CN114954632A - 车辆控制方法、车辆控制系统以及车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及车辆控制方法、车辆控制系统以及车辆。该车辆控制方法对具备前轮和后轮的车辆进行控制，包括：根据来自驾驶主体的转向操纵指示来执行使上述前轮转向而不使上述后轮转向的前轮单独转向控制；根据来自上述驾驶主体的上述转向操纵指示来执行使上述后轮转向而不使上述前轮转向的后轮单独转向控制；以及执行指定控制执行处理，该指定控制执行处理执行至少包括上述前轮单独转向控制和上述后轮单独转向控制的多种转向控制中的由上述驾驶主体指定的1个转向控制。

Description

车辆控制方法、车辆控制系统以及车辆
技术领域
本公开涉及对具备前轮和后轮的车辆进行控制的车辆控制方法、车辆控制系统以及车辆。本公开特别涉及具备前轮和后轮的车辆中的转向控制。
背景技术
日本特开昭55－91458公开了一种进行4轮转向操纵(4WS：4Wheel Steering)的车辆。
根据日本特开昭55－91458所公开的技术，方向盘与前轮被机械式连结。因此，无法仅使后轮转向而不使前轮转向。
发明内容
本公开提供能够在具备前轮和后轮的车辆中实现更灵活的转向的车辆控制方法、车辆控制系统以及车辆。
本公开的第1方式中的对具备前轮和后轮的车辆进行控制的车辆控制方法包括：根据来自驾驶主体的转向操纵指示来执行使上述前轮转向而不使上述后轮转向的前轮单独转向控制；根据来自上述驾驶主体的上述转向操纵指示来执行使上述后轮转向而不使上述前轮转向的后轮单独转向控制；以及执行指定控制执行处理，该指定控制执行处理执行至少包括上述前轮单独转向控制和上述后轮单独转向控制的多种转向控制中的由上述驾驶主体指定的1个转向控制。
本公开的第1方式所涉及的车辆控制方法可以还包括在上述车辆的车速为阈值以上的情况下，禁止上述后轮单独转向控制。
在本公开的第1方式所涉及的车辆控制方法中，上述后轮的目标转向角可以取决于上述车辆的车速。第1车速范围可以是上述车速小于阈值的范围。第2车速范围可以是上述车速为上述阈值以上的范围。在由上述驾驶主体指定了上述后轮单独转向控制的情况下，上述指定控制执行处理可以包括以上述目标转向角在上述第1车速范围中随着上述车速的增加而减少并在上述第2车速范围中变为零的方式设定上述目标转向角。
本公开的第1方式所涉及的车辆控制方法可以还包括：根据上述转向操纵指示来执行使上述前轮和上述后轮双方转向的前后轮转向控制。上述多种转向控制可以除了上述前轮单独转向控制和上述后轮单独转向控制之外还包括上述前后轮转向控制。
在本公开的第1方式所涉及的车辆控制方法中，在由上述驾驶主体指定了上述前轮的转向角与上述后轮的转向角的比例的情况下，上述指定控制执行处理可以包括根据由上述驾驶主体指定的上述比例来进行上述前后轮转向控制。
在本公开的第1方式所涉及的车辆控制方法中，在由上述驾驶主体指定了上述前轮与上述后轮的相位关系是同相还是反相的情况下，上述指定控制执行处理可以包括根据由上述驾驶主体指定的上述相位关系来进行上述前后轮转向控制。
在本公开的第1方式所涉及的车辆控制方法中，上述前轮的目标转向角以及上述后轮的目标转向角可以取决于上述车辆的车速。第1车速范围可以是上述车速小于阈值的范围。第2车速范围可以是上述车速为上述阈值以上的范围。上述指定控制执行处理可以包括：在由上述驾驶主体指定同相作为上述前轮与上述后轮的相位关系的情况下，以上述目标转向角遍及上述第1车速范围以及上述第2车速范围随着上述车速的增加而减少的方式设定上述目标转向角。上述指定控制执行处理可以包括：在由上述驾驶主体指定反相作为上述前轮与上述后轮的相位关系的情况下，以上述目标转向角在上述第1车速范围中随着上述车速的增加而减少并在上述第2车速范围中变为零的方式设定上述目标转向角。
在本公开的第1方式所涉及的车辆控制方法中，上述指定控制执行处理可以包括：取得对上述驾驶主体的指定进行表示的控制指定信息的处理；和根据上述控制指定信息来进行上述指定控制执行处理的处理。
在本公开的第1方式所涉及的车辆控制方法中，上述驾驶主体可以是上述车辆的驾驶员。上述转向操纵指示可以是上述驾驶员对方向盘的转向操纵操作。取得上述控制指定信息的处理可以包括接受由上述驾驶员经由用户界面输入的上述控制指定信息的处理。
在本公开的第1方式所涉及的车辆控制方法中，上述驾驶主体可以是基于表示上述车辆的驾驶环境的驾驶环境信息来控制上述车辆的自动驾驶的自动驾驶系统。上述转向操纵指示可以是上述自动驾驶系统的转向操纵请求。取得上述控制指定信息的处理可以包括基于上述驾驶环境信息来决定上述控制指定信息的处理。
在本公开的第2方式中，对具备前轮和后轮的车辆进行控制的车辆控制系统具备1个或者多个处理器。上述处理器构成为执行：前轮单独转向控制，根据来自驾驶主体的转向操纵指示来使上述前轮转向而不使上述后轮转向；后轮单独转向控制，根据来自上述驾驶主体的上述转向操纵指示来使上述后轮转向而不使上述前轮转向；以及指定控制执行处理，执行至少包括上述前轮单独转向控制和上述后轮单独转向控制的多个控制中的由上述驾驶主体指定的1个。
本公开的第2方式所涉及的车辆控制系统可以还包括由上述车辆的驾驶员操作的用户界面。上述驾驶主体可以是上述驾驶员。上述转向操纵指示可以是上述驾驶员对方向盘的转向操纵操作。上述1个或者多个处理器可以构成为通过上述用户界面取得表示上述驾驶员的指定的控制指定信息并根据上述控制指定信息来进行上述指定控制执行处理。
在本公开的第3方式中，车辆具备：前轮转向促动器，构成为与方向盘机械分离，并使前轮转向；后轮转向促动器，与上述方向盘机械分离，并使后轮转向；以及1个或者多个处理器。上述处理器构成为：通过控制上述前轮转向促动器来使上述前轮转向，通过控制上述后轮转向促动器来使上述后轮转向，根据来自驾驶主体的转向操纵指示来执行使上述前轮转向而不使上述后轮转向的前轮单独转向控制，根据来自上述驾驶主体的上述转向操纵指示来执行使上述后轮转向而不使上述前轮转向的后轮单独转向控制；执行指定控制执行处理，该指定控制执行处理执行至少包括上述前轮单独转向控制和上述后轮单独转向控制的多个控制中的由上述驾驶主体指定的1个。
根据本公开，在具备前轮和后轮的车辆中，能够利用至少包括前轮单独转向控制和后轮单独转向控制的多种转向控制。而且，执行这些多种转向控制中的由车辆的驾驶主体指定的控制。即，驾驶主体能够根据状况来灵活地区分使用多种转向控制。由此，能够实现与状况对应的灵活的转向。
附图说明
以下，参照附图对本发明的示例性实施例的特征、优点、技术及工业重要性进行说明，在附图中相同的附图标记表示相同的构成要素，其中：
图1是简要地表示本公开的实施方式所涉及的车辆的结构的示意图。
图2是用于对本公开的实施方式所涉及的转向控制进行说明的示意图。
图3是用于对在本公开的实施方式中由驾驶主体指定的转向控制的设定的例子进行说明的示意图。
图4是用于对本公开的实施方式所涉及的前轮单独转向控制的情况下的车辆转弯特性进行说明的示意图。
图5是用于对本公开的实施方式所涉及的前后轮转向控制(反相)的情况下的车辆转弯特性进行说明的示意图。
图6是用于对本公开的实施方式所涉及的后轮单独转向控制的情况下的车辆转弯特性进行说明的示意图。
图7是用于对本公开的实施方式所涉及的后轮单独转向控制的一个应用例进行说明的示意图。
图8是用于对本公开的实施方式所涉及的后轮单独转向控制的其他应用例进行说明的示意图。
图9是用于对本公开的实施方式所涉及的前后轮转向控制(同相)的一个应用例进行说明的示意图。
图10是表示第1实施方式所涉及的车辆控制系统的构成例的框图。
图11是表示第1实施方式所涉及的车辆控制系统的用户界面的构成例的示意图。
图12是表示与第1实施方式所涉及的转向控制相关的功能结构的框图。
图13是表示第1实施方式中的车速与目标转向角的关系的一个例子的示意图。
图14是表示第2实施方式所涉及的车辆控制系统的构成例的框图。
图15是表示第2实施方式中的驾驶环境信息的一个例子的框图。
图16是表示第2实施方式所涉及的与转向控制相关的功能结构的框图。
图17是用于对第2实施方式所涉及的转向控制进行说明的示意图。
图18是表示第3实施方式所涉及的与转向控制相关的功能结构的框图。
具体实施方式
参照附图，对本公开的实施方式进行说明。
1.概要
图1是简要地表示本实施方式所涉及的车辆1的结构的示意图。车辆1具备车轮2和方向盘3。车轮2包括前轮2F和后轮2R。
在以下的说明中，“转向”是指改变车轮2的方向、即车轮2的转向角。根据本实施方式，不仅能够实现前轮2F的转向，还能够实现后轮2R的转向。并且，能够使前轮2F与后轮2R独立地转向。因此，既能够仅使前轮2F转向而不使后轮2R转向，又能够仅使后轮2R转向而不使前轮2F转向。也可以使前轮2F与后轮2R同时转向。
更详细而言，本实施方式所涉及的车辆1是电动转向(Steer-By-Wire)方式的车辆。如图1所示，车辆1包括前轮转向促动器20F和后轮转向促动器20R。
前轮转向促动器20F是用于使前轮2F转向的电动促动器。例如，前轮转向促动器20F包括电动马达。前轮2F以及前轮转向促动器20F与方向盘3机械式分离。前轮转向促动器20F的动作由控制装置50控制，由此进行前轮2F的转向。
后轮转向促动器20R是用于使后轮2R转向的电动促动器。例如，后轮转向促动器20R包括电动马达。后轮2R以及后轮转向促动器20R与方向盘3机械式分离。后轮转向促动器20R的动作由控制装置50控制，由此进行后轮2R的转向。
传感器组30被搭载于车辆1。传感器组30包括转向操纵角传感器、转向角传感器、车速传感器等。转向操纵角传感器检测方向盘3的转向操纵角。转向角传感器检测各车轮2的转向角。车速传感器检测车辆1的车速。传感器组30也可以包括识别车辆1的周围的状况的识别传感器。
控制装置50控制车辆1。典型的情况下，控制装置50被搭载于车辆1。但是，本实施方式并不限定于此。例如，控制装置50的一部分也可以包含于车辆1的外部的远程驾驶系统，对车辆1进行远程控制。
以下，特别对控制车轮2的转向的“转向控制”进行说明。控制装置50根据来自车辆1的“驾驶主体”的转向操纵指示来以电动转向方式进行转向控制。
车辆1的驾驶主体例如是驾驶员(人类)。驾驶员可以是实际搭乘于车辆1的驾驶员，也可以是远程驾驶车辆1的远程操作人员。在驾驶主体为驾驶员的情况下，转向操纵指示是驾驶员对方向盘3的转向操纵操作。驾驶员对方向盘3的转向操纵操作由传感器组30所包括的转向操纵角传感器检测。控制装置50基于传感器组30的检测结果来进行与驾驶员对方向盘3的转向操纵操作对应的转向控制。
作为其他例子，车辆1的驾驶主体也可以是控制车辆1的自动驾驶的自动驾驶系统。在驾驶主体为自动驾驶系统的情况下，转向操纵指示是来自自动驾驶系统的转向操纵请求。自动驾驶系统基于传感器组30的检测结果来控制车辆1的自动驾驶，根据需要发出转向操纵请求。控制装置50基于传感器组30的检测结果来进行与来自自动驾驶系统的转向操纵请求对应的转向控制。
图2是用于对本实施方式所涉及的转向控制进行说明的示意图。控制装置50包括进行转向控制的转向控制部100。转向控制部100通过控制前轮转向促动器20F来使前轮2F转向。另外，转向控制部100通过控制后轮转向促动器20R来使后轮2R转向。转向控制部100能够分别独立地控制前轮转向促动器20F与后轮转向促动器20R。因此，转向控制部100能够实现多种转向控制(转向模式)。
“前轮单独转向控制”是仅使前轮2F转向而不使后轮2R转向的转向控制。转向控制部100通过控制前轮转向促动器20F来进行前轮单独转向控制。
“后轮单独转向控制”是仅使后轮2R转向而不使前轮2F转向的转向控制。转向控制部100通过控制后轮转向促动器20R来进行后轮单独转向控制。
“前后轮转向控制”是使前轮2F和后轮2R两方转向的转向控制。转向控制部100通过控制前轮转向促动器20F以及后轮转向促动器20R来进行前后轮转向控制。
根据本实施方式，至少能够利用前轮单独转向控制与后轮单独转向控制这两种。转向控制部100切换前轮单独转向控制与后轮单独转向控制来至少执行前轮单独转向控制与后轮单独转向控制。换言之，转向控制部100选择性地执行包括前轮单独转向控制和后轮单独转向控制的多种转向控制中的1个。
作为其他例子，也能够利用前轮单独转向控制、后轮单独转向控制、以及前后轮转向控制这3种。该情况下，转向控制部100切换前轮单独转向控制、后轮单独转向控制以及前后轮转向控制来执行前轮单独转向控制、后轮单独转向控制以及前后轮转向控制。换言之，转向控制部100选择性地执行包括前轮单独转向控制、后轮单独转向控制以及前后轮转向控制的多种转向控制中的1个。
根据本实施方式，能够由上述的“驾驶主体”指定执行多种转向控制中的哪个。即，转向控制部100选择性地执行多种转向控制中的由驾驶主体指定的1个。以下，将这样的处理称为“指定控制执行处理”。
“控制指定信息SPE”表示由驾驶主体进行的指定。转向控制部100从驾驶主体取得控制指定信息SPE，根据该控制指定信息SPE来进行指定控制执行处理。控制指定信息SPE可以不仅指定所希望的转向控制的种类，还指定转向控制的详细的设定。
图3是用于对由驾驶主体指定的转向控制的设定的例子进行说明的示意图。
例如，驾驶主体可以指定前轮2F的转向角(目标转向角)与后轮2R的转向角(目标转向角)的比例。转向角比例可以能够连续地变更，也可以能够阶梯式地切换。控制指定信息SPE表示由驾驶主体指定的转向角比例。转向控制部100根据控制指定信息SPE所示的转向角比例来进行转向控制。
在转向角比例为“前轮2F：后轮2R＝100％：0％”的情况下，能够说控制指定信息SPE指定了“前轮单独转向控制”。该情况下，转向控制部100根据控制指定信息SPE所示的转向角比例来进行前轮单独转向控制。另一方面，在转向角比例为“前轮2F：后轮2R＝0％：100％”的情况下，能够说控制指定信息SPE指定了“后轮单独转向控制”。该情况下，转向控制部100根据控制指定信息SPE所示的转向角比例来进行后轮单独转向控制。在除此以外的情况下，转向控制部100根据控制指定信息SPE所示的转向角比例来进行前后轮转向控制。
此外，还可考虑虽然驾驶主体指定前后轮转向控制，但未特别指定转向角比例的情况。在这样的情况下，转向控制部100可以使用默认的转向角比例，或者也可以自动地决定适当的转向角比例。
作为其他例子，驾驶主体可以指定前轮2F与后轮2R的相位关系是“同相”还是“反相”。“同相”是指前轮2F的转向方向与后轮2R的转向方向相同。“反相”是指前轮2F的转向方向与后轮2R的转向方向相反。在反相的情况下，车辆1的转弯方向与前轮2F的转向方向一致，与后轮2R的转向方向相反。在该含义下，“反相”还能够说是车辆1的转弯方向与后轮2R的转向方向相反。
如图3所示，在“同相”的情况下，后轮2R的转向角比例被设定在0％～50％的范围内。这是因为若后轮2R的转向角比例大于前轮2F的转向角比例，则车辆1向与希望转弯方向相反的方向转弯。另一方面，在“反相”的情况下，后轮2R的转向角比例能够设定在0％～100％的范围内。后轮单独转向控制的情况下的相位关系必然为反相。
控制指定信息SPE表示由驾驶主体指定的相位关系(同相或反相)。转向控制部100根据由控制指定信息SPE所示的相位关系来进行转向控制(特别是前后轮转向控制)。
此外，还可考虑虽然驾驶主体指定前后轮转向控制，但未特别指定相位关系的情况。在这样的情况下，转向控制部100可以使用默认的相位关系，或者可以自动地决定适当的相位关系。
如以上说明那样，本实施方式所涉及的车辆1构成为能够执行多种转向控制。并且，车辆1的驾驶主体能够指定这样的多种转向控制中的期望的控制。多种转向控制分别具有不同的转弯特性。车辆1的驾驶主体能够根据状况来灵活地区分使用多种转向控制。
图4是用于对前轮单独转向控制的情况下的车辆转弯特性进行说明的示意图。在前轮单独转向控制的情况下，转弯中心位于比车辆1的中心靠后方，另外，转弯半径比较大。图4中还示出了转弯所需的转弯后轨迹宽度Wout。前轮单独转向控制的情况下的转弯后轨迹宽度Wout在多种转向控制之中最大。
图5是用于对反相的前后轮转向控制的情况下的车辆转弯特性进行说明的示意图。在反相的前后轮转向控制的情况下，转弯中心位于车辆1的中心的附近，另外，转弯半径比较小。转弯所需的转弯后轨迹宽度Wout小于图4所示的前轮单独转向控制的情况。
图6是用于对后轮单独转向控制的情况下的车辆转弯特性进行说明的示意图。在后轮单独转向控制的情况下，转弯中心位于比车辆1的中心靠前方，另外，转弯半径比较大。后轮单独转向控制的情况下的转弯后轨迹宽度Wout在多种转向控制之中最小。
图7是用于对后轮单独转向控制的一个应用例进行说明的示意图。在图7所示的例子中，需要将车辆1停到狭窄的停车空间PL。假设在使用转弯后轨迹宽度Wout大的前轮单独转向控制的情况下，车辆1为了避免与周围的障碍物的接触而需要多次进行回轮。轴距越长、另外悬伸越长，则该问题越显著。在这样的状况下，本实施方式所涉及的后轮单独转向控制(参照图6)是有用的。通过利用后轮单独转向控制，能够容易地将车辆1停到狭窄的停车空间PL而不多次进行回轮。
图8是用于对后轮单独转向控制的其他应用例进行说明的示意图。在图8所示的例子中，需要使车辆1进入至狭窄的道路。在这样的状况下，本实施方式所涉及的后轮单独转向控制(参照图6)也是有用的。通过利用后轮单独转向控制，能够容易地使车辆1进入至狭窄的道路而不多次进行回轮。
转弯半径小的反相的前后轮转向控制(参照图5)例如在转U形弯时有用。
图9是用于对同相的前后轮转向控制的一个应用例进行说明的示意图。在同相的前后轮转向控制的情况下，车辆1的横摆率比较低。这样的同相的前后轮转向控制在车道变更、路肩避让等场景下有用。通过利用同相的前后轮转向控制，能够一边确保车辆1的稳定性一边进行车道变更、路肩避让。
在通常行驶时利用前轮单独转向控制(参照图4)。由此，能够使车辆1沿着与其他一般的车辆的情况同样的转弯轨道行驶。
如以上说明那样，根据本实施方式，在具备前轮2F和后轮2R的车辆1中，能够利用至少包括前轮单独转向控制和后轮单独转向控制的多种转向控制。而且，执行这些多种转向控制中的由车辆1的驾驶主体指定的转向控制。即，驾驶主体能够根据状况来灵活地区分使用多种转向控制。由此，能够实现与状况对应的灵活的转向。
以下，从车辆1的驾驶主体的观点出发对各种实施方式详细进行说明。
2.第1实施方式
在第1实施方式中，车辆1的驾驶主体是驾驶员(人类)。驾驶员可以是实际搭乘于车辆1的驾驶员，也可以是远程驾驶车辆1的远程操作人员。来自驾驶主体的转向操纵指示是驾驶员对方向盘3的转向操纵操作。
2－1.构成例
图10是表示第1实施方式所涉及的车辆控制系统10的构成例的框图。车辆控制系统10控制车辆1。典型的情况下，车辆控制系统10被搭载于车辆1。或者，车辆控制系统10的至少一部分可以包含于车辆1的外部的远程驾驶系统中来远程控制车辆1。即，车辆控制系统10可以分散配置于车辆1和外部装置。
车辆控制系统10包括行驶装置20、传感器组30、用户界面40以及控制装置50。
行驶装置20被搭载于车辆1。行驶装置20包括前轮转向促动器20F以及后轮转向促动器20R。
前轮转向促动器20F是用于使前轮2F转向的电动促动器。例如，前轮转向促动器20F包括电动马达。电动马达的转子经由减速器与转向轴连接。转向轴的两端与左右的前轮2F连结。若电动马达旋转，则其旋转运动被变换为转向轴的直线运动，由此使前轮2F转向。前轮2F以及前轮转向促动器20F与方向盘3机械分离。前轮转向促动器20F的动作由控制装置50控制，由此进行前轮2F的转向。
后轮转向促动器20R是用于使后轮2R转向的电动促动器。例如，后轮转向促动器20R包括电动马达。电动马达的转子经由减速器与转向轴连接。转向轴的两端与左右的后轮2R连结。若电动马达旋转，则其旋转运动被变换为转向轴的直线运动，由此使后轮2R转向。后轮2R以及后轮转向促动器20R与方向盘3机械分离。后轮转向促动器20R的动作由控制装置50控制，由此进行后轮2R的转向。
传感器组30包括检测车辆1的状态的车辆状态传感器31。例如，车辆状态传感器31包括转向操纵角传感器、转向操纵转矩传感器、转向角传感器、车速传感器、横摆率传感器以及加速度传感器等。转向操纵角传感器检测方向盘3的转向操纵角θ(方向盘角)。转向操纵转矩传感器检测因方向盘3的操作引起的转向操纵转矩。转向角传感器检测前轮2F的转向角δf以及后轮2R的转向角δr。例如，转向角传感器基于电动马达的旋转角来检测转向角δf、δr。车速传感器检测车辆1的速度亦即车速V。横摆率传感器检测车辆1的横摆率。加速度传感器检测车辆1的加速度(前后加速度、横向加速度等)。
用户界面40在驾驶员输入控制指定信息SPE时被驾驶员操作。例如，用户界面40被搭载于车辆1。作为其他例子，在驾驶员为远程操作人员的情况下，用户界面40包含于远程驾驶系统。
图11是表示用户界面40的构成例的示意图。在图11所示的例子中，用户界面40包括相位关系指定杆41、转向比例指定杆42、43。
为了指定前轮2F与后轮2R的相位关系是“同相”还是“反相”而使用相位关系指定杆41。驾驶员能够通过移动相位关系指定杆41来切换相位关系。
为了指定同相的情况下的前轮2F的转向角与后轮2R的转向角的比例而使用转向比例指定杆42。为了指定反相的情况下的前轮2F的转向角与后轮2R的转向角的比例而使用转向比例指定杆43。驾驶员能够通过移动转向比例指定杆42、43来变更转向角比例。转向角比例能够连续地变更，也能够阶梯式地切换。此外，在“同相”的情况下，后轮2R的转向角比例能够设定在0％～50％的范围内。另一方面，在“反相”的情况下，后轮2R的转向角比例能够设定在0％～100％的范围内。
作为其他例子，用户界面40可以是触摸面板。驾驶员能够通过操作触摸面板来输入所希望的控制指定信息SPE。
控制装置50是控制车辆1的计算机。控制装置50包括1个或者多个处理器51(以下，简称为处理器51)和1个或者多个存储装置52(以下，简称为存储装置52)。处理器51执行各种处理。例如，处理器51包括CPU(Central Processing Unit)。存储装置52储存各种信息。作为存储装置52，可例示易失性存储器、非易失性存储器、HDD(Hard Disk Drive)以及SSD(Solid State Drive)等。通过处理器51执行作为计算机程序的控制程序来实现处理器51(控制装置50)的各种处理。控制程序被储存于存储装置52，或者记录于计算机可读取的记录介质。控制装置50可以包括1个或者多个ECU(Electronic Control Unit)。控制装置50的一部分可以是车辆1的外部的信息处理装置。该情况下，控制装置50的一部分与车辆1进行通信，远程控制车辆1。
控制装置50(处理器51)从车辆状态传感器31取得车辆状态信息210。车辆状态信息210表示车辆状态传感器31的检测结果、即车辆1的状态。作为车辆1的状态，可例示转向操纵角θ(方向盘角)、转向操纵转矩、前轮2F的转向角δf、后轮2R的转向角δr、车速V、横摆率、前后加速度、横向加速度等。车辆状态信息210被储存于存储装置52。
另外，控制装置50(处理器51)通过用户界面40取得表示驾驶员的指定的控制指定信息SPE。控制指定信息SPE被储存于存储装置52。
并且，控制装置50(处理器51)基于车辆状态信息210以及控制指定信息SPE来执行使车轮2转向的转向控制。处理器51能够通过控制前轮转向促动器20F来使前轮2F转向。另外，处理器51能够通过控制后轮转向促动器20R来使后轮2R转向。并且，处理器51能够分别独立地控制前轮转向促动器20F与后轮转向促动器20R。因此，处理器51能够实现多种转向控制。处理器51根据控制指定信息SPE来进行多种转向控制中的由控制指定信息SPE指定的转向控制(指定控制执行处理)。
以下，对第1实施方式所涉及的转向控制(指定控制执行处理)进一步详细地进行说明。
2－2.转向控制(指定控制执行处理)
图12是表示与第1实施方式所涉及的转向控制相关的功能结构的框图。如上述那样，控制装置50包括进行转向控制的转向控制部100。通过处理器51执行控制程序来实现转向控制部100。该转向控制部100包括第1目标转向角计算部110以及促动器控制部150。
第1目标转向角计算部110计算各车轮2的目标转向角。前轮目标转向角δf＊是前轮2F的目标转向角。后轮目标转向角δr＊是后轮2R的目标转向角。用输入参数的函数来表达各车轮2的目标转向角。输入参数包括方向盘3的转向操纵角θ。转向操纵角θ反映了驾驶员的转向操纵操作(转向操纵指示)。目标转向角基本上随着转向操纵角θ增加而增加。输入参数还可以包括车速V。目标转向角基本上随着车速V增加而减少。
从上述的车辆状态信息210获得输入参数。第1目标转向角计算部110基于输入参数来计算前轮目标转向角δf＊以及后轮目标转向角δr＊。例如，第1目标转向角计算部110基于输入参数来计算车辆1的目标运动参数。例如，目标运动参数包括车辆1的目标横摆率。目标运动参数也可以包括车辆1的目标横向加速度。而且，第1目标转向角计算部110计算为了实现目标运动参数所需的前轮目标转向角δf＊以及后轮目标转向角δr＊。
这里，支配车辆1的运动的运动方程式在前轮单独转向控制、前后轮转向控制以及后轮单独转向控制之间不同。在本实施方式中，第1目标转向角计算部110还考虑转向控制的种类来计算前轮目标转向角δf＊以及后轮目标转向角δr＊。更详细而言，第1目标转向角计算部110取得表示驾驶员的指定的控制指定信息SPE。而且，第1目标转向角计算部110计算与由控制指定信息SPE指定的转向控制对应的前轮目标转向角δf＊以及后轮目标转向角δr＊。
例如，可以针对多种转向控制的每一个分别准备用于根据输入参数来计算前轮目标转向角δf＊以及后轮目标转向角δr＊的“计算模型(函数)”。为了在前轮单独转向控制的情况下根据输入参数计算前轮目标转向角δf＊而使用计算模型MF。为了在前后轮转向控制的情况下根据输入参数计算前轮目标转向角δf＊以及后轮目标转向角δr＊而使用计算模型MFR。为了在后轮单独转向控制的情况下根据输入参数计算后轮目标转向角δr＊而使用计算模型MR。这些计算模型MF、MFR、MR的信息被预先储存于存储装置52。第1目标转向角计算部110选择与由控制指定信息SPE指定的转向控制对应的计算模型。而且，第1目标转向角计算部110通过使用所选择的计算模型来计算与输入参数对应的前轮目标转向角δf＊以及后轮目标转向角δr＊。
控制指定信息SPE可以指定前轮2F的转向角(目标转向角)与后轮2R的转向角(目标转向角)的比例。该情况下，第1目标转向角计算部110根据由控制指定信息SPE指定的转向角比例来计算前轮目标转向角δf＊以及后轮目标转向角δr＊。此外，还可考虑虽然指定前后轮转向控制，但转向角比例未特别指定的情况。在这样的情况下，第1目标转向角计算部110可以使用默认的转向角比例，或者也可以考虑车速V等来自动地决定适当的转向角比例。
控制指定信息SPE可以指定前轮2F与后轮2R的相位关系(同相/反相)。该情况下，第1目标转向角计算部110根据由控制指定信息SPE指定的相位关系来计算前轮目标转向角δf＊以及后轮目标转向角δr＊。此外，还可考虑虽然指定前后轮转向控制，但相位关系未特别指定的情况。在这样的情况下，第1目标转向角计算部110可以使用默认的相位关系，或者可以考虑车速V等来自动地决定适当的相位关系。
促动器控制部150基于前轮目标转向角δf＊来控制前轮转向促动器20F而使前轮2F转向。例如，促动器控制部150基于前轮目标转向角δf＊与前轮实际转向角δf的差量来以前轮实际转向角δf追随前轮目标转向角δf＊的方式进行反馈控制。从车辆状态信息210获得前轮实际转向角δf。促动器控制部150输出用于驱动前轮转向促动器20F的电流控制信号。根据电流控制信号来驱动前轮转向促动器20F，由此使前轮2F转向。
同样，促动器控制部150基于后轮目标转向角δr＊来控制后轮转向促动器20R而使后轮2R转向。例如，促动器控制部150基于后轮目标转向角δr＊与后轮实际转向角δr的差量来以后轮实际转向角δr追随后轮目标转向角δr＊的方式进行反馈控制。从车辆状态信息210获得后轮实际转向角δr。促动器控制部150输出用于驱动后轮转向促动器20R的电流控制信号。根据电流控制信号来驱动后轮转向促动器20R，由此使后轮2R转向。
2－3.反相转向控制的限制
后轮单独转向控制例如在使车辆1进入至狭窄的空间的场景下有用(参照图7、图8)。在这样的场景下，典型的是车辆1以低速移动。另一方面，在车辆1以中高速行驶中的情况下，存在后轮单独转向控制使车辆稳定性降低的担忧。因此，处理器51可以在中高速区中禁止后轮单独转向控制。
例如，第1车速范围VR1是车速V小于阈值Vth的低速范围。第2车速范围VR2是车速V为阈值Vth以上的中高速范围。处理器51在第1车速范围VR1中允许后轮单独转向控制，在第2车速范围VR2中禁止后轮单独转向控制。
从同样的观点考虑，可以对反相的前后轮转向控制也施加同样的限制。以下，将后轮单独转向控制或反相的前后轮转向控制称为“反相转向控制”。处理器51可以在第1车速范围VR1中允许反相转向控制，在第2车速范围VR2中禁止反相转向控制。
例如，当在第2车速范围VR2中驾驶员指定了反相转向控制的情况下，处理器51(转向控制部100)驳回指定反相转向控制的控制指定信息SPE。处理器51可以将驾驶员的指定被驳回这一内容通知给驾驶员。处理器51也可以将当前无法受理反相转向控制的指定这一内容通知给驾驶员。
作为其他例子，处理器51可以将用户界面40设定为驾驶员无法在第2车速范围VR2中指定反相转向控制。例如，在第2车速范围VR2中，处理器51将图11所示的相位关系指定杆41固定在“同相”的位置。作为其他例子，在用户界面40为触摸面板的情况下，处理器51以在第2车速范围VR2中无法选择“反相”的方式控制触摸面板的显示。
还可考虑当在第1车速范围VR1中指定了反相转向控制之后车速V逐渐增加的情况。该情况下，在车速V到达“Vth－α”的时机，处理器51(转向控制部100)可以强制性地将所执行的转向控制从反相转向控制切换为同相转向控制。这里，“同相转向控制”是指同相的前后轮转向控制或前轮单独转向控制。处理器51可以将进行了从反相转向控制向同相转向控制的切换这一情况通知给驾驶员。
图13是表示车速V与目标转向角(δf＊、δr＊)的关系的一个例子的示意图。横轴表示了车速V。纵轴表示了目标转向角。这里，设车速V以外的输入参数(转向操纵角θ等)相同。在用取决于车速V的增益和取决于转向操纵角θ的基本目标转向角之积来表达目标转向角的情况下，还能够将图13所示的目标转向角改称为增益。
从车辆稳定性的观点考虑，目标转向角(增益)随着车速V变高而减少。但是，目标转向角相对于车速V的减少率在同相转向控制与反相转向控制中不同。在反相转向控制的情况下，与同相转向控制的情况相比目标转向角更快地减少。
更详细而言，在同相转向控制的情况下，目标转向角遍及第1车速范围VR1以及第2车速范围VR2根据车速V的增加而逐渐减少。另一方面，在反相转向控制的情况下，目标转向角在第1车速范围VR1中随着车速V的增加而急剧地减少。反相转向控制的情况下的目标转向角在车速V为阈值Vth时为零或极小的值。另外，反相转向控制的情况下的目标转向角在第2车速范围VR2中被设定为零。处理器51(转向控制部100)如以上那样设定目标转向角，执行转向控制(指定控制执行处理)。由此，可适当地抑制车辆稳定性的降低。
3.第2实施方式
在第2实施方式中，车辆1是可自动驾驶的车辆。车辆1的驾驶主体是控制车辆1的自动驾驶的自动驾驶系统。来自驾驶主体的转向操纵指示是来自自动驾驶系统的转向操纵请求。
3－1.构成例
图14是表示第2实施方式所涉及的车辆控制系统10的构成例的框图。与第1实施方式的情况重复的说明被适当地省略。
传感器组30包括车辆状态传感器31、识别传感器32以及位置传感器33。车辆状态传感器31与第1实施方式的情况相同。
识别传感器32识别(检测)车辆1的周围的状况。作为识别传感器32，可例示照相机、光学雷达(LIDAR：Laser Imaging Detectionand Ranging)、雷达等。
位置传感器33检测车辆1的位置以及方位。作为位置传感器33，可例示GPS(GlobalPositioning System)传感器。
行驶装置20包括前轮转向促动器20F、后轮转向促动器20R、驱动装置21以及制动装置22。前轮转向促动器20F以及后轮转向促动器20R与第1实施方式的情况相同。
驱动装置21是产生驱动力的动力源。作为驱动装置21，可例示发动机、电动机、轮内马达等。
制动装置22产生制动力。
3－2.驾驶环境信息
处理器51取得表示车辆1的驾驶环境的驾驶环境信息200。驾驶环境信息200被储存于存储装置52。
图15是表示驾驶环境信息200的例子的框图。驾驶环境信息200包括车辆状态信息210、周边状况信息220、车辆位置信息230以及地图信息240。车辆状态信息210与第1实施方式的情况相同。
周边状况信息220表示车辆1的周围的状况。周边状况信息220包括由识别传感器32获得的信息。例如，周边状况信息220包括由照相机拍摄的图像的信息。作为其他例子，周边状况信息220可以包括由LIDAR、雷达测量的测量信息。
另外，周边状况信息220包括与车辆1的周边的物体相关的物体信息225。作为车辆1的周边的物体，可例示人物(行人等)、其他车辆(前行车辆、停车车辆等)、白线、路边结构物、障碍物等。物体信息225表示物体相对于车辆1的相对位置以及相对速度。例如，通过解析由照相机获得的图像信息，能够识别物体，计算该物体的相对位置。另外，还能够基于LIDAR、雷达的测量信息来识别物体，计算该物体的相对位置以及相对速度。
车辆位置信息230是表示车辆1的位置以及方位的信息。处理器51从位置传感器33的检测结果取得车辆位置信息230。另外，处理器51可以通过公知的自我位置推断处理(Localization)来取得高精度的车辆位置信息230。
地图信息240表示车道配置、道路形状等。处理器51从地图数据库取得所需的区域的地图信息240。地图数据库可以储存在被搭载于车辆1的规定的存储装置，也可以储存在外部的管理服务器。在地图数据库被储存于外部的管理服务器的情况下，处理器51与管理服务器进行通信，取得所需的地图信息240。
3－3.车辆行驶控制、自动驾驶控制
处理器51执行对车辆1的行驶进行控制的“车辆行驶控制”。车辆行驶控制包括转向控制、加速控制以及减速控制。处理器51通过控制行驶装置20来执行车辆行驶控制。具体而言，处理器51通过控制前轮转向促动器20F以及后轮转向促动器20R来执行转向控制。另外，处理器51通过控制驱动装置21来执行加速控制。另外，处理器51通过控制制动装置22来执行减速控制。
并且，处理器51基于上述的驾驶环境信息200来执行对车辆1的自动驾驶进行控制的“自动驾驶控制”。具体而言，处理器51基于驾驶环境信息200来生成车辆1的行驶计划。行驶计划包括直至目的地为止的粗略的目标路径、目标动作。作为目标动作，可例示维持当前的行驶车道、进行车道变更、规避障碍物等。并且，处理器51基于驾驶环境信息200来生成为了使车辆1根据行驶计划进行行驶所需的目标轨迹(trajectory)(目标轨道)。目标轨迹包括目标位置以及目标速度。而且，处理器51以车辆1追随目标轨迹的方式进行上述的车辆行驶控制。
以下，对第2实施方式所涉及的转向控制(指定控制执行处理)进一步详细地进行说明。
3－4.转向控制(指定控制执行处理)
图16是表示第2实施方式所涉及的与转向控制相关的功能结构的框图。与第1实施方式的情况重复的说明被适当地省略。
自动驾驶系统ADS基于驾驶环境信息200来进行上述的自动驾驶控制。通过处理器51执行控制程序来实现自动驾驶系统ADS。自动驾驶系统ADS基于驾驶环境信息200来生成车辆1的行驶计划、目标轨迹。
进行转向控制的转向控制部100包含于自动驾驶系统ADS。转向控制部100包括第2目标转向角计算部120以及促动器控制部150。
第2目标转向角计算部120计算各车轮2的目标转向角(δf＊、δr＊)。更详细而言，第2目标转向角计算部120基于由自动驾驶系统ADS生成的目标轨迹来计算目标转向角。例如，第2目标转向角计算部120计算车辆1与目标轨迹之间的偏差。偏差包括横向偏差、横摆角偏差等。并且，第2目标转向角计算部120计算为了使偏差减少所需的目标运动参数。目标运动参数包括目标横摆率、目标横向加速度。而且，第2目标转向角计算部120计算为了实现目标运动参数所需的前轮目标转向角δf＊以及后轮目标转向角δr＊。
如上述那样，支配车辆1的运动的运动方程式在前轮单独转向控制、前后轮转向控制以及后轮单独转向控制之间不同。因此，与第1实施方式的情况同样，第2目标转向角计算部120还考虑转向控制的种类来计算前轮目标转向角δf＊以及后轮目标转向角δr＊。更详细而言，第2目标转向角计算部120取得控制指定信息SPE，计算与由控制指定信息SPE指定的转向控制对应的前轮目标转向角δf＊以及后轮目标转向角δr＊。根据第2实施方式，由自动驾驶系统ADS自动地决定控制指定信息SPE。
更详细而言，自动驾驶系统ADS包括决定控制指定信息SPE的控制决定部130。控制决定部130可以包含于第2目标转向角计算部120。控制决定部130基于驾驶环境信息200来自动地决定控制指定信息SPE。
图17是用于对控制指定信息SPE的决定方法的一个例子进行说明的示意图。由自动驾驶系统ADS决定的行驶计划包括直至目的地为止的粗略的目标路径TR。控制决定部130基于驾驶环境信息200所包括的物体信息225(参照图15)来掌握目标路径TR周边的障碍物OBS和该障碍物OBS的相对位置。作为障碍物OBS，可例示墙、停车车辆等。控制决定部130可以基于障碍物OBS的相对位置来计算被障碍物OBS夹着的路宽W、即可通行的路宽W。
表示车辆1的宽度、长度、轴距、悬伸等的车辆尺寸信息被预先生成并储存于存储装置52。控制决定部130基于该车辆尺寸信息和障碍物OBS的相对位置或路宽W来决定能够实现不与障碍物OBS接触的车辆行驶的控制指定信息SPE。
例如，控制决定部130利用上述的计算模型MF、MFR、MR来模拟对于各种类型的控制指定信息SPE的车身轨迹(参照图4～图6)。在该模拟中，适当地使用车辆尺寸信息、车辆状态信息210。而且，控制决定部130选择会实现不与障碍物OBS接触的车身轨迹的控制指定信息SPE。例如，控制决定部130选择会实现与障碍物OBS分离了一定富余量(margin)以上的车身轨迹的控制指定信息SPE。
作为其他例子，可以利用输出与状况对应的适当的控制指定信息SPE的学习模型。针对学习模型的输入信息例如包括障碍物OBS的相对位置、路宽W、车辆尺寸信息等。基于由输入信息和适当的控制指定信息SPE的大量的组合构成的学习数据来预先学习获得学习模型。学习模型被储存于存储装置52。控制决定部130通过使用该学习模型来取得与当前的输入信息对应的适当的控制指定信息SPE。
控制决定部130也可以根据由自动驾驶系统ADS决定的行驶计划来决定控制指定信息SPE。例如，在行驶计划是进行车道变更的情况下，可考虑选择同相的前后轮转向控制(参照图9)。
控制决定部130也可以从车辆1的乘员的乘坐舒适性的观点出发来决定控制指定信息SPE。
这样一来，控制决定部130自动地决定控制指定信息SPE。第2目标转向角计算部120计算与由控制指定信息SPE指定的转向控制对应的前轮目标转向角δf＊以及后轮目标转向角δr＊。促动器控制部150与第1实施方式的情况同样。
3－5.反相转向控制的限制
反相转向控制的限制与第1实施方式的情况同样(参照上述的段落2－3)。例如，处理器51在第1车速范围VR1中允许反相转向控制，在第2车速范围VR2中禁止反相转向控制。车速V与目标转向角(δf＊、δr＊)的关系如图13所示。
4.第3实施方式
在第3实施方式中，考虑能够切换手动驾驶与自动驾驶的车辆1。与上述的第1实施方式、第2实施方式重复的说明被适当地省略。
图18是表示第3实施方式所涉及的与转向控制相关的功能结构的框图。转向控制部100包括第1目标转向角计算部110、第2目标转向角计算部120、选择部140以及促动器控制部150。选择信号SEL表示当前的驾驶模式是手动驾驶模式还是自动驾驶模式。
在选择信号SEL表示手动驾驶模式的情况下，第1目标转向角计算部110进行工作。选择部140选择由第1目标转向角计算部110计算的前轮目标转向角δf＊以及后轮目标转向角δr＊，并将所选择的目标转向角输出至促动器控制部150。由此，进行与第1实施方式的情况同样的转向控制。
另一方面，在选择信号SEL表示自动驾驶模式的情况下，第2目标转向角计算部120进行工作。选择部140选择由第2目标转向角计算部120计算的前轮目标转向角δf＊以及后轮目标转向角δr＊，并将所选择的目标转向角输出至促动器控制部150。由此，进行与第2实施方式的情况同样的转向控制。

Claims (13)

1.一种车辆控制方法，对具备前轮和后轮的车辆进行控制，其特征在于，包括：
根据来自驾驶主体的转向操纵指示来执行使所述前轮转向而不使所述后轮转向的前轮单独转向控制；
根据来自所述驾驶主体的所述转向操纵指示来执行使所述后轮转向而不使所述前轮转向的后轮单独转向控制；以及
执行指定控制执行处理，该指定控制执行处理执行至少包括所述前轮单独转向控制和所述后轮单独转向控制的多种转向控制中的由所述驾驶主体指定的1个转向控制。
2.根据权利要求1所述的车辆控制方法，其特征在于，
还包括在所述车辆的车速为阈值以上的情况下禁止所述后轮单独转向控制。
3.根据权利要求1或2所述的车辆控制方法，其特征在于，
所述后轮的目标转向角取决于所述车辆的车速，
第1车速范围是所述车速小于阈值的范围，
第2车速范围是所述车速为所述阈值以上的范围，
在由所述驾驶主体指定了所述后轮单独转向控制的情况下，所述指定控制执行处理包括以所述目标转向角在所述第1车速范围中随着所述车速的增加而减少并在所述第2车速范围中变为零的方式设定所述目标转向角。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的车辆控制方法，其特征在于，
还包括根据所述转向操纵指示来执行使所述前轮和所述后轮双方转向的前后轮转向控制，
其中，
所述多种转向控制除了所述前轮单独转向控制和所述后轮单独转向控制之外还包括所述前后轮转向控制。
5.根据权利要求4所述的车辆控制方法，其特征在于，
在由所述驾驶主体指定了所述前轮的转向角与所述后轮的转向角的比例的情况下，所述指定控制执行处理包括根据由所述驾驶主体指定的所述比例来进行所述前后轮转向控制。
6.根据权利要求4或5所述的车辆控制方法，其特征在于，
在由所述驾驶主体指定了所述前轮与所述后轮的相位关系是同相还是反相的情况下，所述指定控制执行处理包括根据由所述驾驶主体指定的所述相位关系来进行所述前后轮转向控制。
7.根据权利要求4～6中任一项所述的车辆控制方法，其特征在于，
所述前轮的目标转向角以及所述后轮的目标转向角取决于所述车辆的车速，
第1车速范围是所述车速小于阈值的范围，
第2车速范围是所述车速为所述阈值以上的范围，
所述指定控制执行处理包括：
在由所述驾驶主体指定了同相作为所述前轮与所述后轮的相位关系的情况下，以所述目标转向角遍及所述第1车速范围以及所述第2车速范围随着所述车速的增加而减少的方式设定所述目标转向角；和
在由所述驾驶主体指定了反相作为所述前轮与所述后轮的相位关系的情况下，以所述目标转向角在所述第1车速范围中随着所述车速的增加而减少并在所述第2车速范围中变为零的方式设定所述目标转向角。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的车辆控制方法，其特征在于，
所述指定控制执行处理包括：
取得对所述驾驶主体的指定进行表示的控制指定信息的处理；和
根据所述控制指定信息来进行所述指定控制执行处理的处理。
9.根据权利要求8所述的车辆控制方法，其特征在于，
所述驾驶主体是所述车辆的驾驶员，
所述转向操纵指示是所述驾驶员对方向盘的转向操纵操作，
取得所述控制指定信息的处理包括接受由所述驾驶员经由用户界面输入的所述控制指定信息的处理。
10.根据权利要求8所述的车辆控制方法，其特征在于，
所述驾驶主体是基于表示所述车辆的驾驶环境的驾驶环境信息来控制所述车辆的自动驾驶的自动驾驶系统，
所述转向操纵指示是所述自动驾驶系统的转向操纵请求，
取得所述控制指定信息的处理包括基于所述驾驶环境信息来决定所述控制指定信息的处理。
11.一种车辆控制系统，对具备前轮和后轮的车辆进行控制，其特征在于，
包括构成为执行下述处理的1个或者多个处理器：
前轮单独转向控制，根据来自驾驶主体的转向操纵指示来使所述前轮转向而不使所述后轮转向；
后轮单独转向控制，根据来自所述驾驶主体的所述转向操纵指示来使所述后轮转向而不使所述前轮转向；以及
指定控制执行处理，执行至少包括所述前轮单独转向控制和所述后轮单独转向控制的多个控制中的由所述驾驶主体指定的1个。
12.根据权利要求11所述的车辆控制系统，其特征在于，
还包括由所述车辆的驾驶员操作的用户界面，
其中，
所述驾驶主体是所述驾驶员，
所述转向操纵指示是所述驾驶员对方向盘的转向操纵操作，
所述1个或者多个处理器构成为通过所述用户界面取得表示所述驾驶员的指定的控制指定信息并根据所述控制指定信息来进行所述指定控制执行处理。
13.一种车辆，其特征在于，包括：
前轮转向促动器，构成为与方向盘机械分离，并使前轮转向；
后轮转向促动器，与所述方向盘机械分离，并使后轮转向；以及
1个或者多个处理器，
所述处理器构成为：
通过控制所述前轮转向促动器来使所述前轮转向；
通过控制所述后轮转向促动器来使所述后轮转向；
根据来自驾驶主体的转向操纵指示来执行使所述前轮转向而不使所述后轮转向的前轮单独转向控制；
根据来自所述驾驶主体的所述转向操纵指示来执行使所述后轮转向而不使所述前轮转向的后轮单独转向控制；以及
执行指定控制执行处理，该指定控制执行处理执行至少包括所述前轮单独转向控制和所述后轮单独转向控制的多个控制中的由所述驾驶主体指定的1个。
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