JP2019189063A - 制駆動力制御装置、車両制御装置、車両制御方法および車両制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】安定した制駆動力制御を行える制駆動力制御装置を提供する。【解決手段】制駆動力コントローラ２０には、車両制御コントローラ１０から出力された目標制駆動力および目標スリップ率が入力されるとともに、車両の車輪速に関する物理量を検出する車輪速センサ３から車輪速信号が入力される。この制駆動力コントローラは、入力された車輪速信号と目標スリップ率の情報との大小関係に基づいて、車輪のスリップ率に応じた目標スリップ率を達成するスリップ時制駆動力を求める。このスリップ時制駆動力と目標制駆動力とに基づく制駆動力制御信号を、車両の制駆動に関するアクチュエータ３０に出力する。そして、制駆動力コントローラが車輪のロックまたはスリップを検出するまでは目標制駆動力による制御を行い、車輪のロックまたはスリップを検知したときにスリップ率に応じたスリップ時制駆動力による制御に切り替えることを特徴とする。【選択図】図２

Description

本発明は、制駆動力制御装置、車両制御装置、車両制御方法および車両制御システムに関する。

従来、加減速中の車両において、車両の周囲情報を検知して車両の目標方向を決定し、それに応じた目標制動力を算出する車両制御コントローラと、そのコントローラから通信にて目標制動力を受け取り、その制動力を発生する制駆動力コントローラを備え、車両の周囲状況に応じた制駆動力制御を行い、前車への追従、および障害物回避を行う車両運動制御システム（例えば特許文献１参照）が提案されている。

特開２０１２−９６６１８号公報

しかしながら、上記特許文献１の構成において、車両が滑りやすい路面を走行している場合、車両制御コントローラがその路面にて発生可能な制動力を超えた制動力を目標制動力としたとき、制駆動力コントローラはその指示に従って制動力を発生する。このため、車輪がロックして車両の安定性が損なわれる可能性がある。

これを回避するためには、制駆動力コントローラに車輪速度を検知するセンサを設けて車輪のロックを検知し、車輪ロック時には車両制御コントローラの目標制動力を無視して制動力制御を停止する、あるいは制駆動力コントローラが内部で判断したスリップ率にて車輪速を制御する方法が考えられる。しかし、この方法においては、車両制御コントローラが本来指示した制動力をタイヤが発生することができず、車両を目標方向に誘導するのが難しくなる。

本発明は上記のような事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、安定した制駆動力制御を行える制駆動力制御装置を提供することである。
また、本発明の他の目的は、安定した制駆動力制御を行え、車両の方向の精度向上や車両の乗り心地向上を図れる車両制御装置、車両制御方法および車両制御システムを提供することである。

上記の課題を解決するため、本発明の制駆動力制御装置は、外界認識センサより入力された車両の走行経路に関する情報と、車両運動状態検出センサより入力された前記車両の運動状態に関する物理量と、に基づいて車両制御装置で求められる、前記車両を目標経路へ誘導するための目標制駆動力および目標スリップ率を取得し、前記車両の車輪速に関する物理量を検出する車輪速センサから入力された前記車輪速に関する物理量と、取得した前記目標スリップ率の情報との大小関係に基づいて、前記目標スリップ率を達成するスリップ時制駆動力を求め、該スリップ時制駆動力と前記目標制駆動力とに基づく制駆動力制御信号を、前記車両の制駆動に関するアクチュエータに出力する。

また、本発明の車両制御装置は、車両制御装置と、前記車両制御装置から出力された信号と、車両の車輪速に関する物理量を検出する車輪速センサから入力された前記車輪速に関する物理量と、に基づいて求められた制駆動力制御信号を前記車両の制駆動に関するアクチュエータに出力する制駆動力制御装置と、を備える車両制御システムにおける前記車両制御装置であって、外界認識センサより入力された前記車両の走行経路に関する情報と、車両運動状態検出センサより入力された前記車両の運動状態に関する物理量と、に基づいて前記車両を目標経路へ誘導するための目標制駆動力および目標スリップ率を求めて前記制駆動力制御装置に出力する。

更に、本発明の車両制御方法は、車両制御装置により、外界認識センサから入力された車両の走行経路に関する情報と、車両運動状態検出センサから入力された前記車両の運動状態に関する物理量と、に基づいて前記車両を目標経路へ誘導するための目標制駆動力および目標スリップ率を求め、前記目標制駆動力および前記目標スリップ率を前記車両制御装置から制駆動力制御装置に入力し、前記制駆動力制御装置により、前記車両の車輪速に関する物理量を検出する車輪速センサで検出した前記車輪速に関する物理量と、前記目標スリップ率の情報との大小関係に基づいて、前記目標スリップ率を達成するスリップ時制駆動力を求め、このスリップ時制駆動力と前記目標制駆動力とに基づく制駆動力制御信号を、前記車両の制駆動に関するアクチュエータに出力する。

更にまた、本発明の車両制御システムは、外界認識センサより入力された車両の走行経路に関する情報と、車両運動状態検出センサより入力された前記車両の運動状態に関する物理量と、に基づいて前記車両を目標経路へ誘導するための目標制駆動力および目標スリップ率を求める車両制御装置と、前記車両制御装置から出力された前記目標制駆動力および前記目標スリップ率が入力され、前記車両の車輪速に関する物理量を検出する車輪速センサから入力された前記車輪速に関する物理量と、入力された前記目標スリップ率の情報との大小関係に基づいて、前記目標スリップ率を達成するスリップ時制駆動力を求め、このスリップ時制駆動力と前記目標制駆動力とに基づく制駆動力制御信号を、前記車両の制駆動に関するアクチュエータに出力する制駆動力制御装置とを備える。

本発明によれば、制駆動力制御装置が、目標制駆動力による制駆動アクチュエータの制御だけでなく、目標スリップ率の大きさに応じたスリップ時制駆動力制御を行うので、安定した制駆動力制御を行うことができる。
また、本発明によれば、制駆動力制御装置が安定した制駆動力制御を行えるため、この制駆動力制御装置を用いる車両制御装置、車両制御方法および車両制御システムは、車両の方向の精度向上や車両の乗り心地向上を図れる。

本発明の実施形態に係る車両制御システムにおける車両制御コントローラを示すブロック図である。 本発明の実施形態に係る車両制御システムにおける制駆動力コントローラを示すブロック図である。 本発明の実施形態に係る車両制御コントローラの第１の処理手順を示すフローチャートである。 図３に示した第１の処理手順に続く第２の処理手順を示すフローチャートである。 図４に示した第２の処理手順に続く第３の処理手順を示すフローチャートである。 図５に示した第３の処理手順に続く第４の処理手順を示すフローチャートである。 車両制御コントローラにおいて横力からスリップ率を導出する特性図である。 本発明の実施形態に係る制駆動力コントローラの第１の処理手順を示すフローチャートである。 図８に示した第１の処理手順に続く第２の処理手順を示すフローチャートである。 本発明による制駆動力と車輪速の変化を示すタイムチャートである。 参考例の構成における制駆動力と車輪速の変化を示すタイムチャートである。 制駆動力を指示した制御とスリップ率を指示した制御における、タイヤ特性変化により生じる各々の制御の横力誤差を示した特性図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１および図２は、本発明の実施形態に係る車両制御システムを示しており、図１は車両制御コントローラ（車両制御装置）１０、図２は制駆動力コントローラ（制駆動力制御装置）２０のブロック図である。ここでは、車両制御コントローラ１０は、制駆動力コントローラ２０の制御に関係する部分を抽出して示すが、車両制御コントローラ１０には、例えばステアリング装置の操舵制御を行う制御部などが含まれていても良い。

図１に示す車両制御コントローラ１０には、車両に取り付けられた外界認識センサ（外界情報センサ）１、例えばカメラやＧＰＳ（Global Positioning System）などで取得した車両の周囲情報（車両の走行経路に関する情報）、および車両に取り付けられた車両運動状態検出センサ（車両挙動センサ）２で取得したヨーレイトや加速度などの車両挙動情報（車両の運動状態に関する物理量）が入力される。この車両制御コントローラ１０は、コーストレースモーメント算出部１１、スピン抑制モーメント算出部１２、車両挙動目標算出部１３、各輪発生目標制駆動力算出部１４、摩擦円最大値算出部１５、各輪発生目標スリップ率算出部１６、各輪スリップ率制御許可閾値算出部１７、各輪強制スリップ率制御フラグ算出部１８、および各輪スリップ率制御禁止フラグ算出部１９などを備えている。そして、目標制駆動力、目標スリップ率、スリップ率制御許可閾値、強制スリップ率制御フラグ、およびスリップ率制御禁止フラグを制駆動力コントローラ２０に出力する。

コーストレースモーメント算出部１１は、カメラやＧＰＳなどから送られた車両の周囲情報により車両の現在位置を特定するとともに、予め定められた走行予定の道路経路情報などにより、車両が走行する前方のカーブ曲率などのコース情報を算出し、その曲率を走行するために車両に与える必要のあるモーメント量を算出する。
スピン抑制モーメント算出部１２は、ヨーレイトセンサや加速度センサなどから送られた車両挙動情報、例えばヨーレイト変化速度の大きさなどより、車両に発生している過剰なヨーモーメントを抑制するために車両に与える必要のあるモーメント量を算出する。

車両挙動目標算出部１３は、コーストレースモーメント算出部１１とスピン抑制モーメント算出部１２によって算出された、コースをトレースするためのモーメントと車両のスピンを抑制するモーメントにより、車両が最終的に発生すべきモーメント量を算出する。この演算には両者の合算値を用いる、あるいは両者の最大値を用いる、などの手法が想定される。
各輪発生目標制駆動力算出部１４は、車両挙動目標算出部１３にて算出した、車両が発生すべきモーメントを達成するために、タイヤ各輪が発生すべき制動力と横力を算出する。この制動力と横力は、タイヤが路面に発生できる力以下に抑える必要があるため、加速度センサの信号などを用いて、タイヤの発生できる力の最大値、いわゆる摩擦円の大きさを摩擦円最大値算出部１５にて算出し、リミット処理を行うことで得る。

各輪発生目標スリップ率算出部１６は、タイヤの横力を低減して車両が発生すべきモーメントを達成する際に用いられる制御目標値を算出するものである。タイヤ摩擦円の大きさを摩擦円最大値算出部１５より受け取り、各輪発生目標制駆動力算出部１４にて算出したタイヤ発生横力より、目標スリップ率を算出する。
各輪スリップ率制御許可閾値算出部１７は、各輪発生目標制駆動力算出部１４にて算出した目標制駆動力が小さいときは、各輪発生目標スリップ率算出部１６にて算出した目標スリップ率が小さくなるため、目標スリップ率を達成するよう制駆動力フィードバック制御を行う制駆動力コントローラ２０が不安定な制駆動力を発生しないように、本閾値を目標スリップ率より大きくする。これによって、車輪速信号に外乱が発生し、目標スリップ率より車輪速により検出されたスリップ率が大きくなっても、フィードバック制御を行わないようにする。

各輪強制スリップ率制御フラグ算出部１８は、例えば車両挙動目標算出部１３により算出した車両が発生すべきモーメント量により、車両挙動が大きく乱れ、モーメント修正が大きく必要と判断された場合、タイヤが発生する横力を大幅に低減するために、目標スリップ率を達成するよう制駆動力フィードバック制御を強制的に制駆動力コントローラに指示する。
各輪スリップ率制御禁止フラグ算出部１９は、例えば各輪発生目標制駆動力算出部１４にて算出された目標制動力が小さく、明らかにタイヤ横力の低減が必要ないときや、車両の速度がごく小さく車輪ロックを許容するときなどに、制駆動力フィードバック制御を禁止するよう制駆動力コントローラ２０に指示する。

図２に示す制駆動力コントローラ２０には、車両制御コントローラ１０から目標制駆動力、目標スリップ率、スリップ率制御許可閾値、強制スリップ率制御フラグ、およびスリップ率制御禁止フラグが入力される。また、車両の車輪各輪に取り付けられ、車輪速に関する物理量を検出する車輪速センサ３から車輪速信号（車輪速に関する物理量）が入力される。この制駆動力コントローラ２０は、スリップ率制御実行判断フラグ算出部２１、車輪速算出部２２、スリップ率・制駆動力算出部２３、最終制駆動力算出部２４、および制駆動力制御信号生成部２５などを備えている。そして、制駆動アクチュエータ３０に制駆動力制御信号を出力して制御する。この制駆動アクチュエータ３０には、例えばブレーキの油圧を制御する油圧ユニット、あるいはブレーキを制御する電動モータが含まれる。

スリップ率制御実行判断フラグ算出部２１は、車両制御コントローラ１０より送信された各輪のスリップ率制御許可閾値と、車輪速センサ３から制駆動力コントローラ２０に入力され、車輪速に相当する物理量を車輪速に変換した値（車輪速信号）とを車輪速算出部２２から受け取り、車輪速と各輪のスリップ率制御許可閾値の関係からスリップ率制御実行フラグを算出する。その際には、車両制御コントローラ１０より送信された、各輪の強制スリップ率制御フラグと各輪のスリップ率制御禁止フラグを受け取り、これらの情報も加味して算出する。

スリップ率・制駆動力算出部２３は、スリップ率制御実行判断フラグ算出部２１にて目標スリップ率を達成する制駆動力を発生すると判断されたとき、車両制御コントローラ１０より送信された各輪の目標スリップ率と、車輪速算出部２２にて算出された車輪速との差に応じて、目標スリップ率と車輪速が達成する制駆動力フィードバック制御量を算出する。目標スリップ率を達成する制駆動力を発生せず、車両制御コントローラ１０より送信された各輪の目標制駆動力のみを発生する場合は、本値を「０」とすることで、制駆動力フィードバック制御を無効とできる。

最終制駆動力算出部２４は、車両制御コントローラ１０より送信された各輪の目標制駆動力と、スリップ率・制駆動力算出部２３にて算出された制駆動力フィードバック制御量を受け取り、この二者を合算して最終制駆動力を算出する。
更に、制駆動力制御信号生成部２５は、最終制駆動力算出部２４にて算出された最終制駆動力を制駆動アクチュエータ３０に必要な信号形態、例えばアクチュエータに供給する電流値などに変換し、その信号（制駆動力制御信号）にて制駆動アクチュエータ３０を駆動する。

次に、上述した車両制御コントローラ１０にて行わる処理手順について、図３乃至図６のフローチャートにより詳しく説明する。
まず、ステップＳ１１０にて、車両に取り付けられたＧＰＳやカメラなどの外界認識センサ１により車両の周囲情報を受け取るとともに、例えば予め定められた走行予定の道路経路情報（道路地図情報）などにより走行可能な路面、障害物情報（走行経路情報）を受け取る。
また、ステップＳ１２０にて、車両に取り付けられたヨーレイトセンサ、前後、横加速度センサなどの車両運動状態検出センサ２により車両挙動情報を受け取る。

次のステップＳ１３０にて、ＧＰＳやカメラと道路地図などの情報に基づいて、例えばＧＰＳで現在の車両の位置を大まかに決定し、車両が道路地図上のどの位置に存在するかを認識し、カメラにて車両が路面に描かれた白線などを認識して、車両が道路上のどの位置にいるのかを決定するマップマッチングなどの手法により、車両の現在位置と進行方向を特定する。
ステップＳ１４０にて、車両の現在位置と進行方向、および道路地図の情報などにより、車両が走行する予定の経路を認識し、今後走行する所定時間前の走行経路のコースの曲率を算出する。

ステップＳ１５０にて、車両の姿勢を判断する指標である車両スリップ角βを算出する。スリップ角βは、例えばヨーレイトと横加速度の差を積分する下式にて算出する方法が考えられる。
ここで、
β：スリップ角
Ｙｇ：横加速度
Ｖｘ：車両前後方向速度
ｄγ／ｄｔ：ヨーレイト
である。

同時に、前輪スリップ角βｆ、後輪スリップ角βｒを下式にて算出する。
上式において、
βｆ：前輪スリップ角
βｒ：後輪スリップ角
ｌｆ：前輪軸〜重心位置間距離
ｌｒ：後輪軸〜重心位置間距離
δ：舵角
である。

次のステップＳ１６０にて、前述の車両スリップ角を発生させている現在の車両モーメントを算出する。例えば、下式にて算出する方法などが考えられる。
Ｍ：車両現在発生モーメント
Ｉ：車両慣性モーメント
ｄ２γ／ｄｔ２：ヨーレイト微分値

続くステップＳ１７０にて、現在走行中の道路の路面摩擦係数を算出する。路面摩擦係数は少なくとも現在車両に発生している前後、横加速度を維持する力を発生できるので、次のように表せる。
Ｆ：車両にかかる力
μ：路面摩擦係数
Ｗ：垂直荷重
ｍ：車両質量
Ｇ：車両加速度
上式より車両にかかる力Ｆを消去し、垂直荷重Ｗと車両質量ｍが同じとして、車両加速度Ｇを前後加速度Ｘｇ、横加速度Ｙｇの合成として求めると、下式にて路面摩擦係数μを算出できる。

次のステップＳ１８０にて、タイヤが発生できる最大の力として、摩擦円最大値Ｑtmaxを算出する。
摩擦円はステップＳ１７０にて算出した路面摩擦係数μに各輪にかかる垂直荷重を乗ずることで算出される。
ここで、
Ｑtmax_（−）：摩擦円最大値（添字はそれぞれfl：左前輪、fr：右前輪、rl：左後輪、rr：右後輪を示す）
Ｗ_（−）：各輪の垂直荷重
であり、各輪の垂直荷重は予め定められた車両諸元にて設定される。

ステップＳ１９０にて、現在タイヤが発生している横力Ｓｆを算出する。例えば横加速度とヨーモーメント、および横力の釣り合いの式は下記のようになる。
Ｓｆ_ｆ：前輪２輪横力
Ｓｆ_ｒ：後輪２輪横力

これより、前輪横力、後輪横力Ｓｆ_ｆ、Ｓｆ_ｒは以下のように算出される。

次のステップＳ２００にて、ステップＳ１４０にて定めたコース曲率を旋回するためのコーストレースモーメント目標値Ｍｃを算出する。コース曲率１／ρ（ρ：旋回半径）と車速Ｖより、そのコース曲率を走行するために必要なヨーレイトｄγｃ／ｄｔは下式にて算出される。

現在のヨーレイトｄγ／ｄｔを、目標位置までに曲率に応じたヨーレイトとするために必要なモーメントＭｃは下式にて示される。
Δｔ：現在位置から目標位置に到達するまでの時間

続くステップＳ２１０にて、車両挙動が乱れているときに車両挙動を修正するためのスピン抑制モーメントＭｓを算出する。Ｍｓは例えばスピン状態の指標として用いられるスリップ角βやヨーレイト微分値ｄ２γ／ｄｔ２を用いて下式により算出する。
Ｋｓ１：モーメント制御用スリップ角ゲイン
Ｋｓ２：モーメント制御用ヨーレイト微分値ゲイン

ステップＳ２２０では、最終的に車両に発生すべき車両目標モーメントＭｔを算出する。ＭｔはステップＳ２００およびステップＳ２１０にて定められたモーメントＭｃ、およびＭｓの合算値を用いる。

あるいはＭｃとＭｓのセレクトハイモーメントをＭｔとすることも考えられる。
ステップＳ２３０にて、現時点車両が発生しているモーメントとこの目標モーメントとの乖離量ΔＭを算出する。乖離量はステップＳ１６０にて求められた車両発生モーメントＭと、ステップＳ２２０にて算出した車両目標モーメントとの差にて算出する。

ステップＳ２４０以降は、このモーメント乖離量を車両モーメントに印加するための手順を示す。
まず、ステップＳ２４０では、ステップＳ２２０にて求めた車両目標モーメントＭｔと、ステップＳ１６０にて算出した現在発生しているモーメントＭを比較し、モーメントを低減する方向か増加する方向かの判断を行う。ＭｔとＭの符号が逆、即ち現在発生モーメントの方向と車両目標モーメントが指示している方向が逆の場合、車両に発生させるべきモーメントは低減方向とする。また、符号が同一でも現在発生モーメントが目標モーメントより大きい場合は、車両に発生させるべきモーメントは低減方向とし、それ以外、即ち現在発生モーメントが、目標モーメントの符号が同一かつ現在発生モーメントが目標モーメントより大きい場合に、車両に発生させるべきモーメントは増加方向と判断する。

ステップＳ２４０にて、モーメントを低減する方向と判断された場合、ステップＳ２５０に進む。車両発生モーメントを低減するには旋回外輪に制動をかけるのが妥当であるが、まず旋回外輪が横力の減少なしに制動力を発生できる制動力の最大値、即ちステップＳ１８０にて算出した摩擦円最大値Ｑtmaxの制動力を旋回外輪に印加したときの車両発生モーメントが、モーメント乖離量を上回るかを判断する。

例として、車両が右周りモーメントを発生しているとき旋回外輪は左前輪、左後輪となり、ステップＳ２３０にて算出したモーメント乖離量が摩擦円最大値の制動をかけた際のモーメントでまかなえるかを下式のように判断する。
Ｔred：左右輪タイヤトレッド／２
上記を満足できないときは、摩擦円最大値の制動をかけても車両目標モーメントを達成できないと判断して、横力を低減するためのスリップ率制御を実行するものとし、ステップＳ２６０へ進む。

ステップＳ２６０では、まずタイヤに発生させられる制動力は摩擦円最大値なので、旋回外輪の目標制駆動力に摩擦円最大値をセットする。上記の例にならうなら、下記のように左前輪、左後輪に摩擦円最大値をセットする。
ＴargetＦx_（−）：各輪の目標制駆動力

この場合、横力を低減して車両発生モーメントを低減するのに適切な車輪は旋回前外輪であり、ステップＳ２７０にて、この輪に対する強制スリップ率制御フラグをセットする。
ステップＳ２８０にて、ステップＳ２３０で判断したモーメント乖離量ΔＭから制動力により発生できるモーメント分を差し引いた分を現在発生している横力から低下すべき量として算出する。現在発生中の前輪１輪あたりの横力をステップＳ１９０にて算出した前輪２輪の横力Ｓｆ_ｆの半分としたとき、上記の例にならうなら、目標横力ＴargetＳfは次のように算出される。
ＴargetＳf_（−）：各輪の目標横力

ステップＳ２９０にて、この目標横力を達成するスリップ率を目標スリップ率ＴargetＳlipとして算出する。その一実施例を以下に述べる。
車両制御コントローラ１０は、図７に示すように、予め定めたタイヤのスリップ率に応じて、タイヤが発生する横力はピーク値を「１．０」とした正規化タイヤ横力特性を持つ。最初に、現在のスリップ率から現在発生中の正規化横力を本特性より参照する。また、このときの横力を、前述と同様に前輪２輪の横力Ｓｆ_ｆの半分としたとき、スリップ率が「０」、つまり正規化横力が「１．０」のときの横力ＰeakＳfは下式にて求められる。
ＰeakＳf_（−）：各輪の発生可能横力最大値

次に、ステップＳ２８０にて算出した目標横力ＴargetＳfとＰeakＳfより、目標正規化横力ＴargetＮormＳfを以下により算出する。
この目標正規化横力から、図７に示したように既出の正規化タイヤ横力特性を参照することで、横力を低減するための目標スリップ率ＴargetＳlipが算出される。

続くステップＳ３００にて、横力を低減する対象外の輪の目標スリップ率を算出する。ステップＳ２８０〜Ｓ２９０のように横力を低減する必要がないので、目標制駆動力ＴargetＦxに応じたスリップ率を、例えば下記のように算出する。
Ｋｔ：制駆動力〜スリップ率変換ゲイン

ステップＳ２５０にて、摩擦円最大値の制動をかけるだけで車両目標モーメントを達成できると判断した場合には、横力を低減せずに制駆動力制御を実行するものとし、ステップＳ３１０へ進む。
以下はその一実施例について述べる。
モーメント乖離量ΔＭを、まず旋回前外輪の制駆動力に割り付けるが、制駆動力の最大値は摩擦円最大値にて制限されるため、その不足分を後外輪に配分するものとして、下記のように算出する。

ステップＳ３２０では、スリップ率制御を行わないため、スリップ率制御フラグをクリアし、ステップＳ３３０にてステップＳ３００と同様の手順にて目標スリップ率ＴargetＳlipを算出し、ステップＳ４１０のフローに戻る。
ステップＳ２４０にてモーメントを増加する方向と判断された場合には、ステップＳ３４０〜Ｓ３９０のフローに進む。
モーメントを減少する場合との違いは、車両発生モーメントを増加するには旋回内輪に制動をかけるのが妥当であり、まず旋回内輪が横力の減少なしにモーメント乖離量をまかなえるかを判断し、まかなえない場合は旋回後内輪の横力を低減すること以外は、ステップＳ２５０〜Ｓ３３０の手順と同様である。

ステップＳ４１０では、前述のステップＳ３００、Ｓ３３０、Ｓ３９０において、目標制駆動力ＴargetＦxに応じたスリップ率を算出した場合、および目標制駆動力が小さい場合には、目標スリップ率も合わせて小さくなる。このため、車輪速誤差などによりスリップ率制御が作用し、制駆動力が不安定になるのを防ぐため、目標スリップ率にオフセットを付けてスリップ率制御許可閾値を算出する。このオフセットは、閾値を下げて不感帯を設けることで、微少なスリップに反応しないようにするためのものである。
なお、他の実施例として、加速側、減速側を独立に算出することも加速性能と安定性の向上のために考えられる。即ち、車両の加速時には閾値を低くし、減速時には閾値を高くすることで、減速時の安全性を確保できる。

ステップＳ４２０〜Ｓ４６０では、ステップＳ４１０と同じ理由、ないし車速がごく小さくスリップ制御が不要と判断されるときなどには、スリップ率制御禁止フラグをセットして制駆動力が不安定になるのを防ぐ。
ステップＳ４２０では車両速度が微小かを判断し、微小と判断したときステップＳ４３０に進み、全輪のスリップ率制御禁止フラグをセットする。
車両速度が高い時はステップＳ４４０に進み、目標制駆動力ＴargetＦxが予め定めた目標制駆動力閾値以下の場合、目標制駆動力が小さく、明らかに横力を低減する要求がないとして、当該輪のスリップ率制御禁止フラグをセットする。

以上により算出した目標制駆動力ＴargetＦx、目標スリップ率ＴargetＳlip、スリップ率制御許可閾値、強制スリップ率制御フラグ、スリップ率制御禁止フラグを、ステップＳ４７０〜Ｓ５１０にて制駆動力コントローラ２０に送信する。また、ステップＳ４９０においては、ステップＳ４１０にて述べた通り加速側、減速側の閾値を別にすることも想定できるため、スリップ率制御許可閾値を加速側と減速側の２種を送信することも考えられる。

上述した実施例においては、制動方向の制御について述べたが、駆動方向においても同様な処理手順にて容易に実現可能である。

次に、制駆動力コントローラ２０にて行わる処理手順について、図８及び図９に示すフローチャートにより説明する。
まず、ステップＳ７１０にて、車両の車輪各輪に取り付けられた車輪速センサ３により、車輪速に相当する物理量を受け取り、車輪速Ｖｗに変換する。
ステップＳ７２０〜Ｓ７６０にて、車両制御コントローラ１０より送信された各輪目標制駆動力、目標スリップ率、スリップ率制御許可閾値、強制スリップ率制御フラグ、およびスリップ率制御禁止フラグをそれぞれ受信する。
ステップＳ７７０では、ステップＳ７１０にて算出された各輪車輪速に、例えば各輪車輪速のセレクトハイ、リミッタ処理などを施して、車体速Ｖｘの算出を行う。

次のステップＳ７８０にて、ステップＳ７３０で車両制御コントローラから受信した目標スリップ率ＴargetＳlipと、ステップＳ７７０にて算出した車体速より、例えば以下の式に基づき各輪の目標車輪速ＴargetＶwを算出する。
Ｖｘ：車体速
ＴargetＶw_（−）：各輪の目標車輪速

本実施例では、目標スリップ率を車両制御コントローラ１０より送信して、目標車輪速を制駆動力コントローラ２０にて算出する構成を示しているが、ステップＳ７７０の車体速算出と本ステップＳ７８０の手段を車両制御コントローラ１０に持たせ、車両制御コントローラ１０が目標車輪速を算出する構成も考えられる。
ステップＳ７９０にて、ステップＳ７４０で車両制御コントローラ１０から受信したスリップ率制御許可閾値を上記目標車輪速ＴargetＶwから加減算して、スリップ率制御許可車輪速ＳtartＶwを算出する。加速方向の閾値は加算し、減速方向の閾値は減算する。

ステップＳ８００では、ステップＳ７１０にて算出された各輪車輪速と前述のスリップ率制御許可閾値の差からスリップ率制御開始誤差量ＳtartΔＶwを算出する。
本誤差量は、さらにスリップ制御の開始遅れを改善するために、各輪車輪速の変化速度を加味して、下式のようにすることも考えられる。
ΔＶw_（−）：各輪の車輪速変化速度
Ｋvws1：制御開始用スリップ率誤差ゲイン
Ｋvws2：制御開始用車輪速変化速度ゲイン

ステップＳ８１０〜Ｓ８５０では、制駆動力コントローラ２０が最終的にスリップ制御を実行するかの判断を行う。
まず、ステップＳ８１０にて、スリップ率制御開始誤差量ＳtartΔＶwを予め定めた所定値と比較し、誤差量が所定値を上回っている場合は、スリップが大きくスリップ率制御が必要と判断して、ステップＳ８２０へ進む。
ステップＳ８２０にて、車両制御コントローラ１０がスリップ率制御禁止フラグをセットしていないことを判断し、セットされていなければスリップ率制御を実行するものとして、ステップＳ８３０にてスリップ率制御実行判断フラグをセットする。

ステップＳ８１０にて、誤差量が所定値を下回っている場合においても、車両制御コントローラ１０が強制スリップ率制御フラグをセットしている場合は、ステップＳ８２０〜Ｓ８３０にてスリップ率制御実行判断フラグをセットする。
誤差量が所定値を下回っており、かつ強制スリップ率制御フラグがクリアされている場合、およびステップＳ８２０にてスリップ率制御禁止フラグがセットされていると判断した場合は、スリップ率制御をする必要がないものとして、スリップ率制御実行判断フラグをセットする。

ステップＳ８６０にて、スリップ率制御実行判断フラグに基づき、制駆動力制御量の切り替えを行う。スリップ率制御実行判断フラグがセットされている場合はステップＳ８７０に進み、スリップ率に応じた制駆動力制御量（スリップ時制駆動力制御量）ＴargetＳlipＦxを、例えば下式のようにして算出する。
Ｋvw1：制御量算出用スリップ率誤差ゲイン
Ｋvw2：制御量算出用車輪速変化速度ゲイン

ステップＳ８６０にて、スリップ率制御実行判断フラグがクリアされている場合は、スリップ率制御を実施する必要がないと判断されているため、ステップＳ８８０にてＴargetＳlipＦxを「０」とする。
ステップＳ８９０にて、制駆動アクチュエータが達成すべき最終制駆動力ＯutputＦxを算出する。最終制駆動力は、車両制御コントローラ１０より送信された各輪目標制駆動力ＴargetＦxと、前述のＴargetＳlipＦxの合算値にて算出できる。
ＯutputＦx_（−）：各輪の最終制駆動力

ステップＳ８６０〜Ｓ８８０にて、スリップ率制御を実施する必要がないと判断したときはＴargetＳlipＦxを「０」としているため、通常時はＴargetＦxが出力され、スリップ率制御が必要と判断されるときに車輪速をＴargetＶwへ収束させるための制御量ＴargetＳlipＦxが付加される形を実現している。

次に、ステップＳ９００にて、最終制駆動力ＯutputＦxを達成するためにアクチュエータを駆動するための制御信号の大きさを算出する。例えば、油圧ポンプを駆動して制動力を得るシステムであれば、ポンプ駆動電流をＯutputＦxに応じて算出する。本部分は制駆動アクチュエータ３０の形態により変化する。
そして、ステップＳ９１０にて、制駆動アクチュエータ３０へステップＳ９００にて算出した信号を出力する。本信号に基づいて制駆動アクチュエータ３０は制御され、最終制駆動力ＯutputＦxを各輪に発生する。

次に、本実施例の作用について説明する。
図１０に本実施例による制動力と車輪速の変化を示す。また、図１１に参考例として、車両制御コントローラから制駆動力コントローラに目標制駆動力を送信し、制駆動力コントローラから車両制御コントローラに車輪速を送信する構成における制動力と車輪速の変化を示す。
車輪のスリップが発生した場合、図１１の参考例に示すように、車両制御コントローラ側でスリップ率の制御を行うと、車両制御コントローラと制駆動力コントローラの間の通信遅れ、即ち制駆動力コントローラから車両制御コントローラへの車輪速通信の遅れと、車両制御コントローラから制駆動力コントローラへの目標駆動力通信の遅れにより、車両制御コントローラが指示する制動力と実際に発生する制動力が大きくずれる。このため、制動力の低下が遅れ、車輪の大きなスリップが発生して車輪速の収束が遅れる。

これに対し、本構成では、応答性が必要な車輪速のスリップ検出と制駆動力制御を、制駆動アクチュエータ３０に近い制駆動力コントローラ２０に集約し、応答性要求が低い制駆動力目標値、スリップ率目標値算出を、上流の車両制御コントローラ１０で実行することで、図１０のように車輪スリップが発生した場合、車輪スリップを検知した時点と同一演算期間内で制動力の減少が行えるため、過剰なスリップが発生せず、安定した制動力、横力の制御が行え、車両を想定通りの位置に誘導できる。

ここで、上記実施形態から把握し得る技術的思想について、以下にその効果と共に記載する。
車両制御システムは、その一つの態様において、車両を目標方向へ誘導する車両制御コントローラ１０と制動力を発生する制駆動力コントローラ２０を備え、車両制御コントローラ１０は、カメラやＧＰＳなどにより車両の目標方向を決定する手段１，１１，１２，１３と、この目標方向に従うための制駆動力ないし横力を算出する手段１４と、この制駆動力、横力を発生するための目標スリップ率を算出する手段１５，１６と、目標制駆動力と目標スリップ率を制駆動力コントローラ２０に送信する手段を有し、制駆動力コントローラ２０は、この目標制駆動力と目標スリップ率を受信する手段と、車輪速に相当する物理量を検知する手段３，２２と、車両が有するブレーキ、パワートレインなど制駆動力を制御する手段２４，２５とを有し、検知手段３，２２に基づいて制駆動力コントローラ２０が制駆動力を制御することを特徴とする。

車両制御システムの好ましい態様では、制駆動力コントローラ２０が、車輪速に相当する物理量を検知する手段３，２２と、車両制御コントローラ１０より送信された目標スリップ率に基づいて車輪ロック、スリップを検知する手段２１を有し、制駆動力コントローラ２０がロックを検出するまでは車両制御コントローラ１０が指示する目標制駆動力に応じて制駆動力を発生し、車輪ロック、スリップを検知した場合には、車両制御コントローラ１０が指示する目標スリップ率を達成するよう制駆動力コントローラ２０が制駆動力を制御することを特徴とする。

さらに別の好ましい態様では、制駆動力コントローラ２０がロック、スリップを検知するためのロック、スリップ検出閾値を、車両制御コントローラ１０から制駆動力コントローラ２０に送信し、この閾値を満足するまで制駆動力コントローラ２０は車両制御コントローラ１０が指示する目標制駆動力に応じて制駆動力を発生することを特徴とする。

さらに別の好ましい態様では、車両制御コントローラ１０が車両状態に応じて、強制的に目標スリップ率を達成するよう指示する指令を送信し、制駆動力コントローラ２０はこの信号を受信したとき、ロック、スリップの有無にかかわらず目標スリップ率を達成するように制駆動力を制御することを特徴とする。

さらに別の好ましい態様では、車両制御コントローラ１０が車両状態に応じて、強制的に目標制駆動力を達成するよう指示する指令を送信し、制駆動力コントローラ２０はこの信号を受信したとき、ロック、スリップの有無にかかわらず目標制駆動力を達成するように制駆動力を制御することを特徴とする。

以上のように構成された本発明の車両制御システムは、車両を目標方向へ誘導する車両制御コントローラ１０が、その目標方向に応じた目標制駆動力、および目標スリップ率を算出して制駆動力コントローラ２０に送信し、制駆動力コントローラ２０は目標スリップ率、あるいはロック、スリップ検出閾値と自身が検出した車輪速に応じて、制動力を目標制駆動力とする制御と、目標スリップ率を達成するために、自身が算出した制駆動力（スリップ時制駆動力と称する）とする制御を切り替える。

また、車両制御コントローラ１０が車両を目標方向へ誘導するためには、タイヤが発生する横力を低減することが必要と判断したとき、強制的に目標スリップ率を達成するよう指令し、同時にこの目標スリップ率を横力が低減するスリップ率とする。

さらに、車両制御コントローラ１０が、微小な制動力制御の場合など目標スリップ率への制御が不要と識別された場合や車輪ロックを許容する場合、強制的に制動力を目標制駆動力とする制御とする。

上記構成による第１の効果は、常に目標スリップ率になるよう制駆動力制御を行うと、目標制駆動力が小さいときは目標スリップ率が非常に小さくなるので、スリップ率の検出誤差などにより制駆動力制御が不安定になりがちになる。このため、目標スリップ率が小さいときは目標制駆動力制御とし、目標スリップ率が大きいときは目標スリップ率を達成するよう制御することで、安定した制駆動制御を行え、車両の方向の精度向上や車両の乗心地向上を図れる。

第２の効果は、車両制御コントローラ１０にて目標制駆動力と目標スリップ率の算出を行い、制駆動力の制御を制駆動力コントローラ２０にて行う。この時、目標制駆動力と目標スリップ率を達成する制駆動力のどちらを選択するかを、車輪速を検出する制駆動力コントローラ２０が車輪ロック、スリップの判断と制御則の選択を行うことで、コントローラ２０の演算速度、通信速度を高速化せずに車輪ロック、スリップを応答良く制御でき、車両を目標方向へ精度よく誘導できる。

第３の効果は、車輪ロック、スリップを検知するためのロック、スリップ検出閾値を車両制御コントローラ１０が制駆動力コントローラ２０に送信するので、少なくとも目標スリップ率よりもスリップが大きくなると識別された状態にて、目標制駆動力による制駆動力制御から目標スリップ率を達成する制駆動力制御（スリップ時制駆動力制御）に切り替える。これによって、前述の目標スリップ率が非常に小さい領域、例えば悪路など車輪速変動が大きいときに、誤って目標スリップ率を達成する制御に切り替わり、制駆動力変動が誘発することを抑えることができる。また、この閾値は、車両制御コントローラ１０にて車両状態によって変化させる。例えば、前方車との距離に応じて増減することで、前方車との距離が接近したときに目標スリップ率を達成するスリップ時制駆動力制御に切り替わり、制動力が減少して追突する、などの事象を抑えることができる。即ち、前方車が接近している場合にはオフセットを大きくして、緊急ブレーキの作動を妨害しないようにする。

第４の効果は、例えばオーバーステアなどで車両挙動が乱れたと車両制御コントローラ１０が識別したとき、本コントローラ１０は前外輪に対し、制動力の増加とスリップ率の増大による横力の低下を狙い、制動を行う。このとき目標制動力にて制御を行うと、例えば図１２に示すようにコントローラ１０が識別している路面特性に対し、実際の路面の制動力ピークが大きい場合などでは、コントローラ１０はタイヤ横力を減少するためにスリップが発生すると想定される目標制動力に制御してもスリップが増大せず、実際に発生するタイヤ横力の低下が発生しにくくなる。このため、車両挙動が改善されず、車両を目標方向へ誘導できなくなる。このとき、目標となるべきスリップ率になるよう制動力を制御すれば、より横力の低減精度が向上する。よって、車両挙動に応じて車両制御コントローラ１０は、強制的に目標スリップ率を達成するスリップ時制駆動力制御に切り替えることで、車両姿勢の改善が行える。

第５の効果は、前述の車輪ロック、スリップ検出閾値とは独立に、強制的に目標スリップ率を達成する制駆動力制御を禁止することで、車輪ロック、スリップ検出閾値の適合にかかる手間を削減する。例えば前方車との距離に応じて車輪ロック、スリップ検出閾値を増減するが、極低車速域では車輪ロックを許容して、目標スリップ率を達成する制駆動力制御を禁止したいといった場合、閾値の調節では適合が手間となる。このため、車両制御コントローラ１０は、強制的に目標制駆動力に応じた制駆動力制御に切り替えることで、適合を容易にできる。

１…外界認識センサ、２…車両運動状態検出センサ、３…車輪速センサ、１０…車両制御コントローラ（車両制御装置）、１１…コーストレースモーメント算出部、１２…スピン抑制モーメント算出部、１３…車両挙動目標算出部、１４…各輪発生目標制駆動力算出部、１５…摩擦円最大値算出部、１６…各輪発生目標スリップ率算出部、１７…各輪スリップ率制御許可閾値算出部、１８…各輪強制スリップ率制御フラグ算出部、１９…各輪スリップ率制御禁止フラグ算出部、２０…制駆動力コントローラ（制駆動力制御装置）、２１…スリップ率制御実行判断フラグ算出部、２２…車輪速算出部、２３…スリップ率・制駆動力算出部、２４…最終制駆動力算出部、２５…制駆動力制御信号生成部、３０…制駆動アクチュエータ

Claims (14)

1. 外界認識センサより入力された車両の走行経路に関する情報と、車両運動状態検出センサより入力された前記車両の運動状態に関する物理量と、に基づいて車両制御装置で求められる、前記車両を目標経路へ誘導するための目標制駆動力および目標スリップ率を取得し、
   前記車両の車輪速に関する物理量を検出する車輪速センサから入力された前記車輪速に関する物理量と、取得した前記目標スリップ率の情報との大小関係に基づいて、前記目標スリップ率を達成するスリップ時制駆動力を求め、該スリップ時制駆動力と前記目標制駆動力とに基づく制駆動力制御信号を、前記車両の制駆動に関するアクチュエータに出力する制駆動力制御装置。
2. 前記車両制御装置から入力された前記目標制駆動力による制駆動力制御信号と、前記スリップ時制駆動力による制駆動力制御信号とを切り替えて前記アクチュエータに出力、または前記目標制駆動力と前記スリップ時制駆動力とを合算して生成した制駆動力制御信号を前記アクチュエータに出力する請求項１に記載の制駆動力制御装置。
3. 前記車両制御装置から受信したスリップ率制御許可閾値に基づいて、前記スリップ時制駆動力を補正する請求項２に記載の制駆動力制御装置。
4. 前記車両制御装置から受信した強制スリップ率制御フラグに基づいて、前記スリップ時制駆動力による制駆動力制御信号を選択して前記アクチュエータに出力する請求項２に記載の制駆動力制御装置。
5. 現時点で車両が発生しているモーメントと目標モーメントとの乖離量が所定の閾値よりも大きいか等しいときに、前記スリップ時制駆動力による制駆動力制御信号を選択して前記アクチュエータに出力する請求項２に記載の制駆動力制御装置。
6. 前記車両制御装置から受信したスリップ率制御禁止フラグに基づいて、前記スリップ時制駆動力による制駆動力制御信号を非選択にし、前記目標制駆動力による制駆動力制御信号を選択して前記アクチュエータに出力する請求項２に記載の制駆動力制御装置。
7. 車両制御装置と、
   前記車両制御装置から出力された信号と、車両の車輪速に関する物理量を検出する車輪速センサから入力された前記車輪速に関する物理量と、に基づいて求められた制駆動力制御信号を前記車両の制駆動に関するアクチュエータに出力する制駆動力制御装置と、
   を備える車両制御システムにおける前記車両制御装置であって、
   外界認識センサより入力された前記車両の走行経路に関する情報と、車両運動状態検出センサより入力された前記車両の運動状態に関する物理量と、に基づいて前記車両を目標経路へ誘導するための目標制駆動力および目標スリップ率を求めて前記制駆動力制御装置に出力する、車両制御装置。
8. 車両制御装置により、外界認識センサから入力された車両の走行経路に関する情報と、車両運動状態検出センサから入力された前記車両の運動状態に関する物理量と、に基づいて前記車両を目標経路へ誘導するための目標制駆動力および目標スリップ率を求め、
   前記目標制駆動力および前記目標スリップ率を前記車両制御装置から制駆動力制御装置に入力し、
   前記制駆動力制御装置により、前記車両の車輪速に関する物理量を検出する車輪速センサで検出した前記車輪速に関する物理量と、前記目標スリップ率の情報との大小関係に基づいて、前記目標スリップ率を達成するスリップ時制駆動力を求め、このスリップ時制駆動力と前記目標制駆動力とに基づく制駆動力制御信号を、前記車両の制駆動に関するアクチュエータに出力する、車両制御方法。
9. 外界認識センサより入力された車両の走行経路に関する情報と、車両運動状態検出センサより入力された前記車両の運動状態に関する物理量と、に基づいて前記車両を目標経路へ誘導するための目標制駆動力および目標スリップ率を求める車両制御装置と、
   前記車両制御装置から出力された前記目標制駆動力および前記目標スリップ率が入力され、前記車両の車輪速に関する物理量を検出する車輪速センサから入力された前記車輪速に関する物理量と、入力された前記目標スリップ率の情報との大小関係に基づいて、前記目標スリップ率を達成するスリップ時制駆動力を求め、このスリップ時制駆動力と前記目標制駆動力とに基づく制駆動力制御信号を、前記車両の制駆動に関するアクチュエータに出力する制駆動力制御装置と
   を備える車両制御システム。
10. 前記制駆動力制御装置は、前記車両制御装置から入力された前記目標制駆動力による制駆動力制御信号と、前記スリップ時制駆動力による制駆動力制御信号とを切り替えて前記アクチュエータに出力、または前記目標制駆動力と前記スリップ時制駆動力とを合算して生成した制駆動力制御信号を前記アクチュエータに出力する請求項９に記載の車両制御システム。
11. 前記制駆動力制御装置は、前記車両制御装置から受信したスリップ率制御許可閾値に基づいて、前記スリップ時制駆動力を補正する請求項９に記載の車両制御システム。
12. 前記制駆動力制御装置は、前記車両制御装置から受信した強制スリップ率制御フラグに基づいて、前記スリップ時制駆動力による制駆動力制御信号を選択して前記アクチュエータに出力する請求項９に記載の車両制御システム。
13. 前記制駆動力制御装置は、現時点で車両が発生しているモーメントと目標モーメントとの乖離量が所定の閾値よりも大きいか等しいときに、前記スリップ時制駆動力による制駆動力制御信号を選択して前記アクチュエータに出力する請求項９に記載の車両制御システム。
14. 前記制駆動力制御装置は、前記車両制御装置から受信したスリップ率制御禁止フラグに基づいて、前記スリップ時制駆動力による制駆動力制御信号を非選択にし、前記目標制駆動力による制駆動力制御信号を選択して前記アクチュエータに出力する請求項９に記載の車両制御システム。