WO2024166370A1 - 車両制御装置および車両制御方法 - Google Patents

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毅 米田
勝 小暮
正容 齊藤
直人 矢吹
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    • B60L2270/145—Structure borne vibrations
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    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72—Electric energy management in electromobility

Definitions

  • This disclosure relates to a vehicle control device and a vehicle control method that are installed in a vehicle.
  • Patent Documents 1 and 2 Various technologies have been proposed to operate vehicles more safely (see, for example, Patent Documents 1 and 2).
  • a vehicle control device is a device that controls a vehicle that runs by being driven by a motor.
  • This vehicle control device includes a control unit that is capable of deriving a target torque by adding a periodically fluctuating torque to a required torque according to an acceleration request, and controlling the torque of the motor based on the derived target torque.
  • This control unit is capable of controlling the torque of the motor based on the target torque when any of the slip angle, slip ratio, and road surface utilization rate of the vehicle becomes greater than a predetermined threshold value.
  • a vehicle control method is a method for controlling a vehicle that runs by motor drive. This vehicle control method includes the following two steps. (A) Deriving a target torque by adding a periodically varying torque to a torque requirement corresponding to an acceleration requirement. (B) Controlling the torque of the motor based on the derived target torque when any one of the slip angle, slip ratio, and road surface utilization rate of the vehicle becomes larger than a predetermined threshold value.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of functional blocks of a vehicle including a vehicle control unit according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining an example of a procedure for deriving a target torque in the traveling control unit of FIG.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining an example of a torque control procedure in the travel control unit of FIG.
  • Fig. 4(A) is a diagram showing an example of a waveform of a required torque
  • Fig. 4(B) is a diagram showing an example of a waveform of a slip angle
  • Fig. 4(C) is a diagram showing an example of a waveform of a fluctuating torque
  • Fig. 4(D) is a diagram showing an example of a waveform of a target torque.
  • FIG. 9 is a diagram showing an example of the relationship between the slip ratio and the tire longitudinal force.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining an example of a torque control procedure in the traveling control unit of FIG. 1.
  • Fig. 11(A) is a diagram showing an example of a waveform of a required torque
  • Fig. 11(B) is a diagram showing an example of a waveform of a road surface utilization rate
  • Fig. 11(C) is a diagram showing an example of a waveform of a fluctuating torque
  • Fig. 11(D) is a diagram showing an example of a waveform of a target torque.
  • FIG. 12 is a diagram showing a modified example of the functional blocks of the vehicle shown in FIG.
  • the motor output is smoother than the engine output, making it difficult for the driver to detect vehicle slippage. As a result, the driver may not realize that the vehicle is possibly slipping, exposing the vehicle to danger. It is desirable to provide a vehicle control device and a vehicle control method that can make the driver aware of the possibility of vehicle slippage.
  • Fig. 1 illustrates an example of a schematic configuration of a vehicle 1 including a control unit 20 according to an embodiment of the present disclosure.
  • the control unit 20 corresponds to a specific example of a "control unit" in the present disclosure.
  • the vehicle 1 is capable of running by being driven by a motor.
  • the vehicle 1 includes a sensor unit 10, a control unit 20, and a motor 30.
  • the sensor unit 10 is configured to include various sensors mounted on the vehicle 1.
  • the sensor unit 10 is configured to include an accelerator opening sensor 11, a vehicle speed sensor 12, an acceleration sensor 13, an angular velocity sensor 14, a steering angle sensor 15, a steering torque sensor 16, and a road surface friction coefficient sensor 17.
  • the sensor unit 10 may include sensors other than those mentioned above.
  • the accelerator opening sensor 11 is capable of detecting the accelerator opening from the amount of depression of the accelerator pedal.
  • the accelerator opening sensor 11 is capable of outputting time series data (accelerator opening data) regarding the detected accelerator opening to the control unit 20.
  • the vehicle speed sensor 12 is capable of detecting the speed (vehicle speed) of the vehicle 1.
  • the vehicle speed sensor 12 is capable of outputting time series data (vehicle speed data) on the detected vehicle speed to the control unit 20.
  • the acceleration sensor 13 is capable of detecting the acceleration applied to the vehicle 1.
  • the acceleration sensor 13 is capable of outputting time series data (acceleration data) on the detected acceleration in three directions to the control unit 20.
  • the angular velocity sensor 14 is capable of detecting the angular velocity of the vehicle 1.
  • the angular velocity sensor 14 is capable of outputting time series data (angular velocity data) on the detected three angular velocities (yaw angular velocity, roll angular velocity, pitch angular velocity) to the control unit 20.
  • the steering angle sensor 15 is capable of detecting the steering angle (steering angle) of the steering wheel of the vehicle 1.
  • the steering angle sensor 15 is capable of outputting time series data (steering angle data) on the detected steering angle to the control unit 20.
  • the steering torque sensor 16 is capable of detecting the steering torque generated by the driver's steering wheel operation.
  • the steering torque sensor 16 is capable of outputting time series data (steering torque data) on the detected steering torque to the control unit 20.
  • the road surface friction coefficient sensor 17 is capable of estimating, for example, the friction coefficient of the road surface ahead of the vehicle 1.
  • the road surface friction coefficient sensor 17 is configured to include, for example, a camera that captures an image ahead of the vehicle 1, a temperature sensor (outside air temperature sensor, road surface temperature sensor), a near-infrared sensor, a laser light sensor (TOF (Time of Flight) sensor), and other non-contact sensors.
  • the road surface friction coefficient sensor 17 is capable of estimating the road surface friction coefficient, for example, based on the detection results of the above-mentioned non-contact sensors.
  • the road surface friction coefficient sensor 17 is capable of outputting time-series data (road surface friction coefficient data) on the estimated road surface friction coefficient to the control unit 20.
  • the road surface friction coefficient sensor 17 may be, for example, a road surface sensor that directly measures the road surface friction coefficient.
  • the control unit 20 is capable of controlling the entire vehicle 1.
  • the control unit 20 is, for example, a so-called ECU (Electronic Control Unit) and is configured to include, for example, one or more processors and one or more memories.
  • the control unit 20 may be configured to include, for example, a CPU (Central Processing Unit).
  • the control unit 20 is capable of controlling the entire vehicle 1, for example, by executing a program stored in a memory unit.
  • the control unit 20 is capable of controlling the vehicle 1 that runs by being driven by a motor.
  • the control unit 20 has a driving control unit 21, for example, as shown in FIG. 1.
  • the driving control unit 21 is capable of controlling the running of the vehicle 1 (for example, the torque of the motor 30).
  • the driving control unit 21 has a required torque derivation unit 22, a fluctuating torque derivation unit 23, and a motor torque control unit 24, for example, as shown in FIG. 1.
  • the required torque derivation unit 22 is capable of deriving a required torque according to an acceleration request.
  • the acceleration request refers to the depression of the accelerator pedal or a change in the amount of depression of the accelerator pedal.
  • the acceleration request may be made by the driver during manual driving, or by the cruise control unit 21 during automatic driving.
  • the required torque derivation unit 22 is capable of deriving the amount of torque (required torque) that should be generated by the motor 30 based on the accelerator opening data obtained from the accelerator opening sensor 11.
  • the fluctuating torque derivation unit 23 is capable of deriving fluctuating torque that fluctuates periodically.
  • the fluctuating torque is intended to make the driver aware of the possibility of vehicle 1 slipping by intentionally changing the behavior of the vehicle 1.
  • the fluctuating torque derivation unit 23 may, for example, be capable of making the fluctuation range, period, and waveform of the fluctuating torque constant regardless of the magnitude of the required torque.
  • the fluctuating torque derivation unit 23 may, for example, be capable of deriving fluctuating torque with a fluctuation range that is 10% of the magnitude of the required torque.
  • the motor torque control unit 24 is capable of deriving a target torque by adding a fluctuating torque to the required torque, and controlling the torque of the motor 30 based on the derived target torque.
  • the motor torque control unit 24 is capable of calculating the slip angle ⁇ of the vehicle 1 based on the sensor data obtained by the sensor unit 10.
  • the motor torque control unit 24 is capable of controlling the torque of the motor 30 based on the target torque when the calculated slip angle ⁇ becomes larger than a predetermined threshold value.
  • the motor torque control unit 24 is capable of controlling the torque of the motor 30 by using the required torque as the target torque.
  • the motor torque control unit 24 is capable of outputting the target torque as a control signal to the motor 30.
  • the motor 30 is configured to drive the steered wheels of the vehicle 1.
  • the motor 30 is capable of driving the steered wheels of the vehicle 1 according to the target torque input from the motor torque control unit 24.
  • the steered wheels refer to at least one of the front wheels and the rear wheels.
  • Fig. 2 is a diagram for explaining an example of a procedure for deriving a target torque.
  • the driving control unit 21 acquires an acceleration request from the accelerator opening sensor 11 (step S101). Next, when the driving control unit 21 acquires an acceleration request from the accelerator opening sensor 11 (step S102), if the acquired acceleration request is an acceleration or deceleration request (step S103; Y), it derives a fluctuating torque (step S104). If the acquired acceleration request is not an acceleration request or a deceleration request (step S103; N), or if the driving control unit 21 has derived a fluctuating torque in step S104, it derives a target torque (step S105). If the acquired acceleration request is not an acceleration request or a deceleration request, the driving control unit 21 sets the required torque according to the acceleration request as the target torque. If the driving control unit 21 has derived a fluctuating torque in step S104, it derives the target torque by adding a fluctuating torque that fluctuates periodically to the required torque according to the acceleration request.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining an example of a torque control procedure in the driving control unit 21.
  • the driving control unit 21 calculates the slip angle ⁇ based on the sensor data obtained by the sensor unit 10 (step S201). Next, the driving control unit 21 determines whether the calculated slip angle ⁇ is greater than a predetermined threshold value ⁇ th (step S202). As a result, if the slip angle ⁇ is greater than the predetermined threshold value ⁇ th (step S202; Y), the driving control unit 21 controls the torque of the motor 30 based on the periodically varying target torque (step S203). On the other hand, if the slip angle ⁇ is equal to or less than the predetermined threshold value ⁇ th (step S202; N), the driving control unit 21 controls the torque of the motor 30 based on the target torque that does not periodically vary (step S204). In this manner, torque control based on the derived target torque is performed.
  • a target torque is derived by adding a periodically varying fluctuating torque to the required torque according to the acceleration request, and the torque of the motor 30 is controlled based on the derived target torque.
  • the torque of the motor 30 is controlled based on the target torque.
  • the steering wheels of the vehicle 1 are driven according to the target torque, so that the behavior of the vehicle 1 fluctuates according to the target torque.
  • Figure 4(A) shows an example of the waveform of the required torque ta.
  • Figure 4(B) shows an example of the waveform of the slip angle ⁇ .
  • Figure 4(C) shows an example of the waveform of the fluctuating torque tb.
  • Figure 4(D) shows an example of the waveform of the target torque tc.
  • the cruise control unit 21 is capable of outputting the periodically varying target torque tc to the motor 30 at a timing before the timing at which the driver feels that the vehicle 1 is not accelerating as much as expected given the amount of accelerator depression.
  • the threshold value ⁇ th is set to the value of the slip angle ⁇ at a timing before the timing at which the driver feels that the vehicle 1 is not accelerating as much as expected given the amount of accelerator depression.
  • the cornering force F is a function of the slip angle ⁇ , as shown in FIG. 5, for example.
  • the tangent to this function corresponds to the cornering power K.
  • the amount of change in cornering force F with respect to the slip angle ⁇ corresponds to the cornering power K.
  • ⁇ F/ ⁇ the amount of change in cornering force F with respect to the slip angle ⁇
  • the cornering power K is large, a small change in the slip angle ⁇ results in a large change in the cornering force F.
  • the cornering power K suddenly decreases.
  • the cornering power K decreases, the increase in cornering force F with respect to the change in the slip angle ⁇ decreases. This causes a phenomenon in which the vehicle 1 does not accelerate as much as the driver expected, despite the amount of depression of the accelerator.
  • the slip angle ⁇ at a timing before the timing at which the driver feels that the vehicle 1 is not accelerating as expected in relation to the amount of accelerator depression is set as the threshold value ⁇ th, and when the slip angle ⁇ becomes larger than the threshold value ⁇ th, the driving control unit 21 is able to control the torque of the motor 30 based on the periodically varying target torque.
  • the threshold value ⁇ th is a value larger than 0 and smaller than the slip angle ⁇ at which the cornering power K becomes a negative value. This makes it possible to make the driver aware of the possibility of the vehicle 1 slipping before the vehicle 1 is exposed to danger.
  • the motor torque control unit 24 may be capable of calculating a slip ratio ⁇ instead of the slip angle ⁇ .
  • the slip ratio ⁇ is calculated as (Vw-V)/Vw during acceleration, and as (V-Vw)/Vw during deceleration, where V is the vehicle speed and Vw is the wheel speed.
  • the motor torque control unit 24 is capable of controlling the torque of the motor 30 based on the target torque when the calculated slip ratio ⁇ becomes greater than a predetermined threshold.
  • the motor torque control unit 24 is capable of controlling the torque of the motor 30 by using the required torque as the target torque.
  • the motor torque control unit 24 is capable of outputting the target torque as a control signal to the motor 30.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining an example of a torque control procedure in the driving control unit 21.
  • the driving control unit 21 calculates the slip ratio ⁇ based on the sensor data obtained by the sensor unit 10 (step S301). Next, the driving control unit 21 determines whether the calculated slip ratio ⁇ is greater than a predetermined threshold ⁇ th (step S302). As a result, if the slip ratio ⁇ is greater than the predetermined threshold ⁇ th (step S302; Y), the driving control unit 21 controls the torque of the motor 30 based on the periodically fluctuating target torque (step S303). On the other hand, if the slip ratio ⁇ is equal to or less than the predetermined threshold ⁇ th (step S302; N), the driving control unit 21 controls the torque of the motor 30 based on the target torque that does not vary periodically (step S304). In this manner, torque control based on the derived target torque is performed.
  • a target torque is derived by adding a periodically varying fluctuating torque to the required torque according to the acceleration request, and the torque of the motor 30 is controlled based on the derived target torque.
  • the torque of the motor 30 is controlled based on the target torque.
  • the steering wheels of the vehicle 1 are driven according to the target torque, so that the behavior of the vehicle 1 fluctuates according to the target torque.
  • Figure 7(A) shows an example of the waveform of the required torque ta.
  • Figure 7(B) shows an example of the waveform of the slip ratio ⁇ .
  • Figure 7(C) shows an example of the waveform of the fluctuating torque tb.
  • Figure 7(D) shows an example of the waveform of the target torque tc.
  • the cornering force F stops increasing with an increase in the slip ratio ⁇ , and the cornering power K decreases. This means that it becomes gradually more difficult for the vehicle 1 to turn as the slip ratio ⁇ increases.
  • the tire longitudinal force stops increasing with an increase in the slip ratio ⁇ . This means that it becomes gradually more difficult for the vehicle 1 to accelerate as the slip ratio ⁇ increases.
  • the driver realizes that it is gradually becoming more difficult for the vehicle 1 to turn or to accelerate, the vehicle 1 may be exposed to danger.
  • the cornering force F is a function of the slip ratio ⁇ , as shown in Figure 8, for example.
  • the tangent to this function corresponds to the cornering power K.
  • the amount of change in cornering force F with respect to the slip ratio ⁇ corresponds to the cornering power K.
  • the cornering power K is large, a small change in the slip ratio ⁇ results in a large change in the cornering force F.
  • the cornering power K suddenly decreases.
  • the cornering power K decreases, the increase in cornering force F with respect to the change in the slip ratio ⁇ decreases. This causes a phenomenon in which the vehicle 1 does not accelerate as much as the driver expected, despite the amount of depression of the accelerator.
  • the slip ratio ⁇ at a timing before the timing at which the driver feels that the vehicle 1 is not turning as much as expected given the amount of steering wheel rotation is set as a threshold value ⁇ th1, and when the slip ratio ⁇ becomes larger than the threshold value ⁇ th1, the driving control unit 21 is able to control the torque of the motor 30 based on the periodically varying target torque. This makes it possible to make the driver aware of the possibility of vehicle 1 slipping before the vehicle 1 is exposed to danger.
  • the slip ratio ⁇ at a timing before the timing at which the driver feels that the vehicle 1 is not accelerating as much as expected in relation to the amount of accelerator depression is set as a threshold value ⁇ th2, and when the slip ratio ⁇ becomes larger than the threshold value ⁇ th2, the driving control unit 21 is able to control the torque of the motor 30 based on the periodically varying target torque. This makes it possible to make the driver aware of the possibility of vehicle 1 slipping before the vehicle 1 is exposed to danger.
  • the motor torque control unit 24 may be capable of calculating a road surface utilization rate R instead of the slip angle ⁇ .
  • the road surface utilization rate R is calculated by the following formula (1).
  • Fx is the tire longitudinal force [N], and is calculated, for example, by inputting the sensor data obtained from the sensor unit 10 into a magic formula or the like.
  • Fy is the tire longitudinal force (cornering force) [N], and is calculated, for example, by inputting the sensor data obtained from the sensor unit 10 into a magic formula or the like.
  • Fz is the tire ground contact load [N], and is obtained, for example, by a vehicle model.
  • the motor torque control unit 24 is capable of controlling the torque of the motor 30 based on the target torque when the calculated road surface utilization rate R is greater than a predetermined threshold. When the calculated road surface utilization rate R is equal to or less than a predetermined threshold, the motor torque control unit 24 is capable of controlling the torque of the motor 30 by using the required torque as the target torque. The motor torque control unit 24 is capable of outputting the target torque as a control signal to the motor 30.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining an example of a torque control procedure in the driving control unit 21.
  • the driving control unit 21 calculates the road surface utilization rate R based on the sensor data obtained by the sensor unit 10 (step S401). Next, the driving control unit 21 determines whether the calculated road surface utilization rate R is greater than a predetermined threshold value Rth (step S402). As a result, if the road surface utilization rate R is greater than the predetermined threshold value Rth (step S402; Y), the driving control unit 21 controls the torque of the motor 30 based on the periodically fluctuating target torque (step S403). On the other hand, if the road surface utilization rate R is equal to or less than the predetermined threshold value Rth (step S402; N), the driving control unit 21 controls the torque of the motor 30 based on the target torque that does not vary periodically (step S404). In this manner, torque control based on the derived target torque is performed.
  • a target torque is derived by adding a periodically varying fluctuating torque to the required torque according to the acceleration request, and the torque of the motor 30 is controlled based on the derived target torque.
  • the torque of the motor 30 is controlled based on the target torque.
  • the steering wheels of the vehicle 1 are driven according to the target torque, so that the behavior of the vehicle 1 fluctuates according to the target torque.
  • FIG. 11(A) shows an example of the waveform of the required torque ta.
  • FIG. 11(B) shows an example of the waveform of the road surface utilization rate R.
  • FIG. 11(C) shows an example of the waveform of the fluctuating torque tb.
  • FIG. 11(D) shows an example of the waveform of the target torque tc.
  • a target torque tc having a waveform in which a fluctuating torque tb is added to the required torque ta is generated (Figs. 11(C) and 11(D)).
  • the cruise control unit 21 outputs the target torque tc having a waveform as shown in Fig. 11(D) to the motor 30.
  • the motor 30 drives the steered wheels of the vehicle 1 according to the target torque tc input from the cruise control unit 21.
  • the behavior of the vehicle 1 fluctuates according to the target torque tc.
  • the cornering force F increases.
  • the rate of increase in the cornering force F relative to the road surface utilization rate R becomes gentler. This means that as the road surface utilization rate R increases, the tires begin to slip. When such tire slip occurs, the driver feels that the vehicle 1 is not accelerating as much as expected given how much the accelerator is depressed. However, once the driver recognizes the tire slip, the vehicle 1 may be exposed to danger.
  • the driving control unit 21 is able to output the periodically varying target torque tc to the motor 30 at a timing before the driver feels that the vehicle 1 is not accelerating as much as expected given the amount of accelerator depression.
  • the threshold value Rth is set to the value of the road surface utilization rate R at a timing before the driver feels that the vehicle 1 is not accelerating as much as expected given the amount of accelerator depression.
  • the cornering power K is set to a threshold value Rth where the road surface utilization rate R is an arbitrary value greater than 0 and less than 1, and when the road surface utilization rate R becomes greater than the threshold value Rth, the driving control unit 21 is able to control the torque of the motor 30 based on the periodically varying target torque.
  • the vehicle 1 may further include, for example, an input I/F 40 that accepts input from a user such as a driver, and a memory unit 50 that stores the input accepted by the input I/F 40, as shown in FIG. 12 .
  • the input I/F 40 is composed of input devices such as a keyboard, mouse, and touch panel.
  • the memory unit 50 is composed of, for example, a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), and an auxiliary storage device (such as a hard disk).
  • the input I/F 40 accepts input of a threshold value 51 from a user such as a driver, and outputs the accepted threshold value 51 to the driving control unit 21.
  • the driving control unit 21 stores the threshold value 51 acquired from a user such as a driver via the input I/F 40 in the memory unit 50.
  • the threshold value 51 is stored in the memory unit 50.
  • the threshold value 51 is, for example, a threshold value ⁇ th, a threshold value ⁇ th, a threshold value ⁇ th1, a threshold value ⁇ th2, or a threshold value Rth.
  • the driving control unit 21 may be configured to control the torque of the motor 30 based on the periodically varying target torque when the calculated slip angle ⁇ is greater than the threshold value ⁇ th read from the storage unit 50 (step S203).
  • the driving control unit 21 may be configured to control the torque of the motor 30 based on the target torque that does not periodically vary when the calculated slip angle ⁇ is equal to or less than the threshold value ⁇ th read from the storage unit 50 (step S204).
  • the driving control unit 21 may control the torque of the motor 30 based on the target torque that varies periodically when the calculated slip ratio ⁇ is greater than the threshold value (threshold ⁇ th, threshold ⁇ th1, or threshold ⁇ th2) read from the storage unit 50 (step S303).
  • the driving control unit 21 may control the torque of the motor 30 based on the target torque that does not vary periodically when the calculated slip ratio ⁇ is equal to or less than the threshold value (threshold ⁇ th, threshold ⁇ th1, or threshold ⁇ th2) read from the storage unit 50 (step S204).
  • the driving control unit 21 may be configured to control the torque of the motor 30 based on the periodically varying target torque when the calculated road surface utilization rate R is greater than the threshold value Rth read from the storage unit 50 (step S403).
  • the driving control unit 21 may be configured to control the torque of the motor 30 based on the target torque that does not periodically vary when the calculated road surface utilization rate R is equal to or less than the threshold value Rth read from the storage unit 50 (step S404).
  • the presence or absence of periodic fluctuations in torque is set based on a threshold value input by a user such as a driver. This makes it possible to make a user such as a driver aware of the possibility of vehicle 1 slipping before vehicle 1 is exposed to danger.
  • the driving control unit 21 may be configured to set whether or not there is a periodic fluctuation in torque based on a threshold value set in accordance with the driving characteristics of the driver, for example.
  • the driving control unit 21 may be configured to control the torque of the motor 30 based on the periodically varying target torque when the calculated slip angle ⁇ is greater than a threshold value ⁇ th set according to the driving characteristics of the driver (step S203).
  • the driving control unit 21 may be configured to control the torque of the motor 30 based on the target torque that does not periodically vary when the calculated slip angle ⁇ is equal to or less than a threshold value ⁇ th set according to the driving characteristics of the driver (step S204).
  • the driving control unit 21 may control the torque of the motor 30 based on the target torque that varies periodically when the calculated slip ratio ⁇ is greater than a threshold value (threshold ⁇ th, threshold ⁇ th1, or threshold ⁇ th2) set according to the driving characteristics of the driver (step S303).
  • the driving control unit 21 may control the torque of the motor 30 based on the target torque that does not vary periodically when the calculated slip ratio ⁇ is equal to or less than a threshold value (threshold ⁇ th, threshold ⁇ th1, or threshold ⁇ th2) set according to the driving characteristics of the driver (step S204).
  • the driving control unit 21 may be configured to control the torque of the motor 30 based on a periodically varying target torque when the calculated road surface utilization rate R is greater than a threshold value Rth set according to the driving characteristics of the driver (step S403).
  • the driving control unit 21 may be configured to control the torque of the motor 30 based on a target torque that does not periodically vary when the calculated road surface utilization rate R is equal to or less than a threshold value Rth set according to the driving characteristics of the driver (step S404).
  • the presence or absence of periodic fluctuations in torque is set based on a threshold value set according to the driving characteristics of the driver. This makes it possible to make the driver aware of the possibility of vehicle 1 slipping before vehicle 1 is exposed to danger.
  • a vehicle control device for controlling a vehicle driven by a motor a control unit capable of deriving a target torque by adding a periodically varying torque fluctuation to a torque requirement corresponding to an acceleration requirement, and controlling a torque of a motor based on the derived target torque;
  • the control unit is capable of controlling the torque of the motor based on the target torque when any one of a slip angle, a slip ratio, and a road surface utilization rate of the vehicle becomes larger than a predetermined threshold value.
  • the threshold value is a threshold value input by a driver.
  • the threshold value is set in accordance with a driving characteristic of a driver.
  • the threshold value is a slip angle that is greater than 0 and smaller than a slip angle at which the cornering power becomes a negative value.
  • the threshold value is a road surface utilization rate that is greater than 0 and less than 1.
  • a vehicle control method for controlling a vehicle driven by a motor comprising: Deriving a target torque by adding a periodically varying fluctuating torque to a required torque according to an acceleration request; and controlling a torque of a motor based on the derived target torque when any one of a slip angle, a slip ratio, and a road surface utilization ratio of the vehicle becomes larger than a predetermined threshold value.
  • the control unit 20 shown in FIG. 1 can be implemented by a circuit including at least one semiconductor integrated circuit, such as at least one processor (e.g., a central processing unit (CPU)), at least one application specific integrated circuit (ASIC) and/or at least one field programmable gate array (FPGA).
  • the at least one processor can be configured to perform all or a portion of the various functions of the control unit 20 shown in FIG. 1 by reading instructions from at least one non-transitory and tangible computer-readable medium.
  • Such media can take various forms, including, but not limited to, various magnetic media such as hard disks, various optical media such as CDs or DVDs, various semiconductor memories such as volatile or non-volatile memories (i.e., semiconductor circuits). Volatile memories can include DRAM and SRAM.
  • Non-volatile memories can include ROM and NVRAM.
  • An ASIC is an integrated circuit (IC) specialized to perform all or a portion of the various functions of the control unit 20 shown in FIG. 1.
  • An FPGA is an integrated circuit that is designed to be configurable after manufacture to perform all or part of the various functions of the control unit 20 shown in FIG. 1.

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Abstract

本開示の一実施の形態に係る車両制御装置は、モータ駆動により走行する車両を制御する装置である。この車両制御装置は、加速度要求に応じた要求トルクに対して、周期的に変動する変動トルクを付加することにより目標トルクを導出し、導出した目標トルクに基づいてモータのトルクを制御することの可能な制御ユニットを備える。この制御ユニットは、車両のすべり角、スリップ率および路面利用率のいずれかが所定の閾値よりも大きくなったときに、目標トルクに基づいてモータのトルクを制御することが可能となっている。

Description

車両制御装置および車両制御方法
　本開示は、車両に搭載される車両制御装置および車両制御方法に関する。
　従来、車両をより安全に操作するための技術が種々提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。
特開２０１７－０５５６１８号公報 特開２０１１－２０５７９９号公報
　本開示の一実施の形態に係る車両制御装置は、モータ駆動により走行する車両を制御する装置である。この車両制御装置は、加速度要求に応じた要求トルクに対して、周期的に変動する変動トルクを付加することにより目標トルクを導出し、導出した目標トルクに基づいてモータのトルクを制御することの可能な制御ユニットを備える。この制御ユニットは、車両のすべり角、スリップ率および路面利用率のいずれかが所定の閾値よりも大きくなったときに、目標トルクに基づいてモータのトルクを制御することが可能となっている。
　本開示の一実施の形態に係る車両制御方法は、モータ駆動により走行する車両を制御する方法である。この車両制御方法は、以下の２つを含む。
（Ａ）加速度要求に応じた要求トルクに対して、周期的に変動する変動トルクを付加することにより目標トルクを導出すること
（Ｂ）車両のすべり角、スリップ率および路面利用率のいずれかが所定の閾値よりも大きくなったときに、導出した目標トルクに基づいてモータのトルクを制御すること
　添付図面は、本開示をさらに理解するために設けられており、本明細書に組み込まれるとともに、本明細書の一部を構成するものである。図面は、一実施の形態を示し、明細書とともに、本開示の原理を説明する役割を果たす。
図１は、本開示の一実施の形態に係る車両制御部を備えた車両の機能ブロック例を表す図である。 図２は、図１の走行制御部における目標トルクの導出手順の一例について説明するための図である。 図３は、図１の走行制御部におけるトルク制御手順の一例について説明するための図である。 図４（Ａ）は、要求トルクの波形の一例を表す図である。図４（Ｂ）は、すべり角の波形の一例を表す図である。図４（Ｃ）は、変動トルクの波形の一例を表す図である。図４（Ｄ）は、目標トルクの波形の一例を表す図である。 図５は、滑り角とコーナリングフォースとの関係の一例を表す図である。 図６は、図１の走行制御部におけるトルク制御手順の一例について説明するための図である。 図７（Ａ）は、要求トルクの波形の一例を表す図である。図７（Ｂ）は、スリップ率の波形の一例を表す図である。図７（Ｃ）は、変動トルクの波形の一例を表す図である。図７（Ｄ）は、目標トルクの波形の一例を表す図である。 図８は、スリップ率とコーナリングフォースとの関係の一例を表す図である。 図９は、スリップ率とタイヤ縦力との関係の一例を表す図である。 図１０は、図１の走行制御部におけるトルク制御手順の一例について説明するための図である。 図１１（Ａ）は、要求トルクの波形の一例を表す図である。図１１（Ｂ）は、路面利用率の波形の一例を表す図である。図１１（Ｃ）は、変動トルクの波形の一例を表す図である。図１１（Ｄ）は、目標トルクの波形の一例を表す図である。 図１２は、図１の車両の機能ブロックの一変形例を表す図である。
　モータ駆動により走行する車両では、モータ出力はエンジン出力と比べて滑らかであるため、ドライバにとっては車両のスリップの把握が難しい。そのため、ドライバが車両のスリップの可能性に気付かず、車両が危険に曝されてしまうことがある。ドライバに対して車両のスリップの可能性に気付かせることの可能な車両制御装置および車両制御方法を提供することが望ましい。
　以下、本開示のいくつかの例示的な実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明は、本開示の一具体例を示すものであり、本開示を限定するものと解釈されてはならない。例えば、数値、形状、材料、部品、各部品の位置および各部品の接続方法等を含む各要素は、一例にすぎず、本開示を限定するものと解釈されてはならない。また、以下の例示的な実施の形態において、本開示の最上位概念に基づく独立項に記載されていない構成要素は、任意的なものであり、必要に応じて設けられ得る。図面は模式的なものであり、原寸通りの図示を意図してはいない。本明細書および図面の全般において、略同じ機能および略同じ構成を有する構成要素については、同一の参照符号を付し、重複する説明を省略する。また、本開示の一実施の形態に直接関係の無い構成要素は、図面に図示してはいない。
＜１．実施の形態＞
［構成例］
　図１は、本開示の一実施の形態に係る制御ユニット２０を備えた車両１の概略構成例を表したものである。制御ユニット２０が、本開示の「制御ユニット」の一具体例に相当する。車両１は、モータ駆動により走行することが可能となっている。車両１は、例えば、図１に示したように、センサ部１０と、制御ユニット２０と、モータ３０とを備える。
　センサ部１０は、車両１に搭載された各種センサを含んで構成される。センサ部１０は、例えば、図１に示したように、アクセル開度センサ１１、車速センサ１２、加速度センサ１３、角速度センサ１４、操舵角センサ１５、操舵トルクセンサ１６および路面摩擦係数センサ１７を含んで構成される。センサ部１０は、上記以外のセンサを含んでもよい。
　アクセル開度センサ１１は、アクセルペダルの踏込み量からアクセル開度を検出することが可能となっている。アクセル開度センサ１１は、検出したアクセル開度についての時系列データ（アクセル開度データ）を制御ユニット２０に出力することが可能となっている。
　車速センサ１２は、車両１の速度（車速）を検出することが可能となっている。車速センサ１２は、検出した車速についての時系列データ（車速データ）を制御ユニット２０に出力することが可能となっている。加速度センサ１３は、車両１に加えられる加速度を検出することが可能となっている。加速度センサ１３は、検出した３つの方向の加速度についての時系列データ（加速度データ）を制御ユニット２０に出力することが可能となっている。角速度センサ１４は、車両１の角速度を検出することが可能となっている。角速度センサ１４は、検出した３つの角速度（ヨー角速度、ロール角速度、ピッチ角速度）についての時系列データ（角速度データ）を制御ユニット２０に出力することが可能となっている。
　操舵角センサ１５は、車両１のステアリングホイールの操舵角（ステアリング舵角）を検出することが可能となっている。操舵角センサ１５は、検出したステアリング舵角についての時系列データ（ステアリング舵角データ）を制御ユニット２０に出力することが可能となっている。操舵トルクセンサ１６は、ドライバのハンドル操作によって発生する操舵トルクを検出することが可能となっている。操舵トルクセンサ１６は、検出した操舵トルクについての時系列データ（操舵トルクデータ）を制御ユニット２０に出力することが可能となっている。
　路面摩擦係数センサ１７は、例えば、車両１前方の路面の摩擦係数を推定することが可能となっている。路面摩擦係数センサ１７は、例えば、車両１前方を撮像するカメラ、温度センサ（外気温センサ、路面温度センサ）、近赤外線センサ、レーザ光センサ（TOF（Time of Flight）センサ）等の非接触式センサを含んで構成される。路面摩擦係数センサ１７は、例えば、上記の非接触式センサの検出結果に基づいて路面摩擦係数を推定することが可能となっている。路面摩擦係数センサ１７は、推定により得られた路面摩擦係数についての時系列データ（路面摩擦係数データ）を制御ユニット２０に出力することが可能となっている。路面摩擦係数センサ１７は、例えば、路面摩擦係数を直接的に測定する路面センサであってもよい。
　制御ユニット２０は、車両１の全体を制御することが可能となっている。制御ユニット２０は、例えば、いわゆるＥＣＵ（Electronic Control Unit）であり、例えば、１または複数のプロセッサ、および１または複数のメモリなどを含んで構成される。制御ユニット２０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などを含んで構成されてもよい。このとき、制御ユニット２０は、例えば、記憶部に記憶されたプログラムを実行することにより、車両１の全体を制御することが可能となっている。
　制御ユニット２０は、モータ駆動により走行する車両１を制御することが可能となっている。制御ユニット２０は、例えば、図１に示したように、走行制御部２１を有する。走行制御部２１は、車両１の走行（例えば、モータ３０のトルク）を制御することが可能となっている。走行制御部２１は、例えば、図１に示したように、要求トルク導出部２２、変動トルク導出部２３およびモータトルク制御部２４を有する。
　要求トルク導出部２２は、加速度要求に応じた要求トルクを導出することが可能となっている。加速度要求とは、アクセルペダルの踏込み、または、アクセルペダルの踏込み量の変動を指す。加速度要求は、手動運転時にはドライバによってなされてもよいし、自動運転時には走行制御部２１によってなされてもよい。要求トルク導出部２２は、アクセル開度センサ１１から得られたアクセル開度データに基づいて、モータ３０が発生すべきトルク量（要求トルク）を導出することが可能となっている。
　変動トルク導出部２３は、周期的に変動する変動トルクを導出することが可能となっている。変動トルクは、車両１の挙動を意図的に変化させることによりドライバに対して車両１のスリップの可能性を気付かせるためのものである。変動トルク導出部２３は、例えば、変動トルクの変動幅、周期および波形を要求トルクの大きさによらず一定とすることが可能となっていてもよい。変動トルク導出部２３は、例えば、要求トルクの大きさの１０％の大きさの変動幅の変動トルクを導出することが可能となっていてもよい。
　モータトルク制御部２４は、要求トルクに対して変動トルクを付加することにより目標トルクを導出し、導出した目標トルクに基づいてモータ３０のトルクを制御することが可能となっている。モータトルク制御部２４は、センサ部１０で得られたセンサデータに基づいて車両１のすべり角βを算出することが可能となっている。
　モータトルク制御部２４は、算出したすべり角βが所定の閾値よりも大きくなったときに、目標トルクに基づいてモータ３０のトルクを制御することが可能となっている。モータトルク制御部２４は、算出したすべり角βが所定の閾値以下となっているときには、要求トルクを目標トルクとして、モータ３０のトルクを制御することが可能となっている。モータトルク制御部２４は、目標トルクを制御信号としてモータ３０に出力することが可能となっている。
　モータ３０は、車両１の操舵輪を駆動するように構成されている。モータ３０は、モータトルク制御部２４から入力された目標トルクに従って車両１の操舵輪を駆動することが可能となっている。なお、本明細書では、操舵輪とは、前輪および後輪のうち少なくとも一方の車輪を指している。
[動作]
　次に、図２を参照して走行制御部２１の動作について説明する。図２は、目標トルクの導出手順の一例について説明するための図である。
　走行制御部２１は、アクセル開度センサ１１から加速度要求を取得する（ステップＳ１０１）。次に、走行制御部２１は、アクセル開度センサ１１から加速度要求を取得すると（ステップＳ１０２）、取得した加速度要求が加速もしくは減速の要求である場合には（ステップＳ１０３；Ｙ）、変動トルクを導出する（ステップＳ１０４）。走行制御部２１は、取得した加速度要求が加速の要求や減速の要求ではない場合（ステップＳ１０３；Ｎ）、または、ステップＳ１０４において変動トルクを導出した場合には、目標トルクを導出する（ステップＳ１０５）。走行制御部２１は、取得した加速度要求が加速の要求や減速の要求ではない場合には、加速度要求に応じた要求トルクを目標トルクとする。走行制御部２１は、ステップＳ１０４において変動トルクを導出した場合には、加速度要求に応じた要求トルクに対して、周期的に変動する変動トルクを付加することにより目標トルクを導出する。
　次に、図３を参照して、導出した目標トルクに基づくトルク制御について説明する。図３は、走行制御部２１におけるトルク制御手順の一例について説明するための図である。
　まず、走行制御部２１は、センサ部１０で得られたセンサデータに基づいてすべり角βを算出する（ステップＳ２０１）。次に、走行制御部２１は、算出したすべり角βが所定の閾値βｔｈよりも大きくなっているか否かを判定する（ステップＳ２０２）。その結果、すべり角βが所定の閾値βｔｈよりも大きくなっている場合には（ステップＳ２０２；Ｙ）、走行制御部２１は、周期的に変動する目標トルクに基づいてモータ３０のトルクを制御する（ステップＳ２０３）。一方、すべり角βが所定の閾値βｔｈ以下となっている場合には（ステップＳ２０２；Ｎ）、走行制御部２１は、周期的な変動の無い目標トルクに基づいてモータ３０のトルクを制御する（ステップＳ２０４）。このようにして、導出した目標トルクに基づくトルク制御が行われる。
[効果]
　次に、本開示の一実施の形態に係る制御ユニット２０の効果について説明する。
　本実施の形態では、加速度要求に応じた要求トルクに対して、周期的に変動する変動トルクを付加することにより目標トルクが導出され、導出された目標トルクに基づいてモータ３０のトルクが制御される。このとき、車両１に設けられたセンサ部１０から得られたすべり角βが所定の閾値よりも大きくなったときに、目標トルクに基づいてモータ３０のトルクが制御される。これにより、目標トルクに従って車両１の操舵輪が駆動されるので、車両１の挙動が目標トルクに従って変動する。
　図４（Ａ）は、要求トルクｔａの波形の一例を表したものである。図４（Ｂ）は、すべり角βの波形の一例を表したものである。図４（Ｃ）は、変動トルクｔｂの波形の一例を表したものである。図４（Ｄ）は、目標トルクｔｃの波形の一例を表したものである。
　要求トルクｔａが時間の経過とともに大きくなっており、すべり角βも時間の経過とともに大きくなっているとする（図４（Ａ）、図４（Ｂ））。このとき、すべり角βが、ある時刻で閾値βｔｈを超えると、要求トルクｔａに変動トルクｔｂが付加された波形の目標トルクｔｃが生成される（図４（Ｃ）、図４（Ｄ））。走行制御部２１は、図４（Ｄ）に示したような波形の目標トルクｔｃをモータ３０に出力する。これにより、モータ３０は、走行制御部２１から入力された目標トルクｔｃに従って車両１の操舵輪を駆動する。その結果、車両１の挙動が目標トルクｔｃに従って変動する。
　ここで、例えば、図５に示したように、すべり角βの増大に伴い、コーナリングフォースＦも増大する。しかし、すべり角βがある値を超えたあたりから、コーナリングフォースＦの、すべり角βに対する増大割合がゆるやかになっていく。これは、すべり角βの増大に伴い、タイヤがスリップし始めることを意味している。このようなタイヤのスリップが起こったとき、ドライバは、アクセルの踏込み量の大きさの割に車両１が思ったほど加速しないと感じる。しかし、ドライバがタイヤのスリップを認識した後では、車両１が危険に晒されてしまう可能性がある。
　そこで、本実施の形態では、ドライバがアクセルの踏込み量の大きさの割に車両１が思ったほど加速しないと感じるタイミングよりも手前のタイミングで、走行制御部２１は、周期的に変動する目標トルクｔｃをモータ３０に出力することが可能となっている。このような制御を可能とするために、閾値βｔｈは、ドライバがアクセルの踏込み量の大きさの割に車両１が思ったほど加速しないと感じるタイミングよりも手前のタイミングでのすべり角βの値となっている。
　ところで、コーナリングフォースＦは、例えば図５に示したように、すべり角βの関数となっている。この関数の接線（図中の破線）が、コーナリングパワーＫに相当する。つまり、すべり角βに対するコーナリングフォースＦの変化量（ΔＦ／Δβ）がコーナリングパワーＫに相当する。コーナリングパワーＫが大きいとき、すべり角βが少し変化するだけでコーナリングフォースＦが大きく変化する。しかし、例えば図５に示したように、すべり角βがある値よりも大きくなると、コーナリングパワーＫが急激に小さくなる。コーナリングパワーＫが小さくなると、すべり角βの変化に対するコーナリングフォースＦの増加量が低下する。これは、「ドライバがアクセルの踏込み量の大きさの割に車両１が思ったほど加速しない」といった現象を引き起こす。
　そこで、本実施の形態では、ドライバがアクセルの踏込み量の大きさの割に車両１が思ったほど加速しないと感じるタイミングよりも手前のタイミングでのすべり角βを閾値βｔｈとし、すべり角βが閾値βｔｈよりも大きくなったときに、走行制御部２１は、周期的に変動する目標トルクに基づいてモータ３０のトルクを制御することが可能となっている。閾値βｔｈは、０より大きな値であって、かつコーナリングパワーＫが負の値になるすべり角βよりも小さな値となっている。これにより、車両１が危険に晒される前に、ドライバに対して車両１のスリップの可能性に気付かせることが可能となる。
＜２．変形例＞
　以上、実施の形態を挙げて本開示を説明したが、本開示はこの実施の形態に限定されず、種々の変形が可能である。
[変形例Ａ]
　上記実施の形態において、モータトルク制御部２４は、すべり角βの代わりにスリップ率λを算出することが可能となっていてもよい。スリップ率λは、例えば、加速時には（Ｖｗ－Ｖ）／Ｖｗで算出され、減速時には（Ｖ－Ｖｗ）／Ｖｗで算出される。Ｖは車体速であり、Ｖｗは車輪速である。
　モータトルク制御部２４は、算出したスリップ率λが所定の閾値よりも大きくなったときに、目標トルクに基づいてモータ３０のトルクを制御することが可能となっている。モータトルク制御部２４は、算出したスリップ率λが所定の閾値以下となっているときには、要求トルクを目標トルクとして、モータ３０のトルクを制御することが可能となっている。モータトルク制御部２４は、目標トルクを制御信号としてモータ３０に出力することが可能となっている。
　次に、図６を参照して、導出した目標トルクに基づくトルク制御について説明する。図６は、走行制御部２１におけるトルク制御手順の一例について説明するための図である。
　まず、走行制御部２１は、センサ部１０で得られたセンサデータに基づいてスリップ率λを算出する（ステップＳ３０１）。次に、走行制御部２１は、算出したスリップ率λが所定の閾値λｔｈよりも大きくなっているか否かを判定する（ステップＳ３０２）。その結果、スリップ率λが所定の閾値λｔｈよりも大きくなっている場合には（ステップＳ３０２；Ｙ）、走行制御部２１は、周期的に変動する目標トルクに基づいてモータ３０のトルクを制御する（ステップＳ３０３）。一方、スリップ率λが所定の閾値λｔｈ以下となっている場合には（ステップＳ３０２；Ｎ）、走行制御部２１は、周期的な変動の無い目標トルクに基づいてモータ３０のトルクを制御する（ステップＳ３０４）。このようにして、導出した目標トルクに基づくトルク制御が行われる。
　次に、本変形例に係る制御ユニット２０の効果について説明する。
　本変形例では、加速度要求に応じた要求トルクに対して、周期的に変動する変動トルクを付加することにより目標トルクが導出され、導出された目標トルクに基づいてモータ３０のトルクが制御される。このとき、車両１に設けられたセンサ部１０から得られたスリップ率λが所定の閾値よりも大きくなったときに、目標トルクに基づいてモータ３０のトルクが制御される。これにより、目標トルクに従って車両１の操舵輪が駆動されるので、車両１の挙動が目標トルクに従って変動する。
　図７（Ａ）は、要求トルクｔａの波形の一例を表したものである。図７（Ｂ）は、スリップ率λの波形の一例を表したものである。図７（Ｃ）は、変動トルクｔｂの波形の一例を表したものである。図７（Ｄ）は、目標トルクｔｃの波形の一例を表したものである。
　要求トルクｔａが時間の経過とともに大きくなっており、スリップ率λも時間の経過とともに大きくなっているとする（図７（Ａ）、図７（Ｂ））。このとき、スリップ率λが、ある時刻で閾値λｔｈを超えると、要求トルクｔａに変動トルクｔｂが付加された波形の目標トルクｔｃが生成される（図７（Ｃ）、図７（Ｄ））。走行制御部２１は、図７（Ｄ）に示したような波形の目標トルクｔｃをモータ３０に出力する。これにより、モータ３０は、走行制御部２１から入力された目標トルクｔｃに従って車両１の操舵輪を駆動する。その結果、車両１の挙動が目標トルクｔｃに従って変動する。
　ここで、例えば、図８に示したように、ハンドルを切り、コーナーを曲がっている際は、スリップ率λの増加に応じてコーナリングフォースＦが増加しなくなり、コーナリングパワーＫが減少していく。これは、スリップ率λの増加に応じて車両１が徐々に曲がり難くなっていくことを意味している。また、例えば、図９に示したように、ハンドルを切らず、まっすぐ走っている状態のときは、スリップ率λの増加に応じてタイヤ縦力が増加しなくなる。これは、スリップ率λの増加に応じて車両１が徐々に加速し難くなっていくことを意味している。しかし、ドライバが、車両１が徐々に曲がり難くなっていることや、車両１が徐々に加速し難くなっていることを認識した後では、車両１が危険に晒されてしまう可能性がある。
　ところで、コーナリングフォースＦは、例えば図８に示したように、スリップ率λの関数となっている。この関数の接線（図中の破線）が、コーナリングパワーＫに相当する。つまり、スリップ率λに対するコーナリングフォースＦの変化量（ΔＦ／Δλ）がコーナリングパワーＫに相当する。コーナリングパワーＫが大きいとき、スリップ率λが少し変化するだけでコーナリングフォースＦが大きく変化する。しかし、例えば図８に示したように、スリップ率λがある値よりも大きくなると、コーナリングパワーＫが急激に小さくなる。コーナリングパワーＫが小さくなると、スリップ率λの変化に対するコーナリングフォースＦの増加量が低下する。これは、「ドライバがアクセルの踏込み量の大きさの割に車両１が思ったほど加速しない」といった現象を引き起こす。
　そこで、本変形例では、ドライバがハンドルを切った量の大きさの割に車両１が思ったほど曲がらないと感じるタイミングよりも手前のタイミングでのスリップ率λを閾値λｔｈ１とし、スリップ率λが閾値λｔｈ１よりも大きくなったときに、走行制御部２１は、周期的に変動する目標トルクに基づいてモータ３０のトルクを制御することが可能となっている。これにより、車両１が危険に晒される前に、ドライバに対して車両１のスリップの可能性に気付かせることが可能となる。
　また、本変形例では、ドライバがアクセルの踏込み量の大きさの割に車両１が思ったほど加速しないと感じるタイミングよりも手前のタイミングでのスリップ率λを閾値λｔｈ２とし、スリップ率λが閾値λｔｈ２よりも大きくなったときに、走行制御部２１は、周期的に変動する目標トルクに基づいてモータ３０のトルクを制御することが可能となっている。これにより、車両１が危険に晒される前に、ドライバに対して車両１のスリップの可能性に気付かせることが可能となる。
[変形例Ｂ]
　上記実施の形態において、モータトルク制御部２４は、すべり角βの代わりに路面利用率Ｒを算出することが可能となっていてもよい。路面利用率Ｒは、以下の式（１）によって算出される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
  
　ここで、Ｆｘは、タイヤ縦力[Ｎ]であり、例えば、センサ部１０から得られたセンサデータをマジックフォーミュラ等に入力することにより算出される。Ｆｙは、タイヤ縦力（コーナリングフォース）[Ｎ]であり、例えば、センサ部１０から得られたセンサデータをマジックフォーミュラ等に入力することにより算出される。Ｆｚは、タイヤ接地荷重[Ｎ]であり、例えば、車両モデルによって得られる。
　モータトルク制御部２４は、算出した路面利用率Ｒが所定の閾値よりも大きくなったときに、目標トルクに基づいてモータ３０のトルクを制御することが可能となっている。モータトルク制御部２４は、算出した路面利用率Ｒが所定の閾値以下となっているときには、要求トルクを目標トルクとして、モータ３０のトルクを制御することが可能となっている。モータトルク制御部２４は、目標トルクを制御信号としてモータ３０に出力することが可能となっている。
　次に、図１０を参照して、導出した目標トルクに基づくトルク制御について説明する。図１０は、走行制御部２１におけるトルク制御手順の一例について説明するための図である。
　まず、走行制御部２１は、センサ部１０で得られたセンサデータに基づいて路面利用率Ｒを算出する（ステップＳ４０１）。次に、走行制御部２１は、算出した路面利用率Ｒが所定の閾値Ｒｔｈよりも大きくなっているか否かを判定する（ステップＳ４０２）。その結果、路面利用率Ｒが所定の閾値Ｒｔｈよりも大きくなっている場合には（ステップＳ４０２；Ｙ）、走行制御部２１は、周期的に変動する目標トルクに基づいてモータ３０のトルクを制御する（ステップＳ４０３）。一方、路面利用率Ｒが所定の閾値Ｒｔｈ以下となっている場合には（ステップＳ４０２；Ｎ）、走行制御部２１は、周期的な変動の無い目標トルクに基づいてモータ３０のトルクを制御する（ステップＳ４０４）。このようにして、導出した目標トルクに基づくトルク制御が行われる。
　次に、本変形例に係る制御ユニット２０の効果について説明する。
　本変形例では、加速度要求に応じた要求トルクに対して、周期的に変動する変動トルクを付加することにより目標トルクが導出され、導出された目標トルクに基づいてモータ３０のトルクが制御される。このとき、車両１に設けられたセンサ部１０から得られた路面利用率Ｒが所定の閾値よりも大きくなったときに、目標トルクに基づいてモータ３０のトルクが制御される。これにより、目標トルクに従って車両１の操舵輪が駆動されるので、車両１の挙動が目標トルクに従って変動する。
　図１１（Ａ）は、要求トルクｔａの波形の一例を表したものである。図１１（Ｂ）は、路面利用率Ｒの波形の一例を表したものである。図１１（Ｃ）は、変動トルクｔｂの波形の一例を表したものである。図１１（Ｄ）は、目標トルクｔｃの波形の一例を表したものである。
　要求トルクｔａが時間の経過とともに大きくなっており、路面利用率Ｒも時間の経過とともに大きくなっているとする（図１１（Ａ）、図１１（Ｂ））。このとき、路面利用率Ｒが、ある時刻で閾値Ｒｔｈを超えると、要求トルクｔａに変動トルクｔｂが付加された波形の目標トルクｔｃが生成される（図１１（Ｃ）、図１１（Ｄ））。走行制御部２１は、図１１（Ｄ）に示したような波形の目標トルクｔｃをモータ３０に出力する。これにより、モータ３０は、走行制御部２１から入力された目標トルクｔｃに従って車両１の操舵輪を駆動する。その結果、車両１の挙動が目標トルクｔｃに従って変動する。
　ここで、路面利用率Ｒの増大に伴い、コーナリングフォースＦも増大する。しかし、路面利用率Ｒがある値を超えたあたりから、コーナリングフォースＦの、路面利用率Ｒに対する増大割合がゆるやかになっていく。これは、路面利用率Ｒの増大に伴い、タイヤがスリップし始めることを意味している。このようなタイヤのスリップが起こったとき、ドライバは、アクセルの踏込み量の大きさの割に車両１が思ったほど加速しないと感じる。しかし、ドライバがタイヤのスリップを認識した後では、車両１が危険に晒されてしまう可能性がある。
　そこで、本変形例では、ドライバがアクセルの踏込み量の大きさの割に車両１が思ったほど加速しないと感じるタイミングよりも手前のタイミングで、走行制御部２１は、周期的に変動する目標トルクｔｃをモータ３０に出力することが可能となっている。このような制御を可能とするために、閾値Ｒｔｈは、ドライバがアクセルの踏込み量の大きさの割に車両１が思ったほど加速しないと感じるタイミングよりも手前のタイミングでの路面利用率Ｒの値となっている。
　本変形例では、コーナリングパワーＫが、路面利用率Ｒが０より大きく１より小さい任意の値を閾値Ｒｔｈとし、路面利用率Ｒが閾値Ｒｔｈよりも大きくなったときに、走行制御部２１は、周期的に変動する目標トルクに基づいてモータ３０のトルクを制御することが可能となっている。これにより、車両１が危険に晒される前に、ドライバに対して車両１のスリップの可能性に気付かせることが可能となる。
[変形例Ｃ]
　上記実施の形態およびその変形例において、車両１は、例えば、図１２に示したように、ドライバ等のユーザからの入力を受け付ける入力Ｉ／Ｆ４０と、入力Ｉ／Ｆ４０で受け付けた入力を記憶する記憶部５０とを更に備えていてもよい。
　入力Ｉ／Ｆ４０は、例えば、キーボードやマウス、タッチパネルなどの入力デバイスで構成されている。記憶部５０は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、補助記憶装置（ハードディスク等）等によって構成される。入力Ｉ／Ｆ４０は、例えば、ドライバ等のユーザから閾値５１の入力を受け付け、受け付けた閾値５１を走行制御部２１に出力する。走行制御部２１は、入力Ｉ／Ｆ４０を介してドライバ等のユーザから取得した閾値５１を記憶部５０に格納する。記憶部５０には、閾値５１が格納される。閾値５１は、例えば、閾値βｔｈ、閾値λｔｈ、閾値λｔｈ１、閾値λｔｈ２、または、閾値Ｒｔｈである。
　走行制御部２１は、例えば、算出したすべり角βが記憶部５０から読み出した閾値βｔｈよりも大きくなっているとき、周期的に変動する目標トルクに基づいてモータ３０のトルクを制御するようになっていてもよい（ステップＳ２０３）。走行制御部２１は、例えば、算出したすべり角βが記憶部５０から読み出した閾値βｔｈ以下となっているときには、周期的な変動の無い目標トルクに基づいてモータ３０のトルクを制御するようになっていてもよい（ステップＳ２０４）。
　走行制御部２１は、例えば、算出したスリップ率λが記憶部５０から読み出した閾値（閾値λｔｈ、閾値λｔｈ１または閾値λｔｈ２）よりも大きくなっているとき、周期的に変動する目標トルクに基づいてモータ３０のトルクを制御するようになっていてもよい（ステップＳ３０３）。走行制御部２１は、例えば、算出したスリップ率λが記憶部５０から読み出した閾値（閾値λｔｈ、閾値λｔｈ１または閾値λｔｈ２）以下となっているときには、周期的な変動の無い目標トルクに基づいてモータ３０のトルクを制御するようになっていてもよい（ステップＳ２０４）。
　走行制御部２１は、例えば、算出した路面利用率Ｒが記憶部５０から読み出した閾値Ｒｔｈよりも大きくなっているとき、周期的に変動する目標トルクに基づいてモータ３０のトルクを制御するようになっていてもよい（ステップＳ４０３）。走行制御部２１は、例えば、算出した路面利用率Ｒが記憶部５０から読み出した閾値Ｒｔｈ以下となっているときには、周期的な変動の無い目標トルクに基づいてモータ３０のトルクを制御するようになっていてもよい（ステップＳ４０４）。
　このように、本変形例では、ドライバ等のユーザから入力された閾値に基づいて、トルクに対する周期的な変動の有無が設定される。これにより、車両１が危険に晒される前に、ドライバ等のユーザに対して車両１のスリップの可能性に気付かせることが可能となる。
[変形例Ｄ]
　上記実施の形態およびその変形例において、走行制御部２１は、例えば、ドライバの運転特性に応じて設定した閾値に基づいて、トルクに対する周期的な変動の有無を設定するようになっていてもよい。
　走行制御部２１は、例えば、算出したすべり角βが、ドライバの運転特性に応じて設定した閾値βｔｈよりも大きくなっているとき、周期的に変動する目標トルクに基づいてモータ３０のトルクを制御するようになっていてもよい（ステップＳ２０３）。走行制御部２１は、例えば、算出したすべり角βが、ドライバの運転特性に応じて設定した閾値βｔｈ以下となっているときには、周期的な変動の無い目標トルクに基づいてモータ３０のトルクを制御するようになっていてもよい（ステップＳ２０４）。
　走行制御部２１は、例えば、算出したスリップ率λが、ドライバの運転特性に応じて設定した閾値（閾値λｔｈ、閾値λｔｈ１または閾値λｔｈ２）よりも大きくなっているとき、周期的に変動する目標トルクに基づいてモータ３０のトルクを制御するようになっていてもよい（ステップＳ３０３）。走行制御部２１は、例えば、算出したスリップ率λが、ドライバの運転特性に応じて設定した閾値（閾値λｔｈ、閾値λｔｈ１または閾値λｔｈ２）以下となっているときには、周期的な変動の無い目標トルクに基づいてモータ３０のトルクを制御するようになっていてもよい（ステップＳ２０４）。
　走行制御部２１は、例えば、算出した路面利用率Ｒが、ドライバの運転特性に応じて設定した閾値Ｒｔｈよりも大きくなっているとき、周期的に変動する目標トルクに基づいてモータ３０のトルクを制御するようになっていてもよい（ステップＳ４０３）。走行制御部２１は、例えば、算出した路面利用率Ｒが、ドライバの運転特性に応じて設定した閾値Ｒｔｈ以下となっているときには、周期的な変動の無い目標トルクに基づいてモータ３０のトルクを制御するようになっていてもよい（ステップＳ４０４）。
　このように、本変形例では、ドライバの運転特性に応じて設定した閾値に基づいて、トルクに対する周期的な変動の有無が設定される。これにより、車両１が危険に晒される前に、ドライバに対して車両１のスリップの可能性に気付かせることが可能となる。
　本明細書中に記載された効果はあくまで例示であり、本開示の効果は、本明細書中に記載された効果に限定されない。よって、本開示に関して、他の効果が得られてもよい。
　さらに、本開示は、以下の態様を取り得る。
（１）
　モータ駆動により走行する車両を制御する車両制御装置であって、
　加速度要求に応じた要求トルクに対して、周期的に変動する変動トルクを付加することにより目標トルクを導出し、導出した前記目標トルクに基づいてモータのトルクを制御することの可能な制御ユニットを備え、
　前記制御ユニットは、前記車両のすべり角、スリップ率および路面利用率のいずれかが所定の閾値よりも大きくなったときに、前記目標トルクに基づいて前記モータのトルクを制御することが可能となっている
　車両制御装置。
（２）
　前記閾値は、ドライバから入力された閾値である
　（１）に記載の車両制御装置。
（３）
　前記閾値は、ドライバの運転特性に応じて設定した閾値である
　（１）に記載の車両制御装置。
（４）
　前記閾値は、０より大きな値であって、かつコーナリングパワーが負の値になるすべり角よりも小さな値のすべり角である
　（１）に記載の車両制御装置。
（５）
　前記閾値は、路面利用率が０より大きく１より小さな任意の値の路面利用率である
　（１）に記載の車両制御装置。
（６）
　モータ駆動により走行する車両を制御する車両制御方法であって、
　加速度要求に応じた要求トルクに対して、周期的に変動する変動トルクを付加することにより目標トルクを導出することと、
　前記車両のすべり角、スリップ率および路面利用率のいずれかが所定の閾値よりも大きくなったときに、導出した前記目標トルクに基づいてモータのトルクを制御することと
　を含む
　車両制御方法。
　図１に示す制御ユニット２０は、少なくとも１つのプロセッサ（例えば、中央演算処理装置（ＣＰＵ））、少なくとも１つの特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）および／または少なくとも１つのフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）等の、少なくとも１つの半導体集積回路を含む回路によって実施可能である。少なくとも１つのプロセッサは、少なくとも１つの非一時的かつ有形のコンピュータ可読媒体から指示を読み込むことによって、図１に示す制御ユニット２０における各種機能のうちの全部または一部を実行するように構成可能である。そのような媒体は、ハードディスク等の各種磁気媒体、ＣＤまたはＤＶＤ等の各種光媒体、揮発性メモリまたは不揮発性メモリ等の各種半導体メモリ（すなわち、半導体回路）を含む様々な形態をとり得るが、これらには限定されない。揮発性メモリは、ＤＲＡＭおよびＳＲＡＭを含み得る。不揮発性メモリは、ＲＯＭおよびＮＶＲＡＭを含み得る。ＡＳＩＣは、図１に示す制御ユニット２０における各種機能のうちの全部または一部を実行するように特化された集積回路（ＩＣ）である。ＦＰＧＡは、図１に示す制御ユニット２０における各種機能のうちの全部または一部を実行するように、製造後に構成可能に設計された集積回路である。

Claims (6)

  1. 　モータ駆動により走行する車両を制御する車両制御装置であって、
    　加速度要求に応じた要求トルクに対して、周期的に変動する変動トルクを付加することにより目標トルクを導出し、導出した前記目標トルクに基づいてモータのトルクを制御することの可能な制御ユニットを備え、
    　前記制御ユニットは、前記車両のすべり角、スリップ率および路面利用率のいずれかが所定の閾値よりも大きくなったときに、前記目標トルクに基づいて前記モータのトルクを制御することが可能となっている
    　車両制御装置。
  2. 　前記閾値は、ドライバから入力された閾値である
    　請求項１に記載の車両制御装置。
  3. 　前記閾値は、ドライバの運転特性に応じて設定した閾値である
    　請求項１に記載の車両制御装置。
  4. 　前記閾値は、０より大きな値であって、かつコーナリングパワーが負の値になるすべり角よりも小さな値のすべり角である
    　請求項１に記載の車両制御装置。
  5. 　前記閾値は、路面利用率が０より大きく１より小さな任意の値の路面利用率である
    　請求項１に記載の車両制御装置。
  6. 　モータ駆動により走行する車両を制御する車両制御方法であって、
    　加速度要求に応じた要求トルクに対して、周期的に変動する変動トルクを付加することにより目標トルクを導出することと、
    　前記車両のすべり角、スリップ率および路面利用率のいずれかが所定の閾値よりも大きくなったときに、導出した前記目標トルクに基づいてモータのトルクを制御することと
    　を含む
    　車両制御方法。
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