JP2005193811A - 車両の統合制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】 フェイルセーフ性を向上させるとともに、車両制御機能の追加に容易に対応可能な車両の統合制御システムにおいて、運転者の直接的な要求を考慮する。
【解決手段】 統合制御システムは、運転者の操作に基づいて、駆動系を制御する主制御系（アクセル）において、ＨＭＩに従って要求加速度や目標変速比および目標エンジン回転数を算出する処理Ａ〜Ｃと、運転者がアクチュエータである、たとえばトランスミッションの変速ギヤ段をアップシフトやダウンシフトさせる手動操作要求に従って、要求加速度や目標変速比および目標エンジン回転数を算出する処理Ｄ〜Ｆとを含む。
【選択図】 図７

Description

本発明は、車両に搭載された複数のアクチュエータを制御するシステムに関し、特に、相互に干渉する可能性を含む複数のアクチュエータを統合的に制御するシステムに関する。

最近、車両の運動を制御する運動制御装置を同じ車両に多種類搭載する傾向が増加している。しかし、種類が異なる運動制御装置は、それぞれによって実現される効果が互いに独立して車両に現れるとは限らず、相互に干渉する可能性がある。そのため、複数種類の運動制御装置を搭載するように車両を開発する場合には、それら運動制御装置間の連携・協調を十分に図ることが重要である。

たとえば、ある車両の開発過程において、複数の種類の運動制御装置を１台の車両に搭載することが必要である場合、それら運動制御装置を互いに独立して開発した後に、それら運動制御装置間の連携および協調を補充的にまたは追加的に実現することは可能である。

しかしながら、このような形で複数種類の運動制御装置を開発する場合には、それら運動制御装置間の連携および協調を図るために多くの手間と長い期間とが必要になることが多い。

車両に複数の種類の運動制御装置を搭載する形式として、それら運動制御装置が同じアクチュエータを共有する形式がある。この形式においては、それら運動制御装置が同時期に同じアクチュエータを作動させることが必要となったとき、このような競合をどのようにして解決するかという問題に直面する。

そして、前述のように、それら運動制御装置を互いに独立して開発した後にそれら運動制御装置間の連携および協調を補充的にまたは追加的に実現しようとする場合には、上述の問題を理想的に解決するのは困難である。現実には、それら運動制御装置のうちのいずれかを他より優先させるべく選択し、その選択された運動制御装置のみにそのアクチュエータを占有させることにより解決せざるを得ない場合がある。

車両を所望の挙動に動かすために、複数のアクチュエータを搭載した車両における上述した問題点に関する技術が、以下の公報に開示されている。

特開平５−８５２２８号公報（特許文献１）は、開発期間を短縮し、車両の確実性、使用性およびサービスの容易性を向上させることのできる車両の電子装置を開示する。この車両の電子制御装置は、少なくともエンジン出力、駆動出力、制動工程に関して制御課題を実行する要素と、制御課題を実行する要素の協働を調整し運転者の意図に従って車両の運転特性を制御する要素とからなり、各要素が階層構造の形で配置されており、運転者の意図を対応する運転特性に変換する際に、階層レベルの少なくとも１つの調整要素が、次の階層レベルの要素に、従って運転者と車両のシステムの所定の下位システムにそれぞれ高位の階層レベルからこの下位システムに要求される特性を供給して作用することを特徴とするものである。

この車両の電子制御装置によると、システム全体を階層構造にすることによって、命令を上から下へだけに伝達することができる。運転者の意図を実行する命令はこの方向に伝達される。それによって互いに独立した要素の分かりやすい構成が得られる。個々のシステムの結合はかなりの程度まで減少させることができる。個々の要素が互いに独立していることによって、これら個々の要素を同時に並行して開発することができる。それによって各要素を所定の目的に従って開発することができる。単に高位の階層レベルに対する小数のインターフェイスと低位の階層レベルに対するわずかなインターフェイスを考慮するだけでよい。それによって燃料消費、環境適合性、安全性および快適性などに対する要請に関して運転者と車両のシステムを全体として最適化することができる。その結果、開発期間を短縮し、車両の確実性、使用性およびサービスの容易性を向上させることのできる車両の電子装置を提供することができる。

特開２００３−１９１７７４号公報（特許文献２）は、車両において複数種類の運動制御を実行するために複数のアクチュエータを統合的に制御する装置のソフトウエア構成を適正に階層化し、それにより、その階層構造を実用性の観点から最適化する統合型車両運動制御装置を開示する。

この統合型車両運動制御装置によると、少なくともソフトウエア構成が、指令部と実行部とが互いに分離されるように階層化され、指令部と実行部とは、ソフトウエア構成上互いに独立させられているので、開発、設計、設計変更、デバック等の作業の期間を容易に短縮可能となる。
特開平５−８５２２８号公報 特開２００３−１９１７７４号公報

しかしながら、特許文献１および特許文献２に開示された制御装置においては、車両の移動制御において、駆動と制動との協調制御に関する具体的な内容が開示されていない。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、車両の統合制御システムであって、そのようなシステムにおいて自動運転されている場合であっても、運転者の手動操作による要求を的確に反映させることができる車両の統合制御システムを提供することである。

第１の発明に係る車両の統合制御システムは、自律的に動作する、操作要求に基づいて車両の走行状態を制御する複数の制御ユニットを含む。各制御ユニットは、運転者の要求を検知するための検知手段と、要求に基づいて制御目標を生成し、制御目標を用いて、各ユニット毎に対応付けされたアクチュエータを操作することにより車両を制御するための制御手段とを含む。システムは、さらに、運転者によるアクチュエータへの直接的な要求に対応するために用いられる情報であって、制御手段において生成された制御目標よりも優先的に用いられる優先情報を生成して、各制御ユニットに出力する処理ユニットを含む。

第１の発明によると、たとえば、複数の制御ユニットとして、駆動系制御ユニット、制動系制御ユニットおよび操舵系制御ユニットのいずれかを含む。駆動系制御ユニットは、検知手段により運転者の要求であるアクセルペダル操作を検知して、駆動基本ドライバモデルを用いてアクセルペダル操作に対応する駆動系の制御目標を生成して、制御手段により、アクチュエータであるパワートレーンが制御される。制動系制御ユニットは、検知手段により運転者の要求であるブレーキペダル操作を検知して、制動基本ドライバモデルを用いてブレーキペダル操作に対応する制動系の制御目標を生成して、制御手段により、アクチュエータであるブレーキ装置が制御される。操舵系制御ユニットは、検知手段により運転者の要求であるステアリング操作を検知して、操舵基本ドライバモデルを用いてステアリング操作に対応する操舵系の制御目標を生成して、制御手段により、アクチュエータであるステアリング装置が制御される。この車両の統合制御システムは、このような自律的に動作する、駆動系制御ユニットと制動系制御ユニットと操舵系制御ユニットとに並列的に動作する処理ユニットを有する。この処理ユニットは、運転者によるアクチュエータへの直接的な要求に対応するために用いられる情報を生成する。この情報は、制御手段において生成された制御目標よりも優先的に用いられる。このため、車両の基本動作である「走る」動作に対応する駆動系制御ユニット、「止まる」動作に対応する制動系制御ユニット、「曲がる」動作に対応する操舵系制御ユニットにおいて車両を統合的に制御するシステムにおいて、運転者がアクチュエータを直接的に制御させたいという要求を実現させることができる。この処理ユニットとして、運転者が自己の判断によりアクチュエータを直接的に制御したい場合にも、処理ユニットにより的確な対応が可能になる。

第２の発明に係る車両の統合制御システムにおいては、第１の発明の構成に加えて、処理ユニットは、車両の周囲の環境情報と、直接的な要求とに基づいて、優先情報を生成するための手段を含む。

第２の発明によると、たとえば、車両の周囲の環境情報である、車両が走行中の路面の勾配やコーナの曲率、車両が走行中の路面の摩擦係数や、自車と前方を走行中の前方車両との相対的な速度や距離変化に基づいて、運転者による直接的な要求を修正して、優先情報を生成することができる。このため、運転者の要求を優先させながらも、車両の走行制御性能を高く維持することができる。

第３の発明に係る車両の統合制御システムにおいては、第２の発明の構成に加えて、環境情報は、車両が走行する路面に関する情報である。

第３の発明によると、たとえば、路面の勾配が降坂路であったり、コーナの曲率が高い急カーブの手前であったり、車両が走行中の路面の摩擦係数が低いときに、大きな加速度が要求されたり、急な操舵を要求されたりすると、その要求を緩和するように優先情報が修正されて算出するようにすることができる。

第４の発明に係る車両の統合制御システムにおいては、第２の発明の構成に加えて、環境情報は、車両の周囲の他車に関する情報である。

第４の発明によると、前方を走行中の車両との相対的な距離が小さくなりつつあるのに、アクセルペダルが大きく踏まれたり、手動変速制御モードで大きな加速度が発生するダウンシフトが選択されたりすると、その要求を緩和するように優先情報が修正されて算出するようにすることができる。

第５の発明に係る車両の統合制御システムにおいては、第１〜４のいずれかの発明の発明の構成に加えて、各制御手段は、優先情報が各制御ユニットにおいて用いられて車両が統合制御されている場合であっても、要求に基づいて制御目標を生成するための手段を含む。

第５の発明によると、優先情報が各制御ユニットにおいて用いられて車両が統合制御されている場合であっても、自律的に動作する、駆動系制御ユニットと制動系制御ユニットと操舵系制御ユニットとにおいては、それぞれの制御ユニットで検知された要求に基づいて制御目標が生成され続ける。このように、優先情報により車両が制御されている場合であっても、各制御ユニットは、運転者の要求を検知してその要求に基づいて制御目標を生成しておく。このようにすると、運転者によるアクチュエータの直接的な制御の要求が中止されたときに、即座に各制御ユニットによる通常の統合制御に復帰することができる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。

図１を参照して、本発明の実施の形態に係る車両の統合制御システムのブロック図を説明する。この車両の統合制御システムは、内燃機関（エンジン）を駆動源とする車両に搭載されている。なお、駆動源は、エンジンなどの内燃機関に限定されず、電気モータのみやエンジンと電気モータとの組合せであってもよく、電気モータの動力源は、二次電池や燃料電池であってよい。

この車両は、前後左右にそれぞれ車輪１００を備える。図１において「ＦＬ」は左前輪、「ＦＲ」は右前輪、「ＲＬ」は左後輪、「ＲＲ」は右後輪をそれぞれ示す。

この車両は、動力源としてエンジン１４０を搭載している。このエンジン１４０の運転状態は、運転者によるアクセルペダル（車両の駆動に関して運転者が操作する対象の一例である）２００の操作量に応じて電気的に制御される。エンジン１４０の運転状態は、また、必要に応じて、運転者によるアクセルペダル２００の操作（以下、「駆動操作」または「加速操作」という）とは無関係に自動的に制御される。

このようなエンジン１４０の電気制御は、たとえば、図示しないが、エンジン１４０の吸気マニホールド内に配置されたスロットルバルブの開度（すなわち、スロットル開度）の電気制御により実現したり、エンジン１４０の燃焼室に噴射される燃料の量の電気制御により実現することが可能である。

この車両は、左右前輪が転動輪、左右後輪が駆動輪である後輪駆動式である。そのため、エンジン１４０は、トルクコンバータ２２０、トランスミッション２４０、プロペラシャフト２６０およびデファレンシャル２８０と、各後輪とともに回転するドライブシャフト３００とをそれらの順に介して各後輪に連結されている。トルクコンバータ２２０、トランスミッション２４０、プロペラシャフト２６０およびデファレンシャル２８０は、左右後輪に共通の伝達要素である。

トランスミッション２４０は、図示しない自動変速機を備えている。この自動変速機は、エンジン１４０の回転速度をトランスミッション２４０のアウトプットシャフトの回転速度に変速する際の変速比を電気的に制御する。

車両は、運転者により回転操作されるステアリングホイール４４０を備えている。そのステアリングホイール４４０には、操舵反力付与装置４８０により、運転者による回転操作（以下、「操舵」という）に応じた反力が操舵反力として電気的に付与される。その操舵反力の大きさは電気的に制御可能とされている。

左右前輪の向きすなわち前輪舵角は、フロントステアリング装置５００によって電気的に変化させられる。フロントステアリング装置５００は、運転者によりステアリングホイール４４０が回転操作された角度すなわち操舵角に基づいて前輪舵角を制御し、また、必要に応じ、その回転操作とは無関係に自動的に前輪舵角を制御する。すなわち、本実施の形態においては、ステアリングホイール４４０と左右前輪とが機械的には絶縁されているのである。

左右後輪の向きすなわち後輪舵角も、前輪舵角と同様に、リヤステアリング装置５２０によって電気的に変化させられる。

各車輪１００には、その回転を抑制するために作動させられるブレーキ５６０が設けられている。各ブレーキ５６０は、運転者によるブレーキペダル（車両の制動に関して運転者が操作する対象の一例である）５８０の操作量に応じて電気的に制御され、また、必要に応じ、自動的に各車輪１００ごとに個別に制御される。

この車両においては、各車輪１００が、各サスペンション６２０を介して車体（図示しない）に懸架されている。各サスペンション６２０の懸架特性は、個別に電気的に制御可能となっている。

以上のように説明した車両の各構成要素は、それを電気的に作動させるために作動させられる以下のアクチュエータを備えている。
（１）エンジン１４０を電気的に制御するためのアクチュエータ
（２）トランスミッション２４０を電気的に制御するためのアクチュエータ
（３）操舵反力付与装置４８０を電気的に制御するためのアクチュエータ
（４）フロントステアリング装置５００を電気的に制御するためのアクチュエータ
（５）リヤステアリング装置５２０を電気的に制御するためのアクチュエータ
（６）各ブレーキ５６０に個別に関連して設けられ、各ブレーキ５６０により各車輪１００に加えられる制動トルクを個別に電気的に制御するための複数のアクチュエータ
（７）各サスペンション６２０に個別に関連して設けられ、各サスペンション６２０の懸架特性を個別に電気的に制御するための複数のアクチュエータ
図１に示すように、車両の統合制御システムは、以上のように説明した複数のアクチュエータに接続された状態で車両に搭載されている。この運動制御装置は、図示しないバッテリ（車両電源の一例である）から供給される電力により作動させられる。

さらに、これらに加えて、アクセルペダル２００にアクセルペダル反力付与装置を設けて、そのアクセルペダル反力付与装置を電気的に制御するためのアクチュエータを設けるようにしてもよい。

図２に、車両の統合制御システムの構造概念図を示す。この車両の統合制御システムは、たとえば、駆動系制御ユニットとしての主制御系（１）、制動系制御ユニットとしての主制御系（２）および操舵系制御ユニットとしての主制御系（３）の、これらの基本制御ユニットから構成される。

駆動系制御ユニットである主制御系（１）においては、検知された運転者の要求であるアクセルペダル操作に基づいて、駆動基本ドライバモデルを用いてアクセルペダル操作に対応する駆動系の制御目標が生成されて、アクチュエータが制御される。主制御系（１）においては、運転者のアクセルペダル操作量（ストローク）を検知するための検知センサからの入力信号を駆動基本モデルを用いて解析して目標前後加速度Ｇｘ^＊（ＤＲＶ０）を算出する。主制御系（１）においては、アドバイザユニットからの情報に基づいて、目標前後加速度Ｇｘ^＊（ＤＲＶ０）が補正機能ブロックで補正される。さらに、主制御系（１）においては、エージェントユニットからの情報に基づいて、目標前後加速度Ｇｘ^＊（ＤＲＶ０）が調停機能ブロックで調停される。さらに、主制御系（１）においては、主制御系（２）との間で駆動トルクと制動トルクが分配されて、駆動側の目標駆動トルクτｘ^＊（ＤＲＶ０）が算出される。さらに、主制御系（１）においては、サポータユニットからの情報に基づいて、目標駆動トルクτｘ^＊（ＤＲＶ０）が調停機能ブロックで調停され、目標駆動トルクτｘ^＊（ＤＲＶ）が算出される。この目標駆動トルクτｘ^＊（ＤＲＶ）を発現するようにパワートレーン（１４０，２２０，２４０）が制御される。

制動系制御ユニットである主制御系（２）においては、検知された運転者の要求であるブレーキペダル操作に基づいて、制動基本ドライバモデルを用いてブレーキペダル操作に対応する制動系の制御目標が生成されて、アクチュエータが制御される。

制動系制御ユニットである主制御系（２）においては、検知された運転者の要求であるブレーキペダル操作に基づいて、制動基本ドライバモデルを用いてブレーキペダル操作に対応する制動系の制御目標が生成されて、アクチュエータが制御される。主制御系（２）においては、運転者のブレーキペダル操作量（踏力）を検知するための検知センサからの入力信号を制動基本モデルを用いて解析して目標前後加速度Ｇｘ^＊（ＢＲＫ０）を算出する。主制御系（２）においては、アドバイザユニットからの情報に基づいて、目標前後加速度Ｇｘ^＊（ＢＲＫ０）が補正機能ブロックで補正される。さらに、主制御系（１）においては、エージェントユニットからの情報に基づいて、目標前後加速度Ｇｘ^＊（ＢＲＫ０）が調停機能ブロックで調停される。さらに、主制御系（２）においては、主制御系（１）との間で駆動トルクと制動トルクとが分配されて制動側の目標制動トルクτｘ^＊（ＢＲＫ０）が算出される。さらに、主制御系（２）においては、サポータユニットからの情報に基づいて、目標制動トルクτｘ^＊（ＢＲＫ０）が調停機能ブロックで調停され、目標制動トルクτｘ^＊（ＢＲＫ）が算出される。この目標制動トルクτｘ^＊（ＢＲＫ）を発現するようにブレーキ５６０のアクチュエータが制御される。

操舵系制御ユニットである主制御系（３）においては、検知された運転者の要求であるステアリング操作に基づいて、操舵基本ドライバモデルを用いてステアリング操作に対応する操舵系の制御目標が生成されて、アクチュエータが制御される。

操舵系制御ユニットである主制御系（３）においては、検知された運転者の要求であるステアリング操作に基づいて、操舵基本ドライバモデルを用いてステアリング操作に対応する操舵系の制御目標が生成されて、アクチュエータが制御される。主制御系（３）においては、運転者のステアリング角度を検知するための検知センサからの入力信号を操舵基本モデルを用いて解析して目標タイヤ角を算出する。主制御系（３）においては、アドバイザユニットからの情報に基づいて、目標タイヤ角が補正機能ブロックで補正される。さらに、主制御系（３）においては、エージェントユニットからの情報に基づいて、目標タイヤ角が調停機能ブロックで調停される。さらに、主制御系（３）においては、サポータユニットからの情報に基づいて、目標タイヤ角が調停機能ブロックで調停され、目標タイヤ角が算出される。この目標タイヤ角を発現するようにフロントステアリング装置５００およびリヤステアリング装置５２０のアクチュエータが制御される。

さらに、この車両の統合制御システムにおいては、このような自律的に動作する、主制御系（１）（駆動系制御ユニット）と、主制御系（２）（制動系制御ユニット）と、主制御系（３）（操舵系制御ユニット）とに並列的に複数の処理ユニットを有する。第１の処理ユニットはアドバイザ機能を有するアドバイザユニットであって、第２の処理ユニットはエージェント機能を有するエージェントユニットであって、第３の処理ユニットはサポータ機能を有するサポータユニットである。

アドバイザユニットは、たとえば、車両の周囲の環境情報または運転者に関する情報に基づいて、各主制御系において用いられる情報を生成して、各主制御系に出力する。エージェントユニットは、予め定められた挙動を車両に実現させるために各主制御系において用いられる情報を生成して、各主制御系に出力する。サポータユニットは、現在の車両の動的状態に基づいて、各主制御系において用いられる情報を生成して、各主制御系に出力する。各主制御系においては、アドバイザユニット、エージェントユニットおよびサポータユニットから入力されたこれらの情報（運転者の要求以外の情報）を車両の運動制御に反映させるか否か、反映させるのであればどの程度まで反映させるのかなどを判断したり、制御目標を補正したり、各制御ユニット間において情報を通信したりする。各主制御系は、自律的に動作しているので、最終的にそれぞれの制御ユニットで、検知した運転者の操作情報、アドバイザユニット、エージェントユニットおよびサポータユニットから入力された情報、各主制御系間で通信された情報により算出された最終的な駆動目標、制動目標および操舵目標に基づいて、パワートレーンのアクチュエータ、主ブレーキのアクチュエータおよびステアリングのアクチュエータを制御する。

さらに詳しくは、アドバイザユニットは、車両の周囲の環境情報として車両が走行中路面の摩擦抵抗値（μ値）や外気温などに基づいて車両の動作特性に対するリスクの度合いを表わす情報を生成したり、運転者を撮像して運転者の疲労状況に基づく運転者の操作に対するリスクの度合いを表わす情報を生成したりする。そのリスクの度合いを表わす情報が、各主制御系に出力される。このリスクの度合いを表わす情報は、どの主制御系でも使用できるようにアドバイザユニットで処理されている。各主制御系においては、アドバイザユニットから運転者の要求以外に入力されたリスクに関する情報を車両の運動制御に反映させるか否か、反映させるのであればどの程度まで反映させるのかなどの処理が行なわれる。

さらに詳しくは、エージェントユニットは、車両を自動的に運転する自動運転機能を実現するための情報を生成する。その自動運転機能を実現するための情報が、各主制御系に出力される。各主制御系においては、処理ユニットから運転者の要求以外に入力された自動運転機能を実現するための情報を車両の運動制御に反映させるか否か、反映させるのであればどの程度まで反映させるのかなどの処理が行なわれる。

さらに詳しくは、サポータユニットは、現在の車両の動的状態を把握して、各主制御系における目標値を修正するための情報を生成する。その目標値を修正するための情報が、各主制御系に出力される。各主制御系においては、処理ユニットから運転者の要求以外に入力された動的状態に基づく目標値を修正するための情報を車両の運動制御に反映させるか否か、反映させるのであればどの程度まで反映させるのかなどの処理が行なわれる。

図２に示すように、主制御系（１）、主制御系（２）および主制御系（３）の基本制御ユニット、アドバイザユニット、エージェントユニットおよびサポータユニットの支援ユニットは、いずれも自律的に動作するように構成されている。主制御系（１）をＰＴ（Power Train）系と、主制御系（２）をＥＣＢ（Electronic Controlled Brake）系と、主制御系（３）をＳＴＲ（Staring）系と記載し、アドバイザユニットの一部とエージェントユニットの一部とをＤＳＳ（Driving Support System）系と記載し、アドバイザユニットの一部とエージェントユニットの一部とサポータユニットの一部とをＶＤＭ（Vehicle Dynamics Management）系と記載している。また、図２に示すなかで、エージェントユニット（自動運転機能）から主制御系（１）、主制御系（２）および主制御系（３）で実行されている制御に対して介入する介入制御も行なわれる。

図３を参照して、主制御系（１）（駆動系制御ユニット）について、さらに詳しく説明する。なお、この図３以降においては、変数のラベル名称が異なる場合があるが、これによる本発明の本質的な相違は存在しない。詳しくは、たとえば、図２においてはインターフェイスがＧｘ^＊（加速度）であるが、図３以降においてはインターフェイスがＦｘ（駆動力）としている。これは、Ｆ（力）＝ｍ（質量）×α（加速度）であって、車両質量（ｍ）が、この発明においては制御対象ではなく可変であると想定していない。そのため、図２のＧｘ^＊（加速度）と図３以降のＦｘ（駆動力）とで本質的な相違がないといえる。

駆動系を制御するユニットである主制御系（１）においては、共有情報（９）である車速や変速機の変速比などの情報が入力され、これらの情報と駆動基本ドライバモデルとを用いて、駆動基本ドライバモデル出力として、目標前後方向加速度を表わすＦｘｐ０が算出される。算出されたＦｘｐ０は、アドバイザユニットから入力される、リスクなどに抽象化されたリスク度合い情報（指標）である環境状態（６）を用いて、補正機能ユニット（２）によりＦｘｐ１に補正される。補正機能ユニット（２）からエージェントユニット（７）へ自動運転機能の実現に対する委託意思を表わす情報が出力される。また、補正機能ユニット（２）にて補正されたＦｘｐ１と、エージェントユニットから入力される、自動運転機能ユニット（７）を実現するための情報とを用いて、調停機能ユニット（３）によりＦｘｐ２に調停される。

駆動系を制御するユニットである主制御系（１）と制動系を制御するユニットである主制御系（２）との間では、駆動トルクと制動トルクとの分担割合が算出され、駆動ユニット側である主制御系（１）においては駆動系のＦｘｐ３が算出される。この分配機能ユニット（４）から、主制御系（２）へＦｘＢが出力されるとともに、エージェントユニット（７）に駆動アベイラビリティ、サポータユニットであるダイナミクス（８）に目標値が出力される。

調停機能ユニット（５）において、分配機能ユニット（４）から出力されたＦｘｐ３と、サポータユニットであるダイナミクス補償（８）からのＦｘｐ＿ｖｄｍとを用いて、調停機能ユニット（５）によりＦｘｐ４に調停される。この調停されたＦｘｐ４に基づいて、パワートレーンが制御される。

このように図３に示すものが、主制御系（２）にも主制御系（３）にも存在する。ここでは、主制御系（２）にも主制御系（３）については図５〜図６を用いてさらに詳しく説明するため、図３の主制御系（１）に対応する主制御系（２）を示す図および主制御系（３）を示す図については、説明しない。

図４〜図６に、さらに詳しい主制御系（１）、主制御系（２）および主制御系（３）の制御構造を示す。

図４に、主制御系（１）の制御構造を示す。図４に示すように、駆動系制御を担当する主制御系（１）においては、以下の手順により制御が行なわれる。

駆動基本ドライバモデル（１）において、アクセルペダル開度（ｐａ）などのＨＭＩ（Human Machine Interface）入力情報や、共有情報（９）である車速（ｓｐｄ）、変速機の変速比（ｉｇ）などから、基本駆動ドライバモデル出力（Ｆｘｐ０）を算出する。このときの演算式は、関数ｆを用いて、Ｆｘｐ０＝ｆ（ｐａ，ｓｐｄ，ｉｇ）で表わされる。

補正機能ユニット（２）において、アドバイザユニットからの環境情報（６）（たとえば、リスクなどという概念に抽象化された情報）であるＲｉｓｋ＿Ｉｄｘ[ｎ]に基づいて、Ｆｘｐ０を補正してＦｘｐ１を出力する。このときの演算式は、関数ｆを用いて、Ｆｘｐ１＝ｆ（Ｆｘｐ０，Ｒｉｓｋ＿Ｉｄｘ[ｎ]）で表わされる。

より具体的には、たとえば、Ｆｘｐ１１＝Ｆｘｐ０×Ｒｉｓｋ＿Ｉｄｘ[ｎ]で算出される。Ｒｉｓｋ＿Ｉｄｘ[１]＝０．８、Ｒｉｓｋ＿Ｉｄｘ[２]＝０．６、Ｒｉｓｋ＿Ｉｄｘ[３]＝０．５等のようにアドバイザユニットからリスクの度合いが入力される。

また、車両状態（１０）からの安定性などという概念に抽象化された情報に基づいて、Ｆｘｐ０を補正したＦｘｐ１２を算出する。このとき、たとえば、Ｆｘｐ１２＝Ｆｘｐ０×Ｓｔａｂｌｅ＿Ｉｄｘ[ｎ]で算出される。Ｓｔａｂｌｅ＿Ｉｄｘ[１]＝０．８、Ｓｔａｂｌｅ＿Ｉｄｘ[２]＝０．６、Ｓｔａｂｌｅ＿Ｉｄｘ[３]＝０．５等である。

これらの、Ｆｘｐ１１とＦｘｐ１２とは、より小さいほうが選択されて、Ｆｘｐ１として出力されるようにしてもよい。

さらに、この補正機能ユニット（２）においては、運転者がクルーズコントロールスイッチを押した場合などにおいては、エージェント機能である自動運転機能ユニット（７）へ委託意思情報を出力することもできる。また、このとき、反力制御可能なアクセルペダルである場合には、このようなアクセルペダルに対する運転者の操作に基づいて、運転者の自動運転意思を判定して、エージェント機能である自動運転機能ユニット（７）へ委託意思情報を出力することもできる。

調停機能ユニット（３）においては、補正機能ユニット（２）から出力されたＦｘｐ１とエージェントユニットの自動運転機能ユニット（７）からの出力Ｆｘａとの調停を実行して、分配ユニット（４）にＦｘｐ２を出力する。ここで、調停機能は、たとえば、自動運転機能ユニット（７）からの出力であるＦｘａが有効であることを示す付加情報（フラグ、ａｖａｉｌａｂｌｅ＿ｓｔａｔｕｓ ｆｌａｇ）を伴う場合、自動運転機能ユニット（７）からの出力であるＦｘａを最優先で選択してＦｘｐ２を算出する。他の場合には、補正機能ユニット（２）からの出力であるＦｘｐ１を選択してＦｘｐ２を算出したり、補正機能ユニット（２）からの出力であるＦｘｐ１に予め定められた反映度でＦｘａを反映させたＦｘｐ２を算出するようにしてもよい。このときの演算式は、より大きな値を選択する関数ｍａｘを用いて、たとえば、Ｆｘｐ２＝ｍａｘ（Ｆｘｐ１，Ｆｘａ）で表わされる。

分配機能ユニット（４）においては、主として、駆動系制御ユニットである主制御系（１）と制動系制御ユニットである主制御系（２）との分配演算を行なう。分配機能ユニット（４）は、演算の結果である駆動系への分配分については、調停機能ユニット（５）へＦｘｐ３を出力し、演算の結果である制動系への分配分については、主制御系（２）へＦｘＢを出力する。また、主制御系（１）の制御対象であるパワートレーンが出力可能な駆動源の情報である駆動アベイラビリティＦｘｐ＿ａｖａｉｌを、エージェントユニットである自動運転機能ユニット（７）およびサポータユニットであるダイナミクス補償（８）へ、それぞれ出力する。このときの演算式は、関数ｆを用いて、Ｆｘｐ３←ｆ（Ｆｘａ，Ｆｘｐ２）、ＦｘＢ＝ｆ（Ｆｘａ，Ｆｘｐ２）で表わされる。

調停機能ユニット（５）においては、分配機能ユニット（４）から出力されたＦｘｐ３とサポータユニットのダイナミクス補償機能ユニット（８）からの出力Ｆｘｐ＿ｖｄｍとの調停を実行して、パワートレーン制御部にＦｘｐ４を出力する。ここで、調停機能は、たとえば、ダイナミクス補償機能ユニット（８）からの出力であるＦｘｐ＿ｖｄｍが有効であることを示す付加情報（フラグ、ｖｄｍ＿ｓｔａｔｕｓ ｆｌａｇ）を伴う場合、ダイナミクス補償機能ユニット（８）からの出力であるＦｘｐ＿ｖｄｍを最優先で選択してＦｘｐ４を算出する。他の場合には、分配機能ユニット（４）からの出力であるＦｘｐ３を選択してＦｘｐ４を算出したり、分配機能ユニット（４）からの出力であるＦｘｐ３に予め定められた反映度でＦｘｐ＿ｖｄｍを反映させたＦｘｐ４を算出するようにしてもよい。このときの演算式は、たとえば、Ｆｘｐ４＝ｆ（Ｆｘｐ３，Ｆｘｐ＿ｖｄｍ）で表わされる。

図５に、主制御系（２）の制御構造を示す。図５に示すように、制動系制御を担当する主制御系（２）においては、以下の手順により制御が行なわれる。

制動基本ドライバモデル（１）’において、ブレーキペダル踏力（ｂａ）などのＨＭＩ入力情報や、共有情報（９）である車速（ｓｐｄ）、車両に作用している横方向Ｇ（Ｇｙ）などから、基本制動ドライバモデル出力（Ｆｘｂ０）を算出する。このときの演算式は、関数ｆを用いて、Ｆｘｂ０＝ｆ（ｐａ，ｓｐｄ，Ｇｙ）で表わされる。

補正機能ユニット（２）’において、アドバイザユニットからの環境情報（６）（たとえば、リスクなどという概念に抽象化された情報）であるＲｉｓｋ＿Ｉｄｘ[ｎ]に基づいて、Ｆｘｂ０を補正してＦｘｂ１を出力する。このときの演算式は、関数ｆを用いて、Ｆｘｂ１＝ｆ（Ｆｘｂ０，Ｒｉｓｋ＿Ｉｄｘ[ｎ]）で表わされる。

より具体的には、たとえば、Ｆｘｂ１１＝Ｆｘｂ０×Ｒｉｓｋ＿Ｉｄｘ[ｎ]で算出される。Ｒｉｓｋ＿Ｉｄｘ[１]＝０．８、Ｒｉｓｋ＿Ｉｄｘ[２]＝０．６、Ｒｉｓｋ＿Ｉｄｘ[３]＝０．５等のようにアドバイザユニットからリスクの度合いが入力される。

また、車両状態（１０）からの安定性などという概念に抽象化された情報に基づいて、Ｆｘｂ０を補正したＦｘｂ１２を算出する。このとき、たとえば、Ｆｘｂ１２＝Ｆｘｂ０×Ｓｔａｂｌｅ＿Ｉｄｘ[ｎ]で算出される。Ｓｔａｂｌｅ＿Ｉｄｘ[１]＝０．８、Ｓｔａｂｌｅ＿Ｉｄｘ[２]＝０．６、Ｓｔａｂｌｅ＿Ｉｄｘ[３]＝０．５等である。

これらの、Ｆｘｂ１１とＦｘｂ１２とは、より大きいほうが選択されて、Ｆｘｂ１として出力されるようにしてもよい。具体的には、ミリ波レーダにより検知された前方走行車両との車間距離、ナビゲーション装置により検知された次のコーナまでの距離等に応じて出力を補正する場合がある。

調停機能ユニット（３）’においては、補正機能ユニット（２）’から出力されたＦｘｂ１とエージェントユニットの自動運転機能ユニット（７）からの出力Ｆｘｂａとの調停を実行して、分配ユニット（４）’にＦｘｂ２を出力する。ここで、調停機能は、たとえば、自動運転機能ユニット（７）からの出力であるＦｘｂａが有効であることを示す付加情報（フラグ、ａｖａｉｌａｂｌｅ＿ｓｔａｔｕｓ ｆｌａｇ）を伴う場合、自動運転機能ユニット（７）からの出力であるＦｘｂａを最優先で選択してＦｘｂ２を算出する。他の場合には、補正機能ユニット（２）’からの出力であるＦｘｂ１を選択してＦｘｂ２を算出したり、補正機能ユニット（２）’からの出力であるＦｘｂ１に予め定められた反映度でＦｘｂａを反映させたＦｘｂ２を算出するようにしてもよい。このときの演算式は、より大きな値を選択する関数ｍａｘを用いて、たとえば、Ｆｘｂ２＝ｍａｘ（Ｆｘｂ１，Ｆｘｂａ）で表わされる。

分配機能ユニット（４）’においては、主として、駆動系制御ユニットである主制御系（１）と制動系制御ユニットである主制御系（２）との分配演算を行なう。主制御系（１）の分配機能ユニット（４）に対応するものである。分配機能ユニット（４）’は、演算の結果である制動系への分配分については、調停機能ユニット（５）’へＦｘｂ３を出力し、演算の結果である駆動系への分配分については、主制御系（１）へＦｘＰを出力する。また、主制御系（２）の制御対象であるブレーキが出力可能な情報である制動アベイラビリティＦｘｂ＿ａｖａｉｌを、エージェントユニットである自動運転機能ユニット（７）およびサポータユニットであるダイナミクス補償（８）へ、それぞれ出力する。このときの演算式は、関数ｆを用いて、Ｆｘｂ３←ｆ（Ｆｘｂａ，Ｆｘｂ２）、ＦｘＰ＝ｆ（Ｆｘｂａ，Ｆｘｂ２）で表わされる。

調停機能ユニット（５）’においては、分配機能ユニット（４）’から出力されたＦｘｂ３とサポータユニットのダイナミクス補償機能ユニット（８）からの出力Ｆｘｂ＿ｖｄｍとの調停を実行して、ブレーキ制御部にＦｘｂ４を出力する。ここで、調停機能は、たとえば、ダイナミクス補償機能ユニット（８）からの出力であるＦｘｂ＿ｖｄｍが有効であることを示す付加情報（フラグ、ｖｄｍ＿ｓｔａｔｕｓ ｆｌａｇ）を伴う場合、ダイナミクス補償機能ユニット（８）からの出力であるＦｘｂ＿ｖｄｍを最優先で選択してＦｘｂ４を算出する。他の場合には、分配機能ユニット（４）’からの出力であるＦｘｂ３を選択してＦｘｂ４を算出したり、分配機能ユニット（４）’からの出力であるＦｘｂ３に予め定められた反映度でＦｘｂ＿ｖｄｍを反映させたＦｘｂ４を算出するようにしてもよい。このときの演算式は、より大きな値を選択する関数ｍａｘを用いて、たとえば、Ｆｘｂ４＝ｍａｘ（Ｆｘｂ３，Ｆｘｂ＿ｖｄｍ）で表わされる。

図６に、主制御系（３）の制御構造を示す。図６に示すように、操舵系制御を担当する主制御系（３）においては、以下の手順により制御が行なわれる。

操舵基本ドライバモデル（１）”において、ステアリング操舵角（ｓａ）などのＨＭＩ入力情報や、共有情報（９）である車速（ｓｐｄ）、車両に作用している横方向Ｇ（Ｇｙ）などから、基本操舵ドライバモデル出力（Δ０）を算出する。このときの演算式は、関数ｆを用いて、Δ０＝ｆ（ｓａ，ｓｐｄ，Ｇｙ）で表わされる。

補正機能ユニット（２）”において、アドバイザユニットからの環境情報（６）（たとえば、リスクなどという概念に抽象化された情報）であるＲｉｓｋ＿Ｉｄｘ[ｎ]に基づいて、Δ０を補正してΔ１を出力する。このときの演算式は、関数ｆを用いて、Δ１＝ｆ（Δ０，Ｒｉｓｋ＿Ｉｄｘ[ｎ]）で表わされる。

より具体的には、たとえば、Δ１１＝Δ０×Ｒｉｓｋ＿Ｉｄｘ[ｎ]で算出される。Ｒｉｓｋ＿Ｉｄｘ[１]＝０．８、Ｒｉｓｋ＿Ｉｄｘ[２]＝０．６、Ｒｉｓｋ＿Ｉｄｘ[３]＝０．５等のようにアドバイザユニットからリスクの度合いが入力される。

また、車両状態（１０）からの安定性などという概念に抽象化された情報に基づいて、Δ０を補正したΔ１２を算出する。このとき、たとえば、Δ１２＝Δ０×Ｓｔａｂｌｅ＿Ｉｄｘ[ｎ]で算出される。Ｓｔａｂｌｅ＿Ｉｄｘ[１]＝０．８、Ｓｔａｂｌｅ＿Ｉｄｘ[２]＝０．６、Ｓｔａｂｌｅ＿Ｉｄｘ[３]＝０．５等である。

これらの、Δ１１とΔ１２とは、より小さいほうが選択されて、Δ１として出力されるようにしてもよい。

さらに、この補正機能ユニット（２）”においては、運転者がレーンキープアシストスイッチを押した場合などにおいては、エージェント機能である自動運転機能ユニット（７）へ委託意思情報を出力することもできる。さらに、この補正機能ユニット（２）”においては、横風などの外乱に応じて出力を補正する場合がある。

調停機能ユニット（３）”においては、補正機能ユニット（２）”から出力されたΔ１とエージェントユニットの自動運転機能ユニット（７）からの出力Δａとの調停を実行して、調停ユニット（５）”にΔ２を出力する。ここで、調停機能は、たとえば、自動運転機能ユニット（７）からの出力であるΔａが有効であることを示す付加情報（フラグ、ａｖａｉｌａｂｌｅ＿ｓｔａｔｕｓ ｆｌａｇ）を伴う場合、自動運転機能ユニット（７）からの出力であるΔａを最優先で選択してΔ２を算出する。他の場合には、補正機能ユニット（２）”からの出力であるΔ１を選択してΔ２を算出したり、補正機能ユニット（２）”からの出力であるΔ１に予め定められた反映度でΔａを反映させたΔ２を算出するようにしてもよい。このときの演算式は、たとえば、Δ２＝ｆ（Δ１，Δａ）で表わされる。

調停機能ユニット（５）”においては、調停機能ユニット（３）”から出力されたΔ２とサポータユニットのダイナミクス補償機能ユニット（８）からの出力Δ＿ｖｄｍとの調停を実行して、ステアリング制御部にΔ４を出力する。ここで、調停機能は、たとえば、ダイナミクス補償機能ユニット（８）からの出力であるΔ＿ｖｄｍが有効であることを示す付加情報（フラグ、ｖｄｍ＿ｓｔａｔｕｓ ｆｌａｇ）を伴う場合、ダイナミクス補償機能ユニット（８）からの出力であるΔ＿ｖｄｍを最優先で選択してΔ４を算出する。他の場合には、調停機能ユニット（３）”からの出力であるΔ２を選択してΔ４を算出したり、調停機能ユニット（３）”からの出力であるΔ２に予め定められた反映度でΔ＿ｖｄｍを反映させたΔ４を算出するようにしてもよい。このときの演算式は、より大きな値を選択する関数ｍａｘを用いて、たとえば、Δ４＝ｍａｘ（Δ２，Δ＿ｖｄｍ）で表わされる。

以上のような構造を有する統合制御システムを搭載した車両の動作について説明する。

車両の走行中には、運転者は自己の感覚器官（主として視覚）が取得した情報に基づいて、車両の基本動作である「走る」動作に対応する駆動系制御ユニット、「止まる」動作に対応する制動系制御ユニット、「曲がる」動作に対応する操舵系制御ユニットを、制御するために、アクセルペダル２００、ブレーキペダル５８０およびステアリングホイール４４０を操作する。基本的に、運転者は、これらのＨＭＩ入力により車両を制御する。なお、補助的にトランスミッション２４０の変速比を変更するために運転者が自動変速機のシフトレバーを操作する場合もある。

通常、車両が走行しているときに、運転者の感覚器官からの情報以外に、車両に設けられた様々な装置により、多種類の車両の周囲の環境情報が検知される。その一例として、ミリ波レーダにより検知される前方車両との車間距離、ナビゲーション装置により検知される現在車両位置および前方の道路状態（コーナ、渋滞等）、Ｇセンサにより検知される路面の勾配状態（平坦路、登坂路、降坂路）、外気温センサにより検知される車両の外気温、通信機能つきナビゲーション装置により受信される現在走行位置における局地天候情報および路面の抵抗係数（路面凍結による低μ路状態等）、ブラインドコーナセンサにより検知される前方車両走行状態、車外カメラにより撮像されて画像処理されることにより検知されるレーンキープ状態、車内カメラにより撮像されて画像処理されることにより検知される運転者の運転状態（運転姿勢、覚醒状態、居眠り状態）、ステアリングホイールに設けられた圧力センサにより運転者の手の握力を検知して分析することにより検知される運転者の居眠り状態などの情報である。これらの情報には、車両の周囲の環境情報と、運転者自身についての状態とがある。いずれの情報も、運転者の感覚器官により検知できる情報ではない点が重要である。

さらに、車両に設けられたセンサにより、車両の動的状態（ダイナミクス状態）が検知される。その一例として、車輪速度Ｖｗ、前後方向の車両の速度Ｖｘ、前後方向加速度Ｇｘ、横方向加速度Ｇｙ、ヨーレートγなどがある。

この車両には、運転者の運転を支援するための運転支援システムとして、クルーズコントロールシステムとレーンキープアシストシステムとを搭載している。これらのシステムは、エージェントユニットにより制御される。エージェントユニットがさらに発展すると、このような擬似自動運転を実現するのみならず、さらには、将来的には完全なる自動運転を実現することもありうる。そのような場合であっても、本実施の形態に係る統合制御システムの適用が可能である。特に、そのような自動運転システムの実現においては、主制御系（１）である駆動系制御ユニット、主制御系（２）である制動系制御ユニット、主制御系（３）である操舵系制御ユニット、アドバイザユニットおよびサポータユニットは、修正することなく、エージェントユニットの自動運転機能を高度自動運転機能を有するものに変更するだけで実現可能である。

車両の運転中において、たとえば現在走行中の道路の前方にコーナがあるときを想定する。なお、このコーナは運転者の視覚により捕らえることができず運転者がこのコーナの存在を認識していない。このときに、車両のアドバイザユニットにおいてはナビゲーション装置からの情報に基づいて、このコーナの存在を検知している。

このように想定された場合において、運転者がアクセルペダル２００を踏み込んで加速しようとすると、その後このコーナで運転者は車両を減速させるためにブレーキペダル５８０を踏むことになる。主制御系（１）でアクセルペダル開度（ｐａ）、車速（ｓｐｄ）、変速機の変速比（ｉｇ）などから、基本駆動ドライバモデル出力Ｆｘｐ０が、Ｆｘｐ０＝ｆ（ｐａ，ｓｐｄ，ｉｇ）で算出される。このままでは、このＦｘＰ０に基づいて要求駆動トルクが大きく算出されてエンジン１４０のスロットルバルブが開かれたりトランスミッション２４０のギヤ比がダウンシフトされて車両が加速する。しかしながら、アドバイザユニットは、前方コーナの存在によるリスクの度合いＲｉｓｋ＿Ｉｄｘ[ｎ]を演算して、補正機能ユニット（２）に出力する。このため、補正機能ユニット（２）においては、運転者がアクセルペダル２００を踏んで期待したほどの加速度を発現しないように、補正される。

さらに、このときに、路面が凍結状態であって大きな車両前後方向加速度により横滑りを起こす可能性があることをサポータユニットが検知していると、安定性に関するリスクの度合いＳｔａｂｌｅ＿Ｉｄｘ[ｎ]を演算して、補正機能ユニット（２）に出力する。このため、このような場合においては、補正機能ユニット（２）においては、運転者がアクセルペダル２００を踏んで期待したほどの加速度を発現しないように、補正される。

また、車両がスリップしていることを検知すると、サポータユニットにおいて、駆動トルクを低く調停するような信号が調停機能ユニット（５）に出力される。このような場合には、サポータユニットからのＦｘｐ＿ｖｄｍが優先的に採用され、車両がこれ以上スリップしないようにパワートレーンが制御される。このため、たとえ運転者が大きくアクセルペダル２００を踏んでいても、運転者がアクセルペダル２００を踏んで期待したほどの加速度を発現しないように、調停される。

このような車両の統合制御システムを、さらに具体的に説明する。

＜第１の具体例＞
第１の具体例は、運転者の手動操作を優先して車両を制御するために、アドバイザユニット、エージェントユニットおよびサポータユニットからの制御目標よりも、運転者の手動操作を優先させるように制御されるものである。すなわち、上述した車両の統合制御システムにおいて、運転者により手動の操作量をどのように駆動系制御に反映させるのかが特徴である。

図７は、このような制御を実現する際の制御系の動作を示す。図７は、図２の主制御系（１）（アクセル）に対応する。

通常の動作においては、運転者のアクセルペダル操作に基づいて、基本ドライバモデルを用いて要求加速度が演算される（処理Ａ）。要求加速度を実現できるように要求駆動トルクが演算され、要求駆動トルク、車速から目標変速比および要求エンジン値（要求エンジントルク、要求エンジン回転数）が演算される（処理Ｂまたは処理Ｃ）。このとき、さらにアドバイザユニット、エージェントユニットおよびサポータユニットからの制御目標により、要求駆動トルクや目標変速比が修正される場合もある。

これらの目標変速比および要求エンジン値（要求エンジントルク、要求エンジン回転数）は、ＥＭＳ（Engine Management System）およびＥＣＴ（Electronically Controlled Automatic Transmission）に出力され、エンジン１４０およびトランスミッション２４０が制御される。

このような制御を基本として車両が統合的に制御されている場合に、ＨＭＩとしてマニュアルシフトレバーにより変速ポジションが指定されたり（結果的に要求変速比が入力される）、シーケンシャルシフトのステアリングスイッチにより要求変速比が入力されたりする（処理Ｄ）。このような場合、処理Ａ〜処理Ｃにおいて演算された目標変速比よりも優先されて、運転者の手動変速比を用いてパワートレーン制御が行なわれる。すなわち、運転者から入力された手動変速要求による要求変速比に基づいて、要求エンジン回転数、要求エンジントルクが演算される。なお、運転者により手動で入力される要求変速比には、車両の運動性能の限界等から上下限やガードが設けられている。車両の限界挙動を越える手動操作を拒否するためである。

この手動変速指示に対して、要求駆動トルクは、処理Ａ〜処理Ｃにて算出された値として、ＥＣＴの変速比を変更する、要求駆動トルクおよびＥＣＴの変速比を変更するという２種類の対応が可能である。この要求駆動トルクをも変更する場合には、要求駆動トルクの演算は出力し続けて、復帰状態に備える。すなわち、要求駆動トルクも運転者の手動変速に基づいて変更するが、運転者がたとえばＤポジションに戻した場合に、駆動要求トルクが演算されているので、速やかに復帰できるようになる。

また、要求駆動力を変更しない場合は、処理Ｅや処理Ｆのように、要求変速比から要求エンジン回転数、要求エンジントルクを演算することもできる。さらに、処理Ｇのように、変速トルク変動アベイラビリティおよびエンジンブレーキトルクアベイラビリティを基本ドライバモデルに戻す。これは、下位階層からのアベイラビリティを上位階層に戻すことにより、運転者の手動操作を優先させた場合に予想される車両運動状態を統合的に把握する情報として用いる。ただし、運転者の手動操作が最優先である。

変速トルクアベイラビリティは、運転者の手動変速操作によりトランスミッション２４０の変速変速比を変速させるときには、変速時にトルク変動が生じる。この変速トルクアベイラビリティを、変速トルクアベイラビリティ＝ｆ（現在要求駆動トルク、変速後要求駆動トルク、現在変速比、将来変速比、車速）などの関数を用いて、トランスミッション２４０のモデルを用いて算出することもできる。また、変速トルクアベイラビリティを関数ではなく、マップを用いて算出するようにしてもよい。

エンジンブレーキトルクアベイラビリティは、スロットル全閉状態における各車速ごとのエンジントルクを、燃料噴射状態およびフューエルカット状態の２つのマップを用いて、変速トルク変動アベイラビリティに含まれるように演算される。このようなアベイラビリティを用いて、要求加速度演算や要求トルク演算が行なわれる。

以上のようにして、車両の統合制御システムにおいて、運転者の手動要求に的確に対応させて車両を制御することができる。

なお、上述した具体例における変速比は一例であって、運転者による要求は変速比に限定されるものではない。要求加速度や要求駆動トルクを運転者が手動により入力できるようにした場合でも同様に運転者の手動要求に的確に対応させて車両を制御することができる。

＜第２の具体例＞
第２の具体例は、運転者の手動操作に基づいて、車両の統合制御システムにおけるパラメータを修正するものである。すなわち、上述した車両の統合制御システムにおいて、運転者により手動の操作量をどのように駆動系制御に反映させるのかが特徴である。

図８を参照して、本具体例に係る車両用統合制御装置の主制御系（アクセル）のＥＣＵが実行するプログラムの制御構造について説明する。

ステップ（以下、ステップをＳと略す）１０００にて、ＥＣＵは、ＨＭＩ入力処理を実行する。なお、このＳ１０００における処理の詳細については後述する。Ｓ１１００にて、ＥＣＵは、車両運動を算出する。なお、このＳ１１００における処理の詳細については後述する。Ｓ１２００にて、ＥＣＵは、運転者が期待する運転者期待加速度（１）を算出する。なお、このＳ１２００における処理の詳細については後述する。Ｓ１３００にてＥＣＵは、マニュアルモード処理を実行する。このとき、マニュアルモード処理の結果、運転者期待加速度（２）および要求変速比（１）が算出される。なお、このＳ１３００における処理の詳細については後述する。

Ｓ１４００にて、ＥＣＵは、環境情報処理（路面状況）を実行する。この環境情報処理（路面状況）の結果、運転者期待加速度（３）および要求変速比（２）が算出される。なお、このＳ１４００における処理の詳細については後述する。Ｓ１５００にて、ＥＣＵは、環境情報処理（前方車両）を実行する。この環境情報処理（前方車両）により、運転者期待加速度（４）および要求変速比（３）が算出される。なお、このＳ１５００における処理の詳細については後述する。

Ｓ１６００にて、ＥＣＵは、車両目標を演算する。このとき、運転者の要求から車両の運動目標値が算出される。

Ｓ１７００にて、ＥＣＵは、制駆動部配分演算を実行する。この制駆動配分演算により、要求駆動トルクが算出される。

Ｓ１８００にて、ＥＣＵは、要求変速比を算出するとともに、要求エンジントルク、要求エンジン回転数を算出する。このＳ１８００における処理において、Ｓ１３００にて算出された要求変速比（１）、Ｓ１４００にて算出された要求変速比（２）、Ｓ１５００にて算出された要求変速比（３）が考慮されて、要求変速比が算出される。

Ｓ１９００にて、ＥＣＵは、このような制御を終了させるか否かを判断する。このとき、ＥＣＵは、ＥＣＵに入力されるマニュアルモードスイッチなどの入力信号に基づいてこのような制御を終了するか否かを判断する。このような制御を終了する場合には（Ｓ１９００にてＹＥＳ）、この処理を終了する。もしそうでないと（Ｓ１９００にてＮＯ）、処理はＳ１０００へ戻される。

図９を参照して、図８のＳ１０００における処理の詳細について説明する。

Ｓ１０１０にて、ＥＣＵは、モードスイッチを検知する。このモードスイッチは、ハードウェア的に構成されるものであってもソフトウェア的に構成されるものであってもよいが、たとえば、統合スポーツモードや、統合エコランモードなどが選択できるようなスイッチである。また、このモードスイッチは、運転者により選択することが可能な場所に設けられる。

Ｓ１０２０にて、ＥＣＵは、ステアリングスイッチの状態を検知する。このステアリングスイッチは、たとえば、シーケンシャルシフトを有するトランスミッション２４０において、変速ギヤ段をアップシフトさせたり、ダウンシフトさせたりするためのスイッチである。Ｓ１０３０にて、ＥＣＵは、アクセルペダルの開度を検知する。Ｓ１０４０にて、ＥＣＵは、ブレーキペダルの開度を検知する。

このようにして、図９に示すようにＨＭＩ入力処理により、モードスイッチの状態、ステアリングスイッチの状態、アクセルペダルの状態およびブレーキペダルの状態が検知される。

図１０を参照して、図８のＳ１１００における処理の詳細について説明する。

Ｓ１１１０にて、ＥＣＵは、車両の運動方向を、前後方向（Ｘ）方向、左右（Ｙ）方向に分けて算出する。すなわち、車両の前後（Ｘ）方向の運動は、車両の加速度および減速度で表わされる。車両の左右（Ｙ）方向の運動は、操舵されることにより発生する車両の左右方向の運動である。すなわち、このような運動方向は、前後方向加速度Ｇｘ、横方向加速度Ｇｙとして算出される。

図１１を参照して、図８のＳ１２００の処理の詳細について説明する。

Ｓ１２１０にて、ＥＣＵは、モードスイッチがオン状態であるか否かを判断する。モードスイッチがオン状態であると（Ｓ１２１０にてＹＥＳ）、処理はＳ１２２０へ移される。もしそうでないと（Ｓ１２１０にてＮＯ）、処理はＳ１２３０へ移される。このとき、モードスイッチがオン状態であるとは、運転者によりエンジン１４０、トランスミッション２４０、ブレーキ５６０を直接制御する意思があるということである。

Ｓ１２２０にて、ＥＣＵは、期待値算出マップ（Ａ）を選択する。Ｓ１２３０にて、ＥＣＵは、期待値算出マップ（Ｂ）を選択する。この期待値算出マップ（Ａ）および期待値算出マップ（Ｂ）は、ＥＣＵの内部のメモリに記憶されている。これらの期待値算出マップは、期待値を算出する際の絶対値や傾きが異なるマップである。たとえば、アクセルペダル開度と運転者期待加速度との関係をマップとして記憶している。

Ｓ１２４０にてＥＣＵは、運転者期待加速度（１）（前後、左右）または／および車両駆動トルクを算出する。

なお、運転者期待加速度（１）の算出においては、通常のアクセルペダル操作入力から生成される加速度である。このようなマップではなく、たとえば、運転者期待加速度（１）＝ｆ（アクセルペダル操作量、車速、変速比）×ｆ（アクセルペダル操作速度、変速比）などの演算式で表現することもできる。

図１２を参照して、図８のＳ１３００における処理の詳細について説明する。

Ｓ１３１０にて、ＥＣＵは、運転者期待加速度（１）を読出す。この運転者期待加速度（１）は、前述のＳ１２４０にて算出された値である。

Ｓ１３２０にて、ＥＣＵは、フロアシフトのマニュアルゲートがオン状態であるか否かを判断する。マニュアルゲートがオン状態であると（Ｓ１３２０にてＹＥＳ）、処理はＳ１３３０へ移される。もしそうでないと（Ｓ１３２０にてＮＯ）、処理はＳ１３５０へ移される。

Ｓ１３３０にて、ＥＣＵは、マニュアルゲートの＋／−スイッチを検知する。Ｓ１３４０にて、ＥＣＵは、運転者期待加速度（２）を算出する。すなわち、マニュアルゲートに設けられたシーケンシャルシフトにおいて運転者がアップシフトを要求したかダウンシフトを要求したかにより運転者の期待加速度（２）を算出する。このとき、Ｓ１３１０にて読出した運転者期待加速度（１）が運転者期待加速度（２）に修正されることになる。このＳ１３４０の処理の後、処理はＳ１３７０へ移される。

Ｓ１３５０にて、ＥＣＵは、ステアリングスイッチが操作されたか否かを検知する。ステアリングスイッチは、シーケンシャルシフトに対応するアップシフトとダウンシフトを選択するためにステアリングに設けられたスイッチである。ステアリングスイッチの操作が検知されると（Ｓ１３５０にてＹＥＳ）、処理はＳ１３６０へ移される。もしそうでないと（Ｓ１３５０にてＮＯ）、処理はＳ１３８０へ移される。

Ｓ１３６０にて、ＥＣＵは、運転者期待加速度（２）を算出する。

Ｓ１３７０にて、ＥＣＵは、要求変速比（１）を算出する。このとき、要求変速比を算出するための演算は、従来から実施しているマニュアルシフトと同様に、スイッチ入力で確定された変速比または変速レンジに保持される。

Ｓ１３８０にて、ＥＣＵは、運転者期待加速度（２）をデフォルト値（通常は０）に設定する。

Ｓ１３９０にて、ＥＣＵは、タイトモードであると判定する。このタイトモードとは、具体的には、トルクコンバータ２２０のロックアップ機構がオン状態であるかオフ状態であるかにより決定されるものである。ロックアップ機構がオン状態である場合、エンジン１４０とトランスミッション２４０が直結状態であるためタイト感があるとされ、オフの場合にはエンジン１４０とトランスミッション２４０とが非直結（流体継手）状態でありルーズ感があるという意味である。すなわち、タイトモードとして判定された場合には、変速タイト感や、トルクコンバータ２２０のロックアップクラッチがオン状態であることによるタイト感をパワートレーン側で処理したり、またはその物理的な目標値をパワートレーン側に送信することになる。すなわち、タイトモード判定は、運転者による操作量である、アクセルペダルストローク、車速、変速比などから判定されるものである。

なお、図１２に示すフローチャートは、運転者がマニュアル操作した場合の処理であるが、このマニュアル操作の有無に拘らず、運転者の期待加速度（１）は常時算出される。運転者の期待加速度を運転者の手動操作の有無によらず常に算出しつづけることにより、手動操作状態が終了したときに、直ちに元の状態に復帰させることができる。

図１３を参照して、図８のＳ１４００における処理の詳細について説明する。

Ｓ１４１０にて、ＥＣＵは、環境情報処理（路面状況）を実行する。このとき、ナビゲーション装置から道路形状などが、車載カメラから走行している路面の状態が、各種センサから気温や雨量などの状態量が検知される。Ｓ１４２０にて、ＥＣＵは、路面の摩擦抵抗であるμ値を推定演算する。

Ｓ１４３０にて、ＥＣＵは、路面勾配を演算する。Ｓ１４４０にて、ＥＣＵは、運転者期待加速度（３）を算出する。このとき、たとえばナビゲーション装置からの情報により車両がコーナの手前である場合、減速度が大きくなるように演算する。このとき、乗算係数を用いることが好ましい。この乗算係数は、コーナの曲率や道路勾配をパラメータとしたマップにより与えられる。また、路面の摩擦抵抗であるμ値が低い状態だと推定される場合には、この乗算係数を大きく（減速度が小さく）なるようにして、エンジンブレーキトルクが過大であることによる車両のスリップ発生を抑制するようにする。

Ｓ１４５０にて、ＥＣＵは、Ｓ１４４０にて算出された運転者期待加速度（３）から要求変速比（２）を算出する。

図１４を参照して、図８のＳ１５００における処理の詳細について説明する。

Ｓ１５１０にて、ＥＣＵは、環境情報処理（前方車両）を実行する。このときに、車載カメラやミリ波レーダなどにより検知された自車の前方を走行する前方車両を検知対象として各種の情報が処理される。

Ｓ１５２０にて、ＥＣＵは、自車と前方車両との間の相対的な状態を演算する。このとき、相対状態の演算においては、前方車両との車間距離情報と自車の速度から構成される二次元マップから得られる係数値を算出する。

Ｓ１５３０にて、ＥＣＵは、運転者期待加速度（４）を算出する。このとき、Ｓ１５２０において算出された二次元マップから得られる乗算係数値を補正演算に用いる。Ｓ１５４０にて、ＥＣＵは、Ｓ１５３０にて算出された運転者期待加速度（４）に基づいて運転者要求変速比（３）を算出する。

以上のようにして、本具体例によると、運転者手動操作デバイスからの入力がない場合やまたは、アドバイザリユニット、エージェントユニットまたはサポータユニットなどの高機能ユニットからの出力がない場合、運転者の基本操作から運転者期待加速度や要求変速比を算出する。この値が最終的には、制駆動のパラメータや変速機の変速比を表わすパラメータとなる。運転者によるマニュアルモード操作時（たとえば、ゲート式シフトレバーによるマニュアルゲート選択やステアリング上のスイッチまたはステアリング後方のパドルスイッチなどからの入力があった場合には、運転者期待値を加工したり再演算したりする。さらに、運転者によるモードスイッチの選択があった場合には、運転者期待値を加工または再度演算する。特に、運転者手動操作デバイスからの入力がある場合であって車両環境情報（路面状況、前方車両情報）などを検知した場合には運転者期待値を加工または再演算を行なう。

以上のようにして、本実施の形態に係る車両の統合制御システムによると、駆動系制御ユニットである主制御系（１）においては、運転者の要求であるアクセルペダル操作を検知して、駆動基本ドライバモデルを用いてアクセルペダル操作に対応する駆動系の制御目標が生成されて、駆動アクチュエータであるパワートレーンが制御される。制動系制御ユニットである主制御系（２）においては、運転者の要求であるブレーキペダル操作を検知して、制動基本ドライバモデルを用いてブレーキペダル操作に対応する制動系の制御目標が生成されて、制動アクチュエータであるブレーキ装置が制御される。操舵系制御ユニットである主制御系（３）においては、運転者の要求であるステアリング操作を検知して、操舵基本ドライバモデルを用いてステアリング操作に対応する操舵系の制御目標が生成されて、アクチュエータであるステアリング装置が制御される。これらの制御ユニットは自律的に動作する。

このような自律的に動作するこれらの駆動系制御ユニットと制動系制御ユニットと操舵系制御ユニットとに加えて、アドバイザユニット、エージェントユニットおよびサポータユニットをさらに備えた。アドバイザユニットは、車両の周囲の環境情報または運転者に関する情報に基づいて、制御ユニットにおいて用いられる情報を生成して、各制御ユニットに出力する。アドバイザユニットは、車両の周囲の環境情報として車両が走行中路面の摩擦抵抗や外気温などに基づいて車両の動作特性に対するリスクの度合いを表わす情報や、運転者を撮像して運転者の疲労状況に基づく運転者の操作に対するリスクの度合いを表わす情報を、各制御ユニットで共通して使用できるように加工して生成したりする。エージェントユニットは、予め定められた挙動を車両に実現させるために各制御ユニットにおいて用いられる情報を生成して、各制御ユニットに出力する。エージェントユニットは、車両を自動的に運転する自動運転機能を実現するための情報を生成する。その自動運転機能を実現するための情報が、各制御ユニットに出力される。サポータユニットは、現在の車両の動的状態に基づいて、各制御ユニットにおいて用いられる情報を生成して、各制御ユニットに出力する。サポータユニットは、現在の車両の動的状態を把握して、各制御ユニットにおける目標値を修正するための情報を生成する。

各制御ユニットにおいては、アドバイザユニット、エージェントユニットおよびサポータユニットからそれぞれ出力された情報を車両の運動制御に反映させるか否か、反映させるのであればどの程度まで反映させるのかなどの調停処理が行なわれる。これらの制御ユニットや、アドバイザユニット、エージェントユニットおよびサポータユニットは、自律的に動作する。最終的には、それぞれの制御ユニットで、アドバイザユニット、エージェントユニットおよびサポータユニットから入力された情報、各制御ユニット間で通信された情報により算出された最終的な駆動目標、制動目標および操舵目標に基づいて、パワートレーン、ブレーキ装置およびステアリング装置が制御される。

このように、車両の基本動作である「走る」動作に対応する駆動系制御ユニット、「止まる」動作に対応する制動系制御ユニット、「曲がる」動作に対応する操舵系制御ユニットを、それぞれが独立して作動可能なように設けた。これらの制御ユニットに対して、車両の周囲の環境情報や運転者に関する情報に対するリスクや安定性に関する情報、車両を自動的に運転させるための自動運転機能を実現するための情報および各制御ユニットの目標値を修正するための情報を生成して各制御ユニットに出力できる、アドバイザユニット、エージェントユニットおよびサポータユニットを付加している。このため、高度の自動運転制御に容易に対応可能な、車両の統合制御システムを提供することができる。

また、運転者の手動操作による要求を、運転者の期待加速度やその期待加速度に基づく要求変速比を算出することにより、運転者の手動操作による車両の挙動を実現させることができる。

なお、いずれの場合であっても、運転者の操作を最優先として、アドバイザユニット、エージェントユニットおよびサポータユニットからのフラグがリセットされている場合には、これらの運転支援ユニットからの信号を用いた制御が行なわれない。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本実施の形態に係る車両の統合制御システムが搭載された車両のブロック図である。 本実施の形態に係る車両の統合制御システムの構造概念図である。 主制御系（１）の構造概念図である。 主制御系（１）における信号の入出力図である。 主制御系（２）における信号の入出力図である。 主制御系（３）における信号の入出力図である。 主制御系（１）についての第１の具体例の制御構造を示す図である。 主制御系（１）についての第２の具体例を実現するＥＣＵで実行されるメインプログラムの制御構造を示すフローチャートである。 図８のサブルーチンプログラムの制御構造を示すフローチャート（１）である。 図８のサブルーチンプログラムの制御構造を示すフローチャート（２）である。 図８のサブルーチンプログラムの制御構造を示すフローチャート（３）である。 図８のサブルーチンプログラムの制御構造を示すフローチャート（４）である。 図８のサブルーチンプログラムの制御構造を示すフローチャート（５）である。 図８のサブルーチンプログラムの制御構造を示すフローチャート（６）である。

符号の説明

１００ 車輪、１４０ エンジン、２００ アクセルペダル、２２０ トルクコンバータ、２４０ トランスミッション、２６０ プロペラシャフト、２８０ デファレンシャル、３００ ドライブシャフト、４４０ ステアリングホイール、４８０ 操舵反力付与装置、５００ フロントステアリング装置、５２０ リヤステアリング装置、５６０ ブレーキ、５８０ ブレーキペダル、６２０ サスペンション。

Claims (5)

1. 自律的に動作する、操作要求に基づいて車両の走行状態を制御する複数の制御ユニットを含む車両の統合制御システムであって、
   各前記制御ユニットは、
   運転者の要求を検知するための検知手段と、
   要求に基づいて制御目標を生成し、前記制御目標を用いて、各ユニット毎に対応付けされたアクチュエータを操作することにより前記車両を制御するための制御手段とを含み、
   前記システムはさらに
   前記運転者による前記アクチュエータへの直接的な要求に対応するために用いられる情報であって、前記制御手段において生成された制御目標よりも優先的に用いられる優先情報を生成して、各前記制御ユニットに出力する処理ユニットを含む、車両の統合制御システム。
2. 前記処理ユニットは、前記車両の周囲の環境情報と、前記直接的な要求とに基づいて、前記優先情報を生成するための手段を含む、請求項１に記載の車両の統合制御システム。
3. 前記環境情報は、前記車両が走行する路面に関する情報である、請求項２に記載の車両の統合制御システム。
4. 前記環境情報は、前記車両の周囲の他車に関する情報である、請求項２に記載の車両の統合制御システム。
5. 各前記制御手段は、前記優先情報が各制御ユニットにおいて用いられて車両が統合制御されている場合であっても、前記要求に基づいて制御目標を生成するための手段を含む、請求項１〜４のいずれかに記載の車両の統合制御システム。
   
   
   
   

Images