JP2009051310A - 車両走行制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スリップの発生を確実に抑制して車両を自動走行させることができる車両走行制御装置の提供。
【解決手段】車輪の接地荷重及び路面の摩擦係数に基づき、車輪に付与した際に車輪にスリップが生じない許容トルクを求めるトルク演算手段３１と、演算された許容トルクを車輪に付与した場合に、車両に作用させ得る制限加速度を求める制限加速度演算手段３２と、制限加速度及び指示加速度に基づき、現実に前記車両に作用させる加速度としての要求加速度を求めると共に、指示加速度に換えて要求加速度を自動走行制御手段５０に出力する要求加速度決定手段３３とを備えている。
【選択図】図４

Description

本発明は、スリップが生じないように車両を自動走行させる車両走行制御装置に関する。

上記のような車両走行制御装置は、例えば、運転者がアクセル操作を行わなくても、設定した車体速度に維持しながら走行するクルーズコントロール制御や、運転者がアクセル操作やブレーキ操作を行わなくても、先行車との車間距離を一定距離に維持しながら走行するＡＣＣ制御等により、車両を自動走行させるようにしている。

例えば、摩擦係数が低い路面を走行するときには、車両を自動走行させるための駆動トルクや制動トルクが結果的に過大となって車輪にスリップが生じることがある。その為に、車両の走行状態が不安定となったり、スリップの発生によって自動走行が終了されて使い勝手が悪くなる等の不都合があった。
そこで、従来の車両走行制御装置は、走行予定経路に摩擦係数が低い路面があると、その路面の摩擦係数に基づいてスリップが生じない制限車体速度を求め、当該路面に到達する前に制限車体速度まで車体速度を減速することで、スリップの発生を抑制しながら自動走行させている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００４−１７７３１号公報

車輪にスリップが生じるか否かは、路面の摩擦係数と車輪に作用させるトルクとの関係で決まる。したがって、上記従来の車両走行制御装置のように、単に、車体速度を規制するだけでは路面の摩擦係数と車輪に作用させるトルクとの関係を考慮しておらず、スリップの発生を確実に抑制することができない。

本発明は、かかる点に着目してなされたものであり、その目的は、スリップの発生を確実に抑制して車両を自動走行させることができる車両走行制御装置を提供する点にある。

上記目的を達成するために、本発明に係る車両走行制御装置の特徴構成は、車両の走行状態を制御するための指示加速度を求める指示加速度演算手段と、前記指示加速度を入力し車両の自動走行制御において当該入力した指示加速度に基づき前記車両の車輪に所定のトルクを付与する自動走行制御手段とを備えた車両走行制御装置であって、前記車輪の接地荷重及び路面の摩擦係数に基づき、前記車輪に付与した際に当該車輪にスリップが生じない許容トルクを求めるトルク演算手段と、前記演算された許容トルクを前記車輪に付与した場合に、前記車両に作用させ得る制限加速度を求める制限加速度演算手段とを備え、当該制限加速度及び前記指示加速度に基づき、現実に前記車両に作用させる加速度としての要求加速度を求めると共に、前記指示加速度に替えて前記要求加速度を前記自動走行制御手段に出力する要求加速度決定手段を備えた点にある。

本構成であれば、制限加速度演算手段は、車輪の接地荷重、路面の摩擦係数、及び、車輪の許容トルクを考慮した制限加速度を求めることができる。この求めた制限加速度を越えないようにして車両を自動走行させると車輪にスリップが生じない。
一方、車両を自動走行させる際には、自動走行制御手段が、刻々と入力する加速度に基づく所定のトルクを車両の車輪に付与する。その際、本構成の要求加速度決定手段は、制限加速度と指示加速度とに基づき、車両に作用させる加速度によって車輪がスリップしない要求加速度を求め、その求めた要求加速度を指示加速度に替えて自動走行制御手段に出力する。これにより、自動走行制御手段は、刻々と入力する要求加速度に基づく所定のトルクを車両の車輪に付与して、車輪にスリップを生じることなく、車両を自動走行させる。
以上の構成を有する結果、本構成の制御装置は、スリップすることのない安定した車両の自動走行を実現することができる。

本発明に係る車両走行制御装置の更なる特徴構成は、前記要求加速度決定手段は、前記指示加速度が前記制限加速度以下の場合、当該指示加速度を前記要求加速度とし、前記指示加速度が前記制限加速度より大きい場合、当該制限加速度を前記要求加速度とするように構成している点にある。

本構成においては、要求加速度決定手段が、制限加速度と指示加速度とを比較して、制限加速度を越えないように確実に要求加速度を求めることができる。したがって、車輪のスリップを確実に抑制でき、車両の自動走行がより安定したものとなる。

本発明に係る車両走行制御装置の更なる特徴構成は、前記トルク演算手段は、前記車両の重心位置とホイールベース長とから求まる各車輪に対する静的な荷重配分と、路面勾配の作用によって求まる各車輪に対する動的な荷重配分とにより求まる各車輪の接地荷重に基づき前記各車輪の前記許容トルクを求めるように構成している点にある。

各車輪の接地荷重は路面勾配によって変化する。例えば、登り勾配においては前輪荷重が減少し、後輪荷重が増加し、下り勾配ではその逆となる。よって、路面勾配に応じて各車輪のスリップ傾向が変化する。
本構成のように、トルク演算手段は、静的な荷重配分に加えて、路面勾配によって求まる動的な荷重配分をも考慮して車輪の接地荷重を求めることで、各種の路面状態に広く対応することができ、車両の自動走行をより安定させることができる。

本発明に係る車両走行制御装置の更なる特徴構成は、前記要求加速度決定手段は、前記自動走行制御手段が前記車輪に付与するトルクが所定範囲に収まるよう、許容加速度変化率を決定し、当該決定した許容加速度変化率に基づいて、前記求めた要求加速度を前記自動走行制御手段に出力するように構成している点にある。

車輪にトルクを付与するに当り、例えば、自動走行制御手段は、入力した要求加速度と現在の加速度との偏差に基づいて加速度の調整量を求めるフィードバック演算を行い、その加速度の調整量に応じてトルクを車輪に付与する。このとき、要求加速度の変化率が大きくなると、フィードバック演算による加速度の調整量が大きくなり、車両に作用させる加速度が制限加速度を越えてしまう所謂オーバーシュートを生じる場合がある。その結果、車輪に付与するトルクが許容トルクを越えてしまい、車輪にスリップが生じる。
そこで、本構成では、要求加速度決定手段が、求めた要求加速度を自動走行制御手段に出力するだけではなく、車輪に付与するトルクが所定範囲に収まるように許容加速度変化率を決定し、要求加速度に加えて許容加速度変化率をも自動走行制御手段に出力する。これにより、自動走行制御手段は、フィードバック演算による加速度の調整量が大きくなりすぎることを防止し、車両に作用させる加速度を制限加速度よりも小さくなるように制限できる。この結果、フィードバック演算の信頼性が高まり、車両の自動走行制御が安定したものとなる。

本発明に係る車両走行制御装置の更なる特徴構成は、前記所定範囲は、前記車輪に前記トルクを付与した際に、当該車輪にスリップが生じない範囲に基づいて決定されるように構成している点にある。

本構成によれば、要求加速度決定手段は、自動走行制御手段が車輪に付与するトルクが車輪にスリップを生じない範囲に収まるように、許容加速度変化率を決定できる。これにより、車輪のスリップを確実に抑制でき、車両の自動走行制御がさらに安定したものとなる。

本発明に係る車両走行制御装置の実施形態について図面に基づいて説明する。
＜本発明の概要＞
本発明に係る車両走行制御装置は、車両の走行状態を制御するための指示加速度に基づく所定のトルクを車両の車輪に刻々と付与して車両を自動走行させる自動走行制御において、スリップすることのない安定した車両の自動走行を行うようにしている。その為に、本発明では、自動走行制御において、車輪の接地荷重及び路面の摩擦係数に基づき車輪の許容トルクを求め、その許容トルクを車輪に付与した場合に車輪にスリップを生じない制限加速度を求める。そして、制限加速度と指示加速度とを比較して、車輪がスリップしない要求加速度を求め、指示加速度に替えて要求加速度に基づく所定のトルクを車両の車輪に付与するようにしている。

以下、本発明に係る車両走行制御装置を備えた車両について説明する。
＜車両の概略構成＞
図１に示すように、車両１は、４つの車輪ＦＲ，ＦＬ，ＲＲ，ＲＬ、エンジン２、変速装置３、デファレンシャル装置４、電子制御ユニット５及び油圧ブレーキ装置６を備えている。本発明に係る車両走行制御装置は、電子制御ユニット５に相当する。
この車両１は、エンジン２の出力を変速装置３及びデファレンシャル装置４を介して右後輪ＲＲ及び左後輪ＲＬに伝達する後輪駆動方式に構成している。車両１の駆動方式については、後輪駆動方式を例示したが、右前輪ＦＲ及び左前輪ＦＬを駆動する前輪駆動方式や、４輪の夫々を駆動する４輪駆動方式とすることもできる。

車両１には、各車輪の速度を検出する車輪速度センサ７を設けている。車輪速度センサ７は、右前輪ＦＲに対応する車輪速度センサ７ＦＲ、左前輪ＦＬに対応する車輪速度センサ７ＦＬ、右後輪ＲＲに対応する車輪速度センサ７ＲＲ、左後輪ＲＬに対応する車輪速度センサ７ＲＬから構成してあり、各車輪速度センサ７にて各車輪の速度を各別に検出している。また、車両１には、車両１の前後方向の加速度を検出する加速度センサＧ、及び、先行車との車間距離等を検出するためのレーダセンサＲを設けている。

＜油圧ブレーキ装置の構成＞
図２に基づき油圧ブレーキ装置６について説明する。
油圧ブレーキ装置６は、運転者のブレーキ操作力に応じてマスタシリンダ液圧を発生するマスタシリンダ８と、マスタシリンダ液圧を各車輪ＦＲ，ＦＬ，ＲＲ，ＲＬのホイールシリンダ９に付与する液圧回路１０とを有している。ホイールシリンダ９ＦＲ、９ＦＬ、９ＲＲ、９ＲＬは、各車輪に設けている。

マスタシリンダ８は、図示しない２つの液圧室を設けたタンデム型のシリンダである。このマスタシリンダ８は、ブレーキ操作力を図示しない倍力装置にて増幅した力によりマスタシリンダ液圧を発生する。また、マスタシリンダ８にはブレーキ液を供給したり、マスタシリンダ８の余剰のブレーキ液を貯留する図示しないマスタリザーバが設けられている。

液圧回路１０は、マスタシリンダ８の一方の液圧室と右後輪ＲＲのホイールシリンダ９ＲＲ及び左後輪ＲＬのホイールシリンダ９ＲＬとを連通する第１液圧回路１０ａと、マスタシリンダ８の他方の液圧室と右前輪ＦＲのホイールシリンダ９ＦＲ及び左前輪ＦＬのホイールシリンダ９ＦＬとを連通する第２液圧回路１０ｂとから構成している。

第１液圧回路１０ａには、連通状態を変更可能なリニア制御弁１１ａが設けられている。リニア制御弁１１ａに対して並列に、マスタシリンダ８側からホイールシリンダ９側へのブレーキ液の流れを許容し且つ逆方向の流れを禁止するマスタ用逆止弁１２ａを設けている。マスタ用逆止弁１２ａは、リニア制御弁１１ａが遮断状態であっても、マスタシリンダ８側からホイールシリンダ９側へのブレーキ液の流れを許容してマスタシリンダ液圧をホイールシリンダ９に付与するようにしている。

第１液圧回路１０ａは、リニア制御弁１１ａよりもホイールシリンダ９側が第１分岐路１３ａと第２分岐路１４ａとに分岐され、第１分岐路１３ａ及び第２分岐路１４ａの夫々がホイールシリンダ９ＲＲ，９ＲＬの夫々に接続されている。第１分岐路１３ａには、連通位置と遮断位置との２位置に切換自在で第１常開制御弁１５ａを設けている。第１常開制御弁１５ａに対して並列に、ホイールシリンダ９側からマスタシリンダ８側へのブレーキ液の流れを許容し且つ逆方向の流れを禁止する第１逆止弁１６ａを設けている。第２分岐路１４ａには、第１分岐路１３ａと同様に、第１常開制御弁１５ａに対応する第２常開制御弁１７ａと第１逆止弁１６ａに対応する第２逆止弁１８ａとを設けている。

第１分岐路１３ａの第１常開制御弁１５ａよりもホイールシリンダ９側から分岐された流路部分と第２分岐路１４ａの第２常開制御弁１７ａよりもホイールシリンダ９側から分岐された流路部分とが合流する分岐合流路１９ａを設けている。分岐合流路１９ａにおいて第１分岐路１３ａから分岐された流路部分には、連通位置と遮断位置との２位置に切換自在で第１常閉制御弁２０ａを設けている。また、第２分岐路１４ａから分岐された流路部分にも、連通位置と遮断位置との２位置に切換自在で第２常閉制御弁２１ａを設けている。分岐合流路１９ａの合流部分には、液圧ポンプ２２ａ、第３逆止弁２３ａ、ダンパ２４ａを順に設け、第１液圧回路１０ａにおけるリニア制御弁１１ａと第１常開制御弁１５ａ及び第２常開制御弁１７ａとの間に接続している。液圧ポンプ２２ａは、モータ２５により回転駆動されて、ブレーキ液を所定の圧力に加圧して吐出するように構成している。分岐合流路１９ａにおいて、第１常閉制御弁２０ａ及び第２常閉制御弁２１ａと液圧ポンプ２２ａとの間にはリザーバ２６ａを設けている。リザーバ２６ａは、第１液圧回路１０ａにおけるマスタシリンダ８とリニア制御弁１１ａとの間に接続している。

以上、液圧回路１０における第１液圧回路１０ａの構成について説明したが、第１液圧回路１０ａと第２液圧回路１０ｂとは同様の構成としており、第２液圧回路１０ｂにも、第１液圧回路１０ａと同様の部材を設けている。つまり、第２液圧回路１０ｂにも、リニア制御弁１１ｂ、第１常開制御弁１５ｂ、第２常開制御弁１７ｂ、第１常閉制御弁２０ｂ、第２常閉制御弁２１ｂ、液圧ポンプ２２ｂ等の各部材を設けている。同一の部材については、第１液圧回路１０ａに設けた部材に対して算用数字の後に「ａ」を付しており、第２液圧回路１０ｂに設けた部材に対して算用数字の後に「ｂ」を付している。
以下、第１液圧回路１０ａに設けた部材と第２液圧回路１０ｂに設けた部材との両方を示す場合には、算用数字の後の「ａ」及び「ｂ」を省略して説明する。

モータ２５については、単一のモータ２５により第１液圧回路１０ａに設けた液圧ポンプ２２ａと第２液圧回路１０ｂに設けた液圧ポンプ２２ｂとを回転駆動するように構成している。
マスタシリンダ液圧を検出する液圧センサ２７を設けている。この実施形態では、液圧センサ２７を第１液圧回路１０ａに設けているが、第２液圧回路１０ｂに設けることもできる。

＜車両の制御構成＞
図３に基づき車両の制御構成について説明する。
電子制御ユニット５は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力部を備えたマイクロコンピュータにて構成している。電子制御ユニット５には、各車輪速度センサ７、加速度センサＧ、レーダセンサＲ及び液圧センサ２７等の各種のセンサの検出信号が入力されるように構成している。電子制御ユニット５は、エンジン２の作動を制御するエンジン制御手段２８、及び、油圧ブレーキ装置６の作動を制御するブレーキ制御手段２９を備えている。エンジン制御手段２８は、要求駆動トルクを出力するためのスロットル開度や燃料噴射量等を求めて、エンジン２に備えたスロットル制御装置２ａ及び燃料噴射装置２ｂの作動を制御する。スロットル制御装置２ａは、エンジン２のスロットル開度を制御する。燃料噴射装置２ｂは、エンジン２の燃料噴射量を制御する。

ブレーキ制御手段２９は、運転者のブレーキ操作に関わらず、各車輪に要求制動トルクを付与するように油圧ブレーキ装置６の作動を自動的に制御する。ブレーキ制御手段２９は、リニア制御弁１１、第１常開制御弁１５、第２常開制御弁１７、第１常閉制御弁２０、第２常閉制御弁２１、モータ２５の夫々の作動を制御することにより、各車輪に各別に要求制動トルクを付与自在に構成している。

図２に戻り、右後輪ＲＲに要求制動トルクを付与する場合について説明する。
ホイールシリンダ圧力を増圧するときには、ブレーキ制御手段２９が、モータ２５を作動させるとともに、リニア制御弁１１ａを遮断状態とし、第１常開制御弁１５ａを連通位置とし且つ第１常閉制御弁２０ａを遮断位置とする。ホイールシリンダ圧力を保持するときには、ブレーキ制御手段２９が、リニア制御弁１１ａを遮断状態とし、第１常開制御弁１５ａを遮断位置に切り換え且つ第１常閉制御弁２０ａを遮断位置とする。ホイールシリンダ圧力を減圧するときには、ブレーキ制御手段２９が、リニア制御弁１１ａを遮断状態とし、第１常開制御弁１５ａを遮断位置に切り換え且つ第１常閉制御弁２０ａを連通位置に切り換える。

＜自動走行制御＞
車両１を自動走行させる自動走行制御について説明する。
例えば、運転者がアクセル操作を行わなくても、設定した車体速度に維持しながら走行するクルーズコントロール制御や、運転者がアクセル操作やブレーキ操作を行わなくても、先行車との車間距離を一定距離に維持しながら走行するＡＣＣ制御等の自動走行制御を電子制御ユニット５が行うことにより、車両１を自動走行させるようにしている。
図４に示すように、自動走行制御を行うために、電子制御ユニット５は、指示加速度演算手段３０、トルク演算手段３１、制限加速度演算手段３２、要求加速度決定手段３３、及び、自動走行制御手段５０を備えている。

指示加速度演算手段３０は、車両１の走行状態を制御するための指示加速度を求め、その指示加速度を要求加速度決定手段３３に出力する。トルク演算手段３１は、車輪にトルクを付与した際にその車輪にスリップを生じない許容トルクを車輪ごとに求め、その各車輪の許容トルクを制限加速度演算手段３２に出力する。制限加速度演算手段３２は、演算された許容トルクを車輪に付与した場合に、車両１に作用させ得る制限加速度を求め、その制限加速度を要求加速度決定手段３３に出力する。要求加速度決定手段３３は、制限加速度及び指示加速度に基づき、現実に車両１に作用させる加速度としての要求加速度を求めると共に、指示加速度に換えて要求加速度を自動走行制御手段５０に出力する。自動走行制御手段５０は、要求加速度を入力し車両１の自動走行制御において入力した要求加速度に基づき車両１の車輪に所定のトルクを付与する。

制限加速度演算手段３２が求めた制限加速度は、車輪の接地荷重、路面の摩擦係数、及び、車輪の許容トルクを考慮したものとなる。要求加速度決定手段３３は、指示加速度を自動走行制御手段５０に出力するのではなく、制限加速度と指示加速度とを比較して、車両１に作用させる加速度によって車輪がスリップしない要求加速度を求め、その求めた要求加速度を指示加速度に替えて自動走行制御手段５０に出力する。自動走行制御手段５０は、要求加速度に基づく所定のトルクを車両の車輪に付与するので、車輪には、スリップしない要求加速度に基づくトルクを付与することができる。これにより、車輪のスリップを抑制しながら、安定した車両１の自動走行を実現できる。

指示加速度演算手段３０は、クルーズコントロール制御においては、設定した車体速度を維持するように、現在の車体速度と設定した車体速度との差に基づいて指示加速度を求める。車体速度については、例えば、４つの車輪速度センサ７の夫々にて検出した車輪速度の平均速度を車体速度として求めることができる。
指示加速度演算手段３０は、ＡＣＣ制御においては、先行車との車間距離を一定距離に維持するように、先行車との車間距離及び先行車との相対速度等に基づいて指示加速度を求める。先行車との車間距離については、レーダセンサＲの検出信号から求めることができる。先行車との相対速度は、先行車との車間距離を時間で微分することにより求めることができる。

トルク演算手段３１は、路面勾配に応じた各車輪の接地荷重、及び、路面の摩擦係数に基づいて、各車輪の許容トルクを求める。トルク演算手段３１は、例えば、下記の〔数１〕を用いて許容トルクを求める。

〔数１〕
Ｔ＝μ×Ｎ１×Ｐ
ただし、Ｔは許容トルクであり、μは路面の摩擦係数であり、Ｎ１は路面勾配に応じた車輪の接地荷重であり、Ｐは車輪の半径である。

制限加速度演算手段３２は、４輪夫々の許容トルク、及び、路面勾配に基づいて、何れの車輪にもスリップが生じない制限加速度を求める。例えば、制限加速度演算手段３２は、４輪夫々の許容トルクの合計値と制限加速度との関係を路面勾配に応じて補正する関係式を実験等により求めて予め記憶しており、この関係式を用いて制限加速度を求める。

要求加速度決定手段３３は、指示加速度と制限加速度とを比較して、指示加速度が制限加速度以下の場合、指示加速度を要求加速度とし、指示加速度が制限加速度より大きい場合、制限加速度を要求加速度とするように構成している。例えば、車両１を減速させるときに、制限加速度が−１．０ｍ／ｓ²であり且つ指示加速度が−０．８ｍ／ｓ²であれば、指示加速度（−０．８ｍ／ｓ²）を要求加速度とする。また、車両１を減速させるときに、制限加速度が−１．０ｍ／ｓ²であり且つ指示加速度が−１．２ｍ／ｓ²であれば、制限加速度（−１．０ｍ／ｓ²）を要求加速度とする。制限加速度を要求加速度とする場合には、実際には、制限加速度よりも設定量だけ余裕を見込んだ加速度を要求加速度とする。

自動走行制御手段５０は、エンジン制御手段２８及びブレーキ制御手段２９から構成されている。エンジン制御手段２８は、要求加速度に応じた要求駆動トルクを求め、その求めた要求駆動トルクを車輪に付与するようにエンジン２の作動を制御する。ブレーキ制御手段２９は、要求加速度に応じた要求制動トルクを求め、その求めた要求制動トルクを車輪に付与するように油圧ブレーキ装置６の作動を制御する。自動走行制御手段５０は、入力する要求加速度と現在の加速度との偏差に基づいて加速度の調整量を求めるフィードバック演算を行い、その演算された加速度の調整量に応じて要求駆動トルク及び要求制動トルクを求める。現在の加速度は、現在の車両速度を時間にて微分することにより求めることができる。

上述の如く、要求加速度に応じて車輪にトルクを付与する際には、要求加速度と現在の加速度との偏差に基づいて加速度の調整量を求めるフィードバック演算を行っている。このフィードバック演算を行う場合に、要求加速度の変化率が大きいと、実際に車両１に作用させる加速度が制限加速度を越える所謂オーバーシュートが生じる場合がある。その為に、車輪に付与するトルクが許容トルクを越えてしまい、車輪にスリップが生じる。そこで、要求加速度決定手段３３は、自動走行制御手段５０が車輪に付与するトルクが所定範囲に収まるよう、許容加速度変化率を決定し、その決定した許容加速度変化率に基づいて、求めた要求加速度を自動走行制御手段５０に出力するように構成してある。ここで、所定範囲は、車輪にトルクを付与した際に、その車輪にスリップが生じない範囲に基づいて決定されるように構成してある。このように、要求加速度決定手段３３は、求めた要求加速度を自動走行制御手段５０に出力するだけではなく、決定した許容加速度変化率をも自動走行制御手段５０に出力する。これにより、自動走行制御手段５０は、フィードバック演算による加速度の調整量が大きくなりすぎる事を防止し、車両に作用させる加速度を制限加速度よりも小さくなるように制限しながら、車輪にトルクを付与できる。この結果、フィードバック演算の信頼性が高まると共に、車輪のスリップを確実に抑制できる。

図５に基づいて要求加速度を車両１に作用させる際の加速度の変化率について説明する。図５は、車両１を減速させる場合において、実際に車両１に作用させる加速度を点線にて示している。このときの要求加速度は、制限加速度から設定量だけ余裕を見込んだ加速度として実線にて示している。
図５（ａ）の実線で示すように、要求加速度の変化率Ａ１が大きいと、点線で示す実際に車両１に作用させる加速度が要求加速度を大きくオーバーシュートする。その為に、実際に車両１に作用させる加速度が制限加速度を越えて、車輪に付与するトルクがスリップを生じない所定範囲を越えてしまう。それに対して、図５（ｂ）の点線及び実線で示すように、要求加速度の変化率Ａ２が小さいと、実際に車両１に作用させる加速度が要求加速度をオーバーシュートする量を抑えることができる。したがって、実際に車両１に作用させる加速度が制限加速度を越えない。
そこで、要求加速度決定手段３３は、自動走行制御手段５０が車輪に付与するトルクが所定範囲に収まるように、実際に車両１に作用させる加速度が制限加速度を越えない許容加速度変化率（例えば、Ａ２）を求めて決定する。

自動走行制御における電子制御ユニット５の処理動作について、図６のフローチャートに基づいて説明する。自動走行制御では、指示加速度演算手段３０にて指示加速度を求めるとともに、図６のフローチャートにて示す動作を行う。自動走行制御では、このような動作を設定周期で繰り返し行う。

電子制御ユニット５は、路面勾配及び路面の摩擦係数を求める処理を行う（ステップ１，２）。電子制御ユニット５は、トルク演算手段３１、制限加速度演算手段３２及び要求加速度決定手段３３の夫々にて、各車輪の許容トルク、制限加速度、及び、許容加速度変化率の夫々を求める処理を行う（ステップ３）。電子制御ユニット５は、要求加速度決定手段３３にて指示加速度と制限加速度とを比較して要求加速度を決定する処理を行う（ステップ４）。電子制御ユニット５は、自動走行制御手段５０のエンジン制御手段２８及びブレーキ制御手段２９にて、要求駆動トルク及び要求制動トルクを求め、その求めた要求駆動トルク及び要求制動トルクを車輪に付与するようにエンジン２及び油圧ブレーキ装置６の作動を制御して車輪にトルクを付与する処理を行う（ステップ５）。

図６のステップ１における路面勾配を演算する処理について、図７のフローチャートに基づいて説明する。
電子制御ユニット５は、現在の車体速度を時間にて微分した値、及び、加速度センサＧによる検出加速度に基づいて路面勾配を推定する（ステップ１１）。電子制御ユニット５は、推定した路面勾配を路面勾配補正用情報により補正する（ステップ１２）路面勾配補正用情報には、例えば、ナビゲーションシステムやＧＰＳシステムから得られる路面勾配に関する情報がある。

図６のステップ２における路面の摩擦係数を演算する処理について、図８のフローチャートに基づいて説明する。
電子制御ユニット５は、路面の摩擦係数μを記憶しているか否か、及び、路面の摩擦係数μの記憶を保持しておく記憶保持時間が経過しているか否かを判別する（ステップ２１，２２）。電子制御ユニット５は、路面の摩擦係数μを記憶しており且つ記憶保持時間が経過していると、記憶している路面の摩擦係数μをクリアする（ステップ２３）。

電子制御ユニット５は、駆動輪に作用させている車輪トルクが正か負かを判別し、その駆動輪の車輪トルクが負であると、減速スリップを発生しているか否かを判別する（ステップ２４，２５）。電子制御ユニット５は、駆動輪の車輪トルクが正であると、加速スリップを発生しているか否かを判別する（ステップ２４，２６）。加速スリップは、車輪速度センサ７による車輪速度が車体速度に所定スリップ量だけ加えた値よりも大きくなっていると、加速スリップが発生していると判別する。減速スリップは、車輪速度センサ７による車輪速度が車体速度に所定スリップ量だけ引いた値よりも小さくなっていると、減速スリップが発生していると判別する。

電子制御ユニット５は、減速スリップ又は加速スリップを発生していると判別すると、そのときの車輪トルク及びその車輪の接地荷重に基づいて、下記の〔数２〕を用いて路面の摩擦係数μを求めて記憶している（ステップ２７）。電子制御ユニット５は、外気温情報や広域天気情報から路面の摩擦係数μの記憶保持時間を設定し、記憶保持時間補正用情報に基づいて設定した記憶保持時間を補正する（ステップ２８，２９）。記憶保持時間補正用情報は、例えば、前方走行車両との車車間通信により取得される情報や、道路情報モニタ等の路車間通信により取得される情報であり、これらの情報により記憶保持時間を延長又は短縮して補正する。

〔数２〕
μ＝Ｔ１／（Ｐ×Ｎ２）
ただし、μは路面の摩擦係数であり、Ｔ１は加速スリップや減速スリップが発生したときの車輪に作用させたトルクであり、Ｐは車輪の半径であり、Ｎ２は加速スリップや減速スリップが発生したときの車輪の接地荷重である。
また、加速スリップが発生したときの車輪に作用させたトルクは、要求駆動トルクに対応するので、エンジン２の出力トルク及びギア比等に基づいて求めることができる。減速スリップが発生したときの車輪に作用させたトルクについては、その車輪に付与する要求制動トルクに対応するので、その車輪のホイールシリンダ圧力に基づいて求めることができる。

図８の動作では、記憶保持時間が経過するまで路面の摩擦係数の記憶を保持しているが、例えば、路面の摩擦係数の記憶を保持しておく記憶保持走行距離を設定し、路面の摩擦係数を記憶してからの走行距離が記憶保持走行距離になるまで路面の摩擦係数の記憶を保持しておくこともできる。
また、図８の動作では、路面の摩擦係数の求め方について、減速スリップ又は加速スリップを発生した時点の車輪トルク及び車輪の接地荷重に基づいて求めているが、例えば、減速スリップ又は加速スリップを発生中における車輪トルク及び車輪の接地荷重の平均値に基づいて路面の摩擦係数を求めることもできる。

図６のステップ３における許容トルク、制限加速度、許容加速度変化率を演算する処理について、図９のフローチャートに基づいて説明する。
電子制御ユニット５は、車両１の重心位置とホイールベースから求まる静的な荷重配分、及び、路面勾配やピッチング挙動の作用によって求まる動的な荷重配分に基づいて、車両１の荷重を各車輪について配分することにより、各車輪の接地荷重を求める（ステップ３１）。電子制御ユニット５は、トルク演算手段３１にて路面勾配に応じた各車輪の接地荷重及び路面の摩擦係数に基づいて許容トルクを求め、制限加速度演算手段３２にて４輪夫々の許容トルクの合計値及び路面勾配に基づいて制限加速度を求める（ステップ３２，３３）。電子制御ユニット５は、要求加速度決定手段３３にて許容加速度変化率を求める（ステップ３４）。

〔別実施形態〕
（１）上記実施形態では、路面の摩擦係数を演算する処理について、図８のフローチャートに示した動作を例示したが、例えば、車両１に搭載したＣＣＤカメラ等により取得した画像情報から路面の摩擦係数を推定することもでき、どのようにして路面の摩擦係数を求めるかは適宜変更が可能である。

（２）上記実施形態において、制限加速度の演算について、例えば、駆動輪の許容トルクに基づいて制限加速度を求めることもでき、４輪夫々の許容トルクに基づいて求めるものに限らない。

（３）上記実施形態では、許容トルクの演算について、車輪ごとに求めているが、例えば、第１液圧回路１０ａに接続された右後輪ＲＲ及び左後輪ＲＬの第１系統における許容トルクを求めるとともに、第２液圧回路１０ｂに接続された右前輪ＦＲ及び左前輪ＦＬの第２系統における許容トルクを求めることもでき、油圧ブレーキ装置６の系統ごとに許容トルクを求めることもできる。

（４）上記実施形態において、油圧ブレーキ装置６は、各車輪に各別に要求制動トルクを付与することができる。そこで、自動走行制御において要求制動トルクを車輪に付与する場合、各車輪に同一の要求制動トルクを付与するのではなく、例えば、各車輪の許容トルクに応じて車輪ごとの要求制動トルクを求め、その求めた要求制動トルクの夫々を各車輪に付与する。このように、各車輪に独立して要求制動トルクを付与することもできる。
また、上記実施形態において、車両１を、車輪を駆動する駆動用電動モータを車輪ごとに備えた電気駆動式とすることにより、各車輪に各別に要求駆動トルクを付与することができる。したがって、このような電気駆動式の車両においては、上述の要求制動トルクと同様に、各車輪に独立して要求駆動トルクを付与することもできる。

（５）上記実施形態において、例えば、第１液圧回路１０ａにて右前輪ＦＲ及び左後輪ＲＬに設けたホイールシリンダ９ＦＲ，９ＲＬにマスタシリンダ液圧を付与し、第２液圧回路１０ｂにて左前輪ＦＬ及び右後輪ＲＲに設けたホイールシリンダ９ＦＬ，９ＲＲにマスタシリンダ液圧を付与するように、液圧回路１０を構成することもできる。つまり、液圧回路１０にてマスタシリンダ液圧をどのホイールシリンダに付与するように構成するかは適宜変更が可能である。

本発明は、スリップが生じないように車両を自動走行させることができる各種の車両走行制御装置に適応可能である。

車両の概略構成図 油圧ブレーキ装置の構成図 車両の制御ブロック図 電子制御ユニットの詳細ブロック図 要求加速度を加える際の加速度の変化率を示すグラフ 自動走行させる際の処理を示すフローチャート 路面勾配を演算する処理を示すフローチャート 路面の摩擦係数を演算する処理を示すフローチャート 許容トルク、制限加速度、許容加速度変化率を演算する処理を示すフローチャート

符号の説明

３０ 指示加速度演算手段
３１ トルク演算手段
３２ 制限加速度演算手段
３３ 要求加速度決定手段
５０ 自動走行制御手段

Claims (5)

1. 車両の走行状態を制御するための指示加速度を求める指示加速度演算手段と、前記指示加速度を入力し車両の自動走行制御において当該入力した指示加速度に基づき前記車両の車輪に所定のトルクを付与する自動走行制御手段とを備えた車両走行制御装置であって、
   前記車輪の接地荷重及び路面の摩擦係数に基づき、前記車輪に付与した際に当該車輪にスリップが生じない許容トルクを求めるトルク演算手段と、
   前記演算された許容トルクを前記車輪に付与した場合に、前記車両に作用させ得る制限加速度を求める制限加速度演算手段とを備え、
   当該制限加速度及び前記指示加速度に基づき、現実に前記車両に作用させる加速度としての要求加速度を求めると共に、前記指示加速度に替えて前記要求加速度を前記自動走行制御手段に出力する要求加速度決定手段を備えた車両走行制御装置。
2. 前記要求加速度決定手段は、前記指示加速度が前記制限加速度以下の場合、当該指示加速度を前記要求加速度とし、前記指示加速度が前記制限加速度より大きい場合、当該制限加速度を前記要求加速度とするように構成してある請求項１に記載の車両走行制御装置。
3. 前記トルク演算手段は、前記車両の重心位置とホイールベース長とから求まる各車輪に対する静的な荷重配分と、路面勾配の作用によって求まる各車輪に対する動的な荷重配分とにより求まる各車輪の接地荷重に基づき前記各車輪の前記許容トルクを求めるように構成してある請求項１又は２に記載の車両走行制御装置。
4. 前記要求加速度決定手段は、前記自動走行制御手段が前記車輪に付与するトルクが所定範囲に収まるよう、許容加速度変化率を決定し、当該決定した許容加速度変化率に基づいて、前記求めた要求加速度を前記自動走行制御手段に出力するように構成してある請求項１〜３の何れか１項に記載の車両走行制御装置。
5. 前記所定範囲は、前記車輪に前記トルクを付与した際に、当該車輪にスリップが生じない範囲に基づいて決定されるように構成してある請求項４に記載の車両走行制御装置。

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