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WO2025094454A1 - 車両制御装置、車両制御方法、車両制御プログラム、および後輪操舵装置 - Google Patents

車両制御装置、車両制御方法、車両制御プログラム、および後輪操舵装置 Download PDF

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Publication number
WO2025094454A1
WO2025094454A1 PCT/JP2024/026349 JP2024026349W WO2025094454A1 WO 2025094454 A1 WO2025094454 A1 WO 2025094454A1 JP 2024026349 W JP2024026349 W JP 2024026349W WO 2025094454 A1 WO2025094454 A1 WO 2025094454A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
vehicle
slip angle
physical
body slip
vehicle body
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
PCT/JP2024/026349
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
ノン ヴァン グエン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Astemo Ltd
Original Assignee
Hitachi Astemo Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Astemo Ltd filed Critical Hitachi Astemo Ltd
Publication of WO2025094454A1 publication Critical patent/WO2025094454A1/ja
Pending legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W30/00—Purposes of road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub-unit, e.g. of systems using conjoint control of vehicle sub-units
    • B60W30/02—Control of vehicle driving stability
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D6/00—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D7/00—Steering linkage; Stub axles or their mountings
    • B62D7/06—Steering linkage; Stub axles or their mountings for individually-pivoted wheels, e.g. on king-pins
    • B62D7/14—Steering linkage; Stub axles or their mountings for individually-pivoted wheels, e.g. on king-pins the pivotal axes being situated in more than one plane transverse to the longitudinal centre line of the vehicle, e.g. all-wheel steering

Definitions

  • the present invention relates to a vehicle control device, a vehicle control method, a vehicle control program, and a rear wheel steering device.
  • the turning behavior control device of Patent Document 1 sets a target turning radius R, revolution reference point Le, and target rotation center Lo, sets a target sideslip angle ⁇ and target yaw rate ⁇ according to the target turning radius R, revolution reference point Le, and target rotation center Lo, calculates target steering angles ⁇ f(s) and ⁇ r(s) for the front and rear wheels according to the target sideslip angle ⁇ and target yaw rate ⁇ , and drives and controls the steering mechanism so that the target steering angles ⁇ f(s) and ⁇ r(s) are achieved.
  • the cornering force (in other words, yaw moment) generated in conjunction with the roll behavior of the vehicle is not taken into consideration, and the estimation accuracy of the vehicle body slip angle decreases when roll behavior is occurring. For this reason, when a roll behavior occurs, vehicle control based on an estimated value of the vehicle body slip angle cannot be performed with high accuracy, and the effect of improving maneuverability and ride comfort through the vehicle control may be reduced.
  • the present invention has been made in consideration of the current situation, and its purpose is to provide a vehicle control device, a vehicle control method, a vehicle control program, and a rear wheel steering device that can improve the accuracy of vehicle control based on an estimated value of the vehicle body slip angle.
  • the vehicle control device, vehicle control method, and vehicle control program acquire a plurality of physical quantities indicating a driving condition of the vehicle, including a first physical quantity related to a vehicle speed of the vehicle, a second physical quantity related to a steering angle of front wheels of the vehicle, and a third physical quantity related to a roll state of the vehicle, acquire a target control quantity that is a control quantity to be a target for an actuator provided on the vehicle, based on at least the first physical quantity and the second physical quantity of the plurality of physical quantities and predetermined vehicle specifications of the vehicle, so that a vehicle body slip angle, which is an angle between the orientation of the vehicle and the traveling direction of the vehicle, becomes zero, acquire an actual control quantity to be given to the actuator by correcting the target control quantity based on at least a part of the plurality of physical quantities including the third physical quantity, so that an estimated vehicle body slip angle taking into account a vehicle body slip angle generated by a roll rate becomes zero, and output a signal corresponding to the actual control quantity.
  • a target control quantity that is
  • the present invention can improve the accuracy of vehicle control based on the estimated vehicle body slip angle.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a vehicle control system.
  • FIG. 2 is a diagram showing an outline of a vehicle body slip angle estimation method.
  • FIG. 2 is a block diagram showing the logic of a vehicle body slip angle estimation method.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a first embodiment of a control logic for a front wheel steering angle and a rear wheel steering angle.
  • FIG. 4 is a Bode plot showing frequency characteristics of a vehicle body slip angle.
  • FIG. 4 is a block diagram showing a second embodiment of the control logic for the front wheel steering angle and the rear wheel steering angle.
  • FIG. 4 is a Bode plot showing frequency characteristics of lateral acceleration and vehicle body slip angle.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the basic control theory of the H-infinity control unit.
  • FIG. 2 is a block diagram showing the detailed control theory of the H-infinity control unit.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a vehicle control system 200 mounted on a vehicle 100.
  • the vehicle 100 is a four-wheeled vehicle equipped with a pair of left and right front wheels 101, 102 and a pair of left and right rear wheels 103, 104.
  • the vehicle control system 200 is a system having the function of estimating a vehicle body slip angle ⁇ [rad], which is the angle between the orientation of the vehicle 100 and the direction of travel of the vehicle 100, and controlling the driving actuators of the vehicle 100 based on the estimated value of the vehicle body slip angle ⁇ (in other words, the vehicle body lateral slip angle).
  • the vehicle control system 200 includes an external environment recognition unit 300, a vehicle state acquisition unit 400, a vehicle control device 500, and an actuator unit 600.
  • the external environment recognition unit 300 acquires external environment information of the vehicle 100, in other words, information about the driving environment of the road on which the vehicle 100 is traveling.
  • the external environment recognition unit 300 includes a GPS (Global Positioning System) receiving unit 310, a map database 320, a wireless communication device 330, a camera 340, a radar 350, and a LiDAR (Light Detection and Ranging, Laser Imaging Detection and Ranging) 360.
  • the GPS receiver unit 310 receives signals from GPS satellites to measure the latitude and longitude of the position of the vehicle 100 .
  • the map database 320 is formed in a storage device installed in the vehicle 100 .
  • the map information in the map database 320 includes information on road positions, road shapes, intersection positions, and the like.
  • the wireless communication device 330 is a device for performing road-to-vehicle communication and/or vehicle-to-vehicle communication.
  • the wireless communication device 330 transmits information about the vehicle 100 to a roadside unit, and receives road traffic information such as curves and intersections from the roadside unit.
  • the wireless communication device 330 acquires road traffic information and behavior information of the communication partner vehicle from the other vehicle, and transmits the behavior information and road traffic information of the vehicle 100 to the other vehicle.
  • the camera 340 may be a stereo camera, a monocular camera, a 360-degree camera, or the like, and captures images of the surroundings of the vehicle 100 to obtain image information of the surroundings of the vehicle 100 .
  • the radar 350 and the LiDAR 360 detect moving and stationary objects around the vehicle 100 and output information about the detected objects.
  • the vehicle state acquisition unit 400 acquires information regarding the motion state of the vehicle 100 .
  • the vehicle state acquisition unit 400 includes a wheel speed sensor 410 , an acceleration sensor 420 , a gyro sensor 430 , a front wheel steering angle sensor 440 , and a rear wheel steering angle sensor 450 .
  • the wheel speed sensor 410 is a sensor that detects the rotational speed of each of the four wheels 101 - 104 of the vehicle 100 .
  • the vehicle control device 500 acquires signals representing the rotational speeds of the four wheels 101 - 104 detected by the wheel speed sensors 410 , and calculates the vehicle speed V [m/s], which is the traveling speed of the vehicle 100 .
  • the acceleration sensor 420 is a sensor that detects acceleration in the vehicle behavior, and detects the longitudinal acceleration ⁇ x [m/s 2 ] and lateral acceleration ⁇ y [m/s 2 ] of the vehicle 100 .
  • the gyro sensor 430 is a sensor that detects the angular velocity [rad/s] of the vehicle behavior, and detects the yaw rate, roll rate, and pitch rate of the vehicle 100.
  • the vehicle 100 may be provided with a multi-axis inertial sensor in which the acceleration sensor 420 and the gyro sensor 430 are integrated together.
  • the front wheel steering angle sensor 440 detects the front wheel steering angle ⁇ f [rad], which is the steering angle (in other words, the tire angle) of the front wheels 101 , 102 that is varied by the front wheel steering device 630 .
  • the front wheel steering angle sensor 440 can obtain a physical quantity related to the operation angle (steering operation amount) of the steering wheel 631 as a physical quantity related to the steering angle of the front wheels 101, 102 (second physical quantity).
  • the rear wheel steering angle sensor 450 detects the rear wheel steering angle ⁇ r [rad], which is the steering angle of the rear wheels 103 , 104 that is varied by the rear wheel steering device 640 .
  • the actuator section 600 is configured to include a plurality of travel actuators of the vehicle 100, specifically, a drive device 610, a braking device 620, and further the front wheel steering device 630 and rear wheel steering device 640 described above.
  • the drive device 610 is an internal combustion engine or a motor that applies driving force to the front wheels 101 , 102 and/or rear wheels 103 , 104 of the vehicle 100 .
  • the braking device 620 is a device that applies braking force, such as friction braking force or regenerative braking force, to each of the wheels 101 - 104 of the vehicle 100 .
  • the driving device 610 and the braking device 620 are equipped with actuators capable of electronically controlling the driving force and the braking force as control amounts by electric signals.
  • the front wheel steering device 630 is, for example, a steer-by-wire type steering device, and includes a steering wheel 631 as a steering input device that is operated by the driver to indicate the direction of travel of the vehicle 100, in other words, that accepts steering operations by the driver, and a front wheel steering actuator 632 that applies a steering force to the front wheels 101, 102.
  • the front wheel steering device 630 varies the front wheel steering angle ⁇ f by controlling a front wheel steering actuator 632 based on a signal of the operation angle (in other words, the operation amount) of a steering wheel 631 .
  • the rear wheel steering device 640 includes a rear wheel steering actuator 641 that applies a steering force to the rear wheels 103, 104, and varies the rear wheel steering angle ⁇ r by controlling the rear wheel steering actuator 641 based on a rear wheel steering angle command.
  • the front wheel steering actuator 632 and the rear wheel steering actuator 641 are driven by, for example, a motor.
  • the vehicle control device 500 includes a microcomputer 510 serving as a control section that performs calculations based on input information and outputs the results of the calculations.
  • the microcomputer 510 includes an MPU (Micro Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), etc. (not shown), and realizes various control functions by, for example, running programs stored in the ROM as a storage unit using the MPU.
  • the microcomputer 510 can be referred to as an MCU (Micro Controller Unit), a processor, a processing device, an arithmetic device, or the like.
  • the microcomputer 510 acquires information about the driving environment of the road on which the vehicle 100 is traveling, including position information of the vehicle 100, road shape information, road surface information, and information about objects around the vehicle 100, from the external environment recognition unit 300. In addition, the microcomputer 510 acquires information on the motion and driving states of the vehicle 100 from the vehicle state acquisition unit 400, such as the vehicle speed V, longitudinal acceleration ⁇ x, lateral acceleration ⁇ y, angular velocities including yaw rate r, front wheel steering angle ⁇ f, and rear wheel steering angle ⁇ r. The microcomputer 510 then generates control commands for controlling the movement of the vehicle 100 based on the various pieces of information acquired, and controls the operation of the actuator section 600 by outputting the generated control commands to the actuator section 600 .
  • the microcomputer 510 performs automatic driving control as the motion control of the vehicle 100 .
  • the microcomputer 510 generates a target trajectory and target vehicle speed for the vehicle 100 as a driving plan based on external information of the vehicle 100, and outputs a control command to the actuator unit 600 to drive the vehicle 100 along the target trajectory and target vehicle speed.
  • the microcomputer 510 includes, as software, the functional units of a surrounding situation recognition unit 511, a driving plan generation unit 512, a vehicle control unit 513, and a vehicle slip angle estimation unit 514.
  • the vehicle control program provided by a non-volatile memory such as a ROM causes the microcomputer 510 to function as a surrounding situation recognition unit 511, a driving plan generation unit 512, a vehicle control unit 513, and a vehicle slip angle estimation unit 514.
  • the surrounding situation recognition unit 511 recognizes the situation around the vehicle 100, including the position information of the vehicle 100, the road shape, and information on obstacles, based on the external environment information acquired from the external environment recognition unit 300.
  • the driving plan generation unit 512 generates a target trajectory and a target vehicle speed for the vehicle 100 as a driving plan based on the situation around the vehicle 100 recognized by the surrounding situation recognition unit 511 .
  • the vehicle control unit 513 outputs a control command to the actuator unit 600 to drive the vehicle 100 along the driving plan, specifically, the target trajectory and the target vehicle speed, based on the target trajectory and target vehicle speed information based on the driving plan by the driving plan generation unit 512, and the motion state of the vehicle 100 acquired by the vehicle state acquisition unit 400.
  • the vehicle slip angle estimation unit 514 estimates the vehicle slip angle ⁇ based on the motion state of the vehicle 100 acquired by the vehicle state acquisition unit 400, using a vehicle motion equation (in other words, a vehicle model).
  • a vehicle motion equation in other words, a vehicle model.
  • the vehicle control program provided by a non-volatile memory such as a ROM includes a vehicle body slip angle estimation program, and the microcomputer 510 functions as the vehicle body slip angle estimation unit 514 by executing the vehicle body slip angle estimation program.
  • the vehicle control unit 513 acquires a signal of the vehicle body slip angle ⁇ estimated by the vehicle body slip angle estimation unit 514, calculates a control command so that the estimated value of the vehicle body slip angle ⁇ approaches the target value, and outputs the calculated control command to the actuator unit 600.
  • the vehicle control unit 513 performs control of the vehicle body slip angle ⁇ (hereinafter also referred to as “zeroing control”) to achieve driving stabilization such as preventing spins and improving the ability to follow a target trajectory.
  • the vehicle control program provided by a ROM or the like causes the microcomputer 510 to function as a vehicle body slip angle estimation unit 514 that estimates the vehicle body slip angle ⁇ , and a vehicle control unit 513 that outputs a control command based on the vehicle body slip angle ⁇ to the actuator unit 600.
  • Equation 1 The basic equations of motion of the vehicle 100 can be expressed as Equation 1 and Equation 2.
  • Equation 1 and Equation 2 m [kg] is the vehicle mass
  • V [m/s] is the vehicle speed (in other words, the first physical quantity related to the vehicle speed of the vehicle 100)
  • r [rad/s] is the yaw rate
  • Ff [N] is the lateral force generated by the front wheels
  • Fr [N] is the lateral force generated by the rear wheels
  • Iz [ kgm2 ] is the moment of inertia
  • Lf [m] is the front wheelbase, which is the distance from the center of gravity to the front wheel axle
  • Lr [m] is the rear wheelbase, which is the distance from the center of gravity to the rear wheel axle.
  • the vehicle mass m, the moment of inertia Iz, the front wheel base Lf, and the rear wheel base Lr are physical quantities related to the vehicle specifications of the vehicle 100 that are given in advance, that is, that are stored in advance as constants in memory.
  • Equations 3 and 4 ⁇ f [rad] is the front wheel slip angle, ⁇ r [rad] is the rear wheel slip angle, Kf [N/rad] is the cornering stiffness of the front wheels 101, 102, and Kr [N/rad] is the cornering stiffness of the rear wheels 103, 104.
  • the front wheel slip angle ⁇ f and the rear wheel slip angle ⁇ r are the angles between the direction of the center plane of the wheel and the direction of travel of the wheel when viewed from above.
  • the front wheel slip angle ⁇ f is approximated as shown in Equation 5
  • the rear wheel slip angle ⁇ r is approximated as shown in Equation 6.
  • Equation 5 and Equation 6 ⁇ f [rad] is the front wheel steering angle (a second physical quantity related to the steering angle of the front wheels 101, 102), ⁇ r [rad] is the rear wheel steering angle, h [m] is the center of gravity height as a vehicle specification (more specifically, the distance from the roll center to the center of gravity), and ⁇ [rad] is the roll angle (in other words, a third physical quantity related to the roll state of the vehicle 100).
  • Equations 5 and 6 When the front wheel slip angle ⁇ f and the rear wheel slip angle ⁇ r are approximated as in Equations 5 and 6, the lateral forces Ff and Fr of Equations 3 and 4 can be expressed as Equations 7 and 8.
  • the vehicle body slip angle estimation unit 514 acquires a plurality of physical quantities indicating the traveling conditions of the vehicle 100, including the vehicle speed V, the front wheel steering angle ⁇ f, and the roll angle ⁇ , and estimates the vehicle body slip angle ⁇ based on the acquired plurality of physical quantities and the vehicle specifications, using the equations of motion of the vehicle model shown in the above-mentioned Equation 7 and Equation 8.
  • Equation 5 and Equation 6 which approximate the front wheel slip angle ⁇ and the rear wheel slip angle ⁇ include the term "height of center of gravity h/vehicle speed V*roll rate", which is the term for the vehicle body slip angle caused by the roll rate ⁇ (dot).
  • the vehicle body slip angle estimation unit 514 (microcomputer 510) has a function of calculating the roll rate ⁇ (dots) from the roll angle ⁇ as a third physical quantity related to the roll state of the vehicle 100, and estimating the vehicle body slip angle (roll rate slip angle) generated by the roll rate ⁇ (dots) out of the vehicle body slip angle. Therefore, even if a cornering force (in other words, a yaw moment) occurs due to the roll behavior of the vehicle 100, the vehicle body slip angle estimating unit 514 can prevent the estimation accuracy of the vehicle body slip angle ⁇ from decreasing.
  • the vehicle body slip angle estimation unit 514 estimates the vehicle body slip angle ⁇ from the steering angles ⁇ f, ⁇ r of the front and rear wheels and the vehicle speed V without taking the roll behavior into consideration, if a cornering force is generated due to the roll behavior of the vehicle 100, an error will occur in the estimated value of the vehicle body slip angle ⁇ .
  • the vehicle body slip angle estimation unit 514 takes into account the vehicle movement in the roll direction and introduces a correction term based on the roll rate ⁇ (dots) in estimating the vehicle body slip angle ⁇ , thereby realizing estimation processing of the vehicle body slip angle ⁇ that takes into account turning movements and transitional changes other than simple steering.
  • the estimation accuracy of the vehicle body slip angle ⁇ is prevented from decreasing, and the stability and control accuracy of vehicle control using the estimated value of the vehicle body slip angle ⁇ can be improved.
  • FIG. 2 is a diagram showing a vehicle body slip angle ⁇ , a slip angle ⁇ f1 at a front wheel set point due to yaw rate r, a slip angle ⁇ f2 at a front wheel set point due to roll rate ⁇ (dots), and various parameters related to these slip angles in a two-wheel model in which the two left and right wheels of a vehicle 100 are grouped together in the center.
  • Equation 6 for calculating the slip angle ⁇ r of the rear wheels can be rewritten as Equation 10 by assuming that the slip angle at the rear wheel axle point is ⁇ r, the slip angle at the rear wheel axle point due to the yaw rate r is ⁇ r1, and the slip angle at the rear wheel axle point due to the roll rate ⁇ (dot) is ⁇ r2.
  • a slip angle ⁇ f2 which is a slip component according to the roll rate ⁇ (dots), the height of the center of gravity h, and the vehicle speed V, occurs at the front wheel axle point.
  • a slip angle ⁇ r2 which is a slip component according to the roll rate ⁇ (dot), the height of the center of gravity h, and the vehicle speed V, occurs at the rear wheel axle point.
  • the vehicle slip angle estimating unit 514 introduces a correction term based on the roll rate ⁇ (dot) into the vehicle motion equation so that the vehicle slip angle ⁇ is estimated taking into account the vehicle slip angle ⁇ f2 generated by the roll rate ⁇ (dot). In this manner, by constructing the estimation logic for the vehicle body slip angle ⁇ , it is possible to prevent the estimation accuracy of the vehicle body slip angle ⁇ from being reduced due to the roll behavior.
  • FIG. 3 is a block diagram showing an embodiment of the estimation logic of the vehicle body slip angle ⁇ in the vehicle body slip angle estimating unit 514, in other words, a processing procedure according to a vehicle body slip angle estimation program.
  • Vehicle body slip angle estimator 514 has the following functional units: a tire model 701, a front and rear wheel slip angle estimator 702, a two-wheel model 703, a Kalman filter 704, an optimization regulator (LQR: Linear Quadratic Regulator) 705, a lateral acceleration estimator 706, a roll rate estimator 707, a roll rate slip angle calculator 708, a first correction unit 709, and a second correction unit 710.
  • LQR Linear Quadratic Regulator
  • the tire model 701 acquires information on the longitudinal acceleration ⁇ x and lateral acceleration ⁇ y detected by the acceleration sensor 420, and also acquires information on the front wheel slip angle ⁇ f (hat) and rear wheel slip angle ⁇ r (hat) estimated by the front/rear wheel slip angle estimator 702.
  • the tire model 701 determines the cornering stiffness Kf [N/rad] of the front wheels and the cornering stiffness Kr [N/rad] of the rear wheels based on each piece of information on the longitudinal acceleration ⁇ x, the lateral acceleration ⁇ y, the front wheel slip angle ⁇ f (hat), and the rear wheel slip angle ⁇ r (hat), and outputs the information on the cornering stiffnesses Kf and Kr to a two-wheel model 703 represented by a vehicle motion equation.
  • the tire model 701 has a vertical load calculation section 701a and a cornering stiffness calculation section 701b.
  • the vertical load calculation unit 701a calculates the vertical load Fz of the wheel based on the equation of motion for pitch (Equation 11) and the equation of motion for roll (Equation 12).
  • Equation 11 My is the pitch moment of the entire vehicle, ⁇ is the pitch angle, Iy is the pitch moment of inertia, Cy is the pitch damping force coefficient, and Ky is the pitch stiffness.
  • Mx is the roll moment of the entire vehicle, ⁇ is the roll angle, Ix is the roll moment of inertia, Cx is the roll damping force coefficient, and Kx is the roll stiffness.
  • the pitch moment My of the entire vehicle and the roll moment Mx of the entire vehicle are made up of moments based on the longitudinal acceleration ⁇ x and the lateral acceleration ⁇ y, and a moment due to the anti-dive force. Therefore, the vertical load calculation unit 701a calculates the anti-dive force based on the equation of motion for pitch and the equation of motion for roll, and calculates the vertical load Fz of the wheels from the anti-dive force, the longitudinal acceleration ⁇ x (hat) and the lateral acceleration ⁇ y (hat). In this application, the hat symbol indicates an estimated value.
  • the cornering stiffness calculation unit 701b acquires information on the front wheel slip angle ⁇ f (hat) and the rear wheel slip angle ⁇ r (hat) estimated by the front/rear wheel slip angle estimator 702, and information on the vertical load Fz determined by the vertical load calculation unit 701a. The cornering stiffness calculation unit 701b then determines the cornering stiffness Kf of the front wheels and the cornering stiffness Kr of the rear wheels based on the front and rear wheel slip angles ⁇ f (hat), ⁇ r (hat) and the vertical load Fz.
  • the front and rear wheel slip angle estimator 702 acquires information on the estimated yaw rate r (hat) and the estimated vehicle body slip angle ⁇ (hat) output by the Kalman filter 704 . Then, the front/rear wheel slip angle estimator 702 calculates the slip angle ⁇ f (hat) of the front wheels according to the formula 5, and calculates the slip angle ⁇ r (hat) of the rear wheels according to the formula 6.
  • the lateral acceleration estimation unit 706 acquires information on the estimated yaw rate r (hat) and the estimated vehicle body slip angle ⁇ (hat) output by the Kalman filter 704, and calculates the lateral acceleration ⁇ y (hat) from the estimated vehicle body slip angular velocity ⁇ (hat, with a dot) in accordance with Equation 13.
  • the estimated yaw rate r (hat) is a physical quantity related to the yaw angle (fourth physical quantity).
  • the roll rate estimation unit 707 acquires information about the lateral acceleration ⁇ y (hat) estimated by the lateral acceleration estimation unit 706, and calculates the roll rate ⁇ (dot), which is a physical quantity related to the roll state of the vehicle 100, based on the equation of motion related to roll in Expression 12.
  • the roll rate estimation unit 707 estimates the roll rate ⁇ (dot), which is a physical quantity related to the roll state, using a pre-given vehicle model based on the front and rear wheel steering angles ⁇ f, ⁇ r, vehicle speed V and the yaw rate r (hat) and vehicle body slip angle ⁇ (hat) estimated from the vehicle specifications, and further based on the vehicle speed V.
  • a roll rate slip angle calculation unit 708 calculates the slip angle ⁇ f2 of the front wheels due to the roll rate ⁇ (dots) from Equation 14 based on the roll rate ⁇ (dots) estimated by the roll rate estimation unit 707, the vehicle speed V, and the center of gravity height h.
  • the first correction unit 709 outputs the result of correcting the front wheel steering angle ⁇ f with the slip angle ⁇ f2 as information on the front wheel steering angle ⁇ f to be used in the two-wheel model 703, and also outputs the result of correcting the rear wheel steering angle ⁇ r with the slip angle ⁇ f2 as information on the rear wheel steering angle ⁇ r to be used in the two-wheel model 703.
  • the roll rate slip angle calculation unit 708 determines the lateral force based on the roll rate ⁇ (dot) of the vehicle 100 based on the previous estimated value of the vehicle body slip angle ⁇ , and feeds back the determined lateral force based on the roll rate ⁇ (dot) of the vehicle 100 to the vehicle motion equation in the two-wheel model 703.
  • Equation 15 The calculation process in the first correction unit 709 is expressed by Equation 15, where ⁇ fh is the front wheel steering angle output by the first correction unit 709.
  • calculating the front wheel slip angle ⁇ f according to Equation 14 based on the front wheel steering angle ⁇ fh output by the first correction unit 709 means calculating the front wheel slip angle ⁇ f taking into account the vehicle body slip angle ⁇ f2 generated by the roll rate ⁇ (dot).
  • the two-wheel model 703 acquires information on the front wheel cornering stiffness Kf and rear wheel cornering stiffness Kr determined by the tire model 701, the front wheel steering angle ⁇ f and rear wheel steering angle ⁇ r corrected by a first correction unit 709, and the detected value of the vehicle speed V, and estimates a vehicle body slip angle ⁇ based on the equation of motion of the vehicle model.
  • the information on the front wheel steering angle ⁇ f and rear wheel steering angle ⁇ r acquired by the two-wheel model 703 is a value corrected by the front wheel slip angle ⁇ f2 due to the roll rate ⁇ (dots) in the first correction unit 709, in other words, information that takes into account the vehicle body slip angle ⁇ f2 caused by the roll rate ⁇ (dots).
  • the two-wheel model 703 uses an equation of motion that does not include a term based on the roll rate ⁇ (dot), as shown in Equation 16, in the estimation calculation of the vehicle body slip angle ⁇ based on the equation of motion of the vehicle model.
  • Iz is the yaw moment of inertia [ kgm2 ].
  • Equation 17 each term in the determinant of Equation 16 is defined as shown in Equation 17.
  • the two-wheel model 703 integrates the differential value of the yaw rate and the differential value of the vehicle body slip angle ⁇ calculated according to Equation 15, respectively, to calculate an estimated value of the yaw rate r and an estimated value of the vehicle body slip angle ⁇ .
  • information on the cornering stiffnesses Kf and Kr determined by the tire model 701 is introduced into the equation of motion of the two-wheel model 703. Therefore, the equation of motion of the two-wheel model 703 can express the fine roll of the transient motion of the vehicle 100 and the difference in grip force generated by the front and rear wheels during rotation, improving the estimation accuracy of the vehicle body slip angle ⁇ .
  • the Kalman filter 704 removes errors (in other words, noise) in the yaw rate r (hat) and vehicle body slip angle ⁇ (hat) estimated by the two-wheel model 703, and outputs the final estimated values of the yaw rate r and vehicle body slip angle ⁇ .
  • the vehicle control unit 513 acquires information on the yaw rate r (hat) and the vehicle body slip angle ⁇ (hat) output by the Kalman filter 704, and uses the information for vehicle control, which will be described in detail later.
  • the information on the yaw rate r (hat) and the vehicle body slip angle ⁇ (hat) output by the Kalman filter 704 is used in the front/rear wheel slip angle estimator 702 to estimate the front wheel slip angle ⁇ f and the rear wheel slip angle ⁇ r. Furthermore, the information on the yaw rate r (hat) and the vehicle body slip angle ⁇ (hat) output by the Kalman filter 704 is used in the estimation of the lateral acceleration ⁇ y in a lateral acceleration estimating section 706 .
  • the optimizing regulator 705 is a feedback controller that determines an optimal control input by state feedback so as to minimize the evaluation function, and controls the control input of the two-wheel model 703 in cooperation with the second correction unit 710 .
  • the combination of the Kalman filter 704 and the optimizing regulator 705 is expressed by Equation 18.
  • F indicates the gain of the optimizing regulator 705
  • K indicates the gain of the Kalman filter 704
  • r se indicates the actual measurement value (detection value) of the yaw rate detected by the gyro sensor 430.
  • the Kalman filter 704 corrects the error, and the optimizing regulator 705 determines the optimal control gain by taking into account the magnitude of the control input and the convergence of the state quantity. Therefore, by providing the vehicle body slip angle estimator 514 with a feedback control system that combines the Kalman filter 704 and the optimizing regulator 705, it is possible to improve the estimation accuracy of the vehicle body slip angle ⁇ that takes into account the lateral force generated by the roll rate ⁇ (dot).
  • FIG. 4 is a block diagram showing one embodiment of a vehicle control program (vehicle control method) executed by the vehicle control unit 513, and shows the control logic for the front wheel steering angle ⁇ f and the rear wheel steering angle ⁇ r.
  • vehicle control program vehicle control method
  • the vehicle control unit 513 includes a steering gear ratio control unit 810 that controls the front wheel steering angle ⁇ f based on the operation angle of the steering wheel 631.
  • the steering gear ratio control unit 810 acquires a signal of the operation angle of the steering wheel 631 and a signal of the vehicle speed V, and converts the operation angle of the steering wheel 631 into a target value of the front wheel steering angle ⁇ f based on a steering gear ratio that is variable according to the vehicle speed V.
  • the steering gear ratio control unit 810 then outputs a signal of the target value of the front wheel steering angle ⁇ f as a signal of the actual control amount to be given to the front wheel steering actuator 632 .
  • the steering gear ratio is the ratio of the operation angle of the steering wheel 631 to the front wheel steering angle ⁇ f.
  • the vehicle control unit 513 also includes a rear wheel control unit 820 that controls the rear wheel steering angle ⁇ r based on an estimated value of the vehicle body slip angle ⁇ .
  • the rear wheel steering device is configured to include the rear wheel steering actuator 641 and the rear wheel control unit 820 as a control device for the rear wheel steering actuator 641.
  • the rear wheel control unit 820 acquires the vehicle body slip angle ⁇ and roll rate ⁇ (dots) estimated in the vehicle body slip angle estimation unit 514 using a vehicle model (Formula 15) based on the front wheel steering angle ⁇ f, the rear wheel steering angle ⁇ r, the longitudinal acceleration ⁇ x, the lateral acceleration ⁇ y, the vehicle speed V, etc.
  • the rear wheel control unit 820 has the following functional units: a slip angle generation amount calculation unit 821, a first correction unit 822, a feedforward control unit 823, a second correction unit 824, a deviation calculation unit 825, a feedback control amount calculation unit 826 (in other words, a PID controller), and a third correction unit 827.
  • the slip angle generation amount calculation unit 821 calculates the vehicle body slip angle ⁇ f2 generated by the roll rate ⁇ (dots).
  • the first correction unit 822 subtracts the vehicle slip angle ⁇ f2 calculated by the slip angle generation amount calculation unit 821 from the front wheel steering angle ⁇ f output from the steering gear ratio control unit 810, and outputs a front wheel steering angle ⁇ fh corrected for the influence of lateral slip of the front wheels due to roll.
  • the feedforward control unit 823 calculates the target rear wheel steering angle ⁇ rtg1 at which the vehicle slip angle ⁇ becomes zero under the condition of the front wheel steering angle ⁇ fh, based on the signal of the front wheel steering angle ⁇ fh output from the first correction unit 822 and a predetermined transfer function. Furthermore, the second correction unit 824 acquires the signal of the target rear wheel steering angle ⁇ rtg1 output by the feedforward control unit 823, adds the vehicle body slip angle calculated by the slip angle generation amount calculation unit 821 to the target rear wheel steering angle ⁇ rtg1, and outputs the target rear wheel steering angle ⁇ rtg2 corrected for the influence of the vehicle body slip angle caused by roll.
  • the transfer function ⁇ (s) of the vehicle body slip angle ⁇ with respect to the vehicle body slip angle ⁇ f2 generated by the front wheel steering angle ⁇ f, the rear wheel steering angle ⁇ r, and the roll rate ⁇ (dot) is given by Equation 18.
  • equation 19 is expanded with ⁇ (s) always set to 0 and an equation for rear wheel steering control with respect to the front wheel steering angle and roll rate is obtained, equation 20 is obtained.
  • equation 20 is expanded, and the transfer function in the feedforward controller for zeroing the vehicle body slip angle is defined as equation 21, with the input being the front wheel steering angle ⁇ f and the output being the rear wheel steering angle ⁇ r.
  • the second correction unit 824 is configured to add the vehicle slip angle ⁇ f2 to the target rear wheel steering angle ⁇ rtg1 output from the feedforward control unit 823, thereby determining the rear wheel steering angle ⁇ r based on the front wheel steering angle ⁇ f in accordance with the mathematical model of equation 20.
  • the target vehicle body slip angle ⁇ tg is set to 0 rad.
  • the feedback control amount calculation unit 826 acquires the signal of the control deviation ⁇ calculated by the deviation calculation unit 825, and calculates a feedback control amount (feedback correction amount of the rear wheel steering angle) by feedback control such as PID control so as to bring the control deviation ⁇ closer to zero, in other words, so as to bring the actual vehicle slip angle ⁇ closer to the target value.
  • a feedback control amount feedback correction amount of the rear wheel steering angle
  • the feedback control amount calculation unit 826 calculates the feedback control amount so that the vehicle body slip angle ⁇ , which includes the vehicle body slip angle caused by the roll rate ⁇ (dots), becomes 0 rad.
  • the feedback control amount calculation unit 826 can calculate the feedback control amount (in other words, the feedback correction amount of the rear wheel steering angle) from the control deviation ⁇ by using only the P operation (proportional operation) of the PID, or by using a combination of multiple PID operations (for example, PI operation, PD operation, or PID operation).
  • the third correction unit 827 obtains the target rear wheel steering angle ⁇ rtg2 output by the second correction unit 824 and the feedback control amount output by the feedback control amount calculation unit 826 . Then, the third correction unit 827 outputs the result of adding the target rear wheel steering angle ⁇ rtg2 output by the second correction unit 824 and the feedback control amount output by the feedback control amount calculation unit 826 as the final target rear wheel steering angle ⁇ rtg.
  • the feedback control amount calculation unit 826 and the third correction unit 827 correct the target control amount so that the estimated vehicle body slip angle ⁇ , which takes into account the vehicle body slip angle generated by the roll rate ⁇ (dots), becomes zero, obtains the actual control amount to be given to the rear wheel steering actuator 641, and outputs a signal equivalent to the actual control amount. If the vehicle slip angle ⁇ can be brought closer to zero by controlling the rear wheel steering angle ⁇ r, the maneuverability and ride comfort of the vehicle 100 will be improved.
  • the vehicle body slip angle ⁇ is estimated taking into account the vehicle body slip angle generated by the roll rate ⁇ (dots), even when a roll behavior is occurring, the effect of improving the maneuverability and ride comfort of the vehicle 100 due to the zeroing control of the vehicle body slip angle is prevented from decreasing.
  • FIG. 5 is a Bode diagram (gain diagram) showing the frequency characteristics of the vehicle body slip angle ⁇ with respect to the front wheel steering angle ⁇ f.
  • the dotted line in FIG. 5 indicates the frequency characteristics when rear wheel steering angle control for making the vehicle body slip angle ⁇ zero (in other words, control for making the vehicle body slip angle zero) is performed in accordance with the control logic shown in FIG. 4, and the solid line in FIG. 5 indicates the frequency characteristics when rear wheel steering angle control for making the estimated vehicle body slip angle ⁇ zero is not performed (in other words, when the rear wheel steering angle is fixed at the neutral position).
  • FIG. 5 shows that the vehicle body slip angle ⁇ can be set to zero with high accuracy by performing rear wheel steering angle control for setting the estimated vehicle body slip angle ⁇ to zero in accordance with the control logic shown in FIG.
  • FIG. 6 is a block diagram showing a second embodiment of vehicle control by a vehicle control program executed by the vehicle control unit 513.
  • blocks having the same functions as those in FIG. 4 are designated by the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted.
  • 6 includes a steering gear ratio control unit 810 and a rear wheel control unit 820, similar to the vehicle control unit 513 shown in FIG. 4, but the functional units constituting the rear wheel control unit 820 are different.
  • the rear wheel control unit 820 shown in Figure 4 is equipped with a first correction unit 822, a feedforward control unit 823, a second correction unit 824, a deviation calculation unit 825, a feedback control amount calculation unit 826, and a third correction unit 827
  • the rear wheel control unit 820 shown in Figure 6 is equipped with a feedforward control unit 823, an H-infinity control unit 828 (H ⁇ control unit 828), and a correction unit 829.
  • the feedforward control unit 823 uses the transfer function shown in Equation 21 to determine the target rear wheel steering angle ⁇ rtg1 based on the front wheel steering angle ⁇ f output from the steering gear ratio control unit 810, and outputs the determined target rear wheel steering angle ⁇ rtg1.
  • the H-infinity control unit 828 obtains information on the estimated lateral acceleration ⁇ y (hat) and the estimated vehicle body slip angle ⁇ (hat), and calculates and outputs a feedback correction amount.
  • a correction unit 829 adds the feedback correction amount output by the H-infinity control unit 828 to the target rear wheel steering angle ⁇ rtg1 output by the feedforward control unit 823, and determines and outputs the final target rear wheel steering angle ⁇ rtg.
  • FIG. 7 is a Bode diagram (gain diagram) showing the frequency characteristics of the lateral acceleration ⁇ y with respect to the front wheel steering angle ⁇ f, and the frequency characteristics of the vehicle body slip angle ⁇ with respect to the front wheel steering angle ⁇ f.
  • the frequency characteristics in the case where it is assumed that rear wheel control section 820 does not include H-infinity control section 828 and controls rear wheel steering angle ⁇ r only by feedforward control section 823 are shown by a solid line in FIG. FIG.
  • the rear wheel control unit 820 includes, in addition to the feedforward control unit 823, an H-infinity control unit 828 that determines the feedback correction amount by H-infinity control that can specify the frequency response of the closed loop system. Then, the correction unit 829 adds the feedback correction amount output by the H-infinity control unit 828 to the target rear wheel steering angle ⁇ rtg1 output by the feedforward control unit 823, and outputs the result as the final target rear wheel steering angle ⁇ rtg.
  • the dotted line in FIG. 7 indicates the target frequency characteristic in H-infinity control.
  • the H-infinity control unit 828 is designed so that the lateral acceleration ⁇ y is stabilized in the high frequency range, and the gain of the vehicle slip angle ⁇ relative to the front wheel steering angle is suppressed even in the high frequency range.
  • the dashed dotted line in FIG. 7 indicates the actual frequency characteristics when H-infinity control is implemented, and shows that by obtaining frequency characteristics that approximately match the target, the lateral acceleration ⁇ y is stabilized in the high frequency range, and the gain of the vehicle slip angle ⁇ with respect to the front wheel steering angle ⁇ f is kept low even in the high frequency range.
  • FIG. 8 is a block diagram showing the basic control theory of the H-infinity control unit 828.
  • the H-infinity control unit 828 has a generalized plant P and a controller K.
  • the generalized plant P is a control model having four inputs and outputs: a manipulated variable (control input) u, an external input (disturbance input) w, an observed output (control output) y, and a controlled variable (evaluation output) z.
  • FIG. 9 is a block diagram showing the control theory of the H-infinity controller 828 in more detail.
  • the generalized plant P comprises a vehicle model M.
  • This vehicle model M has each of the calculation units shown in FIG. 3 , namely, tire model 701, front and rear wheel slip angle estimator 702, two-wheel model 703, Kalman filter 704, lateral acceleration estimator 706, roll rate estimator 707, roll rate slip angle calculator 708, and first correction unit 709.
  • the vehicle model M determines and outputs an estimated yaw rate r (hat), an estimated lateral acceleration ⁇ y (hat), and an estimated vehicle body slip angle ⁇ (hat) based on the longitudinal acceleration ⁇ x, the lateral acceleration ⁇ y, the vehicle speed V, the front wheel steering angle ⁇ f, and the rear wheel steering angle ⁇ r.
  • the estimated vehicle body slip angle ⁇ (hat) output by the vehicle model M is a value taking into account the vehicle body slip angle caused by the roll rate. Since each calculation unit of the vehicle model M has been described in detail above, a description thereof will be omitted here.
  • the estimated yaw rate r (hat) estimated by the vehicle model M is output as a controlled variable z of the generalized plant P.
  • the estimated lateral acceleration ⁇ y (hat) and the estimated vehicle body slip angle ⁇ (hat) estimated by the vehicle model M are output as the observation output y of the generalized plant P.
  • the controller K acquires the estimated lateral acceleration ⁇ y (hat) and the estimated vehicle body slip angle ⁇ (hat), which are the observed outputs y of the generalized plant P, determines the operation amount u in accordance with the set transfer function, and outputs a signal of the operation amount u to the generalized plant P.
  • the generalized plant P receives a signal of an operation amount u from a controller K, and also receives a signal of an actual front wheel steering angle ⁇ f as an external input w.
  • the signal of the actual front wheel steering angle ⁇ f is given to the vehicle model M and the feedforward control unit 823.
  • the feedforward control unit 823 calculates a target rear wheel steering angle ⁇ rtg1 for making the vehicle body slip angle ⁇ zero under the condition of the actual front wheel steering angle ⁇ f, based on a predetermined transfer function.
  • the correction unit 829 adds the operation amount u (feedback correction amount) output by the controller K (H-infinity control unit 828) to the target rear wheel steering angle ⁇ rtg1 output by the feedforward control unit 823, and outputs the result as the final target rear wheel steering angle ⁇ rtg.
  • the signal of the target rear wheel steering angle ⁇ rtg is used to estimate the yaw rate r, lateral acceleration ⁇ y, and vehicle body slip angle ⁇ in the vehicle model M, and is further used to control the rear wheel steering device 640.
  • the rear wheel control unit 820 of the second embodiment corrects the target control amount (more specifically, the target rear wheel steering angle ⁇ rtg1) by H-infinity control so that the estimated vehicle body slip angle ⁇ , which takes into account the vehicle body slip angle generated by the roll rate ⁇ (dots), becomes zero, to obtain the actual control amount to be given to the rear wheel steering actuator 641.
  • the vehicle control device 500 of the second embodiment is configured to obtain physical quantities related to the roll state using a vehicle model based on the vehicle speed V, the front wheel steering angle ⁇ f, and vehicle specifications, and further to estimate the vehicle body slip angle ⁇ and the lateral acceleration ⁇ y using the vehicle model, and to obtain a correction for obtaining an actual control quantity using H-infinity control based on the vehicle body slip angle ⁇ and the lateral acceleration ⁇ y.
  • FIG. 7 compared to the case where the rear wheel steering angle is controlled only by the feedforward control unit 823, stabilization of the lateral acceleration ⁇ y in the high frequency range can be achieved, and the gain of the vehicle slip angle ⁇ relative to the front wheel steering angle can be suppressed even in the high frequency range.
  • the operation amount u (feedback correction amount) output by the controller K is calculated based on the vehicle body slip angle ⁇ reflecting the effect of the vehicle body slip angle caused by the roll rate and the lateral acceleration ⁇ y, and the operation amount u (feedback correction amount) includes a correction amount due to the roll rate. Therefore, in the second embodiment (see FIG. 6) using the H-infinity control, the correction by the correction units 822 and 824 in the first embodiment (see FIG. 4) using the PID control is omitted.
  • the vehicle body slip angle ⁇ used in the PID control includes an influence of the roll rate, but in order to improve the effect of the feedback control (to improve robustness), correction for the roll rate is performed by correction sections 822, 824 at the upstream and downstream of the feedforward control section 823.
  • rear wheel steering can be performed by outputting a control command to the rear wheel steering actuator 641 even in driving situations in which only the vehicle body slip angle occurs due to the roll rate, such as when traveling straight on an uneven road surface. Therefore, rear wheel steering in a driving scene where only the vehicle body slip angle due to the roll rate occurs can be regarded as the implementation of rear wheel steering control based on the vehicle body slip angle that takes into account the vehicle body slip angle caused by the roll rate.
  • the tire model 701 may include a correction term based on tire deterioration and a correction term based on the friction coefficient of the road surface.
  • the microcomputer 510 can estimate tire deterioration based on the mileage of the vehicle 100, etc.
  • the microcomputer 510 can obtain information on the friction coefficient of the road surface estimated by a control unit that controls the braking device of the vehicle 100, via the in-vehicle network.
  • the driving actuators of the vehicle 100 that the vehicle control device 500 controls based on the estimated vehicle body slip angle are not limited to steering actuators, but may include a drive device 610 (drive actuator) and/or a braking device 620 (braking actuator).
  • the vehicle control device 500 can control at least one of the steering actuator, the drive actuator, and the braking actuator so that the estimated vehicle body slip angle taking into account the vehicle body slip angle caused by the roll rate becomes zero.
  • the control of the drive actuator and the brake actuator based on the estimated vehicle body slip angle includes distribution control of the drive force and the brake force to four wheels or to the front and rear wheels.
  • the vehicle control system 200 can separately include a first microcomputer (first vehicle control device) that executes a vehicle body slip angle estimation program, and a second microcomputer (second vehicle control device) that executes a vehicle control program that outputs a control signal to a traveling actuator based on the estimated vehicle body slip angle.
  • a microcomputer provided in the rear wheel steering device 640 constituting the actuator section 600 can be configured as a system that executes a vehicle control program.
  • the vehicle body slip angle estimating unit 514 can obtain the vehicle body slip angle caused by the roll rate based on the roll rate detected by the gyro sensor 430 .
  • the physical quantity related to the roll state of the vehicle (the third physical quantity) is acquired using a pre-given vehicle model based on the first physical quantity related to the vehicle speed, the second physical quantity related to the steering angle of the front wheels, and at least some of the physical quantities other than the third physical quantity among the third physical quantities related to the roll state of the vehicle, and the vehicle specifications.
  • the physical quantity related to the roll state of the vehicle is the value of the roll angle or roll rate directly detected by the sensor.
  • 100...vehicle, 101-104...wheels, 200...vehicle control system 500...vehicle control device, 510...microcomputer, 513...vehicle control unit, 514...vehicle body slip angle estimation unit, 810...steering gear ratio control unit, 820...rear wheel control unit, 821...slip angle generation amount calculation unit, 823...feedforward control unit, 825...deviation calculation unit, 826...feedback control amount calculation unit, 828...H-infinity control unit

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Abstract

本発明に係る車両制御装置、車両制御方法、車両制御プログラム、および後輪操舵装置は、その一態様において、車速と前輪の舵角と車両諸元とに基づいて、車体すべり角がゼロとなるように、車両に設けられる後輪操舵アクチュエータの目標となる制御量である目標制御量を取得し、車両のロール状態に関わる物理量に基づいて、ロールレートにより生じる車体すべり角を加味した推定車体すべり角がゼロとなるように、前記目標制御量を補正する。これにより、車体すべり角の推定値に基づく車両制御の精度を向上させることができる。

Description

車両制御装置、車両制御方法、車両制御プログラム、および後輪操舵装置
　本発明は、車両制御装置、車両制御方法、車両制御プログラム、および後輪操舵装置に関する。
　特許文献１の旋回挙動制御装置は、目標旋回半径Ｒと公転基準点Ｌｅと目標自転中心Ｌｏとを設定し、これら目標旋回半径Ｒと公転基準点Ｌｅと目標自転中心Ｌｏとに応じて目標横すべり角βおよび目標ヨーレートγを設定し、これら目標横すべり角βおよび目標ヨーレートγに応じて前後輪の目標転舵角δｆ(s)およびδｒ(s)を算出し、この目標転舵角δｆ(s)およびδｒ(s)が達成されるように転舵機構を駆動制御する。
特開２００９－０１８７５６号公報
　ところで、車両の向きと車両の進行方向とがなす角である車体すべり角を、車速や操舵入力の情報を用いて推定する場合、車両のロール挙動に伴って発生するコーナリングフォース（換言すれば、ヨーモーメント）が考慮されず、ロール挙動が発生している状態での車体すべり角の推定精度が低下する。
　このため、ロール挙動が発生している状態では、車体すべり角の推定値に基づく車両制御を高精度に実施できず、前記車両制御による操縦性や乗り心地の向上効果が低下する場合があった。
　本発明は、従来の実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、車体すべり角の推定値に基づく車両制御の精度を向上させることができる、車両制御装置、車両制御方法、車両制御プログラム、および後輪操舵装置を提供することにある。
　そのため、本発明に係る車両制御装置、車両制御方法、車両制御プログラムは、その一態様において、車両の車速に関わる第１の物理量、前記車両が備える前輪の舵角に関わる第２の物理量、および、前記車両のロール状態に関わる第３の物理量を含む、前記車両の走行状況を示す複数の物理量を取得し、前記複数の物理量のうちの少なくとも前記第１の物理量と前記第２の物理量と、予め与えられた前記車両の車両諸元とに基づいて、前記車両の向きと前記車両の進行方向とのなす角である車体すべり角がゼロとなるように、前記車両に設けられるアクチュエータの目標となる制御量である目標制御量を取得し、前記複数の物理量のうちの前記第３の物理量を含む少なくとも一部の物理量に基づいて、ロールレートにより生じる車体すべり角を加味した推定車体すべり角がゼロとなるように前記目標制御量を補正して前記アクチュエータに与える実制御量を取得し、前記実制御量に相当する信号を出力する。
　また、本発明に係る後輪操舵装置は、その一態様において、前記アクチュエータを、車両の後輪に舵角を付与するための後輪操舵装置に設けられる後輪操舵アクチュエータとする。
　本発明によれば、車体すべり角の推定値に基づく車両制御の精度を向上させることができる。
車両制御システムを示すブロック図である。 車体すべり角推定方法の概要を示す図である。 車体すべり角推定方法のロジックを示すブロック図である。 前輪舵角および後輪舵角の制御ロジックの第１実施形態を示すブロック図である。 車体すべり角の周波数特性を示すボード線図である。 前輪舵角および後輪舵角の制御ロジックの第２実施形態を示すブロック図である。 横加速度および車体すべり角の周波数特性を示すボード線図である。 H-infinity制御部の基本的な制御理論を示すブロック図である。 H-infinity制御部の詳細な制御理論を示すブロック図である。
　以下、本発明に係る車両制御装置、車両制御方法、車両制御プログラム、および後輪操舵装置の実施形態を、図面に基づいて説明する。
　図１は、車両１００に搭載される車両制御システム２００を示すブロック図である。
　なお、車両１００は、左右一対の前輪１０１，１０２、および、左右一対の後輪１０３，１０４を備えた４輪自動車である。
　車両制御システム２００は、後で詳細に説明するように、車両１００の向きと車両１００の進行方向とがなす角である車体すべり角β［rad］を推定し、車体すべり角β（換言すれば、車体横滑り角）の推定値に基づいて車両１００の走行アクチュエータを制御する機能を有したシステムである。
　車両制御システム２００は、外界認識部３００、車両状態取得部４００、車両制御装置５００、アクチュエータ部６００を備える。
　外界認識部３００は、車両１００の外界情報、換言すれば、車両１００が走行する走行路の走行環境に関する情報を取得する。
　外界認識部３００は、一態様として、ＧＰＳ（Global Positioning System）受信部３１０、地図データベース３２０、無線通信装置３３０、カメラ３４０、レーダ３５０、LiDAR（Light Detection and Ranging、Laser Imaging Detection and Ranging）３６０を備える。
　ＧＰＳ受信部３１０は、ＧＰＳ衛星から信号を受信することにより、車両１００の位置の緯度および経度を測定する。
　地図データベース３２０は、車両１００に搭載された記憶装置内に形成される。
　なお、地図データベース３２０の地図情報は、道路位置、道路形状、交差点位置などの情報を含む。
　無線通信装置３３０は、路車間通信および／または車車間通信を行うための装置である。
　路車間通信の場合、無線通信装置３３０は、車両１００の情報を路側機に送信し、カーブや交差点などの道路交通情報を路側機から受信する。
　また、車車間通信の場合、無線通信装置３３０は、他の車両から道路交通情報や通信相手の車両の挙動情報などを取得し、車両１００の挙動情報や道路交通情報などを他の車両に送信する。
　カメラ３４０は、ステレオカメラ、単眼カメラ、全周囲カメラなどであり、車両１００の周囲を撮影して、車両１００の周囲の画像情報を取得する。
　レーダ３５０およびLiDAR３６０は、車両１００の周囲の移動物体および静止物体を検出し、検出した物体に関する情報を出力する。
　車両状態取得部４００は、車両１００の運動状態に関する情報を取得する。
　車両状態取得部４００は、一態様として、車輪速センサ４１０、加速度センサ４２０、ジャイロセンサ４３０、前輪舵角センサ４４０、後輪舵角センサ４５０を備える。
　車輪速センサ４１０は、車両１００の４輪１０１－１０４それぞれの回転速度を検出するセンサである。
　車両制御装置５００は、車輪速センサ４１０が検出した４輪１０１－１０４それぞれの回転速度の信号を取得し、車両１００の走行速度である車速Ｖ［m/s］を求める。
　また、加速度センサ４２０は、車両挙動における加速度を検出するセンサであって、車両１００の前後加速度αx［m/s2］および横加速度αy［m/s2］を検出する。
　また、ジャイロセンサ４３０は、車両挙動における角速度［rad/s］を検出するセンサであって、車両１００のヨーレート、ロールレート、および、ピッチレートを検出する。
　なお、車両１００は、加速度センサ４２０とジャイロセンサ４３０とを一体化した多軸慣性センサを備えることができる。
　また、前輪舵角センサ４４０は、前輪操舵装置６３０によって可変とされる前輪１０１，１０２の操舵角（換言すれば、タイヤ角）である前輪舵角δf［rad］を検出する。
　ここで、前輪舵角センサ４４０は、前輪１０１，１０２の操舵角を直接的に検出する代わりに、ステアリングホイール６３１の操作角（操舵操作量）に関わる物理量を、前輪１０１，１０２の舵角に関わる物理量（第２の物理量）として求めることができる。
　また、後輪舵角センサ４５０は、後輪操舵装置６４０によって可変とされる後輪１０３，１０４の操舵角である後輪舵角δr［rad］を検出する。
　アクチュエータ部６００は、車両１００の複数の走行アクチュエータ、詳細には、駆動装置６１０、制動装置６２０、さらに、前述した前輪操舵装置６３０および後輪操舵装置６４０を含んで構成される。
　駆動装置６１０は、車両１００の前輪１０１，１０２および／又は後輪１０３，１０４に駆動力を付与する内燃機関やモータである。
　また、制動装置６２０は、車両１００の各車輪１０１－１０４に、摩擦制動力や回生制動力などの制動力を付与する装置である。
　なお、駆動装置６１０、制動装置６２０は、電気信号によって、制御量としての駆動力、制動力を電子制御することが可能なアクチュエータを備える。
　前輪操舵装置６３０は、たとえば、ステアバイワイヤ式の操舵装置であって、運転者が車両１００の進行方向を指示するために操作する、換言すれば、運転者による操舵操作を受け付ける操舵入力装置としてのステアリングホイール６３１、および、前輪１０１，１０２に転舵力を付与する前輪操舵アクチュエータ６３２を備える。
　そして、前輪操舵装置６３０は、ステアリングホイール６３１の操作角（換言すれば、操作量）の信号に基づいた前輪操舵アクチュエータ６３２の制御によって前輪舵角δfを可変とする。
　後輪操舵装置６４０は、後輪１０３，１０４に転舵力を付与する後輪操舵アクチュエータ６４１を備え、後輪舵角指令に基づいた後輪操舵アクチュエータ６４１の制御によって後輪舵角δrを可変とする。
　なお、前輪操舵アクチュエータ６３２および後輪操舵アクチュエータ６４１は、たとえば、モータを駆動源とする。
　車両制御装置５００は、入力した情報に基づいて演算を行って演算結果を出力するコントロール部としてのマイクロコンピュータ５１０を備える。
　マイクロコンピュータ５１０は、図示を省略したＭＰＵ（Micro Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）などを備え、たとえば、記憶部としてのＲＯＭに記憶されているプログラムをＭＰＵで動作させることにより各種の制御機能を実現する。
　なお、マイクロコンピュータ５１０は、ＭＣＵ（Micro Controller Unit）、プロセッサ、処理装置、演算装置などと言い換えることができる。
　マイクロコンピュータ５１０は、外界認識部３００から、車両１００の位置情報、道路形状情報、路面情報、車両１００周囲の物体に関する情報などを含む、車両１００が走行する走行路の走行環境に関する情報を取得する。
　また、マイクロコンピュータ５１０は、車両状態取得部４００から、車速Ｖ、前後加速度αx、横加速度αy、ヨーレートｒを含む角速度、前輪舵角δf、後輪舵角δrなどの車両１００の運動状態、運転状態に関する情報を取得する。
　そして、マイクロコンピュータ５１０は、取得した各種情報に基づいて車両１００の運動を制御するための制御指令を生成し、生成した制御指令をアクチュエータ部６００に出力することで、アクチュエータ部６００の作動を制御する。
　ここで、マイクロコンピュータ５１０は、車両１００の運動制御として自動走行制御を実施する。
　マイクロコンピュータ５１０は、自動走行制御において、車両１００の外界情報などに基づいて車両１００の目標軌道および目標車速を走行計画として生成し、目標軌道および目標車速に沿って車両１００を走行させるための制御指令をアクチュエータ部６００に出力する。
　詳細には、マイクロコンピュータ５１０は、周囲状況認識部５１１、走行計画生成部５１２、車両制御部５１３、および、車体すべり角推定部５１４の各機能部をソフトウエアとして備える。
　つまり、ＲＯＭなどの非揮発性メモリによって提供される車両制御プログラムは、マイクロコンピュータ５１０を、周囲状況認識部５１１、走行計画生成部５１２、車両制御部５１３、車体すべり角推定部５１４として機能させる。
　周囲状況認識部５１１は、外界認識部３００から取得した外界情報に基づき、車両１００の位置情報、道路形状、障害物の情報を含む、車両１００の周囲の状況を認識する。
　走行計画生成部５１２は、周囲状況認識部５１１が認識した車両１００の周囲の状況に基づき、車両１００の目標軌道および目標車速を走行計画として生成する。
　そして、車両制御部５１３は、走行計画生成部５１２による走行計画に基づく目標軌道、目標車速の情報、および、車両状態取得部４００が取得した車両１００の運動状態に基づき、走行計画、詳細には、目標軌道および目標車速に沿って車両１００を走行させるための制御指令を、アクチュエータ部６００に出力する。
　車体すべり角推定部５１４は、車両状態取得部４００が取得した車両１００の運動状態に基づき、車両運動方程式（換言すれば、車両モデル）を用いて、車体すべり角βを推定する。
　換言すれば、ＲＯＭなどの非揮発性メモリによって提供される車両制御プログラムは、車体すべり角推定プログラムを含み、マイクロコンピュータ５１０は、車体すべり角推定プログラムを実行することで、車体すべり角推定部５１４として機能する。
　そして、車両制御部５１３は、車体すべり角推定部５１４が推定した車体すべり角βの信号を取得し、車体すべり角βの推定値が目標値に近づくように制御指令を演算し、演算した制御指令をアクチュエータ部６００に出力する。
　なお、車体すべり角βの目標値は、たとえば、車体すべり角＝０［rad］若しくはゼロ近傍の所定域内である。
　車両制御部５１３は、係る車体すべり角βの制御（以下、“ゼロ化制御”とも称する。）を実施することで、スピン抑止などの走行安定化や、目標軌道への追従性の向上などを図る。
　このように、ＲＯＭなどによって提供される車両制御プログラムは、マイクロコンピュータ５１０を、車体すべり角βを推定する車体すべり角推定部５１４、および、車体すべり角βに基づく制御指令をアクチュエータ部６００に出力する車両制御部５１３として機能させる。
　以下では、車体すべり角推定部５１４が実施する、車両運動方程式を用いた車体すべり角βの推定処理を詳細に説明する。
　車両１００の基本的な運動方程式は、数式１および数式２のように表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
  
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
  
　数式１、数式２において、ｍ［kg］は車両質量、Ｖ［m/s］は車速（換言すれば、車両１００の車速に関わる第１の物理量）、ｒ［rad/s］はヨーレート、Ｆf［N］は前輪が発生する横力、Ｆr［N］は後輪が発生する横力、Ｉz［kgm2］は慣性モーメント、Ｌf［m］は重心から前輪軸までの距離であるフロントホイールベース、Ｌr［m］は重心から後輪軸までの距離であるリアホイールベースである。
　ここで、車両質量ｍ、慣性モーメントＩz、フロントホイールベースＬf、リアホイールベースＬrは、予め与えられた、つまり、予めメモリに定数として保存されている、車両１００の車両諸元に関する物理量である。
　さらに、横力Ｆf，Ｆrは、数式３、数式４で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
  
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
  
　数式３、数式４において、αf［rad］は前輪すべり角、αr［rad］は後輪すべり角、Ｋf［N/rad］は前輪１０１，１０２のコーナリングスティフネス（cornering stiffness）、Ｋr［N/rad］は後輪１０３，１０４のコーナリングスティフネスである。
　なお、前輪すべり角αf、および、後輪すべり角αrは、車輪を上から見たときに、車輪の中心面の向きと、車輪の進行方向とがなす角度である。
　車体すべり角推定部５１４が実行する車体すべり角推定方法においては、前輪すべり角αfを数式５のように近似し、後輪すべり角αrを数式６のように近似する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
  
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
  
　数式５，数式６において、δf［rad］は前輪舵角（前輪１０１，１０２の舵角に関わる第２の物理量）、δr［rad］は後輪舵角、ｈ［m］は車両諸元としての重心高（詳細には、ロールセンタから重心までの距離）、φ［rad］はロール角（換言すれば、車両１００のロール状態に関わる第３の物理量）である。
　前輪すべり角αf、後輪すべり角αrが数式５、数式６のように近似される場合、数式３、数式４の横力Ｆf，Ｆrは、数式７、数式８のように表すことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
  
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
  
　車体すべり角推定部５１４は、車速Ｖ、前輪舵角δf、ロール角φを含む車両１００の走行状況を示す複数の物理量を取得し、取得した複数の物理量と車両諸元とに基づき、上記の数式７、数式８に示した車両モデルの運動方程式を用いて、車体すべり角βを推定する。
　ここで、前輪すべり角αf、後輪すべり角αrを近似する数式５，数式６には、前述したように、ロールレートφ（ドット）により生じる車体すべり角の項である“重心高さｈ／車速Ｖ＊ロールレート”の項が含まれる。
　つまり、車体すべり角推定部５１４（マイクロコンピュータ５１０）は、車両１００のロール状態に関わる第３の物理量としてのロール角φからロールレートφ（ドット）を求め、車体すべり角のうち、ロールレートφ（ドット）により生じる車体すべり角（ロールレートすべり角）を推定する機能を有する。
　このため、車体すべり角推定部５１４は、車両１００のロール挙動に伴ってコーナリングフォース（換言すれば、ヨーモーメント）が発生することがあっても、車体すべり角βの推定精度が低下することを抑止できる。
　たとえば、車両１００のアライメントの関係で、車両１００のロール方向に力が加わったときに、車輪自体に角度がついたり、車輪が傾いたりすることで、２輪車のように旋回力が働くことがある。
　したがって、車体すべり角推定部５１４が、ロール挙動を考慮せずに、前後輪の舵角δf、δrや車速Ｖから車体すべり角βを推定する場合、車両１００のロール挙動に伴ってコーナリングフォースが発生すると、車体すべり角βの推定値に誤差が生じる。
　そこで、車体すべり角推定部５１４は、ロール方向の車両運動を考慮し、車体すべり角βの推定においてロールレートφ（ドット）に基づく補正項を導入することで、旋回の動きや単純な操舵以外の過渡的な変化を考慮した車体すべり角βの推定処理を実現する。
　これにより、車両１００のロール挙動に伴ってコーナリングフォースが発生しても、車体すべり角βの推定精度が低下することが抑止され、車体すべり角βの推定値を用いた車両制御の安定性および制御精度を向上させることができる。
　以下では、ロールレートφ（ドット）に基づく補正項を導入した車体すべり角βの推定処理の概要を説明する。
　図２は、車両１００の左右２つの車輪を中央にまとめた２輪モデルにおいて、車体すべり角β、ヨーレートｒによる前輪軸点のすべり角βf1、ロールレートφ（ドット）による前輪軸点のすべり角βf2、および、これらすべり角に関わる各パラメータなどを示す図である。
　前述した前輪のすべり角αfを求める数式５は、前輪軸点のすべり角をβfとすると、数式９のように書き換えることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
  
　同様に、前述した後輪のすべり角αrを求める数式６は、後輪軸点のすべり角をβr、ヨーレートｒによる後輪軸点のすべり角をβr1、ロールレートφ（ドット）による後輪軸点のすべり角をβr2とすると、数式１０のように書き換えることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
  
　車両１００がロールしてロール角φが発生すると、ロールレートφ（ドット）、重心高ｈ、車速Ｖに応じたすべり成分であるすべり角βf2が前輪軸点に生じる。
　同様に、車両１００がロールしてロール角φが発生すると、ロールレートφ（ドット）、重心高ｈ、車速Ｖに応じたすべり成分であるすべり角βr2が後輪軸点に生じる。
　ここで、βf2＝βr2＝ロールレートφ（ドット）×ｈ／Ｖである。
　そこで、車体すべり角推定部５１４は、ロールレートφ（ドット）により生じる車体すべり角βf2を加味して車体すべり角βが推定されるように、ロールレートφ（ドット）に基づく補正項を車両運動方程式に導入する。
　このように、車体すべり角βの推定ロジックが構築されることで、ロール挙動によって車体すべり角βの推定精度が低下することが抑止される。
　図３は、車体すべり角推定部５１４における車体すべり角βの推定ロジック、換言すれば、車体すべり角推定プログラムによる処理手順の一態様を示すブロック図である。
　車体すべり角推定部５１４は、タイヤモデル７０１、前後輪すべり角推定部７０２、２輪モデル７０３、カルマンフィルタ７０４、最適化レギュレータ（ＬＱＲ：Linear Quadratic Regulator）７０５、横加速度推定部７０６、ロールレート推定部７０７、ロールレートすべり角演算部７０８、第１補正部７０９、第２補正部７１０の各機能部を有する。
　タイヤモデル７０１は、加速度センサ４２０が検出した前後加速度αxおよび横加速度αyの情報を取得し、また、前後輪すべり角推定部７０２が推定した前輪すべり角αf（ハット）および後輪すべり角αr（ハット）の情報を取得する。
　そして、タイヤモデル７０１は、前後加速度αx、横加速度αy、前輪すべり角αf（ハット）、および後輪すべり角αr（ハット）の各情報に基づいて、前輪のコーナリングスティフネスＫf［N/rad］、および、後輪のコーナリングスティフネスＫr［N/rad］を求め、コーナリングスティフネスＫf，Ｋrの情報を、車両運動方程式で表される２輪モデル７０３に出力する。
　タイヤモデル７０１は、垂直荷重演算部７０１ａおよびコーナリングスティフネス演算部７０１ｂを有する。
　垂直荷重演算部７０１ａは、数式１１のピッチに関する運動方程式、および、数式１２のロールに関する運動方程式に基づいて、車輪の垂直荷重Ｆzを求める。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000011
  
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000012
  
　数式１１において、Ｍyは車両全体のピッチモーメント、θはピッチ角、Ｉyはピッチ慣性モーメント、Ｃyはピッチ減衰力係数、Ｋyはピッチ剛性である。
　また、数式１２において、Ｍxは車両全体のロールモーメント、φはロール角、Ｉxはロール慣性モーメント、Ｃxはロール減衰力係数、Ｋxはロール剛性である。
　ここで、車両全体のピッチモーメントＭyおよび車両全体のロールモーメントＭxは、前後加速度αx、横加速度αyに基づくモーメントと、アンチダイブ力によるモーメントとからなる。
　そこで、垂直荷重演算部７０１ａは、ピッチに関する運動方程式、および、ロールに関する運動方程式に基づいてアンチダイブ力を求め、アンチダイブ力と、前後加速度αx（ハット）および横加速度αy（ハット）とから、車輪の垂直荷重Ｆzを求める。
　なお、本願において、ハット記号は、推定値であることを表す。
　コーナリングスティフネス演算部７０１ｂは、前後輪すべり角推定部７０２が推定した前輪すべり角αf（ハット）および後輪すべり角αr（ハット）の情報と、垂直荷重演算部７０１ａが求めた垂直荷重Ｆzの情報とを取得する。
　そして、コーナリングスティフネス演算部７０１ｂは、前後輪すべり角αf（ハット），αr（ハット）と、垂直荷重Ｆzとに基づいて、前輪のコーナリングスティフネスＫf、および、後輪のコーナリングスティフネスＫrを求める。
　前後輪すべり角推定部７０２は、カルマンフィルタ７０４が出力する、推定ヨーレートｒ（ハット）、および、推定車体すべり角β（ハット）の情報を取得する。
　そして、前後輪すべり角推定部７０２は、数式５にしたがって前輪のすべり角αf（ハット）を求め、数式６にしたがって後輪のすべり角αr（ハット）を求める。
　一方、横加速度推定部７０６は、カルマンフィルタ７０４が出力する、推定ヨーレートｒ（ハット）、および、推定車体すべり角β（ハット）の情報を取得し、推定車体すべり角速度β（ハット、ドット付き）により、数式１３にしたがって横加速度αy（ハット）を演算する。
　なお、推定ヨーレートｒ（ハット）は、ヨー角に関わる物理量（第４の物理量）である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000013
  
　また、ロールレート推定部７０７は、横加速度推定部７０６が推定した横加速度αy（ハット）の情報を取得し、数式１２のロールに関する運動方程式に基づいて、車両１００のロール状態に関わる物理量であるロールレートφ（ドット）を求める。
　つまり、ロールレート推定部７０７は、ロール状態に関わる物理量であるロールレートφ（ドット）を、前後輪の舵角δf、δr、車速Ｖおよび車両諸元から推定されたヨーレートｒ（ハット）および車体すべり角β（ハット）、さらに、車速Ｖに基づき、予め与えられた車両モデルを用いて推定する。
　そして、ロールレートすべり角演算部７０８は、ロールレートφ（ドット）による前輪のすべり角βf2を、ロールレート推定部７０７が推定したロールレートφ（ドット）と、車速Ｖと、重心高ｈとに基づき数式１４から求める。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000014
  
　第１補正部７０９は、前輪舵角δfをすべり角βf2で補正した結果を、２輪モデル７０３で用いる前輪舵角δfの情報として出力し、また、後輪舵角δrをすべり角βf2で補正した結果を、２輪モデル７０３で用いる後輪舵角δrの情報として出力する。
　換言すれば、ロールレートすべり角演算部７０８は、車両１００のロールレートφ（ドット）に基づく横力を前回の車体すべり角βの推定値に基づいて求め、求めた車両１００のロールレートφ（ドット）に基づく横力を、２輪モデル７０３における車両運動方程式にフィードバックする。
　係る第１補正部７０９における演算処理は、第１補正部７０９が出力する前輪舵角をδfhとしたときに、数式１５で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000015
  
　つまり、第１補正部７０９が出力する前輪舵角δfhに基づき、前輪のすべり角αfを数式１４にしたがって求めることは、ロールレートφ（ドット）により生じる車体すべり角βf2を考慮して前輪すべり角αfを求めることになる。
　２輪モデル７０３は、タイヤモデル７０１で求められた前輪のコーナリングスティフネスＫfおよび後輪のコーナリングスティフネスＫr、第１補正部７０９で補正が施された前輪舵角δfおよび後輪舵角δr、さらに、車速Ｖの検出値の各情報を取得し、車両モデルの運動方程式に基づき車体すべり角βを推定する。
　ここで、２輪モデル７０３が取得する前輪舵角δf、後輪舵角δrの情報は、第１補正部７０９においてロールレートφ（ドット）による前輪のすべり角βf2によって補正された値、換言すれば、ロールレートφ（ドット）により生じる車体すべり角βf2が加味された情報である。
　そこで、２輪モデル７０３は、車両モデルの運動方程式に基づく車体すべり角βの推定演算において、数式１６に示すように、ロールレートφ（ドット）に基づく項を含まない運動方程式を用いる。
　なお、数式１６において、Ｉzは、ヨー慣性モーメント［kgm2］である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000016
  
　また、数式１６の行列式における各項は、数式１７に示すように定義される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000017
  
　２輪モデル７０３は、数式１５にしたがって求めたヨーレートの微分値および車体すべり角βの微分値をそれぞれ積分して、ヨーレートｒの推定値および車体すべり角βの推定値を求める。
　ここで、２輪モデル７０３の運動方程式には、前述したように、タイヤモデル７０１が求めたコーナリングスティフネスＫf，Ｋrの情報が導入される。
　したがって、２輪モデル７０３の運動方程式は、過渡的な車両１００の運動の細かいロールや、自転運動のときの前後輪が発生させているグリップ力の差などを表現でき、車体すべり角βの推定精度が向上する。
　カルマンフィルタ７０４は、２輪モデル７０３が推定したヨーレートｒ（ハット）および車体すべり角β（ハット）の誤差（換言すれば、ノイズ）を取り除き、最終的なヨーレートｒの推定値および車体すべり角βの推定値として出力する。
　車両制御部５１３は、カルマンフィルタ７０４が出力するヨーレートｒ（ハット）および車体すべり角β（ハット）の情報を取得し、後で詳細に説明する車両制御に用いる。
　また、カルマンフィルタ７０４が出力するヨーレートｒ（ハット）および車体すべり角β（ハット）の情報は、前後輪すべり角推定部７０２における前輪すべり角αfおよび後輪すべり角αrの推定に用いられる。
　また、カルマンフィルタ７０４が出力するヨーレートｒ（ハット）および車体すべり角β（ハット）の情報は、横加速度推定部７０６における横加速度αyの推定に用いられる。
　さらに、最適化レギュレータ７０５は、評価関数を最小とするように状態フィードバックによる最適制御入力を決定するフィードバック制御器であり、第２補正部７１０と協調して、２輪モデル７０３の制御入力を制御する。
　ここで、カルマンフィルタ７０４と最適化レギュレータ７０５との組み合わせは、数式１８で表される。
　なお、数式１８において、Ｆは最適化レギュレータ７０５のゲイン、Ｋはカルマンフィルタ７０４のゲイン、ｒseはジャイロセンサ４３０が検出したヨーレートの実測値（検出値）を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000018
  
　カルマンフィルタ７０４と最適化レギュレータ７０５との組み合わせによれば、カルマンフィルタ７０４によって誤差が補正され、さらに、最適化レギュレータ７０５によって制御入力の大きさや状態量の収束性を考慮して最適な制御ゲインが求められる。
　したがって、車体すべり角推定部５１４は、カルマンフィルタ７０４と最適化レギュレータ７０５とを組み合わせたフィードバック制御系を備えることで、ロールレートφ（ドット）によって発生する横力を考慮した車体すべり角βの推定精度を向上させることができる。
　次に、車両制御部５１３が、車体すべり角推定部５１４が推定した車体すべり角βの推定値に基づいて実施する車両制御の詳細を説明する。
　図４は、車両制御部５１３が実行する車両制御プログラム（車両制御方法）の一態様を示すブロック図であって、前輪舵角δfおよび後輪舵角δrの制御ロジックを示す。
　車両制御部５１３は、前輪舵角δfをステアリングホイール６３１の操作角に基づいて制御する、ステアリングギアレシオ制御部８１０を備える。
　ステアリングギアレシオ制御部８１０は、たとえば、ステアリングホイール６３１の操作角の信号と車速Ｖの信号とを取得し、車速Ｖに応じて可変とするステアリングギアレシオに基づいて、ステアリングホイール６３１の操作角を前輪舵角δfの目標値に変換する。
　そして、ステアリングギアレシオ制御部８１０は、前輪舵角δfの目標値の信号を、前輪操舵アクチュエータ６３２に与える実制御量の信号として出力する。
　なお、本願において、ステアリングギアレシオは、前輪舵角δfに対するステアリングホイール６３１の操作角の比である。
　また、車両制御部５１３は、後輪舵角δrを車体すべり角βの推定値に基づいて制御する、後輪制御部８２０を備える。
　換言すれば、後輪操舵アクチュエータ６４１と、後輪操舵アクチュエータ６４１の制御装置としての後輪制御部８２０とを含んで、後輪操舵装置が構成される。
　後輪制御部８２０は、車体すべり角推定部５１４において、前輪舵角δf、後輪舵角δr、前後加速度αx、横加速度αy、車速Ｖなどに基づき車両モデル（数式１５）を用いて推定された車体すべり角β、ロールレートφ（ドット）を取得する。
　後輪制御部８２０は、すべり角発生量演算部８２１、第１補正部８２２、フィードフォワード（Feedforward）制御部８２３、第２補正部８２４、偏差演算部８２５、フィードバック制御量演算部８２６（換言すれば、ＰＩＤ制御器）、第３補正部８２７の各機能部を有する。
　すべり角発生量演算部８２１は、ロールレートφ（ドット）により生じる車体すべり角βf2を演算する。
　第１補正部８２２は、ステアリングギアレシオ制御部８１０から出力される前輪舵角δfから、すべり角発生量演算部８２１で演算された車体すべり角βf2を減算することで、ロールによる前輪の横すべりの影響分が補正された前輪舵角δfhを出力する。
　そして、フィードフォワード制御部８２３は、第１補正部８２２から出力される前輪舵角δfhの信号と、所定の伝達関数とに基づき、前輪舵角δfhの条件下で車体すべり角βがゼロとなる目標後輪舵角δrtg1を演算する。
　さらに、第２補正部８２４は、フィードフォワード制御部８２３が出力する目標後輪舵角δrtg1の信号を取得し、目標後輪舵角δrtg1に、すべり角発生量演算部８２１で演算された車体すべり角を加算して、ロールにより生じる車体すべり角の影響分が補正された目標後輪舵角δrtg2を出力する。
　以下では、上記すべり角発生量演算部８２１、第１補正部８２２、フィードフォワード制御部８２３、第２補正部８２４の作用機能をより詳細に説明する。
　前輪舵角δf、後輪舵角δr、および、ロールレートφ（ドット）により生じる車体すべり角βf2に対する、車体すべり角βの伝達関数β(s)は、数式１８となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000019
  
　ここで、常にβ(s)＝0として数式１９を展開し、前輪舵角およびロールレートに対する後輪操舵制御の方程式を求めると、数式２０となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000020
  
　さらに、数式２０を展開し、車体すべり角ゼロ化のためのフィードフォワード制御器における伝達関数を、入力を前輪舵角δf、出力を後輪舵角δrとして、数式２１のように定める。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000021
  
　一方で、フィードフォワード制御部８２３に入力される前輪舵角δfhを、第１補正部８２２が前輪舵角δfh＝δf－βf2に設定し、さらに、第２補正部８２４は、フィードフォワード制御部８２３から出力される目標後輪舵角δrtg1に車体すべり角βf2を付加することで、数式２０の数学モデルに沿って前輪舵角δfに基づき後輪舵角δrが求められるよう構成されている。
　また、偏差演算部８２５は、車体すべり角推定部５１４で求められた、ロールレートφ（ドット）により生じる車体すべり角を含んだ車体すべり角βと、車体すべり角βの目標値である目標車体すべり角βtgとの偏差（偏差＝目標車体すべり角βtg－車体すべり角βの推定値）を、フィードバック制御における制御偏差Δβとして演算する。
　ここで、目標車体すべり角βtgは０radに設定される。
　フィードバック制御量演算部８２６は、偏差演算部８２５が求めた制御偏差Δβの信号を取得し、ＰＩＤ制御などのフィードバック制御によって、制御偏差Δβをゼロに近づけるように、換言すれば、実際の車体すべり角βを目標値に近づけるように、フィードバック制御量（後輪舵角のフィードバック補正量）を演算する。
　つまり、フィードバック制御量演算部８２６は、目標車体すべり角βtgが０radに設定されることから、ロールレートφ（ドット）により生じる車体すべり角を含んだ車体すべり角βが０radとなるようにフィードバック制御量を演算する。
　なお、フィードバック制御量演算部８２６は、ＰＩＤ制御を用いる場合、ＰＩＤのうちのＰ動作（比例動作）単独によって、或いは、ＰＩＤ動作のうちの複数の組み合わせ（たとえば、ＰＩ動作、ＰＤ動作、又はＰＩＤ動作）によって、制御偏差Δβからフィードバック制御量（換言すれば、後輪舵角のフィードバック補正量）を演算することができる。
　第３補正部８２７は、第２補正部８２４が出力する目標後輪舵角δrtg2と、フィードバック制御量演算部８２６が出力するフィードバック制御量とを取得する。
　そして、第３補正部８２７は、第２補正部８２４が出力する目標後輪舵角δrtg2と、フィードバック制御量演算部８２６が出力するフィードバック制御量とを加算した結果を、最終的な目標後輪舵角δrtgとして出力する。
　以上のように、フィードバック制御量演算部８２６および第３補正部８２７は、ロールレートφ（ドット）により生じる車体すべり角を加味した推定車体すべり角βがゼロとなるように目標制御量を補正して後輪操舵アクチュエータ６４１に与える実制御量を取得し、実制御量に相当する信号を出力する。
　そして、車体すべり角βが後輪舵角δrの制御によってゼロに近づければ、車両１００の操縦性や乗り心地が向上する。
　さらに、車体すべり角βは、ロールレートφ（ドット）により生じる車体すべり角を加味して推定されるから、ロール挙動が発生している状態であっても、車体すべり角のゼロ化制御による車両１００の操縦性や乗り心地の向上効果が低下することが抑止される。
　図５は、前輪舵角δfに対する車体すべり角βの周波数特性を示すボード線図（ゲイン線図）である。
　ここで、図５中の点線は、図４に示した制御ロジックにしたがって車体すべり角βをゼロとする後輪舵角制御（換言すれば、車体すべり角のゼロ化制御）を実施したときの周波数特性を示し、図５中の実線は、推定車体すべり角βをゼロとする後輪舵角制御を実施しないとき（つまり、後輪舵角を中立位置固定としたとき）の周波数特性を示す。
　そして、図５は、図４に示した制御ロジックにしたがって推定車体すべり角βをゼロとする後輪舵角制御を実施することで、車体すべり角βを高い精度でゼロ化できることを示す。
　但し、図５のボード線図は、低周波数域においては、車体すべり角βを高い精度でゼロ化できるものの、高周波数域ではゲインが高くなる傾向を示している。
　係る高周波数域でゲインが高くなる傾向を抑えることができる制御ロジックを、第２実施形態として、以下に説明する。
　図６は、車両制御部５１３が実行する車両制御プログラムによる車両制御の第２実施形態を示すブロック図である。
　図６において、図４と同じ作用機能のブロックについては同一符号を付して詳細な説明を省略する。
　図６の車両制御部５１３は、図４に示した車両制御部５１３と同様に、ステアリングギアレシオ制御部８１０および後輪制御部８２０を備えるが、後輪制御部８２０を構成する機能部が異なる。
　つまり、図４に示した後輪制御部８２０は、第１補正部８２２、フィードフォワード制御部８２３、第２補正部８２４、偏差演算部８２５、フィードバック制御量演算部８２６、第３補正部８２７を備えるのに対し、図６に示した後輪制御部８２０は、フィードフォワード制御部８２３、H-infinity制御部８２８（H∞制御部８２８）、および、補正部８２９を備える。
　ここで、フィードフォワード制御部８２３は、数式２１に示した伝達関数を用いて、ステアリングギアレシオ制御部８１０から出力される前輪舵角δfに基づき目標後輪舵角δrtg1を求め、求めた目標後輪舵角δrtg1を出力する。
　一方、H-infinity制御部８２８は、推定横加速度αy（ハット）および推定車体すべり角β（ハット）の情報を取得し、フィードバック補正量を演算して出力する。
　補正部８２９は、フィードフォワード制御部８２３が出力する目標後輪舵角δrtg1にH-infinity制御部８２８が出力するフィードバック補正量を加算して、最終的な目標後輪舵角δrtgを求めて出力する。
　図７は、前輪舵角δfに対する横加速度αyの周波数特性、および、前輪舵角δfに対する車体すべり角βの周波数特性を示すボード線図（ゲイン線図）である。
　ここで、後輪制御部８２０が、H-infinity制御部８２８を備えず、フィードフォワード制御部８２３のみで後輪舵角δrを制御すると仮定した場合での周波数特性は、図７中に実線で示される。
　図７は、後輪制御部８２０が、H-infinity制御部８２８を備えず、フィードフォワード制御部８２３のみで後輪舵角δrを制御する場合、ロールレートφ（ドット）により生じる車体すべり角が影響することで、高周波数域で横加速度αyおよび車体すべり角βが不安定になる傾向を示す。
　そこで、後輪制御部８２０は、フィードフォワード制御部８２３とともに、閉ループ系の周波数応答を指定できるH-infinity制御によってフィードバック補正量を求めるH-infinity制御部８２８を備える。
　そして、補正部８２９は、フィードフォワード制御部８２３が出力する目標後輪舵角δrtg1に、H-infinity制御部８２８が出力するフィードバック補正量を加算し、最終的な目標後輪舵角δrtgとして出力する。
　図７中の点線は、H-infinity制御における目標の周波数特性を示す。
　この図７中の点線が示すように、H-infinity制御部８２８は、高周波数域で横加速度αyが安定し、かつ、前輪舵角に対する車体すべり角βのゲインが高周波数域でも抑えられるように設計される。
　さらに、図７中の一点鎖線は、H-infinity制御を実施したときの実際の周波数特性を示し、略目標に一致する周波数特性が得られることで、高周波数域で横加速度αyが安定し、かつ、前輪舵角δfに対する車体すべり角βのゲインが高周波数域でも低く抑えられることを示す。
　図８は、H-infinity制御部８２８の基本的な制御理論を示すブロック図であり、H-infinity制御部８２８は、一般化プラントＰとコントローラＫとを有する。
　一般化プラントＰは、操作量（制御入力）ｕ、外部入力（外乱入力）ｗ、観測出力（制御出力）ｙ、制御量（評価出力）ｚの４つの入出力を持つ制御モデルである。
　また、コントローラＫは、観測出力ｙから操作量ｕまでの伝達関数で表され、ｕ＝Ｋｙのフィードバック則が適用される。
　図９は、H-infinity制御部８２８の制御理論をより詳細に示すブロック図である。
　一般化プラントＰは、車両モデルＭを備える。
　この車両モデルＭは、図３に示した、タイヤモデル７０１、前後輪すべり角推定部７０２、２輪モデル７０３、カルマンフィルタ７０４、横加速度推定部７０６、ロールレート推定部７０７、ロールレートすべり角演算部７０８、第１補正部７０９の各演算部を有する。
　そして、車両モデルＭは、前後加速度αx、横加速度αy、車速Ｖ、前輪舵角δf、および後輪舵角δrに基づいて、推定ヨーレートｒ（ハット）、推定横加速度αy（ハット）、および、推定車体すべり角β（ハット）を求めて出力する。
　ここで、車両モデルＭが出力する推定車体すべり角β（ハット）は、ロールレートにより生じる車体すべり角を加味した値である。
　なお、車両モデルＭの各演算部については、先に詳細に説明したので、ここでの説明は省略する。
　車両モデルＭで推定された推定ヨーレートｒ（ハット）は、一般化プラントＰの制御量ｚとして出力される。
　また、車両モデルＭで推定された、推定横加速度αy（ハット）および推定車体すべり角β（ハット）は、一般化プラントＰの観測出力ｙとして出力される。
　そして、コントローラＫは、一般化プラントＰの観測出力ｙである、推定横加速度αy（ハット）および推定車体すべり角β（ハット）を取得し、設定された伝達関数にしたがって操作量ｕを求め、操作量ｕの信号を一般化プラントＰに出力する。
　一般化プラントＰは、コントローラＫからの操作量ｕの信号を取得し、また、実前輪舵角δfの信号を外部入力ｗとして取得する。
　実前輪舵角δfの信号は、車両モデルＭ、および、フィードフォワード制御部８２３に与えられる。
　フィードフォワード制御部８２３は、所定の伝達関数に基づき、実前輪舵角δfの条件下で車体すべり角βをゼロとするための目標後輪舵角δrtg1を演算する。
　そして、補正部８２９は、フィードフォワード制御部８２３が出力する目標後輪舵角δrtg1に、コントローラＫ（H-infinity制御部８２８）が出力する操作量ｕ（フィードバック補正量）を加算し、最終的な目標後輪舵角δrtgとして出力する。
　目標後輪舵角δrtgの信号は、車両モデルＭにおけるヨーレートｒ、横加速度αy、および、車体すべり角βの推定に用いられ、さらに、後輪操舵装置６４０の制御に用いられる。
　このように、第２実施形態の後輪制御部８２０は、H-infinity制御によって、ロールレートφ（ドット）により生じる車体すべり角を加味した推定車体すべり角βがゼロとなるように目標制御量（詳細には、目標後輪舵角δrtg1）を補正して後輪操舵アクチュエータ６４１に与える実制御量を取得する。
　また、第２実施形態の車両制御装置５００は、ロール状態に関わる物理量を、車速Ｖ、前輪舵角δf、および車両諸元に基づき、車両モデルを用いて取得し、さらに、車両モデルを用いて車体すべり角βと横加速度αyとを推定し、車体すべり角βと横加速度αyとに基づきH-infinity制御を用いて実制御量を得るための補正を取得するよう構成される。
　そして、図７に示したように、フィードフォワード制御部８２３のみで後輪舵角を制御する場合に比べ、高周波数域での横加速度αyの安定化を実現でき、かつ、前輪舵角に対する車体すべり角βのゲインが高周波数域でも抑えられる。
　なお、コントローラＫが出力する操作量ｕ（フィードバック補正量）は、ロールレートにより生じる車体すべり角の影響が反映された車体すべり角β、横加速度αyに基づいて求められ、操作量ｕ（フィードバック補正量）はロールレートによる補正分を含むことになる。
　そこで、H-infinity制御を用いる第２実施形態（図６参照）においては、ＰＩＤ制御を用いる第１実施形態（図４参照）における補正部８２２、８２４による補正は省略してある。
　一方、ＰＩＤ制御を用いる第１実施形態においては、ＰＩＤ制御に用いる車体すべり角βは、ロールレートの影響分を含んでいるものの、フィードバック制御の効果向上のため（ロバスト向上のため）、フィードフォワード制御部８２３の前段、後段で、補正部８２２、８２４によるロールレート分の補正を施すように構成してある。
　ところで、本発明に係る車両制御装置、車両制御方法、車両制御プログラム、および後輪操舵装置を適用した車両では、凸凹路面上を直進する場合などのロールレートによる車体すべり角のみが発生する走行シーンにおいても、後輪操舵アクチュエータ６４１への制御指令の出力によって後輪操舵が実施され得る。
　したがって、ロールレートによる車体すべり角のみが発生する走行シーンにおける後輪操舵は、ロールレートにより生じる車体すべり角を加味した車体すべり角に基づく後輪操舵制御の実施であると見做すことができる。
　上記実施形態で説明した各技術的思想は、矛盾が生じない限りにおいて、適宜組み合わせて使用することができる。
　また、好ましい実施形態を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想および教示に基づいて、当業者であれば、種々の変形態様を採り得ることは自明である。
　たとえば、タイヤモデル７０１は、タイヤの劣化に基づく補正項や、路面の摩擦係数に基づく補正項を備えることができる。
　ここで、マイクロコンピュータ５１０は、タイヤの劣化を、車両１００の走行距離などに基づいて推定することができる。
　また、マイクロコンピュータ５１０は、車両１００の制動装置を制御するコントロールユニットなどが推定した路面の摩擦係数の情報を、車載ネットワークを介して取得することができる。
　また、車両制御装置５００が、推定車体すべり角に基づき制御する車両１００の走行アクチュエータは、操舵アクチュエータに限定されず、駆動装置６１０（駆動アクチュエータ）および／又は制動装置６２０（制動アクチュエータ）を含むことができる。
　つまり、車両制御装置５００は、ロールレートにより生じる車体すべり角を加味した推定車体すべり角がゼロとなるように、操舵アクチュエータ、駆動アクチュエータ、制動アクチュエータのうちの少なくとも１つを制御することができる。
　ここで、推定車体すべり角に基づく、駆動アクチュエータ、制動アクチュエータの制御には、駆動力、制動力の４輪若しくは前後輪に対する配分制御が含まれる。
　また、車両制御システム２００は、車体すべり角推定プログラムを実行する第１のマイクロコンピュータ（第１の車両制御装置）と、推定された車体すべり角に基づいて走行アクチュエータに制御信号を出力する車両制御プログラムを実行する第２のマイクロコンピュータ（第２の車両制御装置）とを個別に備えることができる。
　また、アクチュエータ部６００を構成する後輪操舵装置６４０などが備えるマイクロコンピュータが、車両制御プログラムを実行するシステムとすることができる。
　また、車体すべり角推定部５１４は、ロールレートにより生じる車体すべり角を、ジャイロセンサ４３０が検出したロールレートに基づき求めることができる。
　つまり、車体モデルを用いてロールレートを推定する場合、車両のロール状態に関わる物理量（第３の物理量）は、車速に関わる第１の物理量、前輪の舵角に関わる第２の物理量、車両のロール状態に関わる第３の物理量のうちの前記第３の物理量を除く他の少なくとも一部の物理量と、車両諸元とに基づき、予め与えられた車両モデルを用いて取得されることになる。
　一方、センサによってロール角若しくはロールレートを検出する場合、車両のロール状態に関わる物理量（第３の物理量）は、ロール角若しくはロールレートをセンサで直接検出した値となる。
　１００…車両、１０１－１０４…車輪、２００…車両制御システム、５００…車両制御装置、５１０…マイクロコンピュータ、５１３…車両制御部、５１４…車体すべり角推定部、８１０…ステアリングギアレシオ制御部、８２０…後輪制御部、８２１…すべり角発生量演算部、８２３…フィードフォワード制御部、８２５…偏差演算部、８２６…フィードバック制御量演算部、８２８…H-infinity制御部

Claims (11)

  1. 　車両に設けられるアクチュエータを制御するための車両制御装置であって、
    　前記車両の車速に関わる第１の物理量、前記車両が備える前輪の舵角に関わる第２の物理量、および、前記車両のロール状態に関わる第３の物理量を含む、前記車両の走行状況を示す複数の物理量を取得し、
    　前記複数の物理量のうちの少なくとも前記第１の物理量と前記第２の物理量と、予め与えられた前記車両の車両諸元とに基づいて、前記車両の向きと前記車両の進行方向とのなす角である車体すべり角がゼロとなるように、前記アクチュエータの目標となる制御量である目標制御量を取得し、
    　前記複数の物理量のうちの前記第３の物理量を含む少なくとも一部の物理量に基づいて、ロールレートにより生じる車体すべり角を加味した推定車体すべり角がゼロとなるように前記目標制御量を補正して前記アクチュエータに与える実制御量を取得し、
    　前記実制御量に相当する信号を出力する、
    　車両制御装置。
  2. 　請求項１に記載の車両制御装置であって、
    　前記アクチュエータは、前記車両の後輪に舵角を付与するための後輪操舵装置に設けられる後輪操舵アクチュエータであり、
    　前記車両制御装置は、前記後輪操舵アクチュエータに与える前記実制御量に相当する信号を出力する、
    　車両制御装置。
  3. 　請求項２に記載の車両制御装置であって、
    　前記実制御量の取得は、
    　前記第３の物理量に基づいて前記車両のロールレートを求め、前記車体すべり角のうち、前記ロールレートにより生じる車体すべり角を推定し、
    　前記推定されたロールレートにより生じる車体すべり角を打ち消すよう前記目標制御量を補正して前記実制御量を取得する処理を含む、
    　車両制御装置。
  4. 　請求項３に記載の車両制御装置であって、
    　前記複数の物理量は、前記車両のヨー角に関わる第４の物理量を含み、
    　前記第３の物理量は、前記複数の物理量のうちの前記第３の物理量を除く他の少なくとも一部の物理量と、前記車両諸元とに基づき、予め与えられた車両モデルを用いて取得される、
    　車両制御装置。
  5. 　請求項４に記載の車両制御装置であって、
    　前記実制御量の取得は、
    　前記車両モデルを用いて前記ロールレートにより生じる車体すべり角を含む前記車体すべり角を推定し、
    　前記ロールレートにより生じる車体すべり角を含む推定車体すべり角がゼロとなるように、前記目標制御量を補正して前記実制御量を取得する処理を含む、
    　車両制御装置。
  6. 　請求項２に記載の車両制御装置であって、
    　前記車両は、運転者による操舵操作を受け付ける操舵入力装置が設けられ、
    　前記第２の物理量は、前記操舵入力装置の操舵操作量に関わる物理量である、
    　車両制御装置。
  7. 　請求項２に記載の車両制御装置であって、
    　前記複数の物理量は、前記車両のヨー角に関わる第４の物理量を含み、
    　前記実制御量の取得は、
    　前記第３の物理量を、前記複数の物理量のうちの前記第３の物理量を除く他の少なくとも一部の物理量と前記車両諸元とに基づき、予め与えられた車両モデルを用いて取得し、
    　更に、前記車両モデルを用いて、前記推定車体すべり角と前記車両に加わる横加速度とを取得し、
    　前記推定車体すべり角と前記横加速度とに基づいて前記実制御量を得るための補正を取得する処理を含む、
    　車両制御装置。
  8. 　請求項７に記載の車両制御装置であって、
    　H-infinity制御を用いて前記実制御量を得るための補正を取得する、
    　車両制御装置。
  9. 　車両に設けられる車両制御装置が実行する車両制御方法であって、
    　前記車両の車速に関わる第１の物理量、および、前記車両が備える前輪の舵角に関わる第２の物理量、前記車両のロール状態に関わる第３の物理量を含む、前記車両の走行状況を示す複数の物理量を取得し、
    　前記複数の物理量のうちの少なくとも前記第１の物理量と前記第２の物理量と、予め与えられた前記車両の車両諸元とに基づいて、前記車両の向きと前記車両の進行方向とのなす角である車体すべり角がゼロとなるように、前記車両に設けられるアクチュエータの目標となる制御量である目標制御量を取得し、
    　前記複数の物理量のうちの前記第３の物理量を含む少なくとも一部の物理量に基づいて、ロールレートにより生じる車体すべり角を加味した推定車体すべり角がゼロとなるように前記目標制御量を補正して前記アクチュエータに与える実制御量を取得し、
    　前記実制御量に相当する信号を出力する、
    　車両制御方法。
  10. 　車両に設けられる車両制御装置が実行する車両制御プログラムであって、
    　前記車両の車速に関わる第１の物理量、および、前記車両が備える前輪の舵角に関わる第２の物理量、前記車両のロール状態に関わる第３の物理量を含む、前記車両の走行状況を示す複数の物理量を取得し、
    　前記複数の物理量のうちの少なくとも前記第１の物理量と前記第２の物理量と、予め与えられた前記車両の車両諸元とに基づいて、前記車両の向きと前記車両の進行方向とのなす角である車体すべり角がゼロとなるように、前記車両に設けられるアクチュエータの目標となる制御量である目標制御量を取得し、
    　前記複数の物理量のうちの前記第３の物理量を含む少なくとも一部の物理量に基づいて、ロールレートにより生じる車体すべり角を加味した推定車体すべり角がゼロとなるように前記目標制御量を補正して前記アクチュエータに与える実制御量を取得し、
    　前記実制御量に相当する信号を出力する、
    　車両制御プログラム。
  11. 　車両の後輪に舵角を付与する後輪操舵アクチュエータと、
    　前記後輪操舵アクチュエータに与える実制御量に相当する信号を出力する制御装置であって、
    　前記車両の車速に関わる第１の物理量、および、前記車両が備える前輪の舵角に関わる第２の物理量、前記車両のロール状態に関わる第３の物理量を含む、前記車両の走行状況を示す複数の物理量を取得し、
    　前記複数の物理量のうちの少なくとも前記第１の物理量と前記第２の物理量と、予め与えられた前記車両の車両諸元とに基づいて、前記車両の向きと前記車両の進行方向とのなす角である車体すべり角がゼロとなるように、前記後輪操舵アクチュエータの目標となる制御量である目標制御量を取得し、
    　前記複数の物理量のうちの前記第３の物理量を含む少なくとも一部の物理量に基づいて、ロールレートにより生じる車体すべり角を加味した推定車体すべり角がゼロとなるように前記目標制御量を補正して前記後輪操舵アクチュエータに与える実制御量を取得する、
    　前記制御装置と、
    　を備える、後輪操舵装置。
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