JP2020203568A - 車両の走行制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両が自動運転モードと手動運転モードの何れの運転モードで走行していても、制御の複雑化や運転者への不快感を招くことなく、凹凸のある路面を車両が走行する際のふらつきを防ぐことができる車両の走行制御装置を提供すること。【解決手段】運転モードとして自動運転モードと手動運転モードが選択可能な車両１は、駆動力分配手段としての左クラッチ１５Ｌと右クラッチ１５Ｒと、舵角調整手段としての操舵モータ１８と、前方の走行路面の凹凸を検知するLidar１９と、走行路面の凹凸に車輪２，３が乗るときに車両１の走行軌跡を制御する走行軌跡制御手段を備え、自動運転モードが選択された場合には、操舵モータ１８によって車両１の走行軌跡を制御し、手動運転モードが選択された場合には、左クラッチ１５Ｌと右クラッチ１５Ｒによって後輪３への駆動力の分配比率を調整して当該車両１の走行軌跡を制御する。【選択図】図１

Description

本発明は、運転モードとして、自動運転モードと手動運転モードを備える車両の走行制御装置に関する。

車両には、運転モードとして、運転者の操作を介することなく予め設定された走行軌跡に沿って走行する自動運転モードと、運転者の操作によって走行する手動運転モードを備えるものがある。

斯かる車両が自動運転モードまたは手動運転モードで直進走行している道路に起伏や轍などの凹凸がある場合には、各車輪のタイヤが路面から受ける力が一様ではなくなり、左右方向の力が発生するために車両がふらつくという問題がある。

ところで、特許文献１には、道路の曲率などの状態変化に適応する車両操舵装置が提案されている。この車両操舵装置は、走行方向前方に目標到達点を設定し、この目標到達点までの経路の曲率を前方距離、横偏差距離、進路角および車体横すべり角から求め、求められた経路の曲率から経路をたどるための実舵角を求め、求められた実舵角に対角線ギヤ比を乗じて必要操舵角を算出して操舵モータを制御するものである。

起伏や轍などの凹凸がある道路を走行する車両がふらつくという前記問題を解決する手段として、Lidar(Laser imaging detection and ranging)などの凹凸検知手段によって前方の走行路面の凹凸を検知した場合には、走行路面の凹凸に車輪のタイヤが乗るときに走行軌跡を制御することが考えられる。そして、このように車両の走行軌跡を制御する方法としては、ステアリングの舵角を調整する方法と、左右の駆動輪への動力配分を調整する方法とが考えられる。

特許第６２０２７００号公報

しかしながら、車両が自動運転モードで走行しているときに左右の駆動輪への動力配分を調整する方法を採用すると、制御が複雑になるという問題がある。また、車両が手動運転モードで走行しているときにステアリングの舵角を調整する方法を採用すると、運転者の手動によるステアリング操作に干渉するために運転者に不快感を与えるという問題がある。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、その目的は、車両が自動運転モードと手動運転モードの何れの運転モードで走行していても、制御の複雑化や運転者への不快感を招くことなく、凹凸のある路面を車両が走行する際のふらつきを防ぐことができる車両の走行制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明は、運転モードとして、運転者の操作を介することなく予め設定された走行軌跡に沿って走行する自動運転モードと、運転者の操作によって走行する手動運転モードを備えた車両（１）の走行制御装置（２０）であって、左右の車輪（２，３）に伝達される駆動力を分配する駆動力分配手段（１５Ｌ，１５Ｒ）と、ステアリングの舵角を調整する舵角調整手段（１８）と、前方の走行路面の凹凸を検知する凹凸検知手段（１９）と、前記走行路面の凹凸に前記車輪（２，３）が乗るときに車両（１）の走行軌跡を制御する走行軌跡制御手段と、を備え、走行モードとして前記自動運転モードが選択された場合には、前記走行軌跡制御手段は、前記走行路面の凹凸に前記車輪（２，３）が乗るときに前記舵角調整手段（１８）によって車両（１）の走行軌跡を制御し、走行モードとして前記手動運転モードが選択された場合には、前記走行軌跡制御手段は、前記走行路面の凹凸に前記車輪（２，３）が乗るときに前記駆動力分配手段（１５Ｌ，１５Ｒ）によって車両（１）の走行軌跡を制御する、ことを特徴とする。

本発明によれば、車両が自動運転モードで走行している場合において、前方の走行路面に凹凸を検知すると、その凹凸に車輪のタイヤが乗るときに舵角調整手段によって車両の走行軌跡を制御して該車両のふらつきを防ぐようにしたため、制御の複雑化を招くことなく車両の直進安定性を確保することができる。

また、車両が手動運転モードで走行している場合において、前方の走行路面に凹凸を検知すると、その凹凸に車輪のタイヤが乗るときに駆動力分配手段によって車両の走行軌跡を制御して該車両のふらつきを防ぐようにしたため、運転者による手動でのステアリング操作に干渉することがなく、運転者に不快感を与えることなく車両の直進安定性を確保することができる。

本発明によれば、車両が自動運転モードと手動運転モードの何れの運転モードで走行していても、制御の複雑化や運転者への不快感を招くことなく、凹凸のある路面を車両が走行する際のふらつきを防ぐことができる。

本発明に係る走行制御装置を備える車両の基本構成を模式的に示す平面図である。 本発明に係る走行制御装置による制御手順を示すフローチャートである。 自動運転モードで走行している車両の走行軌跡を示す平面図である。 手動運転モードで走行している車両の走行軌跡を示す平面図である。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は本発明に係る走行制御装置を備える車両の基本構成を模式的に示す平面図であり、図示の車両１は、フロントエンジン・フロントドライブ（エンジン前置き・前輪駆動）方式（ＦＦ方式）を採用する四輪駆動（４ＷＤ）車両である。そして、この車両１は、運転モードとして、運転者の操作を介することなく予め設定された走行軌跡に沿って走行する自動運転モードと、運転者の操作によって走行する手動運転モードを備えている。ここで、自動運転モードにおいては、目的地までの経路に沿って車両が走行するように、車両の加減速度やステアリングホイールの舵角が自動的に制御されるが、ここでは、そのシステムの詳細な説明は省略する。

図１に示す車両１は、主駆動輪である左右一対の前輪２と、副駆動輪としての左右一対の後輪３を備えており、車体前端部（図１の上端部）に配置された駆動源であるエンジン４の駆動力の一部がトランスミッション５とフロントディファレンシャル装置６および左右の車軸７を経て左右の前輪２に伝達されるように構成されている。また、エンジン４から出力される駆動力の他の一部は、トランスファー８、プロペラシャフト９、リヤディファレンシャル装置１０および左右の車軸１１を経て左右の後輪３に伝達されるように構成されている。

上記リヤディファレンシャル装置１０は、プロペラシャフト９から駆動ベベルギヤ１２と従動ベベルギヤ１３を経てスリーブ１４に伝達される駆動力を左クラッチ１５Ｌと右クラッチ１５Ｒによって分配して左右の車軸１１から左右の後輪３へと伝達する機能を果たすものである。ここで、左クラッチ１５Ｌと右クラッチ１５Ｒは、駆動力分配手段を構成しており、可変容量型のベーンポンプ等の油圧ポンプ１６から供給される油圧によってＯＮ（締結）／ＯＦＦ（切断）される。なお、油圧ポンプ１６は、本発明に係る走行制御装置を構成するＥＣＵ（Electronic Control Unit）２０によって駆動が制御され、該油圧ポンプ１６から左クラッチ１５Ｌと右クラッチ１５Ｒにそれぞれ供給される油圧（作動油の流量）の比率が調整されることによって、左右の後輪３への駆動力の配分が調整される。

また、車両１においては、不図示の運転席の前方にはステアリングホイール１７が配置されており、このステアリングホイール１７を運転者が運転中に手動で回転操作することによって左右の前輪２が転舵されて当該車両１の進行方向が変更される。そして、このステアリングホイール１７には、該ステアリングホイール１７の舵角を調整するための舵角調整手段としての操舵モータ１８が設けられている。また、ステアリングホイール１７の近傍には該ステアリングホイール１７の舵角を検出するための舵角センサＳ１が設けられており、この舵角センサＳ１は、前記ＥＣＵ２０に電気的に接続されている。

さらに、車両１の前端部には、前方の走行路面の凹凸を検知する凹凸検知手段を構成するLidar(Laser imaging detection and ranging)１９が配置されており、このLidar１９は、前記ＥＣＵ２０に電気的に接続されている。その他、車両１には、車体のヨーレートを検出するためのヨーレートセンサＳ２と、車体の横加速度を検出するための横加速度センサＳ３と、車体の速度を検出するための車速センサＳ４が設けられており、これらのヨーレートセンサＳ２と横加速度センサＳ３および車速センサＳ４は、ＥＣＵ２０に電気的に接続されている。

ところで、ＥＣＵ２０には、車両１の走行中において、前方の走行路面の凹凸をLidar１９が検知した場合には、前輪２または後輪３の少なくとも一方のタイヤが凹凸に乗るときに車両１の走行軌跡を制御する走行軌跡制御手段が設けられている。この走行軌跡制御手段は、車両１の走行モードとして自動運転モードが選択された場合には、走行路面の凹凸に前輪２または後輪３の少なくとも一方のタイヤが乗るときに舵角調整手段である操舵モータ１８を駆動制御して走行軌跡を当該車両１の直進性が確保されるように制御する。また、走行軌跡制御手段は、車両１の走行モードとして手動運転モードが選択された場合には、走行路面の凹凸に前輪２または後輪３の少なくとも一方のタイヤが乗るときに駆動力分配手段である左クラッチ１５Ｌと右クラッチ１５Ｒによって走行軌跡を当該車両１の直進性が確保されるように制御する。

以下、上記走行軌跡制御手段による制御を図２〜図４に基づいて具体的に説明する。

図２は本発明に係る走行制御装置による制御手順を示すフローチャート、図３は自動運転モードで走行している車両の走行軌跡を示す平面図、図４は手動運転モードで走行している車両の走行軌跡を示す平面図である。

車両１が走行している間、前方の走行路面の凹凸がLidar１９によって検知され（ステップＳＴ１）、前方の走行路面に凹凸が検知されたか否かが判定される（ステップＳＴ２）。前方の走行路面に凹凸が検知された場合（ステップＳＴ２：ＹＥＳ）には、現在選択されている運転モードは、自動運転モードであるか否かが判定される（ステップＳＴ３）。なお、車両１が平坦で滑らかな路面を走行しているためにLidar１９によって前方の走行路面に凹凸が検知されない場合（ステップＳＴ２：ＮＯ）には、Lidar１９による路面の凹凸の検知が引き続き行われる。

車両１が自動運転モードで走行している場合（ステップＳＴ３：ＹＥＳ）には、走行軌跡制御手段は、走行路面の凹凸に前輪２または後輪３の少なくとも一方のタイヤが乗るときに舵角調整手段である操舵モータ１８を駆動制御して走行軌跡を当該車両１の直進性が確保されるように制御する（ステップＳＴ４）。

具体的には、車両１の直進状態での目標ヨーレートと路面の凹凸にタイヤが乗ったときにヨーレートセンサＳ２（図１参照）によって検出された実ヨーレートとの偏差が０となるように、操舵モータ１８の駆動がフィードバック制御されてステアリングホイール１７の舵角が調整される。この結果、舵角制御が行われない場合には、図３に破線にて示すような軌跡に沿って左右にふらつきながら走行する車両１が、前述のような舵角制御を行うことによって、車両１が図３に実線にて示す軌跡に沿って左右にふらつくことなく真っ直ぐ進み、その直進性が確保される。この場合には、舵角制御によってステアリングホイール１７が自動的に回転するが、車両１が自動運転モードで運転されているときには、そもそも運転者がステアリングホイール１７を操作することがないため、ステアリングホイール１７の回転が運転者に不快感を与えることがない。また、車両１が自動運転モードで走行しているときには、舵角制御によって車両１の直進性を確保することによって、制御を簡略化することができるという効果も得られる。

他方、車両１が手動運転モードで走行している場合（ステップＳＴ３：ＮＯ）には、走行軌跡制御手段は、走行路面の凹凸に前輪２または後輪３の少なくとも一方のタイヤが乗るときに駆動力分配手段である左クラッチ１５Ｌと右クラッチ１５Ｒ（図１参照）によって走行軌跡を当該車両１の直進性が確保されるように制御する（ステップＳＴ５）。

具体的には、ＥＣＵ２０は、図１に示す油圧ポンプ１６を駆動して左クラッチ１５Ｌと右クラッチ１５Ｒへの供給油圧を制御し、左右の後輪３に分配される駆動力の比率を調整する。例えば、走行路面の凹凸のために車両１が図４に破線にて示すような軌跡に沿って左右にふらつきながら蛇行するような場合であっても、左右の後輪３への駆動力の大きさを図４に矢印（ベクトル）にて示すように調整することによって、車両１は図４に実線にて示す軌跡に沿って左右にふらつくことなく真っ直ぐ進み、その直進性が確保される。

以上のような制御がなされた後、車両１が停止したか否かが判定され（ステップＳＴ６）、車両が停止すると（ステップＳＴ６：ＹＥＳ）、制御は終了し（ステップＳＴ７）、走行している場合（ステップＳＴ６：ＮＯ）には、以上の制御処理（ステップＳＴ１〜ステップＳＴ６の処理）が継続して行われる。

以上の説明で明らかなように、本発明によれば、車両１が自動運転モードと手動運転モードの何れの運転モードで走行していても、制御の複雑化や運転者への不快感を招くことなく、凹凸のある路面を車両１が走行する際のふらつきを防ぐことができるという効果が得られる。

なお、上記実施形態では、走行軌跡制御手段は走行路面の凹凸に前輪２または後輪３の少なくとも一方のタイヤが乗ったときに舵角調整手段である操舵モータ１８を駆動制御するか、あるいは駆動力分配手段である左クラッチ１５Ｌと右クラッチ１５Ｒを制御することで車両１の直進性が確保されるように制御する場合を説明したが、これ以外にも、走行軌跡制御手段は、走行路面の凹凸に前輪２または後輪３の少なくとも一方のタイヤが乗る前（乗る直前）に舵角調整手段又は走行軌跡制御手段を制御して車両１の直進性が確保されるようにしてもよい。すなわち、前方の走行路面の凹凸がLidar１９によって検知されているため、走行軌跡制御手段は、走行路面の凹凸に前輪２または後輪３の少なくとも一方のタイヤが乗る直前に舵角調整手段である操舵モータ１８を事前に駆動制御して走行軌跡を当該車両１の直進性が確保されるように制御してもよいし、駆動力分配手段である左クラッチ１５Ｌと右クラッチ１５Ｒを事前に制御することによって走行軌跡を当該車両１の直進性が確保されるように制御してもよい。

なお、本発明は、以上説明した実施の形態に適用が限定されるものではなく、特許請求の範囲および明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内で種々の変形が可能である。

１ 車両
２ 前輪（車輪）
３ 後輪（車輪）
４ エンジン
５ トランスミッション
８ トランスファー
９ プロペラシャフト
１０ リヤディファレンシャル装置
１１ 車軸
１２ 駆動ベベルギヤ
１３ 従動ベベルギヤ
１５Ｌ 左クラッチ（駆動力分配手段）
１５Ｒ 右クラッチ（駆動力分配手段）
１６ 油圧ポンプ
１７ ステアリングホイール
１８ 操舵モータ（舵角調整手段）
１９ Lidar(凹凸検知手段)
２０ ＥＣＵ（走行制御装置）
Ｓ１ 舵角センサ
Ｓ２ ヨーレートセンサ
Ｓ３ 横加速度センサ
Ｓ４ 車速センサ

Claims (1)

1. 運転モードとして、運転者の操作を介することなく予め設定された走行軌跡に沿って走行する自動運転モードと、運転者の操作によって走行する手動運転モードを備える車両の走行制御装置であって、
   左右の車輪に伝達される駆動力を分配する駆動力分配手段と、
   ステアリングの舵角を調整する舵角調整手段と、
   前方の走行路面の凹凸を検知する凹凸検知手段と、
   前記走行路面の凹凸に前記車輪が乗るときに車両の走行軌跡を制御する走行軌跡制御手段と、
   を備え、
   走行モードとして前記自動運転モードが選択された場合には、前記走行軌跡制御手段は、前記走行路面の凹凸に前記車輪が乗るときに前記舵角調整手段によって車両の走行軌跡を制御し、
   走行モードとして前記手動運転モードが選択された場合には、前記走行軌跡制御手段は、前記走行路面の凹凸に前記車輪が乗るときに前記駆動力分配手段によって車両の走行軌跡を制御する
   ことを特徴とする車両の走行制御装置。