JP6952014B2

JP6952014B2 - 車両制御装置、車両制御方法、及び車両制御システム

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Publication number: JP6952014B2
Application number: JP2018112687A
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Inventors: 今村　政道; 政道今村; 郷志中川
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Filing date: 2018-06-13
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Description

本発明は、車両制御装置、車両制御方法、及び車両制御システムに関し、詳しくは、車両を目標進行方向に誘導するための技術に関する。

特許文献１の自動制動装置は、障害物検知手段により障害物を検知したときに車輪に制動力を作用させる自動制動手段を有する車両の自動制動装置であって、前記自動制動手段の作動中にステアリング操作を重くする手段を備える。

特開平６−２７０８３０号公報

しかし、車両が滑り易い路面などで挙動を乱し、車両の目標進行方向と実際の進行方向とに大きな乖離が発生しているときに、運転者による誤操舵を抑止するために操舵トルクを重くすると、運転者の意思とは異なる方向に操舵トルクが発生する場合があった。
そして、運転者の意思とは異なる方向に操舵トルクが発生すると、運転者は、車両が自分の意図通りに動いていないと感じ、不安感を抱く可能性があった。
ここで、運転者の不安感を抑制するために、目標進行方向へ誘導するための操舵トルクを弱めると、目標とするステアリング操舵角への収束が遅れ、車両を目標進行方向に誘導することが困難になる場合が生じる。

また、車両の進行方向を決定するタイヤ舵角とステアリング舵角との機械的な結合を切り離して、タイヤ舵角制御とステアリング舵角制御とを別々に行うステアバイワイヤ操舵システムであれば、ステアリングの操舵トルクを変動させることなく車両の進行方向を目標進行方向に誘導することが可能である。
しかし、ステアバイワイヤ操舵システムは、システムが複雑化し、高コストになるという問題がある。

本発明は、従来の実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡易な構成で、運転者に不安感のない操舵トルクを与えつつ目標進行方向への誘導を精度よく行える、車両制御装置、車両制御方法、及び車両制御システムを提供することにある。

本発明によれば、その１つの態様において、車両制御装置、車両制御方法、及び車両制御システムは、車両の走行経路に関する情報と車両の運動状態に関する物理量と、に基づいて求められた車両を目標進行方向へ誘導するための目標制駆動力に関する信号を車両の制駆動アクチュエータを制御する制駆動コントローラに出力し、車両の運動状態に関する物理量に基づき求められた車体スリップ角と、前記目標制駆動力と、に基づいて、操舵角に応じた操舵トルクの制御におけるゲインを求め、操舵角に応じた操舵トルクの制御において操舵トルクを零とする基点操舵角を、中立位置から、前記車体スリップ角に基づき求めた前輪スリップ角が零になるときの操舵角にシフトさせ、前記ゲインに関する信号及び前記基点操舵角に関する信号を前記車両の操舵アクチュエータを制御する操舵力コントローラに出力するようにした。

本発明によれば、車両の目標進行方向への誘導は制駆動力の制御で実施する一方、車両の挙動に応じて操舵トルクを補正するため、運転者に不安感のない操舵トルクを与えつつ目標進行方向への誘導を精度よく行える。

車両制御システムの全体構成図である。目標制駆動力、操舵トルクのゲイン、及び基点操舵角の算出処理を示すフローチャートである。目標制駆動力、操舵トルクのゲイン、及び基点操舵角の算出処理を示すフローチャートである。前輪スリップ角（操舵角）と操舵トルクとの相関を示す線図である。基点操舵角のシフト処理を説明するための前輪スリップ角（操舵角）と操舵トルクとの相関を示す線図である。操舵トルクのゲイン設定を説明するための線図である。スピンの収束を図るための操舵トルクのゲイン設定を説明するための線図である。

以下、本発明に係る車両制御装置、車両制御方法、及び車両制御システムの実施形態を、図面に基づいて説明する。
図１は、車両制御システムの一態様を示すブロック図である。

図１の車両制御システム１０は、車両制御コントローラ２０、制駆動コントローラ３０、操舵力コントローラ４０を有する。
車両制御コントローラ２０、制駆動コントローラ３０、及び操舵力コントローラ４０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit），ＲＯＭ（Read Only Memory），ＲＡＭ（Random Access Memory）などを有するマイクロコンピュータを備えた電子制御装置であって、車両制御コントローラ２０は、制駆動コントローラ３０及び操舵力コントローラ４０に運転支援のための各種指令信号を送信する。

車両制御システム１０を搭載する車両５０は、車輪毎の制動力の電子制御が可能な液圧式ブレーキシステムなどの制動装置５１、出力トルクの電子制御が可能な内燃機関などの動力装置５２、操舵トルク（操舵力）の電子制御が可能なパワーステアリング装置の一態様としての電動パワーステアリング装置５３を備える。
なお、電動パワーステアリング装置５３は、ステアリングホイールの回転に伴って転舵輪である前輪を転舵させる機構であって、運転者による操舵操作をアシストするアシストトルクを発生するモータ５３Ａを備えた操舵アクチュエータである。

制駆動コントローラ３０は、制動装置５１及び動力装置５２、換言すれば、制駆動アクチュエータを制御する機能をソフトウェアとして備える。
また、操舵力コントローラ４０は、電動パワーステアリング装置５３、換言すれば、操舵アクチュエータを制御する機能をソフトウェアとして備える。

操舵力コントローラ４０は、例えば、ステアリング操舵角から目標操舵トルクを生成し、実際の操舵トルクが目標操舵トルクに近づくように、電動パワーステアリング装置５３が出力するアシストトルク（モータトルク）を制御する。
なお、ステアリング操舵角に基づき生成される目標操舵トルクは、基本的に、中立位置では零で、中立位置から左操舵の舵角、右操舵の舵角が増すにしたがってより大きなトルクに設定される。

更に、車両５０は、カメラ、レーダー、ＧＰＳ（Global Positioning System）と地図情報とを併用するなどして、車両５０の走行経路、換言すれば、カーブ曲率や障害物などのコース情報を認識する外界認識センサ６０を備える。
また、車両５０は、車両５０の運動状態に関する各種の物理量を検出する車両運動状態検出センサ７０を備える。車両運動状態検出センサ７０は、例えば、ヨーレイト（yaw rate）センサや加速度センサなどを有する。

車両制御装置の一態様である車両制御コントローラ２０は、外界認識センサ６０から送られる車両５０の走行経路に関する情報、及び、車両運動状態検出センサ７０から送られるヨーレイトや加速度などの車両５０の運転状態に関する物理量を入力し、更に、電動パワーステアリング装置５３のステアリング操舵角の情報などを入力する。
そして、車両制御コントローラ２０は、入力した各種の信号及び情報に基づき、車両５０を目標進行方向に誘導するための目標制駆動力を演算し、また、車両挙動に応じて操舵トルクを補正するための操舵補正トルクを演算する。

なお、車両制御コントローラ２０は、上記の操舵補正トルクを、後述するように、操舵トルクのゲイン、及び、基点操舵角として求める。つまり、車両制御コントローラ２０は、車両挙動に応じて操舵トルクのゲイン、基点操舵角を変化させることで、操舵トルク（操舵力）を補正する。
そして、車両制御コントローラ２０は、目標制駆動力に関する信号を制駆動コントローラ３０に送り、また、操舵トルクのゲイン及び基点操舵角に関する信号、つまり、操舵補正トルクに関する信号を操舵力コントローラ４０に送る。

制駆動コントローラ３０は、車両制御コントローラ２０から送られた目標制駆動力に基づき各輪の制駆動力を制御する。
また、操舵力コントローラ４０は、車両制御コントローラ２０から送られた操舵トルクのゲイン及び基点操舵角に基づいて、ステアリング操舵角に応じた目標操舵トルクの生成特性を変更し、変更後の特性に基づき生成した目標操舵トルクに基づきアシストトルクを制御する。

車両制御コントローラ２０は、目標制駆動力、操舵トルクのゲイン、及び、基点操舵角を算出するために、コーストレースモーメント算出部２１、車体スリップ角算出部２２、前後輪スリップ角算出部２３、前輪スリップ角操舵角換算値算出部２４、スピン抑制モーメント算出部２５、車両目標挙動算出部２６、各輪発生目標制駆動力算出部２７、操舵トルクゲイン算出部２８、基点操舵角算出部２９に相当する機能をソフトウェアとして備える。

コーストレースモーメント算出部２１は、外界認識センサ６０から送られる情報に基づき特定した車両５０の現在位置や、予め定められた走行予定の道路経路情報などに基づき、車両５０が走行する前方の道路のカーブ曲率を算出し、算出したカーブ曲率をトレースするために車両５０に与える必要があるモーメントを算出する。
車体スリップ角算出部２２は、車両運動状態検出センサ７０から送られるヨーレイトや横加速度などに基づき、車体スリップ角βｓを算出する。

前後輪スリップ角算出部２３は、車体スリップ角算出部２２が算出した車体スリップ角βｓ、更に、前輪操舵角δ、ヨーレイト、車両速度などに基づき、前輪スリップ角βｆ及び後輪スリップ角βｒを算出する。
前輪スリップ角操舵角換算値算出部２４は、車両５０に固有のステアリング操舵角とタイヤ転舵角との相関に基づき、前後輪スリップ角算出部２３が算出した前輪スリップ角βｆを前輪の操舵角に換算する。

スピン抑制モーメント算出部２５は、ヨーレイトの変化速度などに基づき、車両５０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５０に与える必要があるモーメントを算出する。
車両目標挙動算出部２６は、コーストレースモーメント算出部２１が算出したコーストレースのためのモーメント（コーストレースモーメント）と、スピン抑制モーメント算出部２５が算出した過剰なヨーモーメントを抑制するためのモーメント（スピン抑制モーメント）とに基づき、車両５０に与えるべき最終的なモーメントを算出する。

ここで、車両目標挙動算出部２６は、コーストレースのためのモーメントと、過剰なヨーモーメントを抑制するためのモーメントとの合算値を、車両５０に与えるべき最終的なモーメントとして算出することができる。
また、車両目標挙動算出部２６は、コーストレースのためのモーメントと、過剰なヨーモーメントを抑制するためのモーメントとのうちの大きい方を、車両５０に与えるべき最終的なモーメントとして算出することができる。

各輪発生目標制駆動力算出部２７は、車両目標挙動算出部２６が算出したモーメントを車両５０に与えるために必要となる各輪の制駆動力（目標制駆動力）を算出する。
つまり、車両制御コントローラ２０は、各輪の制駆動力を制御して車両５０に与えるモーメントを調整することで、車両５０を目標進行方向へ誘導する運転支援を実施する。

操舵トルクゲイン算出部２８は、車体スリップ角算出部２２が算出した車体スリップ角βｓと、前輪スリップ角操舵角換算値算出部２４が算出した前輪スリップ角操舵角換算値と、各輪発生目標制駆動力算出部２７が算出した各輪の目標制駆動力とに基づき、操舵トルクのゲインを算出する。
つまり、車両制御コントローラ２０は、操舵力コントローラ４０に指示するゲインを変化させることで、ステアリング操舵角に対する目標操舵トルクを増減変化させる。

なお、操舵トルクのゲインは、操舵角に対する目標操舵トルクを増減変化させるための指令であり、目標操舵トルクの補正係数、目標操舵トルクのシフト量、或いは、目標操舵トルクのマップ（演算式）の選択信号などであってもよい。
基点操舵角算出部２９は、前輪スリップ角操舵角換算値算出部２４が算出した前輪スリップ角操舵角換算値と、各輪発生目標制駆動力算出部２７が算出した各輪の目標制駆動力とに基づき、操舵トルクを零にする操舵角である基点操舵角を算出する。

車両制御コントローラ２０は、基点操舵角を変更することで操舵反力によって戻る操舵角を変更することができ、基点操舵角の設定によって運転者による操舵を車両挙動が安定する方向へ誘導することが可能となる。
そして、車両制御コントローラ２０は、操舵トルクゲイン算出部２８が算出した操舵トルクのゲイン及び基点操舵角算出部２９が算出した基点操舵角に関する信号を操舵力コントローラ４０に送信し、各輪発生目標制駆動力算出部２７が算出した各輪の目標制駆動力に関する信号を制駆動コントローラ３０に送信する。

次に、車両制御コントローラ２０が実施する、操舵トルクのゲイン、基点操舵角、及び目標制駆動力の算出・送信処理を、図２、図３のフローチャートにしたがって詳細に説明する。
車両制御コントローラ２０は、ステップＳ１１０で、外界認識センサ６０から送られる車両５０の走行経路に関する情報、つまり、走行可能な路面や障害物の情報などを受け取る。

次いで、車両制御コントローラ２０は、ステップＳ１２０で、車両運動状態検出センサ７０から送られる、ヨーレイト、前後加速度、横加速度などの車両挙動情報を受け取る。
そして、車両制御コントローラ２０は、ステップＳ１３０で、車両５０の走行経路に関する情報に基づいて、車両５０の現在位置及び目標進行方向を求める。

車両制御コントローラ２０は、例えば、ＧＰＳによって車両５０の現在位置を大まかに求めて、車両５０が道路地図上のどの位置に存在するかを認識する。
更に、車両制御コントローラ２０は、カメラによる車両前方の撮影画像から路面の白線などを認識することで車両５０が道路上のどの位置にいるかを求めることによって、車両５０の現在位置と目標進行方向を求める。

次に、車両制御コントローラ２０は、ステップＳ１４０で、車両５０の現在位置と目標進行方向、及び、道路地図の情報などにより、車両５０が走行する予定の経路を認識し、今後走行する走行経路（コース）のカーブ曲率（道路曲率）を算出する。
また、車両制御コントローラ２０は、ステップＳ１５０で、車体スリップ角βｓを算出する。

例えば、車両制御コントローラ２０は、数１にしたがってヨーレイトと横加速度との差を積分して車体スリップ角βｓを算出する。

数１において、βｓは車体スリップ角、Ygは横加速度、Vxは車両前後方向速度（車両速度）、dγ/dtはヨーレイトである。

次いで、車両制御コントローラ２０は、ステップＳ１６０で、車体スリップ角βｓ、前輪操舵角δ、ヨーレイト、車両速度などに基づき、前輪スリップ角βｆ及び後輪スリップ角βｒを算出する。
車両制御コントローラ２０は、例えば、数２にしたがって前輪スリップ角βｆ及び後輪スリップ角βｒを算出する。

数２において、βｆは前輪スリップ角、βｒは後輪スリップ角、Ifは前輪軸から重心位置までの距離、Irは後輪軸から重心位置までの距離、δは前輪舵角である。

次いで、車両制御コントローラ２０は、ステップＳ１７０で、車体スリップ角βｓを発生させている車両モーメントＭを、例えば数３にしたがって算出する。

数３において、Ｍは車両モーメント、Ｉは車両慣性モーメント、d²γ／dt²はヨーレイト微分値である。

次いで、車両制御コントローラ２０は、ステップＳ１８０で、ステップＳ１４０で求めたカーブ曲率を旋回するためのモーメントであるコーストレースモーメントMcを算出する。
車両制御コントローラ２０は、まず、カーブ曲率を走行するために必要なヨーレイトdγc／dtを、カーブ曲率１／ρ（ρ：旋回半径）と車速Vxとに基づき、数４にしたがって算出する。

次いで、車両制御コントローラ２０は、現在のヨーレイトdγ／dtを、目標位置までにカーブ曲率に応じたヨーレイトdγc／dtにするために必要なコーストレースモーメントMcを、数５にしたがって算出する。

数５において、Δｔは、車両５０が現在位置から目標位置に到達するまでの時間である。

次いで、車両制御コントローラ２０は、ステップＳ１９０で、車両５０の挙動が乱れているときに車両挙動を修正するためのモーメントであるスピン抑制モーメントMsを算出する。
車両制御コントローラ２０は、例えば、スピン状態の指標である車体スリップ角βｓやヨーレイト微分値d²γ／dt²を用いて、数６にしたがってスピン抑制モーメントMsを算出する。

数６において、Ks1はモーメント制御用としてのスリップ角のゲイン、Ks2はモーメント制御用としてのヨーレイト微分値のゲインである。

次いで、車両制御コントローラ２０は、ステップＳ２００で、最終的に車両５０に発生すべきモーメントである車両目標モーメントMtを算出する。
車両制御コントローラ２０は、例えば、現在のヨーレイトdγ／dtを目標位置までにカーブ曲率に応じたヨーレイトdγc／dtにするために必要なコーストレースモーメントMcと、スピン抑制モーメントMsとの合算値を、最終的な車両目標モーメントMt（Mt＝Mc＋Mt）とすることができる。

また、車両制御コントローラ２０は、例えば、現在のヨーレイトdγ／dtを目標位置までにカーブ曲率に応じたヨーレイトdγc／dtにするために必要なコーストレースモーメントMcと、スピン抑制モーメントMsとのうちの大きい方を、最終的な車両目標モーメントMt（Mt＝MAX（Mc，Mt））とすることができる。
次いで、車両制御コントローラ２０は、ステップＳ２１０で、現時点で車両５０が発生している車両モーメントＭと、車両目標モーメントMtとの乖離量ΔM（ΔM＝Mt−M）を算出する。

更に、車両制御コントローラ２０は、ステップＳ２２０で、現時点で車両５０が発生している車両モーメントＭと車両目標モーメントMtとを比較して、車両目標モーメントMtを達成するための車両モーメントＭの変化方向が増加方向であるか減少方向であるかを判断する。
ここで、車両制御コントローラ２０は、車両モーメントＭと車両目標モーメントMtとの符号が逆である場合、つまり、現時点で車両５０が発生している車両モーメントＭの方向と車両目標モーメントMtが指示している方向とが逆の場合、車両目標モーメントMtを達成するための車両モーメントＭの変化方向は減少方向であると判断する。

また、車両制御コントローラ２０は、車両モーメントＭと車両目標モーメントMtとの符号が同一でも、車両モーメントＭが車両目標モーメントMtよりも大きい場合は、車両目標モーメントMtを達成するための車両モーメントＭの変化方向は減少方向であると判断する。
一方、車両制御コントローラ２０は、車両モーメントＭと車両目標モーメントMtとの符号が同一で、車両モーメントＭが車両目標モーメントMtよりも小さい場合は、車両目標モーメントMtを達成するための車両モーメントＭの変化方向は増加方向であると判断する。

車両制御コントローラ２０は、ステップＳ２２０で、車両目標モーメントMtを達成するための車両モーメントＭの変化方向が減少方向であると判断すると、ステップＳ２２０からステップＳ２３０に進む。
車両目標モーメントMtを達成するための車両モーメントＭの変化方向が減少方向である場合、旋回外輪に制動をかけて車両目標モーメントMtを達成することが妥当である。

そこで、車両制御コントローラ２０は、ステップＳ２３０で、旋回外輪にかける制動力の目標値を、ステップＳ２１０で求めた乖離量ΔMに基づいて算出する。
つまり、車両制御コントローラ２０は、ステップＳ２３０で、車両目標モーメントMtを達成するために旋回外輪にかける制動力の目標値を、現時点で車両５０が発生している車両モーメントＭと車両目標モーメントMtとの乖離量ΔMに応じて算出する。

例えば、車両５０が右回りモーメントを発生している場合、旋回外輪は左前輪及び左後輪となる。そして、この場合、車両制御コントローラ２０は、ステップＳ２３０において、数７にしたがって左前輪ｆｌの目標制駆動力TGFx(fl)及び左後輪ｒｌの目標制駆動力TGFx(rl)を算出する。

数７において、TGFx(−)は各輪の目標制駆動力、Trは左右輪タイヤトレッド／２、Kfxは前後輪への制動力の割り付け（分配）を決める重み係数である。
なお、車両制御コントローラ２０は、重み係数Kfxを固定値としてメモリに記憶することができ、また、車両５０の前後輪重量配分や車両減速度などの運転状況に応じて可変に設定することができる。

一方、車両制御コントローラ２０は、ステップＳ２２０で、車両目標モーメントMtを達成するための車両モーメントＭの変化方向が増加方向であると判断すると、ステップＳ２２０からステップＳ２４０に進む。
車両目標モーメントMtを達成するための車両モーメントＭの変化方向が増加方向である場合、減少方向である場合とは逆に、旋回内輪に制動をかけて車両目標モーメントMtを達成することが妥当である。

そこで、車両制御コントローラ２０は、ステップＳ２４０で、旋回内輪にかける制動力の目標値を、ステップＳ２１０で求めた乖離量ΔMに基づいて算出する。
つまり、車両制御コントローラ２０は、ステップＳ２４０で、車両目標モーメントMtを達成するために旋回内輪にかける制動力の目標値を、現時点で車両５０が発生している車両モーメントＭと車両目標モーメントMtとの乖離量ΔMに応じて算出する。

例えば、車両５０が右回りモーメントを発生している場合、旋回内輪は右前輪及び右後輪となり、車両制御コントローラ２０は、数７と同様にして、右前輪ｆｒの目標制駆動力TGFx(fr)及び右後輪ｒｒの目標制駆動力TGFx(rr)を算出する。
以上のようにして、車両制御コントローラ２０は、車両５０を目標進行方向へ誘導するための目標制駆動力TGFx(−)を、車両５０の走行経路に関する情報と、車両５０の運動状態に関する物理量とに基づいて算出する。

次いで、車両制御コントローラ２０は、ステップＳ２５０以降に進み、操舵トルク（操舵力）の算出を実施する。
まず、車両制御コントローラ２０は、ステップＳ２５０で、操舵トルクを零とする（操舵反力が零となる）操舵角である基点操舵角を仮に算出する。
なお、基点操舵角を変更することで操舵トルクを補正することになるから、基点操舵角は、操舵トルクを補正するための操舵補正トルクに関する信号である。

また、後述するように、仮の基点操舵角とは、前輪スリップ角βｆに応じて変更した基点操舵角であり、最終的な基点操舵角とは、前輪スリップ角βｆに応じた基点操舵角を、車両５０を目標進行方向へ誘導するための目標制駆動力に応じて変更した基点操舵角である。
つまり、車両制御コントローラ２０は、前輪スリップ角βｆ及び目標制駆動力に基づいて、操舵補正トルクに関する信号である基点操舵角を求める。

車両制御コントローラ２０は、ステップＳ２５０で、基点操舵角を、前輪スリップ角βｆが零に相当する操舵角に設定する。
操舵力コントローラ４０は、図４に示すように、ステアリング操舵角が中立位置から大きくなるほどより大きな目標操舵トルクを生成する特性を基本とし、前輪スリップ角βｆが零に相当する操舵角がステアリングの中立位置に相当する状態、換言すれば、ステアリング舵角と前輪スリップ角βｆとが略対応する状態では、基本の特性で目標操舵トルクを生成することになる。

一方、前輪スリップ角βｆが零に相当する操舵角がステアリングの中立位置からシフトしている場合は、中立位置からシフトした基点操舵角で目標操舵トルクが零に生成され、係る基点操舵角から左右への舵角が大きくなるにしたがってより大きな目標操舵トルクが生成されることになる。
そして、目標操舵トルクを零にする基点操舵角を、ステアリングの中立位置からシフトさせると、目標操舵トルクを零にする基点操舵角に向けて操舵反力が作用することで、運転者による操舵を任意の基点操舵角に向けて誘導することができる。

ここで、通常の車両において制駆動力がタイヤに印加していない状態では、操舵反力はタイヤ横力と略比例し、タイヤ横力は前輪タイヤスリップ角と略比例する。
そして、スピン時など、車両５０が大きく姿勢を乱す場合は、前輪の横力がスピンを誘発するため、前輪の横力を低減することがスピンの抑制につながる。

そこで、車両制御コントローラ２０は、操舵反力が零となる基点操舵角を、前輪スリップ角βｆが零に相当する操舵角に設定し、前輪スリップ角βｆが零になる方向（換言すれば、小さくなる方向）に操舵反力を作用させることで、前輪の横力を零とするような操舵を運転者に促す。
つまり、前輪スリップ角βｆが零に相当する操舵角は、車両スピン時における不要な前輪操舵によるモーメント発生を零にできる操舵角であり、車両制御コントローラ２０は、前輪スリップ角βｆが零に相当する操舵角を基点操舵角とすることで、車両挙動が安定する方向へ運転者の操舵を補助できる。

したがって、車両挙動を安定化させようとする運転者の操舵に対して違和感のない操舵反力を実現でき、運転者に不安感を与えることを抑止しつつ車両挙動を修正する操舵を行わせることができる。
一方、車両５０の目標進行方向へ誘導は、車両制御コントローラ２０が制駆動コントローラ３０に指示する制駆動力による制駆動モーメントによって行われるので、運転者の違和感を抑制しつつ、車両５０を目標進行方向へ誘導できる。

ところで、ステップＳ２３０及びステップＳ２４０で算出した目標制駆動力を旋回外輪若しくは旋回内輪に加え、車両５０を目標進行方向へ誘導するための制駆動モーメントを与える場合、タイヤにセルフステアの力が加わり、かつ、制駆動力によってステアリングに加わる反力が変化する。
このため、車両５０を目標進行方向へ誘導するための制駆動力によるセルフステアの力が大きくなると、運転者が意図した方向とは違う方向にステアリング舵角が変化し、運転者の違和感を生じさせる可能性がある。

そこで、車両制御コントローラ２０は、ステップＳ２６０−ステップＳ２９０で、セルフステアによるステアリング舵角の変化を抑止するための操舵補正トルクの設定を行う。
まず、車両制御コントローラ２０は、ステップＳ２６０で、ステップＳ２３０又はステップＳ２４０で算出した目標制駆動力TGFx(−)に基づきセルフステア力を算出する。

セルフステア力は、車両５０のサスペンションジオメトリで決定され、制動力に略比例し、かつ、左右で逆方向に作用する。
このため、車両制御コントローラ２０は、数８に示すように、前輪の目標制駆動力TGFx(fl)，TGFx(fr)に車両固有のゲインを乗算してセルフステア力を算出する。

数８において、F_ssはセルフステア力、Kfxstはセルフステア力F_ssの算出ゲインである。

次いで、車両制御コントローラ２０は、ステップＳ２７０に進み、ステップ２５０において仮決めした基点操舵角に基づく操舵トルク特性（図４参照）から、現在の操舵角での目標操舵トルクSFpを求め、目標操舵トルクSFpとセルフステア力F_ssとを比較する。
例えば、図５のＡ点が現在の操舵角での目標操舵トルクSFpに相当するときに、この目標操舵トルクSFpが図５のＢ点のセルフステア力F_ssよりも小さい場合、車両５０を目標進行方向へ誘導するための制駆動力によってステアリング舵角が変化する可能性がある。

ステアリング舵角が、車両５０を目標進行方向へ誘導するための制駆動力によって変化することを抑止するため、車両制御コントローラ２０は、目標操舵トルクSFpがセルフステア力F_ssより小さい場合、現在の操舵角でセルフステア力F_ssを上回る目標操舵トルクSFpになるように基点操舵角を補正し、これを補正基点操舵角とする。
例えば、図５において、ステップＳ２５０において仮決めした基点操舵角に基づく操舵トルク特性では、現在の操舵角（左操舵状態）での目標操舵トルクSFp（図５のＡ点）はセルフステア力F_ss（図５のＢ点）より小さいが、目標操舵トルクSFpを零にする基点操舵角を右操舵方向にオフセットさせることで、現在の操舵角での目標操舵トルクSFpが増加する。

そこで、車両制御コントローラ２０は、現在の操舵角での目標操舵トルクSFpがセルフステア力F_ss以上になる基点操舵角のオフセット量を求め、このオフセット量だけ仮の基点操舵角からシフトさせた操舵角を補正基点操舵角とする。
つまり、車両制御コントローラ２０は、操舵トルクを示すカーブを現時点の操舵角での目標操舵トルクSFpが増える方向にシフトさせていき、現在の操舵角での目標操舵トルクSFpがセルフステア力F_ssに一致するようになったときに操舵トルクの零に相当する操舵角を補正基点操舵角とする。
ここで、セルフステア力F_ssは、転舵輪である前輪に加えられる制駆動力に応じた閾値に相当し、車両制御コントローラ２０は、基点操舵角のシフト補正によって、現在の操舵角での目標操舵トルクをセルフステア力F_ss（閾値）以上に補正する。

このように、車両制御コントローラ２０は、車両５０を目標進行方向へ誘導するための制駆動モーメントを与えるときに、操舵トルクを零とする操舵角である基点操舵角を、前輪スリップ角βｆが零に相当する操舵角から、現在の操舵角での目標操舵トルクが増大する方向にシフトさせ、現在の操舵角での目標操舵トルクSFpがセルフステア力F_ss以上になる基点操舵角を補正基点操舵角とする。
例えば、図５のＡ点に示す目標操舵トルクSFpを発生させており、かつ、左前輪に制動をかけている場合、Ａ点に示す目標操舵トルクSFpがセルフステア力F_ssよりも小さいと、左方向へステアリングが切れていく感覚を運転者に与えることになる。
このとき、車両制御コントローラ２０は、基点操舵角を変更して図５のＢ点の目標操舵トルクSFpを発生させることで、セルフステアに因るステアリングの切れ込みを抑止し、運転者の違和感を抑える。

一方、ステップ２５０において仮決めした基点操舵角に基づく操舵トルクの生成特性において、現在の操舵角での目標操舵トルクSFpがセルフステア力F_ss以上である場合、ステップ２５０で仮決めした基点操舵角を補正しなくても、ステアリングが制駆動に伴って切れていくセルフステアを抑制できることになる。
そこで、車両制御コントローラ２０は、ステップＳ２９０に進み、ステップ２５０で仮決めした基点操舵角、つまり、前輪スリップ角βｆが零に相当する操舵角をそのまま補正基点操舵角とする。

そして、車両制御コントローラ２０は、ステップＳ２８０若しくはステップＳ２９０で設定した補正基点操舵角を、ステップＳ３００において最終的な基点操舵角に設定する。
このように、車両制御コントローラ２０は、車体スリップ角βｓから求めた前輪スリップ角βｆ、及び、目標制駆動力TGFx(−)から求めたセルフステア力F_ssに基づき、操舵補正トルクに関する信号である基点操舵角を求める。

次いで、車両制御コントローラ２０は、ステップＳ３１０に進み、車両５０の挙動に応じて操舵トルクを補正するための操舵トルクのゲインを算出する。
ゲインの算出処理として、車両制御コントローラ２０は、例えば、ステップＳ１５０で求めた車体スリップ角βｓに応じて、操舵トルクを小さく修正する方向或いは操舵トルクを大きく修正する方向にゲインを変更することができる。
例えば、車両制御コントローラ２０は、車両５０のスピン挙動（車体スリップ角βｓ）が増大したときに操舵トルクのゲインを小さく変更して操舵トルクを減少させ、車両挙動（スピン）を修正するための運転者によるステアリング操作の自由度を大きくすることで、運転者の操舵の違和感を軽減することができる。

また、車両制御コントローラ２０は、車両５０を目標進行方向へ誘導するために与える制駆動モーメントによってセルフステアが発生することを抑止するために、操舵トルクのゲインを算出することができる。
つまり、ステップＳ２５０−ステップＳ２９０では、基点操舵角をシフトすることでセルフステアの発生を抑止するが、車両制御コントローラ２０は、操舵トルクのゲインを変更してセルフステア力F_ss以上の目標操舵トルクSFpを生成させることで、セルフステアの発生を抑止することができる。

図６は、セルフステアの発生を抑止するために操舵トルクのゲインを算出する処理を説明するための図である。
図６のＡ点は、標準ゲインを適用するときに現時点の操舵角で発生する目標操舵トルクSFpを示し、Ｂ点はセルフステア力F_ssを示す。

ここで、車両制御コントローラ２０は、現時点の操舵角で発生する目標操舵トルクSFpをセルフステア力F_ss以上になるまで増やすゲイン（ゲイン＝Ｂ／Ａ）を算出し、操舵力コントローラ４０がゲインに基づき目標操舵トルクを生成することで、セルフステアの発生を抑止することができる。
換言すれば、車両制御コントローラ２０は、車両５０を目標進行方向へ誘導するための制駆動モーメントが与えるときに、現在の操舵角での目標操舵トルクをセルフステア力F_ss以上に増大させて、制駆動モーメントによるセルフステアの発生を抑止する。
なお、車両制御コントローラ２０は、基点操舵角のシフト補正と操舵トルクのゲインの変更との少なくとも一方を実施して、セルフステアの発生を抑止することができる。

また、車両制御コントローラ２０は、車両５０の挙動収束性を高めるように、操舵トルクのゲインを右操舵方向と左操舵方向とで個別に変更することができる。
図７は、操舵方向毎のゲイン変更処理を説明するための図である。
図７は、一例として、車両５０が右方向にスピンしている場合における操舵トルクのゲインの変更処理を示す。

車両５０が右方向にスピンしている場合、スピンを助長する右方向への操舵を運転者が実施することを抑止するように、車両制御コントローラ２０は、右操舵方向の目標操舵トルクを標準よりも大きく変更する右操舵トルク用のゲインを設定して、基点操舵角への収束性を強める。
また、このとき、車両制御コントローラ２０は、左操舵方向の目標操舵トルクを標準よりも小さく変更する左操舵トルク用のゲインを設定して、運転者が、右方向のスピンを修正する操舵（カウンタステア）を行い易くすることで、車両５０を安定方向へ速やかに導く操舵を運転者に促すことができる。

なお、車両５０が左方向にスピンしている場合、車両制御コントローラ２０は、右操舵トルク用のゲインを下げ、左操舵トルク用のゲインを上げて、スピンを助長する左方向への操舵を抑止し、左方向のスピンを修正する操舵（カウンタステア）を行い易くすることで、車両５０を安定方向へ速やかに導く操舵を運転者に促す。
換言すれば、車両制御コントローラ２０は、操舵角毎の目標操舵トルクを、車両５０のスピンの方向に一致する操舵方向については増大変化させ、逆の操舵方向については減少変化させることで、車両５０を安定方向へ速やかに導く操舵を運転者に促す。
このように、車両制御コントローラ２０は、車体スリップ角βｓ（前輪スリップ角βｆ）、及び、目標制駆動力TGFx(−)（セルフステア力F_ss）に基づき、操舵補正トルクに関する信号である操舵トルクのゲインを求める。

車両制御コントローラ２０は、ステップＳ３１０で操舵トルクのゲインを求めた後、ステップＳ３２０に進み、制動装置５１（制駆動力アクチュエータ）を制御する制駆動コントローラ３０に目標制駆動力TGFx(−)に関する信号を送信する。
目標制駆動力TGFx(−)に関する信号を受け取る制駆動コントローラ３０は、目標制駆動力TGFx(−)を各輪で発生させるように、制動装置５１（制駆動力アクチュエータ）を制御する。

次いで、車両制御コントローラ２０は、ステップＳ３３０に進み、電動パワーステアリング装置５３を制御する操舵力コントローラ４０に、操舵補正トルクの情報である基点操舵角に関する信号を送信する。
また、車両制御コントローラ２０は、ステップＳ３４０で、電動パワーステアリング装置５３を制御する操舵力コントローラ４０に、操舵補正トルクの情報である操舵トルクのゲインに関する信号を送信する。

基点操舵角に関する信号及び操舵トルクのゲインに関する信号を受け取る操舵力コントローラ４０は、基点操舵角及びゲインに応じて操舵角毎の目標操舵トルクを生成し、操舵トルクセンサ９０による操舵トルクの検出値が目標操舵トルクに近づくように電動パワーステアリング装置５３のモータ５３Ａの駆動指令を出力して、電動パワーステアリング装置５３によるアシストトルクを制御する。
ここで、操舵力コントローラ４０は、基点操舵角に一致する操舵角での目標操舵トルクを零とし、更に、基点操舵角以外の各操舵角での目標操舵トルクをゲインに応じて増減させて、操舵角と目標操舵トルクとの相関を決定する。

そして、操舵力コントローラ４０は、操舵角センサ８０による操舵角の検出値に応じて設定した目標操舵トルクと、操舵トルクセンサ９０による操舵トルクの検出値とを比較し、操舵トルクの検出値が目標操舵トルクに近づくようにモータ駆動指令を出力して、電動パワーステアリング装置５３によるアシストトルクを制御する。
以上のように、車両制御コントローラ２０は、前輪横力を代表する前輪スリップ角βｆに応じて操舵トルクを変化させることによって、違和感のない操舵反力を実現しつつ運転者による操舵を車両５０の挙動を修正する方向へ誘導することができ、また、制駆動制御によって車両５０を目標進行方向（換言すれば、指定の姿勢及び位置）へ誘導することができる。

上記実施形態で説明した各技術的思想は、矛盾が生じない限りにおいて、適宜組み合わせて使用することができる。
また、好ましい実施形態を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種々の変形態様を採り得ることは自明である。

例えば、目標制駆動力を求めて制駆動コントローラに出力する制駆動系ユニットと、操舵補正トルクを求めて操舵力コントローラに出力する操舵系ユニットとによって、車両制御装置（車両制御コントローラ）を構成することができる。
更に、図１に示した車両制御コントローラ２０を、少なくともコーストレースモーメント算出部２１、車体スリップ角算出部２２を含む第１ユニットと、少なくとも各輪発生目標制駆動力算出部２７、操舵トルクゲイン算出部２８、基点操舵角算出部２９を含む第２ユニットとに分割することができる。

ここで、上述した実施形態から把握し得る技術的思想について、以下に記載する。
電動パワーステアリング装置の制御装置は、その一態様として、運転者による操舵操作をアシストするアシストトルクを発生するモータを備えた電動パワーステアリング装置の制御装置であって、
前輪スリップ角に関する情報を取得し、
前記前輪スリップ角が小さくなる方向に向けて操舵反力が作用するように前記モータの駆動指令を求め、
前記駆動指令を出力することを特徴とする。

電動パワーステアリング装置の制御装置の好ましい態様では、
前記電動パワーステアリング装置に作用する操舵トルクに関する信号を更に取得し、
目標操舵トルクを、前記前輪スリップ角が零に相当する操舵角で零になるように設定し、
前記目標操舵トルクに前記操舵トルクを近づけるように前記モータの駆動指令を求めることを特徴とする。

さらに別の好ましい態様では、車両を目標進行方向へ誘導するためのモーメントが制駆動の制御によって与えられるときに、前記目標操舵トルクを、前輪に加えられる制駆動力に応じた閾値以上に補正することを特徴とする。
さらに別の好ましい態様では、車両のスピンの方向に一致する操舵方向においては前記目標操舵トルクを増大させ、車両のスピンの方向とは逆の操舵方向においては前記目標操舵トルクを減少させることを特徴とする。

１０…車両制御システム、２０…車両制御コントローラ（車両制御装置）、２１…コーストレースモーメント算出部、２２…車体スリップ角算出部、２３…前後輪スリップ角算出部、２４…前輪スリップ角操舵角換算値算出部、２５…スピン抑制モーメント算出部、２６…車両目標挙動算出部、２７…各輪発生目標制駆動力算出部、２８…操舵トルクゲイン算出部、２９…基点操舵角算出部、３０…制駆動コントローラ、４０…操舵力コントローラ、５０…車両、５１…制動装置（制駆動アクチュエータ）、５３…電動パワーステアリング装置（操舵アクチュエータ）、６０…外界認識センサ、７０…車両運動状態検出センサ

Claims

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、に基づいて求められた前記車両を目標進行方向へ誘導するための目標制駆動力に関する信号を前記車両の制駆動アクチュエータを制御する制駆動コントローラに出力し、
前記車両の運動状態に関する物理量に基づき求められた前記車両の車体スリップ角と、前記目標制駆動力と、に基づいて、操舵角に応じた操舵トルクの制御におけるゲインを求め、
操舵角に応じた操舵トルクの制御において操舵トルクを零とする基点操舵角を、中立位置から、前記車体スリップ角に基づき求めた前輪スリップ角が零になるときの操舵角にシフトさせ、
前記ゲインに関する信号及び前記基点操舵角に関する信号を前記車両の操舵アクチュエータを制御する操舵力コントローラに出力する、
車両制御装置。
請求項１に記載の車両制御装置において、
前記前輪スリップ角に応じてシフトさせた前記基点操舵角のときの操舵角に応じた操舵トルクが、前記目標制駆動力から求めたセルフステア力以上となるように、前記前輪スリップ角に応じてシフトさせた前記基点操舵角を更に変更し、
変更後の前記基点操舵角に関する信号を前記操舵力コントローラに出力する、
車両制御装置。
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進行方向へ誘導するための目標制駆動力に関する信号を求め、
求められた前記目標制駆動力に関する信号を前記車両の制駆動アクチュエータを制御する制駆動コントローラに出力し、
前記車両の運動状態に関する物理量に基づき求められた前記車両の車体スリップ角と、前記目標制駆動力と、に基づいて、操舵角に応じた操舵トルクの制御におけるゲインを求め、
操舵角に応じた操舵トルクの制御において操舵トルクを零とする基点操舵角を、中立位置から、前記車体スリップ角に基づき求めた前輪スリップ角が零になるときの操舵角にシフトさせ、
前記ゲインに関する信号及び前記基点操舵角に関する信号を前記車両の操舵アクチュエータを制御する操舵力コントローラに出力する、
車両制御方法。
請求項３に記載の車両制御方法において、
前記前輪スリップ角に応じてシフトさせた前記基点操舵角のときの操舵角に応じた操舵トルクが、前記目標制駆動力から求めたセルフステア力以上となるように、前記前輪スリップ角に応じてシフトさせた前記基点操舵角を更に変更し、
変更後の前記基点操舵角に関する信号を前記操舵力コントローラに出力する、
車両制御方法。
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、に基づいて求められた前記車両を目標進行方向へ誘導するための目標制駆動力に関する信号と、
前記車両の運動状態に関する物理量に基づき求められた前記車両の車体スリップ角と、前記目標制駆動力と、に基づいて求められた、操舵角に応じた操舵トルクの制御におけるゲインに関する信号と、
操舵角に応じた操舵トルクの制御において操舵トルクを零とする基点操舵角を、中立位置から、前記車体スリップ角に基づき求めた前輪スリップ角が零になるときの操舵角にシフトさせて求められた、前記基点操舵角に関する信号と、
を出力する車両制御コントローラと、
前記車両制御コントローラから出力された前記目標制駆動力に関する信号が入力され、前記車両の制駆動アクチュエータを制御する制駆動コントローラと、
前記車両制御コントローラから出力された前記ゲインに関する信号及び前記基点操舵角に関する信号が入力され、前記車両の操舵アクチュエータを制御する操舵力コントローラと、
を備える車両制御システム。
請求項５に記載の車両制御システムにおいて、
前記車両制御コントローラは、
前記前輪スリップ角に応じてシフトさせた前記基点操舵角のときの操舵角に応じた操舵トルクが、前記目標制駆動力から求めたセルフステア力以上となるように、前記前輪スリップ角に応じてシフトさせた前記基点操舵角を更に変更し、
変更後の前記基点操舵角に関する信号を出力する、
車両制御システム。