JP7051611B2 - 車両制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動運転モードと手動運転モードとに運転モードを切換可能に車両を制御する車両制御装置に関する。

この種の装置として、従来、ドライバのステアリング操作による操舵トルクに応じて自動運転モードから手動運転モードに切り換え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、自動運転モードで走行中に操舵トルクが閾値を越えると、オーバーライド条件が成立したと判定し、運転モードを手動運転モードに切り換える。

特許文献１：特開２０１６－１５９７８１号公報

しかしながら、上記特許文献１記載の装置のようにオーバーライド条件が成立して手動運転モードに切り換えられる状況では、コーナリング抵抗が増大するため、手動運転モードに切り換えられた直後の減速度が増加し、ドライバにとって違和感が大きい。

本発明の一態様は、走行駆動力を発生する駆動力発生部から前輪と後輪とへの駆動力配分を変更可能に構成された車両を制御する車両制御装置であり、ドライバの操舵のオーバーライドにより、自動運転機能を有効化した自動運転モードから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が入力されたか否かを判定する判定部と、自動運転モードで走行中に、前輪の駆動力に対する後輪の駆動力の比の値である駆動力配分率が第１の配分率となり、判定部によりモード切換指令が入力されたと判定されると、駆動力配分率が第１の配分率よりも大きい第２の配分率となるように駆動力配分を変更する駆動力配分変更部と、ドライバの操舵による操舵角に基づいてコーナリング抵抗を算出するコーナリング抵抗算出部と、自動運転モードで走行中に判定部によりモード切換指令が入力されたと判定されると、車速の低下を抑えるように駆動力発生部を制御する駆動力制御部と、を備える。コーナリング抵抗算出部は、駆動力配分変更部により駆動力配分率が第２の配分率となるように駆動力配分が変更されたとき、駆動力配分が第２の配分率に変更された後のコーナリング抵抗を算出し、駆動力制御部は、コーナリング抵抗算出部により算出されたコーナリング抵抗分の駆動力を補償するように駆動力発生部を制御する。

本発明によれば、操舵のオーバーライドにより自動運転モードから手動運転モードへのモード切換指令が入力されたときのドライバにとっての違和感を軽減することができる。

本発明の実施形態に係る車両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。 車両走行中に操舵されたときの前輪のモデルを示す図。 本発明の実施形態に係る車両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走行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車両制御装置は、自動運転機能を有する車両（自動運転車両）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、本実施形態に係る車両制御装置が適用される自動運転車両１００（単に車両と呼ぶ場合もある）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、前輪ＦＷと後輪ＲＷの双方が駆動輪である四輪駆動車両として構成される。車両１００の前部には、エンジン１と、変速機２とが搭載される。

エンジン１は、スロットルバルブを介して供給される吸入空気とインジェクタから噴射される燃料とを適宜な割合で混合し、点火プラグ等により点火して燃焼させ、これにより回転動力を発生する内燃機関（例えばガソリンエンジン）である。なお、ガソリンエンジンに代えてディーゼルエンジン等、各種エンジンを用いることもできる。吸入空気量はスロットルバルブにより調節され、スロットルバルブの開度は、電気信号により作動するスロットル用アクチュエータの駆動によって変更される。スロットルバルブの開度およびインジェクタからの燃料の噴射量（噴射時期、噴射時間）はコントローラ４０（図２）により制御される。

変速機２は、エンジン１からの回転を変速し、かつエンジン１からのトルクを変換して出力する自動変速機である。変速機２は、例えば複数の変速段に応じて変速比を段階的に変更可能な有段変速機である。なお、変速比を無段階に変更可能な無段変速機を、変速機２として用いることもできる。図示は省略するが、トルクコンバータを介してエンジン１からの動力を変速機２に入力してもよい。変速機２は、例えばドグクラッチや摩擦クラッチなどの係合機構を備え、コントローラからの指令により、油圧源（油圧ポンプなど）から係合機構への油の流れを制御することにより、変速機２の変速段を目標変速段に変更することができる。目標変速段は、予め定められたシフトマップに従い、車速と要求駆動力とに応じて決定される。

エンジン１と変速機２とは、走行駆動力を発生する駆動力発生部３を構成する。駆動力発生部３で発生した走行駆動力は、フロントの差動機構４およびドライブシャフト５を介して左右の前輪ＦＷに伝達される。駆動力発生部３で発生した走行駆動力は、プロペラシャフト６、リアのデフユニット１０およびドライブシャフト７を介して左右の後輪ＲＷにも伝達可能である。なお、エンジン１の代わりに、あるいはエンジン１に加えて、走行用モータを設け、電気自動車やハイブリッド自動車として車両１００を構成することもできる。すなわち、走行用モータを駆動力発生部として用いることもできる。

デフユニット１０は、駆動力発生部３の走行駆動力の一部を後輪ＲＷに配分する駆動力配分機構１１と、駆動力配分機構１１を介して配分された走行駆動力を左右の後輪ＲＷに配分する差動機構１２とを有する。駆動力配分機構１１は、例えばプロペラシャフト６と差動機構１２の入力軸１２ａとを連結する湿式多板式の電磁クラッチ（電子制御カップリング）を有する。電磁クラッチの締結力はコントローラにより制御され、電磁クラッチの締結力を制御することで、前輪ＦＷ側と後輪ＲＷ側との駆動力配分を、１００：０から５０：５０までの範囲で連続的に変更することができる。

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８が設けられる。ステアリングホイール８には、ステアリングホイール８と一体に回転するステアリングシャフト８ａの一端部が連結され、ステアリングシャフト８ａ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９が連結される。ステアリングギヤボックス９のラックは、ステアリングホイール８の操作に応じて左右に移動し、これにより前輪ＦＷが左右に転舵される。

ステアリングギヤボックス９には、転舵アクチュエータ１３が取り付けられる。転舵アクチュエータ１３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１３の駆動により、ステアリングギヤボックス９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、前輪ＦＷを転舵することができる。ステアリングシャフト８ａには操舵アクチュエータ１４が取り付けられる。操舵アクチュエータ１４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１４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１４は、ステアリングホイール８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、エンジン１の回転数を検出するエンジン回転数センサ、車両１００の重心の鉛直軸回りの回転角速度を検出するヨーレートセンサ、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８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。

具体的には、自動運転モードで走行中に、アクセルペダルの操作量が所定値以上になると、あるいはブレーキペダルの操作量が所定値以上になると、あるいはステアリングホイール８の操作量が所定値以上になると、コントローラ４０はオーバーライドが発生したと判定し、自動運転モードから手動運転モードへのモード切換を指令する。自動運転モードで走行中の所定のアクチュエータＡＣに対する駆動指令値よりも、ドライバの運転操作による駆動指令値が所定値だけ上回ると、オーバーライドが発生したと判定し、手動運転モードへの切換を指令するようにしてもよい。

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、エンジン１のスロットルバルブの開度（スロットル開度）を調整するスロットル用アクチュエータ、変速機２の係合機構への油の流れを制御して変速機２の変速段を変更する変速用アクチュエータ、制動装置を作動するブレーキ用アクチュエータ、および前輪ＦＷを転舵する転舵用アクチュエータ（転舵アクチュエータ１３）などが含まれる。

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、エンジン制御用ＥＣＵ、変速機制御用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、変速動作の基準となるシフトマップ（変速線図）、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１０３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。すなわち、単位時間Δｔ毎の目標点Ｐを車両１００が通過するように、スロットル用アクチュエータ、変速用アクチュエータ、ブレーキ用アクチュエータ、および操舵用アクチュエータなどをそれぞれ制御する。

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。

アクチュエータＡＣには、駆動力配分機構１１を駆動する駆動力配分用アクチュエータ（電磁クラッチなど）も含まれる。走行制御部４６は、運転モードに応じて駆動力配分用アクチュエータに制御信号を出力し、自動運転モードにおいては、燃費を向上させる観点から前輪ＦＷ側と後輪ＲＷ側の駆動力配分を、例えば７５：２５に制御する。すなわち、自動運転モードにおいては、動力性能よりも燃費を優先させて車両１００を走行させるため、燃費を向上するように前輪ＦＷ側の駆動力を後輪ＲＷ側の駆動力よりも大きくする。なお、手動運転モードにおいては、ドライバのスイッチ操作等により駆動力配分を任意に変更可能である。

ところで、車両走行中に前輪ＦＷが転舵されると、車両には減速力が作用する。図３は、この点を説明するための前輪ＦＷのモデルを示す図である。図３では、前輪ＦＷの向きが車両１００の進行方向に対し角度βだけずれている。この角度βはスリップ角であり、スリップ角βはステアリング操舵角に基づいて算出できる。図３に示すようにスリップ角βが生じた状態では、前輪ＦＷの回転軸方向にタイヤのサイドフォースが発生する。サイドフォースの成分は、車両進行方向に垂直なコーナリングフォースと、車両進行方向と反対のコーナリング抵抗とからなる。車両進行方向の反対方向にコーナリング抵抗が発生することにより、車両１００が減速する。コーナリング抵抗は、スリップ角βに応じて変化するものであり、スリップ角βを用いて算出できる。

このように前輪ＦＷが転舵すると車両に減速力（コーナリング抵抗）が作用する。したがって、自動運転モードで走行中のとき、走行制御部４６は、コーナリング抵抗を演算し、コーナリング抵抗に応じて駆動力発生部３が走行駆動力を増大させるようにアクチュエータＡＣ（スロットル用アクチュエータ、変速用アクチュエータなど）を制御する。これにより、旋回走行時の減速度を抑え、例えば車速一定で旋回走行することができる。

一方、自動運転モードで走行中に、例えば前方の障害物を避けるために、あるいは車両１００を自動運転モード時よりも早いタイミングで旋回させようとして、ドライバがステアリングホイール８のみを操作してオーバーライドにより手動運転モードへの切換が指令されることがある。この場合、コーナリング抵抗による車両１００の減速度が大きく、ドライバにとっての違和感が大きい。特に、雪上等、低μ路での登坂走行において、前輪ＦＷの駆動力がタイヤの摩擦円限界に近い領域にあるとき、ドライバの操舵によりオーバーライドがなされると、駆動力が摩擦円限界を逸脱してドライバの意図した通りに車両１００を旋回できないおそれがある。この点を考慮し、本実施形態では、以下のように車両制御装置を構成する。

図４は、本実施形態に係る車両制御装置５０の要部構成を示すブロック図である。この車両制御装置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、車両制御装置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、アクセル操作センサ３２ａと、ブレーキ操作センサ３２ｂと、操舵反力センサ３２ｃと、車速センサ３２ｄと、スロットル用アクチュエータＡＣ１と、変速用アクチュエータＡＣ２と、駆動力配分用アクチュエータＡＣ３とを有する。

アクセル操作センサ３２ａは、ドライバによるアクセルペダルの操作を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。ブレーキ操作センサ３２ｂは、ドライバによるブレーキペダルの操作を検出する検出器であり、内部センサ群３２の一部を構成する。操舵反力センサ３２ｃは、操舵アクチュエータ１４により付与されるステアリングホイール８の操作反力を検出する検出器であり、内部センサ群３２の一部を構成する。なお、車速センサ３２ｄも内部センサ群２２の一部を構成する。

コントローラ４０は、機能的構成として、判定部５１と、コーナリング抵抗算出部５２と、配分制御部５３と、駆動力制御部５４とを有する。これらは例えば図２の走行制御部４６の一部を構成する。

判定部５１は、自動運転モードで走行中において、操舵反力センサ３２ｃからの信号に基づいて、ドライバの操舵のオーバーライドにより自動運転モードから手動運転モードへのモード切換指令が入力されたか否かを判定する。例えば、判定部５１は、操舵反力センサ３２ｃにより操作反力の大きさに応じた操舵角を検出するとともに、操舵角が所定値以上であるとき、オーバーライドが成立したと判定する。なお、反力の大きさでなく、反力の立ち上がり（操作速度）が所定値以上であるときに、オーバーライドが成立したと判定するようにしてもよい。

コーナリング抵抗算出部５２は、操舵反力センサ３２ｃからの信号に基づいてステアリング操舵角を算出し、この操舵角と車速センサ３２ｄにより検出された車速とに基づいてスリップ角β（図３）を算出する。さらに、スリップ角βを用いて周知の演算式により、またはマップ等を用いて、コーナリング抵抗を算出する。

配分制御部５３は、電磁クラッチなどからなる駆動力配分用アクチュエータＡＣ３に制御信号を出力し、前輪ＦＷと後輪ＲＷの駆動力の配分を制御する。自動運転モードにおいては、前輪ＦＷと後輪ＲＷの駆動力配分が燃費の向上に適した配分（例えば７５：２５）となるように駆動力配分用アクチュエータＡＣ３を制御する。一方、判定部５１により手動運転モードへのモード切換指令が入力されたと判定されると、アクセル操作センサ３２ａによりアクセルペダルの非操作が検出され、かつ、ブレーキ操作センサ３２ｂによりブレーキペダルの非操作が検出されることを条件として、前輪ＦＷの駆動力配分を所定配分まで減少させる。例えば前輪ＦＷと後輪ＲＷの駆動力配分が５０：５０となるように駆動力配分用アクチュエータＡＣ３を制御する。

前輪ＦＷの転舵に対するコーナリング抵抗は転舵量により定まるが、オーバーライドによるモード切換指令時に、配分制御部５３が前輪ＦＷの駆動力配分を減少させ、その分、後輪ＲＷの駆動力配分を増加させることで、タイヤの負荷率が低下する。これにより、車両１００が旋回しやすくなるため、オーバーライドによるモード切換指令時のドライバにとっての違和感を軽減することができる。また、雪上走行等では、前輪ＦＷの駆動力配分が多いと、タイヤの摩擦円に対する駆動力の動作点が摩擦円を逸脱して車両１００が旋回できないおそれがあるが、前輪ＦＷと後輪ＲＷの駆動力配分の比が５０：５０となるまで前輪ＦＷの駆動力配分を減少させることで、駆動力の動作点が摩擦円内に抑えられ、車両１００を容易に旋回できる。

駆動力制御部５４は、スロットル用アクチュエータＡＣ１および変速用アクチュエータＡＣ２の少なくとも一方（例えばスロットル用アクチュエータＡＣ１）に制御信号を出力し、駆動力発生部３で発生する駆動力を制御する。特に、判定部５１により手動運転モードへのモード切換指令が入力されたと判定されると、アクセル操作センサ３２ａによりアクセルペダルの非操作が検出され、かつ、ブレーキ操作センサ３２ｂによりブレーキペダルの非操作が検出されることを条件として、コーナリング抵抗算出部５２により算出されたコーナリング抵抗分の駆動力を補償するように、例えばスロットル用アクチュエータＡＣ１を制御する。これにより、操舵のオーバーライドにより手動運転モードへの切換が指令されたとき、車速一定で旋回走行させることができる。

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、ブレーキ操作センサ３２ｂからの信号により、ブレーキペダルが操作されたか否かを判定する。ステップＳ１で否定されるとステップＳ２に進み、アクセル操作センサ３２ａからの信号により、アクセルペダルが操作されたか否かを判定する。ステップＳ２で否定されるとステップＳ３に進み、ドライバの操舵によりオーバーライドが成立したか否かを判定する。ステップＳ３で肯定されるとステップＳ４に進み、否定されるとリターンする。

ステップＳ４では、駆動力配分用アクチュエータＡＣ３に制御信号を出力し、前輪ＦＷ側と後輪ＲＷ側の駆動力配分を７５：２５から５０：５０へと変更する。なお、前輪ＦＷの駆動力に対する後輪ＲＷの駆動力の比の値を駆動力配分率と呼ぶ。したがって、ステップＳ４では、駆動力配分率を、１／３（＝２５／７５）から１（＝５０／５０）へと増加させる。次いで、ステップＳ５で、操舵反力センサ３２ｃと車速センサ３２ｄとからの信号に基づいて、駆動力配分を変更した後のコーナリング抵抗を算出する。次いで、ステップＳ６で、スロットル用アクチュエータＡＣ１および変速用アクチュエータＡＣ２の少なくとも一方（例えばスロットル用アクチュエータＡＣ１）に制御信号を出力し、ステップＳ５で算出されたコーナリング抵抗の分だけ駆動力を増大させる。この駆動力の増分を補正駆動力と呼ぶ。

一方、ステップＳ１またはステップＳ２で肯定されるとステップＳ７に進み、手動運転モードへ移行する。この場合には、補正駆動力を徐々に減少させるとともに、アクセルペダルまたはブレーキペダルの操作量に応じて走行制御部４６（図２）がアクチュエータＡＣを制御する。

図６は、本実施形態に係る車両制御装置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、車速、操舵のオーバーライドによるモード切換指令の有無、アクセルペダルの操作量（ＡＰ開度）、補正駆動力、アクセルペダルの操作による要求駆動力（ドライバ要求駆動力）、および補正駆動力とドライバ要求駆動力との和である総駆動力の、時間経過に伴う変化の一例を示す。なお、駆動力配分の変化を示す特性については図示を省略する。自動運転モード時の走行駆動力の特性についても図示を省略する。

図６に示すように、自動運転モードで走行中にドライバによるステアリング操作がなされ、時点ｔ１で、操舵のオーバーライドにより手動運転モードへの切換が指令されると、コーナリング抵抗が増大するが、その分、補正駆動力が増大する（ステップＳ６）。これにより総駆動力が増大し、車速を一定状態に維持できる。その後、時点ｔ２で、アクセルペダルが操作されると、手動運転モードへ移行し、ドライバ要求駆動力が増大するとともに、補正駆動力が減少する（ステップＳ７）。これにより手動運転モードに到るまで総駆動力を一定にすることができ、車速を一定状態に維持できる。

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）車両制御装置５０は、図１に示すように走行駆動力を発生する駆動力発生部３から前輪ＦＷと後輪ＲＷとへの駆動力配分を変更可能に構成された車両１００を制御するものである。この車両制御装置５０は、ドライバの操舵のオーバーライドにより、自動運転機能を有効化した自動運転モードから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が入力されたか否かを判定する判定部５１と、自動運転モードで走行中に、前輪ＦＷの駆動力に対する後輪ＲＷの駆動力の比の値である駆動力配分率が１／３（＝２５／７５）となり、判定部５１によりモード切換指令が入力されたと判定されると、駆動力配分率が１（＝５０／５０）となるように駆動力配分機構１１（駆動力配分用アクチュエータＡＣ３）を制御する配分制御部５３と、を備える（図４）。

このようにオーバーライドによるモード切換指令時に、前輪ＦＷの駆動力配分を減少させることで、前輪ＦＷの負荷率が減少するため車両１００が旋回しやすくなる。このため、コーナリング抵抗の増加による旋回性能の悪化を抑制することができ、手動運転モードに切り換えられた直後の減速度の増加が抑えられ、これによりドライバにとっての違和感を軽減することができる。また、雪上走行等では、前輪ＦＷの駆動力配分が多いと、タイヤの摩擦円に対する駆動力の動作点が摩擦円を逸脱して車両１００が旋回できないおそれがあるが、駆動量配分率が１となるまで前輪ＦＷの駆動力配分を減少させることで、摩擦円を逸脱することなく車両１００を容易に旋回させることができる。

（２）車両制御装置５０は、自動運転モードで走行中に判定部５１によりモード切換指令が入力されたと判定されると、車速の低下を抑えるように駆動力発生部３（スロットル用アクチュエータＡＣ１、変速用アクチュエータＡＣ２）を制御する駆動力制御部５４をさらに備える（図４）。これにより車速を維持したまま、ドライバにとっての違和感なく、オーバーライドにより手動運転モードへ切り換えることができる。

（３）車両制御装置５０は、ドライバの操作により車両１００の加減速を指令するアクセルペダルとブレーキペダルの操作をそれぞれ検出するアクセル操作センサ３２ａとブレーキ操作センサ３２ｂをさらに備える（図４）。駆動力制御部５４は、アクセル操作センサ３２ａとブレーキ操作センサ３２ｂによりアクセルペダルとブレーキペダルのいずれの操作も検出されないとき、自動運転モードで走行中に判定部５１によりモード切換指令が入力されたと判定されると、さらに車速が一定となるようにスロットル用アクチュエータＡＣ１と変速用アクチュエータＡＣ２とを制御し、その後、アクセルペダルまたはブレーキペダルの操作が検出されると、その操作に応じてスロットル用アクチュエータＡＣ１と変速用アクチュエータＡＣ２とを制御する。このようにドライバの操作による加減速指令がないことを条件として車速を一定に制御することで、ドライバの意に沿った車両１００の挙動とすることができる。

（４）車両制御装置５０は、ドライバの操舵による操舵角に基づいてコーナリング抵抗を算出するコーナリング抵抗算出部５２をさらに備える（図４）。駆動力制御部５４は、コーナリング抵抗算出部５２により算出されたコーナリング抵抗に応じてスロットル用アクチュエータＡＣ１と変速用アクチュエータＡＣ２とを制御する。これによりコーナリング抵抗分の駆動力を容易に補償することができる。

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、自動運転モードで走行中に、駆動力配分率が第１の配分率としての１／３（＝２５／７５）となり、判定部５１により手動運転モードへのモード切換指令が入力されたと判定されると、駆動力配分率が第２の配分率としての１（＝５０／５０）となるように、配分制御部５３が駆動力配分機構１１を制御するようにしたが、第２の配分率が第１の配分率よりも大きいのであれば、第１の配分率と第２の配分率の値は上述したものに限らない。但し、タイヤの摩擦円に対する動作点が摩擦円を逸脱しないようにするため、第２の配分率は上限を１とすることが好ましい。

上記実施形態では、操舵反力センサ３２ｃからの信号に基づいて、操舵のオーバーライドによる手動運転モードへのモード切換指令の入力の有無を判定するようにしたが、ステアリングホイール８の操作量を検出する他のセンサからの信号に基づいてこれを判定するようにしてもよく、判定部５１の構成は上述したものに限らない。上記実施形態では、電磁クラッチにより駆動力配分機構１１を構成したが、駆動力配分機構の構成はこれに限らない。上記実施形態では、アクセル操作センサ３２ａとブレーキ操作センサ３２ｂによりそれぞれアクセルペダルの操作とブレーキペダルの操作を検出するようにしたが、車両の加減速を指令する指令部材の構成およびその操作を検出する指令検出部の構成はこれに限らない。

上記実施形態では、判定部５１により手動運転モードへのモード切換指令が入力されたと判定されると、駆動力制御部５４が、車速の低下を抑えるように駆動力発生部３（スロットル用アクチュエータＡＣ１、変速用アクチュエータＡＣ２）を制御するようにしたが、駆動力制御部５４を省略し、車両制御装置５０が駆動力配分の変更のみを行うようにしてもよい。したがって、コーナリング抵抗算出部５２などを省略することもできる。上記実施形態では、配分制御部５３が駆動力配分機構１１を制御して前後輪のトルク配分を変更するようにしたが、駆動力配分変更部の構成はこれに限らない。例えば４輪のそれぞれのホイール内にインホイールモータを設け、各モータの駆動力を変更することで、前後輪のトルク配分を変更するようにしてもよい。

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。

３ 駆動力発生部、１１ 駆動力配分機構、３２ａ アクセル操作センサ、３２ｂ ブレーキ操作センサ、３２ｃ 操舵反力センサ、４０ コントローラ、５０ 車両制御装置、５１ 判定部、５２ コーナリング抵抗算出部、５３ 配分制御部、５４ 駆動力制御部、１００ 車両、ＦＷ 前輪、ＲＷ 後輪、ＡＣ１ スロットル用アクチュエータ、ＡＣ２ 変速用アクチュエータ、ＡＣ３ 駆動力配分用アクチュエータ

Claims (2)

1. 走行駆動力を発生する駆動力発生部から前輪と後輪とへの駆動力配分を変更可能に構成された車両を制御する車両制御装置であって、
   ドライバの操舵のオーバーライドにより、自動運転機能を有効化した自動運転モードから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が入力されたか否かを判定する判定部と、
   前記自動運転モードで走行中に、前輪の駆動力に対する後輪の駆動力の比の値である駆動力配分率が第１の配分率となり、前記判定部により前記モード切換指令が入力されたと判定されると、前記駆動力配分率が前記第１の配分率よりも大きい第２の配分率となるように駆動力配分を変更する駆動力配分変更部と、
   ドライバの操舵による操舵角に基づいてコーナリング抵抗を算出するコーナリング抵抗算出部と、
   前記自動運転モードで走行中に前記判定部により前記モード切換指令が入力されたと判定されると、車速の低下を抑えるように前記駆動力発生部を制御する駆動力制御部と、を備え、
   前記コーナリング抵抗算出部は、前記駆動力配分変更部により前記駆動力配分率が前記第２の配分率となるように駆動力配分が変更されたとき、駆動力配分が前記第２の配分率に変更された後のコーナリング抵抗を算出し、
   前記駆動力制御部は、前記コーナリング抵抗算出部により算出されたコーナリング抵抗分の駆動力を補償するように前記駆動力発生部を制御することを特徴とする車両制御装置。
2. 請求項１に記載の車両制御装置において、
   ドライバの操作により車両の加減速を指令する指令部材の操作を検出する指令検出部をさらに備え、
   前記駆動力制御部は、前記指令検出部により前記指令部材の操作が検出されないとき、前記自動運転モードで走行中に前記判定部により前記モード切換指令が入力されたと判定されると、さらに車速が一定となるように前記駆動力発生部を制御し、その後、前記指令検出部により前記指令部材の操作が検出されると、前記指令部材の操作に応じて前記駆動力発生部を制御することを特徴とする車両制御装置。

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