JP7074118B2 - 制御装置、方法、プログラム、及び車両 - Google Patents

制御装置、方法、プログラム、及び車両 Download PDF

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Description

本発明は、車両の運動を制御する装置に関する。
車両で発生する車両の運動に関する複数の制御指令を調停して、調停結果に応じてアクチュエータの動作を制御することができる車両が知られている。特許文献１には、衝突回避支援制御部の操舵指令及び車線逸脱支援制御部の操舵指令を操舵角あるいは操舵トルクとして調停制御部が入力し、調停制御部によって複数の操舵指令を調停する装置が開示されている。
特開２０１７－０３０４７２号公報
特許文献１に記載された制御装置では、例えば操舵指令として受信した操舵角に基づいて操舵アクチュエータを制御しようとした際に、操舵アクチュエータが故障等によって操舵指令どおりに制御できない場合には、車両の挙動が期待通りにならず、車両の横方向の運動を好適に制御することができないおそれがあった。
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、車両の横方向の運動を好適に制御することができる車両制御装置等を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明の一態様は、車両に搭載された制御装置であって、複数の運転支援システムから、制御指令として複数の操舵角及びヨーレートを取得し、複数の操舵角及びヨーレートを調停し、調停結果に基づいて横方向運動量を導出し、横方向運動量を、操舵アクチュエータを制御可能な第１制御部、及びパワートレインアクチュエータ及びブレーキアクチュエータの少なくとも一方を制御可能な第２制御部の、少なくとも１つに出力させる調停部を備える、制御装置である。
本発明の車両制御装置等によれば、車両の横方向の運動を好適に制御することができる。
本発明の第１の実施形態に係る車両制御装置とその周辺部の機能ブロック図 第１の実施形態の車両制御装置が実行する処理のフローチャート 本発明の第２の実施形態に係る車両制御装置とその周辺部の機能ブロック図 第２の実施形態の車両制御装置が実行する処理のフローチャート
本発明に係る車両制御装置は、車両の横方向の運動に関する操舵角及びヨーレートを、制御指令として運転支援機能を実現するアプリケーションから取得する。これにより、車両制御装置は、操舵角に基づく操舵アクチュエータの制御と並行してヨーレートに基づく制動又は駆動アクチュエータの制御を準備することができる。従って、車両制御装置は、アプリケーションによって制御指令された操舵角を操舵アクチュエータで実現できなくても、制動又は駆動アクチュエータを用いて車両の横方向の運動を好適に制御することができる。
（第１の実施形態）
［構成］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る車両制御装置２０とその周辺部の機能ブロック図である。図１に例示した機能ブロックは、複数の実行部１１～１３と、車両制御装置２０と、パワートレイン制御部３１と、ブレーキ制御部３２と、ステアリング制御部３３と、アクチュエータ４１～４３と、を備えている。これらの構成は、例えばＣＡＮ（Controller Area Network）やイーサネット（登録商標）等の車載ネットワークを介して通信可能に接続されている。なお、図１の矢印は例示した情報の流れを模式的に表すものであり、実際の通信線の接続態様は限定されない。
実行部１１～１３は、運転支援アプリケーションを実行することにより、自動運転や自動駐車、アダプティブクルーズコントロール、レーンキープアシスト、衝突軽減ブレーキ等の車両の運転支援機能を実現するための構成である。実行部１１～１３は、ＣＰＵ等のプロセッサとメモリとを有するＥＣＵ（Electronic Control Unit）等のコンピューターによって実現される。複数の実行部１１～１３は、それぞれ異なる運転支援機能を実現し、同時に動作可能である。なお、車両に実装される実行部の数は、図１に示した３つに限定されず、２つ以下又は４つ以上であってもよい。実行部１１～１３は、アクチュエータ４１～４３の動作を要求するための制御指令を出力する。
車両制御装置２０は、実行部１１～１３からの制御指令に基づいて車両の「走る」「曲がる」「止まる」といった車両の運動に関する制御内容を決定し、決定した制御内容に基づいて、パワートレイン制御部３１、ブレーキ制御部３２、及びステアリング制御部３３（さらには図示しないシフト制御部）に対して必要な指示を行って、車両の運動に関わるアクチュエータ４１～４３を適切に制御する運動マネージャーとして、あるいは運動マネージャーの一部として機能し、車両の横方向の運動を制御する。車両制御装置２０は、あるいは専ら車両の横方向の運動を制御する装置であってもよい。この車両制御装置２０は、調停部２１と、複数の指示出力部２２～２４とを、備えている。
調停部２１は、実行部１１～１３の運転支援アプリケーションが出力する制御指令を取得し、この取得した制御指令を調停する。調停部２１が運転支援アプリケーションから取得する制御指令には、車両の横方向の運動に関する制御量である操舵角及びヨーレートが含まれる。制御指令は、ヨーレートを含む代わりに、例えば車両の速度を含んでもよい。操舵角と車両の速度があれば、ヨーレートが特定可能である。このように、実行部１１～１３から調停部２１が取得する制御指令は、明示的に操舵角及びヨーレートを特定しなくても、操舵角及びヨーレートを特定できる情報を含んでいればよい。調停部２１は、実行部１１～１３から操舵角とヨーレート（又はヨーレートを特定できる情報）とを略同時に取得する。略同時に取得とは、操舵角とヨーレートとを同じタイミングで取得することに加え、取得したヨーレートに基づいて制御したとしてもその制御による車両挙動が、取得した操舵角に基づいて制御した場合における車両挙動と比較して遜色ないタイミング誤差を含むことを意味する。一例として、ＣＡＮやイーサネット等においては、操舵角とヨーレートとが同じデータフレームに格納されて、実行部１１～１３と車両制御装置２０との間で送受信される。
この調停部２１は、調停処理として、例えば、所定の選択基準に基づいて取得した複数の制御指令の中から１つの制御指令を選択したり、取得した複数の制御指令に基づいて新たな制御指令を設定したりする。この調停した結果は、調停部２１から各実行部１１～１３にフィードバックされてもよい。また、調停部２１は、後述するパワートレイン制御部３１、ブレーキ制御部３２、及びステアリング制御部３３から通知されるアクチュエータ４１～４３の動作状態や現在の動作可能な性能範囲であるアベイラビリティを表す情報に基づいて、調停処理を行ってもよい。
また、調停部２１は、調停により得られた制御指令に基づいて、運転支援アプリケーションによって要求される車両の横方向の運動に関する制御を、指示出力部２２～２４を介してパワートレイン制御部３１、ブレーキ制御部３２、及びステアリング制御部３３の１つ又は２つ以上に指示することができる。車両の横方向の運動は、ステアリング装置の操舵、ブレーキ装置による制動力の発生、及びパワートレインによる駆動力又は制動力の発生を、単独又は組み合わせて制御することによって実現できる。調停部２１は、操舵アクチュエータであるアクチュエータ４３の制御のみで調停後の制御指令が実現可能か否かの判断に基づいて、車両の横方向の運動を制御することができる。この制御の詳細については後述する。なお、調停部２１は、指示出力部２２～２４を介してパワートレイン制御部３１、ブレーキ制御部３２、及びステアリング制御部３３から取得するアクチュエータ４１～４３の動作状態やアベイラビリティを表す情報に基づいて、車両の横方向の運動に関する制御の指示を行ってもよい。
指示出力部２２は、調停部２１により調停された制御指令に基づいて、パワートレインを構成するアクチュエータ４１に駆動力又は制動力を発生させるための指示情報を生成する。指示出力部２２が生成した指示情報は、パワートレイン制御部３１によって取得される。
指示出力部２３は、調停部２１により調停された制御指令に基づいて、ブレーキ装置を構成するアクチュエータ４２に制動力を発生させるための指示情報を生成する。指示出力部２３が生成した指示情報は、ブレーキ制御部３２によって取得される。
指示出力部２４は、調停部２１により調停された制御指令に基づいて、ステアリング装置を構成するアクチュエータ４３に操舵角を発生させるための指示情報を生成する。指示出力部２４が生成した指示情報は、ステアリング制御部３３によって取得される。
パワートレイン制御部３１は、駆動アクチュエータの１つである、パワートレインを構成するアクチュエータ４１の動作を制御することにより、指示出力部２２から指示された駆動力を発生させる（４輪駆動）。また、アクチュエータ４１は、典型的には駆動力を発生させるアクチュエータであるが、いわゆるエンジンブレーキやダウンシフト等によって左右の車輪に配分できる制動力を発生することもできる制動アクチュエータでもある。パワートレイン制御部３１は、パワートレインの構成に応じて、例えば、エンジン制御ＥＣＵ、ハイブリッド制御ＥＣＵ、トランスミッションＥＣＵ等のいずれか又は組み合わせにより実現される。図１ではパワートレイン制御部３１の制御対象として１つのアクチュエータ４１を示しているが、パワートレイン制御部３１が制御するアクチュエータの数は、車両のパワートレインの構成に応じて２つ以上の場合もある。パワートレインを構成するアクチュエータ４１の例としては、エンジン、駆動用モーター、クラッチ、トランスミッション、トルクコンバータ等が挙げられる。また、パワートレイン制御部３１は、アクチュエータ４１から出力された信号又はセンサーによる測定値に基づいて、アクチュエータ４１の動作状態に関する情報を取得する。アクチュエータの動作状態に関する情報の例としては、アクチュエータのアベイラビリティを表す情報や、アクチュエータが実現している駆動力のモニター値を表す情報等が挙げられる。パワートレイン制御部３１が取得したアクチュエータ４１の動作状態に関する情報は、指示出力部２２によって取得される。
ブレーキ制御部３２は、制動アクチュエータの１つである、各車輪に設けられたブレーキ装置を動作させるアクチュエータ４２を制御（例えば、４輪を独立制御又は左側２輪と右側２輪とを独立制御）することにより、指示出力部２３から指示された制動力を発生させる。この制動アクチュエータには、左右の車輪で制動力を配分できる油圧ブレーキや、インホイールモーター（ＩＷＭ）等の回生ブレーキが含まれる。ブレーキ制御部３２は、例えば、ブレーキ制御ＥＣＵにより実現される。ブレーキ制御部３２には、各車輪に設けられた車輪速センサーの出力値が入力される。また、ブレーキ制御部３２は、アクチュエータ４２から出力される信号又はセンサーによる測定値に基づいて、アクチュエータ４２の動作状態に関する情報を取得する。アクチュエータ４２の動作状態に関する情報としては、上述したアベイラビリティを表す情報や、アクチュエータ４２が実現している制動力のモニター値を表す情報の他に、ブレーキパッドの温度が過熱方向に遷移しているか否か等のアクチュエータ４２に固有の情報を例示できる。ブレーキ制御部３２が取得したアクチュエータ４２の動作状態に関する情報は、指示出力部２３によって取得される。
ステアリング制御部３３は、操舵アクチュエータの１つである、電動パワーステアリング（ＥＰＳ）が備えるアクチュエータ４３を制御することにより、ステアリングの操舵角を制御する。ステアリング制御部３３は、例えば、パワーステアリング制御ＥＣＵにより実現される。また、ステアリング制御部３３は、アクチュエータ４３から出力される信号又はセンサーによる測定値に基づいて、アクチュエータ４３の動作状態に関する情報を取得する。アクチュエータ４３の動作状態に関する情報の例としては、上述したアベイラビリティを表す情報や、アクチュエータ４３が実現している操舵角のモニター値を表す情報等が挙げられる。ステアリング制御部３３が取得したアクチュエータ４３の動作状態に関する情報は、指示出力部２４によって取得される。
［制御］
図２をさらに参照して、本第１の実施形態に係る車両制御装置２０が実行する操舵制御処理を説明する。図２は、車両制御装置２０が実行する操舵制御処理を説明するフローチャートである。この図２に示す操舵制御処理は、例えば所定の周期で実行され得る。
ステップＳ２０１：車両制御装置２０の調停部２１は、実行部１１～１３の運転支援アプリケーションが出力する制御指令として操舵角及びヨーレート（又はヨーレートを特定できる情報）を取得し、この取得した制御指令を調停する。なお、実行部１１～１３から取得した制御指令が１つのみであれば、例えばこの制御指令が調停後の制御指令として採用される。
ステップＳ２０２：車両制御装置２０の調停部２１は、操舵アクチュエータであるアクチュエータ４３の制御のみで調停後の制御指令が実現可能か否かを判断する。より具体的には、調停後の制御指令としての操舵角δ１が、アクチュエータ４３の最大操舵角δ２以下である場合は（δ１≦δ２）実現可能であると判断し、アクチュエータ４３の最大操舵角δ２を超える場合は（δ１＞δ２）実現可能ではないと判断することが、例示できる。また、調停後の制御指令としての操舵角δ１がアクチュエータ４３の最大操舵角δ２以下である場合であっても、その操舵角に基づく指示に従って動作したアクチュエータ４３の実操舵角δ３と所定値α以上乖離している場合（δ１＞δ３＋α）も、制御指令が実現可能ではないと判断してもよい。制御指令が実現可能である場合には（ステップＳ２０２、はい）、ステップＳ２０３に処理が進み、制御指令が実現可能ではない場合には（ステップＳ２０２、いいえ）、ステップＳ２０４に処理が進む。
ステップＳ２０３：車両制御装置２０の指示出力部２４は、調停後の制御指令としての操舵角に基づいて、操舵アクチュエータであるアクチュエータ４３に操舵角を発生させるための制御を、ステアリング制御部３３に行わせる。以上で本操舵制御処理が終了する。
ステップＳ２０４：車両制御装置２０の指示出力部２４は、調停後の制御指令としての操舵角に基づいて、操舵アクチュエータであるアクチュエータ４３に操舵角を発生させるための制御を、ステアリング制御部３３に行わせる。
ステップＳ２０５：車両制御装置２０の調停部２１は、調停後の制御指令としてのヨーレートに基づいて、アクチュエータ４３のみでは不足する操舵角分（＝δ１－δ２）に相当する横方向運動量、あるいは操舵角δ１と実操舵角δ３との乖離分（＝δ１－δ３）に相当する横方向運動量を、導出する。
ステップＳ２０６：車両制御装置２０の指示出力部２３は、調停部２１が導出した横方向運動量に基づいて、制動アクチュエータであるアクチュエータ４２にヨーレートを実現させる制動力を発生させるための制御を、ブレーキ制御部３２に行わせる。具体的には、車両が搭載するヨーレートセンサーで取得されるヨーレート値に基づいて、実際のヨーレートが指令されたヨーレートとなるように制御される。制動アクチュエータによる横方向運動量が一定量以上の場合は、徐々に目標値に近づける制御を行い、車両の挙動に極端な変化が発生することを抑制する。以上で本操舵制御処理が終了する。
なお、上記ステップＳ２０６において、車両制御装置２０の指示出力部２２は、調停部２１が導出した横方向運動量に基づいて、制動アクチュエータとして機能するアクチュエータ４１にヨーレートを実現させる制動力を発生させるための制御を、パワートレイン制御部３１に行わせてもよい。また、制動力ではなく駆動力によって調停部２１が導出した横方向運動量を実現させる場合には、指示出力部２２は、駆動アクチュエータとして機能するアクチュエータ４１にヨーレートを実現させる駆動力を発生させるための制御を、パワートレイン制御部３１に行わせてもよい。すなわち、調停部２１が導出した横方向運動量をヨーレートで実現させるために、制動アクチュエータのみを制御してもよいし、駆動アクチュエータのみを制御してもよいし、制駆動アクチュエータを制御してもよいし、制動アクチュエータと駆動アクチュエータとの両方を制御してもよい。
また、操舵アクチュエータであるアクチュエータ４３の制御のみで調停後の制御指令が実現可能でなくて、ステアリング装置による操舵制御とブレーキ装置又はパワートレインによる制動力制御又は駆動力制御とを併用して横方向運動量を実現させている場合には、２つの制御を併用している状態（操舵制御を制動力制御又は駆動力制御で補っている状態）であることを実行部１１～１３に通知してもよい。
［作用・効果］
以上のように、本発明の第１の実施形態に係る車両制御装置によれば、調停部は、実行部の運転支援アプリケーションから、車両の横方向の運動に関して異なるアクチュエータを各々制御可能な制御量である操舵角及びヨーレート（又は、操舵角及びヨーレートを特定できる情報）を、制御指令として略同時に取得する。
制御指令をこのような制御量とすることで、調停部は、実行部の運転支援アプリケーションから制御指令を取得した場合、操舵角に基づく操舵アクチュエータの制御と並行してヨーレートに基づく制動アクチュエータ又は駆動アクチュエータの制御を準備することができる。従って、運転支援アプリケーションによって制御指令された操舵角を操舵アクチュエータのみで実現できない状態になったとしても、実行部に問い合わせて新たな制御指令を待つことなく、ヨーレートに基づいて制動アクチュエータ又は駆動アクチュエータを制御することができ、操舵だけの旋回性能（操舵限界旋回性能）を上回る旋回性能を実現することができる。これにより、車両の挙動が期待通りにならなかったり、車両の応答性が悪化したりすることを抑制して、車両の横方向の運動を好適に制御することができる。
（第２の実施形態）
［構成］
図３は、本発明の第２の実施形態に係る車両制御装置２０とその周辺部の機能ブロック図である。図３に例示した機能ブロックは、複数の実行部１１～１３と、車両制御装置２０と、パワートレイン制御部３１と、ブレーキ制御部３２と、ステアリング制御部３３と、アクチュエータ４１～４３と、を備えている。これらの構成は、例えばＣＡＮ（Controller Area Network）やイーサネット（登録商標）等の車載ネットワークを介して通信可能に接続されている。なお、図３の矢印は例示した情報の流れを模式的に表すものであり、実際の通信線の接続態様は限定されない。
実行部１１～１３は、運転支援アプリケーションを実行することにより、自動運転や自動駐車、アダプティブクルーズコントロール、レーンキープアシスト、衝突軽減ブレーキ等の車両の運転支援機能を実現するための構成である。実行部１１～１３は、ＣＰＵ等のプロセッサとメモリとを有するＥＣＵ（Electronic Control Unit）等のコンピューターによって実現される。複数の実行部１１～１３は、それぞれ異なる運転支援機能を実現し、同時に動作可能である。なお、車両に実装される実行部の数は、図１に示した３つに限定されず、２つ以下又は４つ以上であってもよい。実行部１１～１３は、アクチュエータ４１～４３の動作を要求するための制御指令を出力する。
車両制御装置２０は、実行部１１～１３からの制御指令に基づいて車両の「走る」「曲がる」「止まる」といった車両の運動に関する制御内容を決定し、決定した制御内容に基づいて、パワートレイン制御部３１、ブレーキ制御部３２、及びステアリング制御部３３（さらには図示しないシフト制御部）に対して必要な指示を行って、車両の運動に関わるアクチュエータ４１～４３を適切に制御する運動マネージャーとして、あるいは運動マネージャーの一部として機能し、車両の横方向の運動を制御する。車両制御装置２０は、あるいは専ら車両の横方向の運動を制御する装置であってもよい。この車両制御装置２０は、調停部２１と、複数の指示出力部２２～２４とを、備えている。
調停部２１は、実行部１１～１３の運転支援アプリケーションが出力する制御指令を取得し、この取得した制御指令を調停する。調停部２１が運転支援アプリケーションから取得する制御指令には、車両の横方向の運動に関する制御量である操舵角及びヨーレートが含まれる。制御指令は、ヨーレートを含む代わりに、例えば車両の速度を含んでもよい。操舵角と車両の速度があれば、ヨーレートが特定可能である。このように、実行部１１～１３から調停部２１が取得する制御指令は、明示的に操舵角及びヨーレートを特定しなくても、操舵角及びヨーレートを特定できる情報を含んでいればよい。調停部２１は、実行部１１～１３から操舵角とヨーレート（又はヨーレートを特定できる情報）とを略同時に取得する。略同時に取得とは、操舵角とヨーレートとを同じタイミングで取得することに加え、取得したヨーレートに基づいて制御したとしてもその制御による車両挙動が、取得した操舵角に基づいて制御した場合における車両挙動と比較して遜色ないタイミング誤差を含むことを意味する。一例として、ＣＡＮやイーサネット等においては、操舵角とヨーレートとが同じデータフレームに格納されて、実行部１１～１３と車両制御装置２０との間で送受信される。
この調停部２１は、調停処理として、例えば、所定の選択基準に基づいて取得した複数の制御指令の中から１つの制御指令を選択したり、取得した複数の制御指令に基づいて新たな制御指令を設定したりする。この調停した結果は、調停部２１から各実行部１１～１３にフィードバックされてもよい。また、調停部２１は、後述するパワートレイン制御部３１、ブレーキ制御部３２、及びステアリング制御部３３から通知されるアクチュエータ４１～４３の動作状態や現在の動作可能な性能範囲であるアベイラビリティを表す情報に基づいて、調停処理を行ってもよい。
また、調停部２１は、調停により得られた制御指令に基づいて、運転支援アプリケーションによって要求される車両の横方向の運動に関する制御を、指示出力部２２～２４を介してパワートレイン制御部３１、ブレーキ制御部３２、及びステアリング制御部３３の１つ又は２つ以上に指示することができる。車両の横方向の運動は、ステアリング装置の操舵、ブレーキ装置による制動力の発生、及びパワートレインによる駆動力又は制動力の発生を、単独又は組み合わせて制御することによって実現できる。調停部２１は、操舵アクチュエータであるアクチュエータ４３を含むシステムが正常に作動しているか否かの判断に基づいて、車両の横方向の運動を制御することができる。この制御の詳細については後述する。なお、調停部２１は、指示出力部２２～２４を介してパワートレイン制御部３１、ブレーキ制御部３２、及びステアリング制御部３３から取得するアクチュエータ４１～４３の動作状態やアベイラビリティを表す情報に基づいて、車両の横方向の運動に関する制御の指示を行ってもよい。
指示出力部２２は、調停部２１により調停された制御指令に基づいて、パワートレインを構成するアクチュエータ４１に駆動力又は制動力を発生させるための指示情報を生成する。指示出力部２２が生成した指示情報は、パワートレイン制御部３１によって取得される。
指示出力部２３は、調停部２１により調停された制御指令に基づいて、ブレーキ装置を構成するアクチュエータ４２に制動力を発生させるための指示情報を生成する。指示出力部２３が生成した指示情報は、ブレーキ制御部３２によって取得される。
指示出力部２４は、調停部２１により調停された制御指令に基づいて、ステアリング装置を構成するアクチュエータ４３に操舵角を発生させるための指示情報を生成する。指示出力部２４が生成した指示情報は、ステアリング制御部３３によって取得される。
パワートレイン制御部３１は、駆動アクチュエータの１つである、パワートレインを構成するアクチュエータ４１の動作を制御することにより、指示出力部２２から指示された駆動力を発生させる（４輪駆動）。また、アクチュエータ４１は、典型的には駆動力を発生させるアクチュエータであるが、いわゆるエンジンブレーキやダウンシフト等によって左右の車輪に配分できる制動力を発生することもできる制動アクチュエータでもある。パワートレイン制御部３１は、パワートレインの構成に応じて、例えば、エンジン制御ＥＣＵ、ハイブリッド制御ＥＣＵ、トランスミッションＥＣＵ等のいずれか又は組み合わせにより実現される。図１ではパワートレイン制御部３１の制御対象として１つのアクチュエータ４１を示しているが、パワートレイン制御部３１が制御するアクチュエータの数は、車両のパワートレインの構成に応じて２つ以上の場合もある。パワートレインを構成するアクチュエータ４１の例としては、エンジン、駆動用モーター、クラッチ、トランスミッション、トルクコンバータ等が挙げられる。また、パワートレイン制御部３１は、アクチュエータ４１から出力された信号又はセンサーによる測定値に基づいて、アクチュエータ４１の動作状態に関する情報を取得する。アクチュエータの動作状態に関する情報の例としては、アクチュエータのアベイラビリティを表す情報（アクチュエータが故障しているか否かを表す情報を含む）や、アクチュエータが実現している駆動力のモニター値を表す情報等が挙げられる。パワートレイン制御部３１が取得したアクチュエータ４１の動作状態に関する情報は、指示出力部２２によって取得される。
ブレーキ制御部３２は、制動アクチュエータの１つである、各車輪に設けられたブレーキ装置を動作させるアクチュエータ４２を制御（例えば、４輪を独立制御又は左側２輪と右側２輪とを独立制御）することにより、指示出力部２３から指示された制動力を発生させる。この制動アクチュエータには、左右の車輪で制動力を配分できる油圧ブレーキや、インホイールモーター（ＩＷＭ）等の回生ブレーキが含まれる。ブレーキ制御部３２は、例えば、ブレーキ制御ＥＣＵにより実現される。ブレーキ制御部３２には、各車輪に設けられた車輪速センサーの出力値が入力される。また、ブレーキ制御部３２は、アクチュエータ４２から出力される信号又はセンサーによる測定値に基づいて、アクチュエータ４２の動作状態に関する情報を取得する。アクチュエータ４２の動作状態に関する情報としては、上述したアベイラビリティを表す情報や、アクチュエータ４２が実現している制動力のモニター値を表す情報の他に、ブレーキパッドの温度が過熱方向に遷移しているか否か等のアクチュエータ４２に固有の情報を例示できる。ブレーキ制御部３２が取得したアクチュエータ４２の動作状態に関する情報は、指示出力部２３によって取得される。
ステアリング制御部３３は、操舵アクチュエータの１つである、電動パワーステアリング（ＥＰＳ）が備えるアクチュエータ４３を制御することにより、ステアリングの操舵角を制御する。ステアリング制御部３３は、例えば、パワーステアリング制御ＥＣＵにより実現される。また、ステアリング制御部３３は、アクチュエータ４３から出力される信号又はセンサーによる測定値に基づいて、アクチュエータ４３の動作状態に関する情報を取得する。アクチュエータ４３の動作状態に関する情報の例としては、上述したアベイラビリティを表す情報や、アクチュエータ４３が実現している操舵角のモニター値を表す情報等が挙げられる。ステアリング制御部３３が取得したアクチュエータ４３の動作状態に関する情報は、指示出力部２４によって取得される。
［制御］
図４をさらに参照して、本第２の実施形態に係る車両制御装置２０が実行する操舵制御処理を説明する。図４は、車両制御装置２０が実行する操舵制御処理を説明するフローチャートである。この図４に示す操舵制御処理は、例えば所定の周期で実行され得る。
ステップＳ４０１：車両制御装置２０の調停部２１は、実行部１１～１３の運転支援アプリケーションが出力する制御指令として操舵角及びヨーレート（又はヨーレートを特定できる情報）を取得し、この取得した制御指令を調停する。なお、実行部１１～１３から取得した制御指令が１つのみであれば、例えばこの制御指令が調停後の制御指令として採用される。
ステップＳ４０２：車両制御装置２０の調停部２１は、操舵アクチュエータであるアクチュエータ４３を含むシステムが正常に作動しているか否かを判断する。このシステムが正常に作動していない事象としては、電動パワーステアリング（ＥＰＳ）のアクチュエータ４３が故障していたり、ステアリング制御部３３等のアクチュエータ４３を制御するＥＣＵが故障していたり、ステアリング制御部３３がアクチュエータ４３を制御するための信号やコマンドに不具合が生じていたり、ＥＣＵへの供給電力が低下していたりすること等が例示できる。システムが正常に作動しているか否かは、例えばステアリング制御部３３が自己診断機能を有していれば、自己診断結果をステアリング制御部３３から調停部２１が取得することで判断可能である。調停部２１が故障を表す自己診断結果を取得するか、正常を表す自己診断結果を取得できない場合に、アクチュエータ４３を含むシステムが正常に作動していない（故障している）と判断することができる。システムが正常に作動している場合には（ステップＳ４０２、はい）、ステップＳ４０３に処理が進み、システムが正常に作動していない場合には（ステップＳ４０２、いいえ）、ステップＳ４０４に処理が進む。
ステップＳ４０３：車両制御装置２０の指示出力部２４は、調停後の制御指令としての操舵角に基づいて、操舵アクチュエータであるアクチュエータ４３に操舵角を発生させるための制御を、ステアリング制御部３３に行わせる。以上で本操舵制御処理が終了する。
ステップＳ４０４：車両制御装置２０の指示出力部２３は、調停後の制御指令としてのヨーレートに基づいて、制動アクチュエータであるアクチュエータ４２にヨーレートを実現させる制動力を発生させるための制御を、ブレーキ制御部３２に行わせる。この制御は、例えば、操舵アクチュエータであるアクチュエータ４３の操舵角の制御目標値を徐々にゼロに漸近させて行くのに合わせて、制動アクチュエータであるアクチュエータ４２の制動力の制御目標値を徐々に大きくするように行うことができる。このように制御することができれば、操舵角制御から制動力制御に切り替えたときの車両の挙動に極端な変化が発生することを抑制することができる。具体的には、車両が搭載するヨーレートセンサーで取得されるヨーレート値に基づいて、車両に生じている実際のヨーレートが指令されたヨーレートとなるように徐々に制御される。以上で本操舵制御処理が終了する。
なお、上記ステップＳ４０４において、車両制御装置２０の指示出力部２２が、調停後の制御指令としてのヨーレートに基づいて、制動アクチュエータとして機能するアクチュエータ４１にヨーレートを実現させる制動力を発生させるための制御を、パワートレイン制御部３１に行わせてもよい。また、制動力ではなく駆動力で調停後の制御指令としてのヨーレートを実現させる場合には、指示出力部２２は、駆動アクチュエータとして機能するアクチュエータ４１にヨーレートを実現させる駆動力を発生させるための制御を、パワートレイン制御部３１に行わせてもよい。すなわち、調停部２１が導出した横方向運動量をヨーレートで実現させるために、制動アクチュエータのみを制御してもよいし、駆動アクチュエータのみを制御してもよいし、制駆動アクチュエータを制御してもよいし、制動アクチュエータと駆動アクチュエータとの両方を制御してもよい。
また、アクチュエータ４３を含むシステムが正常に作動しておらず、ブレーキ装置又はパワートレインによる制動力制御又は駆動力制御を実施して横方向運動を実現させている場合には、アクチュエータ４３を含むシステムが正常に作動していない状態であることを実行部１１～１３に通知してもよい。このような状態を実行部１１～１３に通知することで、実行部１１～１３の指示に基づいて、車両を安全な場所まで走行させて停車させる退避行動をとること等が可能となる。
［作用・効果］
以上のように、本発明の第２の実施形態に係る車両制御装置によれば、調停部は、実行部の運転支援アプリケーションから、車両の横方向の運動に関して異なるアクチュエータを各々制御可能な制御量である操舵角及びヨーレート（又は、操舵角及びヨーレートを特定できる情報）を、制御指令として略同時に取得する。
制御指令をこのような制御量とすることで、調停部は、実行部の運転支援アプリケーションから制御指令を取得した場合、操舵角に基づく操舵アクチュエータの制御と並行してヨーレートに基づく制動アクチュエータ又は駆動アクチュエータの制御を準備することができる。従って、操舵アクチュエータを含むシステムが正常に作動しておらず、運転支援アプリケーションによって制御指令された操舵角を操舵アクチュエータで実現できない状態になったとしても、実行部に問い合わせて新たな制御指令を待つことなく、ヨーレートに基づいて制動アクチュエータ又は駆動アクチュエータを制御することができ、本来操舵力によって発揮する旋回性能を制動力又は駆動力によって実現することができる。これにより、車両の挙動が期待通りにならなかったり、車両の応答性が悪化したりすることを抑制して、車両の横方向の運動を好適に制御することができる。
なお、調停部２１は、操舵アクチュエータの制御のみで調停後の制御指令が実現可能か否かの判断（第１の実施形態）と、操舵アクチュエータを含むシステムが正常に作動しているか否かの判断（第２の実施形態）とを、同時に行ってもよい。例えば、まず操舵アクチュエータを含むシステムが正常に作動しているか否かを判断し、システムが正常に作動していれば、さらに操舵アクチュエータの制御のみで調停後の制御指令が実現可能か否かを判断するようにしてもよい。
以上、本発明の一実施形態を説明したが、本発明は、車両制御装置、プロセッサとメモリとを備えた車両制御装置が実行する操舵制御方法、操舵制御方法を実行するための操舵制御プログラム、操舵制御プログラムを記憶したコンピューター読み取り可能な非一時的記憶媒体、及び車両制御装置とアプリケーション実行部とアクチュエータ制御部とアクチュエータとを含めたシステム、あるいはシステムを搭載した車両として捉えることが可能である。
本発明は、車両の運動を制御する装置に利用可能である。
１１～１３ 実行部
２０ 車両制御装置
２１ 調停部
２２～２４ 指示出力部
３１ パワートレイン制御部
３２ ブレーキ制御部
３３ ステアリング制御部
４１～４３ アクチュエータ

Claims (9)

  1. 車両に搭載された制御装置であって、
    複数の運転支援システムから、制御指令として複数の操舵角及びヨーレートを取得し、前記複数の操舵角及びヨーレートを調停し、前記調停結果に基づいて横方向運動量を導出し、前記横方向運動量を、操舵アクチュエータを制御可能な第１制御部、及びパワートレインアクチュエータ及びブレーキアクチュエータの少なくとも一方を制御可能な第２制御部の、少なくとも１つに出力させる調停部を備える、制御装置。
  2. 前記調停部は、
    前記調停後の制御指令を前記操舵アクチュエータの制御のみで実現できる場合、前記調停後の前記操舵角に基づく指示を前記第１制御部に出力させ、
    前記調停後の制御指令を前記操舵アクチュエータの制御のみで実現できない場合、前記調停後の少なくとも前記ヨーレートに基づく指示を前記第２制御部に出力させる、請求項１に記載の制御装置。
  3. 前記調停後の制御指令を前記操舵アクチュエータの制御のみで実現できない場合とは、前記操舵アクチュエータを含むシステムが正常でない場合である、請求項２に記載の制御装置。
  4. 前記調停後の制御指令を前記操舵アクチュエータの制御のみで実現できない場合とは、前記調停後の前記操舵角が前記操舵アクチュエータの最大操舵角を超える場合である、請求項２又は３に記載の制御装置。
  5. 前記調停後の制御指令を前記操舵アクチュエータの制御のみで実現できない場合とは、前記調停後の前記操舵角が、当該操舵角に基づく指示に従って動作した前記操舵アクチュエータの実操舵角と所定値以上乖離している場合である、請求項２乃至４のいずれか１項に記載の制御装置。
  6. 前記調停部は、各前記運転支援システムから各前記操舵角と各前記ヨーレートとを略同時に取得する、請求項１に記載の制御装置。
  7. 車両に搭載された制御装置のコンピューターが実行する方法であって、
    複数の運転支援システムから、制御指令として複数の操舵角及びヨーレートを取得するステップと、
    前記複数の操舵角及びヨーレートを調停するステップと、
    前記調停結果に基づいて横方向運動量を導出するステップと、
    前記横方向運動量を、操舵アクチュエータを制御可能な第１制御部、及びパワートレインアクチュエータ及びブレーキアクチュエータの少なくとも一方を制御可能な第２制御部の、少なくとも１つに出力するステップと、を含む、方法。
  8. 車両に搭載された制御装置のコンピューターに実行させるプログラムであって、
    複数の運転支援システムから、制御指令として複数の操舵角及びヨーレートを取得するステップと、
    前記複数の操舵角及びヨーレートを調停するステップと、
    前記調停結果に基づいて横方向運動量を導出するステップと、
    前記横方向運動量を、操舵アクチュエータを制御可能な第１制御部、及びパワートレインアクチュエータ及びブレーキアクチュエータの少なくとも一方を制御可能な第２制御部の、少なくとも１つに出力するステップと、を含む、プログラム。
  9. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載の制御装置を搭載した、車両。
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