JP7344008B2 - 操舵制御装置、操舵制御方法、及び操舵制御システム - Google Patents

Description

本発明は、車両の前輪及び後輪の操舵角を制御する、操舵制御装置、操舵制御方法、及び操舵制御システムに関する。

特許文献１に開示される４輪車両は、前輪を転舵する際の転舵力を付与する前輪転舵アクチュエータと、後輪を転舵する際の転舵力を付与する後輪転舵アクチュエータと、前輪転舵アクチュエータ及び後輪転舵アクチュエータの駆動制御を行う駆動制御部と、駆動制御部と連係しながら４輪車両を所定の経路に沿って誘導する支援制御を行う誘導支援制御部と、を備える。

特開２０１５－２１４１７９号公報

ところで、車両の外界情報（周辺環境）に基づく経路に沿って車両を誘導する前後輪操舵制御において、後輪の操舵角を運転者によるステアリングホイールの操舵角に依存せずに設定すると、障害物回避などの誘導は可能であっても、運転者のステアリングホイール操作とは相関の無い車両挙動が生じることで、運転者に違和感を与えるおそれがあった。

本発明は、従来の実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、車両の外界情報に基づく経路に沿って車両を誘導する際に、運転者の違和感を抑制することができる、操舵制御装置、操舵制御方法、及び操舵制御システムを提供することにある。

本発明によれば、その１つの態様において、取得したステアリングホイールの操舵角に応じて、車両に予め設定された基準位置における基準旋回半径に関する物理量を求め、前記基準旋回半径に関する物理量に基づいて、前輪の操舵角と後輪の操舵角の基準配分を求め、外界認識部によって取得された前記車両の外界情報のうち、前記車両の前方の障害物に対する前記車両の相対位置の情報を取得し、前記相対位置の情報に基づいて、前記基準旋回半径を維持した状態で、前記基準配分に対して前記前輪の操舵角と前記後輪の操舵角の配分を変化させるための、前輪操舵指令と後輪操舵指令とを求めるよう構成され、前記車両の旋回外側に前記障害物に関する情報を取得したとき、前記基準配分に対して、前記前輪の操舵角を減少させ、前記後輪の操舵角を前記前輪の操舵角に対して逆相に増加させ、前記相対位置が前記車両の前部から後部へ移るにしたがって、前記後輪の操舵角に対して前記前輪の操舵角が大きくなるように、前輪操舵指令と後輪操舵指令を求めることを特徴としている。
また、本発明によれば、その１つの態様において、取得したステアリングホイールの操舵角に応じて、車両に予め設定された基準位置における基準旋回半径に関する物理量を求め、前記基準旋回半径に関する物理量に基づいて、前輪の操舵角と後輪の操舵角の基準配分を求め、外界認識部によって取得された前記車両の外界情報のうち、前記車両の前方の障害物に対する前記車両の相対位置の情報を取得し、前記相対位置の情報に基づいて、前記基準旋回半径を維持した状態で、前記基準配分に対して前記前輪の操舵角と前記後輪の操舵角の配分を変化させるための、前輪操舵指令と後輪操舵指令とを求めるよう構成され、前記車両の旋回内側に前記障害物に関する情報を取得したとき、前記基準配分に対して、前記前輪の操舵角を減少させ、前記後輪の操舵角を前記前輪の操舵角に対して逆相に増加させ、前記相対位置が前記車両の中央部から後部へ移るにしたがって、前記後輪の操舵角に対して前記前輪の操舵角が大きくなるように、前輪操舵指令と後輪操舵指令を求めることを特徴としている。
また、本発明によれば、その１つの態様において、取得したステアリングホイールの操舵角に応じて、車両に予め設定された基準位置における基準旋回半径に関する物理量を求め、前記基準旋回半径に関する物理量に基づいて、前輪の操舵角と後輪の操舵角の基準配分を求め、外界認識部によって取得された前記車両の外界情報のうち、前記車両の前方の障害物に対する前記車両の相対位置の情報を取得し、前記車両の旋回内側に障害物が存在する場合、前記基準配分に対して前記前輪の操舵角と前記後輪の操舵角の配分を変化させ、前記基準旋回半径を維持した状態で前記車両の走行軌跡の最内周旋回半径を拡大させて前記車両と障害物との接触を抑止するための、前輪操舵指令と後輪操舵指令とを求め、前記車両の旋回外側に障害物が存在する場合、前記基準配分に対して前記前輪の操舵角と前記後輪の操舵角の配分を変化させ、前記基準旋回半径を維持した状態で前記車両の走行軌跡の最外周旋回半径を減少させて前記車両と障害物との接触を抑止するための、前記前輪操舵指令と前記後輪操舵指令とを求めることを特徴としている。

本発明によれば、車両の外界情報に基づく経路に沿って車両を誘導する際に、運転者の違和感を抑制することができる。

操舵制御システムを備えた車両を示す図である。 操舵制御システムの構成を示すブロック図である。 車両の旋回外側に障害物が存在するときの操舵角変化を示す状態図である。 車両の旋回外側に障害物が存在するときの前後輪の操舵角、及び、車両最外周旋回半径の変化を示すタイムチャートである。 後輪を中立位置とし前輪を転舵させたときの旋回中心を示す図である。 後輪を転舵し前輪を中立位置としたときの旋回中心を示す図である。 車両の旋回内側に障害物が存在するときの操舵角変化を示す状態図である。 車両の旋回内側に障害物が存在するときの前後輪の操舵角、及び、車両最内周旋回半径の変化を示すタイムチャートである。 前輪を転舵し、後輪を前輪とは逆相に転舵させたときの旋回中心を示す図である。 前後輪操舵制御の手順を示すフローチャートである。

以下、本発明に係る操舵制御装置、操舵制御方法、及び操舵制御システムの実施形態を、図面に基づいて説明する。
図１は、操舵制御システムを搭載した車両１の概略図である。

図１の車両１は、左右一対の前輪２，２、及び、左右一対の後輪３，３を備えた４輪自動車である。
車両１は、前輪２，２の操舵角を制御する前輪操舵装置５、及び、後輪３，３の操舵角を制御する後輪操舵装置６を備える。

前輪操舵装置５及び後輪操舵装置６は、いずれも、ステアリングホイール４と転舵輪との間に機械的な結合を持たないステアバイワイヤ方式の操舵装置であり、操舵力を発生する電動モータなどの操舵アクチュエータ５Ａ，６Ａをそれぞれ備える。
つまり、操舵制御システムは、前後輪の操舵角をステアリングホイール４の操舵角に応じて一義的に決まる操舵角に制御することができ、また、前後輪の操舵角をステアリングホイール４の操舵角とは無関係な任意の操舵角に制御することができる。

前輪操舵装置５及び後輪操舵装置６は、操舵制御装置７からの指令に応じて操舵アクチュエータが操舵力を発生することで、転舵輪の操舵角を制御する。
なお、前輪操舵装置５は、システム異常時にステアリングホイール４と前輪２，２とをクラッチなどで機械的に結合するバックアップ機構を備えることができる。

操舵制御装置７は、プロセッサ、メモリ、Ｉ／Ｏ、これらを接続するバスを備えるマイクロコンピュータを主体とする電子制御装置であって、入力した各種情報に基づいて演算し、演算結果としての操舵指令を前輪操舵装置５及び後輪操舵装置６に出力する、コントロール部としての機能を備える。
操舵制御装置７は、ステアリングホイール４の操舵角を含む運転者の各種操作情報、加速度などの車両１の運転状態に関する情報、及び、外界認識装置８によって取得された車両１の外界情報（周辺環境の情報）などを入力する。

外界認識装置８は、カメラなどの外界検出デバイスを用いて車両１の障害物や駐車位置などに関する外界情報を取得する外界認識部である。
外界認識装置８は、車両１の前方の外界情報を取得するために車両１の前方に設置された第１外界認識センサ８Ａ、車両１の後方の外界情報を取得するために車両１の後方に設置された第２外界認識センサ８Ｂ、車両１の右側方の外界情報を取得するために車両１の右側方に設置された第３外界認識センサ８Ｃ、車両１の左側方の外界情報を取得するために車両１の左側方に設置された第４外界認識センサ８Ｄを備え、車両１の全方位の外界情報を取得する。

但し、外界認識センサとしてカメラを用いる場合、カメラの画角などに応じて外界認識センサの設置数を適宜増減でき、４個のカメラを車両１の４方に設置する構成に限定されない。
また、操舵制御装置７は、車両１の外部から車両１の外界情報を取得することができる。

ここで、外界認識装置８が取得する障害物に関する外界情報は、車両１の前方の障害物に対する車両１の相対位置に関する情報を含む。
なお、外界認識部は、ＧＰＳ（Global Positioning System）などで取得された車両１の位置情報と地図データとの組み合わせによる駐車場の認識などに基づき、車両１の前方の障害物に対する車両１の相対位置に関する情報を取得することができる。

操舵制御装置７は、ステアリングホイール４の操舵角に応じて主に前輪２，２の操舵角を制御する通常の操舵制御機能を備える。
また、操舵制御装置７は、車両１の旋回走行中に、車両１が旋回外側若しくは旋回内側に存在する障害物と接触することを避けるために、前後輪の操舵角を自動的に変更して障害物を避けた経路に沿って車両１を誘導する接触回避支援機能を備えている。

ここで、操舵制御装置７は、通常の操舵角制御において、ステアリングホイール４の操舵角に応じた旋回半径で車両１を旋回走行させるために、後輪３，３の操舵角を中立位置（操舵角＝０）に保持しつつ、ステアリングホイール４の操舵角に応じて前輪２，２の操舵角を制御する。
つまり、通常の操舵角制御における操舵角の配分（基準配分）は、操舵角の絶対値の比率で表すと、前輪操舵角：後輪操舵角＝１００：０に設定される。

但し、操舵制御装置７は、ステアリングホイール４の操舵角に応じた通常の操舵角制御においても後輪操舵を実施することができる。
つまり、通常の操舵角制御における操舵角の配分（基準配分）が、例えば、前輪操舵角：後輪操舵角＝９０：１０などに設定されるシステムや、ステアリングホイール４の操舵角などに応じて操舵角の配分（基準配分）が変更されるシステムとすることができる。

一方、操舵制御装置７は、接触回避支援機能において、車両１に予め設定された基準位置における旋回半径である基準旋回半径を維持した状態で前輪２，２の操舵角と後輪３，３の操舵角の配分を基準配分から変化させることで、車両１の旋回軌跡の最外周若しくは最内周の径を変化させ、旋回走行中の車両１が障害物と接触することを避ける。
ここで、接触回避支援機能によって前後輪の操舵角の配分を変化させても、基準旋回半径が維持されるから、運転者のステアリングホイール操作とは相関の無い車両挙動が生じて運転者に違和感を与えることを抑止できる。

なお、本実施形態において、車両１の旋回半径の基準位置は、車両１の中心に設定される。
但し、車両１の旋回半径の基準位置は車両１の中心に限定されず、車両１の運転席、車両１の後席などに設定することが可能で、また、車両１の乗員による選択操作などに応じて変更できるよう構成することもできる。

ステアリングホイール４の操舵角に応じて主に前輪２，２の操舵角を制御する通常の操舵制御が行われる場合、車両前端の旋回外側が旋回軌跡の最外周となり、また、車両後端の旋回内側が旋回軌跡の最内周となる。
そして、車両１の旋回外側又は旋回内側に障害物が存在する場合に、運転者の不注意によって、車両前端の旋回外側又は車両後端の旋回内側が障害物と接触する可能性が生じる。

そこで、操舵制御装置７は、ステアリングホイール４の操舵角や、外界認識装置８によって取得した障害物に関する情報などに基づいて、車両１が旋回走行中に障害物と接触するか否かを予測する。
そして、操舵制御装置７は、旋回走行中に車両１が障害物と接触すると予測すると、基準旋回半径を維持した状態で前後輪の操舵角の配分を基準配分から変更することで、車両１の走行軌跡の最外周半径又は最内周半径を変化させ、車両１が旋回走行中に障害物と接触することを回避する接触回避支援制御を行う。
なお、接触回避支援制御については、後でより詳細に説明する。

図２は、接触回避支援制御を実施する操舵制御装置７の機能ブロック図である。
操舵制御装置７は、情報処理部７Ａ、目標操舵角算出部７Ｂ、及びアクチュエータ制御部７Ｃとしての機能をソフトウェアとして備える。
情報処理部７Ａは、外界認識装置８によって取得された外界情報の他、車両１の運転状態に関する情報、及び、運転者１０による車両１の運転操作に関する情報を入力する。

ここで、車両１の運転状態に関する情報とは、車両１の走行速度（車速）ＶＳＰの情報、車両１の前後方向及び左右方向の加速度Ｇの情報などである。
車速ＶＳＰの情報は車速センサ１３によって取得され、加速度Ｇの情報は加速度センサ１４によって取得される。

また、運転者１０の運転操作に関する情報とは、運転者１０によるアクセルベダル１１の操作情報、運転者１０によるブレーキペダル１２の操作情報、運転者１０によるステアリングホイール４の操舵角の情報などである。
アクセルベダル１１の操作情報はアクセル開度センサ１５によって取得され、ブレーキペダル１２の操作情報はブレーキ操作センサ１６によって取得され、ステアリングホイール４の操舵角情報はステアリング操舵角センサ１７によって取得される。
また、情報処理部７Ａは、車両１の諸元情報を記憶する記憶部を有している。

情報処理部７Ａは、接触回避支援機能として、車両１の運転状態に関する情報、運転者１０の運転操作に関する情報、外界情報などの入力情報、更に、車両１の諸元情報に基づき、車両１の現在位置からの移動経路に関する情報を予測する。
そして、情報処理部７Ａは、外界認識装置８によって取得された障害物に関する情報、詳しくは、車両１の前方の障害物に対する車両１の相対位置に関する情報と、予測した車両１の予測移動経路の情報とに基づき、このまま車両１が旋回走行した場合に車両１が障害物と接触するか否かを予測する。

情報処理部７Ａは、車両１と障害物との接触を予測すると、基準旋回半径を維持した状態で操舵角配分を変更する制御を実施することで、車両走行軌跡の最外周半径又は最内周半径を車両１と障害物との接触を回避するのに十分な長さだけ変化させることができるか否かを判断する。
ここで、基準旋回半径を維持した状態で操舵角配分を変更する制御では、車両走行軌跡の最外周半径又は最内周半径を車両１と障害物との接触を回避するのに十分な長さだけ変化させることができず、車両１と障害物との接触を回避できない場合、操舵制御装置７は、基準旋回半径を維持することよりも接触回避を優先し、旋回半径の変更を伴う前後輪操舵制御を実施して、障害物を避けた経路に沿って車両１を誘導する。

目標操舵角算出部７Ｂは、旋回中の車両１と障害物との接触が予測されている場合、予測移動経路、及び、基準旋回半径を維持しながら車両１と障害物との接触を回避できるか否かの判断結果に基づき、予測移動経路を修正して障害物を回避するための修正移動経路（目標軌道）を生成し、修正移動経路を実現するための時系列の前後輪操舵指令（前後輪の目標操舵角）を求める。
アクチュエータ制御部７Ｃは、目標操舵角算出部７Ｂが求めた前輪操舵角の指令に基づき、前輪操舵装置５の操舵アクチュエータを制御して、前輪２，２の操舵角を指令値に調整する。また、アクチュエータ制御部７Ｃは、目標操舵角算出部７Ｂが求めた後輪操舵角の指令に基づき、後輪操舵装置６の操舵アクチュエータを制御して、後輪３，３の操舵角を指令値に調整する。

なお、外界認識装置８は、単眼カメラの画像処理によって障害物の認識情報を取得することができ、また、ステレオカメラやレーザレーダ等の形状認識装置である外界認識デバイスで障害物に関する情報を取得することもできる。
また、外界認識装置８で取得した駐車位置の認識情報に基づき自動で駐車操作（アクセル操作、ブレーキ操作、及び前輪操舵）を行う自動駐車装置（電子制御装置）を車両１が備える場合、操舵制御装置７は、係る自動駐車装置による自動駐車操作時に、車両１の旋回半径を変更せずに障害物を回避する接触回避支援制御を実施することができる。

以下では、接触回避支援制御における操舵角配分の変更処理を詳細に説明する。
まず、旋回外側の障害物を避けるときの操舵角配分の変更処理を説明する。
図３は、旋回外側の障害物を避けるための操舵角配分の変更処理が実施されるときの前後輪の操舵角変化の様子を示した状態図である。
また、図４は、旋回外側の障害物を避けるための操舵角配分の変更処理が実施されるときの操舵角、旋回半径の変化を示したタイムチャートである。

図３に示したように、前輪２，２をステアリングホイール４の操舵角に応じた操舵角に転舵し、後輪３，３を中立位置とした通常の旋回走行中、換言すれば、基準配分による操舵制御中は、車両１の前端外側が一番外側（最外周）を旋回することになる。
ここで、操舵制御装置７は、車両１の前方の旋回外側に障害物を検出したとき、その障害物が車両１の走行軌跡の最外周、つまり、車両１の前端外側の旋回軌跡（図３のRout1）よりも旋回内側にあって、このまま車両１が旋回走行した場合に車両１の前端外側が障害物に接触することになるか否かを判断する。

更に、操舵制御装置７は、車両１の前端外側が障害物に接触することを予測したときは、基準旋回半径を維持した状態で操舵角配分を変更する制御によって障害物を避けることが可能であるか否かを、障害物を回避可能な車両最外周の旋回半径（図３のRout2）、換言すれば、車両１の旋回中心から障害物の内側までの距離に基づき判断する。
そして、基準旋回半径を維持しながら障害物を避けることが可能であれば、操舵制御装置７は、前輪２，２の操舵角と後輪３，３の操舵角との配分を基準配分から変化させるための前輪操舵指令、後輪操舵指令を、前輪操舵装置５、後輪操舵装置６にそれぞれ出力する。

前輪２，２を転舵し、後輪３，３を中立位置としたときは、図５に示すように、車両１の旋回中心が後輪３，３の車軸の延長線上になって、旋回中心から最も遠い車体前端の外側が一番外側（最外周）を旋回し、車体後端の内側が一番内側（最内周）を旋回することになる。
これに対し、前輪２，２の操舵角を中立位置とし、後輪３，３を逆相に操舵したときは、図６に示すように、車両１の旋回中心が、前輪２，２の車軸の延長線上になって、旋回中心から最も遠い車体後端の外側が一番外側（最外周）を旋回し、車体前端の内側が一番内側（最内周）を旋回することになる。

そこで、操舵制御装置７は、車両１の旋回外側に障害物が存在する場合、車両１の前端が障害物に達する前に、前輪２，２の操舵角を減少させて中立位置付近に戻すとともに後輪３，３の操舵角を前輪２，２の操舵角に対して逆相に増加させ、図６に示したように、車体後端の外側が一番外側（最外周）を旋回する状態とし、この状態で車両１の前端が障害物に達するようにする。

その後、操舵制御装置７は、障害物に対する車両１の相対位置が車両１の前部から後部へ移るにしたがって、後輪３，３の操舵角に対して前輪２，２の操舵角が大きくなるように変化させて基準配分のときの操舵角にまで徐々に戻すようにする。
この基準配分に戻す過程で、旋回外側となる車体側面のうちで一番内側を旋回する部分が車両１の前部から後部に移るから、この一番内側を旋回する部分が障害物に最も近い部分になるように、障害物に対する車両１の相対位置の変化に合わせて配分を変化させることで、基準旋回半径を維持しつつ障害物との接触を回避することが可能である。

次に、図４を参照しつつ、前述した旋回外側の障害物を避けるときの操舵角の配分制御を更に説明する。
操舵制御装置７は、旋回外側の障害物から所定間隔だけ手前の時刻ｔ０で接触回避支援制御を開始し、時刻ｔ０から時刻ｔ１にかけて、前輪２，２の操舵角をステアリングホイール４の操舵角に応じた操舵角から中立位置に戻すとともに、後輪３，３の操舵角を中立から逆相に操舵する。

換言すれば、操舵制御装置７は、時刻ｔ０から時刻ｔ１にかけて、前輪２，２の操舵角を減少させ、後輪３，３の操舵角を前輪２，２の操舵角に対して逆相に増加させるように前輪操舵指令と後輪操舵指令を求めることで、前後輪の操舵角の配分を基準配分から変化させる。
これにより、基準旋回半径を維持した状態で、車両前端の外側の旋回半径を障害物に接触しない旋回半径まで減少させて、車両１の障害物への到達に備える。

次に、操舵制御装置７は、車両１の前端が障害物に達すると、時刻ｔ１から時刻ｔ２にかけ、障害物に対する車両１の相対位置が車両１の前部から後部へ移るにしたがって、前輪２，２の操舵角を中立位置付近から旋回内側に向けて切り戻すとともに、後輪３，３の操舵角を逆相から中立位置に向けて戻して、基準旋回半径を維持した状態で車両１の旋回外側で最小旋回半径となる位置を車両１の前端から後端に移動させることで、障害物との接触を避ける。
そして、操舵制御装置７は、車両１の後端外側が最外周を旋回する基準配分状態に戻ると、時刻ｔ３で、ステアリングホイール４の操舵角に応じて前輪２，２を操舵する通常制御（基準配分）に戻る。

次に、旋回内側の障害物を避けるときの操舵角配分の変更処理を説明する。
図７は、旋回内側の障害物を避けるための操舵角配分の変更処理が実施されるときの前後輪の操舵角変化の様子を示した状態図である。
また、図８は、旋回内側の障害物を避けるための操舵角配分の変更処理が実施されるときの操舵角、旋回半径の変化を示したタイムチャートである。

図５に示したように、前輪２，２を転舵し後輪３，３を中立位置とした通常の旋回走行中、換言すれば、基準配分による操舵中は、車体後端の内側が一番内側（最内周）を旋回することになる。
ここで、操舵制御装置７は、車両１の前方の旋回内側に障害物を検出したとき、その障害物が車両１の走行軌跡の最内周、つまり、車両１の後端内側の旋回軌跡（図７のRin1）よりも旋回外側にあって、このまま車両１が旋回走行した場合に車両１の後端内側が障害物に接触することになるか否かを判断する。

更に、操舵制御装置７は、車両１の後端内側が障害物に接触することを予測したときは、基準旋回半径を維持した状態で操舵角配分を変更する制御によって障害物を避けることが可能であるか否かを、障害物を回避可能な車両最内周の旋回半径（図７のRin2）、換言すれば、車両１の旋回中心から障害物の外側までの距離に基づき判断する。
そして、基準旋回半径を維持しながら障害物を避けることが可能であれば、操舵制御装置７は、前輪２，２の操舵角と後輪３，３の操舵角との配分を基準配分から変化させる指令を前輪操舵装置５及び後輪操舵装置６を出力する。

前輪２，２を転舵し、後輪３，３を中立位置としたときは、図５に示すように、車両１の旋回中心が後輪３，３の車軸の延長線上になって、旋回中心から最も近い車体後端の内側が一番内側（最内周）を旋回することになる。
また、前輪２，２の操舵角を中立位置とし、後輪３，３を逆相に操舵したときは、図６に示すように、車両１の旋回中心が、前輪２，２の車軸の延長線上になって、旋回中心から最も近い車体前端の内側が一番内側（最内周）を旋回することになる。

つまり、図５の操舵角の基準配分状態では車体後端の内側が旋回内側の障害物に接触することになるからといって、予め図６の操舵角の配分状態に変更してしまうと、車体前端の内側が旋回内側の障害物に接触することになってしまう。
これに対し、前輪２，２及び後輪３，３を逆相に同じ操舵角だけ転舵させたときは、図９に示すように、車両１の旋回中心が、車両１の中心を通る幅方向の延長線上になって、車両１の中央部内側が一番内側（最内周）を旋回することになるが、このときの最内周旋回半径（図７のRin2）は、図５の操舵角の基準配分状態及び図６の操舵角の配分状態のときよりも拡大する。

そこで、操舵制御装置７は、車両１の旋回内側に障害物が存在する場合、前後輪の操舵角の配分を、例えば前輪２，２及び後輪３，３を逆相に同じ操舵角だけ転舵させる配分に変化させることで、基準旋回半径を維持した状態で車両１の走行軌跡の最内周旋回半径を拡大し、車両１の内側が障害物に接触することを抑止する。
以下で、上記の支援制御における操舵角の制御を、図８を参照しつつ詳細に説明する。

操舵制御装置７は、障害物から所定間隔だけ手前の時刻ｔ０で接触回避支援制御を開始し、時刻ｔ０から時刻ｔ１にかけて、前輪２，２の操舵角をステアリングホイール４の操舵角に応じた操舵角から減少させるとともに、後輪３，３の操舵角を中立から前輪２，２の操舵角に対して逆相に操舵して、前後輪の操舵角を略同じ角度で逆相とする。
換言すれば、操舵制御装置７は、時刻ｔ０から時刻ｔ１にかけて、前後輪の操舵角の配分を基準配分から変更する。

これにより、基準旋回半径を維持しつつ、時刻ｔ１で車両１の最内周旋回半径を障害物より外側（図７のRin2）にまで増大させる。
換言すれば、操舵制御装置７は、図８の時刻ｔ０から時刻ｔ１の間で、前後輪の操舵角の基準配分に対し、前輪２，２の操舵角を減少させ、後輪３，３の操舵角を前輪２，２の操舵角に対して逆相に増加させるように、前輪操舵指令と後輪操舵指令を求める。

次に、操舵制御装置７は、障害物の相対位置が車両１の中央から後端に移動し、車両１が障害物を通過すると（時刻ｔ２）、前輪２，２の操舵角を増加させるとともに後輪３，３の操舵角を減少させて、ステアリングホイール４の操舵角に応じて前輪２，２を操舵する通常制御（基準配分）に戻る（時刻ｔ３）。
換言すれば、操舵制御装置７は、図８の時刻ｔ１から時刻ｔ２の間で、前方の障害物に対する車両１の相対位置が車両１の中央部から後部へ移るにしたがって、後輪３，３の操舵角（操舵角の絶対値）に対して前輪２，２の操舵角（操舵角の絶対値）が大きくなるように、前輪操舵指令と後輪操舵指令を求める。

上記のように、操舵制御装置７は、操舵角配分を変更する接触回避支援制御によって、基準旋回半径を維持した状態で障害物との接触を回避するので、障害物回避のための支援制御によって車両１の挙動が運転者のステアリングホイール４の操作と相関の無い挙動になってしまうことを抑止でき、運転者の違和感を抑制できる。
つまり、障害物との接触を回避するための操舵制御で、車両１の基準位置の旋回半径が変わってしまうと、ステアリングホイール４の操作と相関の無い車両挙動が発生していると運転者が感じるおそれがある。
これに対し、障害物を回避するために操舵角を自動制御しても車両１の基準位置の旋回半径を維持できれば、運転者は車両１の挙動変化を感じ難く、運転者の違和感を抑制しつつ接触回避の支援制御を実施できる。

図１０は、接触回避支援制御の手順を示すフローチャートである。
操舵制御装置７は、まず、ステップＳ１０１で、ステアリングホイール４の操舵角などの運転者の運転操作情報を取得する。

操舵制御装置７は、ステップＳ１０２で、外界認識装置８による障害物の認識などに基づき、障害物の位置情報を取得する。
操舵制御装置７は、ステップＳ１０３で、ステアリングホイール４の操舵角に応じた基準旋回半径、前後輪の基本操舵角、更に、車両１の最外周旋回半径及び最内周旋回半径などを含む車両旋回制御量（物理量）の算出を行う。

操舵制御装置７は、ステップＳ１０４で、車両１の前方で検出された障害物と車両１とが接触する可能性があるか否かを判断する。
詳細には、操舵制御装置７は、障害物の車両１に対する相対位置から、標準的な前後輪の操舵配分時（基準配分）における車両１の旋回中心から障害物までの距離に相当する接触旋回半径を求める。

そして、操舵制御装置７は、接触旋回半径がステップＳ１０３で求めた最外周旋回半径（図３のRout1）と最内周旋回半径（図７のRin1）との間に存在する場合（最内周旋回半径≦接触旋回半径≦最外周旋回半径）、車両１が障害物と接触する可能性が有ると判断する。
一方、操舵制御装置７は、接触旋回半径が最外周旋回半径よりも大きいか、若しくは、接触旋回半径が最内周旋回半径よりも小さい場合（最内周旋回半径＞接触旋回半径又は接触旋回半径＞最外周旋回半径）、車両１が障害物と接触する可能性は無いと判断する。
つまり、操舵制御装置７は、予測される今後の旋回軌跡上に障害物が存在するか否かに基づき、接触の可能性の有無を判断する。

そして、操舵制御装置７は、車両１が障害物と接触する可能性が有る場合はステップＳ１０５からステップＳ１０６に進み、車両１が障害物と接触する可能性が無い場合はステップＳ１０５からステップＳ１０６－ステップＳ１０９を迂回してステップＳ１１０に進む。
操舵制御装置７は、ステップＳ１０６で、基準旋回半径を維持した状態での操舵角配分からの切り替えで、車両１が障害物と接触することを回避できる最内周旋回半径又は最外周旋回半径に変更できるか否かを判断する。

操舵制御装置７は、ステップＳ１０３で求めた基準旋回半径に基づき、基準旋回半径を維持したまま実現可能な最小の最外周旋回半径及び最大の最内周旋回半径を求め、求めた最小の最外周旋回半径及び最大の最内周旋回半径と、接触旋回半径とを比較することで、車両１が障害物と接触することを回避できるか否かを判断する。
つまり、操舵制御装置７は、接触旋回半径が最大の最内周旋回半径よりも小さい場合は（接触旋回半径＜最大の最内周旋回半径）、接触回避支援制御によって車両１の基準位置の基準旋回半径を維持したまま最内周旋回半径を拡大することで、旋回内側の障害物との接触を回避することが可能であると判断する。

また、操舵制御装置７は、接触旋回半径が最小の最外周旋回半径よりも大きい場合は（接触旋回半径＞最小の最外周旋回半径）、接触回避支援制御によって車両１の基準位置の基準旋回半径を維持したまま最外周旋回半径を縮小することで、旋回外側の障害物との接触を回避することが可能であると判断する。
また、操舵制御装置７は、接触旋回半径が最大の最内周旋回半径以上であるか（接触旋回半径≧最大の最内周旋回半径）、若しくは、接触旋回半径が最小の最外周旋回半径以下である場合は（接触旋回半径≦最小の最外周旋回半径）、車両１の基準位置の基準旋回半径を維持する操舵制御では、障害物との接触を避けることはできないと判断する。

操舵制御装置７は、次のステップＳ１０７で、ステップＳ１０６の判断結果に基づき、接触回避のための操舵角の算出処理を切り替える。
つまり、操舵制御装置７は、ステップＳ１０６で、基準旋回半径を維持しつつ接触回避が可能であると判断すると、ステップＳ１０８に進み、基準旋回半径を維持しつつ最内周旋回半径を拡大するか若しくは最外周旋回半径を縮小する操舵角算出を行う。
ステップＳ１０８での操舵角算出は、図３－図９を参照しつつ説明したように、旋回外側の障害物を避けるか旋回外側の障害物を避けるかに応じて実施され、基準旋回半径を維持した状態で操舵角の前後配分を変更することで、最内周旋回半径を拡大するか若しくは最外周旋回半径を縮小する。

一方、操舵制御装置７は、ステップＳ１０６で、基準旋回半径を維持しつつ接触を回避することはできないと判断すると、ステップＳ１０９に進み、車両１の基準位置の基準旋回半径を維持することなく、障害物との接触を回避できる経路に車両１を導くための操舵角算出を行う。
なお、操舵制御装置７は、ステップＳ１０９で操舵角の算出処理を行うときに、車両１の基準位置の基準旋回半径を維持しつつ接触を回避する基本制御とは異なり、車両１の基準位置の旋回半径が変化し得る操舵制御を行うことを、画面表示や音声などで警告することができる。

また、操舵制御装置７は、ステップＳ１０９で操舵角の算出処理を行うときに、車両１が障害物と接触することを回避するための制駆動制御の指令を車両１の制駆動装置に出力することができる。
操舵制御装置７は、ステップＳ１１０で、ステップＳ１０３、ステップＳ１０８、ステップＳ１０９の各ステップにて求めた前後輪の目標操舵角に基づき、前輪操舵指令を前輪操舵装置５へ出力し後輪操舵指令を後輪操舵装置６へ出力して、前後輪操舵制御を行う。

上記実施形態で説明した各技術的思想は、矛盾が生じない限りにおいて、適宜組み合わせて使用することができる。
また、好ましい実施形態を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種々の変形態様を採り得ることは自明である。

例えば、図３－図９に示した、車両１と障害物との接触を避けるため基準配分から変更する前後輪の操舵角配分は一態様に過ぎず、車両１の諸元などに応じて適宜設定され得る値である。
また、操舵制御装置７は、接触回避支援制御を、車速が所定の低速域であることを条件に実施することができる。
また、車両１の外界情報に基づいて、基準旋回半径を維持した状態で、基準配分に対して前輪の操舵角と後輪の操舵角の配分を変化させる前後輪操舵制御は、例えば、レーンキープアシストシステムなどに適用することが可能であり、障害物回避に限定されない。

１…車両、２，２…前輪、３，３…後輪、４…ステアリングホイール、５…前輪操舵装置、６…後輪操舵装置、７…操舵制御装置、８…外界認識装置（外界認識部）

Claims (9)

1. 入力された情報に基づいて演算を行い、演算した結果を車両の前輪の操舵角を制御する前輪操舵装置と、前記車両の後輪の操舵角を制御する後輪操舵装置と、に出力するコントロール部を備える操舵制御装置であって、
   前記コントロール部は、
   取得したステアリングホイールの操舵角に応じて、前記車両に予め設定された基準位置における基準旋回半径に関する物理量を求め、
   前記基準旋回半径に関する物理量に基づいて、前記前輪の操舵角と前記後輪の操舵角の基準配分を求め、
   外界認識部によって取得された前記車両の外界情報のうち、前記車両の前方の障害物に対する前記車両の相対位置の情報を取得し、
   前記相対位置の情報に基づいて、前記基準旋回半径を維持した状態で、前記基準配分に対して前記前輪の操舵角と前記後輪の操舵角の配分を変化させるための、前輪操舵指令と後輪操舵指令とを求め、
   前記前輪操舵指令を前記前輪操舵装置へ出力し、前記後輪操舵指令を前記後輪操舵装置へ出力するよう構成され、
   前記車両の旋回外側に前記障害物に関する情報を取得したとき、前記基準配分に対して、前記前輪の操舵角を減少させ、前記後輪の操舵角を前記前輪の操舵角に対して逆相に増加させ、
   前記相対位置が前記車両の前部から後部へ移るにしたがって、前記後輪の操舵角に対して前記前輪の操舵角が大きくなるように、
   前記前輪操舵指令と前記後輪操舵指令を求める、
   操舵制御装置。
2. 入力された情報に基づいて演算を行い、演算した結果を車両の前輪の操舵角を制御する前輪操舵装置と、前記車両の後輪の操舵角を制御する後輪操舵装置と、に出力するコントロール部を備える操舵制御装置であって、
   前記コントロール部は、
   取得したステアリングホイールの操舵角に応じて、前記車両に予め設定された基準位置における基準旋回半径に関する物理量を求め、
   前記基準旋回半径に関する物理量に基づいて、前記前輪の操舵角と前記後輪の操舵角の基準配分を求め、
   外界認識部によって取得された前記車両の外界情報のうち、前記車両の前方の障害物に対する前記車両の相対位置の情報を取得し、
   前記相対位置の情報に基づいて、前記基準旋回半径を維持した状態で、前記基準配分に対して前記前輪の操舵角と前記後輪の操舵角の配分を変化させるための、前輪操舵指令と後輪操舵指令とを求め、
   前記前輪操舵指令を前記前輪操舵装置へ出力し、前記後輪操舵指令を前記後輪操舵装置へ出力するよう構成され、
   前記車両の旋回内側に前記障害物に関する情報を取得したとき、前記基準配分に対して、前記前輪の操舵角を減少させ、前記後輪の操舵角を前記前輪の操舵角に対して逆相に増加させ、
   前記相対位置が前記車両の中央部から後部へ移るにしたがって、前記後輪の操舵角に対して前記前輪の操舵角が大きくなるように、
   前記前輪操舵指令と前記後輪操舵指令を求める、
   操舵制御装置。
3. 入力された情報に基づいて演算を行い、演算した結果を車両の前輪の操舵角を制御する前輪操舵装置と、前記車両の後輪の操舵角を制御する後輪操舵装置と、に出力するコントロール部を備える操舵制御装置であって、
   前記コントロール部は、
   取得したステアリングホイールの操舵角に応じて、前記車両に予め設定された基準位置における基準旋回半径に関する物理量を求め、
   前記基準旋回半径に関する物理量に基づいて、前記前輪の操舵角と前記後輪の操舵角の基準配分を求め、
   外界認識部によって取得された前記車両の外界情報のうち、前記車両の前方の障害物に対する前記車両の相対位置の情報を取得し、
   前記車両の旋回内側に障害物が存在する場合、前記基準配分に対して前記前輪の操舵角と前記後輪の操舵角の配分を変化させ、前記基準旋回半径を維持した状態で前記車両の走行軌跡の最内周旋回半径を拡大させて前記車両と障害物との接触を抑止するための、前輪操舵指令と後輪操舵指令とを求め、
   前記車両の旋回外側に障害物が存在する場合、前記基準配分に対して前記前輪の操舵角と前記後輪の操舵角の配分を変化させ、前記基準旋回半径を維持した状態で前記車両の走行軌跡の最外周旋回半径を減少させて前記車両と障害物との接触を抑止するための、前記前輪操舵指令と前記後輪操舵指令とを求め、
   前記前輪操舵指令を前記前輪操舵装置へ出力し、前記後輪操舵指令を前記後輪操舵装置へ出力する、
   操舵制御装置。
4. 車両の前輪の操舵角を制御する前輪操舵装置と、前記車両の後輪の操舵角を制御する後輪操舵装置と、を備える車両に搭載された操舵制御装置が実行する操舵制御方法であって、
   取得したステアリングホイールの操舵角に応じて、前記車両に予め設定された基準位置における基準旋回半径に関する物理量を求めるステップと、
   前記基準旋回半径に関する物理量に基づいて、前記前輪の操舵角と前記後輪の操舵角の基準配分を求めるステップと、
   外界認識部によって取得された前記車両の外界情報のうち、前記車両の前方の障害物に対する前記車両の相対位置の情報を取得するステップと、
   前記相対位置の情報に基づいて、前記基準旋回半径を維持した状態で、前記基準配分に対して前記前輪の操舵角と前記後輪の操舵角の配分を変化させるための、前輪操舵指令と後輪操舵指令とを求めるステップと、
   前記前輪操舵指令を前記前輪操舵装置へ出力し、前記後輪操舵指令を前記後輪操舵装置へ出力するステップと、
   を含み、
   前記前輪操舵指令と前記後輪操舵指令とを求めるステップは、
   前記車両の旋回外側に前記障害物に関する情報を取得したとき、前記基準配分に対して、前記前輪の操舵角を減少させ、前記後輪の操舵角を前記前輪の操舵角に対して逆相に増加させ、
   前記相対位置が前記車両の前部から後部へ移るにしたがって、前記後輪の操舵角に対して前記前輪の操舵角が大きくなるように、
   前記前輪操舵指令と前記後輪操舵指令を求める、
   操舵制御方法。
5. 車両の前輪の操舵角を制御する前輪操舵装置と、前記車両の後輪の操舵角を制御する後輪操舵装置と、を備える車両に搭載された操舵制御装置が実行する操舵制御方法であって、
   取得したステアリングホイールの操舵角に応じて、前記車両に予め設定された基準位置における基準旋回半径に関する物理量を求めるステップと、
   前記基準旋回半径に関する物理量に基づいて、前記前輪の操舵角と前記後輪の操舵角の基準配分を求めるステップと、
   外界認識部によって取得された前記車両の外界情報のうち、前記車両の前方の障害物に対する前記車両の相対位置の情報を取得するステップと、
   前記相対位置の情報に基づいて、前記基準旋回半径を維持した状態で、前記基準配分に対して前記前輪の操舵角と前記後輪の操舵角の配分を変化させるための、前輪操舵指令と後輪操舵指令とを求めるステップと、
   前記前輪操舵指令を前記前輪操舵装置へ出力し、前記後輪操舵指令を前記後輪操舵装置へ出力するステップと、
   を含み、
   前記前輪操舵指令と前記後輪操舵指令とを求めるステップは、
   前記車両の旋回内側に前記障害物に関する情報を取得したとき、前記基準配分に対して、前記前輪の操舵角を減少させ、前記後輪の操舵角を前記前輪の操舵角に対して逆相に増加させ、
   前記相対位置が前記車両の中央部から後部へ移るにしたがって、前記後輪の操舵角に対して前記前輪の操舵角が大きくなるように、
   前記前輪操舵指令と前記後輪操舵指令を求める、
   操舵制御方法。
6. 車両の前輪の操舵角を制御する前輪操舵装置と、前記車両の後輪の操舵角を制御する後輪操舵装置と、を備える車両に搭載された操舵制御装置が実行する操舵制御方法であって、
   取得したステアリングホイールの操舵角に応じて、前記車両に予め設定された基準位置における基準旋回半径に関する物理量を求めるステップと、
   前記基準旋回半径に関する物理量に基づいて、前記前輪の操舵角と前記後輪の操舵角の基準配分を求めるステップと、
   外界認識部によって取得された前記車両の外界情報のうち、前記車両の前方の障害物に対する前記車両の相対位置の情報を取得するステップと、
   前記車両の旋回内側に障害物が存在する場合、前記基準配分に対して前記前輪の操舵角と前記後輪の操舵角の配分を変化させ、前記基準旋回半径を維持した状態で前記車両の走行軌跡の最内周旋回半径を拡大させて前記車両と障害物との接触を抑止するための、前輪操舵指令と後輪操舵指令とを求めるステップと、
   前記車両の旋回外側に障害物が存在する場合、前記基準配分に対して前記前輪の操舵角と前記後輪の操舵角の配分を変化させ、前記基準旋回半径を維持した状態で前記車両の走行軌跡の最外周旋回半径を減少させて前記車両と障害物との接触を抑止するための、前記前輪操舵指令と前記後輪操舵指令とを求めるステップと、
   前記前輪操舵指令を前記前輪操舵装置へ出力し、前記後輪操舵指令を前記後輪操舵装置へ出力するステップと、
   を含む、操舵制御方法。
7. 車両の外界情報を取得する外界認識部と、
   コントロール部であって、
   取得したステアリングホイールの操舵角に応じて、前記車両に予め設定された基準位置における基準旋回半径に関する物理量を求め、
   前記基準旋回半径に関する物理量に基づいて、前記車両の前輪の操舵角と前記車両の後輪の操舵角の基準配分を求め、
   外界認識部によって取得された前記車両の外界情報のうち、前記車両の前方の障害物に対する前記車両の相対位置の情報を取得し、
   前記相対位置の情報に基づいて、前記基準旋回半径を維持した状態で、前記基準配分に対して前記前輪の操舵角と前記後輪の操舵角の配分を変化させるための、前輪操舵指令と後輪操舵指令とを求め、
   前記前輪操舵指令と前記後輪操舵指令を出力するよう構成され、
   前記車両の旋回外側に前記障害物に関する情報を取得したとき、前記基準配分に対して、前記前輪の操舵角を減少させ、前記後輪の操舵角を前記前輪の操舵角に対して逆相に増加させ、
   前記相対位置が前記車両の前部から後部へ移るにしたがって、前記後輪の操舵角に対して前記前輪の操舵角が大きくなるように、
   前記前輪操舵指令と前記後輪操舵指令を求める、
   前記コントロール部と、
   前記コントロール部から出力された前記前輪操舵指令を取得する前輪操舵装置と、
   前記コントロール部から出力された前記後輪操舵指令を取得する後輪操舵装置と、
   を備える操舵制御システム。
8. 車両の外界情報を取得する外界認識部と、
   コントロール部であって、
   取得したステアリングホイールの操舵角に応じて、前記車両に予め設定された基準位置における基準旋回半径に関する物理量を求め、
   前記基準旋回半径に関する物理量に基づいて、前記車両の前輪の操舵角と前記車両の後輪の操舵角の基準配分を求め、
   外界認識部によって取得された前記車両の外界情報のうち、前記車両の前方の障害物に対する前記車両の相対位置の情報を取得し、
   前記相対位置の情報に基づいて、前記基準旋回半径を維持した状態で、前記基準配分に対して前記前輪の操舵角と前記後輪の操舵角の配分を変化させるための、前輪操舵指令と後輪操舵指令とを求め、
   前記前輪操舵指令と前記後輪操舵指令を出力するよう構成され、
   前記車両の旋回内側に前記障害物に関する情報を取得したとき、前記基準配分に対して、前記前輪の操舵角を減少させ、前記後輪の操舵角を前記前輪の操舵角に対して逆相に増加させ、
   前記相対位置が前記車両の中央部から後部へ移るにしたがって、前記後輪の操舵角に対して前記前輪の操舵角が大きくなるように、
   前記前輪操舵指令と前記後輪操舵指令を求める、
   前記コントロール部と、
   前記コントロール部から出力された前記前輪操舵指令を取得する前輪操舵装置と、
   前記コントロール部から出力された前記後輪操舵指令を取得する後輪操舵装置と、
   を備える操舵制御システム。
9. 車両の外界情報を取得する外界認識部と、
   コントロール部であって、
   取得したステアリングホイールの操舵角に応じて、前記車両に予め設定された基準位置における基準旋回半径に関する物理量を求め、
   前記基準旋回半径に関する物理量に基づいて、前記車両の前輪の操舵角と前記車両の後輪の操舵角の基準配分を求め、
   外界認識部によって取得された前記車両の外界情報のうち、前記車両の前方の障害物に対する前記車両の相対位置の情報を取得し、
   前記車両の旋回内側に障害物が存在する場合、前記基準配分に対して前記前輪の操舵角と前記後輪の操舵角の配分を変化させ、前記基準旋回半径を維持した状態で前記車両の走行軌跡の最内周旋回半径を拡大させて前記車両と障害物との接触を抑止するための、前輪操舵指令と後輪操舵指令とを求め、
   前記車両の旋回外側に障害物が存在する場合、前記基準配分に対して前記前輪の操舵角と前記後輪の操舵角の配分を変化させ、前記基準旋回半径を維持した状態で前記車両の走行軌跡の最外周旋回半径を減少させて前記車両と障害物との接触を抑止するための、前記前輪操舵指令と前記後輪操舵指令とを求め、
   前記前輪操舵指令と前記後輪操舵指令を出力する、
   前記コントロール部と、
   前記コントロール部から出力された前記前輪操舵指令を取得する前輪操舵装置と、
   前記コントロール部から出力された前記後輪操舵指令を取得する後輪操舵装置と、
   を備える操舵制御システム。