JP2022083518A

JP2022083518A - 車両統合制御装置、および、車両統合制御方法

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Publication number: JP2022083518A
Application number: JP2020194869A
Authority: JP
Inventors: 健太前田; Kenta Maeda; 勝山崎; Masaru Yamazaki; 貴廣伊藤; Takahiro Ito; 健太郎上野; Kentaro Ueno; 修治大下; Shuji Oshita
Original assignee: Hitachi Astemo Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2020-11-25
Filing date: 2020-11-25
Publication date: 2022-06-06
Also published as: CN116507539A; WO2022113740A1; US20230415775A1; EP4253180A1

Abstract

【課題】外部指令が不足する環境下では、不足する外部指令を補完する内部指令を生成し、運転者の操作感や乗員の乗り心地が改善するように各アクチュエータを統合制御する車両統合制御装置を提供する。【解決手段】車両に搭載した複数のアクチュエータを統合制御して、前後・左右・上下・ロール・ピッチ・ヨーの６制御軸で前記車両を制御する車両統合制御装置であって、所望の運転動作を実現するための１以上６以下の制御軸に対応する外部指令を取得する指令値取得部と、前記外部指令に基づいて、前記外部指令に対応する制御軸以外の制御軸に対応する内部指令を生成する指令値補完部と、前記外部指令と前記内部指令に基づいて前記複数のアクチュエータを制御する操作量制御配部と、を具備する車両統合制御装置。【選択図】図３

Description

本発明は、運転者の操作感や乗員の乗り心地を改善するように車両の姿勢を制御する、車両統合制御装置、および、車両統合制御方法に関する。

車両の姿勢を制御する従来の車両姿勢制御装置としては、特許文献１に記載のものが知られている。例えば、特許文献１の要約書には、「姿勢制御の性能を犠牲にすることなく、姿勢制御のための消費電力をより小さくできる」車両姿勢制御装置に関連し、「姿勢制御の自由度の数より大きい数の姿勢制御デバイスが設けられた車両の姿勢を制御する車両姿勢制御装置３０において、目標値演算部４２は、車両の状態に基づいて自由度の数の目標運動状態量を演算する。制御力演算部４４は、姿勢制御デバイスを駆動するための制御力ベクトルの２乗ノルムが最小になり、且つ、目標運動状態量を実現するよう、制御力ベクトルを演算する。」との記載がある。

そして、特許文献１の段落００２７「目標値演算部４２は、演算した目標上下力Ｆｚ、目標ロールモーメントＭｘ、目標ピッチモーメントＭｙ、目標ヨーモーメントＭｚおよび目標前後力Ｆｘを制御力演算部４４に出力する。」の記載、および、式３から明らかなように、特許文献１の車両姿勢制御装置では、目標値演算部４２が演算した、目標力Ｆｘ、Ｆｚ、目標モーメントＭｘ、Ｍｙ、Ｍｚの５情報に基づいて、制御力演算部４４が制御駆動力Ｆ_ｄやアクティブサス発生力Ｆ_ＡＳなどの制御力ベクトルを演算することで、所望の姿勢制御を実現している。

特開２０１８－４７７６０号公報

しかしながら、特許文献１の車両姿勢制御は、主として消費電力抑制のための制御であり、運転者の操作感や乗員の乗り心地の改善を目的としたものではない。このため、特許文献１の車両姿勢制御では、制御力ベクトルを演算する際に目標左右力Ｆｙを考慮しておらず、消費電力を抑制した結果、運転者の操作感や乗員の乗り心地を損ねる左右力が発生する可能性もある。

そこで、本発明では、外部指令が不足する環境下では、不足する外部指令を補完する内部指令を生成し、運転者の操作感や乗員の乗り心地が改善するように各アクチュエータを統合制御する車両統合制御装置、および、車両統合制御方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の車両統合制御装置は、車両に搭載した複数のアクチュエータを統合制御して、前後・左右・上下・ロール・ピッチ・ヨーの６制御軸で前記車両を制御する車両統合制御装置であって、所望の運転動作を実現するための１以上６以下の制御軸に対応する外部指令を取得する指令値取得部と、前記外部指令に基づいて、前記外部指令に対応する制御軸以外の制御軸に対応する内部指令を生成する指令値補完部と、前記外部指令と前記内部指令に基づいて前記複数のアクチュエータを制御する操作量制御配部と、を具備するものとした。

本発明の車両統合制御装置および車両統合制御方法によれば、外部指令が不足しても、不足する外部指令を補完する内部指令を生成し、運転者の操作感や乗員の乗り心地が改善するように各アクチュエータを統合制御することができる。

実施例１の車両の全体構成を示す平面図実施例１の車両統合制御装置の入出力信号を例示した概略図実施例１の車両統合制御装置の機能ブロック図動揺病発症率の演算方法の一例の説明図左カーブに進入する車両を示す平面図指令値補完部による内部指令の生成方法の一具体例図６（ｄ）のモータ駆動力による車両１の姿勢制御車線変更する車両を示す平面図指令値補完部による内部指令の生成方法の他の具体例実施例２の車両統合制御装置の機能ブロック図指令値補完部による外部指令の制限方法の一具体例

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

まず、図１から図８を用いて、本発明の実施例１に係る車両統合制御装置を説明する。

＜車両１の全体構成＞
図１は、本実施例の車両１の全体構成を示す平面図である。図１において、２は車両統合制御装置、３は外部制御装置、４はコンバインセンサ、１１は車輪、１２はモータ、１３はブレーキ機構、１４はステアリング機構、１５はサスペンション、１６はアクセルペダル、１７はブレーキペダル、１８はハンドルである。図中、ＦＬは左前、ＦＲは右前、ＲＬは左後、ＲＲは右後に対応する構成であることを示す符号であり、車輪１１を例にすれば、１１_ＦＬ、１１_ＦＲ、１１_ＲＬ、１１_ＲＲはそれぞれ、左前輪、右前輪、左後輪、右後輪である。また、Ｆは前側、Ｒは後側に対応する構成であることを示す符号である。

以下、車両１の前後方向をｘ軸（前方向を正）、左右方向をｙ軸（左方向を正）、上下方向をｚ軸（上方向を正）と定義したうえで、各構成の詳細を順次説明する。

＜車両統合制御装置２＞
車両統合制御装置２は、運転者の操作や、外部制御装置３からの外部指令、および、コンバインセンサ４の検出信号（前後、左右、上下の各加速度、および、ロール、ピッチ、ヨーの各レートの合計６自由度の制御軸に関する検出信号）に応じて、モータ１２、ブレーキ機構１３、ステアリング機構１４、サスペンション１５等の各アクチュエータを統合制御する制御装置である。この車両統合制御装置２は、具体的には、ＣＰＵ等の演算装置、半導体メモリ等の主記憶装置、補助記憶装置、および、通信装置などのハードウェアを備えたＥＣＵ（Electronic Control Unit）である。そして、補助記憶装置から主記憶装置にロードしたプログラムを演算装置が実行することで、後述する各機能を実現するが、以下では、このような周知技術を適宜省略しながら説明する。

＜外部制御装置３＞
外部制御装置３は、車両統合制御装置２を介して運転支援制御や自動運転制御を実行するための上位コントローラであり、図示しない各種の外界センサ（カメラ、レーダ、LiDAR等）が取得した外界情報に基づいて、先行車に追従するアダプティブ・クルーズ・コントロール（ＡＣＣ）を実現するための速度指令値や加速指令値、あるいは、車線内走行を維持するレーン・キープ・コントロール（ＬＫＣ）を実現するためのヨー指令値等を演算し、それらを外部指令として車両統合制御装置２に出力する。なお、図１では、車両統合制御装置２と外部制御装置３を別体としているが、両者を一つのＥＣＵで実現しても良い。

＜駆動系＞
ここで、車両１の駆動系を説明する。車両１は、駆動系の要部として、各々の車輪１１に駆動力を与えるトルク発生装置を搭載している。このトルク発生装置の一例は、デファレンシャルギアとドライブシャフトを介して左右一対の車輪１１に駆動力を伝達するエンジンやモータである。トルク発生装置の他の例は、各々の車輪１１を独立駆動させるインホイールモータ式のモータ１２である。以下では、インホイールモータ式のモータ１２を各々の車輪１１に搭載した、図１の車両構造を前提に本実施例の詳細を説明する。

運転者が車両１を前進（または後退）させたい場合、運転者はシフトレバーを所望の設定にしてから、アクセルペダル１６を操作する。このとき、ストロークセンサ１６ａは、アクセルペダル１６の踏み込み量を検出し、加速制御装置１６ｂは、踏み込み量を変換したアクセル指令を車両統合制御装置２に出力する。車両統合制御装置２は、入力されたアクセル指令に応じた電力を図示しないバッテリから各輪のモータ１２に供給し、各々のモータトルクを制御する。この結果、アクセルペダル１６の操作に応じて、車両１を加減速させることができる。

また、外部制御装置３からの外部指令に応じて運転支援や自動運転を実施する場合、車両統合制御装置２は、入力された外部指令に応じて所望の電力を各輪のモータ１２に供給することで、各々のモータトルクを制御する。この結果、車両１が加減速され、所望の運転支援や自動運転が実行される。

＜制動系＞
次に、車両１の制動系を説明する。車両１は、制動系の要部として、各々の車輪１１に制動力を与えるホイルシリンダ１３ａを搭載している。このホイルシリンダ１３ａは、例えば、シリンダ、ピストン、パッド、ディスクロータ等から構成されている。このホイルシリンダ１３ａでは、マスタシリンダから供給された作動液によってピストンが推進され、ピストンに連結されたパッドが車輪１１と共に回転しているディスクロータに押圧されることで、ディスクロータに作用したブレーキトルクが、車輪１１と路面との間に作用する制動力となる。

運転者が車両１を制動させたい場合、運転者はブレーキペダル１７を操作する。このとき、運転者がブレーキペダル１７を踏む踏力は、ブレーキブースタ（不図示）で増加され、マスタシリンダによって、その踏力に略比例した油圧を発生させる。発生した油圧は、ブレーキ機構１３を介して、各輪のホイルシリンダ１３ａ_ＦＬ、１３ａ_ＦＲ、１３ａ_ＲＬ、１３ａ_ＲＲに供給されるので、運転者のブレーキペダル操作に応じて、各輪のホイルシリンダ１３ａのピストンがディスクロータに押圧され、各輪に制動力を発生させる。なお、車両統合制御装置２を搭載した車両１では、ブレーキブースタやマスタシリンダを省略しても良く、その場合は、ブレーキペダル１７とブレーキ機構１３を直結させ、運転者がブレーキペダル１７を踏めばブレーキ機構１３が直接動作する機構であっても良い。

また、外部制御装置３からの外部指令に応じて運転支援や自動運転を実施する場合、車両統合制御装置２は、入力された外部指令に応じ、制動制御装置１３ｂを介して、ブレーキ機構１３と各輪のホイルシリンダ１３ａを制御する。この結果、車両１が制動され、所望の運転支援や自動運転が実行される。なお、制動制御装置１３ｂは、運転者によるブレーキペダル１７の操作量をブレーキ指令に変換し、車両統合制御装置２に外部指令として出力する機能も担っている。

＜操舵系＞
次に、車両１の操舵系を説明する。車両１は、操舵系の要部として、各々の車輪１１に操舵力を与えるステアリング機構１４を搭載している。図１では、前輪１１_Ｆ（左前輪１１_ＦＬ、右前輪１１_ＦＲ）を操舵する前側のステアリング機構１４_Ｆと、後輪１１_Ｒ（左後輪１１_ＲＬ、右後輪１１_ＲＲ）を操舵する後側のステアリング機構１４_Ｒを示しているが、前後にステアリング機構１４を備える必要は無く、例えば、後側のステアリング機構１４_Ｒを省略しても良い。

運転者が車両１を操舵したい場合、運転者はハンドル１８を操作する。このとき、運転者がハンドル１８を介して入力した「操舵トルク」と「操舵角」は、操舵トルク検出装置１８ａと操舵角検出装置１８ｂで検出される。前側の操舵制御装置１４ａ_Ｆは、検出された操舵トルクと操舵角に基づいて、前側の操舵用モータ１４ｂ_Ｆを制御して、前輪１１_Ｆを操舵するためのアシストトルクを発生させる。同様に、後側の操舵制御装置１４ａ_Ｒは、検出された操舵トルクと操舵角に基づいて、後側の操舵用モータ１４ｂ_Ｒを制御して、後輪１１_Ｒを操舵するためのアシストトルクを発生させる。

また、外部制御装置３からの外部指令に応じて運転支援や自動運転を実施する場合、車両統合制御装置２は、操舵制御装置１４ａを介して、操舵用モータ１４ｂの操舵トルクを制御する。この結果、車両１が制動され、所望の運転支援や自動運転が実行される。

＜懸架系＞
次に、車両１の懸架系を説明する。車両１は、懸架系の要部として、各々の車輪１１に発生する振動や衝撃を吸収し、車体の安定性、乗り心地を良くするための、サスペンション１５を搭載している。このサスペンション１５は、例えば、粘性を変更可能なダンパとコイルスプリングを組み合わせたセミアクティブサスペンションや、長さを調節可能なアクチュエータとダンパとコイルスプリングを組み合わせ、車体と車輪１１の相対距離を任意に変更できるフルアクティブサスペンションである。

車両統合制御装置２は、セミアクティブサスペンションの粘性や、フルアクティブサスペンションの長さを制御することで、乗り心地等を改善するだけでなく、環境に応じて車両１の姿勢を適切に制御する。

＜車両統合制御装置２の入出力＞
次に、図２を用いて、車両統合制御装置２の入出力を説明する。図２は、車両統合制御装置２の入出力信号を列挙した概略図である。ここに示すように、車両統合制御装置２には、運転者がアクセルペダル１６、ブレーキペダル１７、ハンドル１８等を操作することで生成された、アクセル指令、ブレーキ指令、操舵トルク、操舵角等が外部指令として入力される。また、車両統合制御装置２には、運転支援制御中や自動運転制御中に外部制御装置３が生成した、前後加速指令値、左右加速指令値、上下加速指令値、ロール指令値、ピッチ指令値、ヨー指令値の、合計６自由度の外部指令が入力される。さらに、車両統合制御装置２には、コンバインセンサ４から、前後、左右、上下の各加速度、および、ロール、ピッチ、ヨーの各レートの各検出値が入力される。

そして、車両統合制御装置２は、上記の外部指令、検出値に基づいて、モータ１２（１２_ＦＬ～１２_ＲＲ）、ブレーキ機構１３（ホイルシリンダ１３ａ_ＦＬ～１３ａ_ＲＲ）、ステアリング機構１４（操舵用モータ１４ｂ_Ｆ、１４ｂ_Ｒ）、サスペンション１５（１５_ＦＬ～１５_ＲＲ）の各々の操作量を適切に配分して、駆動、制動、操舵、懸架の各制御を実行することで、姿勢制御を含む所望の車両制御を実現する。なお、図１の車両１は、手動運転に対応するものであるため、図２では運転者起因の外部指令も例示しているが、本発明は、完全自動運転または遠隔操作にのみ対応した車両１にも適応でき、その場合は、運転者起因の外部指令を省略した構成とすれば良い。

＜車両統合制御装置２の機能ブロック図＞
図３は、車両統合制御装置２の機能ブロック図である。図２では、運転者起因の３種の外部指令が入力され、また、外部制御装置３からの６種の外部指令が入力される車両統合制御装置２を例示したが、外部制御装置３の仕様次第では、何れかの外部指令が入力されない可能性もある。以下では、入力可能な外部指令のうち何れかの外部指令が欠落している状況を例に、本実施例の車両統合制御装置２の詳細を説明する。なお、以下では、外部制御装置３から入力可能な６種の外部指令（前後加速指令値、左右加速指令値、上下加速指令値、ロール指令値、ピッチ指令値、ヨー指令値）のうち、任意の３種の指令値を、第一指令値から第三指令値と称する。

本実施例の車両統合制御装置２は、入力された外部指令の種類が不足する場合でも、運転者の操作感や乗員の乗り心地を損なわない姿勢制御を実現できるように、入力されなかった外部指令を代替する内部指令を生成し、この内部指令を考慮してモータ１２等の操作量を適切に配分する。このような制御を実現するため、本実施例の車両統合制御装置２は、指令値取得部２１と、指令値補完部２２と、操作量制御部２３を備えている。

指令値取得部２１は、外部制御装置３から外部指令を取得し、指令値補完部２２と操作量制御部２３に出力する。具体的には、入力された種類の外部指令についてはそのまま指令値補完部２２と操作量制御部２３に出力し、入力されなかった種類の外部指令については無効信号（例えば、Null）を指令値補完部２２に出力する。なお、運転者起因の３種の外部指令（アクセル指令、ブレーキ指令、操舵トルク・操舵角）が入力された場合は、指令値取得部２１は、それらの外部指令を、外部制御装置３からの外部指令と同種の、前後加速指令値、左右加速指令値、ヨー指令値に変換して出力するものとする。

指令値補完部２２では、入力された種類の外部指令に基づいて、入力されなかった種類の外部指令と同種または代替利用可能な内部指令を生成し、操作量制御部２３に出力する。なお、指令値補完部２２での内部指令の生成方法は後述する。

操作量制御部２３は、外部から入力された外部指令と、指令値補完部２２で生成された内部指令に基づいて、モータ１２等の操作量の配分を適切に制御する。これにより、外部制御装置３から入力されなかった種類の外部指令に対応する車両姿勢等に関しても、運転者の操作感や乗員の乗り心地を改善するようなモータ１２等の制御が実現される。

＜乗員の乗り心地の評価方法＞
ここで、図４を用いて、乗員の乗り心地を評価する感性指標の一例である動揺病発症率（ＭＳＩ）について説明する。動揺病（いわゆる「車酔い」）に関する文献としては、和田隆広らの論文が知られている（和田隆広, 藤澤智, 今泉克哉, 上地徳昌, 土居俊一, ドライバ頭部運動の動揺病抑制効果の解析, 自動車技術会論文集, Vol. 41, No. 5, pp. 999-1004, 2010.）。この文献によれば、図４に示す方法で動揺病発症率（ＭＳＩ）を演算できる。なお、図中の「頭部加速度」と「頭部角速度」は、車両の運転中に乗員の頭部が受ける加速度と角速度である。

動揺病発症率（ＭＳＩ）は、小さいほど乗り心地が良いとされる指標であるため、指令値補完部２２では、動揺病発症率（ＭＳＩ）が小さくなるような内部指令の生成が望まれる。なお、指令値補完部２２は、感性指標と内部指令の対応関係を学習済みであり、乗員の頭部加速度や頭部角速度をリアルタイムで測定しなくても、動揺病発症率（ＭＳＩ）を改善する内部信号を生成できるものとする。

また、感性指標の他の例としては、ＭＳＤＶ（Motion Sickness Dose Value）が挙げられる。これは、人体に発生した加速度の中で、特に動揺病を発症しやすいとされる特定の周波数成分を抜き出した値であり、この値が高いほど動揺病を発症しやすいことが一般に知られている。従って、この感性指標に着目する場合は、指令値補完部２２は、その特定の周波数成分を発生させないように前後・左右・上下の加速度を制御するような内部指令を生成する。

また、感性指標の他の例としては、操舵角に対する時定数が挙げられる。これは、操舵角の変化に対して、左右加速度、ロール、ヨーの各レートの応答時間（遅れ時間）を時定数と定義したものであり、以上３つの運動量に関する時定数の差が小さい（３つとも同じような値である）ことが運転しやすい車となることが一般に知られている。従って、この感性指標に着目する場合は、指令値補完部２２は、この「時定数の差」を指標として、指標を小さくするように左右・ロール・ヨーを制御するような内部指令を生成する。

さらに、感性指標の他の例としては、生体信号（たとえば発汗・心拍）が挙げられる。乗員が動揺病を発症した場合、心拍数の増加、掌部または額部の発汗が見られることが一般に知られている。従って、この感性指標に着目する場合は、指令値補完部２２は、この生体信号が改善するように６軸の運動量を制御するような内部指令を生成する。

＜内部指令の生成方法の一具体例＞
次に、図５から図７を用いて、所望の運転動作を実行する際の、指令値補完部２２による内部指令の生成方法の一具体例を説明する。

図５は、左カーブに進入する車両１を示す平面図であり、ここで実行される運転動作は左旋回である。ここに示す道路は、曲率０の第一区間（～Ａ）と、曲率が徐々に大きくなる第二区間（Ａ～Ｂ）と、曲率が一定の第三区間（Ｂ～Ｃ）と、曲率が徐々に小さくなる第四区間（Ｃ～Ｄ）と、曲率０の第五区間（Ｄ～）に分割することができる。

図６（ａ）は、車両１が図５の左カーブを走行する際に、外部制御装置３が車両統合制御装置２に与える、操舵制御に必要な外部指令「ヨー指令値」を示している。ここに示すように、曲率０の第一区間（～Ａ）と第五区間（Ｄ～）で必要とされるヨー指令値は０である。また、曲率が徐々に大きくなる第二区間（Ａ～Ｂ）で必要とされるヨー指令値は単調増加するものであり、曲率が徐々に小さくなる第四区間（Ｃ～Ｄ）で必要とされるヨー指令値は単調減少するものである。そして、曲率が一定の第三区間（Ｂ～Ｃ）で必要とされるヨー指令値は一定のものである。

図６（ｂ）は、図６（ａ）のヨー指令値に従って車両１を走行させた場合に実際に発生する左右加速度である。図６（ａ）のヨー指令値が外部制御装置３から事前に入力されている場合、指令値補完部２２は、実走行に先立ち、図６（ｂ）の左右加速度を内部指令として演算することができる。

図６（ｃ）の破線は、本実施例の制御を採用しない従来技術において、図６（ｂ）の左右加速度により発生すると予測される車両１のロール角である。図５の車両１では、右方向へ傾く場合のロール角を正、左方向を負と定義しているため、図５の左カーブを走行中の車両１には、本実施例の制御を実行しなければ、右方向に傾くロールが発生することが分かる。この場合、図４の演算方法によれば、図６（ｅ）の破線に示すような、大きな動揺病発症率（ＭＳＩ）が算出され、乗り心地の劣化が確認される。

一方、図６（ｃ）の実線は、本実施例の指令値補完部２２が内部指令として生成したロール角である。ここで生成したロール角は、図５の左カーブを走行中の車両１を左方向に傾ける内部指令に相当する。この場合、図４の演算方法によれば、図６（ｅ）の実線に示すような、相対的に小さな動揺病発症率（ＭＳＩ）が算出され、乗り心地の改善が確認される。

図６（ｄ）は、図６（ｃ）の実線で示したロール角を実現するために、操作量制御部２３が各々のモータ１２で発生させるモータ駆動力を例示したものである。すなわち、第二区間から第四区間にかけては、左前と右後のモータ１２_ＦＬ、１２_ＲＲに正方向のモータ駆動力を発生させ、右前と左後のモータ１２_ＦＲ、１２_ＲＬに負方向のモータ駆動力を発生させる。

これにより、図７左図に示すように、左前輪１１_ＦＬと右後輪１１_ＲＲには正方向の駆動力が発生し、右前輪１１_ＦＲと左後輪１１_ＲＬには負方向の駆動力が発生する。この結果、車体１には、図７右図に示すような、左側ではＤＯＷＮ方向の、右側ではＵＰ方向のサスペンション力が発生し、これらのサスペンション力によって車両１が左方向に傾き、内部指令として生成した図６（ｃ）のロール角に適った車両１の姿勢制御が実現される。

＜内部指令の生成方法の他の具体例＞
次に、図８と図９を用いて、所望の運転動作を実行する際の、指令値補完部２２による内部指令の生成方法の他の具体例を説明する。

図８は、片側二車線の直線道路を走行する車両１を示す平面図であり、ここで実行される運転動作は、右車線から左車線への車線変更である。ここに示す道路は、直進予定の第六区間（～Ｅ）と、車線変更予定の第七区間（Ｅ～Ｆ）と、直進予定の第八区間（Ｆ～）に分割することができる。

図９（ａ）は、車両１が図８の車線変更を実施する際に、外部制御装置３が車両統合制御装置２に与える、操舵制御に必要な外部指令「ヨー指令値」を示している。ここに示すように、直進予定の第六区間（～Ｅ）と第八区間（Ｆ～）で必要とされるヨー指令値は０である。また、車線変更予定の第七区間（Ｅ～Ｆ）の前段では正方向のヨー指令値が与えられ、後段では不方向のヨー指令値が与えられる。

図９（ｂ）は、図９（ａ）のヨー指令値に従って車両１を走行させた場合に実際に発生する左右加速度である。図９（ａ）のヨー指令値が外部制御装置３から事前入力されている場合、指令値補完部２２は、実走行に先立ち、図９（ｂ）の左右加速度を内部指令として演算することができる。

図９（ｃ）の破線は、本実施例の制御を採用しない従来技術において、図９（ｂ）の左右加速度により発生すると予測される車両１のロール角である。左右加速度とロール角は略同形状となるが、懸架系の物理特性によって、左右加速度よりロール角が遅延する場合がある。この遅延は図５の環境下でも発生しうるが、比較的長い時間をかける図５の左旋回と異なり、図８の車線変更は比較的短時間で完了するため、左右加速度とロール角の時間ずれが乗り心地の劣化に与える影響は大きい。

そこで、本実施例の指令値補完部２２では、図９（ｃ）の実線に示すように、図９（ｂ）の左右加速度と同期するロール角を内部指令として生成する。ここで生成したロール角は、図８の第七区間を走行中の車両１を最初は右方向に傾け、次に左方向に傾ける内部指令に相当し、例えば、図９（ｄ）のようにサスペンションストロークを制御するものである。この場合、操舵角に対する左右加速度、ロール、ヨーの各レートの応答時間（遅れ時間）の差が小さくなり、車両１の走行安定性が向上することで乗り心地の改善が確認できる。なお、図９（ｂ）と図９（ｃ）は完全に同期させる必要は無く、両者の時間遅れが所定値以下であれば良い。

以上で説明した、本実施例の車両統合制御装置および車両統合制御方法によれば、外部指令が不足しても、不足する外部指令を補完する内部指令を生成し、運転者の操作感や乗員の乗り心地が改善するように各アクチュエータを統合制御することができる。

次に、図１０と図１１を用いて、本発明の実施例２に係る車両統合制御装置を説明する。なお、実施例１との共通点は重複説明を省略する。

実施例１の車両統合制御装置２では、図３に示したように、外部指令をそのまま操作量制御部２３に与えており、外部指令に基づく車両制御により感性指標が劣化することも許容するものであった。

これに対し、本実施例の車両統合制御装置２では、必要に応じて修正した外部指令を操作量制御部２３に与えることで、外部指令に基づく車両制御により感性指標が劣化することを抑制できるようにした。このため、本実施例の指令値補完部２２は、図１０に例示するように、外部指令（第一指令値から第三指令値）と変動許容幅（第一許容幅から第三許容幅）に基づき、感性指標を改善できるような内部指令を生成すると同時に、感性指標の劣化を招かぬよう外部指令を修正する。

図１１は、本実施例の車両統合制御装置２による制御を具体的に説明するためのグラフであり、実施例１の図５、図６と同環境下での走行を前提としたものである。

図１１（ａ）と図１１（ｂ）は、外部指令として入力された「ヨー指令値」と「前後加速指令値」であり、図１１（ｃ）は前後加速指令値に設定された「前後加速度許容幅」である。なお、図１１（ａ）は、図６（ａ）と同等のものである。

図１１（ｄ）は、図１１（ｂ）の前後加速度（外部指令）と図６（ｂ）の左右加速度（内部指令）に基づいて生成した、修正後の前後加速指令値（外部指令）である。ここに示す修正後の前後加速指令値（外部指令）は、左右加速度の時間変化に所定の時定数の一次遅れをもって比例し、かつ、変動許容幅を超えない量を、前後加速度に対し加算または減算することで生成した指令である。この指令に基づいて、操作量制御部２３は、図１１（ｅ）や図１１（ｆ）のように、モータ駆動力やブレーキ制動力を制御することで、感性指標の劣化を所定の許容範囲内に収めることができる。

以上で説明した本実施例によれば、実施例１の効果に加え、ある外部指令に基づいた車両制御による感性指標の劣化を抑制することができる。

１車両
１１車輪
１２モータ
１３ブレーキ機構
１３ａホイルシリンダ
１３ｂ制動制御装置
１４ステアリング機構
１４ａ操舵制御装置
１４ｂ操舵用モータ
１５サスペンション
１６アクセルペダル
１６ａストロークセンサ
１６ｂ加速制御装置
１７ブレーキペダル
１８ハンドル
１８ａ操舵トルク検出装置
１８ｂ操舵角検出装置
１８ｄ操舵用モータ
２車両統合制御装置
２１指令値取得部
２２指令値補完部
２３操作量制御部
３外部制御装置
４コンバインセンサ

Claims

車両に搭載した複数のアクチュエータを統合制御して、前後・左右・上下・ロール・ピッチ・ヨーの６制御軸で前記車両を制御する車両統合制御装置であって、
所望の運転動作を実現するための１以上６以下の制御軸に対応する外部指令を取得する指令値取得部と、
前記外部指令に基づいて、前記外部指令に対応する制御軸以外の制御軸に対応する内部指令を生成する指令値補完部と、
前記外部指令と前記内部指令に基づいて前記複数のアクチュエータを制御する操作量制御配部と、
を具備することを特徴とする車両統合制御装置。
請求項１に記載の車両統合制御装置において、
前記内部指令は、前記車両の乗員に関する感性指標を改善するように、前記複数のアクチュエータを制御する指令であることを特徴とする車両統合制御装置。
請求項２に記載の車両統合制御装置において、
前記感性指標は、乗員の動揺病発症率、ＭＳＤＶ（Motion Sickness Dose Value）、操舵角に対する時定数、または、乗員の生体信号の何れかであることを特徴とする車両統合制御装置。
請求項２に記載の車両統合制御装置において、
前記指令値補完部は、前記外部指令として左右またはヨーの制御軸に関する指令が入力された場合には、左右加速度とロール角が、同位相、または、所定以内の時間差となるように前記内部指令を生成することを特徴とする車両統合制御装置。
請求項２に記載の車両統合制御装置において、
前記指令値補完部は、前記外部指令の夫々に設定された変動許容幅に基づいて、前記外部指令を修正することを特徴とする車両統合制御装置。
請求項５に記載の車両統合制御装置において、
前記指令値補完部は、前記外部指令として、前後、および、左右またはヨーの制御軸に関する指令が入力された場合には、
前後の時間軸に関する外部指令を、左右加速度の時間変化に比例し、かつ、前記変動許容幅を超えない量を加算または減算することで修正することを特徴とする車両統合制御装置。
請求項１から請求項６の何れか一項に記載の車両統合制御装置において、
前記外部指令は、外部制御装置から入力された、運転支援制御または自動運転制御を実行するための指令であることを特徴とする車両統合制御装置。
請求項１から請求項６の何れか一項に記載の車両統合制御装置において、
前記外部指令は、運転者によるハンドル、アクセルペダル、または、ブレーキペダルの操作に基づいて生成した、前後、左右、ヨーの何れかの制御軸に関する指令であることを特徴とする車両統合制御装置。
車両に搭載した複数のアクチュエータを統合制御して、前後・左右・上下・ロール・ピッチ・ヨーの６制御軸で前記車両を制御する車両統合制御方法であって、
所望の運転動作を実現するための１以上６以下の制御軸に対応する外部指令を取得するステップと、
前記外部指令に基づいて、前記外部指令に対応する制御軸以外の制御軸に対応する内部指令を生成するステップと、
前記外部指令と前記内部指令に基づいて前記複数のアクチュエータを制御するステップと、
を具備することを特徴とする車両統合制御方法。