WO2023089889A1 - 車両制御装置、車両制御方法、及び車両制御システム - Google Patents

車両制御装置、車両制御方法、及び車両制御システム Download PDF

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vehicle
angle
control
wheel steering
control unit
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French (fr)
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祐一郎 水口
康幸 田邉
嘉憲 河野
杏一 田上
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日立Astemo株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W30/00—Purposes of road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub-unit, e.g. of systems using conjoint control of vehicle sub-units
    • B60W30/10—Path keeping
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W60/00—Drive control systems specially adapted for autonomous road vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D6/00—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits

Definitions

  • the present invention relates to a vehicle control device, a vehicle control method, and a vehicle control system.
  • the target value of the lateral movement amount of the target trajectory is determined so that the lateral acceleration and the lateral jerk are equal to or less than predetermined values, and the target value of the attitude angle of the target trajectory is , the sideslip angle of the vehicle is determined to be zero, and from the target trajectory and the vehicle state quantity, the steering angles of the front and rear wheels required for the travel trajectory of the own vehicle to become the target trajectory are calculated.
  • the force for moving the vehicle in the lateral direction is the tire pressure. If the lateral force is in an unstable state, it may become difficult to achieve highly accurate tracking of the target trajectory.
  • the present invention has been made in view of the conventional circumstances, and an object of the present invention is to provide a vehicle control device, a vehicle control method, and a vehicle control system capable of improving the tracking accuracy of a vehicle to a target trajectory. That's what it is.
  • the first angle formed by the orientation of the vehicle and the traveling direction of the vehicle is greater than the first reference angle.
  • a control command for actuating the rear wheel steering system of the vehicle is output so that
  • FIG. 1 is a block diagram showing a vehicle control system
  • FIG. FIG. 5 is a diagram showing changes in vehicle body slip angle due to rear wheel steering control
  • 4 is a time chart showing differences in vehicle body slip angle, lateral slip amount, and tire lateral force depending on whether rear wheel steering control is turned on or off.
  • 3 is a block diagram showing functions of a rear wheel steering control unit
  • FIG. 4 is a flow chart showing the process of a rear wheel steering control unit;
  • FIG. 1 is a block diagram showing one aspect of a vehicle control system 200 mounted on a vehicle 100 such as a four-wheeled vehicle.
  • the vehicle control system 200 is a system that controls motion of the vehicle 100 and includes an external world recognition section 300 , a vehicle state acquisition section 400 , a vehicle control device 500 and an actuator section 600 .
  • the external world recognition unit 300 acquires external world information of the vehicle 100, in other words, information related to the traveling environment of the road on which the vehicle 100 travels.
  • the external world recognition unit 300 includes a GPS (Global Positioning System) receiving unit 310, a map database 320, a wireless communication device 330, a camera 340, a radar 350, and a LiDAR (Light Detection and Ranging, Laser Imaging Detection and Ranging) 360. Prepare.
  • GPS receiver 310 measures the latitude and longitude of the position of vehicle 100 by receiving signals from GPS satellites.
  • Map database 320 is formed within a storage device mounted on vehicle 100 .
  • the map information in the map database 320 includes information such as road positions, road shapes, and intersection positions.
  • the wireless communication device 330 is a device for performing road-to-vehicle communication and/or vehicle-to-vehicle communication.
  • the wireless communication device 330 transmits information about the vehicle 100 to the roadside device and receives road traffic information such as curves and intersections from the roadside device.
  • road-to-vehicle communication wireless communication device 330 acquires road traffic information and behavior information of a communication partner vehicle from other vehicles, and transmits behavior information and road traffic information of vehicle 100 to other vehicles. do.
  • the camera 340 is a stereo camera, a monocular camera, an omnidirectional camera, or the like, and acquires image information around the vehicle 100 by photographing the surroundings of the vehicle 100 .
  • Radar 350 and LiDAR 360 detect objects around vehicle 100 and output information about the detected objects.
  • Objects detected by the radar 350 and the LiDAR 360 include moving objects and stationary objects.
  • Vehicle state acquisition unit 400 acquires information about the state of vehicle 100 including information about the motion state of vehicle 100 .
  • Vehicle state acquisition unit 400 includes, as one aspect, wheel speed sensor 410 , acceleration sensor 420 , gyro sensor 430 , and rear wheel steering angle sensor 440 .
  • the wheel speed sensor 410 is a sensor that detects the rotational speed of each wheel 101-104 of the vehicle 100.
  • Acceleration sensor 420 is a sensor that detects acceleration in vehicle behavior, and detects longitudinal acceleration, lateral acceleration (in other words, lateral acceleration), and vertical acceleration of vehicle 100 .
  • the gyro sensor 430 is a sensor that detects the angular velocity in vehicle behavior, and detects the yaw rate, roll rate, and pitch rate of the vehicle 100 .
  • Vehicle 100 can include a multi-axis inertial sensor in which acceleration sensor 420 and gyro sensor 430 are integrated.
  • Rear wheel steering angle sensor 440 is a sensor that detects the steering angle of rear wheels 103 and 104 .
  • the actuator unit 600 includes a driving device 610 such as an internal combustion engine or a motor that generates driving force for the vehicle 100, a braking device 620 that applies braking force to each wheel 101-104 of the vehicle 100, A front wheel steering device 630 for steering the front wheels 101 and 102 and a rear wheel steering device 640 for steering the rear wheels 103 and 104 are provided.
  • the driving device 610, the braking device 620, the front wheel steering device 630, and the rear wheel steering device 640 electronically control the control amounts (specifically, the driving force, the braking force, the front wheel steering angle, and the rear wheel steering angle) by electric signals. It is equipped with an actuator capable of
  • the vehicle control device 500 includes a microcomputer 510 as a control unit that performs calculations based on input information and outputs calculation results.
  • the microcomputer 510 includes an MPU (Microprocessor Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), etc., which are not shown. Note that the microcomputer 510 can also be called an MCU (Micro Controller Unit), a processor, a processing device, an arithmetic device, or the like.
  • Microcomputer 510 acquires information about the traveling environment of the road on which vehicle 100 travels, including location information of vehicle 100, road shape information, road surface information, information about objects around vehicle 100, and the like, from external world recognition unit 300. Further, the microcomputer 510 acquires information about the motion state of the vehicle 100 such as speed, longitudinal acceleration, lateral acceleration, vertical acceleration, yaw rate, roll rate, and pitch rate from the vehicle state acquisition unit 400 .
  • the microcomputer 510 has a trajectory following control function, which is a function of planning a target trajectory based on external information of the vehicle 100 and outputting a control command to the actuator unit 600 to cause the vehicle 100 to travel along the target trajectory.
  • the microcomputer 510 includes a surrounding situation recognizing section 511, a target trajectory generating section 512, and a trajectory following control section 513 as functional sections for trajectory following control.
  • Surrounding situation recognition section 511 recognizes the situation around vehicle 100 based on the external world information acquired from external world recognition section 300 and the information on the motion state of vehicle 100 acquired from vehicle state acquisition section 400 .
  • the surrounding conditions of the vehicle 100 recognized by the surrounding condition recognition unit 511 include road curvature, road surface cant, road surface gradient, road surface friction coefficient ⁇ , left and right lane marker positions, left and right road edge positions, moving objects, and Contains information such as stationary objects.
  • moving objects include, for example, pedestrians, bicycles, motorcycles, and other vehicles
  • stationary objects include, for example, fallen objects on the road, traffic lights, guardrails, curbs, road signs, trees, billboards, and the like. be.
  • the target trajectory generation unit 512 plans a target trajectory (in other words, a target route) that is a route along which the vehicle 100 will travel in the future based on the surrounding conditions of the vehicle 100 recognized by the surrounding condition recognition unit 511 .
  • the trajectory following control unit 513 acquires information on the target trajectory planned by the target trajectory generating unit 512, and sends a route following control command for causing the vehicle 100 to travel along the target trajectory to the front wheel steering device 630 of the actuator unit 600. Output.
  • the trajectory following control unit 513 In controlling the front wheel steering device 630, the trajectory following control unit 513 obtains a target front wheel steering angle ⁇ f for reducing the amount of deviation of the vehicle 100 from the target trajectory, and issues a front wheel steering command, which is a command related to the target front wheel steering angle ⁇ f. Output to the front wheel steering system 630 . In other words, the trajectory following control unit 513 obtains the deviation of the vehicle 100 from the target route, calculates a correction signal for reducing the calculated deviation, and outputs the calculated correction signal to the front wheel steering device 630. , to match the route on which the vehicle 100 travels with the target trajectory.
  • the trajectory following control unit 513 calculates the amount of deviation (in other words, deviation) of the vehicle 100 from the target trajectory, for example, the amount of lateral deviation [m] of the vehicle 100 from the target trajectory and the azimuth angle of the vehicle 100 from the target trajectory.
  • a deviation amount [deg] is obtained.
  • the lateral displacement amount is the distance from the center of gravity of vehicle 100 to a point on the target trajectory in the lateral direction of vehicle 100 (in other words, the lateral direction).
  • the azimuth angle deviation amount is the angle formed by the direction of the target trajectory and the traveling direction of the vehicle 100 . Note that the lateral deviation amount and the azimuth angle deviation amount are represented by plus and minus in the direction of deviation.
  • the trajectory tracking control unit 513 determines that the absolute value of the lateral deviation amount becomes smaller than the reference lateral deviation amount (reference lateral deviation amount ⁇ 0), and the absolute value of the azimuth angle deviation amount becomes the reference azimuth angle deviation amount (reference azimuth angle deviation amount ⁇ 0), and outputs a front wheel steering command to the front wheel steering device 630 according to the target front wheel steering angle ⁇ f.
  • the trajectory following control unit 513 sets the target front wheel steering angle ⁇ f so that the lateral deviation amount becomes zero and the azimuth angle deviation amount becomes zero, and according to the target front wheel steering angle ⁇ f A front wheel steering command is output to the front wheel steering device 630 .
  • the trajectory following control by the trajectory following control unit 513 obtains the azimuth angle deviation amount between the direction of the target trajectory and the traveling direction of the vehicle 100 as the second angle, and uses this second angle as the second reference. Includes control to be less than angle.
  • the trajectory tracking control unit 513 multiplies the lateral deviation amount by the first gain G1 to obtain the first operation amount, and multiplies the azimuth deviation amount by the second gain G2 to obtain the second operation amount.
  • a target front wheel steering angle ⁇ f of the front wheels 101 and 102 (or a front wheel steering command to be output to the front wheel steering device 630) is obtained from the first operation amount and the second operation amount.
  • the target front wheel steering angle .theta.f is set to an angle where the neutral position is zero and the direction of steering from the neutral position is indicated by plus or minus.
  • microcomputer 510 functions as a functional unit that outputs a control command for operating the rear wheel steering device 640 in order to improve the tracking accuracy in the track following control for causing the vehicle 100 to travel along the target track.
  • a portion 515 is provided. The functions of the rear wheel steering control unit 515 will be described in detail below.
  • the trajectory following control unit 513 controls the steering angle of the front wheels 101 and 102 based on the amount of deviation of the vehicle 100 from the target trajectory, thereby causing the route on which the vehicle 100 travels to follow the target trajectory.
  • the tire lateral force which is the force for laterally moving the vehicle 100
  • highly accurate tracking of the target trajectory is achieved. can become difficult.
  • rear wheel steering control unit 515 operates rear wheel steering device 640 to actively change the steering angle of rear wheels 103 and 104 when track following control is performed to cause vehicle 100 to travel along the target track. By providing this, the tracking accuracy of the vehicle 100 to the target trajectory is improved.
  • the rear wheel steering control unit 515 controls the vehicle body slip, which is the angle formed by the orientation of the vehicle 100 and the traveling direction of the vehicle 100 (in other words, the inclination of the longitudinal axis of the vehicle body with respect to the traveling direction of the vehicle body).
  • a target rear wheel steering angle ⁇ r which is a target steering angle of the rear wheels 103 and 104, is set such that the angle ⁇ is smaller than the reference vehicle body slip angle ⁇ TH.
  • the rear wheel steering control unit 515 sets the target rear wheel steering angle ⁇ r, which is the target steering angle of the rear wheels 103 and 104, so that the vehicle body slip angle ⁇ becomes zero.
  • the rear wheel steering control unit 515 obtains the vehicle body slip angle ⁇ , which is the angle between the direction of the vehicle 100 and the traveling direction of the vehicle 100, as a first angle, and this first angle becomes zero. or smaller than the first reference angle, which is a value near zero, to operate the rear wheel steering device 640. That is, the rear wheel steering control unit 515 actively gives a steering angle to the rear wheels 103 and 104 so that the vehicle body slip angle ⁇ approaches zero when the trajectory following control is performed.
  • the vehicle body slip angle ⁇ is calculated so as to indicate whether the traveling direction of the vehicle 100 is leftward or rightward with respect to the orientation of the vehicle 100 by plus or minus signs.
  • the rear wheel steering control unit 515 compares the absolute value of the vehicle body slip angle ⁇ with the reference vehicle body slip angle ⁇ TH (0 ⁇ TH). , the magnitude of the vehicle body slip angle ⁇ is determined.
  • FIG. 2 shows the difference in the vehicle body slip angle ⁇ and the azimuth angle deviation amount depending on whether the rear wheel steering control by the rear wheel steering control unit 515 is turned on or off.
  • the left side of FIG. 2 shows a state in which the rear wheel steering control unit 515 does not perform rear wheel steering control and the vehicle body slip angle ⁇ is greater than the reference vehicle body slip angle ⁇ TH.
  • an azimuth angle deviation amount which is the angle between the direction of the target trajectory and the traveling direction of the vehicle 100, occurs, and the accuracy of the vehicle 100 following the target trajectory is low. indicates that
  • the right side of FIG. 2 shows a state in which the vehicle body slip angle ⁇ is smaller than the reference vehicle body slip angle ⁇ TH due to rear wheel steering control performed by the rear wheel steering control unit 515, in other words, the vehicle body slips.
  • the angle ⁇ is shown to be zero.
  • the amount of azimuth angle deviation is suppressed, and the accuracy of following the target trajectory of the vehicle 100 is high.
  • FIG. 3 is a time chart showing differences in the vehicle body slip angle ⁇ , the lateral slip amount, and the tire lateral force depending on whether the rear wheel steering control by the rear wheel steering control unit 515 is turned on or off.
  • the tire lateral force in FIG. 3 shows the tire lateral force of the left front wheel 101 as a representative.
  • the tire lateral force which is the force for laterally moving the vehicle 100, oscillates when the vehicle body slip angle ⁇ increases.
  • the route following error that is, the amount of deviation of the vehicle 100 from the target trajectory, such as the amount of lateral deviation and the amount of azimuth angle deviation, increases.
  • the rear wheel steering control indicated by the dotted line in FIG. The occurrence of a deviation amount of 100 is suppressed.
  • the vehicle body slip angle ⁇ is expressed by Equation 1 using the lateral velocity v at the center of gravity of the vehicle and the longitudinal velocity u at the center of gravity of the vehicle. From Equation 1, the lateral velocity v at the center of gravity of the vehicle is stabilized by stabilizing the vehicle body slip angle ⁇ (in other words, maintaining near zero).
  • the lateral velocities vfl, vfr, vrl, and vrr at the tire points are the lateral velocity v at the center of gravity of the vehicle, the yaw rate r, the distance lf between the center of gravity of the vehicle and the front axle, and the distance between the center of gravity of the vehicle and the rear axle. It is represented by Equation 2 using lr.
  • the suffixes fl, fr, rl, and rr mean the left front wheel, right front wheel, left rear wheel, and right rear wheel, respectively.
  • the tire slip angle ⁇ xx is expressed by Equation 3 using the lateral velocity vxx at the tire point, the longitudinal velocity uxx at the tire point, and the actual steering angle ⁇ xx of the front wheels 101 and 102 .
  • the suffix xx means an arbitrary tire point value.
  • the tire lateral force Fyxx is stabilized. That is, by stabilizing the vehicle body slip angle ⁇ , the tire lateral force Fyxx is stabilized. Since the tire lateral force Fyxx is a force for moving the vehicle 100 in the lateral direction, the stability of the tire lateral force Fyxx suppresses the route following error.
  • FIG. 4 is a block diagram showing the functions of the rear wheel steering control section 515.
  • the rear wheel steering control unit 515 has functional units including a speed calculation unit 515A, a vehicle body slip angle calculation unit 515B, a deviation calculation unit 515C, a multiplication unit 515D, and a current command setting unit 515E.
  • the speed calculation unit 515A calculates acceleration information detected by the acceleration sensor 420 (specifically, longitudinal, lateral, and vertical acceleration information) and angular velocity information detected by the gyro sensor 430 (specifically, roll rate, pitch rate, yaw rate information). Then, the velocity calculation unit 515A calculates the lateral velocity v at the center of gravity of the vehicle and the longitudinal velocity u at the center of gravity of the vehicle based on the acquired acceleration and angular velocity information.
  • the velocity calculation unit 515A calculates the lateral velocity v and the longitudinal velocity u based on Equation 6 obtained by modifying Equation 5 of the equation of motion of a rigid body.
  • Equation 6 ⁇ x is longitudinal acceleration
  • ⁇ y is lateral acceleration
  • ⁇ z is vertical acceleration
  • p roll rate
  • q pitch rate
  • r yaw rate
  • w vertical velocity.
  • the subscripts _N and _N+1 in Equation 6 indicate each processing step.
  • the means by which the velocity calculator 515A obtains the lateral velocity v and the longitudinal velocity u is not limited to the means obtained according to Equation (6).
  • the speed calculator 515A can obtain the lateral speed v and the longitudinal speed u from the positional information of the vehicle 100 measured by the GPS receiver 310 .
  • the velocity calculation unit 515A can obtain the lateral velocity v and the longitudinal velocity u by integrating the longitudinal acceleration ⁇ x and the lateral acceleration ⁇ y. Further, the speed calculation unit 515A uses the driving state of the vehicle 100 as the acceleration information and the angular velocity information used to calculate the lateral velocity v and the longitudinal velocity u, instead of the measured values obtained by the acceleration sensor 420 and the gyro sensor 430. based estimates can be used.
  • the reference vehicle body slip angle ⁇ TH is 0 [deg] or a value in the vicinity of 0 [deg], and can be set to an angle of about 0.05-0.01 [deg], for example.
  • the numerical range when the reference vehicle body slip angle ⁇ TH is set to a value near 0 [deg] is not limited to 0.05-0.01 [deg], and any value can be set. Further, when the reference vehicle body slip angle ⁇ TH is set to a value near 0 [deg] other than 0 [deg], the deviation calculation unit 515C uses the vehicle body slip angle ⁇ (specifically, the absolute value of the vehicle body slip angle ⁇ ) as the reference. When the slip angle is less than the vehicle body slip angle ⁇ TH, the deviation ⁇ is output as zero.
  • Multiplying section 515D calculates the product of deviation ⁇ and gain G as target rear wheel steering angle ⁇ r. That is, the target rear wheel steering angle ⁇ r is set to a larger angle as the vehicle body slip angle ⁇ (more specifically, the absolute value of the vehicle body slip angle ⁇ ) increases.
  • the multiplier 515D can set the gain G to a constant value. Further, the multiplication unit 515D switches the gain G according to conditions such as the longitudinal direction speed u, the average value of the rotational speeds of the wheels 101 to 104 detected by the wheel speed sensor 410, the absolute value of the lateral direction acceleration ⁇ y, and the like. can be done.
  • Current command setting unit 515E multiplies the deviation between target rear wheel steering angle ⁇ r and the rear wheel steering angle detected by rear wheel steering angle sensor 440 by an arbitrary control gain such as a PID control gain value. is converted into a current command value for the actuator of the rear wheel steering device 640 .
  • current command setting unit 515E refers to a map that defines the correlation between target rear wheel steering angle ⁇ r and current command value, and sets target rear wheel steering angle ⁇ r to the current command for the actuator of rear wheel steering device 640.
  • a method of converting to a value may also be used. That is, current command setting unit 515E obtains a control command to be output to rear wheel steering device 640 in order to achieve target rear wheel steering angle ⁇ r.
  • the current command setting unit 515E also sets the longitudinal speed u, the average rotational speed of each wheel 101-104 detected by the wheel speed sensor 410, and the absolute value of the lateral acceleration ⁇ y.
  • a current command value as a control command to be output to the rear wheel steering device 640 can be obtained based on conditions such as a value.
  • microcomputer 510 controls target rear wheel steering angle ⁇ r obtained by multiplier 515D. can be output to the microcomputer that controls the rear wheel steering device 640 as a control command.
  • FIG. 5 is a flow chart showing the process of rear wheel steering control executed by microcomputer 510 (rear wheel steering control unit 515).
  • Microcomputer 510 acquires acceleration information detected by acceleration sensor 420 and gyro sensor 430 in step S1.
  • step S2 the microcomputer 510 obtains the lateral velocity v and the longitudinal velocity u.
  • microcomputer 510 determines whether vehicle 100 is stopped or traveling at an extremely low speed by determining whether longitudinal velocity u is greater than a predetermined velocity. That is, the predetermined speed in step S3 is a speed near zero.
  • the microcomputer 510 bypasses steps S4 to S7 and terminates this routine, so that the rear wheels 103 are operated without performing the rear wheel steering control. , 104 are held at the neutral position.
  • the microcomputer 510 calculates the vehicle body slip angle ⁇ from the lateral velocity v and the longitudinal velocity u based on Equation 1 described above, the longitudinal velocity u becomes the denominator of the division calculation.
  • the microcomputer 510 calculates the vehicle body slip angle ⁇ and performs rear wheel steering control based on the vehicle body slip angle ⁇ by bypassing steps S4 to S7 when the longitudinal velocity u is equal to or less than a predetermined velocity. Cancel. That is, when the longitudinal velocity u is less than or equal to the predetermined velocity, the microcomputer 510 does not operate the rear wheel steering device 640 and maintains the steering angles of the rear wheels 103 and 104 at the neutral position.
  • the microcomputer 510 sets the vehicle body slip angle ⁇ to zero irrespective of the lateral velocity v and the longitudinal velocity u when the longitudinal velocity u is equal to or less than a predetermined velocity.
  • the rear wheel steering control based on the angle ⁇ can be canceled.
  • the microcomputer 510 can use the average value of the rotational speeds of the wheels 101 to 104 detected by the wheel speed sensor 410 instead of the longitudinal speed u as the speed information used for determination in step S3. .
  • the microcomputer 510 proceeds from step S3 to step S4, and calculates the vehicle body slip angle ⁇ from the lateral velocity v and the longitudinal velocity u according to Equation 1 described above. .
  • the microcomputer 510 calculates the deviation ⁇ between the absolute value of the vehicle body slip angle ⁇ and the reference vehicle body slip angle ⁇ TH.
  • step S6 the microcomputer 510 calculates the target rear wheel steering angle ⁇ r based on the deviation ⁇ .
  • step S7 the microcomputer 510 converts the target rear wheel steering angle ⁇ r into a current command value for the actuator of the rear wheel steering device 640, and outputs the current command value.
  • the vehicle control device 500 includes a first microcomputer including a peripheral situation recognition unit 511, a target trajectory generation unit 512, and a trajectory following control unit 513, which are functional units for trajectory following control, and a rear wheel steering control unit. 515, a second microcomputer having respective functional units including a speed calculation unit 515A, a vehicle body slip angle calculation unit 515B, a deviation calculation unit 515C, a multiplication unit 515D, and a current command setting unit 515E.
  • the vehicle control system 200 can comprise the first microcomputer and the second microcomputer as separate units.
  • the microcomputer 510 determines the target rear wheel steering angle ⁇ r from the deviation ⁇ and the gain G. becomes zero), and the change in the target rear wheel steering angle ⁇ r can be stopped when the deviation ⁇ reaches the reference vehicle body slip angle ⁇ TH (0 ⁇ TH).
  • the microcomputer 510 can obtain the vehicle body slip angle ⁇ from the vehicle speed, lateral acceleration, and yaw rate. Further, when the vehicle 100 (in other words, the vehicle state acquisition unit 400) includes a vehicle body slip angle sensor including a vehicle speed sensor, a lateral acceleration sensor, and a yaw rate sensor, the vehicle control device 500 can detect the vehicle body slip angle Information on the vehicle body slip angle ⁇ can be obtained from the sensor.
  • the vehicle control device includes a control unit that outputs a result of calculation based on input information, The control unit When route following control is performed to cause the travel route of the vehicle to follow the target route by controlling the front wheel steering angle of the vehicle, A control command is output to change the rear wheel steering angle of the vehicle in a direction in which the vehicle body slip angle of the vehicle decreases.

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Abstract

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によれば、その一態様として、目標軌道に沿って車両を走行させるとき、前記車両の向きと前記車両の進行方向とがなす角度である第１の角度が第１の基準角度よりも小さくなるように、前記車両の後輪を操舵する後輪操舵装置を作動させる制御指令を出力し、また、前記目標軌道に対する前記車両のずれ量を小さくするための経路追従制御指令を、前記車両の前輪を操舵する前輪操舵装置に出力する。これにより、車両の目標軌道への追従精度を向上させることができる。

Description

車両制御装置、車両制御方法、及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、及び車両制御システムに関する。
　特許文献１の車両用自動操縦装置は、目標軌道の横方向移動量の目標値については、横加速度及び横ジャークが所定値以下となるように定め、前記目標軌道の姿勢角の目標値については、車両の横滑り角を零とするように定め、前記目標軌道と車両状態量から、自車両の走行軌道が前記目標軌道となるために必要な前後輪の操舵角を算出する。
特開平７－１７９１４０号公報
　ところで、目標軌道からの車両のずれ量を小さくするための経路追従制御を実施することで、車両を前記目標軌道に沿って走行させるときに、車両を横方向に移動させるための力であるタイヤ横力が不安定な状態であると、目標軌道への高精度な追従を達成することが難しくなるおそれがあった。
　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、車両の目標軌道への追従精度を向上させることができる、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、目標軌道に沿って車両を走行させるとき、前記車両の向きと前記車両の進行方向とがなす角度である第１の角度が第１の基準角度よりも小さくなるように、前記車両の後輪操舵装置を作動させる制御指令を出力する。
　本発明によれば、車両の目標軌道への追従精度を向上させることができる。
車両制御システムを示すブロック図である。 後輪操舵制御による車体スリップ角の変化を示す図である。 後輪操舵制御のオンオフによる車体スリップ角、横ずれ量、タイヤ横力の違いを示すタイムチャートである。 後輪操舵制御部の機能を示すブロック図である。 後輪操舵制御部のプロセスを示すフローチャートである。
　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、４輪自動車などの車両１００に搭載される車両制御システム２００の一態様を示すブロック図である。
　車両制御システム２００は、車両１００の運動を制御するシステムであって、外界認識部３００、車両状態取得部４００、車両制御装置５００、アクチュエータ部６００を備える。
　外界認識部３００は、車両１００の外界情報、換言すれば、車両１００が走行する走行路の走行環境に関する情報を取得する。
　外界認識部３００は、一態様として、ＧＰＳ（Global Positioning System）受信部３１０、地図データベース３２０、無線通信装置３３０、カメラ３４０、レーダ３５０、LiDAR（Light Detection and Ranging、Laser Imaging Detection and Ranging）３６０を備える。
　ＧＰＳ受信部３１０は、ＧＰＳ衛星から信号を受信することにより、車両１００の位置の緯度及び経度を測定する。
　地図データベース３２０は、車両１００に搭載された記憶装置内に形成される。
　なお、地図データベース３２０の地図情報は、道路位置、道路形状、交差点位置などの情報を含む。
　無線通信装置３３０は、路車間通信及び／または車車間通信を行うための装置である。
　路車間通信の場合、無線通信装置３３０は、車両１００の情報を路側機に送信し、カーブや交差点などの道路交通情報を路側機から受信する。
　また、車車間通信の場合、無線通信装置３３０は、他の車両から道路交通情報や通信相手の車両の挙動情報などを取得し、車両１００の挙動情報や道路交通情報などを他の車両に送信する。
　カメラ３４０は、ステレオカメラ、単眼カメラ、全周囲カメラなどであり、車両１００の周囲を撮影して、車両１００の周囲の画像情報を取得する。
　レーダ３５０及びLiDAR３６０は、車両１００の周囲の物体を検出し、検出した物体に関する情報を出力する。
　なお、レーダ３５０及びLiDAR３６０が検出する物体は、移動物体及び静止物体を含む。
　車両状態取得部４００は、車両１００の運動状態に関する情報を含む、車両１００の状態に関する情報を取得する。
　車両状態取得部４００は、一態様として、車輪速センサ４１０、加速度センサ４２０、ジャイロセンサ４３０、後輪舵角センサ４４０を備える。
　車輪速センサ４１０は、車両１００の各車輪１０１－１０４それぞれの回転速度を検出するセンサである。
　また、加速度センサ４２０は、車両挙動における加速度を検出するセンサであって、車両１００の前後方向加速度、横方向加速度（換言すれば、左右方向の加速度）、及び、上下方向加速度を検出する。
　また、ジャイロセンサ４３０は、車両挙動における角速度を検出するセンサであって、車両１００のヨーレート、ロールレート、及び、ピッチレートを検出する。
　なお、車両１００は、加速度センサ４２０とジャイロセンサ４３０とを一体化した多軸慣性センサを備えることができる。
　また、後輪舵角センサ４４０は、後輪１０３，１０４の舵角を検出するセンサである。
　アクチュエータ部６００は、車両１００の駆動力を発生する内燃機関やモータなどの駆動装置６１０、車両１００の各車輪１０１－１０４に制動力を付与する制動装置６２０、車両１００の進行方向を変えるために前輪１０１，１０２を操舵する前輪操舵装置６３０、後輪１０３，１０４を操舵する後輪操舵装置６４０を備える。
　上記の駆動装置６１０，制動装置６２０，前輪操舵装置６３０，後輪操舵装置６４０は、電気信号によって制御量（詳細には、駆動力、制動力、前輪舵角、後輪舵角）を電子制御することが可能なアクチュエータを備える。
　車両制御装置５００は、入力した情報に基づいて演算を行って演算結果を出力するコントロール部としてのマイクロコンピュータ５１０を備える。
　マイクロコンピュータ５１０は、図示を省略したＭＰＵ（Microprocessor Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）などを備える。
　なお、マイクロコンピュータ５１０は、ＭＣＵ（Micro Controller Unit）、プロセッサ、処理装置、演算装置などと言い換えることができる。
　マイクロコンピュータ５１０は、外界認識部３００から、車両１００の位置情報、道路形状情報、路面情報、車両１００周囲の物体に関する情報などを含む、車両１００が走行する走行路の走行環境に関する情報を取得する。
　また、マイクロコンピュータ５１０は、車両状態取得部４００から、速度、前後方向加速度、横方向加速度、上下方向加速度、ヨーレート、ロールレート、ピッチレートなどの車両１００の運動状態に関する情報を取得する。
　そして、マイクロコンピュータ５１０は、車両１００の外界情報などに基づき目標軌道を計画し、車両１００を目標軌道に沿って走行させるための制御指令をアクチュエータ部６００に出力する機能である、軌道追従制御機能を備える。
　マイクロコンピュータ５１０は、軌道追従制御のための機能部として、周囲状況認識部５１１、目標軌道生成部５１２、軌道追従制御部５１３を備える。
　周囲状況認識部５１１は、外界認識部３００から取得した外界情報、及び、車両状態取得部４００から取得した車両１００の運動状態に関する情報に基づき、車両１００の周囲の状況を認識する。
　周囲状況認識部５１１が認識する車両１００の周囲の状況は、道路の曲率、路面カント、路面勾配、路面の摩擦係数μ、左右のレーンマーカーの位置、左右の路端位置、移動物体、及び、静止物体などの情報を含む。
　なお、移動物体とは、たとえば、歩行者、自転車、オートバイ、他の車両などであり、静止物体とは、たとえば、路上の落下物、交通信号機、ガードレール、縁石、道路標識、樹木、看板などである。
　目標軌道生成部５１２は、周囲状況認識部５１１が認識した車両１００の周囲の状況に基づき、車両１００が将来走行する経路である目標軌道（換言すれば、目標経路）を計画する。
　軌道追従制御部５１３は、目標軌道生成部５１２が計画した目標軌道の情報を取得し、目標軌道に沿って車両１００を走行させるための経路追従制御指令を、アクチュエータ部６００の前輪操舵装置６３０に出力する。
　軌道追従制御部５１３は、前輪操舵装置６３０の制御において、目標軌道からの車両１００のずれ量を小さくするための目標前輪舵角θｆを求め、目標前輪舵角θｆに関する指令である前輪操舵指令を前輪操舵装置６３０に出力する。
　換言すれば、軌道追従制御部５１３は、目標経路からの車両１００の偏差を求め、求めた偏差を小さくするための訂正信号を演算し、演算した訂正信号を前輪操舵装置６３０に出力することで、車両１００が走行する経路を目標軌道に一致させる。
　軌道追従制御部５１３は、目標軌道からの車両１００のずれ量（換言すれば、偏差）として、たとえば、目標軌道からの車両１００の横ずれ量［m］と、目標軌道からの車両１００の方位角ずれ量［deg］とを求める。
　ここで、横ずれ量とは、車両１００の横方向（換言すれば、左右方向）における車両１００の重心から目標軌道上の点までの距離である。
　また、方位角ずれ量とは、目標軌道の方向と、車両１００の進行方向とのなす角度である。
　なお、横ずれ量及び方位角ずれ量は、ずれの方向がプラス、マイナスで表される。
　そして、軌道追従制御部５１３は、横ずれ量の絶対値が基準横ずれ量（基準横ずれ量≧０）より小さくなり、また、方位角ずれ量の絶対値が基準方位角ずれ量（基準方位角ずれ量≧０）より小さくなるように、目標前輪舵角θｆを設定し、係る目標前輪舵角θｆに応じた前輪操舵指令を前輪操舵装置６３０に出力する。
　好ましくは、軌道追従制御部５１３は、好ましくは、横ずれ量がゼロになり、また、方位角ずれ量がゼロになるように、目標前輪舵角θｆを設定し、係る目標前輪舵角θｆに応じた前輪操舵指令を前輪操舵装置６３０に出力する。
　換言すれば、軌道追従制御部５１３による軌道追従制御は、目標軌道の方向と車両１００の進行方向とのなす方位角ずれ量を第２の角度として求め、この第２の角度を第２の基準角度よりも小さくする制御を含む。
　詳細には、軌道追従制御部５１３は、横ずれ量に第１ゲインＧ１を乗算して第１操作量を求め、また、方位角ずれ量に第２ゲインＧ２を乗算して第２操作量を求め、第１操作量及び第２操作量から前輪１０１，１０２の目標前輪舵角θｆ（若しくは前輪操舵装置６３０に出力する前輪操舵指令）を求める。
　なお、目標前輪舵角θｆは、中立位置がゼロであり、中立位置からの操舵の方向をプラス、マイナスで表す角度として設定される。
　また、マイクロコンピュータ５１０は、目標軌道に沿って車両１００を走行させる軌道追従制御における追従精度を向上させるために、後輪操舵装置６４０を作動させる制御指令を出力する機能部として、後輪操舵制御部５１５を備える。
　以下では、後輪操舵制御部５１５の作用機能を詳細に説明する。
　前述したように、軌道追従制御部５１３は、目標軌道からの車両１００のずれ量に基づき前輪１０１，１０２の操舵角を制御することで、車両１００が走行する経路を目標軌道に追従させる。
　しかし、上記の軌道追従制御が実施される際に、車両１００を横方向に移動させるための力であるタイヤ横力が不安定な状態であると、目標軌道への高精度な追従を達成することが難しくなるおそれがある。
　そこで、後輪操舵制御部５１５は、車両１００を目標軌道に沿って走行させる軌道追従制御が実施されるとき、後輪操舵装置６４０を作動させて後輪１０３，１０４に能動的に舵角を与えることで、車両１００の目標軌道への追従精度を向上させる。
　具体的には、後輪操舵制御部５１５は、車両１００の向きと車両１００の進行方向とがなす角度である（換言すれば、車体進行方向に対する車体の前後方向軸線の傾きである）車体スリップ角βが、基準車体スリップ角βＴＨよりも小さくなるように、後輪１０３，１０４の目標舵角である目標後輪舵角θｒを設定する。
　好ましくは、後輪操舵制御部５１５は、車体スリップ角βがゼロになるように、後輪１０３，１０４の目標舵角である目標後輪舵角θｒを設定する。
　換言すれば、後輪操舵制御部５１５は、車両１００の向きと車両１００の進行方向とがなす角度である車体スリップ角βを第１の角度として求め、この第１の角度が、ゼロになるように、または、ゼロ近傍の値である第１の基準角度よりも小さくなるように、後輪操舵装置６４０を作動させる制御指令を出力する。
　つまり、後輪操舵制御部５１５は、軌道追従制御が実施されるときに、車体スリップ角βがゼロに近づくように、後輪１０３，１０４に能動的に舵角を与える。
　なお、本願において、車体スリップ角βは、車両１００の向きに対して車両１００の進行方向が左向きであるか右向きであるかをプラス、マイナスの符合で表すように算出される。
　そして、後輪操舵制御部５１５は、車体スリップ角βと基準車体スリップ角βＴＨとの比較処理において、車体スリップ角βの絶対値と、基準車体スリップ角βＴＨ（０≦βＴＨ）とを比較することで、車体スリップ角βの大きさを判断する。
　図２は、後輪操舵制御部５１５による後輪操舵制御のオンオフによる車体スリップ角β及び方位角ずれ量の違いを示す。
　図２の左側は、後輪操舵制御部５１５による後輪操舵制御を実施せず、車体スリップ角βが基準車体スリップ角βＴＨよりも大きくなっている状態を示す。
　そして、後輪操舵制御を実施しない状態では、目標軌道の方向と車両１００の進行方向とのなす角度である方位角ずれ量が発生し、車両１００の目標軌道への追従精度が低くなっていることを示す。
　一方、図２の右側は、後輪操舵制御部５１５が、後輪操舵制御を実施することで、車体スリップ角βが基準車体スリップ角βＴＨよりも小さくなっている状態、換言すれば、車体スリップ角βがゼロになっている状態を示す。
　そして、後輪操舵制御の実施状態では、方位角ずれ量の発生が抑えられ、車両１００の目標軌道への追従精度が高くなっていることを示す。
　図３は、後輪操舵制御部５１５による後輪操舵制御のオンオフによる、車体スリップ角β、横ずれ量、タイヤ横力の違いを示すタイムチャートである。
　なお、図３におけるタイヤ横力は、代表として左前輪１０１のタイヤ横力を示す。
　図３において実線で示す後輪操舵制御がオフの場合は、車体スリップ角βが大きくなったときに、車両１００を横方向に移動させるための力であるタイヤ横力が振動する。
　タイヤ横力が振動すると、車両１００を横方向に移動させる力が不安定になるため、経路追従誤差、つまり、横ずれ量、方位角ずれ量などの目標軌道からの車両１００のずれ量が大きくなる。
　一方、図３において点線で示す後輪操舵制御がオンの場合は、車体スリップ角βがゼロ近傍に保持され、タイヤ横力が安定するため、経路追従誤差、換言すれば、目標軌道からの車両１００のずれ量の発生が抑止される。
　以下では、後輪操舵制御によってタイヤ横力が安定するメカニズムを説明する。
　車体スリップ角βは、車両重心における横方向速度ｖと、車両重心における前後方向速度ｕを用いて数式１で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 　数式１から、車体スリップ角βが安定する（換言すれば、ゼロ近傍を維持する）ことで、車両重心における横方向速度ｖが安定することになる。
　また、タイヤ点における横方向速度ｖfl、ｖfr、ｖrl、ｖrrは、車両重心における横方向速度ｖと、ヨーレートｒと、車両重心と前輪車軸との距離ｌfと、車両重心と後輪車軸との距離ｌrを用いて数式２で表される。
　ここで、添え字のfl、fr、rl、rrは、それぞれ、左前輪、右前輪、左後輪、右後輪を意味する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　さらに、タイヤスリップ角βxxは、タイヤ点における横方向速度ｖxxと、タイヤ点における前後方向速度ｕxxと、前輪１０１，１０２の実舵角δxxを用いて数式３で表される。
　ここで、添え字のxxは、任意のタイヤ点の値であることを意味する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　数式２，数式３から、車両重心における横方向速度ｖが安定すると、タイヤ点における横方向速度ｖxxが安定し、さらに、タイヤ点における横方向速度ｖxxが安定すると、タイヤスリップ角βxxが安定することになる。
　ここで、タイヤ横力Ｆyxxは、コーナリングパワーＣＰと、タイヤスリップ角βxxを用いて数式４で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　数４から、タイヤスリップ角βxxが安定すると、タイヤ横力Ｆyxxが安定することになる。
　つまり、車体スリップ角βを安定させることで、タイヤ横力Ｆyxxが安定する。
　タイヤ横力Ｆyxxは、車両１００を横方向に移動させるための力であるから、タイヤ横力Ｆyxxの安定によって、経路追従誤差が抑制されることになる。
　図４は、後輪操舵制御部５１５の機能を示すブロック図である。
　後輪操舵制御部５１５は、速度算出部５１５Ａ、車体スリップ角算出部５１５Ｂ、偏差演算部５１５Ｃ、乗算部５１５Ｄ、電流指令設定部５１５Ｅの各機能部を有する。
　速度算出部５１５Ａは、加速度センサ４２０が検出する加速度の情報（詳細には、前後、左右、上下の加速度情報）、及び、ジャイロセンサ４３０が検出する角速度の情報（詳細には、ロールレート、ピッチレート、ヨーレートの情報）を取得する。
　そして、速度算出部５１５Ａは、取得した加速度、角速度の情報に基づき、車両重心における横方向速度ｖ、及び、車両重心における前後方向速度ｕを算出する。
　詳細には、速度算出部５１５Ａは、数式５の剛体の運動方程式を変形した数式６に基づき、横方向速度ｖ、前後方向速度ｕを算出する。
　なお、数式５、数式６において、αxは前後方向加速度、αyは横方向加速度、αzは上下方向加速度、ｐはロールレート、ｑはピッチレート、ｒはヨーレート、ｗは上下方向速度である。
　また、数式６の添え字の_N、_N+1は、各処理ステップを示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
　なお、速度算出部５１５Ａが横方向速度ｖ、前後方向速度ｕを求める手段は、数式６にしたがって求める手段に限定されない。
　たとえば、速度算出部５１５Ａは、ＧＰＳ受信部３１０が測定する車両１００の位置情報から横方向速度ｖ、前後方向速度ｕを求めることができる。
　また、速度算出部５１５Ａは、前後方向加速度αx、横方向加速度αyを積分して、横方向速度ｖ、前後方向速度ｕを求めることができる。
　さらに、速度算出部５１５Ａは、横方向速度ｖ及び前後方向速度ｕの算出に用いる加速度の情報及び角速度の情報として、加速度センサ４２０、ジャイロセンサ４３０による測定値に代えて、車両１００の運転状態に基づく推定値を用いることができる。
　車体スリップ角算出部５１５Ｂは、速度算出部５１５Ａが求めた、車両重心における横方向速度ｖ、及び、車両重心における前後方向速度ｕの情報を取得する。
　そして、車体スリップ角算出部５１５Ｂは、前述した数式１にしたがって、車体スリップ角βを算出する。
　なお、車体スリップ角算出部５１５Ｂは、車体スリップ角βが微小値であると仮定して、車体スリップ角βを、β＝ｖ／ｕとして求めることができる。
　偏差演算部５１５Ｃは、車体スリップ角β（詳細には、車体スリップ角βの絶対値）から、基準車体スリップ角βＴＨ（０≦βＴＨ）を減算して、偏差Δβ（Δβ＝｜β｜－βＴＨ）を算出する。
　なお、基準車体スリップ角βＴＨは、０［deg］または０［deg］近傍の値であって、たとえば、0.05－0.01［deg］程度の角度とすることができる。
　但し、基準車体スリップ角βＴＨを０［deg］近傍の値とするときの数値範囲を、0.05－0.01［deg］に限定するものではなく、任意の値を設定できる。
　また、基準車体スリップ角βＴＨを０［deg］以外の０［deg］近傍の値とするとき、偏差演算部５１５Ｃは、車体スリップ角β（詳細には、車体スリップ角βの絶対値）が基準車体スリップ角βＴＨ以下であるとき、偏差Δβをゼロとして出力する。
　乗算部５１５Ｄは、偏差ΔβとゲインＧとの乗算値を、目標後輪舵角θｒとして算出する。
　つまり、目標後輪舵角θｒは、車体スリップ角β（詳細には、車体スリップ角βの絶対値）が大きくなるほど大きな角度に設定される。
　なお、乗算部５１５Ｄは、ゲインＧを一定値とすることができる。
　また、乗算部５１５Ｄは、ゲインＧを、前後方向速度ｕ、車輪速センサ４１０が検出した各車輪１０１－１０４の回転速度の平均値、横方向加速度αyの絶対値などの条件に応じて切り替えることができる。
　電流指令設定部５１５Ｅは、たとえば、目標後輪舵角θｒと後輪舵角センサ４４０が検出した後輪舵角との偏差に対して、ＰＩＤ制御ゲイン値などの任意の制御ゲインを乗算することにより、後輪操舵装置６４０のアクチュエータの電流指令値に変換する。
　また、電流指令設定部５１５Ｅは、たとえば、目標後輪舵角θｒと電流指令値との相関を定めたマップを参照し、目標後輪舵角θｒを、後輪操舵装置６４０のアクチュエータの電流指令値に変換する方法でもよい。
　つまり、電流指令設定部５１５Ｅは、目標後輪舵角θｒを実現するために後輪操舵装置６４０に出力する制御指令を求める。
　なお、電流指令設定部５１５Ｅは、目標後輪舵角θｒの情報の他、前後方向速度ｕ、車輪速センサ４１０が検出した各車輪１０１－１０４の回転速度の平均値、横方向加速度αyの絶対値などの条件に基づき、後輪操舵装置６４０に出力する制御指令としての電流指令値を求めることができる。
　また、車両制御装置５００のマイクロコンピュータ５１０とは別のマイクロコンピュータが、後輪操舵装置６４０のアクチュエータへの通電を制御する場合、マイクロコンピュータ５１０は、乗算部５１５Ｄが求めた目標後輪舵角θｒの情報を、後輪操舵装置６４０を制御するマイクロコンピュータに対して制御指令として出力することができる。
　図５は、マイクロコンピュータ５１０（後輪操舵制御部５１５）が実行する後輪操舵制御のプロセスを示すフローチャートである。
　マイクロコンピュータ５１０は、ステップＳ１で、加速度センサ４２０及びジャイロセンサ４３０が検出した加速度の情報を取得する。
　次いで、マイクロコンピュータ５１０は、ステップＳ２で、横方向速度ｖ、及び、前後方向速度ｕを求める。
　そして、マイクロコンピュータ５１０は、ステップＳ３で、前後方向速度ｕが所定速度よりも大きいか否かを判断することで、車両１００が停止状態、または、極低速走行状態であるかを判断する。
　つまり、ステップＳ３における所定速度は、ゼロ近傍の速度である。
　ここで、前後方向速度ｕが所定速度以下である場合、マイクロコンピュータ５１０は、ステップＳ４－ステップＳ７を迂回して本ルーチンを終了させることで、後輪操舵制御を実施せずに、後輪１０３，１０４の舵角を中立位置に保持させる。
　マイクロコンピュータ５１０が、前述した数式１に基づき、横方向速度ｖ及び前後方向速度ｕから車体スリップ角βを算出する場合、前後方向速度ｕは除算演算の分母となる。
　このため、車両１００の停車状態や極低速状態などで前後方向速度ｕがゼロまたは微小値になった場合、演算結果としての車体スリップ角βが発散し、後輪操舵制御が誤動作する可能性がある。
　そこで、マイクロコンピュータ５１０は、前後方向速度ｕが所定速度以下である場合、ステップＳ４－ステップＳ７を迂回することで、車体スリップ角βの算出、及び、車体スリップ角βに基づく後輪操舵制御をキャンセルする。
　つまり、マイクロコンピュータ５１０は、前後方向速度ｕが所定速度以下である場合、後輪操舵装置６４０を作動させず、後輪１０３，１０４の舵角を中立位置に保持させる。
　なお、マイクロコンピュータ５１０は、前後方向速度ｕが所定速度以下である場合、横方向速度ｖ及び前後方向速度ｕに関わらずに車体スリップ角βをゼロに設定することで、実質的に、車体スリップ角βに基づく後輪操舵制御をキャンセルすることができる。
　また、マイクロコンピュータ５１０は、ステップＳ３での判断に用いる速度の情報として、前後方向速度ｕに代えて、車輪速センサ４１０が検出する各車輪１０１－１０４の回転速度の平均値を用いることができる。
　一方、マイクロコンピュータ５１０は、前後方向速度ｕが所定速度よりも大きい場合、ステップＳ３からステップＳ４に進み、前述した数式１にしたがって横方向速度ｖ及び前後方向速度ｕから車体スリップ角βを算出する。
　次いで、マイクロコンピュータ５１０は、ステップＳ５で、車体スリップ角βの絶対値と基準車体スリップ角βＴＨとの偏差Δβを演算する。
　そして、マイクロコンピュータ５１０は、ステップＳ６で、偏差Δβに基づき目標後輪舵角θｒを算出する。
　次いで、マイクロコンピュータ５１０は、ステップＳ７で、目標後輪舵角θｒを、後輪操舵装置６４０のアクチュエータの電流指令値に変換し、電流指令値を出力する。
　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。
　たとえば、車両制御装置５００は、軌道追従制御のための機能部である、周囲状況認識部５１１、目標軌道生成部５１２、軌道追従制御部５１３を備えた第１マイクロコンピュータと、後輪操舵制御部５１５を構成する、速度算出部５１５Ａ、車体スリップ角算出部５１５Ｂ、偏差演算部５１５Ｃ、乗算部５１５Ｄ、電流指令設定部５１５Ｅの各機能部を備えた第２マイクロコンピュータとを備えることができる。
　さらに、車両制御システム２００は、前記第１マイクロコンピュータと、前記第２マイクロコンピュータとを、個別のユニットとして備えることができる。
　また、上記実施形態において、マイクロコンピュータ５１０は、偏差ΔβとゲインＧとから目標後輪舵角θｒを定めるが、目標後輪舵角θｒを、偏差Δβを減らす方向（好ましくは、車体スリップ角βがゼロになる方向）に所定サイクル毎に設定値ずつ変化させ、偏差Δβが基準車体スリップ角βＴＨ（０≦βＴＨ）に達した時点で目標後輪舵角θｒの変化を停止させることができる。
　また、マイクロコンピュータ５１０は、車体スリップ角βを、車速、横加速度、ヨーレートから求めることができる。
　また、車両１００（換言すれば、車両状態取得部４００）が、車速センサ、横加速度センサ、及び、ヨーレートセンサで構成される車体スリップ角センサを備える場合、車両制御装置５００は、係る車体スリップ角センサから車体スリップ角βの情報を取得することができる。
　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。
　車両制御装置は、その一態様において、入力した情報に基づいて演算した結果を出力するコントロール部を備える車両制御装置であって、
　前記コントロール部は、
　車両の前輪舵角の制御によって、前記車両の走行経路を目標経路に追従させる経路追従制御が行われるときに、
　前記車両の車体スリップ角が小さくなる方向に前記車両の後輪舵角を変化させる制御指令を出力する。
　１００…車両、１０１，１０２…前輪、１０３，１０４…後輪、２００…車両制御システム、３００…外界認識部、４００…車両状態取得部、５００…車両制御装置（コントロールユニット）、５１０…マイクロコンピュータ（コントロール部）、６００…アクチュエータ部、６３０…前輪操舵装置、６４０…後輪操舵装置

Claims (11)

  1. 　入力した情報に基づいて演算した結果を出力するコントロール部を備える車両制御装置であって、
    　前記コントロール部は、
    　車両を走行させる目標軌道に関する情報を取得し、
    　前記目標軌道に沿って前記車両を走行させるとき、前記車両の向きと前記車両の進行方向とがなす角度である第１の角度が第１の基準角度よりも小さくなるように、前記車両の後輪操舵装置を作動させる制御指令を出力する、
    　車両制御装置。
  2. 　請求項１に記載の車両制御装置であって、
    　前記コントロール部は、
    　前記目標軌道に対する前記車両のずれ量を小さくするための経路追従制御指令を出力する、
    　車両制御装置。
  3. 　請求項２に記載の車両制御装置であって、
    　前記経路追従制御指令は、
    　前記目標軌道の方向と前記車両の進行方向とのなす角度である第２の角度を、第２の基準角度より小さくするための制御を含む、
    　車両制御装置。
  4. 　請求項３に記載の車両制御装置であって、
    　前記コントロール部は、
    　前記第１の角度が、ゼロになるように前記制御指令を出力する、
    　車両制御装置。
  5. 　請求項４に記載の車両制御装置であって、
    　前記コントロール部は、
    　前記第２の角度が、ゼロになるように前記経路追従制御指令を出力する、
    　車両制御装置。
  6. 　請求項１に記載の車両制御装置であって、
    　前記コントロール部は、
    　前記車両の前後方向の速度と、前記車両の横方向の速度と、に基づいて前記第１の角度を求める、
    　車両制御装置。
  7. 　請求項６に記載の車両制御装置であって、
    　前記コントロール部は、
    　前記車両の前後方向の速度が所定速度より大きい場合に、前記制御指令を出力する、
    　車両制御装置。
  8. 　請求項１に記載の車両制御装置であって、
    　前記コントロール部は、
    　前記第１の角度が、ゼロになるように前記制御指令を出力する、
    　車両制御装置。
  9. 　請求項１に記載の車両制御装置であって、
    　前記コントロール部は、
    　前記車両の前後方向の速度が所定速度より大きい場合に、前記制御指令を出力する、
    　車両制御装置。
  10. 　車両に搭載されたコントロールユニットが実行する車両制御方法であって、
    　車両を走行させる目標軌道に関する情報を取得し、
    　前記車両を前記目標軌道に追従させるとき、前記車両の向きと前記車両の進行方向とがなす角度である第１の角度が第１の基準角度よりも小さくなるように、前記車両の後輪操舵装置を作動させる制御指令を出力する、
    　車両制御方法。
  11. 　車両が走行する走行路における前方の外界情報を取得する外界認識部と、
    　前記車両の後輪を操舵する後輪操舵装置と、
    　入力した情報に基づいて演算した結果を出力するコントロール部であって、
    　前記外界情報に基づいて求められた目標軌道に関する情報を取得し、
    　前記車両を前記目標軌道に追従させるとき、前記車両の向きと前記車両の進行方向とがなす角度である第１の角度が第１の基準角度よりも小さくなるように、前記後輪操舵装置を作動させる制御指令を出力する、
    　前記コントロール部と、
    　を備える車両制御システム。
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