車両制御装置
【課題】運転者に対する違和感や、装置消耗の少ない車両制御装置を提供することである。
【解決手段】トルク差生成機構９は、トルク発生源１２によるトルクを左右車輪間のトルク差として左右輪に伝達する。車両状態検出手段１９は、車両の運動状態や運転者の操作状況を検出する。外界情報検出手段１８は、外界の情報を検出する。上位の制御手段１０は、運転者の操作意図を推定し、その推定された運転者に意図に応じて車両運動を管理し、制御する。そして、制御手段１０は、推定された運転者の意図に合わせて、トルク差生成機構制御手段１１に制御指令を出力し、ルク差生成機構９により、レーン制御を行う。
【解決手段】トルク差生成機構９は、トルク発生源１２によるトルクを左右車輪間のトルク差として左右輪に伝達する。車両状態検出手段１９は、車両の運動状態や運転者の操作状況を検出する。外界情報検出手段１８は、外界の情報を検出する。上位の制御手段１０は、運転者の操作意図を推定し、その推定された運転者に意図に応じて車両運動を管理し、制御する。そして、制御手段１０は、推定された運転者の意図に合わせて、トルク差生成機構制御手段１１に制御指令を出力し、ルク差生成機構９により、レーン制御を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両制御装置に係り、特に、車両が現在走行中の車線から逸脱することの防止や、隣の車線へ移動するレーンチェンジなどのレーン制御に好適な車両制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両運動を制御し、車線からの逸脱防止やレーンチェンジなどのレーン制御を行う車両制御装置としては、車両が走行車線から逸脱を事前に判断し、その逸脱を修正する方向に転舵制御トルクを操舵アクチュエータにより発生させることにより、転舵量を制御するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。これによって車両にヨーモーメントを発生させ、車線からの逸脱を防止する。
【０００３】
また、車両が車線から逸脱しそうになった場合に、車両の制動力発生手段を制御し、車両左右輪の制動力を独立に制御することで、左右輪に制動力差を発生させ、車線からの逸脱を回避する方向にヨーモーメントを発生させるものが知られている（例えば、特許文献２参照）。この方法によると、高応答かつハンドルに対する違和感の少ない車両運動制御を行うことができる。
【特許文献１】特開平１１−９６４９７号広報
【特許文献２】特開２００１−３１０７１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示されている車線逸脱防止制御を行う車両制御装置にあっては、車両制御を行う際の転舵アクチュエータによって操舵角を調整するとその動きがハンドルに直接伝わってしまい、運転者はそれを違和感として感じる。
【０００５】
また、特許文献２に開示されている車線からの逸脱防止制御を行う車両制御装置の場合には、制動力発生手段を用いるため、車両が減速することにより運転者は減速感を違和感として感じる。また、減速するため、制御完了後には再加速が必要になる場合もある。さらに、大きな制御を必要としない場合の進行方向修正を行う場合にも制動力発生手段を動作させるため、制動力発生手段が一般的な摩擦式ブレーキ装置であった場合、ブレーキパッドの摩耗が生じ、ブレーキパッドの寿命が低下することになる。
【０００６】
本発明の目的は、運転者に対する違和感や、装置消耗の少ない車両制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、１つのトルク発生源によるトルクを左右車輪間のトルク差として左右輪に伝達するための伝達機構を有するトルク差生成機構と、車両の運動状態や運転者の操作状況を検出するための車両状態検出手段と、外界の情報を検出するための外界情報検出手段と、運転者の操作意図を推定し、その推定された運転者に意図に応じて車両運動を管理し、制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記推定された運転者の意図に合わせて、前記トルク差生成機構により、レーン制御を行うようにしたものである。
かかる構成により、レーン制御時の運転者に対する違和感や、装置消耗の少なくし得るものとなる。
【０００８】
（２）上記（１）において、好ましくは、車両制御装置による制御の要否を切り替えるスイッチ手段と、前記トルク発生源と前記トルク差生成機構との接続と切断を切り替えるためのトルク遮断手段とを備え、前記トルク遮断手段は、前記スイッチ手段と連動して、前記前記トルク発生源と前記トルク差生成機構との接続と切断を切り替えるようにしたものである。
【０００９】
（３）上記（１）において、好ましくは、前記制御手段は、前記車両状態検出手段や前記外界情報検出手段により検出された車両状態と外界情報とから算出される車両制御に必要なヨーモーメントが、前記トルク差生成機構により生成できるヨーモーメントより大きいと判断した場合、車両に備えられている駆動力生成手段や制動力発生手段、操舵手段を前記トルク差生成機構と連携して操作することによって、必要ヨーモーメントを発生させることにより、レーン制御するようにしたものである。
【００１０】
（４）上記（１）において、好ましくは、前記トルク差生成機構は後左右輪に接続され、後左右輪にトルク差を発生させるようにしたものである。
【００１１】
（５）上記（１）において、好ましくは、前記制御手段は、車両運動を管理し、コントロールする上位の制御手段と、前記トルク差生成機構を制御するトルク差生成機構制御手段とからなり、前記トルク差生成機構制御手段は、前記上位制御手段から送信される駆動指令値を受信し、受信した駆動指令値とトルク差生成機構の動作状況に基づいて、前記トルク差生成機構を駆動制御するようにしたものである。
【００１２】
（６）上記（５）において、好ましくは、前記トルク差生成機構制御手段はトルク差生成機構に内蔵されるものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、運転者に対する違和感や、装置消耗を少なくしてレーン制御を行いえるものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図１〜図５を用いて、本発明の一実施形態による車両制御装置の構成及び動作について説明する。
最初に、図１を用いて、本実施形態による車両制御装置を搭載する車両の構成について説明する。
図１は、本発明の一実施形態による車両制御装置を搭載する車両の構成を示すシステムブロック図である。
【００１５】
車両１は、動力源として、例えばエンジン２を備えている。エンジン２が発生した動力は変速機３に伝達され、車軸４を介して、左右前輪５ＦＬ，５ＦＲに伝達され、車両１を駆動する。また、エンジン２による動力は、駆動力制御手段６によってエンジン２や変速機３をコントロールすることにより、前輪５ＦＬ，５ＦＲに伝達される駆動力を調整することができる。
【００１６】
エンジン２は発電機７にも接続されており、電力線８を介してトルク差生成機構９に電力を供給する。ここで、発電機７とトルク差生成機構９との間にバッテリやキャパシタなどのエネルギを貯蔵する手段と、スイッチと、このスイッチを制御するコントローラとを備えたエネルギストレージを配置して、ここから電力を供給するものとしてもよい。トルク差生成機構９は、上位の制御手段の１０からの駆動指令値を元に、トルク差生成機構制御手段１１によって動作をコントロールされる。トルク発生源１２で発生するトルクは、トルク差生成機構９により反動トルクとされ、後輪５ＲＬ，５ＲＲ間にトルク差を発生させ、車両１にヨーモーメントを与え、車両１の進行方向を制御する。
【００１７】
トルク差生成機構９は、トルク差生成機構制御手段１１と、モータなどのトルク発生源１２の他に、反動トルク機構２００と、差動装置２０１を備えているが、こられの詳細な構造については、図２を用いて後述する。また、トルク差生成機構制御手段１１は、トルク差生成機構９に内蔵されている。
【００１８】
また、車両１は、運転者が操作し車両の進行方向を決めるためのハンドル１３とハンドル操作量に合わせて転舵をアシストするパワーステアリングシステム等の転舵アクチュエータ１４と、それをコントロールする操舵制御手段１５と、移動している車両を停止させるための制動力発生手段１６を備える。制動力発生手段１６は、各車輪毎に設けられ、制動力制御手段１７によって各輪の制動力発生手段１６の動作をコントロールし、各輪に発生する制動力を独立に制御できる。制動力発生手段１６としては、例えば、バルブとポンプで構成されたブレーキ液圧制御ユニットを有するブレーキ装置や、モータと直動機構により構成されたブレーキ装置を用いる。
さらに、車両１は、車両の回りの情報を検出するためのカメラ，センサ，レーダなどの外界情報検出手段１８と、速度センサ，加速度センサ，ヨーレイトセンサ，操舵角計など運転者の操作や車両の状態を検出するための車両状態検出手段１９を備える。ここで、外界情報とは、道路に関する情報，他車両に関する情報，障害物に関する情報などである。また、車両の状態とは、操舵角や、アクセル開度，ブレーキ操作量など運転者の操作状態や、車速，ヨーレイト，加速度など車両の運動状態のことを示す。また、ウインカーなどのスイッチ類の状態も車両状態として得る。
【００１９】
ここで、車両運動をコントロールする上位の制御手段１０と、駆動力制御手段６と、トルク差生成機構制御手段１１と、操舵制御手段１５と、制動力制御手段１７は、通信手段２０により接続されている。上位の制御手段１０は、運転者操作意図推定手段を備え、外界情報検出手段１８によって検出された外界情報と、車両状態検出手段１９により検出された運転者の操作や、現在の車両運動状態から、運転者が車両１を移動させたい方向を推定し、これに基づき車両１の操作に必要なヨーモーメントを算出する。この必要ヨーモーメントから、各部アクチュエータの制御指令値を計算し、通信手段２０を介して、各制御手段に伝達する。
【００２０】
また、レーン制御スイッチ２１は、運転者の意図によりオンオフされる。レーン制御スイッチ２１の状態は、上位の制御手段１０に取りこまれ、上位の制御手段１０は、オン状態と判定すると、自動レーン制御を行う。
【００２１】
次に、図２を用いて、本実施形態による車両制御装置であるトルク差生成機構９の構成について説明する。
図２は、本発明の一実施形態による車両制御装置であるトルク差生成機構の構成を示すスケルトン図である。
【００２２】
トルク差生成機構９は、トルク差生成機構制御手段１１と、モータなどのトルク発生源１２と、反動トルク機構２００と、差動装置２０１を備えている。
【００２３】
作動装置２０１は、差動入力要素２０２と、左右一対の傘歯車式サイドギア２０３ＲＬ，２０３ＲＲと、両サイドギアに噛合するピニオンギア２０４とを備え、これらは差動入力要素２０２によって回転支持されている。サイドギア２０３ＲＬ，２０３ＲＲとピニオンギア２０４の回転軸は、直角に配置される。左側のサイドギア２０３ＲＬは左後輪５ＲＬと接続され、右側のサイドギア２０３ＲＲは右後輪５ＲＲを接続される。この構成により、サイドギア２０３ＲＬ，２０３ＲＲの平均回転速度が、差動入力要素２０２の回転速度となり、サイドギア２０３ＲＬ，２０３ＲＲに回転速度差がないときには、サイドギア２０３ＲＬ，２０３ＲＲと差動入力要素２０２の回転速度は一致する。
【００２４】
反動トルク機構２００は、車体に固定されたハウジング２０６と、同一の減速比の回転要素を有する一対の遊星歯車機構２０７ａ，２０７ｂと、反動トルクの入力軸２０８と、一対の出力軸２０９ａ，２０９ｂとを備える。第一遊星歯車機構２０７ａは、第１サンギア２１０ａ、第１リングギア２１１ａ、第１プラネタリギア２１２ａ、第１プラネタリキャリア２１３ａから構成されている。第１プラネタリキャリア２１３ａは、第１サンギア２１０ａおよび第１リングギア２１１ａに噛合する第１プラネタリギア２１２ａを支持する。第２遊星歯車機構２０７ｂは、第２サンギア２１０ｂ、第２リングギア２１１ｂ、第２プラネタリギア２１２ｂ、第２プラネタリキャリア２１３ｂから構成されている。第２プラネタリキャリア２１３ｂは、第２サンギア２１０ｂおよび第２リングギア２１１ｂに噛合する第２プラネタリギアを支持する。サンギア２１０ａ，２１０ｂの歯数はともにＺｓであり、リングギア２１１ａ，２１１ｂの歯数はともにＺｒである。
【００２５】
第１サンギア２１０ａは、減速機構２１６を介してトルク発生源１２であるモータに連結され、第２サンギア２１０ｂは、ハウジング２０６に回転不能なように固定される。第１リングギア２１１ａと第２リングギア２１１ｂは、ハウジング２０６に対して回転可能なように支持されているが、互いのリングギア同士が相対回転不能なように連結される。第１プラネタリキャリア２１３ａは第１出力軸２０９ａおよび第１減速機構２１４ａを介して差動入力要素２０２に連結される。第１出力軸２０９ａの回転は、減速比１／Ｎを有する第１減速機構２１４ａによって１／Ｎ倍に減速されて差動入力要素２０２に伝達される。第２プラネタリキャリア２１３ｂは、第２出力軸２０９ｂおよび第２減速機構２１４ｂを介して、左車輪サイドギア２０３ＲＬに連結される。第２出力軸２０９ｂの回転は、第１減速機構２１４ａと同じ減速比１／Ｎを有する、第２減速機構２１４ｂによって１／Ｎ倍に減速されて左車輪サイドギア２０３ＲＬに伝達される。
【００２６】
第２出力軸２０９ｂと第２プラネタリキャリア２１３ｂが速度ωｂで回転するとき、第２サンギア２１０ｂがハウジング２０６に固定されているので、リングギア２１１ａ，２１１ｂの回転速度は（Ｚｒ＋Ｚｓ）／Ｚｒ×ωｂとなる。第１出力軸２０９ａと第１プラネタリキャリア２１３ａが速度ωａ、第１リングギア２１１ａが速度（Ｚｒ＋Ｚｓ）／Ｚｒ×ωｂで回転するとき、第１サンギア２１０ａと入力軸２０８の回転速度ωｉは（Ｚｒ＋Ｚｓ）／Ｚｓ×（ωａ−ωｂ）となる。したがって、第１出力軸と第２出力軸の回転速度差をΔω（＝ωａ−ωｂ）とすれば、入力軸２０８の回転速度ωｉは（Ｚｒ＋Ｚｓ）／Ｚｓ×Δωとなる。
【００２７】
このように、入力軸回転速度ωｉは、第１出力軸回転速度ωａの大きさや、第２出力軸回転速度ωｂの大きさには依存せず、第１出力軸と第２出力軸の回転速度差Δωに依存する。言い換えれば、トルク発生源１２のモータによって入力軸２０８の回転を速度ωｉに速度制御する場合、第１出力軸回転速度ωａと第２出力軸回転速度ωｂの大きさ、すなわち車両の速度は規定されず、回転速度差Δωのみが規定される。また、トルク発生源１２のモータによって入力軸２０８に入力トルクＴｉを与えるとき、第１出力軸２０９ａには第１出力トルクＴａとして、トルク｛（Ｚｒ＋Ｚｓ）／Ｚｓ×Ｔｉ｝が出力される。他方、第２出力軸２０９ｂには第２出力トルクＴｂとして、第１出力軸２０９ａとは大きさが同じで反対方向のトルク｛−（Ｚｒ＋Ｚｓ）／Ｚｓ×Ｔｉ｝が出力される。以上のように、第１出力軸２０９ａと第２出力軸２０９ｂに反動トルクを生成することができ、後輪５ＲＬ，５ＲＲの間にトルク差を発生させることができる。換言すると、図２に示すトルク差生成機構は、トルクモータの出力軸に遊星歯車機構を適用して反動トルクを生成し、左右車輪間にトルク差を発生させるものである。そして、トルク発生源１２のモータの正逆転によって、後輪５ＲＬ，５ＲＲに発生する反動トルクの正負を逆転できる。
【００２８】
次に、図３及び図４を用いて、本実施形態による車両制御装置を用いたレーン制御の制御内容について説明する。
図３は、本発明の一実施形態による車両制御装置を用いたレーン制御である車線逸脱防止制御の内容を示すフローチャートである。図４は、本発明の一実施形態による車両制御装置を用いたレーン制御であるレーンチェンジ制御の内容を示すフローチャートである。
【００２９】
最初に、図３を用いて、レーン制御である車線逸脱防止制御の内容について説明する。
【００３０】
まず、図３のステップｓ１００において、上位の制御手段１０は、外界情報検出手段１８や車両状態検出手段１９により、外界情報や車両状態を検出する。
【００３１】
次に、ステップｓ１０１において、上位の制御手段１０は、検出された情報から、運転者の意図を推定する。例えば、ウインカーが操作されておらず、現在の走行車線と車両の角度が閾値以下であり、かつ、操舵角速度が閾値以下である場合には運転者は車線維持を意図した操作をしていると判断する。
【００３２】
次に、ステップｓ１０２において、上位の制御手段１０は、現在の車速，車両のヨー角，ヨーレイトや走行車線の状況などから、Δｔ後の車両の位置を推定する。Δｔ（＞０）後の車両位置を推定することによって車線からの逸脱量が大きくなる前に制御を介入させることができるので、より安定性の高い制御を実現することが可能となる。
【００３３】
そして、ステップｓ１０３において、上位の制御手段１０は、ステップｓ１０２で推定されたΔｔ後の車両の位置と現在走行中の車線との位置関係から、車両の走行車線からの逸脱可能性を判断する。例えば、車線端とΔｔ後の車両位置との距離が、予め設定した距離Ｄよりも小さくなる場合には、車線を逸脱しそうであると判定する。
【００３４】
次に、ステップｓ１０４において、上位の制御手段１０は、ステップｓ１０３の結果を元に、車線からの逸脱を回避するために必要なヨーモーメントを算出する。ここで、ヨーモーメントは、車線端とΔｔ後の車両位置との距離に応じて、逸脱の可能性が高い場合に大きくなるものとする。また、車両の状態，障害物の位置等にあわせて、必要とするヨーモーメントの大きさを変化させるようにしてもよいものである。
【００３５】
次に、ｓ１０５において、上位の制御手段１０は、ステップｓ１０４で計算された必要ヨーモーメントを生成するために必要なトルク差生成機構９の駆動指令値を算出する。
【００３６】
そして、ステップｓ１０６において、上位の制御手段１０は、ステップｓ１０５で計算された指令値を元に、トルク発生源１２の駆動指令値を算出する。
【００３７】
次に、ｓ１０７において、トルク差生成機構制御手段１１は、上位の制御手段１０によってステップｓ１０６で計算された指令値により、トルク発生源１２を駆動制御し、後輪５ＲＬ，５ＦＬ間に反動トルクを発生させる。ステップｓ１０８では、この発生した反動トルクによって車両にヨーモーメントが生じ、車両を逸脱回避方向に移動させることができる。
【００３８】
以上説明したように、本実施形態によれば、トルク差生成機構９を用いることにより、広い車速領域で車線からの逸脱防止制御を実現できる。また、トルク差生成機構９を用いるため、運転者に対して与える違和感が少なく、装置の消耗も少ないため、車両運動が不安定になる前の状態から車両運動介入が容易となる。そのため、車両の進行方向の変更に大きな力が必要となる前に制御により補正できるので、車線からのより逸脱を少ない制御量で防ぐことができるので車両の安定性が向上する。
【００３９】
トルク差を与える構成としてトルク差生成機構９を左右後輪に取り付けることで、前輪に付ける場合と比べて、トルク差生成機構９が作動した際にハンドル１３に伝達されるトルクが少なく、運転者の違和感を少なくできる。しかし、前輪の左右にトルク差を発生させる方式や、前後輪の左右でトルク差を発生させる方式としてもよいものである。
【００４０】
また、上位の制御手段１０とは別にトルク差生成機構制御手段１１を備える構成であるので、必要ヨーモーメントの算出は上位の制御手段１０で行い、実際のトルク差生成機構９の制御はトルク差生成機構制御手段１１で行うということで、上位の制御手段１０の計算負荷を軽減することができ、互いの制御装置がお互いの故障をチェックしあうことにより、安全性を向上させることもできる。
【００４１】
さらに、上位の制御手段１０からの指令値をトルク差生成機構制御手段１１に送信することで制御できる。そのため、基本構成として制動力制御装置など車両運動制御装置を備えた車両に付加的に備え付けることも容易となるのでユーザーの要望に柔軟に対応することができる。
【００４２】
またさらに、トルク差生成機構制御手段１１をトルク差生成機構９に内蔵する構成とすることによって、取り付けがより容易となり、本車両制御装置を安価に提供することが可能となる。
【００４３】
次に、図４を用いて、レーン制御であるレーンチェンジ制御の内容について説明する。
【００４４】
図４のステップｓ１００において、上位の制御手段１０は、外界情報検出手段１８や車両状態検出手段１９により、外界情報や車両状態を検出する。ここで、取得する情報は、図３の例と同様である。
【００４５】
次に、ステップｓ２０１において、上位の制御手段１０は、得られた情報に基づき、運転者操作意図推定手段により運転者の操作意図を推定する。ここでは運転者がレーンチェンジを意図しているものとして説明する。この判断には、例えば走行車線の状況、周りの環境、操舵角情報を用いる。例えば、隣の車線に障害物がなく、操舵角速度が閾値をこえている場合に運転者はレーンチェンジを意図しているものとして判断する。また、ウインカーが操作されていることを判断の基準としてもよい。なお、操舵角速度の閾値として、第１の閾値，第２の閾値（＞第１の閾値）として、操舵角速度が第１の閾値と第２の閾値の間の時は、レーンチェンジと判断し、操舵角速度が第２の閾値より大きいときは、右左折と判断するようにしてもよいものである。
【００４６】
次に、ステップｓ２０２において、上位の制御手段１０は、目標となる軌道を生成する。この目標軌道は車速や操舵角、外界情報などから判断し、レーンチェンジ後の車両の安定性を損なわず、他車両との衝突を避けることのできる速度で、レーンチェンジをするための軌道とする。
【００４７】
次に、ステップｓ２０３において、上位の制御手段１０は、目標軌道を達成するために必要なヨーモーメントを算出する。
【００４８】
次に、ステップｓ２０４において、上位の制御手段１０は、ステップｓ２０３で算出されたヨーモーメントを発生させるためのトルク差生成機構９の駆動指令値を算出する。また、ステップｓ２０５において、上位の制御手段１０は、トルク発生源１２の駆動指令値を算出する。それに基づいてトルク発生源１２を駆動し、ステップｓ２０６でトルク差生成機構９を駆動する。ステップｓ２０７では、これによって、左右後輪５ＲＬ，５ＲＲ間にトルク差が発生し、車両にヨーモーメントを付与する。これによって、車両を制御し、目標軌道を達成することで、運転者のレーンチェンジを補助する。
【００４９】
本実施形態によりレーンチェンジ補助を行うことで、運転者に違和感を与えることがない。また、装置の消耗を低減できる。そのため通常運転時から制御の介入が可能となるので、車両の安全性を向上させることができる。
【００５０】
次に、図５を用いて、本実施形態による車両制御装置であるトルク差生成機構の他の構成について説明する。
図５は、本発明の一実施形態による車両制御装置であるトルク差生成機構の他の構成を示すスケルトン図である。なお、図５において、図２と同一符号は、同一部分を示している。
【００５１】
本例のトルク差生成機構９Ａでは、トルク発生源１２の出力軸と反動トルク機構２００Ａの入力軸２０８との間に、クラッチ機構５００を設けている。クラッチ機構５００は、車両制御の要否が設定されるスイッチ２１（図１）のオンオフによって、開放締結が制御される。すなわち、スイッチ２１がオンされ、レーン制御が必要とされると、クラッチ機構５００が締結される。
【００５２】
クラッチ機構５００は、減速機構２１６と入力軸２０８との間のトルクを伝達するクラッチ板５０２と、クラッチ板５０２の接続状態を制御するコイル５０３で構成されている。トルク差生成機構制御手段１１とコイル５０３とは、電気的に接続されている。クラッチ板５０２が接続される場合、トルク発生源１２の駆動トルクは反動トルクとして後輪５ＲＬ，５ＲＲに伝達される。
【００５３】
この構成を用いて、スイッチ２１とクラッチ機構５００とを連動させ、スイッチ２１がＯＮになっている場合には、コイル５０３に通電し、クラッチ板５０２を接続し、トルク発生源１２から反動トルク機構２００へトルクを伝達し、図３や図４にて説明したと同様の制御を行う。また、スイッチ２１がＯＦＦになっている状態ではコイル５０３には通電せず、クラッチ板５０２を接続しないことで、トルク発生源１２から反動トルク機構２００へのトルクが伝達されないようにする。
【００５４】
この方式を用いることで、車両制御を必要としない場合にはトルク発生源１２がモータである場合、モータの連れ回りによる不要な回生やロスを排除することができる。また、スイッチ２１はウインカー等と連動し、操舵するときのみ使用するものとしてもよい。
【００５５】
また、トルク差生成機構９による車線からの逸脱防止制御が必要な状態で、スイッチ２１がＯＦＦの状態からＯＮにされた場合、クラッチ板５０２をすぐに接続せずに、トルク発生源１２と反動トルク機構２００と回転数を合わせた上で接続する。ここで、回転数が合うまでに時間を要する場合には制動力発生手段１６などの他のヨーモーメント生成手段を用いてその時間を補完するように車線からの逸脱防止制御を行うものとする。
【００５６】
以上説明したように、本実施形態によれば、広い車速範囲でトルク差生成可能なトルク差生成機構を用いることによって、運転者の意図に合わせた、車線からの逸脱防止やレーンチェンジなどのレーン制御を行うことができる。
【００５７】
また、トルク差生成機構を用いるため運転者に対してハンドルトルク増加や、減速感などの違和感を与えることがないものである。
【００５８】
さらに、ブレーキを用いないため装置消耗が少なくできる。このため、緊急時のみならず、通常の運転状態においても車両運動の制御が可能となり、車両の安全性を向上させることができる。
【００５９】
さらに、車両への取り付けが容易となる構成とすることによって、安価でユーザー要求に柔軟に対応できる車両制御装置とすることができる。
【００６０】
次に、図６及び図７を用いて、本発明の他の実施形態による車両制御装置の制御動作について説明する。なお、本実施形態による車両制御装置を搭載する車両の構成は、図１と同様である。また、本実施形態による車両制御装置であるトルク差生成機構９の構成は、図２若しくは図５と同様である。
図６は、本発明の他の実施形態による車両制御装置を用いたレーン制御である車線逸脱防止制御の内容を示すフローチャートである。図７は、本発明の他の実施形態による車両制御装置を用いたレーン制御である車線逸脱防止制御の説明図である。
【００６１】
本実施形態では、前述の実施形態とは異なり、トルク差生成機構９に加え、駆動力制御手段６や制動力制御手段１７、操舵制御手段１５を連携させて車線逸脱防止等レーン制御を行う。
【００６２】
ここでは、車線逸脱防止制御を例にして説明する。
【００６３】
ステップｓ３００からｓ３０４までの制御の流れは、図３の実施形態における制御の流れステップｓ１００からｓ１０４までと同じである。
【００６４】
ステップｓ３０４において、上位の制御装置１０は、算出されたヨーモーメントを基に、ステップｓ３０５において、上位の制御装置１０は、現在の車両状態において適切な制御手段を決定する。例えば、図７（Ｂ）に示すように、車線端への入射角（φ２）が大きく、車線からの逸脱回避に必要となるヨーモーメントが大きい場合には、トルク差生成手段９によって発生させられるヨーモーメントの上限を上回ることがあると想定される。この場合には、例えば、応答性が高く、大きなヨーモーメントを生成可能な制動力発生手段１７を使う。このときに、例えば制動力発生手段１６において一対の左右輪間の制動力に差を作ることによって、車両にヨーモーメントを付与する。なお、操舵角制御手段１５を用いてもよいものである。また、車速が高い場合には、駆動力制御手段６や制動力制御手段１７により、車速を低下させる。ステップｓ３０５では、これらの制御手段の内、最適な制御手段を選択する。ここで、選択する制御手段は、１つであってもよいし、２つ以上であってもよい。
【００６５】
続いてステップｓ３０６において、上位の制御装置１０は、ステップｓ３０５において選択された制御手段へ制御指令値を送信する。ここで、２つ以上の制御手段を選択している場合には、同時に、適切に車線からの逸脱防止を実現することができるように、それぞれの制御手段で発生させるヨーモーメントの配分を行い、それにあわせた指令値を送信する。
【００６６】
そして、ステップｓ３０７において、各制御装置は、上位の制御装置１０からの指令値を受信し、各アクチュエータを制御・駆動する。これによって、車両にヨーモーメントが付与され（ｓ３０８）、車線からの逸脱防止制御が実現される。
【００６７】
ここであげたのは、車線からの逸脱防止の場合だが、同様にレーンチェンジ補助の場合にも必要となるヨーモーメントに応じて各制御手段の制御量をコントロールすることによって、様々な場面に対応した車両制御を実現することができる。また、通常の制御時にはトルク差生成機構９を用いるので、普段は運転者に違和感を与えることがない。本実施形態で示したのは、緊急時に発生する状態なので、装置の摩耗も最小限とすることができる。
【００６８】
本実施形態によっても、広い車速範囲でトルク差生成可能なトルク差生成機構を用いることによって、運転者の意図に合わせた、車線からの逸脱防止やレーンチェンジなどのレーン制御を行うことができる。
【００６９】
また、トルク差生成機構を用いるため運転者に対してハンドルトルク増加や、減速感などの違和感を与えることがないものである。
【００７０】
さらに、ブレーキを用いないため装置消耗が少なくできる。このため、緊急時のみならず、通常の運転状態においても車両運動の制御が可能となり、車両の安全性を向上させることができる。
【００７１】
さらに、車両への取り付けが容易となる構成とすることによって、安価でユーザー要求に柔軟に対応できる車両制御装置とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の一実施形態による車両制御装置を搭載する車両の構成を示すシステムブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態による車両制御装置であるトルク差生成機構の構成を示すスケルトン図である。
【図３】本発明の一実施形態による車両制御装置を用いたレーン制御である車線逸脱防止制御の内容を示すフローチャートである。
【図４】本発明の一実施形態による車両制御装置を用いたレーン制御であるレーンチェンジ制御の内容を示すフローチャートである。
【図５】本発明の一実施形態による車両制御装置であるトルク差生成機構の他の構成を示すスケルトン図である。
【図６】本発明の他の実施形態による車両制御装置を用いたレーン制御である車線逸脱防止制御の内容を示すフローチャートである。
【図７】本発明の他の実施形態による車両制御装置を用いたレーン制御である車線逸脱防止制御の説明図である。
【符号の説明】
【００７３】
２…エンジン
３…変速機
４…車軸
５…車輪
６…駆動力制御手段
７…発電機
９…トルク差生成機構
１０…制御手段
１１…トルク差生成機構制御手段
１２…トルク発生源（モータ）
１４…操舵アクチュエータ
１５…操舵制御手段
１６…制動力発生手段（ブレーキ）
１７…制動力制御手段
１８…外界情報検出手段
１９…車両状態検出手段
２１…スイッチ
２０１…差動装置
２００…反動トルク機構
２０７…遊星歯車機構
５００…クラッチ機構
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両制御装置に係り、特に、車両が現在走行中の車線から逸脱することの防止や、隣の車線へ移動するレーンチェンジなどのレーン制御に好適な車両制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両運動を制御し、車線からの逸脱防止やレーンチェンジなどのレーン制御を行う車両制御装置としては、車両が走行車線から逸脱を事前に判断し、その逸脱を修正する方向に転舵制御トルクを操舵アクチュエータにより発生させることにより、転舵量を制御するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。これによって車両にヨーモーメントを発生させ、車線からの逸脱を防止する。
【０００３】
また、車両が車線から逸脱しそうになった場合に、車両の制動力発生手段を制御し、車両左右輪の制動力を独立に制御することで、左右輪に制動力差を発生させ、車線からの逸脱を回避する方向にヨーモーメントを発生させるものが知られている（例えば、特許文献２参照）。この方法によると、高応答かつハンドルに対する違和感の少ない車両運動制御を行うことができる。
【特許文献１】特開平１１−９６４９７号広報
【特許文献２】特開２００１−３１０７１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示されている車線逸脱防止制御を行う車両制御装置にあっては、車両制御を行う際の転舵アクチュエータによって操舵角を調整するとその動きがハンドルに直接伝わってしまい、運転者はそれを違和感として感じる。
【０００５】
また、特許文献２に開示されている車線からの逸脱防止制御を行う車両制御装置の場合には、制動力発生手段を用いるため、車両が減速することにより運転者は減速感を違和感として感じる。また、減速するため、制御完了後には再加速が必要になる場合もある。さらに、大きな制御を必要としない場合の進行方向修正を行う場合にも制動力発生手段を動作させるため、制動力発生手段が一般的な摩擦式ブレーキ装置であった場合、ブレーキパッドの摩耗が生じ、ブレーキパッドの寿命が低下することになる。
【０００６】
本発明の目的は、運転者に対する違和感や、装置消耗の少ない車両制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、１つのトルク発生源によるトルクを左右車輪間のトルク差として左右輪に伝達するための伝達機構を有するトルク差生成機構と、車両の運動状態や運転者の操作状況を検出するための車両状態検出手段と、外界の情報を検出するための外界情報検出手段と、運転者の操作意図を推定し、その推定された運転者に意図に応じて車両運動を管理し、制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記推定された運転者の意図に合わせて、前記トルク差生成機構により、レーン制御を行うようにしたものである。
かかる構成により、レーン制御時の運転者に対する違和感や、装置消耗の少なくし得るものとなる。
【０００８】
（２）上記（１）において、好ましくは、車両制御装置による制御の要否を切り替えるスイッチ手段と、前記トルク発生源と前記トルク差生成機構との接続と切断を切り替えるためのトルク遮断手段とを備え、前記トルク遮断手段は、前記スイッチ手段と連動して、前記前記トルク発生源と前記トルク差生成機構との接続と切断を切り替えるようにしたものである。
【０００９】
（３）上記（１）において、好ましくは、前記制御手段は、前記車両状態検出手段や前記外界情報検出手段により検出された車両状態と外界情報とから算出される車両制御に必要なヨーモーメントが、前記トルク差生成機構により生成できるヨーモーメントより大きいと判断した場合、車両に備えられている駆動力生成手段や制動力発生手段、操舵手段を前記トルク差生成機構と連携して操作することによって、必要ヨーモーメントを発生させることにより、レーン制御するようにしたものである。
【００１０】
（４）上記（１）において、好ましくは、前記トルク差生成機構は後左右輪に接続され、後左右輪にトルク差を発生させるようにしたものである。
【００１１】
（５）上記（１）において、好ましくは、前記制御手段は、車両運動を管理し、コントロールする上位の制御手段と、前記トルク差生成機構を制御するトルク差生成機構制御手段とからなり、前記トルク差生成機構制御手段は、前記上位制御手段から送信される駆動指令値を受信し、受信した駆動指令値とトルク差生成機構の動作状況に基づいて、前記トルク差生成機構を駆動制御するようにしたものである。
【００１２】
（６）上記（５）において、好ましくは、前記トルク差生成機構制御手段はトルク差生成機構に内蔵されるものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、運転者に対する違和感や、装置消耗を少なくしてレーン制御を行いえるものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図１〜図５を用いて、本発明の一実施形態による車両制御装置の構成及び動作について説明する。
最初に、図１を用いて、本実施形態による車両制御装置を搭載する車両の構成について説明する。
図１は、本発明の一実施形態による車両制御装置を搭載する車両の構成を示すシステムブロック図である。
【００１５】
車両１は、動力源として、例えばエンジン２を備えている。エンジン２が発生した動力は変速機３に伝達され、車軸４を介して、左右前輪５ＦＬ，５ＦＲに伝達され、車両１を駆動する。また、エンジン２による動力は、駆動力制御手段６によってエンジン２や変速機３をコントロールすることにより、前輪５ＦＬ，５ＦＲに伝達される駆動力を調整することができる。
【００１６】
エンジン２は発電機７にも接続されており、電力線８を介してトルク差生成機構９に電力を供給する。ここで、発電機７とトルク差生成機構９との間にバッテリやキャパシタなどのエネルギを貯蔵する手段と、スイッチと、このスイッチを制御するコントローラとを備えたエネルギストレージを配置して、ここから電力を供給するものとしてもよい。トルク差生成機構９は、上位の制御手段の１０からの駆動指令値を元に、トルク差生成機構制御手段１１によって動作をコントロールされる。トルク発生源１２で発生するトルクは、トルク差生成機構９により反動トルクとされ、後輪５ＲＬ，５ＲＲ間にトルク差を発生させ、車両１にヨーモーメントを与え、車両１の進行方向を制御する。
【００１７】
トルク差生成機構９は、トルク差生成機構制御手段１１と、モータなどのトルク発生源１２の他に、反動トルク機構２００と、差動装置２０１を備えているが、こられの詳細な構造については、図２を用いて後述する。また、トルク差生成機構制御手段１１は、トルク差生成機構９に内蔵されている。
【００１８】
また、車両１は、運転者が操作し車両の進行方向を決めるためのハンドル１３とハンドル操作量に合わせて転舵をアシストするパワーステアリングシステム等の転舵アクチュエータ１４と、それをコントロールする操舵制御手段１５と、移動している車両を停止させるための制動力発生手段１６を備える。制動力発生手段１６は、各車輪毎に設けられ、制動力制御手段１７によって各輪の制動力発生手段１６の動作をコントロールし、各輪に発生する制動力を独立に制御できる。制動力発生手段１６としては、例えば、バルブとポンプで構成されたブレーキ液圧制御ユニットを有するブレーキ装置や、モータと直動機構により構成されたブレーキ装置を用いる。
さらに、車両１は、車両の回りの情報を検出するためのカメラ，センサ，レーダなどの外界情報検出手段１８と、速度センサ，加速度センサ，ヨーレイトセンサ，操舵角計など運転者の操作や車両の状態を検出するための車両状態検出手段１９を備える。ここで、外界情報とは、道路に関する情報，他車両に関する情報，障害物に関する情報などである。また、車両の状態とは、操舵角や、アクセル開度，ブレーキ操作量など運転者の操作状態や、車速，ヨーレイト，加速度など車両の運動状態のことを示す。また、ウインカーなどのスイッチ類の状態も車両状態として得る。
【００１９】
ここで、車両運動をコントロールする上位の制御手段１０と、駆動力制御手段６と、トルク差生成機構制御手段１１と、操舵制御手段１５と、制動力制御手段１７は、通信手段２０により接続されている。上位の制御手段１０は、運転者操作意図推定手段を備え、外界情報検出手段１８によって検出された外界情報と、車両状態検出手段１９により検出された運転者の操作や、現在の車両運動状態から、運転者が車両１を移動させたい方向を推定し、これに基づき車両１の操作に必要なヨーモーメントを算出する。この必要ヨーモーメントから、各部アクチュエータの制御指令値を計算し、通信手段２０を介して、各制御手段に伝達する。
【００２０】
また、レーン制御スイッチ２１は、運転者の意図によりオンオフされる。レーン制御スイッチ２１の状態は、上位の制御手段１０に取りこまれ、上位の制御手段１０は、オン状態と判定すると、自動レーン制御を行う。
【００２１】
次に、図２を用いて、本実施形態による車両制御装置であるトルク差生成機構９の構成について説明する。
図２は、本発明の一実施形態による車両制御装置であるトルク差生成機構の構成を示すスケルトン図である。
【００２２】
トルク差生成機構９は、トルク差生成機構制御手段１１と、モータなどのトルク発生源１２と、反動トルク機構２００と、差動装置２０１を備えている。
【００２３】
作動装置２０１は、差動入力要素２０２と、左右一対の傘歯車式サイドギア２０３ＲＬ，２０３ＲＲと、両サイドギアに噛合するピニオンギア２０４とを備え、これらは差動入力要素２０２によって回転支持されている。サイドギア２０３ＲＬ，２０３ＲＲとピニオンギア２０４の回転軸は、直角に配置される。左側のサイドギア２０３ＲＬは左後輪５ＲＬと接続され、右側のサイドギア２０３ＲＲは右後輪５ＲＲを接続される。この構成により、サイドギア２０３ＲＬ，２０３ＲＲの平均回転速度が、差動入力要素２０２の回転速度となり、サイドギア２０３ＲＬ，２０３ＲＲに回転速度差がないときには、サイドギア２０３ＲＬ，２０３ＲＲと差動入力要素２０２の回転速度は一致する。
【００２４】
反動トルク機構２００は、車体に固定されたハウジング２０６と、同一の減速比の回転要素を有する一対の遊星歯車機構２０７ａ，２０７ｂと、反動トルクの入力軸２０８と、一対の出力軸２０９ａ，２０９ｂとを備える。第一遊星歯車機構２０７ａは、第１サンギア２１０ａ、第１リングギア２１１ａ、第１プラネタリギア２１２ａ、第１プラネタリキャリア２１３ａから構成されている。第１プラネタリキャリア２１３ａは、第１サンギア２１０ａおよび第１リングギア２１１ａに噛合する第１プラネタリギア２１２ａを支持する。第２遊星歯車機構２０７ｂは、第２サンギア２１０ｂ、第２リングギア２１１ｂ、第２プラネタリギア２１２ｂ、第２プラネタリキャリア２１３ｂから構成されている。第２プラネタリキャリア２１３ｂは、第２サンギア２１０ｂおよび第２リングギア２１１ｂに噛合する第２プラネタリギアを支持する。サンギア２１０ａ，２１０ｂの歯数はともにＺｓであり、リングギア２１１ａ，２１１ｂの歯数はともにＺｒである。
【００２５】
第１サンギア２１０ａは、減速機構２１６を介してトルク発生源１２であるモータに連結され、第２サンギア２１０ｂは、ハウジング２０６に回転不能なように固定される。第１リングギア２１１ａと第２リングギア２１１ｂは、ハウジング２０６に対して回転可能なように支持されているが、互いのリングギア同士が相対回転不能なように連結される。第１プラネタリキャリア２１３ａは第１出力軸２０９ａおよび第１減速機構２１４ａを介して差動入力要素２０２に連結される。第１出力軸２０９ａの回転は、減速比１／Ｎを有する第１減速機構２１４ａによって１／Ｎ倍に減速されて差動入力要素２０２に伝達される。第２プラネタリキャリア２１３ｂは、第２出力軸２０９ｂおよび第２減速機構２１４ｂを介して、左車輪サイドギア２０３ＲＬに連結される。第２出力軸２０９ｂの回転は、第１減速機構２１４ａと同じ減速比１／Ｎを有する、第２減速機構２１４ｂによって１／Ｎ倍に減速されて左車輪サイドギア２０３ＲＬに伝達される。
【００２６】
第２出力軸２０９ｂと第２プラネタリキャリア２１３ｂが速度ωｂで回転するとき、第２サンギア２１０ｂがハウジング２０６に固定されているので、リングギア２１１ａ，２１１ｂの回転速度は（Ｚｒ＋Ｚｓ）／Ｚｒ×ωｂとなる。第１出力軸２０９ａと第１プラネタリキャリア２１３ａが速度ωａ、第１リングギア２１１ａが速度（Ｚｒ＋Ｚｓ）／Ｚｒ×ωｂで回転するとき、第１サンギア２１０ａと入力軸２０８の回転速度ωｉは（Ｚｒ＋Ｚｓ）／Ｚｓ×（ωａ−ωｂ）となる。したがって、第１出力軸と第２出力軸の回転速度差をΔω（＝ωａ−ωｂ）とすれば、入力軸２０８の回転速度ωｉは（Ｚｒ＋Ｚｓ）／Ｚｓ×Δωとなる。
【００２７】
このように、入力軸回転速度ωｉは、第１出力軸回転速度ωａの大きさや、第２出力軸回転速度ωｂの大きさには依存せず、第１出力軸と第２出力軸の回転速度差Δωに依存する。言い換えれば、トルク発生源１２のモータによって入力軸２０８の回転を速度ωｉに速度制御する場合、第１出力軸回転速度ωａと第２出力軸回転速度ωｂの大きさ、すなわち車両の速度は規定されず、回転速度差Δωのみが規定される。また、トルク発生源１２のモータによって入力軸２０８に入力トルクＴｉを与えるとき、第１出力軸２０９ａには第１出力トルクＴａとして、トルク｛（Ｚｒ＋Ｚｓ）／Ｚｓ×Ｔｉ｝が出力される。他方、第２出力軸２０９ｂには第２出力トルクＴｂとして、第１出力軸２０９ａとは大きさが同じで反対方向のトルク｛−（Ｚｒ＋Ｚｓ）／Ｚｓ×Ｔｉ｝が出力される。以上のように、第１出力軸２０９ａと第２出力軸２０９ｂに反動トルクを生成することができ、後輪５ＲＬ，５ＲＲの間にトルク差を発生させることができる。換言すると、図２に示すトルク差生成機構は、トルクモータの出力軸に遊星歯車機構を適用して反動トルクを生成し、左右車輪間にトルク差を発生させるものである。そして、トルク発生源１２のモータの正逆転によって、後輪５ＲＬ，５ＲＲに発生する反動トルクの正負を逆転できる。
【００２８】
次に、図３及び図４を用いて、本実施形態による車両制御装置を用いたレーン制御の制御内容について説明する。
図３は、本発明の一実施形態による車両制御装置を用いたレーン制御である車線逸脱防止制御の内容を示すフローチャートである。図４は、本発明の一実施形態による車両制御装置を用いたレーン制御であるレーンチェンジ制御の内容を示すフローチャートである。
【００２９】
最初に、図３を用いて、レーン制御である車線逸脱防止制御の内容について説明する。
【００３０】
まず、図３のステップｓ１００において、上位の制御手段１０は、外界情報検出手段１８や車両状態検出手段１９により、外界情報や車両状態を検出する。
【００３１】
次に、ステップｓ１０１において、上位の制御手段１０は、検出された情報から、運転者の意図を推定する。例えば、ウインカーが操作されておらず、現在の走行車線と車両の角度が閾値以下であり、かつ、操舵角速度が閾値以下である場合には運転者は車線維持を意図した操作をしていると判断する。
【００３２】
次に、ステップｓ１０２において、上位の制御手段１０は、現在の車速，車両のヨー角，ヨーレイトや走行車線の状況などから、Δｔ後の車両の位置を推定する。Δｔ（＞０）後の車両位置を推定することによって車線からの逸脱量が大きくなる前に制御を介入させることができるので、より安定性の高い制御を実現することが可能となる。
【００３３】
そして、ステップｓ１０３において、上位の制御手段１０は、ステップｓ１０２で推定されたΔｔ後の車両の位置と現在走行中の車線との位置関係から、車両の走行車線からの逸脱可能性を判断する。例えば、車線端とΔｔ後の車両位置との距離が、予め設定した距離Ｄよりも小さくなる場合には、車線を逸脱しそうであると判定する。
【００３４】
次に、ステップｓ１０４において、上位の制御手段１０は、ステップｓ１０３の結果を元に、車線からの逸脱を回避するために必要なヨーモーメントを算出する。ここで、ヨーモーメントは、車線端とΔｔ後の車両位置との距離に応じて、逸脱の可能性が高い場合に大きくなるものとする。また、車両の状態，障害物の位置等にあわせて、必要とするヨーモーメントの大きさを変化させるようにしてもよいものである。
【００３５】
次に、ｓ１０５において、上位の制御手段１０は、ステップｓ１０４で計算された必要ヨーモーメントを生成するために必要なトルク差生成機構９の駆動指令値を算出する。
【００３６】
そして、ステップｓ１０６において、上位の制御手段１０は、ステップｓ１０５で計算された指令値を元に、トルク発生源１２の駆動指令値を算出する。
【００３７】
次に、ｓ１０７において、トルク差生成機構制御手段１１は、上位の制御手段１０によってステップｓ１０６で計算された指令値により、トルク発生源１２を駆動制御し、後輪５ＲＬ，５ＦＬ間に反動トルクを発生させる。ステップｓ１０８では、この発生した反動トルクによって車両にヨーモーメントが生じ、車両を逸脱回避方向に移動させることができる。
【００３８】
以上説明したように、本実施形態によれば、トルク差生成機構９を用いることにより、広い車速領域で車線からの逸脱防止制御を実現できる。また、トルク差生成機構９を用いるため、運転者に対して与える違和感が少なく、装置の消耗も少ないため、車両運動が不安定になる前の状態から車両運動介入が容易となる。そのため、車両の進行方向の変更に大きな力が必要となる前に制御により補正できるので、車線からのより逸脱を少ない制御量で防ぐことができるので車両の安定性が向上する。
【００３９】
トルク差を与える構成としてトルク差生成機構９を左右後輪に取り付けることで、前輪に付ける場合と比べて、トルク差生成機構９が作動した際にハンドル１３に伝達されるトルクが少なく、運転者の違和感を少なくできる。しかし、前輪の左右にトルク差を発生させる方式や、前後輪の左右でトルク差を発生させる方式としてもよいものである。
【００４０】
また、上位の制御手段１０とは別にトルク差生成機構制御手段１１を備える構成であるので、必要ヨーモーメントの算出は上位の制御手段１０で行い、実際のトルク差生成機構９の制御はトルク差生成機構制御手段１１で行うということで、上位の制御手段１０の計算負荷を軽減することができ、互いの制御装置がお互いの故障をチェックしあうことにより、安全性を向上させることもできる。
【００４１】
さらに、上位の制御手段１０からの指令値をトルク差生成機構制御手段１１に送信することで制御できる。そのため、基本構成として制動力制御装置など車両運動制御装置を備えた車両に付加的に備え付けることも容易となるのでユーザーの要望に柔軟に対応することができる。
【００４２】
またさらに、トルク差生成機構制御手段１１をトルク差生成機構９に内蔵する構成とすることによって、取り付けがより容易となり、本車両制御装置を安価に提供することが可能となる。
【００４３】
次に、図４を用いて、レーン制御であるレーンチェンジ制御の内容について説明する。
【００４４】
図４のステップｓ１００において、上位の制御手段１０は、外界情報検出手段１８や車両状態検出手段１９により、外界情報や車両状態を検出する。ここで、取得する情報は、図３の例と同様である。
【００４５】
次に、ステップｓ２０１において、上位の制御手段１０は、得られた情報に基づき、運転者操作意図推定手段により運転者の操作意図を推定する。ここでは運転者がレーンチェンジを意図しているものとして説明する。この判断には、例えば走行車線の状況、周りの環境、操舵角情報を用いる。例えば、隣の車線に障害物がなく、操舵角速度が閾値をこえている場合に運転者はレーンチェンジを意図しているものとして判断する。また、ウインカーが操作されていることを判断の基準としてもよい。なお、操舵角速度の閾値として、第１の閾値，第２の閾値（＞第１の閾値）として、操舵角速度が第１の閾値と第２の閾値の間の時は、レーンチェンジと判断し、操舵角速度が第２の閾値より大きいときは、右左折と判断するようにしてもよいものである。
【００４６】
次に、ステップｓ２０２において、上位の制御手段１０は、目標となる軌道を生成する。この目標軌道は車速や操舵角、外界情報などから判断し、レーンチェンジ後の車両の安定性を損なわず、他車両との衝突を避けることのできる速度で、レーンチェンジをするための軌道とする。
【００４７】
次に、ステップｓ２０３において、上位の制御手段１０は、目標軌道を達成するために必要なヨーモーメントを算出する。
【００４８】
次に、ステップｓ２０４において、上位の制御手段１０は、ステップｓ２０３で算出されたヨーモーメントを発生させるためのトルク差生成機構９の駆動指令値を算出する。また、ステップｓ２０５において、上位の制御手段１０は、トルク発生源１２の駆動指令値を算出する。それに基づいてトルク発生源１２を駆動し、ステップｓ２０６でトルク差生成機構９を駆動する。ステップｓ２０７では、これによって、左右後輪５ＲＬ，５ＲＲ間にトルク差が発生し、車両にヨーモーメントを付与する。これによって、車両を制御し、目標軌道を達成することで、運転者のレーンチェンジを補助する。
【００４９】
本実施形態によりレーンチェンジ補助を行うことで、運転者に違和感を与えることがない。また、装置の消耗を低減できる。そのため通常運転時から制御の介入が可能となるので、車両の安全性を向上させることができる。
【００５０】
次に、図５を用いて、本実施形態による車両制御装置であるトルク差生成機構の他の構成について説明する。
図５は、本発明の一実施形態による車両制御装置であるトルク差生成機構の他の構成を示すスケルトン図である。なお、図５において、図２と同一符号は、同一部分を示している。
【００５１】
本例のトルク差生成機構９Ａでは、トルク発生源１２の出力軸と反動トルク機構２００Ａの入力軸２０８との間に、クラッチ機構５００を設けている。クラッチ機構５００は、車両制御の要否が設定されるスイッチ２１（図１）のオンオフによって、開放締結が制御される。すなわち、スイッチ２１がオンされ、レーン制御が必要とされると、クラッチ機構５００が締結される。
【００５２】
クラッチ機構５００は、減速機構２１６と入力軸２０８との間のトルクを伝達するクラッチ板５０２と、クラッチ板５０２の接続状態を制御するコイル５０３で構成されている。トルク差生成機構制御手段１１とコイル５０３とは、電気的に接続されている。クラッチ板５０２が接続される場合、トルク発生源１２の駆動トルクは反動トルクとして後輪５ＲＬ，５ＲＲに伝達される。
【００５３】
この構成を用いて、スイッチ２１とクラッチ機構５００とを連動させ、スイッチ２１がＯＮになっている場合には、コイル５０３に通電し、クラッチ板５０２を接続し、トルク発生源１２から反動トルク機構２００へトルクを伝達し、図３や図４にて説明したと同様の制御を行う。また、スイッチ２１がＯＦＦになっている状態ではコイル５０３には通電せず、クラッチ板５０２を接続しないことで、トルク発生源１２から反動トルク機構２００へのトルクが伝達されないようにする。
【００５４】
この方式を用いることで、車両制御を必要としない場合にはトルク発生源１２がモータである場合、モータの連れ回りによる不要な回生やロスを排除することができる。また、スイッチ２１はウインカー等と連動し、操舵するときのみ使用するものとしてもよい。
【００５５】
また、トルク差生成機構９による車線からの逸脱防止制御が必要な状態で、スイッチ２１がＯＦＦの状態からＯＮにされた場合、クラッチ板５０２をすぐに接続せずに、トルク発生源１２と反動トルク機構２００と回転数を合わせた上で接続する。ここで、回転数が合うまでに時間を要する場合には制動力発生手段１６などの他のヨーモーメント生成手段を用いてその時間を補完するように車線からの逸脱防止制御を行うものとする。
【００５６】
以上説明したように、本実施形態によれば、広い車速範囲でトルク差生成可能なトルク差生成機構を用いることによって、運転者の意図に合わせた、車線からの逸脱防止やレーンチェンジなどのレーン制御を行うことができる。
【００５７】
また、トルク差生成機構を用いるため運転者に対してハンドルトルク増加や、減速感などの違和感を与えることがないものである。
【００５８】
さらに、ブレーキを用いないため装置消耗が少なくできる。このため、緊急時のみならず、通常の運転状態においても車両運動の制御が可能となり、車両の安全性を向上させることができる。
【００５９】
さらに、車両への取り付けが容易となる構成とすることによって、安価でユーザー要求に柔軟に対応できる車両制御装置とすることができる。
【００６０】
次に、図６及び図７を用いて、本発明の他の実施形態による車両制御装置の制御動作について説明する。なお、本実施形態による車両制御装置を搭載する車両の構成は、図１と同様である。また、本実施形態による車両制御装置であるトルク差生成機構９の構成は、図２若しくは図５と同様である。
図６は、本発明の他の実施形態による車両制御装置を用いたレーン制御である車線逸脱防止制御の内容を示すフローチャートである。図７は、本発明の他の実施形態による車両制御装置を用いたレーン制御である車線逸脱防止制御の説明図である。
【００６１】
本実施形態では、前述の実施形態とは異なり、トルク差生成機構９に加え、駆動力制御手段６や制動力制御手段１７、操舵制御手段１５を連携させて車線逸脱防止等レーン制御を行う。
【００６２】
ここでは、車線逸脱防止制御を例にして説明する。
【００６３】
ステップｓ３００からｓ３０４までの制御の流れは、図３の実施形態における制御の流れステップｓ１００からｓ１０４までと同じである。
【００６４】
ステップｓ３０４において、上位の制御装置１０は、算出されたヨーモーメントを基に、ステップｓ３０５において、上位の制御装置１０は、現在の車両状態において適切な制御手段を決定する。例えば、図７（Ｂ）に示すように、車線端への入射角（φ２）が大きく、車線からの逸脱回避に必要となるヨーモーメントが大きい場合には、トルク差生成手段９によって発生させられるヨーモーメントの上限を上回ることがあると想定される。この場合には、例えば、応答性が高く、大きなヨーモーメントを生成可能な制動力発生手段１７を使う。このときに、例えば制動力発生手段１６において一対の左右輪間の制動力に差を作ることによって、車両にヨーモーメントを付与する。なお、操舵角制御手段１５を用いてもよいものである。また、車速が高い場合には、駆動力制御手段６や制動力制御手段１７により、車速を低下させる。ステップｓ３０５では、これらの制御手段の内、最適な制御手段を選択する。ここで、選択する制御手段は、１つであってもよいし、２つ以上であってもよい。
【００６５】
続いてステップｓ３０６において、上位の制御装置１０は、ステップｓ３０５において選択された制御手段へ制御指令値を送信する。ここで、２つ以上の制御手段を選択している場合には、同時に、適切に車線からの逸脱防止を実現することができるように、それぞれの制御手段で発生させるヨーモーメントの配分を行い、それにあわせた指令値を送信する。
【００６６】
そして、ステップｓ３０７において、各制御装置は、上位の制御装置１０からの指令値を受信し、各アクチュエータを制御・駆動する。これによって、車両にヨーモーメントが付与され（ｓ３０８）、車線からの逸脱防止制御が実現される。
【００６７】
ここであげたのは、車線からの逸脱防止の場合だが、同様にレーンチェンジ補助の場合にも必要となるヨーモーメントに応じて各制御手段の制御量をコントロールすることによって、様々な場面に対応した車両制御を実現することができる。また、通常の制御時にはトルク差生成機構９を用いるので、普段は運転者に違和感を与えることがない。本実施形態で示したのは、緊急時に発生する状態なので、装置の摩耗も最小限とすることができる。
【００６８】
本実施形態によっても、広い車速範囲でトルク差生成可能なトルク差生成機構を用いることによって、運転者の意図に合わせた、車線からの逸脱防止やレーンチェンジなどのレーン制御を行うことができる。
【００６９】
また、トルク差生成機構を用いるため運転者に対してハンドルトルク増加や、減速感などの違和感を与えることがないものである。
【００７０】
さらに、ブレーキを用いないため装置消耗が少なくできる。このため、緊急時のみならず、通常の運転状態においても車両運動の制御が可能となり、車両の安全性を向上させることができる。
【００７１】
さらに、車両への取り付けが容易となる構成とすることによって、安価でユーザー要求に柔軟に対応できる車両制御装置とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の一実施形態による車両制御装置を搭載する車両の構成を示すシステムブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態による車両制御装置であるトルク差生成機構の構成を示すスケルトン図である。
【図３】本発明の一実施形態による車両制御装置を用いたレーン制御である車線逸脱防止制御の内容を示すフローチャートである。
【図４】本発明の一実施形態による車両制御装置を用いたレーン制御であるレーンチェンジ制御の内容を示すフローチャートである。
【図５】本発明の一実施形態による車両制御装置であるトルク差生成機構の他の構成を示すスケルトン図である。
【図６】本発明の他の実施形態による車両制御装置を用いたレーン制御である車線逸脱防止制御の内容を示すフローチャートである。
【図７】本発明の他の実施形態による車両制御装置を用いたレーン制御である車線逸脱防止制御の説明図である。
【符号の説明】
【００７３】
２…エンジン
３…変速機
４…車軸
５…車輪
６…駆動力制御手段
７…発電機
９…トルク差生成機構
１０…制御手段
１１…トルク差生成機構制御手段
１２…トルク発生源（モータ）
１４…操舵アクチュエータ
１５…操舵制御手段
１６…制動力発生手段（ブレーキ）
１７…制動力制御手段
１８…外界情報検出手段
１９…車両状態検出手段
２１…スイッチ
２０１…差動装置
２００…反動トルク機構
２０７…遊星歯車機構
５００…クラッチ機構
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つのトルク発生源によるトルクを左右車輪間のトルク差として左右輪に伝達するための伝達機構を有するトルク差生成機構と、
車両の運動状態や運転者の操作状況を検出するための車両状態検出手段と、
外界の情報を検出するための外界情報検出手段と、
運転者の操作意図を推定し、その推定された運転者に意図に応じて車両運動を管理し、制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記推定された運転者の意図に合わせて、前記トルク差生成機構により、レーン制御を行うことを特徴とする車両制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の車両制御装置において、
車両制御装置による制御の要否を切り替えるスイッチ手段と、
前記トルク発生源と前記トルク差生成機構との接続と切断を切り替えるためのトルク遮断手段とを備え、
前記トルク遮断手段は、前記スイッチ手段と連動して、前記前記トルク発生源と前記トルク差生成機構との接続と切断を切り替えることを特徴とする車両制御装置。
【請求項３】
請求項１記載の車両制御装置において、
前記制御手段は、前記車両状態検出手段や前記外界情報検出手段により検出された車両状態と外界情報とから算出される車両制御に必要なヨーモーメントが、前記トルク差生成機構により生成できるヨーモーメントより大きいと判断した場合、車両に備えられている駆動力生成手段や制動力発生手段、操舵手段を前記トルク差生成機構と連携して操作することによって、必要ヨーモーメントを発生させることにより、レーン制御することを特徴とする車両制御装置。
【請求項４】
請求項１記載の車両制御装置において、
前記トルク差生成機構は後左右輪に接続され、後左右輪にトルク差を発生させることを特徴とする車両制御装置。
【請求項５】
請求項１記載の車両制御装置において、
前記制御手段は、車両運動を管理し、コントロールする上位の制御手段と、前記トルク差生成機構を制御するトルク差生成機構制御手段とからなり、
前記トルク差生成機構制御手段は、前記上位制御手段から送信される駆動指令値を受信し、受信した駆動指令値とトルク差生成機構の動作状況に基づいて、前記トルク差生成機構を駆動制御することを特徴とする車両制御装置。
【請求項６】
請求項５記載の車両制御装置において、
前記トルク差生成機構制御手段はトルク差生成機構に内蔵されることを特徴とする車両制御装置。
【請求項１】
１つのトルク発生源によるトルクを左右車輪間のトルク差として左右輪に伝達するための伝達機構を有するトルク差生成機構と、
車両の運動状態や運転者の操作状況を検出するための車両状態検出手段と、
外界の情報を検出するための外界情報検出手段と、
運転者の操作意図を推定し、その推定された運転者に意図に応じて車両運動を管理し、制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記推定された運転者の意図に合わせて、前記トルク差生成機構により、レーン制御を行うことを特徴とする車両制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の車両制御装置において、
車両制御装置による制御の要否を切り替えるスイッチ手段と、
前記トルク発生源と前記トルク差生成機構との接続と切断を切り替えるためのトルク遮断手段とを備え、
前記トルク遮断手段は、前記スイッチ手段と連動して、前記前記トルク発生源と前記トルク差生成機構との接続と切断を切り替えることを特徴とする車両制御装置。
【請求項３】
請求項１記載の車両制御装置において、
前記制御手段は、前記車両状態検出手段や前記外界情報検出手段により検出された車両状態と外界情報とから算出される車両制御に必要なヨーモーメントが、前記トルク差生成機構により生成できるヨーモーメントより大きいと判断した場合、車両に備えられている駆動力生成手段や制動力発生手段、操舵手段を前記トルク差生成機構と連携して操作することによって、必要ヨーモーメントを発生させることにより、レーン制御することを特徴とする車両制御装置。
【請求項４】
請求項１記載の車両制御装置において、
前記トルク差生成機構は後左右輪に接続され、後左右輪にトルク差を発生させることを特徴とする車両制御装置。
【請求項５】
請求項１記載の車両制御装置において、
前記制御手段は、車両運動を管理し、コントロールする上位の制御手段と、前記トルク差生成機構を制御するトルク差生成機構制御手段とからなり、
前記トルク差生成機構制御手段は、前記上位制御手段から送信される駆動指令値を受信し、受信した駆動指令値とトルク差生成機構の動作状況に基づいて、前記トルク差生成機構を駆動制御することを特徴とする車両制御装置。
【請求項６】
請求項５記載の車両制御装置において、
前記トルク差生成機構制御手段はトルク差生成機構に内蔵されることを特徴とする車両制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００８−２９８２４０（Ｐ２００８−２９８２４０Ａ）
【公開日】平成２０年１２月１１日（２００８．１２．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１４７１６７（Ｐ２００７−１４７１６７）
【出願日】平成１９年６月１日（２００７．６．１）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１２月１１日（２００８．１２．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年６月１日（２００７．６．１）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
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