JP2020005401A - 自動運転車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】自動運転車両のスリップ後に車体のヨー角が変化したときの車両の走行安定性を担保する。【解決手段】自動運転車両の制御装置５０は、行動計画に従い４つの駆動輪の目標トルクを算出する目標トルク算出部４５１と、４つの駆動輪のスリップ状態を検出する回転数センサ３２ａと、車体の向きを検出するヨーセンサ３２ｂと、回転数センサ３２ａにより右前輪のスリップ状態が検出されると、右前輪の目標トルクを減少させ、その後、ヨーセンサ３２ｂにより目標進行方向に対する所定値以上の車体の向きのずれが検出されると、右後輪の目標トルクを増加かつ左後輪の目標トルクを減少させるように目標トルクを修正する目標トルク修正部４５３と、目標トルク修正部４５３で修正された目標トルクに従いモータ２を制御する走行制御部４６と、を備える。【選択図】図４

Description

本発明は、自動運転車両の制御装置に関する。

従来より、前後左右の４輪を駆動輪としてそれぞれ独立して４つのモータで駆動する電気自動車において、駆動輪がスリップしたときに、各モータのトルクを制御することで、スリップ状態からの復帰を図るようにした装置が知られている（例えば特許文献１参照）。この特許文献１記載の装置では、いずれかの駆動輪のスリップが検出されると、スリップした駆動輪のトルクを減少させるとともに、そのトルクの減少分を、スリップしていない他の駆動輪のトルクに加算する。

特許文献１：特開２０１５−２３６９１号公報

ところで、スリップ後に車体のヨー角が変化すると、車両の走行安定性を損なうため、何らかの対策を施すことが好ましい。しかしながら、上記特許文献１記載の装置は、駆動輪のスリップの有無を判定し、その判定結果に基づいて各モータのトルクを制御するように構成するだけであり、上記特許文献１記載の装置では、スリップ後に車体のヨー角が変化したときの車両の走行安定性を十分に担保することはできない。

本発明の一態様は、自動運転機能を有するとともに、前後左右の４つの駆動輪をそれぞれ独立して駆動する駆動部を有する自動運転車両の制御装置であり、４つの駆動輪は、第１駆動輪と、第１駆動輪と左右同一側かつ前後反対側に配置された第２駆動輪と、第１駆動輪と左右反対側かつ前後同一側に配置された第３駆動輪と、第１駆動輪と左右反対側かつ前後反対側に配置された第４駆動輪であり、行動計画に従い４つの駆動輪の目標トルクを算出する目標トルク算出部と、４つの駆動輪のスリップ状態を検出するスリップ検出部と、車体の向きを検出する方向検出部と、スリップ検出部により第１駆動輪のスリップ状態が検出されると、第１駆動輪の目標トルクを減少させ、その後、方向検出部により目標進行方向に対する所定値以上の車体の向きのずれが検出されると、第２駆動輪の目標トルクを増加かつ第４駆動輪の目標トルクを減少させるように、目標トルク算出部で算出された目標トルクを修正する目標トルク修正部と、目標トルク修正部で修正された目標トルクに従い駆動部を制御する走行制御部と、を備える。

本発明によれば、自動運転車両のスリップ後に車体のヨー角が変化したときの車両の走行安定性を十分に担保することができる。

本発明の実施形態に係る制御装置が適用される自動運転車両の走行系の概略構成を示す図。 図１の自動運転車両を制御する自動運転車両システムの全体構成を概略的に示すブロック図。 車両のスリップ時の動作の一例を示す図。 本発明の実施形態に係る制御装置の要部構成を示すブロック図。 図４のコントローラで実行される処理の一例を示すフローチャート。 本発明の実施形態に係る制御装置による動作の一例を示すタイムチャート。

以下、図１〜図６を参照して本発明の実施形態について説明する。本発明の実施形態に係る制御装置は、自動運転機能を有する自動運転車両（単に車両と呼ぶ場合もある）に適用される。まず、自動運転車両の構成について説明する。

図１は、本実施形態に係る制御装置が適用される自動運転車両１００の走行駆動系の概略構成を示す図である。車両１００は、ドライバによる運転操作が不要な自動運転モードでの走行だけでなく、ドライバの運転操作による手動運転モードでの走行も可能である。図１に示すように、車両１００は、前後左右の４つの車輪１、すなわち、左右の前輪１ＦＬ，１ＦＲおよび左右の後輪１ＲＬ，１ＲＲの双方が駆動輪である四輪駆動車両として構成される。以下では、４つの駆動輪１ＦＬ，１ＦＲ，１ＲＬ，１ＲＲをそれぞれ左前輪、右前輪、左後輪、右後輪と呼ぶこともある。

各駆動輪１には、それぞれモータ（電動モータ）２が接続される。各モータ２はインバータ３を介してバッテリ４に接続され、バッテリ４から供給される電力によりそれぞれ駆動される。一方、モータ２が外力により駆動されると、モータ２で発電され、バッテリ４に蓄電される。このように各駆動輪１に対応してモータ２を設けることで、各駆動輪１を互いに独立して駆動することができる。なお、インバータ３は、コントローラ（図２）により制御され、これによりモータ２の駆動が制御される。

運転席には、ドライバによって回転操作されるステアリングホイール５が設けられる。ステアリングホイール５には、ステアリングホイール５と一体に回転するステアリングシャフト６の一端部が連結され、ステアリングシャフト６の他端部に、例えばラックアンドピニオン式のステアリングギヤボックス７が連結される。ステアリングギヤボックス７のラックは、ステアリングホイール５の操作に応じて左右に移動し、これにより前側の駆動輪１ＦＬ，１ＦＲが左右に転舵される。

ステアリングギヤボックス７には、転舵アクチュエータ８が取り付けられる。転舵アクチュエータ８は例えば電動モータにより構成され、転舵アクチュエータ８の駆動により、ステアリングギヤボックス７のラックを左右に移動させることができる。これによりドライバのステアリング操作によらずに、前側の駆動輪１ＦＬ，１ＦＲを転舵することができる。ステアリングシャフト６には操舵アクチュエータ９が取り付けられる。操舵アクチュエータ９は例えば電動モータにより構成され、操舵アクチュエータ９の駆動によりドライバのステアリング操作に対し反力を付与することができる。操舵アクチュエータ９は、ステアリングホイール５の操作量が大きいほど、ドライバに対し大きな操作反力を付与する。

図２は、本実施形態に係る車両制御システム１０１の全体構成を概略的に示すブロック図であり、主に自動運転に係る構成を示す。図２に示すように、車両制御システム１０１は、コントローラ４０と、コントローラ４０にそれぞれ電気的に接続された外部センサ群３１と、内部センサ群３２と、入出力装置３３と、ＧＰＳ受信機３４と、地図データベース３５と、ナビゲーション装置３６と、通信ユニット３７と、走行用のアクチュエータＡＣとを主に有する。

外部センサ群３１は、車両１００の周辺情報である外部状況を検出する複数のセンサの総称である。例えば外部センサ群３１には、車両１００の全方位の照射光に対する散乱光を測定して車両１００から周辺の障害物までの距離を測定するライダ、電磁波を照射し反射波を検出することで車両１００の周辺の他車両や障害物等を検出するレーダ、車両１００に搭載され、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子を有して自車両の周辺（前方、後方および側方）を撮像するカメラなどが含まれる。

内部センサ群３２は、車両１００の走行状態を検出する複数のセンサの総称である。例えば内部センサ群３２には、車両１００の車速を検出する車速センサ、車両１００の前後方向の加速度および左右方向の加速度（横加速度）をそれぞれ検出する加速度センサ、スロットルバルブの開度（スロットル開度）を検出するスロットル開度センサなどが含まれる。手動運転モードでのドライバの運転操作、例えばアクセルペダルの操作、ブレーキペダルの操作、ステアリングホイール５の操作等を検出するセンサも内部センサ群３２に含まれる。

入出力装置３３は、ドライバから指令が入力されたり、ドライバに対し情報が出力されたりする装置の総称である。例えば入出力装置３３には、操作部材の操作によりドライバが各種指令を入力する各種スイッチ、ドライバが音声で指令を入力するマイク、ドライバに表示画像を介して情報を提供する表示部、ドライバに音声で情報を提供するスピーカなどが含まれる。各種スイッチには、自動運転モードおよび手動運転モードのいずれかを指令する手動自動切換スイッチが含まれる。

手動自動切換スイッチは、例えばドライバが手動操作可能なスイッチとして構成され、スイッチ操作に応じて、自動運転機能を有効化した自動運転モードまたは自動運転機能を無効化した手動運転モードへのモード切換指令を出力する。手動自動切換スイッチの操作によらずに、手動運転モードから自動運転モードへの切換、あるいは自動運転モードから手動運転モードへの切換を指令することもできる。すなわち、ドライバによる所定の操作がなされたときや所定の走行条件が成立したときに、運転モードを手動運転モードまたは自動運転モードに自動的に切り換えることもできる。

ＧＰＳ受信機３４は、複数のＧＰＳ衛星からの測位信号を受信し、これにより車両１００の絶対位置（緯度、経度など）を測定する。

地図データベース３５は、ナビゲーション装置３６に用いられる一般的な地図情報を記憶する装置であり、例えばハードディスクにより構成される。地図情報には、道路の位置情報、道路形状（曲率など）の情報、交差点や分岐点の位置情報が含まれる。なお、地図データベース３５に記憶される地図情報は、コントローラ４０の記憶部４２に記憶される高精度な地図情報とは異なる。

ナビゲーション装置３６は、ドライバにより入力された目的地までの道路上の目標経路を探索するとともに、目標経路に沿った案内を行う装置である。目的地の入力および目標経路に沿った案内は、入出力装置３３を介して行われる。入出力装置３３を介さずに、目的地を自動的に設定することもできる。目標経路は、ＧＰＳ受信機３４により測定された自車両の現在位置と、地図データベース３５に記憶された地図情報とに基づいて演算される。

通信ユニット３７は、インターネット回線などの無線通信網を含むネットワークを介して図示しない各種サーバと通信し、地図情報および交通情報などを定期的に、あるいは任意のタイミングでサーバから取得する。取得した地図情報は、地図データベース３５や記憶部４２に出力され、地図情報が更新される。取得した交通情報には、渋滞情報や、信号が赤から青に変わるまでの残り時間等の信号情報が含まれる。

アクチュエータＡＣは、車両１００の走行動作に関する各種機器を作動させるための走行用アクチュエータである。アクチュエータＡＣには、４つの駆動輪１をそれぞれ駆動する４つのモータ２、制動装置を作動するブレーキ用アクチュエータ、および前側の駆動輪１ＦＬ，１ＦＲを転舵する転舵用アクチュエータ（転舵アクチュエータ８）などが含まれる。なお、モータ２はインバータ３を介して制御されるが、図２ではインバータ３の図示を省略する。

コントローラ４０は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）により構成される。なお、モータ制御用ＥＣＵ、転舵制御用ＥＣＵ等、機能の異なる複数のＥＣＵを別々に設けることができるが、図２では、便宜上、これらＥＣＵの集合としてコントローラ４０が示される。コントローラ４０は、走行制御に係る処理を行うＣＰＵ等の演算部４１と、ＲＯＭ，ＲＡＭ，ハードディスク等の記憶部４２と、図示しないその他の周辺回路とを有するコンピュータを含んで構成される。

記憶部４２には、車線の中央位置の情報や車線位置の境界の情報等を含む高精度の詳細な地図情報が記憶される。より具体的には、地図情報として、道路情報、交通規制情報、住所情報、施設情報、電話番号情報等が記憶される。道路情報には、高速道路、有料道路、国道などの道路の種別を表す情報、道路の車線数、各車線の幅員、道路の勾配、道路の３次元座標位置、車線のカーブの曲率、車線の合流ポイントおよび分岐ポイントの位置、道路標識等の情報が含まれる。交通規制情報には、工事等により車線の走行が制限または通行止めとされている情報などが含まれる。記憶部４２には、各種制御のプログラム、プログラムで用いられる閾値等の情報も記憶される。

演算部４１は、主に自動走行に関する機能的構成として、自車位置認識部４３と、外界認識部４４と、行動計画生成部４５と、走行制御部４６とを有する。

自車位置認識部４３は、ＧＰＳ受信機３４で受信した車両１００の位置情報および地図データベース３５の地図情報に基づいて、地図上の車両１００の位置（自車位置）を認識する。記憶部４２に記憶された地図情報（建物の形状などの情報）と、外部センサ群３１が検出した車両１００の周辺情報とを用いて自車位置を認識してもよく、これにより自車位置を高精度に認識することができる。なお、道路上や道路脇の外部に設置されたセンサで自車位置を測定可能であるとき、そのセンサと通信ユニット３７を介して通信することにより、自車位置を高精度に認識することもできる。

外界認識部４４は、ライダ、レーダ、カメラ等の外部センサ群３１からの信号に基づいて車両１００の周囲の外部状況を認識する。例えば車両１００の周辺を走行する周辺車両（前方車両や後方車両）の位置や速度や加速度、車両１００の周囲に停車または駐車している周辺車両の位置、および他の物体の位置や状態などを認識する。他の物体には、標識、信号機、道路の境界線や停止線、建物、ガードレール、電柱、看板、歩行者、自転車等が含まれる。他の物体の状態には、信号機の色（赤、青、黄）、歩行者や自転車の移動速度や向きなどが含まれる。

行動計画生成部４５は、例えばナビゲーション装置３６で演算された目標経路と、自車位置認識部４３で認識された自車位置と、外界認識部４４で認識された外部状況とに基づいて、現時点から所定時間先までの車両１００の走行軌道（目標軌道）を生成する。目標経路上に目標軌道の候補となる複数の軌道が存在するときには、行動計画生成部４５は、その中から法令を順守し、かつ効率よく安全に走行する等の基準を満たす最適な軌道を選択し、選択した軌道を目標軌道とする。そして、行動計画生成部４５は、生成した目標軌道に応じた行動計画を生成する。

行動計画には、現時点から所定時間Ｔ（例えば５秒）先までの間に単位時間Δｔ（例えば０．１秒）毎に設定される走行計画データ、すなわち単位時間Δｔ毎の時刻に対応付けて設定される走行計画データが含まれる。走行計画データは、単位時間Δｔ毎の車両１００の位置データと車両状態のデータとを含む。位置データは、例えば道路上の２次元座標位置を示す目標点のデータであり、車両状態のデータは、車速を表す車速データと車両１００の向きを表す方向データなどである。走行計画は単位時間Δｔ毎に更新される。

行動計画生成部４５は、現時点から所定時間Ｔ先までの単位時間Δｔ毎の位置データを時刻順に接続することにより、目標軌道を生成する。このとき、目標軌道上の単位時間Δｔ毎の各目標点の車速（目標車速）に基づいて、単位時間Δｔ毎の加速度（目標加速度）を算出する。すなわち、行動計画生成部４５は、目標車速と目標加速度とを算出する。なお、目標加速度を走行制御部４６で算出するようにしてもよい。

走行制御部４６は、運転モード（自動運転モード、手動運転モード）に応じてアクチュエータＡＣを制御する。例えば自動運転モードにおいて、走行制御部４６は、行動計画生成部４５で生成された目標軌道に沿って車両１００が走行するように各アクチュエータＡＣを制御する。より具体的には、走行制御部４６は、自動運転モードにおいて道路勾配などにより定まる走行抵抗を考慮して、行動計画生成部４５で算出された単位時間Δｔ毎の目標加速度を得るための要求駆動力を算出する。そして、例えば内部センサ群３２により検出された実加速度が目標加速度となるようにアクチュエータＡＣをフィードバック制御する。すなわち、自車両が目標車速および目標加速度で走行するようにアクチュエータＡＣを制御する。一方、手動運転モードでは、走行制御部４６は、内部センサ群３２により取得されたドライバからの走行指令（アクセル開度等）に応じて各アクチュエータＡＣを制御する。

ところで、例えば雪道や凍結した道路等の摩擦係数が低くかつ不均一である傾斜面を自動運転で登坂走行しているとき、いずれかの駆動輪１がスリップ（空転）すると、車体の向きが傾くおそれがある。図３は、その一例を示す図である。図中の矢印ＦＬ１，ＦＲ１，ＲＬ１．ＲＲ１は、それぞれ左前輪１ＦＬ、右前輪１ＦＲ、左後輪１ＲＬ、右後輪１ＲＲの各モータ２の駆動トルクの大きさを示す。図３（ａ）に示すように、車両１００が矢印Ａ（前方）に向けて直進走行中に、例えば右前輪１ＦＲがスリップすると、図３（ｂ）の矢印Ｂに示すように、車両１００が右側に傾くおそれがある。このような傾きを速やかに解消して車両１００を目標軌道上の進行方向（矢印Ａ）に向けて走行させるため、本実施形態では、以下のように自動運転車両の制御装置を構成する。

図４は、本実施形態に係る制御装置５０の要部構成を示すブロック図である。この制御装置５０は、車両１００の走行動作を制御するものであり、図２の車両制御システム１０１の一部を構成する。

図４に示すように、制御装置５０は、コントローラ４０と、コントローラ４０にそれぞれ接続された手動自動切換スイッチ３３ａと、４つの回転数センサ３２ａ（１つのみ図示）と、ヨーセンサ３２ｂと、４つのモータ２（１つのみ図示）と、転舵アクチュエータ８とを有する。なお、各モータ２はインバータ３を介して制御されるが、図４ではインバータ３の図示を省略する。

手動自動切換スイッチ３３ａは、図２の入出力装置３３の一部を構成する。回転数センサ３２ａは、各駆動輪１ＦＬ，１ＦＲ，１ＲＬ，１ＲＲに対応してそれぞれ設けられ、各駆動輪１ＦＬ，１ＦＲ，１ＲＬ，１ＲＲの回転数をそれぞれ検出する検出器であり、図２の内部センサ群３２の一部を構成する。ヨーセンサ３２ｂは、車両１００（車体）の重心の鉛直軸回りの基準線からの回転角（ヨー角）、すなわち車両１００の向きを検出する検出器であり、例えばカメラにより構成できる。基準線は、車両１００の目標進行方向に一致し、ヨー角が０°であれば、車両１００は目標進行方向を向いている。なお、車両１００（車体）の重心の鉛直軸回りの回転角速度（ヨーレート）を検出する角速度センサからの信号によりヨー角を求めることもできる。

コントローラ４０は、主たる機能的構成として、目標トルク算出部４５１と、判定部４５２と、目標トルク修正部４５３と、走行制御部４６とを有する。目標トルク算出部４５１と判定部４５２と目標トルク修正部４５３とは、例えば図２の行動計画生成部４５の一部を構成する。

目標トルク算出部４５１は、行動計画生成部４５により算出された要求駆動力を得るための各駆動輪１ＦＬ，１ＦＲ，１ＲＬ，１ＲＲの目標トルクを算出する。すなわち、各駆動輪１ＦＬ，１ＦＲ，１ＲＬ，１ＲＲの目標トルクの総和により要求駆動力が得られるため、目標トルク算出部４５１は要求駆動力に応じて目標トルクを算出する。この場合、行動計画生成部４５により直線上の目標軌道が生成されるとき、各駆動輪１ＦＬ，１ＦＲ，１ＲＬ，１ＲＲの目標トルクを、例えば互いに等しい値に設定する。目標トルクの設定はこれに限らず、例えば前側の駆動輪１ＦＬ，１ＦＲの目標トルクを後側の駆動輪１ＲＬ，１ＲＲの目標トルクより大きくしてもよい。行動計画生成部４５により生成される目標軌道が直線ではなくカーブであるとき、目標トルク算出部４５１は、左右の駆動輪１（例えば左前輪１ＦＬと右前輪１ＦＲ）のトルクに差が生じるように目標トルクを算出する。

判定部４５２は、車両１００の向きを修正する制御（車両姿勢修正制御）の要否を判定する。具体的には、まず、回転数センサ３２ａからの信号に基づいてスリップしている駆動輪１があるか否かを判定する。すなわち、駆動輪１がスリップすると、その駆動輪１は空転によって他の駆動輪１よりも回転数が急激に上昇する。したがって、判定部４５２は、回転数が急激に上昇している駆動輪１が存在するとき、例えば他の駆動輪１との回転数差が所定値以上であるとき、その駆動輪１がスリップ状態であると判定する。

判定４５２部は、スリップ状態を検出した後、さらにヨーセンサ３２ｂにより所定値Δα１以上の車体のヨー角の変化（ヨー偏差Δα）が検出されたか否かを判定する。これは、車両１００の向きが目標進行方向に対し単位時間当たりに所定角度（例えば５°程度）以上変化したか否かの判定であり、これを判定できるように所定値Δα１が適宜設定される。ヨーセンサ３２ｂにより所定値Δα１以上のヨー偏差Δαが検出されると、判定部４５２は、車両姿勢修正制御が必要と判定する。

目標トルク修正部４５３は、判定部４５２によりスリップしている駆動輪１が存在すると判定されると、その駆動輪１（スリップ輪とも呼ぶ）の目標トルクを減少させる。例えばスリップ輪の目標トルクを０にする。さらに、判定部４５２により、所定値Δα１以上のヨー偏差Δαの検出により車両姿勢修正制御が必要と判定されると、スリップ輪の対角に位置する駆動輪１、すなわちスリップ輪と左右反対側かつ前後反対側の駆動輪１の目標トルクを減少、例えば０まで減少させる。さらに、スリップ輪と左右同一側かつ前後反対側の駆動輪１の目標トルクを増加させる。この場合、例えばヨー偏差Δαが大きいほど、目標トルクの増加の程度を大きくする。

走行制御部４６は、判定部４５２により車両姿勢修正制御が不要と判定されると、各駆動輪１が目標トルク算出部４５１で算出された目標トルクを出力するように、各駆動輪１の目標トルクに応じて各モータ２の駆動トルクを制御する。走行制御部４６は、判定部４５２により車両姿勢修正制御が必要と判定されると、各駆動輪１が目標トルク修正部４５３で修正された目標トルクを出力するように、各駆動輪１の目標トルクに応じて各モータ２の駆動トルクを制御する。このとき、走行制御部４６は、さらに転舵アクチュエータ８に制御信号を出力し、ヨー偏差Δαが生じた方向と反対方向（図３（ｂ）の例では左方向）に駆動輪１を転舵する。この場合の転舵角は、例えばヨー偏差Δαが大きいほど大きくする。

走行制御部４６は、判定部４５２により車両姿勢修正制御が必要と判定されると、まず、転舵アクチュエータ８に制御信号を出力してヨー偏差Δαが生じた方向と反対方向に駆動輪１を転舵し、その後、目標トルク修正部４５３で修正された目標トルクに応じて各モータ２の駆動トルクを制御する。このとき、目標車速での車両１００の走行が可能となるように、転舵角に応じて駆動トルクを調整してもよい。例えば、転舵角に応じてコーナリング抵抗を算出するとともに、コーナリング抵抗に応じて各モータ２の駆動トルクを調整してもよい。

図５は、予め記憶部４２に記憶されたプログラムに従い図４のコントローラ４０のＣＰＵで実行される処理の一例を示すフローチャートである。このフローチャートに示す処理は、例えば手動自動切換スイッチ３３ａにより自動運転モードが指令されると開始され、所定周期で繰り返される。

まず、ステップＳ１で、各駆動輪１ＦＬ，１ＦＲ，１ＲＬ，１ＲＲの目標トルクを算出する。次いで、ステップＳ２で、回転数センサ３２ａからの信号に基づいて、スリップ状態の駆動輪１があるか否かを判定する。ステップＳ２で肯定されるとステップＳ３に進み、否定されるとステップＳ３〜ステップＳ６をパスしてステップＳ７に進む。ステップＳ３では、ステップＳ２でスリップ状態と判定された駆動輪１（スリップ輪）の目標トルクを０にする。

次いで、ステップＳ４で、ヨーセンサ３２ｂからの信号に基づいて、ヨー偏差Δαが所定値Δα１以上であるか否かを判定する。ステップＳ４で肯定されるとステップＳ５に進み、否定されるとステップＳ５、ステップＳ６をパスしてステップＳ７に進む。ステップＳ５では、転舵アクチュエータ８に制御信号を出力し、ヨー偏差Δαが生じた方向と反対方向に駆動輪１を転舵する。

次いで、ステップＳ６で、スリップ輪の対角に位置する駆動輪１およびスリップ輪と左右同一側かつ前後反対側の駆動輪１の目標トルクを修正する。具体的には、スリップ輪の対角に位置する駆動輪１の目標トルクを０にするとともに、スリップ輪と左右同一側かつ前後反対側の駆動輪１の目標トルクを増加させる。次いで、ステップＳ７で、インバータ３に制御信号を出力し、各モータ２の駆動トルクを制御する。すなわち、ステップＳ６で目標トルクが修正された場合には修正後の目標トルクに、修正されていない場合にはステップＳ１で算出された目標トルクに、それぞれ各モータ２の駆動トルクを制御する。

なお、ステップＳ６における目標トルクの修正は、ヨー偏差Δαが０になるまるまで継続される。すなわち、図示は省略するが、ステップＳ４で肯定された後は、繰り返しのルーチンにおいてステップＳ４の処理の代わりにヨー偏差Δαが０になったか否かを判定し、これが肯定されるまで、ステップＳ５の転舵指令の処理とステップＳ６の目標トルク修正の処理とが行われる。

図６は、本実施形態に係る制御装置５０による動作の一例を示すタイムチャートである。図６では、車両１００が登板を直進走行しているときの車輪速、ヨー角、ヨー偏差、および各駆動輪１の駆動力の時間経過に伴う変化の一例を示す。より具体的には、図６の特性ｆ１、ｆ２は、それぞれスリップする駆動輪１（例えば右前輪１ＦＲ）およびスリップしない駆動輪１（例えば左前輪１ＦＬ、左後輪１ＲＬ、右後輪１ＲＲ）の車輪速の特性である。特性ｆ３、ｆ４は、それぞれ行動計画により算出できる目標ヨー角およびヨーセンサ３２ｂで検出された実ヨー角の特性である。特性ｆ５は、目標ヨー角と実ヨー角との差、つまりヨー偏差Δαの特性である。特性ｆ６，ｆ７は、それぞれ左前輪１ＦＬ、右前輪１ＦＲの駆動力の特性であり、特性ｆ８，ｆ９は、それぞれ左後輪１ＲＬ、右後輪１ＲＲの駆動力の特性である。

直進走行時には目標ヨー角は０である。図６に示すように、時点ｔ１で、右前輪１ＦＲがスリップすると（特性ｆ１）、特性ｆ７に示すように右前輪１ＦＲＬの駆動力が０になる（ステップＳ３）。右前輪１ＦＲのスリップにより実ヨー角が増加し（特性ｆ４）、特性ｆ５に示すように時点ｔ２でヨー偏差Δαが所定値Δα１以上になると、特性ｆ８に示すように左後輪１ＲＬの駆動力が０になるとともに、特性ｆ９に示すように右後輪１ＲＲの駆動力が増加する（ステップＳ６）。このとき、図示は省略するが、前側の駆動輪１ＦＬ，１ＦＲが左側に転舵される（ステップＳ５）。

これによりヨー偏差Δαが減少し、車両１００が目標進行方向を向くように車両姿勢が修正される。時点ｔ３で、ヨー偏差Δαが０になると、特性ｆ７に示すように右前輪１ＦＲの駆動力が増加するとともに、特性ｆ８に示すように左後輪１ＲＬの駆動力が増加、かつ、特性ｆ９に示すように右後輪１ＲＲの駆動力が減少する。時点ｔ４で、各駆動輪１ＦＬ，１ＦＲ，１ＲＬ，１ＲＲの駆動力が元に戻り、左右の駆動力の差がなくなる。なお、ヨー偏差Δαが０になる前に、ヨー偏差Δαの減少に伴い左右の駆動力の差を徐々に小さくしてもよい。例えば、ヨー偏差Δαが０になる時点で、左右の駆動力の差が０になるようにしてもよい。

本実施形態によれば以下のような作用効果を奏することができる。
（１）車両１００は、自動運転機能を有するとともに、前後左右の４つの駆動輪１ＦＬ，１ＦＲ，１ＲＬ，１ＲＲをそれぞれ独立して駆動するモータ２を有する。この自動運転車両の制御装置５０は、行動計画に従い４つの駆動輪１ＦＬ，１ＦＲ，１ＲＬ，１ＲＲの目標トルクを算出する目標トルク算出部４５１と、４つの駆動輪１ＦＬ，１ＦＲ，１ＲＬ，１ＲＲのスリップ状態を検出する回転数センサ３２ａと、車体のヨー角の変化を検出するヨーセンサ３２ｂと、回転数センサ３２ａにより例えば右前輪１ＦＲのスリップ状態が検出されると、そのスリップ輪１ＦＲの目標トルクを減少させ、その後、ヨーセンサ３２ｂにより所定値Δα１以上の車体のヨー角の変化（ヨー偏差Δα）が検出されると、スリップ輪１ＦＲと左右同一側かつ前後反対側に配置された右後輪１ＲＲの目標トルクを増加、かつ、スリップ輪１ＦＲと左右反対側かつ前後反対側に配置された左後輪１ＲＬの目標トルクを減少させるように、目標トルク算出部４５１で算出された目標トルクを修正する目標トルク修正部４５３と、目標トルク修正部４５３で修正された目標トルクに従いモータ２を制御する走行制御部４６と、を備える（図４）。

これにより、例えば右前輪１ＦＲのスリップ後にヨー角が所定値Δα１以上変化したときに他の駆動輪１ＲＬ，１ＲＲの駆動トルクが修正され、直進走行時の前側の駆動輪１ＦＬ，１ＦＲの左右の駆動トルクおよび後側の駆動輪１ＲＬ，１ＲＲの左右の駆動トルクにそれぞれ差が生じるようになる。このため、車両１００の姿勢（向き）を容易に元の位置に戻すことができ、スリップ後に車体のヨー角が変化したときの車両１００の走行安定性を十分に担保することができる。また、駆動輪１にスリップが生じたとしても、車両１００の姿勢が変化しないことがあり、この場合には、ヨー偏差Δαが所定値Δα１未満故、駆動トルクの修正は行われないため、車両１００の挙動を安定化できる。

（２）車両１００は、駆動輪１ＦＬ，１ＦＲを転舵する転舵アクチュエータ８をさらに有する（図４）。走行制御部４６は、回転数センサ３２ａにより例えば右前輪１ＦＲのスリップ状態が検出された後、ヨーセンサ３２ｂにより所定値Δα１以上のヨー偏差Δαが検出されると、ヨーセンサ３２ｂにより検出された車体のヨー角の変化に応じて、さらに転舵アクチュエータ８を制御する。このように転舵を併せて行うことで、車両１００のヨー角が所定値Δα１以上変化したとき、車両１００を速やかに元の姿勢に復帰させることができる。

（３）目標トルク修正部４５３は、回転数センサ３２ａにより例えば右前輪１ＦＲのスリップ状態が検出されると、右前輪１ＦＲの目標トルクを０に減少させ、その後、ヨーセンサ３２ｂにより所定値Δα１以上のヨー偏差Δαが検出されると、右後輪１ＲＲの目標トルクを増加させるとともに、左後輪１ＲＬの目標トルクを０に減少させる。これによりスリップ輪１ＦＲの位置に応じて他の駆動輪１ＲＬ，１ＲＲの駆動トルクの修正が適切に行われ、車両１００を目標進行方向に向けることができる。

上記実施形態は種々の形態に変更することができる。以下、変形例について説明する。上記実施形態では、右前輪１ＦＲがスリップした例を説明したが、第１駆動輪は右前輪１ＦＲ以外でもよい。したがって、車両姿勢修正制御が必要と判定されたときに目標トルクを増加させる第２駆動輪（第１駆動輪と左右同一側かつ前後反対側に配置された駆動輪）は右後輪１ＲＲ以外でもよく、目標トルクを減少させる第４駆動輪（第１駆動輪と左右反対側かつ前後反対側に配置された駆動輪）は左後輪１ＲＬ以外でもよい。また、第３駆動輪（第１駆動輪と左右反対側かつ前後同一側に配置された駆動輪）は左前輪１ＦＬ以外でもよい。

上記実施形態では、第１駆動輪のスリップ状態が検出されると目標トルクを０にしたが、目標トルクを減少させるのであれば、目標トルクは０より大きくまたは小さくてもよい。また、車両姿勢修正制御が必要と判定されると、第４駆動輪の目標トルクを０にしたが、目標トルクを減少させるのであれば、目標トルクは０より大きくまたは小さくてもよい。第４駆動輪については制動装置を作動させるようにしてもよい。すなわち、目標トルク算出部で算出された目標トルクを修正する目標トルク修正部の構成は上述したものに限らない。

上記実施形態では、回転数センサ３２ａによりスリップ状態を検出するようにしたが、スリップ検出部の構成はこれに限らない。上記実施形態では、ヨーセンサ３２ｂにより車両１００のヨー角を検出するようにしたが、車両の向きを検出するのであれば、他の方向検出部を用いることもできる。例えば、ヨーレートセンサを方向検出部として用いることもできる。上記実施形態では、転舵アクチュエータ８により前側の左右の駆動輪１ＦＬ，１ＦＲを転舵するようにしたが、４つの駆動輪１ＦＬ，１ＦＲ，１ＲＬ，１ＲＲのうちの少なくとも２つを転舵するのであれば、転舵部の構成はいかなるものでもよい。上記実施形態（図５）では、車両姿勢修正制御が必要と判定されると、駆動輪１ＦＬ，１ＦＲの転舵を行った後に目標トルクを修正するようにしたが、目標トルクを修正した後に転舵を行うようにしてもよい。転舵を行わずに目標トルクの修正のみを行うようにしてもよい。

上記実施形態では、４つの駆動輪１にそれぞれ接続された４つのモータ２を駆動部として用いたが、駆動部の構成はこれに限らない。駆動部を、ホイールの内部に収容されるインホイールモータとして構成してもよい。上記実施形態では、車両の登坂走行を例にして説明したが、本発明は平地走行等にも適用できる。

以上の説明はあくまで一例であり、本発明の特徴を損なわない限り、上述した実施形態および変形例により本発明が限定されるものではない。上記実施形態と変形例の１つまたは複数を任意に組み合わせることも可能であり、変形例同士を組み合わせることも可能である。

１ 駆動輪、１ＦＬ 左前輪、１ＦＲ 右前輪、１ＲＬ 左後輪、１ＲＲ 右後輪、２ モータ、８ 転舵アクチュエータ、３２ａ 回転数センサ、３２ｂ ヨーセンサ、４０ コントローラ、４５ 行動計画生成部、４６ 走行制御部、５０ 制御装置、１００ 自動運転車両、４５１ 目標トルク算出部、４５２ 判定部、４５３ 目標トルク修正部

Claims (3)

1. 自動運転機能を有するとともに、前後左右の４つの駆動輪をそれぞれ独立して駆動する駆動部を有する自動運転車両の制御装置であって、
   前記４つの駆動輪は、第１駆動輪と、前記第１駆動輪と左右同一側かつ前後反対側に配置された第２駆動輪と、前記第１駆動輪と左右反対側かつ前後同一側に配置された第３駆動輪と、前記第１駆動輪と左右反対側かつ前後反対側に配置された第４駆動輪であり、
   行動計画に従い前記４つの駆動輪の目標トルクを算出する目標トルク算出部と、
   前記４つの駆動輪のスリップ状態を検出するスリップ検出部と、
   車体の向きを検出する方向検出部と、
   前記スリップ検出部により前記第１駆動輪のスリップ状態が検出されると、前記第１駆動輪の目標トルクを減少させ、その後、前記方向検出部により目標進行方向に対する所定値以上の前記車体の向きのずれが検出されると、前記第２駆動輪の目標トルクを増加かつ前記第４駆動輪の目標トルクを減少させるように、前記目標トルク算出部で算出された目標トルクを修正する目標トルク修正部と、
   前記目標トルク修正部で修正された目標トルクに従い前記駆動部を制御する走行制御部と、を備えることを特徴とする自動運転車両の制御装置。
2. 請求項１に記載の自動運転車両の制御装置において、
   前記自動運転車両は、前記４つの駆動輪のうちの少なくとも２つを転舵する転舵部をさらに有し、
   前記走行制御部は、前記スリップ検出部により前記第１駆動輪のスリップ状態が検出された後、前記方向検出部により前記目標進行方向に対する前記所定値以上の前記車体の向きのずれが検出されると、前記方向検出部により検出された前記車体の向きに応じて、さらに前記転舵部を制御することを特徴とする自動運転車両の制御装置。
3. 請求項１または２に記載の自動運転車両の制御装置において、
   前記目標トルク修正部は、前記スリップ検出部により前記第１駆動輪のスリップ状態が検出されると、前記第１駆動輪の目標トルクを０に減少させ、その後、前記方向検出部により前記目標進行方向に対する前記所定値以上の前記車体の向きのずれが検出されると、前記第２駆動輪の目標トルクを増加させるとともに、前記第４駆動輪の目標トルクを０に減少させることを特徴とする自動運転車両の制御装置。

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