（９１）

ステップ４４５に於いては経過サイクル数ｎが０にリセットされ、ステップ４５０に於いては上記式６５に対応する下記の式９２に従って前輪の目標舵角δattaが演算される。
δatta＝δ′＋（θ−θ0）／Ｎ
＝（２ＷＢ／Ｖ）＊θ0／Ｎ＋（θ−θ0）／Ｎ ……（９２）

ステップ４５５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、運転者の操舵操作による前輪の転舵方向及び車両の軌跡制御による前輪の転舵方向が同一のであるか否かが判定される。そして操舵角速度θdの絶対値、車速Ｖ及び転舵方向の判定結果に基づき図６に示されたグラフに対応するマップより補正係数Ｋgが演算される。

この場合補正係数Ｋgは転舵方向が逆であるときには１よりも小さくされ、逆に転舵方向が同一であるときには１よりも大きくされる。また補正係数Ｋgが１より増減される度合は操舵角速度θdの絶対値が大きいほど大きく、車速Ｖが高いほど小さい。

尚図６に於いて細い二点鎖線にて示されている如く、補正係数Ｋgは運転者により操舵操作が行われているときには、操舵角速度θdの絶対値が非常に小さい値であっても１以外の値になるよう演算されてもよい。

ステップ４６０に於いてはステップ４３０と同様に軌跡制御が開始又は更新されてからＮcサイクルが経過した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４４５へ進み、否定判別が行われたときには制御はステップ４６５へ進む。

ステップ４６５に於いてはステップ４７０に於ける前輪の目標舵角δattaの演算に使用される経過サイクル数ｎが１インクリメントされる。

ステップ４７０に於いては上記式６９に対応する下記の式９３に従って前輪の目標舵角δattaが演算される。
δatta＝δ0＋（ｎ−１）＊Δδatc＋（θ−θ0）／（Ｋg＊Ｎ） ……（９３）

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２００に於いて肯定判別が行われる。そしてステップ４００に於いて車両を円弧状の目標軌跡に沿って走行させるための前輪の目標舵角δattaが演算され、ステップ６００に於いて前輪の舵角がフィードバック制御によって目標舵角δatta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３００に於いて肯定判別が行われる。そしてステップ４００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、前輪の舵角を目標舵角δatta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円弧状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。

また第一の実施形態によれば、目標舵角δattaは運転者の操舵操作による前輪の舵角の変化分（θ−θ0）／Ｎ又は（θ−θ0）／（Ｋg＊Ｎ）を含んでいる。従って基準時点以降に運転者により操舵操作が行われても、前輪の舵角に運転者の操舵操作による舵角の変化を反映させることができ、これにより車両の軌跡制御に運転者の操舵意思を反映させることができる。

特に第一の実施形態によれば、軌跡制御が開始又は更新されると、Ｎcサイクルが経過し、ステップ４６０に於いて肯定が行われるまで、軌跡制御のための前輪の舵角の制御が行われる。よって軌跡制御が開始又は更新された後であってＮcサイクルが経過するまでの間に運転者により操舵操作が行われると、補正係数Ｋgが可変設定される。

図５に示されている如く、ステップ４２０に於いて運転者により操舵操作が行われているか否かの判別が行われ、運転者により操舵操作が行われているときにはステップ４５５に於いて運転者の操舵操作による前輪の転舵方向及び車両の軌跡制御による前輪の転舵方向が同一のであるか否かが判定される。そして操舵角速度θdの絶対値、車速Ｖ及び転舵方向の判定結果に基づき図６に示されたグラフに対応するマップより補正係数Ｋgが演算される。

この場合運転者の操舵操作による前輪の転舵方向及び車両の軌跡制御による前輪の転舵方向が逆であるときには、補正係数Ｋgは１よりも小さくされ、これにより実質のステアリングギヤ比Ｋg＊Ｎが小さくされ、操舵伝達比が大きくされる。逆に二つの転舵方向が同一であるときには、補正係数Ｋgは１よりも大きくされ、これにより実質のステアリングギヤ比Ｋg＊Ｎが大きくされ、操舵伝達比が小さくされる。

よって運転者の操舵操作による前輪の転舵方向が軌跡制御のための転舵方向とは逆の方向であるときには、運転者が操舵伝達比が低下したように感じる虞れを低減することができる。逆に運転者の操舵操作による前輪の転舵方向が軌跡制御のための転舵方向と同一の方向であるときには、運転者が操舵伝達比が増大したように感じる虞れを低減することができる。

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
舵角の制御：フィードバック
操舵反力の制御：アシストトルクの制御（第二の方式）

図１１に示されている如く、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。尚図１１に於いて、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。

しかしステップ２００又は３００に於いて肯定判別が行われると、ステップ５００に於いて図１２に示されたフローチャートに従って車両を指数関数の軌跡に沿って走行させるための前輪の目標舵角δbttが演算される。そしてこの第二の実施形態のステップ６００に於いては、前輪の舵角は車両の軌跡制御の終了条件又は更新条件が成立するまでサイクル毎に前輪の目標舵角δbttを目標としてフィードバック式に制御される。

図１２に示されている如く、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δが求められ、前輪の舵角δ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前輪の舵角δ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５１５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５２０に於いては運転者により操舵操作が行われてい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５２５へ進み、肯定判別が行われたときには制御はステップ５３０へ進む。

ステップ５２５に於いては運転者により操舵操作が行われておらずステアリングギヤ比Ｎに対する補正は不要であるので、補正係数Ｋgが１に設定される。

ステップ５３０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、運転者の操舵操作による前輪の転舵方向及び車両の軌跡制御による前輪の転舵方向が同一のであるか否かが判定される。そして操舵角速度θdの絶対値、車速Ｖ及び転舵方向の判定結果に基づき図６に示されたグラフに対応するマップより補正係数Ｋgが演算される。

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及び車速Ｖに基づいて上記式７２に従って車両が円弧状の軌跡を描いて走行する場合の車両の横加速度ＬＡaが演算される。

ステップ５４０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５４５に於いては車両が指数関数の軌跡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５５０に於いては操舵角θ、車速Ｖ、補正係数Ｋg、横加速度の偏差ΔＬＡに基づいて、指数関数の軌跡を描くよう車両を走行させるための前輪の目標舵角δbttが演算される。この場合目標舵角δbttは、左旋回時には上記式７０に従って演算され、右旋回時には上記式７１に従って演算される。

この第二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、前輪の舵角を目標舵角δbtt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。

また第二の実施形態によれば、目標舵角δbttは運転者の操舵操作による前輪の舵角の変化分（θ−θ0）／（Ｋg＊Ｎ）を含んでいる。従って基準時点以降に運転者により操舵操作が行われても、前輪の舵角に運転者の操舵操作による舵角の変化を反映させることができ、これにより車両の軌跡制御に運転者の操舵意思を反映させることができる。

またこの第二の実施形態に於いても、運転者の操舵操作による前輪の転舵方向及び車両の軌跡制御による前輪の転舵方向が逆であるときには、補正係数Ｋgは１よりも小さくされ、逆に二つの転舵方向が同一であるときには、補正係数Ｋgは１よりも大きくされる。

よって上述の第一の実施形態の場合と同様に、運転者の操舵操作による前輪の転舵方向が軌跡制御のための転舵方向とは逆の方向であるときには、運転者が操舵伝達比が低下したように感じる虞れを低減することができる。逆に運転者の操舵操作による前輪の転舵方向が軌跡制御のための転舵方向と同一の方向であるときには、運転者が操舵伝達比が増大したように感じる虞れを低減することができる。

第三の実施形態
この第三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：バイワイヤ式
目標軌跡：円弧状
舵角の制御：フィードバック
操舵反力の制御：非機械的舵角制御装置の操舵反力の制御

図１３は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三の実施形態を示す概略構成図である。

図１３に於いて、符号８０は第三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１３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１３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１４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、操舵角θ及び車速Ｖに基づき車両を円弧状の目標軌跡に沿って走行させるための前輪の目標舵角δattaを上記式９１乃至９３の何れかに従って演算する。そして電子制御装置９２は、左右前輪の舵角が目標舵角δatta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、軌跡制御が実行されているか否かに関係なく、上記式８３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９０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。

従って第三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、上述の第一の実施形態の場合と同様に前輪の舵角を目標舵角δatta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を円弧状の目標軌跡に沿って走行させることができる。また基準時点以降に運転者により操舵操作が行われても、前輪の舵角に運転者の操舵操作による舵角の変化を反映させることができ、これにより車両の軌跡制御に運転者の操舵意思を反映させることができる。

特に第三の実施形態によれば、上述の第一の実施形態の場合と同様に、軌跡制御が開始又は更新されると、Ｎcサイクルが経過し、ステップ４６０に於いて肯定が行われるまで、軌跡制御のための前輪の舵角の制御が行われる。よって軌跡制御が開始又は更新された後であってＮcサイクルが経過するまでの間に運転者により操舵操作が行われると、補正係数Ｋgが第一の実施形態の場合と同様に可変設定される。

従って運転者の操舵操作による前輪の転舵方向が軌跡制御のための転舵方向とは逆の方向であるときには、運転者が操舵伝達比が低下したように感じる虞れを低減することができる。逆に運転者の操舵操作による前輪の転舵方向が軌跡制御のための転舵方向と同一の方向であるときには、運転者が操舵伝達比が増大したように感じる虞れを低減することができる。

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：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
操舵反力の制御：非機械的舵角制御装置の操舵反力の制御

図１７に示されている如く、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二の実施形態と同様に実行される。よってステップ４００に於いて車両を指数関数の軌跡に沿って走行させるための前輪の目標舵角δbttが図１２に示されたフローチャートに従って演算される。またステップ６００に於いては、前輪の舵角はサイクル毎に前輪の目標舵角δbttを目標としてフィードバック式に制御される。

従って第四の実施形態によれば、上述の第二の実施形態の場合と同様に、軌跡制御が実行されるべき状況に於いては、前輪の舵角を目標舵角δbtt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。また基準時点以降に運転者により操舵操作が行われても、前輪の舵角に運転者の操舵操作による舵角の変化を反映させることができ、これにより車両の軌跡制御に運転者の操舵意思を反映させることができる。

また第四の実施形態によれば、上述の第二の実施形態の場合と同様に、一旦軌跡制御が開始されると、軌跡制御の終了条件又は更新条件が成立するまで、補正係数Ｋgが第一の実施形態の場合と同様に可変設定される。

従ってこの第四の実施形態に於いても、運転者の操舵操作による前輪の転舵方向が軌跡制御のための転舵方向とは逆の方向であるときには、運転者が操舵伝達比が低下したように感じる虞れを低減することができる。逆に運転者の操舵操作による前輪の転舵方向が軌跡制御のための転舵方向と同一の方向であるときには、運転者が操舵伝達比が増大したように感じる虞れを低減することができる。

尚上述の第三及び第四の実施形態に於いては、上述の第一及び第二の実施形態に於けるステップ７００及び８５０に対応するステップ９００に於いて、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８３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１５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９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１６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９０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。

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、補正係数Ｋgが１より増減される度合は操舵角速度θdの絶対値が大きいほど大きい。従って運転者による操舵操作の速度が高いほど操舵伝達比の修正度合を高くすることができ。よって補正係数Ｋgが１より増減される度合が操舵角速度に関係なく一定である場合に比して、運転者が操舵伝達比が変化したように感じる虞れを好ましく低減することができる。

また上述の各実施形態によれば、補正係数Ｋgが１より増減される度合は車速Ｖが高いほど小さい。従って車速Ｖが高いほど操舵伝達比の修正度合を低くすることができる。よって補正係数Ｋgが１より増減される度合が車速Ｖに関係なく一定である場合に比して、運転者が操舵伝達比が変化したように感じる虞れを好ましく低減することができる。特に低車速域に於いて運転者が操舵伝達比の変化に起因して違和感を覚える虞れを効果的に低減しつつ、高車速域に於いて操舵操作が容易になりすぎる状況になることを効果的に防止することができる。

また上述の第一及び第三の実施形態によれば、目標軌跡は円弧状の軌跡であるので、目標軌跡が指数関数の軌跡である場合に比して、必要な演算量を少なくし、車両の軌跡を容易に制御することができる。

また上述の第二及び第四の実施形態によれば、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。

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、補正係数Ｋgの演算に際し操舵方向は考慮されないようになっているが、操舵方向に応じて補正係数Ｋgが可変設定されてもよい。例えば操舵操作の方向が車両の直進位置より遠ざかる方向であるときには操舵操作の方向が車両の直進位置に近づく方向であるときに比して車輪のセルフアライニングトルクに起因する操舵反力が高くなる。操舵反力はパワーアシスト制御によって軽減されるが、特に操舵開始時には操舵反力に起因する操舵のし易さが操舵方向によって大きく異なる。

よって補正係数Ｋgの変化の大きさは、操舵操作の方向が車両の直進位置より遠ざかる方向であるときには操舵操作の方向が車両の直進位置に近づく方向であるときに比して大きくなるよう、操舵操作の方向に応じて可変設定されるよう修正されてもよい。

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。例えば上述の第一及び第二の実施形態に於いては、操舵反力の制御は上記第二の方式により制御されるようになっているが、上記第一の方式により制御されるよう修正されてもよい。

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

特に第一及び第二の実施形態に於いては、アッパステアリングシャフト２８に対し相対的にロアステアリングシャフト３０が回転されなくても、ステアリングホイール２０が回転されると前輪が転舵される。上述の如く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が回転されない場合に於けるステアリングギヤ比をＮ0として、下記の式９３により表される。
Δδ00＝（θ−θ0）／Ｎ0 ……（９３）

よって一及び第二の実施形態に於いて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、上記式９１乃至９３よりΔδ00が減算された値が前輪の目標舵角δattaとされ、上記式７０及び７１よりΔδ00が減算された値が前輪の目標舵角δbttとされてよい。

また上述の第一及び第三の実施形態に於いては、サイクル毎の舵角の制御量が同一の値に設定されるようになっているが、舵角の制御量はサイクル毎に異なる値に設定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、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 (15)

1. 運転者の操舵操作量に対する操舵輪の舵角の関係を変更する舵角制御手段を備えた車両の走行制御装置であって、予め設定された手順に従って車両の軌跡の制御を開始又は更新すべき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、前記目標舵角に基づいて前記舵角制御手段により操舵輪の舵角を制御すると共に、前記時点以降の運転者の操舵操作による操舵輪の舵角の変化方向が前記目標舵角に基づく操舵輪の舵角の変化方向とは逆の方向であるときには、操舵伝達比を大きくすることを特徴とする車両の走行制御装置。
2. 前記時点以降の運転者の操舵操作による操舵輪の舵角の変化方向が前記目標舵角に基づく操舵輪の舵角の変化方向と同一の方向であるときには、操舵伝達比を小さくす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。
3. 前記操舵伝達比の変化の大きさは、操舵操作の変化率の大きさが大きいときには操舵操作の変化率の大きさが小さいときに比して大きくなるよう、操舵操作の変化率の大きさに応じて可変設定されることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両の走行制御装置。
4. 前記操舵伝達比の変化の大きさは、車速が高いときには車速が低いときに比して小さくなるよう、車速に応じて可変設定されることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両の走行制御装置。
5. 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４の何れか一つに記載の車両の走行制御装置。
6. 前記目標軌跡は、前記時点に於ける車両の位置に於いて前記時点に於ける車両の前後方向を示す直線に接し且つ前記目標到達位置に於いて前記目標進行方向を示す直線に接する円弧状の曲線であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一つに記載の車両の走行制御装置。
7. 前記目標到達位置は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決定され、前記目標進行方向は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ことを特徴とする請求項１乃至６の何れか一つに記載の車両の走行制御装置。
8. 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、前記目標到達位置は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位置し、前記時点に於ける車両の位置から前記目標到達位置までの距離は車速に依存する値であることを特徴とする請求項７に記載の車両の走行制御装置。
9. 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８に記載の車両の走行制御装置。
10. 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制御開始判定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制御開始判定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を開始すべきと判定することを特徴とする請求項１乃至６の何れか一つに記載の車両の走行制御装置。
11. 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制御更新判定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制御更新判定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を更新すべきと判定することを特徴とする請求項１乃至６の何れか一つに記載の車両の走行制御装置。
12. 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５に記載の車両の走行制御装置。
13. 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。
14. 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輪の舵角を修正する舵角可変手段と、前記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６の何れか一つに記載の車両の走行制御装置。
15. 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ことを特徴とする請求項１乃至６の何れか一つに記載の車両の走行制御装置。

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