WO2019058940A1 - 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

目標タイヤ横力および目標タイヤ前後力のバランスを最適化できる車両制御装置、車両制御方法および車両制御システムを提供する。　車両制御装置は、車輪部のタイヤのスリップ率とタイヤ横力との相関関係における任意のスリップ率に対するタイヤ横力と目標タイヤ横力との差である第１差分と、スリップ率とタイヤ前後力との相関関係における任意のスリップ率に対するタイヤ前後力と目標タイヤ前後力との差である第２差分と、の合計の最小値に対応する最適スリップ率を達成するための指令を、車両の制駆動に関するアクチュエータに出力する。

Description

車両制御装置、車両制御方法および車両制御システム

　本発明は、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。

　特許文献１には、各車輪の目標タイヤ横力および目標タイヤ前後力から各車輪の目標スリップ率を決定し、決定された目標スリップ率となるようにアクチュエータを制御する技術が開示されている。

特開2008-247067号公報

　しかしながら、上記従来技術にあっては、スリップ率に対するタイヤ横力特性およびタイヤ前後力特性は異なるため、目標タイヤ横力および目標タイヤ前後力のバランスを最適化できないという問題があった。
  本発明の目的の一つは、目標タイヤ横力および目標タイヤ前後力のバランスを最適化できる車両制御装置、車両制御方法および車両制御システムを提供することにある。

　本発明の一実施形態における車両制御装置は、車輪部のタイヤのスリップ率とタイヤ横力との相関関係における任意のスリップ率に対するタイヤ横力と目標タイヤ横力との差である第１差分と、スリップ率とタイヤ前後力との相関関係における任意のスリップ率に対するタイヤ前後力と目標タイヤ前後力との差である第２差分と、の合計の最小値に対応する最適スリップ率を達成するための指令を、車両の制駆動に関するアクチュエータに出力する。

　よって、本発明にあっては、目標タイヤ横力および目標タイヤ前後力のバランスを最適化できる。

実施形態１の自動運転に係る車両制御システム1の構成図である。 車両スリップ制御部8dの制御ブロック図である。 VMCU8が実行する最適スリップ率演算処理の流れを示すフローチャートである。 タイヤ横力最大値演算処理の流れを示すフローチャートである。 スリップ率－タイヤ横力特性正規化マップの一例である。 最適スリップ率演算処理の流れを示すフローチャートである。 スリップ率－タイヤ前後力特性正規化マップの一例である。 スリップ率－タイヤ横力特性正規化マップの一例である。 各スリップ率に対する第２差分の一例である。 各スリップ率に対する第１差分の一例である。 各スリップ率に対する第1差分と第2差分の合算値の最小値の一例である。 スリップ率－タイヤ横力特性およびタイヤ前後力特性の一例である。 最適スリップ率で実現される、タイヤ前後力およびタイヤ横力の一例である。

　〔実施形態１〕
  図１は、実施形態１の自動運転に係る車両制御システム1の構成図である。
  車両制御システム1は、エンジン2を動力源とする車両に搭載されている。車両制御システム1は、ロケータ3、カメラユニット4、レーダ5、車両挙動センサユニット（車両挙動検出部）6、自動運転コントロールユニット（以下ADCU）7および車両運動制御ユニット（車両運動制御装置：以下VMCU）8を有する。
  ロケータ3は、GNSS（Global Navigation Satellite System）受信機およびジャイロセンサ等の慣性センサを有する。ロケータ3は、GNSS受信機によって受信する複数の人工衛星からの信号と慣性センサの計測結果とに基づき、自車両の位置を測位する。自車両の位置は、車両の重心点、幾何学中心点または後輪車軸中心とする。

　カメラユニット4は、２つのCCDにより自車両前方の所定範囲を撮影するステレオカメラを有する。カメラユニット4は、ステレオカメラで撮影された画像のずれを算出し基線長により物体（障害物）を認識し、物体までの距離を算出する。
  レーダ5は、例えばミリ波を送信アンテナから自車両の前方に向けて放出する。レーダ5は、物体で反射されたミリ波を受信アンテナによって受信し、物体までの距離を算出する。
  車両挙動センサユニット6は、横加速度、前後加速度、ヨーレイト、車輪速度等の車両挙動をそれぞれ検出するセンサが一体化されたユニットである。

　ADCU7は、ロケータ3により測位された自車両の位置をダイナミックマップとマッチングさせて自車両の現在位置を推定する。このとき、ADCU7は、カメラユニット4およびレーダ5により算出された物体までの距離に基づき、自車両周辺の状況を認識し、自車両周辺の状況を参照して推定精度の向上を図る。自車両周辺の状況は、例えば、カーブの曲率（曲率半径）、回転角、開始位置等の道路情報、移動物体（歩行者、自転車、オートバイ、先行車両、隣接車線の車両等）および静止物体（路上の落下物、交通信号、ガードレール、縁石、道路標識、道路標示、区画線、樹木等）等である。ADCU7は、ドライバのスイッチ操作等により入力された目的地、推定された自車両の現在位置および周辺の状況をVMCU8に出力する。

　VMCU8は、自車両の目標軌道を生成すると共に、目標軌道を実現するための指令を、自車両に搭載された各アクチュエータ（エンジン2、ブレーキユニット9、電動パワーステアリング装置10）のコントロールユニット（エンジンコントロールユニット13、ブレーキコントロールユニット14、電動パワーステアリングコントロールユニット15）へ出力する。エンジンコントロールユニット13、ブレーキコントロールユニット14および電動パワーステアリングコントロールユニット15は、VMCU8から出力された指令に応じて対応するアクチュエータを制御する。ブレーキユニット9は、横滑り防止装置に代表される各車輪（車輪部）のホイルシリンダ液圧を制御し、各車輪に付与する制動トルクを個別に調整可能である。電動パワーステアリング装置10は、電動モータの出力トルクを用いて操向輪である前輪を任意の角度に転舵可能である。

　VMCU8は、走行位置制御部8a、車両姿勢制御部8b、タイヤ力制御部8c、車輪スリップ制御部8dおよびアクチュエータ出力部8eを有する。
  走行位置制御部8aは、目的地、現在位置に基づき、自動運転に係る自車両の目標軌道を生成する。目標軌道は、前方注視時間（前方注視距離／車体速度）後における自車両の目標軌道点（目標位置）である。また、走行位置制御部8aは、生成された目標軌道点における目標車体速度を生成する。走行位置制御部8aは、目標軌道点および目標車体速度を実現するための車両の目標横力および目標前後力を演算する。
  車両姿勢制御部8bは、自車両の周辺の状況（障害物等）に基づき、演算された車両の目標横力および目標前後力を補正する。また、車両姿勢制御部8bは、目標軌道点における目標ヨー角を生成し、目標ヨー角を実現するために車両に付与すべき目標ヨーモーメントを演算する。ヨー角は、自車両の前後軸方向と路面に固定された基準軸方向（路面固定座標系のｘ軸方向など）との成す角度である。

　タイヤ力制御部（目標タイヤ横力演算部、目標タイヤ前後力演算部）8cは、補正された車両の目標横力、目標前後力および目標ヨーモーメントを実現するための各車輪の目標タイヤ横力および目標タイヤ前後力を演算する。ここで、目標タイヤ横力および目標タイヤ前後力は、車両の目標前後力よりも車両の目標横力および車両の目標ヨーモーメントを優先した値とする。つまり、目標横力および目標ヨーモーメントと実際の横力およびヨーモーメントとの偏差が、目標前後力と実際の前後力との偏差よりも小さくなるように各車輪の目標タイヤ横力および目標タイヤ前後力を設定する。これにより、スピン回避とライントレース性との両立を実現できる。タイヤ力制御部8cは、各車輪の目標タイヤ横力および目標タイヤ前後力を実現するための各アクチュエータ（エンジン2、ブレーキユニット9、電動パワーステアリング装置10）の分担分を決定し、電動パワーステアリング装置10の分担分に応じた転舵指令を生成する。
  車輪スリップ制御部8dは、決定されたエンジン2およびブレーキユニット9の分担分を実現するための各車輪の最適スリップ率を演算し、各車輪で最適スリップ率を達成するための制駆動力指令を生成する。最適スリップ率の演算方法は後述する。
  アクチュエータ出力部8eは、生成された転舵指令を電動パワーステアリングコントロールユニット15へ出力し、生成された制駆動力指令をエンジンコントロールユニット13およびブレーキコントロールユニット14へ出力する。

　図２は、車輪スリップ制御部8dの制御ブロック図である。
  スリップ率演算部21は、各車輪のスリップ率を演算する。スリップ率は、車両挙動センサユニット6により検出された車輪速度と車体速度との差の絶対値を、車体速度で除した値とする。車体速度は、各車輪の車輪速度から推定する。制動時には各車輪速度の最高値を車体速度とし、加速時には各車輪速度の最低値を車体速度とする。
  タイヤ横力演算部22は、車両挙動センサユニット6により検出されたヨーレイト、横加速度および前後加速度から、車両の２輪モデルを用いて各車輪のタイヤ横力を演算する。
  タイヤ横力最大値演算部（最大タイヤ横力演算部）23は、各車輪のスリップ率およびタイヤ横力から、各車輪が発生可能な最大タイヤ横力であるタイヤ横力最大値を演算する。演算方法の詳細は後述する。

　タイヤ横力最大値記憶部24は、演算された各車輪のタイヤ横力最大値をタイヤ横力最大値記憶値として記憶する。タイヤ横力最大値記憶値は、各車輪のタイヤ横力最大値が演算される都度更新される。
  タイヤ前後力最大値演算部（最大タイヤ前後力演算部）25は、各車輪のタイヤ横力最大値から、各車輪が発生可能な最大タイヤ前後力であるタイヤ前後力最大値を演算する。演算方法の詳細は後述する。
  最適スリップ率演算部26は、目標タイヤ横力入力部26a、目標タイヤ前後力入力部26b、タイヤ横力最大値入力部（最大タイヤ横力入力部）26c、タイヤ前後力最大値入力部（最大タイヤ前後力入力部）26d、タイヤ横力最大値記憶値入力部（記憶最大タイヤ横力入力部）26e、タイヤ横力差分演算部26fおよびタイヤ前後力差分演算部26gを有する。

　目標タイヤ横力入力部26aは、各車輪の目標タイヤ横力を入力する。目標タイヤ前後力入力部26bは、各車輪の目標タイヤ前後力を入力する。タイヤ横力最大値入力部26cは、各車輪のタイヤ横力最大値を入力する。タイヤ前後力最大値入力部26dは、各車輪のタイヤ前後力最大値を入力する。タイヤ横力最大値記憶値入力部26eは、各車輪のタイヤ横力最大値記憶値を入力する。
  タイヤ横力差分演算部26fは、各車輪について、現在のタイヤ横力特性の各スリップ率におけるタイヤ横力と目標タイヤ横力との差分の絶対値である第１差分を演算する。
  タイヤ前後力差分演算部26gは、各車輪について、現在のタイヤ前後力特性の各スリップ率におけるタイヤ前後力と目標タイヤ前後力との差分の絶対値である第２差分を演算する。
  最適スリップ率演算部26は、各車輪について、第１差分と第２差分との和が最小となるスリップ率を最適スリップ率として演算する。以下、図３を用いて最適スリップ率演算処理の流れを説明する。

　図３は、VMCU8が実行する最適スリップ率演算処理の流れを示すフローチャートである。各ステップの処理は、全ての車輪について実行される。
  ステップS1では、スリップ率演算部21により演算されたスリップ率が想定される正常範囲内にあるかを判定する。YESの場合はステップS2へ進み、NOの場合はステップS5へ進む。
  ステップS2では、タイヤ横力最大値を求める。タイヤ横力最大値演算処理の流れを示すフローチャートである。
  ステップS21では、タイヤ横力演算部22により演算されたタイヤ横力が想定される正常範囲内にあるかを判定する。YESの場合はステップS22へ進み、NOの場合はステップS24へ進む。

　ステップS22では、現在のスリップ率から、現在のタイヤスリップ角におけるスリップ率－タイヤ横力正規化特性マップを参照し、正規化タイヤ横力を算出する。図５にスリップ率－タイヤ横力特性正規化マップの一例を示す。このマップは、スリップ率－タイヤ横力特性マップを、タイヤ横力最大値Fyimaxが1となるようにスリップ率Sとタイヤ横力Fyとの関係を正規化したものである。このマップを参照することにより、現在のスリップ率Sicurrentから正規化タイヤ横力normalizeFyiが得られる。
  ステップS23では、現在のタイヤ横力Fyicurrentおよび正規化タイヤ横力normalizeFyiから、下記の式を用いてタイヤ横力最大値Fyimaxを算出する。
  Fyimax＝Fyicurrent／normalizeFyi
  ステップS24では、タイヤ横力最大値記憶値をタイヤ横力最大値Fyimaxとする。

　ステップS3では、タイヤ摩擦円を真円と仮定し、タイヤ横力最大値Fyimaxからタイヤ前後力最大値Fximaxを求める。つまり、Fximax＝Fyimaxとする。
  ステップS4では、最適スリップ率を求める。図６は、最適スリップ率演算処理の流れを示すフローチャートである。
  ステップS41では、図７に示すように、タイヤ前後力最大値Fximaxから、スリップ率－タイヤ前後力特性正規化マップを参照し、各スリップ率Siに対するタイヤ前後力Fxi(Si)を算出する。
  ステップS42では、図８に示すように、タイヤ横力最大値Fyimaxから、スリップ率－タイヤ横力特性正規化マップを用いて、各スリップ率Siに対するタイヤ横力Fyi(Si)を算出する。
  ステップS43では、目標タイヤ前後力Fxitargetと各スリップ率Siに対するタイヤ前後力Fxi(Si)との差分の絶対値|Fxi(Si)－Fxitarget|である第２差分Fxidifference(Si)を算出する。図９に、各スリップ率に対する第２差分の一例を示す。

　また、目標タイヤ横力Fyitargetと各スリップ率Siに対するタイヤ横力Fyi(Si)との差分の絶対値|Fyi(Si)－Fyitarget|である第１差分Fyidifference(Si)を算出する。図１０に、各スリップ率に対する第１差分の一例を示す。
  ステップS44では、第１差分Fyidifference(Si)および第２差分Fxidifference(Si)に対して重み付けを行い、その合計値Fidifference(Si)を算出する。
  Fidifference(Si)＝ωx×Fxidifference(Si)＋ωy×Fyidifference(Si)
  ここで、タイヤ前後力に対する重み付けωxとタイヤ横力に対する重み付けωyとの間には、ωx＋ωy＝1の関係が成り立つものとする。ωxおよびωyは、車両挙動における特性を決めるものであり、どのような車に仕立てるかによって、あらかじめ決めておくことが可能である。また、走行状態等に応じてリアルタイムに変化させてもよい。
  ステップS45では、図１１に示すように、合計値Fidifference(Si)が最小値Fidifference(Si)minとなるスリップ率Siを求め、その値をもって最適スリップ率Sioptimalとする。
  ステップS5では、あらかじめ設定された所定スリップ率を最適スリップ率Sioptimalとする。

　次に、実施形態１の作用効果を説明する。
  図１２は、あるスリップアングルにおけるスリップ率－タイヤ横力特性およびタイヤ前後力特性の一例である。図１２に示すように、スリップ率に対するタイヤ横力特性およびタイヤ前後力特性は異なるため、目標タイヤ横力および目標タイヤ前後力を共に満たすスリップ率が一致することは稀である。
  そこで、実施形態１の最適スリップ率演算部26では、目標タイヤ横力Fyitargetとタイヤ横力Fyi(Si)との差分の絶対値である第１差分Fyidifference(Si)と、目標タイヤ前後力Fxitargetとタイヤ前後力Fxi(Si)との差分の絶対値である第２差分Fxidifference(Si)との合計値Fidifference(Si)が最小値Fidifference(Si)minとなるスリップ率を最適スリップ率Sioptimalとする。つまり、図１３に示すように、目標タイヤ横力および目標タイヤ前後力の両方を満足する目標点が実現不可能な場合であっても、解空間の中から目標点に最も近いポイントを探索できる。このポイントのスリップ率を最適スリップ率とすることにより、目標タイヤ横力および目標タイヤ前後力のバランスを最適化できる。

　自動運転機能を備えた車両において、特に低μ路面における車両の横力および前後力の制御は、ロバスト性確保の観点から非常に重要である。実施形態１の最適スリップ率制御を用いることにより、路面μ（タイヤおよび路面間の路面摩擦係数）にかかわらず、各車輪のタイヤ横力およびタイヤ前後力を精度よく制御できる。この結果、車両の横力および前後力の制御精度を向上できるため、スピン回避とライントレース性との両立を実現できる。
  ここで、従来の横滑り防止装置では、車両挙動の乱れをフィードバックし、車輪のスリップ率が小さくなる方向にスリップコントロールを行うものである。一方、実施形態１の最適スリップ率制御では、車両挙動が乱れていない状態、すなわち横滑り防止装置が作動していない状態において、目標タイヤ横力および目標タイヤ前後力のバランスが最適化するようにスリップコントロールを行うものである。よって、従来の横滑り防止装置ではスリップ率を高くしないシーンであっても、最適スリップ率によっては、車輪のスリップ率を高めることもあり得る。

　最適スリップ率演算部26は、第１差分Fyidifference(Si)および第２差分Fxidifference(Si)に対して、ωx＋ωy＝1となるωyおよびωxによる重み付けを行い、重み付け後の合計値Fidifference(Si)を最小化するスリップ率を最適スリップ率Sioptimalとする。これにより、車両特性や走行状態に合わせた対応が可能となる。例えば、ωxおよびωyを、車両諸元に基づきあらかじめ設定された値とすることにより、車両特性に合わせた対応が可能となる。また、ωxおよびωyを、車両の走行状態に応じて可変させることにより、走行状態に合わせた対応が可能となる。

　タイヤ横力最大値演算部23は、現在のスリップ率Sicurrentからスリップ率－タイヤ横力正規化特性マップを用いて正規化タイヤ横力normalizeFyiを算出し、正規化タイヤ横力normalizeFyiと現在のタイヤ横力Fyicurrentとからタイヤ横力最大値Fyimaxを算出する。タイヤ横力最大値Fyimaxがわかれば、スリップ率－タイヤ横力正規化特性マップから現在のスリップ率－タイヤ横力特性が得られる。タイヤ前後力最大値演算部25は、タイヤ摩擦円を真円と仮定し、タイヤ横力最大値Fyimaxからタイヤ前後力最大値Fximaxを求める。タイヤ前後力最大値Fximaxがわかれば、スリップ率－タイヤ前後力正規化特性マップから現在のスリップ率－タイヤ前後力特性が得られる。よって、実施形態１では、各車輪の輪荷重や路面μを推定することなく、現在のスリップ率とタイヤ力（タイヤ横力、タイヤ前後力）との相関関係が得られる。

　タイヤ横力最大値演算部23は、タイヤ横力演算部22により演算されたタイヤ横力が正常範囲外にある場合、タイヤ横力最大値記憶部24に記憶されたタイヤ横力最大値記憶値をタイヤ横力最大値Fyimaxとする。これにより、車両挙動センサユニット6に異常が生じた場合であっても、最適スリップ率Sioptimalを演算できるため、自動運転を継続できる。
  最適スリップ率演算部26は、スリップ率演算部21により演算されたスリップ率が正常範囲外にある場合、あらかじめ設定された所定スリップ率を最適スリップ率Sioptimalとする。これにより、不適正な最適スリップ率Sioptimalによって目標タイヤ横力および目標タイヤ前後力がアンバランスとなるのを抑制できる。
  アクチュエータ出力部8eは、各車輪で最適スリップ率Sioptimalを達成するための制駆動力指令を生成する。これにより、全輪で最適スリップ率Sioptimalを達成でき、スピン回避とライントレース性との両立を実現できる。

　〔他の実施形態〕
  以上、本発明を実施するための実施形態を説明したが、本発明の具体的な構成は実施形態の構成に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。また、上述した課題の少なくとも一部を解決できる範囲、または、効果の少なくとも一部を奏する範囲において、特許請求の範囲および明細書に記載された各構成要素の任意の組み合わせ、または、省略が可能である。
  最適スリップ率制御を適用する車輪は、少なくとも１輪であればよい。例えば、４輪の中で摩擦円が最も大きな車輪を選択し、当該車輪に最適スリップ率制御を適用してもよい。また、前輪のみまたは後輪のみに最適スリップ率制御を適用してもよい。
  走行位置制御部8a、車両姿勢制御部8bおよびタイヤ力制御部8cの少なくとも１つまたは全部をVMCU8の外部（ADCU7または他の外部コントロールユニット）が備える構成としてもよい。
  スリップ率演算部21、タイヤ横力演算部22、タイヤ横力最大値演算部23、タイヤ横力最大値記憶部24またはタイヤ前後力最大値演算部25の少なくとも１つまたは全部をVMCU8の外部（ADCU7または他のコントロールユニット）が備える構成としてもよい。
  タイヤ横力およびスリップ率の算出方法は任意である。

　以上説明した実施形態から把握し得る他の態様について、以下に記載する。
  車両制御装置は、その一つの態様において、車両が走行すべき設定経路に基づいて求められた、前記車両の車輪部に発生させるべき目標タイヤ横力が入力される目標タイヤ横力入力部と、前記設定経路に基づいて求められた、前記車輪部に発生させるべき目標タイヤ前後力が入力される目標タイヤ前後力入力部と、前記車輪部のタイヤのスリップ率とタイヤ横力との相関関係における任意のスリップ率に対する前記タイヤ横力と前記目標タイヤ横力との差である第１差分と、前記スリップ率とタイヤ前後力との相関関係における任意のスリップ率に対する前記タイヤ前後力と前記目標タイヤ前後力との差である第２差分と、の合計の最小値に対応する最適スリップ率を達成するための指令を、前記車両の制駆動に関するアクチュエータに出力するアクチュエータ出力部と、を備える。
  別の態様では、上記態様において、前記車両制御装置は、前記車両の挙動を検出する車両挙動検出部により検出された車両挙動情報に基づいて求められた、前記車輪部に発生しているタイヤ横力と、前記スリップ率と、に基づいて求められた、前記車輪部に発生可能な最大タイヤ横力が入力される最大タイヤ横力入力部と、前記最大タイヤ横力に基づいて求められた、前記車輪部に発生可能な最大タイヤ前後力が入力される最大タイヤ前後力入力部と、を備え、前記アクチュエータ出力部は、前記最大タイヤ横力から前記スリップ率と前記タイヤ横力との前記相関関係を求め、前記最大タイヤ前後力から前記スリップ率と前記タイヤ前後力との前記相関関係を求める。

　別の態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記最適スリップ率は、前記第１差分に対して第１重み付けをした第１重み付け後差分と、前記第２差分に対して第２重み付けをした第２重み付け後差分と、を合計することで求められる。
  さらに別の態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記第１重み付けをωx、前記第２重み付けωyとしたとき、下記の式
  ωx+ωy=1
  を満足する。
  さらに別の態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記第１重み付けおよび前記第２重み付けは、車両諸元に基づき予め設定されている。
  さらに別の態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記第１重み付けおよび前記第２重み付けは、前記車両の走行状態に応じて変更される。
  さらに別の態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記車両制御装置は、前記最大タイヤ横力を記憶する最大タイヤ横力記憶部に記憶された記憶最大タイヤ横力が入力される記憶最大タイヤ横力入力部を備え、前記車両挙動検出部に異常が生じた場合、前記記憶最大タイヤ横力入力部に前記記憶最大タイヤ横力が入力され、前記最大タイヤ前後力入力部には、前記最大タイヤ横力に代えて、前記記憶最大タイヤ横力に基づいて求められた記憶最大タイヤ前後力が入力される。

　さらに別の態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記アクチュエータ出力部は、前記車両挙動検出部に異常が生じた場合、前記最適スリップ率を達成するための指令に代えて、前記目標タイヤ前後力入力部に入力された前記目標タイヤ前後力に基づいて求められた所定スリップ率を達成するための指令を前記アクチュエータに出力する。
  さらに別の態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記アクチュエータ出力部は、前記車輪部の全輪で前記最適スリップ率を達成するための指令を前記アクチュエータに出力する。
  さらに別の態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記アクチュエータ出力部は、前記車輪部のうち少なくとも１輪で前記最適スリップ率を達成するための指令を前記アクチュエータに出力する。

　また、他の観点から、車両制御方法は、一つの態様において、車両が走行すべき設定経路に基づいて求められた、前記車両の車輪部に発生させるべき目標タイヤ横力および目標タイヤ前後力の入力を受け付け、前記車輪部のタイヤのスリップ率とタイヤ横力との相関関係における任意のスリップ率に対する前記タイヤ横力と前記目標タイヤ横力との差である第１差分と、前記スリップ率とタイヤ横力との相関関係における任意のスリップ率に対する前記タイヤ前後力と前記目標タイヤ前後力との差である第２差分と、の合計の最小値に対応する最適スリップ率を達成するための指令を、前記車両の制駆動に関するアクチュエータに出力する。
  別の態様では、上記態様において、検出された車両挙動情報に基づいて求められた、前記車輪部に発生しているタイヤ横力と、前記スリップ率と、に基づいて求められた、前記車輪部に発生可能な最大タイヤ横力の入力を受け付け、前記最大タイヤ横力に基づいて求められた、前記車輪部に発生可能な最大タイヤ前後力の入力を受け付け、前記最大タイヤ横力から前記スリップ率と前記タイヤ横力との前記相関関係を求め、前記最大タイヤ前後力から前記スリップ率と前記タイヤ前後力との前記相関関係を求める。

　別の態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記最適スリップ率は、前記第１差分に対して第１重み付けをした第１重み付け後差分と、前記第２差分に対して第２重み付けをした第２重み付け後差分と、を合計することで求められる。
  さらに別の態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記第１重み付けをωx、前記第２重み付けωyとしたとき、下記の式
  ωx+ωy=1
  を満足する。

　さらに別の観点から、車両制御システムは、ある態様において、車両の挙動を検出する車両挙動検出部と、前記車両挙動検出部により検出された車両挙動情報に基づいて前記車両の車輪部に発生しているタイヤ横力を求めるタイヤ横力演算部と、前記車両挙動情報に基づいて前記車輪部のスリップ率を求めるスリップ率演算部と、前記車両が走行すべき設定された経路に基づいて前記車輪部に発生させるべき目標タイヤ横力を求める目標タイヤ横力演算部と、前記設定された経路に基づいて、前記車輪部に発生させるべき目標タイヤ前後力を求める目標タイヤ前後力演算部と、前記車輪部のタイヤのスリップ率とタイヤ横力との相関関係における任意のスリップ率に対する前記タイヤ横力と前記目標タイヤ横力との差である第１差分を求めるタイヤ横力差分演算部と、前記スリップ率とタイヤ前後力との相関関係における任意のスリップ率に対する前記タイヤ前後力と前記目標タイヤ前後力との差である第２差分を求めるタイヤ前後力差分演算部と、前記第１差分と前記第２差分の合計の最小値に対応する最適スリップ率を求める最適スリップ率演算部と、前記最適スリップ率を達成するための指令を、前記車両の制駆動に関するアクチュエータに出力するアクチュエータ出力部と、を備える。

　別の態様では、上記態様において、前記車両制御システムは、前記タイヤ横力演算部により求められた前記タイヤ横力と、前記スリップ率演算部により求められた前記スリップ率と、に基づいて、前記車輪部に発生可能な最大タイヤ横力を求める最大タイヤ横力演算部と、前記最大タイヤ横力に基づいて、前記車輪部に発生可能な最大タイヤ前後力を求める最大タイヤ前後力演算部と、を備え、前記タイヤ横力差分演算部は、前記スリップ率と前記タイヤ横力との前記相関関係を前記最大タイヤ横力から求め、前記タイヤ前後力差分演算部は、前記スリップ率と前記タイヤ前後力との前記相関関係を前記最大タイヤ前後力から求める。
  別の態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記最適スリップ率は、前記第１差分に対して第１重み付けをした第１重み付け後差分と、前記第２差分に対して第２重み付けをした第２重み付け後差分と、を合計することで求められる。
  さらに別の態様では、上記態様のいずれかにおいて、前記第１重み付けをωx、前記第２重み付けωyとしたとき、下記の式
  ωx+ωy=1
  を満足する。

　本願は、２０１７年９月２０日出願の日本特許出願番号２０１７－１８０３１４号に基づく優先権を主張する。２０１７年９月２０日出願の日本特許出願番号２０１７－１８０３１４号の明細書、特許請求の範囲、図面及び要約書を含む全ての開示内容は、参照により全体として本願に組み込まれる。

1  車両制御システム、2  エンジン（アクチュエータ）、6  車両挙動センサユニット（車両挙動検出部）、7  自動運転コントロールユニット、8  車両運動制御ユニット、8c　タイヤ力制御部（目標タイヤ横力演算部、目標タイヤ前後力演算部）、8d　車輪スリップ制御部、8e　アクチュエータ出力部、9  ブレーキユニット（アクチュエータ）、21　スリップ率演算部、22　タイヤ横力演算部、26　最適スリップ率演算部、26a  目標タイヤ横力入力部、26b  目標タイヤ前後力入力部、26f  タイヤ横力差分演算部、26g  タイヤ前後力差分演算部

Claims (18)

1. 　車両制御装置であって、
   　車両が走行すべき設定経路に基づいて求められた、前記車両の車輪部に発生させるべき目標タイヤ横力が入力される目標タイヤ横力入力部と、
   　前記設定経路に基づいて求められた、前記車輪部に発生させるべき目標タイヤ前後力が入力される目標タイヤ前後力入力部と、
   　前記車輪部のタイヤのスリップ率とタイヤ横力との相関関係における任意のスリップ率に対する前記タイヤ横力と前記目標タイヤ横力との差である第１差分と、前記スリップ率とタイヤ前後力との相関関係における任意のスリップ率に対する前記タイヤ前後力と前記目標タイヤ前後力との差である第２差分と、の合計の最小値に対応する最適スリップ率を達成するための指令を、前記車両の制駆動に関するアクチュエータに出力するアクチュエータ出力部と、
   　を備える車両制御装置。
2. 　請求項１に記載の車両制御装置において、
   　前記車両の挙動を検出する車両挙動検出部により検出された車両挙動情報に基づいて求められた、前記車輪部に発生しているタイヤ横力と、前記スリップ率と、に基づいて求められた、前記車輪部に発生可能な最大タイヤ横力が入力される最大タイヤ横力入力部と、
   　前記最大タイヤ横力に基づいて求められた、前記車輪部に発生可能な最大タイヤ前後力が入力される最大タイヤ前後力入力部と、
   　を備え、
   　前記アクチュエータ出力部は、前記最大タイヤ横力から前記スリップ率と前記タイヤ横力との前記相関関係を求め、前記最大タイヤ前後力から前記スリップ率と前記タイヤ前後力との前記相関関係を求める
   　車両制御装置。
3. 　請求項２に記載の車両制御装置において、
   　前記最適スリップ率は、前記第１差分に対して第１重み付けをした第１重み付け後差分と、前記第２差分に対して第２重み付けをした第２重み付け後差分と、を合計することで求められる
   　車両制御装置。
4. 　請求項３に記載の車両制御装置において、
   　前記第１重み付けをωx、前記第２重み付けωyとしたとき、下記の式
   　ωx+ωy=1
   　を満足する
   　車両制御装置。
5. 　請求項４に記載の車両制御装置において、
   　前記第１重み付けおよび前記第２重み付けは、車両諸元に基づき予め設定されている
   　車両制御装置。
6. 　請求項４に記載の車両制御装置において、
   　前記第１重み付けおよび前記第２重み付けは、前記車両の走行状態に応じて変更される
   　車両制御装置。
7. 　請求項２に記載の車両制御装置において、
   　前記最大タイヤ横力を記憶する最大タイヤ横力記憶部に記憶された記憶最大タイヤ横力が入力される記憶最大タイヤ横力入力部を備え、
   　前記車両挙動検出部に異常が生じた場合、前記記憶最大タイヤ横力入力部に前記記憶最大タイヤ横力が入力され、前記最大タイヤ前後力入力部には、前記最大タイヤ横力に代えて、前記記憶最大タイヤ横力に基づいて求められた記憶最大タイヤ前後力が入力される
   　車両制御装置。
8. 　請求項２に記載の車両制御装置において、
   　前記アクチュエータ出力部は、前記車両挙動検出部に異常が生じた場合、前記最適スリップ率を達成するための指令に代えて、前記目標タイヤ前後力入力部に入力された前記目標タイヤ前後力に基づいて求められた所定スリップ率を達成するための指令を前記アクチュエータに出力する
   　車両制御装置。
9. 　請求項１に記載の車両制御装置において、
   　前記アクチュエータ出力部は、前記車輪部の全輪で前記最適スリップ率を達成するための指令を前記アクチュエータに出力する
   　車両制御装置。
10. 　請求項１に記載の車両制御装置において、
    　前記アクチュエータ出力部は、前記車輪部のうち少なくとも１輪で前記最適スリップ率を達成するための指令を前記アクチュエータに出力する
    　車両制御装置。
11. 　車両制御方法であって、
    　車両が走行すべき設定経路に基づいて求められた、前記車両の車輪部に発生させるべき目標タイヤ横力および目標タイヤ前後力の入力を受け付け、
    　前記車輪部のタイヤのスリップ率とタイヤ横力との相関関係における任意のスリップ率に対する前記タイヤ横力と前記目標タイヤ横力との差である第１差分と、前記スリップ率とタイヤ前後力との相関関係における任意のスリップ率に対する前記タイヤ前後力と前記目標タイヤ前後力との差である第２差分と、の合計の最小値に対応する最適スリップ率を達成するための指令を、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。
12. 　請求項１１に記載の車両制御方法において、
    　検出された車両挙動情報に基づいて求められた、前記車輪部に発生しているタイヤ横力と、前記スリップ率と、に基づいて求められた、前記車輪部に発生可能な最大タイヤ横力の入力を受け付け、
    　前記最大タイヤ横力に基づいて求められた、前記車輪部に発生可能な最大タイヤ前後力の入力を受け付け、
    　前記最大タイヤ横力から前記スリップ率と前記タイヤ横力との前記相関関係を求め、
    　前記最大タイヤ前後力から前記スリップ率と前記タイヤ前後力との前記相関関係を求める
    　車両制御方法。
13. 　請求項１２に記載の車両制御方法において、
    　前記最適スリップ率は、前記第１差分に対して第１重み付けをした第１重み付け後差分と、前記第２差分に対して第２重み付けをした第２重み付け後差分と、を合計することで求められる
    　車両制御方法。
14. 　請求項１３に記載の車両制御方法において、
    　前記第１重み付けをωx、前記第２重み付けωyとしたとき、下記の式
      ωx+ωy=1
    　を満足する
    　車両制御方法。
15. 　車両制御システムであって、
    　車両の挙動を検出する車両挙動検出部と、
    　前記車両挙動検出部により検出された車両挙動情報に基づいて前記車両の車輪部に発生しているタイヤ横力を求めるタイヤ横力演算部と、
    　前記車両挙動情報に基づいて前記車輪部のスリップ率を求めるスリップ率演算部と、
    　前記車両が走行すべき設定された経路に基づいて、前記車輪部に発生させるべき目標タイヤ横力を求める目標タイヤ横力演算部と、
    　前記設定された経路に基づいて前記車輪部に発生させるべき目標タイヤ前後力を求める目標タイヤ前後力演算部と、
    　前記車輪部のタイヤのスリップ率とタイヤ横力との相関関係における任意のスリップ率に対する前記タイヤ横力と前記目標タイヤ横力との差である第１差分を求めるタイヤ横力差分演算部と、
    　前記スリップ率とタイヤ前後力との相関関係における任意のスリップ率に対する前記タイヤ前後力と前記目標タイヤ前後力との差である第２差分を求めるタイヤ前後力差分演算部と、
    　前記第１差分と前記第２差分との合計の最小値に対応する最適スリップ率を求める最適スリップ率演算部と、
    　前記最適スリップ率を達成するための指令を、前記車両の制駆動に関するアクチュエータに出力するアクチュエータ出力部と、
    　を備える車両制御システム。
16. 　請求項１５に記載の車両制御システムにおいて、
    　前記タイヤ横力演算部により求められた前記タイヤ横力と、前記スリップ率演算部により求められた前記スリップ率と、に基づいて、前記車輪部に発生可能な最大タイヤ横力を求める最大タイヤ横力演算部と、
    　前記最大タイヤ横力に基づいて、前記車輪部に発生可能な最大タイヤ前後力を求める最大タイヤ前後力演算部と、
    　を備え、
    　前記タイヤ横力差分演算部は、前記スリップ率と前記タイヤ横力との前記相関関係を前記最大タイヤ横力から求め、前記タイヤ前後力差分演算部は、前記スリップ率と前記タイヤ前後力との前記相関関係を前記最大タイヤ前後力から求める
    　車両制御システム。
17. 　請求項１６に記載の車両制御システムにおいて、
    　前記最適スリップ率は、前記第１差分に対して第１重み付けをした第１重み付け後差分と、前記第２差分に対して第２重み付けをした第２重み付け後差分と、を合計することで求められる
    　車両制御システム。
18. 　請求項１７に記載の車両制御システムにおいて、
    　前記第１重み付けをωx、前記第２重み付けωyとしたとき、下記の式
      ωx+ωy=1
    　を満足する
    　車両制御システム。

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