JP2017081482A - 車両運動制御装置及びその方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】車両が旋回中においても、ドライバの違和感が少なく、走行安定性を保った目標軌道追従を実現することのできる車両運動制御装置及びその方法を提供する。
【解決手段】車両を走行させるための目標軌道を取得する目標軌道取得部１ａと、前記車両に発生している車両進行方向を正とする前後加速度の増加又は減少を行う速度制御部１ｃａと、を備え、前記車両の旋回中に前記車両が前記目標軌道から逸脱する場合、前記速度制御部１ｃａが前記前後加速度を増加又は減少させる前後加速度制御を行う。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両運動制御装置及びその方法に係り、特に、車両の運動状態が好適になるよう車両を加減速する車両運動制御装置及びその方法に関する。
従来、カメラ情報やGPS、マップ情報等から目標軌道を設定し、それに追従するよう舵角や車両左右タイヤの制駆動力差により車両にヨーモーメントを発生させるヨーモーメント制御技術が知られている（例えば、特許文献１、２）。
このような制御技術では、車両が目標軌道を大きく外れ、車線を逸脱するのを防ぐことができ、ドライバの運転負荷を軽減する効果が期待できる。また、自動運転まで車両運動の制御範囲が拡張する際、このような技術は必須となっている。
しかし、舵角を用いたヨーモーメント制御による軌道追従アシストでは、操舵角が舵角制御により直接的に変化するため、この操舵角変化がドライバに違和感を与える場合がある。そのため、目標軌道からの逸脱が小さい領域で軌道追従性を向上させるような制御を実現することは難しく、制御介入シーンを車両が車線を逸脱するような場合に限定する必要がある。
ここで、舵角制御による操舵角変化をドライバに伝えないようにする方法として、例えばステアバイワイヤのようなシステムが知られている（例えば、特許文献３）。
上記ステアバイワイヤシステムでは、操舵角とタイヤ実舵角が切り離されており、タイヤ実舵角を操舵角から独立して制御することができる。これにより、軌道追従制御において、操舵角を変化させることなく、タイヤ実舵角を制御できる。
特開２０１３−１２６８５４公報 特開２０１０−１２６０７７公報 特開２０１５−７４４２５公報
しかしながら、上記の方法では、軌道追従アシスト制御を実現するにあたり、ステアバイワイヤのような特殊なシステムが必要になる。また、舵角による目標軌道追従制御では、旋回時に走行安定性を保った追従制御を実現できない場合がある。例えば、タイヤの横すべり角が大きくついた状態で旋回している場合、舵角制御により旋回半径を小さくするようタイヤ実舵角の絶対値を増加させても、期待したヨーモーメントを発生させることができず、目標軌道の追従性が低下する。また、タイヤ実舵角の絶対値が大きくついた状態での旋回では、外乱等により車両挙動が乱れた際、走行安定性が低下する可能性がある。
本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、旋回中の車両の前後加速度を変化させた際、その旋回半径が変化することを利用し、車両が旋回中においても、ドライバの違和感が少なく、走行安定性を保った目標軌道追従を実現することのできる車両運動制御装置、及びその方法を提供することにある。
上記する課題を解決するために、本発明に係る車両運動制御装置は、車両を走行させるための目標軌道を取得する目標軌道取得部と、前記車両に発生している車両進行方向を正とする前後加速度の増加又は減少を行う速度制御部と、を備え、前記車両の旋回中に前記車両が前記目標軌道から逸脱する場合、前記速度制御部が前記前後加速度を増加又は減少させる前後加速度制御を行うことを特徴とする。
また、本発明に係る車両運動制御方法は、車両の旋回中に前記車両が該車両を走行させる目標軌道から逸脱する場合、前記車両に発生している車両進行方向を正とする前後加速度を増加又は減少させる前後加速度制御を行うことを特徴とする。
本発明によれば、ステアバイワイヤのような特殊なシステムを必要とせず、車両が旋回中においても、ドライバの違和感が少なく、走行安定性を保った目標軌道追従を実現することができる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
本発明に係る車両運動制御装置を搭載した車両の車両旋回時の目標軌道の一例を示した概念図。 本発明に係る車両運動制御装置を搭載した車両の車両旋回時の、走行軌道（曲率）、操舵角、前後加速度の時間変化を示した概念図。 本発明に係る車両運動制御装置を搭載した車両の車両旋回時の、走行軌道（曲率）、操舵角、前後加速度の時間変化を示した概念図。 本発明に係る車両運動制御装置を搭載した車両の車両旋回時の、走行軌道（曲率）、操舵角、前後加速度の時間変化を示した概念図。 本発明に係る車両運動制御装置を搭載した車両の車両旋回時の、目標軌道と車両位置の関係を示した概念図であり、（Ａ）は車両位置が目標軌道の旋回外側である場合、（Ｂ）は車両位置が目標軌道の旋回内側である場合を示した図。 本発明に係る車両運動制御装置を搭載した車両の車両旋回時の、目標軌道と車両位置の関係を示した概念図。 本発明に係る車両運動制御装置の第１実施形態を搭載した車両の内部構成を示した概念図。 本発明に係る車両運動制御装置の第１実施形態の内部構成を示した構成図。 本発明に係る車両運動制御装置の第１実施形態の演算フローチャート。 本発明に係る車両運動制御装置の第１実施形態における目標軌道を示した概念図。 本発明に係る車両運動制御装置の第１実施形態における目標軌道を示した概念図。 本発明に係る車両運動制御装置の第１実施形態における目標軌道を示した概念図。 本発明に係る車両運動制御装置の第１実施形態の目標制御量演算の演算フローチャート。 本発明に係る車両運動制御装置の第１実施形態におけるヨーモーメント増減量および前後加速度増減量の演算結果を時系列で示した概念図。 本発明に係る車両運動制御装置の第２実施形態を搭載した車両の内部構成を示した概念図。 本発明に係る車両運動制御装置の第２実施形態の内部構成を示した構成図。 本発明に係る車両運動制御装置の第２実施形態の演算フローチャート。 本発明に係る車両運動制御装置の第２実施形態の目標制御量演算の演算フローチャート。 本発明に係る車両運動制御装置の第２実施形態における操舵角および前後加速度増減量の演算結果を時系列で示した概念図。
以下、本発明に係る車両運動制御装置及びその方法の実施形態について、図面を参照して説明する。
実施形態の具体的な説明に先立ち、本発明の理解が容易になるよう、まず、図１〜図６を用いて、目標軌道、および車両運動状態に基づく速度制御方法について概説する。なお、本実施形態では、車両の重心点を原点とし、車両の前後方向をx、それに直角な方向（車両の横（左右）方向）をyとした場合、x方向の加速度を前後加速度、y方向の加速度を横加速度とする。また、前後加速度は、車両前方向を正、すなわち車両が前方向に対して進行している際、その速度を増加させる前後加速度を正とする。また、横加速度は、車両が前方向に対して進行している際、左回り（反時計回り）旋回時に発生する横加速度を正とし、逆方向を負とする。また、左回りの旋回半径を正とし、その逆数を車両走行曲率とする。同様に、目標軌道に関しても、左回りの旋回半径を正とし、その逆数を目標軌道曲率とする。また、左回り（反時計回り）方向の操舵角を正とする。
図１は、本発明の速度制御の説明に際し、直線区間、緩和曲線区間、曲率一定区間を持つ目標軌道（例えば、カメラ情報やGPS、マップ情報等から設定される目標軌道）、およびそこを走行する車両の概念図を示したものである。
図２は、本発明の速度制御の一形態として、図１に示した目標軌道を車両が走行した際、旋回中に路面摩擦変化や横風等といった何らかの外乱により、車両の走行軌道が前記目標軌道から逸脱した際、目標軌道の曲率（目標軌道曲率）と、車両の走行軌道の曲率（車両走行曲率）を用いて速度制御を行った場合の、車両走行曲率、操舵角、前後加速度の時間変化の概念図を示したものである。なお、参考として、前記目標軌道曲率と車両走行曲率を用いて従来の舵角によるヨーモーメント制御を行った際の、車両走行曲率、操舵角、前後加速度の時間変化の概念図を併せて示している。なお、本実施形態では、前輪のタイヤ実舵角が操舵角に応じて比例的に変化する車両を前提としている。
ここで、図２に実線で示したaおよびa′がそれぞれ本実施形態の車両運動制御装置による操舵角および前後加速度の時間変化であり、曲率のグラフにおいて実線で示したkactが車両走行曲率、破線で示したktgtが目標軌道取得部（図８および図１６参照）により得られる目標軌道曲率である。なお、図２に一点鎖線で示したbおよびb′はそれぞれ従来技術の舵角によるヨーモーメント制御による操舵角および前後加速度の時間変化である。
図示するように、従来技術では、目標軌道曲率ktgtと車両走行曲率kactとの曲率偏差に応じて、（前輪の）タイヤ実舵角を変化させ、目標軌道（本説明図では目標軌道曲率）への追従制御を行う。この場合、ステアバイワイヤのような特殊なアクチュエータを搭載していない車両では、図２に示すように、タイヤ実舵角の変化により操舵角が変化し、この操舵角変化がドライバの違和感となる場合がある。また、車両の旋回走行時では、舵角変化による目標軌道追従の効果が小さく、また、走行安定性を低下させる場合がある。例えば、旋回中に目標軌道追従のためにタイヤ実舵角の絶対値を増加させるように舵角制御をした場合、路面摩擦限界付近では、タイヤ実舵角の増加により、タイヤに発生している横力が低下し、車両の旋回安定性が悪化することになる。
本実施形態では、舵角制御をしなくても、旋回中の車両の前後加速度を変化させた際、その旋回半径が変化することを利用し、目標軌道曲率ktgtと車両走行曲率kactとの曲率偏差に応じて、車両の前後加速度を変化させることで、目標軌道曲率との偏差が小さくなるよう車両走行曲率を変化させる。具体的には、目標軌道曲率と同じ方向（右回り、左回り）に旋回している車両において、走行位置もしくは車両前方近傍における目標軌道曲率ktgtが車両走行曲率kactよりも大きい場合の曲率偏差を負とすると、前記曲率偏差が予め設定される曲率偏差閾値th1’よりも小さい場合、車両に発生している前後加速度を減少させ（図２中のＡ領域）、前記曲率偏差が予め設定される曲率偏差閾値th1よりも大きい場合、車両に発生している前後加速度を増加させるよう速度制御を行う（図２中のＢ領域）。
ここで、前後加速度を増減させる方法として、前記曲率偏差に加えて、前記曲率偏差の時間変化（曲率偏差時間変化）を用いてもよい。例えば、曲率偏差が負かつ曲率偏差時間変化が予め設定される閾値dth’よりも小さい場合、車両に発生している前後加速度を減少させ、曲率偏差が正かつ曲率偏差時間変化が予め設定されている閾値dthよりも大きい場合、車両に発生している前後加速度を増加させるよう速度制御を行うようにしてもよい。
また、前記速度制御における前後加速度の増減量は、前記曲率偏差、もしくは前記曲率偏差時間変化、またはその両方に応じて変更してもよい。例えば、曲率偏差の絶対値が大きいほど、前後加速度の減少量もしくは増加量を大きくし、前記曲率偏差時間変化の絶対値が大きいほど、前後加速度の減少量もしくは増加量を大きくする。また、前記曲率偏差と前記曲率偏差時間変化の積が負、すなわち両者の符合が異なる場合、両者の積が正、すなわち両者の符合が同じとなる場合と比較して、前後加速度の減少量もしくは増加量を小さくしてもよい。
これにより、タイヤの実舵角を変化させるような前記舵角によるヨーモーメント制御を行うことなく、前後加速度を減少させた場合は、減少させない場合と比較して車両走行曲率を増加させ、前後加速度を増加させた場合は、車両走行曲率を減少させることができる。
また、本発明の上記速度制御に、ヨーモーメント制御を加えて車両旋回時の目標軌道への追従制御を行ってもよい。
図３は、本発明の上記速度制御に、舵角によるヨーモーメント制御を加えた時の、車両走行曲率、操舵角、前後加速度の時間変化の概念図を示したものである。
ここで、上記速度制御に加え（図３中のＡ、Ｂ領域）、前記曲率偏差が、前記曲率偏差閾値th1’以下の値となるよう予め設定される曲率偏差閾値th2’よりも小さくなる場合、前記曲率偏差に応じてタイヤ実舵角の絶対値が増加するよう舵角によるヨーモーメント制御を行い（図３中のＣ領域）、前記曲率偏差が、前記曲率偏差閾値th1以上の値となるよう予め設定される曲率偏差閾値th2よりも大きくなる場合、前記曲率偏差に応じてタイヤ実舵角の絶対値が減少するよう舵角によるヨーモーメント制御を行う（図３中のＤ領域）。
このように、前記速度制御に加えて、曲率偏差（の絶対値）が大きい場合のみ舵角によるヨーモーメント制御を行うことで、舵角によるヨーモーメント制御の介入を抑制しながら、前記速度制御のみでは目標軌道への追従が困難な場面では舵角によるヨーモーメント制御を行い、目標軌道への追従性を向上させることができる。
また、前記速度制御と前記舵角制御を組み合わせる方法として、曲率偏差の正負に応じて、速度制御と操舵制御とを切り替えてもよい。具体的には、図４に示すように、前記曲率偏差が前記曲率偏差閾値th1’よりも小さい場合、車両に発生している前後加速度を減少させ（図４中のＡ’領域）、前記曲率偏差が前記曲率偏差閾値th2よりも大きい場合、車両のタイヤ実舵角の絶対値が減少するよう舵角によるヨーモーメント制御を行うようにしてもよい（図４中のＢ’領域）。
これにより、旋回中に目標軌道からの逸脱が発生した（検出された）際、車両速度、もしくはタイヤ実舵角、またはその両方を減少させることができ、路面摩擦変化等の外乱に対する旋回安定性を向上させることができる。
ここで、図２から図４に示した実施形態では、目標軌道からの逸脱量として、目標軌道曲率と車両走行曲率の偏差（曲率偏差）に基づいて前記速度制御を行う例について説明したが、曲率以外の指標を用いて前記速度制御を行ってもよい。
例えば、図５（Ａ）に示すように、車両が目標軌道よりも旋回外側を走行している場合、目標軌道と車両重心位置との距離doutが予め設定される閾値dout_th以上であれば、車両に発生している前後加速度を減少させ、前記距離doutが大きいほど前記前後加速度を減少させるよう速度制御を行う。また、図５（Ｂ）に示すように、車両が目標軌道よりも旋回内側を走行している場合、目標軌道と車両重心位置との距離dinが予め設定される閾値din_th以上であれば、車両に発生している前後加速度を増加させ、前記距離dinが大きいほど前記前後加速度を増加させるよう速度制御を行う。
ここで、前記距離dout、dinに基づいて速度制御を行う際、前後加速度の増減量を、前記車両走行曲率と前記目標軌道曲率との偏差（曲率偏差）に基づいて変更してもよい。例えば、前記曲率偏差が正の場合、前記曲率偏差が負の場合と比較し、前記距離doutに基づく前後加速度の減少量を小さくする。また、前記曲率偏差が負の場合、前記曲率偏差が正の場合と比較し、前記距離dinに基づく前後加速度の増加量を小さくする。また、前記曲率偏差が負の場合、前記閾値dout_thを、前記曲率偏差が正の場合の前記閾値dout_thよりも小さな値とする。また、前記曲率偏差が正の場合、前記閾値din_thを、前記曲率偏差が負の場合の前記閾値din_thよりも小さな値とする。
このように、前記曲率偏差および前記目標軌道までの距離の両方を用いることで、目標軌道の旋回外側を正の曲率偏差で走行している場面や目標軌道の旋回内側を負の曲率偏差で走行している場面における制御量を抑制でき、目標軌道への追従性を向上できる。
また、例えば、図６に示すように、車両進行方向の目標軌道上に車両から距離dp1の位置に点P1を設定し、当該点P1における目標軌道の接線、もしくは接線相当の線分（以下、接線と呼ぶ）と車両速度ベクトルとが成す角度をθp1とする。また、車両が距離dp1だけ進んだ際の進行方向における角度の変化をdαとするとき、前記角度θp1と前記角度dαの差分の絶対値がある閾値よりも大きければ、車両の前後加速度を増加もしくは減少させるようにしてもよい。具体的には、車両の旋回方向が目標軌道の旋回方向と同一方向で、車両速度ベクトルから接線への方向が目標軌道の旋回方向と同一方向、かつ、前記角度θp1が前記角度dαよりも大きい場合、もしくは、車両速度ベクトルから接線への方向が目標軌道の旋回方向と逆方向、かつ、前記角度θp1が前記角度dαよりも小さい場合、前記角度θp1と前記角度dαの差分の絶対値がある閾値よりも大きければ、その大きさに応じて車両の前後加速度が減少するよう速度制御を行う。また、車両の旋回方向が目標軌道の旋回方向と同一方向で、車両速度ベクトルから接線への方向が目標軌道の旋回方向と同一方向、かつ、前記角度θp1が前記角度dαよりも小さい場合、もしくは、車両速度ベクトルから接線への方向が目標軌道の旋回方向と逆方向、かつ、前記角度θp1が前記角度dαよりも大きい場合、前記角度θp1と前記角度dαの差分の絶対値がある閾値よりも大きければ、その大きさに応じて車両の前後加速度が増加するよう速度制御を行う。ここで、距離dp1は、車両速度の関数として与え、速度が大きい（速い）ほどその値が大きくなるよう設定することが望ましいが、予め設定される固定値としてもよい。
ここで、距離dp1が車両の単位時間あたりの移動距離よりも非常に小さければ、前記角度dαが非常に小さいものとして扱ってもよい。すなわち、車両速度ベクトルから接線への方向が目標軌道の旋回方向と同一方向であり、かつ前記角度θp1がある閾値よりも大きければ、車両の前後加速度を減少するよう速度制御を行う。また、車両速度ベクトルから接線への方向が目標軌道の旋回方向と逆方向であり、かつ前記角度θp1がある閾値よりも大きければ、車両の前後加速度を減少するよう速度制御を行うようにしてもよい。
また、前記角度θp1に基づいて速度制御を行う場合、車両が目標軌道よりも旋回外側を走行しているか否かに応じて、前後加速度の増減量を変更してもよい。例えば、車両速度ベクトルから接線への方向が目標軌道の旋回方向と逆方向であり、かつ車両が目標軌道よりも旋回外側を走行している場合には、車両速度ベクトルから接線への方向が目標軌道の旋回方向と同一方向であり、かつ車両が目標軌道よりも旋回外側を走行している場合よりも、前後加速度の減少量を小さくする。また、車両速度ベクトルから接線への方向が目標軌道の旋回方向と同一方向であり、かつ車両が目標軌道よりも旋回内側を走行している場合には、車両速度ベクトルから接線への方向が目標軌道の旋回方向と逆方向であり、かつ車両が目標軌道よりも旋回内側を走行している場合よりも、前後加速度の増加量を小さくする。
なお、図５、６に示した指標を用いた場合であっても、上述の曲率偏差を用いた場合と同様、ヨーモーメント制御との組み合わせが可能であり、速度制御のみに限定されるものではない。また、本実施形態では、操舵角変化により前輪のタイヤ実舵角が変化する車両について示しているが、操舵角とタイヤ実舵角が切り離されたステアバイワイヤのような車両や、後輪のタイヤ実舵角を制御可能な後輪操舵機構を持つ車両に対しても、本速度制御は適用可能であり、また、上記実施形態のようなヨーモーメント制御との組み合わせも可能である。また、車両のヨーモーメント制御を行うに当たり、タイヤの制駆動力（制動力もしくは駆動力）の左右差により、車両にヨーモーメントを発生させるダイレクトヨーモーメント制御と本実施形態で示した速度制御を組み合わせてもよい。具体的には、上記図３中のＣ領域において、タイヤ実舵角を増加させる代わりに、ダイレクトヨーモーメント制御により車両の旋回方向と同一方向のヨーモーメントが発生するよう、車両（進行方向）右側のタイヤと車両（進行方向）左側のタイヤに異なる制駆動力を発生させ、上記図３中のＤ領域において、タイヤ実舵角を減少させる代わりに、ダイレクトヨーモーメント制御により車両の旋回方向と逆方向のヨーモーメントが発生するよう、車両（進行方向）右側のタイヤと車両（進行方向）左側のタイヤに異なる制駆動力を発生させるようにしてもよい。この時、ダイレクトヨーモーメント制御による制駆動力により車両に発生する前後加速度が、前記速度制御による前後加速度と同程度になるようダイレクトヨーモーメント制御を行うことが望ましいが、制御可能なアクチュエータによっては、発生可能な制駆動力に制限がある。そのため、車両に意図したヨーモーメントを発生できていればよく、必ずしも前記速度制御による前後加速度と一致しなくてもよい。
また、本速度制御で車両に発生させる前後加速度の増減量は、車両運動状態によって変更してもよい。例えば、車両に発生している横加速度が同じであれば、車両速度が大きいほど、曲率偏差に対する前後加速度の増減量を大きくする。また、車両速度が同じであれば、車両に発生している横加速度の絶対値が大きいほど、曲率偏差に対する前後加速度の増減量を小さくする。
また、本速度制御で車両に発生させる前後加速度の増減量は、車両の駆動方式や旋回時の前後加速度変化に伴う車両のヨーレイトの応答特性に応じて、変更してもよい。例えば、前後加速度の増減によって車両のヨーレイトが大きく変化する車両では、その変化量が小さい車両よりも、目標軌道からの偏差に応じた前後加速度の増減量を小さくする。
また、本速度制御で車両に発生させる前後加速度は、タイヤの過スリップや横力の急減を引き起こさない範囲とすることが好ましい。具体的には、本速度制御により前後加速度を増減させた結果として車両に発生する前後加速度を-1m/s2から1m/s2程度の範囲とすることが望ましい。
ただし、本速度制御で車両に発生させる前後加速度の増加量は、ドライバ自身による速度制御が行われている場合は、ドライバのアクセル操作により発生する前後加速度Gxdrvを、また、アダプティブクルーズコントロールや自動運転システムのようなドライバに変わって速度制御を行うシステムにより速度制御が行われている場合は、車両に設定された速度上限値Vlmt、もしくはこれらシステムの前後加速度上限値GxMaxを超えない範囲とする。
また、上記加速度制御による本速度制御は、車両の旋回方向と目標軌道の旋回方向が同一である場合のみ行い、車両の旋回方向が目標軌道の旋回方向と逆方向の場合は、本速度制御による前後加速度の増加もしくは減少は行わないようにすることが望ましい。
（第１実施形態）
以下、図７〜図１４を用いて、本発明の具体例である第１実施形態による車両運動制御装置の構成及び動作について説明する。
最初に、図７、８を用いて、本発明の第１実施形態による車両運動制御装置を搭載した車両および当該車両運動制御装置の構成について説明する。
図７は、本発明の第１実施形態による車両運動制御装置を搭載した車両の構成図を示したものである。
本実施形態の車両運動制御装置１は車両１９に搭載されるものであり、車両運動状態情報を取得するセンサ（加速度センサ２、ジャイロセンサ３、車輪速センサ８）、ドライバ操作情報を取得するセンサ（操舵角センサ５、ブレーキペダルセンサ１７、アクセルペダルセンサ１８）および自車両走行路情報を取得するセンサ（コース形状取得センサ６、自車両位置検出センサ９）から得られる情報に基づいて、速度制御および/もしくはヨーモーメント制御に必要な演算を行い、その演算結果に基づいて、車両に発生する前後加速度および/もしくはヨーモーメントを制御可能なアクチュエータ（ブレーキアクチュエータ１１、駆動アクチュエータ１３、舵角制御アクチュエータ１６）の駆動制御を行う各制御ユニット（ブレーキ制御ユニット１０、駆動トルク制御ユニット１２、舵角制御ユニット１５）に通信ライン１４を通じて駆動信号を送信する。
ここで、前記車両運動状態情報を取得するセンサとしては、車両速度、前後加速度、横加速度、ヨーレイトを取得できるセンサもしくは手段であればよく、上記センサ構成に限定されるものではない。例えば、グローバルポジショニングシステム（GPS）により得られる位置情報を微分することで車両速度を取得してもよい。また、カメラのような画像取得センサを用いて、車両のヨーレイト、前後加速度、横加速度を取得してもよい。また、前記車両運動制御装置１が直接センサの入力を持たなくてもよい。例えば、別な制御ユニット（例えばブレーキ制御ユニット１０）から通信ライン１４を通じて必要な情報を取得してもよい。
ドライバ操作情報を取得するセンサとしては、ドライバによるステアリングホイール４の操作量、図示していないブレーキペダルおよびアクセルペダルの操作量を取得できればよく、上述の車両運動状態情報の取得と同様、前記車両運動制御装置１が直接センサの入力を持たなくてもよい。例えば、別な制御ユニット（例えばブレーキ制御ユニット１０）から通信ライン１４を通じて必要な情報を取得してもよい。
自車両走行路情報を取得するセンサとしては、グローバルポジショニングシステム（GPS）を自車両位置検出センサ９として用い、コース形状取得センサ６として、ナビゲーションシステムのような自車両の走行経路情報を取得できるものを利用できる。ここで、自車両走行路情報を取得するセンサとしては、自車両の進行方向におけるコース形状を取得できる手段であればよく、これらセンサに限定されるものではない。例えば、データセンタや路上に設置された道路情報を送信する機器との通信により自車両前方のコース形状を取得する方法であってもよいし、カメラのような撮像手段により自車両前方もしくは周囲、またはその両方の画像を取得し、自車両前方のコース形状を取得する方法であってもよい。また、これら手段のいずれか、もしくはその組み合わせにより、自車両進行方向のコース形状を演算するユニットから通信ライン１４を通じて取得する方法であってもよい。
前記車両１９に発生する前後加速度を制御可能な加減速アクチュエータは、タイヤ７と路面間に発生する力を制御することで当該車両１９に発生する前後加速度を制御可能なアクチュエータであり、例えば、燃焼状態を制御することでタイヤ７にかかる制駆動トルクを制御し、車両１９の前後加速度を制御可能な燃焼エンジン、もしくは電流を制御することでタイヤ７にかかる制駆動トルクを制御し、車両１９の前後加速度を制御可能な電動モータ、もしくは動力を各車輪に伝達する際の変速比を変えることで車両１９の前後加速度を制御可能な変速機、もしくは各車輪のブレーキパッドにブレーキディスクを押しつけることで前後加速度を発生させる摩擦ブレーキといった、前後加速度を制御可能な各種の加減速アクチュエータを適用することができる。
前記ヨーモーメントを制御可能なアクチュエータとしては、モータにより前記ステアリングホイール４の操舵トルクを発生可能な電動パワーステアリング、電動モータと油圧の組み合わせにより操舵トルクを発生可能な電動油圧式パワーステアリングといった、タイヤ実舵角を制御可能な舵角アクチュエータ（舵角制御部）や、車両進行方向右側のタイヤと車両進行方向左側のタイヤに発生する制駆動力に差分をつけることが可能なダイレクトヨーモーメントアクチュエータ（ダイレクトヨーモーメント制御部）を適用することができる。
車両運動制御装置１は、記憶領域、演算処理能力、および信号の入出力手段を有する演算装置を備えており、前記車両運動状態情報、前記ドライバ操作情報、前記自車両走行路情報により得られた情報から車両１９に発生させる前後加速度指令値を演算し、前記前後加速度指令値となる前後加速度を発生し得る前記加減速アクチュエータを前後加速度発生手段として、前記加減速アクチュエータの駆動制御器へ前記前後加速度指令値を送る。また、前記車両運動状態情報、前記ドライバ操作情報、前記自車両走行路情報により得られた情報から車両１９に発生させるヨーモーメント指令値を演算し、前記ヨーモーメント指令値となるヨーモーメントを発生し得るヨーモーメント制御アクチュエータをヨーモーメント発生手段として、前記ヨーモーメント制御アクチュエータの駆動制御器へ前記ヨーモーメント指令値を送る。
ここで、送られる信号は前後加速度そのものではなく、前記加減速アクチュエータによって前記前後加速度指令値を実現し得る信号であればよい。同様に、その信号はヨーモーメントそのものではなく、前記ヨーモーメント制御アクチュエータにより前記ヨーモーメント指令値を実現し得る信号であればよい。
例えば、前記加減速アクチュエータが燃焼エンジンである場合、前記前後加速度指令値を実現し得る制駆動トルク指令値を駆動トルク制御ユニット１２へ送る。また、駆動トルク制御ユニット１２を介さず、前後加速度指令値を実現する燃焼エンジンの駆動信号を、燃焼エンジンの制御アクチュエータに直接送ってもよい。また、油圧によりブレーキパッドをブレーキディスクに押し付ける油圧式摩擦ブレーキを用いる場合、前後加速度指令値を実現する油圧指令値をブレーキ制御ユニット１０へ送る。また、ブレーキ制御ユニット１０を介さず、前後加速度指令値を実現する油圧式摩擦ブレーキ駆動アクチュエータの駆動信号を、油圧式摩擦ブレーキ駆動アクチュエータに直接送ってもよい。
また、前後加速度指令値を実現する際に、前後加速度指令値に応じて駆動制御を行う前記加減速アクチュエータを変更してもよい。
例えば、前記燃焼エンジンと油圧式摩擦ブレーキとを前記加減速アクチュエータとして持つ場合、前記前後加速度指令値が前記燃焼エンジンの制駆動トルク制御により実現できる範囲であれば、前記燃焼エンジンを駆動制御し、前記前後加速度指令値が前記燃焼エンジンの制駆動トルク制御で実現できない範囲である負の値である場合、前記燃焼エンジンと合わせて油圧式摩擦ブレーキを駆動制御する。また、前記電動モータと前記燃焼エンジンとを前記加減速アクチュエータとして持つ場合、前記前後加速度の時間変化が大きい場合は前記電動モータを駆動制御し、前記前後加速度の時間変化が小さい場合は燃焼エンジンを駆動制御するようにしてもよい。また、通常時は前記前後加速度指令値を電動モータにより駆動制御し、バッテリーの状態等により電動モータにより前後加速度指令を実現できない場合、他の加減速アクチュエータ（燃焼エンジン、油圧式摩擦ブレーキ等）を駆動制御するようにしてもよい。
また、通信ライン１４としては、信号によって異なる通信ラインおよび通信プロトコルを用いてもよい。例えば、大容量のデータをやり取りする必要のある自車両走行路情報を取得するセンサとの通信にイーサネットを用い、各アクチュエータとの通信にはController Area Network（CAN）を用いる構成であってもよい。
図８は、本発明の第１実施形態による車両運動制御装置１の構成図を示したものである。
図示するように、車両運動制御装置１は、目標軌道取得部１ａ、車両運動状態取得部１ｂ、車両運動制御演算部１ｃ、および制御指令送信部１ｄからなる。
目標軌道取得部１ａでは、前記自車両走行路情報から車両１９を走行させるための目標軌道を取得する。ここで、目標軌道の作成方法としては、自車両が走行するコース形状（幾何学的形状）から目標軌道を作成する方法であってもよいし、データセンタとの通信により、自車両が走行する路面の過去の走行データ軌跡を取得し、その軌跡に基づいて作成する方法であってもよいし、自車両前方（進行方向）を走行する車両（先行車）の走行データ軌跡を取得し、その軌跡に基づいて作成する方法であってよい。
車両運動状態取得部１ｂでは、前記車両運動状態情報から車両の運動状態（走行速度、旋回状態、ドライバ操作量）を取得する。
車両運動制御演算部１ｃは、車両１９に発生している前後加速度の増加又は減少（加速度制御による速度制御）を行う速度制御部１ｃａと車両１９のヨーモーメント制御を行うヨーモーメント制御部１ｃｂとを含み、前記目標軌道取得部１ａおよび前記車両運動状態取得部１ｂにより得られた情報に基づいて、前記速度制御による前後加速度指令値、もしくは前記速度制御による前後加速度指令値と前記ヨーモーメント制御によるヨーモーメント指令値の両方を演算し、その演算結果を制御指令送信部１ｄに送る。
制御指令送信部１ｄでは、前記車両運動制御演算部１ｃにより作成された前後加速度指令値、もしくは前後加速度指令値とヨーモーメント指令値の両方に基づいて、前記前後加速度および/もしくはタイヤ実舵角を制御可能なアクチュエータ（ブレーキアクチュエータ１１、駆動アクチュエータ１３、舵角制御アクチュエータ１６）の駆動制御を行う各制御ユニット（ブレーキ制御ユニット１０、駆動トルク制御ユニット１２、舵角制御ユニット１５）に駆動指令値を送る。
図９は、第１実施形態の車両運動制御装置１における演算フローチャートを示したものである。
まず、Ｓ０００では、上述のように目標軌道および車両運動状態を取得する。ここで、目標軌道は、図１０に示すように、車両重心位置を原点とし、車両速度ベクトルの方向を正としたXv軸、それと直行するYv軸を取った座標上のノード点位置データNPn（Xvn、Yvn）として変換される。nは、最も車両に近い点を0とし、自車両進行方向に向かって1、2・・・、nmaxと増加する整数である。また、nmaxは、取得可能なノード点位置データ番号nの最大値である。また、NP0のYv軸成分であるYv0は、車両の横方向偏差となる。
次いで、Ｓ１００では、Ｓ０００で取得した目標軌道および車両運動状態から、目標軌道からの偏差を演算する。本実施形態では、上述の図６に示した車両進行方向の目標軌道上に車両からの距離dp1の位置に設定した前記点P1における目標軌道の接線と車両速度ベクトルが成す角度θp1を用いて、目標軌道からの偏差を演算する方法を用いて説明する。
図１１に示すように、目標軌道上に車両からの距離dp1の位置に点P1を設定する。また、前記点P1として、ノード点NPnの間隔が距離dp1に対して十分に狭い場合、車両からの距離dp1近傍に存在するノード点NPnをP1としてもよい。
ここで、距離dp1は車両速度Vの関数とし、予め設定される前方注視時間Tp1を用いて以下の式（１）で与えられる。ここで、前記点P1を車両近傍に設定するため、前方注視時間Tp1は、大きくても２秒程度の値とする。
Figure 2017081482
前記点P1を設定後、前記点P1における目標軌道の接線と車両速度ベクトルが成す角度θp1を演算する。この角度θp1は、図１２に示すように、前記点P1からXv軸方向に予め設定される距離ΔXvだけ進んだ位置での目標軌道上の点P2のYv軸成分Yvp2と点P1のYv軸成分Yvp1から、以下の式（２）で与えられる。ここで、角度θp1の演算方法として、予め設定される距離ΔXvを用いた方法を示しているが、ノード点NPnの間隔がΔXvと同程度である場合、前記点P1近傍のノード点２点を用いて前記角度θp1を作成してもよい。
Figure 2017081482
また、前記前方注視時間Tp1での自車両の車両速度ベクトルの進行方向角度変化dαは、前記前方注視時間Tp1での車両速度Vの変化が十分に小さいと仮定すると、車両速度Vの前記前方注視時間Tp1、横加速度Gyを用いて、以下の式（３）で与えられる。
Figure 2017081482
そして、前記角度θp1および角度変化dαから、目標軌道との角度偏差dθαを以下の式（４）で与えることができる。
Figure 2017081482
演算後、前記目標軌道情報と合わせて、前記角度偏差dθαを送る。
Ｓ２００では、目標軌道情報、前記角度偏差dθα、および車両運動状態情報を用いて、目標制御量を演算する。なお、本実施形態では、上述の図３に示した速度制御および舵角によるヨーモーメント制御を行う場合について説明する。
図１３は、上記したＳ２００での演算フローチャートを示したものである。
Ｓ２０１では、車両が目標軌道と同一方向の旋回中か否かを判定する。判定方法としては、車両速度が正の値で、自車両近傍の目標軌道曲率の絶対値が予め設定される閾値以上、かつ、車両運動状態から検出される車両の旋回方向が目標軌道の旋回方向と同じであれば、目標軌道と同一方向への旋回中と判断し、Ｓ２０３に進み、それ以外の場合はＳ２０２に進む。
Ｓ２０２では、直線路、もしくは目標軌道と異なる方向の旋回中における目標軌道への軌道修正制御を行う。これらの条件では、前記速度制御による走行軌道の修正は困難であるため、前後加速度増減量をゼロとし、前記角度偏差dθαおよび横方向偏差Yv0を小さくするヨーモーメントが車両に発生するよう、ヨーモーメント増減量を演算する。
一方、Ｓ２０３では、旋回路における目標軌道への前記速度制御およびヨーモーメント制御による軌道修正制御を行う。ここで、車両が目標軌道よりも旋回外側を走行している場合の横方向偏差Yv0を正とし、旋回内側を走行している場合の横方向偏差Yv0を負とする。
図１４は、横方向偏差Yv0、角度偏差dθαに基づく速度制御による前後加速度増減量およびヨーモーメント制御によるヨーモーメント増減量を示している。ここで、ヨーモーメント増減量は、車両の旋回方向と同一方向を正としている。
図１４に示すように、前記横方向偏差Yv0がゼロまたは正で、角度偏差dθαが閾値tha1よりも大きい場合、速度制御により、負の前後加速度増減量、すなわち、車両に発生している前後加速度が減少する前後加速度増減量が演算される（図１４中のＡ領域）。また、前記横方向偏差Yv0がゼロまたは正で、角度偏差dθαが閾値tha2（＞tha1）よりも大きい場合、車両に発生しているヨーモーメントが旋回方向に増加するようヨーモーメント増減量が演算される（図１４中のＣ領域）。また、前記横方向偏差Yv0がゼロまたは負で、角度偏差dθαが閾値tha1’よりも小さい場合、速度制御により、正の前後加速度増減量、すなわち、車両に発生している前後加速度が増加する前後加速度増減量が演算される（図１４中のＢ領域）。また、前記横方向偏差Yv0がゼロまたは負で、角度偏差dθαが閾値tha2’（＜tha1’）よりも小さい場合、車両に発生しているヨーモーメントが旋回方向と逆方向に増加するようヨーモーメント増減量が演算される（図１４中のＤ領域）。ここで、前後加速度増減量の演算方法およびヨーモーメント増減量の演算方法としては、前記角度偏差dθαの絶対値が小さくなるよう、前後加速度増減量およびヨーモーメント増減量を演算する方法であればよい。
そして、Ｓ２０４では、前記前後加速度増減量、ヨーモーメント増減量、ドライバ入力（操舵角操作量、アクセルペダル操作量、ブレーキペダル操作量）および車両運動状態（前後加速度、横加速度、ヨーレイト、車両速度）から、最終的な前後加速度指令値およびヨーモーメント指令値を演算する。具体的には、ドライバのアクセル操作等により車両に発生している前後加速度に前記前後加速度増減量を加算することで、前後加速度指令値を演算し、ドライバの操舵操作等により車両に発生しているヨーモーメントに前記ヨーモーメント増減量を加算することで、ヨーモーメント指令値を演算する。
図９に戻り、Ｓ３００では、目標制御量としての前記前後加速度指令値、ヨーモーメント指令値に基づいて、各アクチュエータの制御指令値を演算して送信する。例えば、燃焼エンジンを用いて前後加速度を制御し、電動パワーステアリングを用いてヨーモーメントを制御する場合、前記前後加速度を車両に発生させる制駆動トルク指令値を燃焼エンジンの制御コントローラに送り、前記ヨーモーメントを車両に発生させる舵角指令値を電動パワーステアリングの制御コントローラに送る。
以上のように、本第１実施形態では、旋回中の車両に対し、目標軌道からの偏差に応じて加減速を行うことで、舵角変化を抑制しながら、その偏差を小さくすることができると共に、加減速により十分に偏差を小さくできない場合は、ヨーモーメント制御によりその偏差を小さくすることで、加減速のみで制御する場合と比較して、その適用シーンを拡大することができる。
（第２実施形態）
次に、図１５〜図１９を用いて、本発明の第２実施形態による車両運動制御装置の構成及び動作について説明する。なお、第１実施形態と同様の構成については、同符号を付してその詳細な説明を省略する。
最初に、図１５、１６を用いて、本発明の第２実施形態による車両運動制御装置を搭載した車両および当該車両運動制御装置の構成について説明する。
図１５は、本発明の第２実施形態による車両運動制御装置を搭載した車両の構成図を示したものである。なお、本第２実施形態の車両運動制御装置１Ａでは、第１実施形態の車両運動制御装置１のコース形状取得センサ６が省略されている。
本第２実施形態の車両運動制御装置１Ａは車両１９に搭載されるものであり、車両運動状態情報を取得するセンサ（加速度センサ２、ジャイロセンサ３、車輪速センサ８）、ドライバ操作情報を取得するセンサ（操舵角センサ５、ブレーキペダルセンサ１７、アクセルペダルセンサ１８）から得られる情報に基づいて、速度制御に必要な演算を行い、その演算結果に基づいて、車両に発生する前後加速度を制御可能なアクチュエータ（ブレーキアクチュエータ１１、駆動アクチュエータ１３）の駆動制御を行う各制御ユニット（ブレーキ制御ユニット１０、駆動トルク制御ユニット１２）に通信ライン１４を通じて駆動信号を送信する。
車両運動制御装置１Ａは、記憶領域、演算処理能力、および信号の入出力手段を有する演算装置を備えており、前記車両運動状態情報、前記ドライバ操作情報により得られた情報から車両１９に発生させる前後加速度指令値を演算し、前記前後加速度指令値となる前後加速度を発生し得る前記加減速アクチュエータを前後加速度発生手段として、前記加減速アクチュエータの駆動制御器へ前記前後加速度指令値を送る。
ここで、送られる信号は前後加速度そのものではなく、前記加減速アクチュエータによって前記前後加速度指令値を実現し得る信号であればよい。
また、通信ライン１４としては、信号によって異なる通信ラインおよび通信プロトコルを用いてもよい。例えば、大容量のデータをやり取りする必要のあるアクチュエータとの通信にイーサネットを用い、それ以外のアクチュエータとの通信にはController Area Network（CAN）を用いる構成であってもよい。
図１６は、本発明の第２実施形態による車両運動制御装置１Ａの構成図を示したものである。
図示するように、車両運動制御装置１Ａは、基本的には第１実施形態の車両運動制御装置１と同様、目標軌道取得部１ａＡ、車両運動状態取得部１ｂＡ、車両運動制御演算部１ｃＡ、および制御指令送信部１ｄＡからなるが、目標軌道取得部１ａＡでは、車両運動状態およびドライバ操作量から目標軌道を取得する。ここで、目標軌道の作成方法としては、操舵角および車両速度を入力とした車両１９の車両モデルを用いて、目標軌道を作成する。
車両運動状態取得部１ｂＡでは、前記車両運動状態情報から車両の運動状態（走行速度、旋回状態、ドライバ操作量）を取得する。
車両運動制御演算部１ｃＡ（の速度制御部１ｃａＡ）では、前記目標軌道取得部１ａＡおよび前記車両運動状態取得部１ｂＡにより得られた情報に基づいて、前記速度制御による前後加速度指令値を演算し、その演算結果を制御指令送信部１ｄＡに送る。
制御指令送信部１ｄＡでは、前記車両運動制御演算部１ｃＡにより作成された前後加速度指令値に基づいて、前記前後加速度を制御可能なアクチュエータ（ブレーキアクチュエータ１１、駆動アクチュエータ１３）の駆動制御を行う各制御ユニット（ブレーキ制御ユニット１０、駆動トルク制御ユニット１２）に駆動指令値を送る。
図１７は、第２実施形態の車両運動制御装置１Ａにおける演算フローチャートを示したものである。
まず、Ｓ０００Ａでは、上述のように目標軌道および車両運動状態を取得する。ここで、目標軌道は、操舵角および車両速度から車両モデルを用いて演算される軌道を目標軌道とする。例えば、前記車両モデルによって操舵により車両に発生する横加速度Gyestが演算される場合、前記横加速度Gyestと車両速度Vから車両走行軌道の曲率を推定し、目標軌道曲率ktgtとする。
次いで、Ｓ１００Ａでは、Ｓ０００で取得した目標軌道および車両運動状態から、目標軌道からの偏差を演算する。本実施形態では、上述の図２に示した目標軌道曲率ktgtと車両走行曲率kactの偏差から曲率偏差dκを演算し、目標軌道からの偏差とする。ここで、目標軌道曲率と同じ方向（右回り、左回り）に旋回している車両において、走行位置もしくは車両前方近傍における目標軌道曲率ktgtが車両走行曲率kactよりも大きい場合の曲率偏差dκを負とする。
演算後、前記曲率偏差dκを送る。
Ｓ２００Ａでは、前記曲率偏差dκ、および車両運動状態情報を用いて、目標制御量を演算する。なお、本実施形態では、上述の図２に示した速度制御を行う場合について説明する。
図１８は、上記したＳ２００Ａでの演算フローチャートを示したものである。
Ｓ２０１Ａでは、車両が目標軌道と同一方向の旋回走行中か否かを判定する。判定方法としては、車両速度が正の値で、 前記横加速度Gyestと車両に発生している横加速度とが同一方向、かつその横加速度の絶対値がある閾値以上で、所定時間以上同符合である場合、目標軌道と同一方向の旋回中と判断する。これにより、横加速度が発生している条件であっても、車線変更のような一時的な旋回運動か旋回路を走行中による旋回走行かを判別する。目標軌道と同一方向への旋回中と判断した場合はＳ２０３Ａに進み、それ以外の場合はＳ２０２Ａに進む。
Ｓ２０２Ａでは、車両の走行状態が前記速度制御による走行軌道修正制御の対象外であるとして、前後加速度増減量をゼロとして演算する。
一方、Ｓ２０３Ａでは、目標軌道と同一方向での旋回中における目標軌道への前記速度制御による軌道修正制御を行う。
図１９は、曲率偏差dκに基づく速度制御による前後加速度増減量を示している。
図１９に示すように、曲率偏差dκが閾値th1’よりも小さい場合、速度制御により、負の前後加速度増減量、すなわち、車両に発生している前後加速度が減少する前後加速度増減量が演算される（図１９中のＡ領域）。また、曲率偏差dκが閾値th1よりも大きい場合、速度制御により、正の前後加速度増減量、すなわち、車両に発生している前後加速度が増加する前後加速度増減量が演算される（図１９中のＢ領域）。ここで、前後加速度増減量の演算方法としては、前記曲率偏差dκの絶対値が小さくなるよう、前後加速度増減量を演算する方法であればよい。
そして、Ｓ２０４Ａでは、前記前後加速度増減量、ドライバ入力（操舵角操作量、アクセルペダル操作量、ブレーキペダル操作量）および車両運動状態（前後加速度、横加速度、ヨーレイト、車両速度）から、最終的な前後加速度指令値を演算する。具体的には、ドライバのアクセル操作等により車両に発生している前後加速度に前記前後加速度増減量を加算することで、前後加速度指令値を演算する。
図１７に戻り、Ｓ３００Ａでは、目標制御量としての前記前後加速度指令値に基づいて、各アクチュエータの制御指令値を演算して送信する。例えば、燃焼エンジンを用いて前後加速度を制御する場合、前記前後加速度を車両に発生させる制駆動トルク指令値を燃焼エンジンの制御コントローラに送る。
以上のように、本第２実施形態では、コース形状取得センサ６、自車両位置検出センサ９といった車両走行経路を取得するセンサを必要とせずに、旋回中の車両に対し、目標軌道からの偏差に応じて加減速を行うことで、舵角変化を抑制しながら、その偏差を小さくすることができる。これにより、特殊なセンサ、アクチュエータを用いなくとも、ドライバによる修正操舵量を低減できる。また、過度な修正操舵を減少させることで、旋回中の走行安定性を向上させる効果も期待できる。
また、上記した第１、第２実施形態では、ドライバによる操作入力のある車両に関して説明しているが、ドライバの代わりにコントローラが車両運動を制御する自動運転システムを搭載した車両であっても、本発明を適用することができ、上述の旋回安定性を向上させる効果を期待できることは言うまでも無い。
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形形態が含まれる。例えば、上記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Solid State Drive）等の記憶装置、または、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に置くことができる。
また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
１ ： 車両運動制御装置
１ａ ： 目標軌道取得部
１ｂ ： 車両運動状態取得部
１ｃ ： 車両運動制御演算部
１ｃａ： 速度制御部
１ｃｂ： ヨーモーメント制御部
１ｄ ： 制御指令送信部
２ ： 加速度センサ
３ ： ジャイロセンサ
４ ： ステアリングホイール
５ ： 操舵角センサ
６ ： コース形状取得センサ
７ ： タイヤ
８ ： 車輪速センサ
９ ： 自車両位置検出センサ
１０ ： ブレーキ制御ユニット
１１ ： ブレーキアクチュエータ
１２ ： 駆動トルク制御ユニット
１３ ： 駆動アクチュエータ
１４ ： 通信ライン
１５ ： 舵角制御ユニット
１６ ： 舵角制御アクチュエータ
１７ ： ブレーキペダルセンサ
１８ ： アクセルペダルセンサ
１９ ： 車両

Claims (15)

  1. 車両を走行させるための目標軌道を取得する目標軌道取得部と、
    前記車両に発生している車両進行方向を正とする前後加速度の増加又は減少を行う速度制御部と、を備え、
    前記車両の旋回中に前記車両が前記目標軌道から逸脱する場合、前記速度制御部が前記前後加速度を増加又は減少させる前後加速度制御を行うことを特徴とする車両運動制御装置。
  2. 前記車両の旋回中に前記車両が前記目標軌道から逸脱したことを検出し、前記車両の旋回半径を減少させる場合、
    前記速度制御部は、前記前後加速度を減少させる前後加速度制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の車両運動制御装置。
  3. 前記車両の旋回中に前記車両が前記目標軌道から逸脱したことを検出し、前記車両の旋回半径を増加させる場合、
    前記速度制御部は、前記前後加速度を増加させる前後加速度制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の車両運動制御装置。
  4. 前記車両のヨーモーメント制御を行うヨーモーメント制御部を更に備え、
    前記車両の旋回中における前記目標軌道からの逸脱量が所定の閾値よりも大きい場合、
    前記ヨーモーメント制御部が前記ヨーモーメント制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の車両運動制御装置。
  5. 前記車両の旋回中に前記車両が前記目標軌道から逸脱する場合、前記速度制御部が前記前後加速度を増加又は減少させる前後加速度制御を行い、
    前記前後加速度制御後の前記目標軌道からの逸脱量が所定の閾値よりも大きい場合に、前記ヨーモーメント制御部が前記ヨーモーメント制御を行うことを特徴とする請求項４に記載の車両運動制御装置。
  6. 前記ヨーモーメント制御部は、
    タイヤの実舵角を制御する舵角制御部、および、車両進行方向右側のタイヤに発生する駆動力もしくは制動力と、車両進行方向左側のタイヤに発生する駆動力もしくは制動力との差分により車両に発生するヨーモーメントを制御するダイレクトヨーモーメント制御部の少なくとも一方を備えることを特徴とする請求項４に記載の車両運動制御装置。
  7. 前記車両の旋回中に前記車両が前記目標軌道から逸脱したことを検出し、前記車両の旋回半径を減少させる場合、
    前記速度制御部が前記前後加速度を減少させる前後加速度制御を行い、
    前記車両の旋回中に前記車両が前記目標軌道から逸脱したことを検出し、前記車両の旋回半径を増加させる場合、
    前記ヨーモーメント制御部が、タイヤの実舵角の絶対値が減少するよう前記ヨーモーメント制御を行うことを特徴とする請求項６に記載の車両運動制御装置。
  8. 前記目標軌道は、前記車両が走行する経路の幾何学的形状、前記車両が走行する経路の過去の走行軌道、並びに、前記車両の操舵角および車両速度に基づいて演算される走行軌道の少なくとも一つに基づいて作成されることを特徴とする請求項１に記載の車両運動制御装置。
  9. 前記速度制御部は、車両走行曲率と目標軌道曲率との曲率偏差、および、前記曲率偏差の時間変化の少なくとも一方に応じて、前記前後加速度の増加量又は減少量を変更することを特徴とする請求項１に記載の車両運動制御装置。
  10. 前記速度制御部は、前記車両に発生している横加速度が同じである場合、車両速度が大きいほど前記曲率偏差に対する前記前後加速度の増加量又は減少量を大きくするよう前記前後加速度制御を行うことを特徴とする請求項９に記載の車両運動制御装置。
  11. 前記速度制御部は、車両速度が同じである場合、前記車両に発生している横加速度の絶対値が大きいほど前記曲率偏差に対する前記前後加速度の増加量又は減少量を小さくするよう前記前後加速度制御を行うことを特徴とする請求項９に記載の車両運動制御装置。
  12. 前記速度制御部は、前記車両の駆動方式、および、前記車両のヨーレイトの応答特性の少なくとも一方に応じて、前記前後加速度の増加量又は減少量を変更することを特徴とする請求項１に記載の車両運動制御装置。
  13. 前記速度制御部は、前記目標軌道と前記車両との距離に応じて、前記前後加速度の増加量又は減少量を変更することを特徴とする請求項１に記載の車両運動制御装置。
  14. 前記速度制御部は、前記目標軌道と前記車両の旋回方向が同一である場合のみ、前記前後加速度制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の車両運動制御装置。
  15. 車両の旋回中に前記車両が該車両を走行させるための目標軌道から逸脱する場合、前記車両に発生している車両進行方向を正とする前後加速度を増加又は減少させる前後加速度制御を行うことを特徴とする車両運動制御方法。
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