JP7756532B2

JP7756532B2 - 走行制御装置、車両、走行制御方法及びプログラム

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Publication number: JP7756532B2
Application number: JP2021162908A
Authority: JP
Inventors: 一道小田; 友博井川
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2021-10-01
Filing date: 2021-10-01
Publication date: 2025-10-20
Anticipated expiration: 2041-10-01
Also published as: US12115987B2; DE102022210338A1; JP2023053707A; US20230104727A1

Description

本開示は、走行制御装置、車両、走行制御方法及びプログラムに関する。

外乱の影響を考慮しつつ、車両を目標経路に沿って移動させる走行制御方法が提供されている。例えば、特許文献１にて開示された走行制御では、風向や風速を検出するためのセンサを車両に取り付け、車両の走行中の地点における風向および風速を算出する。そして、目標経路に沿って車両を走行させるために必要となる舵角量である基本舵角量を算出し、風の影響により車両に対して加えられる外乱を打ち消すための修正舵角量を算出する。さらに基本舵角量と修正舵角量とを加算することで風の影響を考慮した目標操舵角量を算出している。

特許第６７８４６３３号公報

しかし、外乱に対する修正舵角量を考慮したとしても、外乱量が過大の場合には、走行速度に対して急峻な舵角操作を行う可能性があり、そのような場合には車両が横転するリスクがある。

本開示は、上記課題を解決することができる走行制御装置、車両、走行制御方法及びプログラムを提供する。

本開示の走行制御装置は、車両の進行方向の速度と、前記進行方向に対して直交する水平方向の前記車両の速度と、前記車両の方位角速度とを取得して前記車両のＬＴＲ（Lateral Load Transfer Ratio）に基づく横転危険度を算出する危険度算出部と、前記横転危険度の絶対値が閾値を上回る場合、前記進行方向の速度を減速させる程度を示す減速度を算出する減速度算出部と、前記車両の目標速度を前記減速度に基づいて減速させた値を新たな前記目標速度として、前記車両の駆動系を制御する制御部と、を有し、前記減速度算出部は、前記横転危険度の絶対値と閾値の差分に所定の係数を乗じて前記減速度を算出する。

本開示の車両は、上記の走行制御装置を備える。

本開示の走行制御方法は、走行制御装置が、車両の進行方向の速度と、前記進行方向に対して直交する水平方向の前記車両の速度と、前記車両の方位角速度とを取得して前記車両のＬＴＲに基づく横転危険度を算出するステップと、前記走行制御装置が、前記横転危険度の絶対値が閾値を上回る場合、前記進行方向の速度を減速させる程度を示す減速度を算出するステップと、前記走行制御装置が、前記車両の目標速度を前記減速度に基づいて減速させた値を新たな前記目標速度として、前記車両の駆動系を制御するステップと、を有し、前記減速度を算出するステップでは、前記走行制御装置が、前記横転危険度の絶対値と閾値の差分に所定の係数を乗じて前記減速度を算出する。

本開示のプログラムは、コンピュータに、車両の進行方向の速度と、前記進行方向に対して直交する水平方向の前記車両の速度と、前記車両の方位角速度とを取得して前記車両のＬＴＲに基づく横転危険度を算出するステップと、前記横転危険度の絶対値が閾値を上回る場合、前記進行方向の速度を減速させる程度を示す減速度を算出するステップと、前記車両の目標速度を前記減速度に基づいて減速させた値を新たな前記目標速度として計算するステップと、を有し、前記減速度を算出するステップでは、前記横転危険度の絶対値と閾値の差分に所定の係数を乗じて前記減速度を算出する処理を実行させる。

上述の走行制御装置、車両、走行制御方法及びプログラムによれば、車両の横転リスクを低減することができる。

実施形態に係る走行制御装置の一例を示す図である。車両の方位角速度を説明する図である。実施形態に係るＬＴＲ算出方法を説明するための図である。実施形態に係る車両速度の算出処理の一例を示す図である。実施形態に係る減速制御の効果の一例を示す図である。実施形態に係る操舵角の算出処理の一例を示す図である。実施形態に係る外乱抑制制御の効果の一例を示す図である。

以下、本開示の走行制御装置について、図１～図７を参照して説明する。以下の説明では、同一または類似の機能を有する構成に同一の符号を付す。そして、それら構成の重複する説明は省略する場合がある。

（構成）
図１に本実施形態に係る実施形態に係る走行制御装置の一例を示す。車両１は、走行制御装置１０と、制御対象２０とを備える。走行制御装置１０は、経路追従制御器１１と、外乱抑制制御器１２と、減速制御器１３と、オドメトリ１４と、自己位置推定器１５とを備える。制御対象２０は、機体２１と、駆動系２２と、操舵系２３とを備える。

機体２１は、車両１の車輪、ボディ、車両１が備えるセンサを含む。車両１が備えるセンサには、慣性航法装置（ＩＭＵ：inertial measurement unit）、タイヤ回転計、舵角センサなどが含まれる。
駆動系２２は、車速制御器２２１と、駆動モータ２２２とを備える。車速制御器２２１は、例えば、ＰＩ（比例積分）制御器である。車速制御器２２１は、走行制御装置１０が出力した目標速度Ｖと車両１の実際の速度の偏差を０に近づける車輪の回転数を算出し、その回転数で駆動モータ２２２を駆動する。駆動モータ２２２は、車輪を車速制御器２２１が算出した回転数で回転させる。
操舵系２３は、車輪の向きを制御する操舵モータ２３１を備える。操舵系２３は、走行制御装置１０が出力した操舵角指令δに従って、操舵モータ２３１を制御し、車輪の向きを変える。

経路追従制御器１１は、予め定められた目標軌道および速度プロファイル、自己位置推定器１５が推定した車両１の位置情報を取得し、車両１を目標軌道に沿って移動させるための目標速度Ｖ´と操舵角指令δ´を算出する。経路追従制御器１１には、公知の経路追従制御器を用いることができる。例えば、速度プロファイルには、目標軌道に沿った所定の位置ごとに目標速度が定められていて、経路追従制御器１１は、自己位置推定器１５が推定した車両１の位置情報における目標速度を、速度プロファイルを参照して取得し、その値を目標速度Ｖ´として出力する。また、例えば、経路追従制御器１１は、例えば、特許文献１に開示があるように、Δｔ秒後に車両１が走行する地点における目標経路の曲率を、目標軌道を参照して取得し、同地点における自車両の車速と、予め定められた車両の運動特性と、に基づいて操舵角指令δ´を算出する。

外乱抑制制御器１２は、車両１の方位角偏差に基づいて、滑りなく車両１が走行する場合の運動学モデルと、操舵系を規範モデルとして修正操舵角Δδ´を計算する。外乱抑制制御器１２は、操舵系２３から機体２１へ出力される実操舵角δａを取得する。あるいは、外乱抑制制御器１２は、操舵系２３が有する操舵モータ２３１等の動作遅れを一次遅れ系で近似した次式（１）により、操舵角指令δから実操舵角δａを算出する。
δａ＝１／（Ｔ_ａｓ＋１）×δ・・・・（１）
ここでＴ_ａは操舵系２３が備える操舵モータ２３１等の遅れを表す時定数、ｓはラプラス演算子である。外乱抑制制御器１２は、取得した実操舵角δａを次式（２）に代入して、実操舵角δａに応じた理想的な方位角速度ｒ＾を算出する。
ｒ＾＝Ｖ／Ｗ×ｔａｎ（δａ）・・・・（２）
ここでＶは車両１の速度（後述する目標速度Ｖ）、Ｗはホイールベース長さである。ホイールベース長さとは車両１の前輪と後輪の距離である（図３のＷ）。方位角速度とは、図２に示すように単位時間あたりの車両１の進行方向の変化である。例えば、ある時刻に車両１が図２（ａ）の矢印１ａの方向へ向かって走行しており、Ｔ秒後には矢印１ｂの方向へ走行し、矢印１ａと矢印１ｂの角度がθとすると、この間の車両１の方位角速度はθ／Ｔ（rad/s）である。また、式（２）は、車両１の方位角偏差に基づいて滑りなく走行する場合の運動学モデル１２２である。運動学モデル１２２は、タイヤの滑りや空転などを考慮しない比較的簡単なモデルで、進行速度Ｖ、操舵角δａ、方位角速度ｒ＾の関係を表したものである。式（２）の運動学モデル１２２は、公知の為、導出方法については説明を省略する。

また、外乱抑制制御器１２は、車両１が備える慣性航法装置が計測した車両１の方位角速度ｒを取得し、ローパスフィルタ１２１により高周波のノイズ成分を除去した値ｒ_と、式（２）によって算出した理想的な方位角速度ｒ^vの偏差Δｒを、減算器１２５を用いて、次式（３）によって算出する。
Δｒ＝ｒ_－ｒ^v ・・・・（３）

次に外乱抑制制御器１２は、修正舵角演算器１２３にΔｒを入力して、修正舵角Δδを算出する。修正舵角演算器１２３は、Δｒと上記の式（２）を変形した次式（４）により、修正舵角Δδを算出する。
Δδ＝ｔａｎ^－１（Ｗ・Δｒ／Ｖ）・・・・（４）

外乱抑制制御器１２は、修正舵角Δδを遅れ進み補償器１２４により補償して補償後の修正舵角Δδ´を出力する。修正舵角Δδ´は、次式（５）により算出される。
Δδ´＝｛（Ｔ_ａｓ＋１）／（Ｔ_ｄｓ＋１）｝×Δδ ・・・・（５）
Ｔ_ａは操舵モータ２３１等の動作遅れを表す時定数、Ｔ_ｄは高周波成分をカットオフする周波数帯域を表す時定数、ｓはラプラス演算子である。式（５）により、高周波成分を除去し、操舵モータ２３１等の動作遅れ分を補償（進める）した修正舵角Δδ´を算出することができる。

走行制御装置１０は、経路追従制御器１１が出力した操舵角δ´と外乱抑制制御器１２が出力した補償後の修正舵角Δδ´の偏差を、減算器１７を用いて次式（６）により算出し、操舵角指令δを算出する。走行制御装置１０は、操舵角指令δへ出力（指令）する。
δ ＝ δ´－Δδ´ ・・・・（６）
補正後の修正舵角Δδ´を経路追従制御器１１が出力した操舵角指令δ´にフィードバックすることで車両１の滑りやその他のノイズを外乱としてまとめて補償することができ、外乱御影響を打ち消して目標経路に追従する目標操舵角δを算出することができる。

減速制御器１３は、危険度演算器１３１と、減速度演算器１３２を備える。危険度演算器１３１は、車両１が備える慣性航法装置が計測した前進速度ｖ_ｘ、横滑り速度ｖ_ｙ、方位速度ｒからＬＴＲ（Lateral Load Transfer Ratio）に基づく横転危険度を算出する。

図３を参照してＬＴＲの算出方法について説明する。図３に車両１がＡＧＦ（Automated Guided Forklift）である場合の機体の例を示す。図３（ａ）に車両１を前方から見た図、図３（ｂ）に車両１の側面図を示す。車両１は、前輪２１ａ、後輪２１ｂ，２１ｃを備えている。前輪２１ａの荷重をＷ_ｆ、後輪２１ｂ，２１ｃの荷重をＷ_１，Ｗ_２とする。このときＬＴＲは以下の式（７）で計算することができる。
ＬＴＲ＝（Ｗ_１－Ｗ_２）／（Ｗ_１＋Ｗ_２）・・・・（７）
ＬＴＲは車両１の左右輪にかかる荷重の比であり、ＬＴＲ=±１（片輪が浮く状態）を超えると（あるいは、ＬＴＲ=±１に近づくと）車両１は横転しやすくなる。

車両１の進行方向をｘ軸、進行方向に直交する水平方向をｙ軸、垂直方向をｚ軸とする。車両１の重量をｍ、ｘ軸方向の速度をｖ_ｘ、ｙ軸方向の速度（横滑り方向の速度）をｖ_ｙ、重力をｇ、車両１の重心から後輪２１ｂおよび後輪２１ｃまでの距離をｌ_ｒ、車両１の重心から地面までの距離をｈ、車両１の重心から前輪２１ａまでの距離をｌ_ｆ、左右の後輪間の距離をＴとする。すると、以下の３つの式（８）～式（１０）が成り立つ。

（１／２）・（Ｗ_１－Ｗ_２）＝ｈｍｖ_ｙｒ・・・・（８）
ｌ_ｒ・（Ｗ_１＋Ｗ_２）＝ｈｍｖ_ｘ ^・＋ｌ_ｆＷ_ｆ・・・・（９）
（ｖ_ｘ ^・は車両１のｘ方向の加速度を示す。）
Ｗ_ｆ＋Ｗ_１＋Ｗ_２＝ｍｇ・・・・（１０）

式（８）～（１０）をＷ_１、Ｗ_２について解き、式（７）に代入すると以下の式（１１）が得られる。
ＬＴＲ＝（Ｗ_１－Ｗ_２）／（Ｗ_１＋Ｗ_２）
＝（２ｈ／Ｔｇ）・（ｌｒ／ｌｆ）・ｖ_ｘ・ｒ・・・・（１１）
さらに、危険度演算器１３１は、ｙ軸方向の速度ｖ_ｙから加速度ｖ_ｙ ^・を算出して、以下の式（１２）で表される横転危険度Ｒを計算する。

減速度演算器１３２は、次式（１３）によって減速度Ｖ_breakingを算出する。

つまり、減速度演算器１３２は、横転危険度Ｒの絶対値が所定の閾値Ｒ＾より大きいかどうかを判定し、横転危険度Ｒの絶対値が所定の閾値Ｒ＾より大きい場合、減速度ｖ_breakingを以下の式（１４）で算出する。
Ｖ_breaking ＝ｋ_Ｒ・（|Ｒ|-Ｒ＾）・・・・（１４）
ここでｋ_Ｒは無次元の（|Ｒ|-Ｒ＾）を速度（ｍ／ｓ）に変換する係数であり、その大きさは予め実験やシミュレーションなどにより定められている。閾値Ｒ＾の大きさは１未満の値（例えば０．５）である。また、横転危険度Ｒの絶対値が所定の閾値Ｒ＾以下の場合、減速度演算器１３２は、減速度ｖ_breakingとして０を算出する。

走行制御装置１０は、経路追従制御器１１が算出した速度Ｖ´と減速度演算器１３２が算出した減速度Ｖ_breakingと減算器１６を用いて、次式（１５）により目標速度Ｖを算出する。走行制御装置１０は、目標速度Ｖを制御対象へ出力（指令）する。
Ｖ＝Ｖ´－Ｖ_breaking・・・・（１５）
横転危険度Ｒが閾値Ｒ＾を上回った場合には減速制御を行うことで車両１の横転を防ぐことができる。

オドメトリ１４は、タイヤ回転計が計測した車輪の回転数と、舵角センサが計測した総舵角を積算して、車両１の移動量（移動距離、移動方向）を算出する。
自己位置推定器１５は、車両１の初期位置にオドメトリ１４が算出した車両１の移動量を加算して、車両１の位置情報を推定する。自己位置推定器１５は、推定した位置情報を経路追従制御器１１へ出力する。

（動作）
次に走行制御装置１０の動作について説明する。
図４は、実施形態に係る車両速度の算出処理の一例を示す図である。
走行制御装置１０は、車両１の速度の指令値を取得する（ステップＳ１）。例えば、走行制御装置１０は、経路追従制御器１１が算出する速度Ｖ´を取得する。次に危険度演算器１３１が、横転危険度Ｒを算出する（ステップＳ２）。危険度演算器１３１は、車両１が備える慣性航法装置などのセンサから進行方向の速度ｖ_ｘ、進行方向に直交する水平方向の速度ｖ_ｙ、方位角速度ｒを取得し、式（１２）により横転危険度Ｒを計算する。次に減速度演算器１３２が、減速度Ｖ_breakingを算出する（ステップＳ３）。減速度演算器１３２は、横転危険度Ｒを閾値Ｒ＾と比較し、式（１３）により減速度ｖ_breakingを算出する。次に走行制御装置１０は、目標速度Ｖを算出する（ステップＳ４）。走行制御装置１０は、減算器１６を用いて、速度の指令値（例えばＶ´）から減速度ｖ_breakingを減算して車両１の目標速度Ｖを算出する。走行制御装置１０は目標速度Ｖを駆動系２２へ出力する。

図５に、減速度によって目標速度の補正を行った場合と補正を行わなかった場合の速度変化の例を示す。図５は、実施形態に係る減速制御の効果の一例を示す図である。図５（ａ）に走行中の車両１における横転危険度Ｒの経時的変化を示し、図５（ｂ）に車両１の速度の経時的変化を示す。車両１は、カーブを含む経路を走行中であり、図５に示すデータは、時刻Ｔ１の前後でカーブを曲がったときの横転危険度Ｒ、速度である。図５（ａ）において、グラフｒ１は減速度ｖ_breakingによる減速を行わなかったときの横転危険度Ｒを示し、グラフｒ２は減速度ｖ_breakingによる減速を行ったときの横転危険度Ｒを示す。図５（ｂ）において、グラフｖ１は減速度ｖ_breakingによる減速を行わなかったときの車両１の速度を示し、グラフｖ２は減速度ｖ_breakingによる減速を行ったときの速度を示す。図示するように、減速度ｖ_breakingによる減速を行わなかった場合（グラフｒ１、ｖ１）、車両１は、減速せずにカーブを曲がることになり、横転危険度Ｒが１を超え、車両１は横転する。減速度ｖ_breakingによる減速を行った場合（グラフｒ２、ｖ２）、車両１は、減速しながらカーブを曲がることにより、横転せずに走行することができる。このように、ＬＴＲに基づく横転危険度Ｒに応じて、車両１の減速制御を行うことによって、例えば、急峻なハンドル操作を行った場合でも、車両１の横転リスクを低減することができる。

図６は、実施形態に係る操舵角の算出処理の一例を示す図である。
走行制御装置１０は、車両１の操舵角の指令値を取得する（ステップＳ１１）。例えば、走行制御装置１０は、経路追従制御器１１が算出する操舵角指令δ´を取得する。次に外乱抑制制御器１２が、修正操舵角Δδ´を算出する（ステップＳ１２）。外乱抑制制御器１２は、実操舵角δａと運動学モデル１２２を用いて、理想的な（車両１の横滑り等が生じない場合の）方位角速度ｒ^ｖを算出する。外乱抑制制御器１２は、ローパスフィルタ１２１によってノイズを除去した車両１の方位角速度ｒと方位角速度ｒ^ｖの偏差を、減算器１２５を用いて算出し、この偏差を補償する修正操舵角Δδを、修正舵角演算器１２３を用いて算出する。外乱抑制制御器１２は、遅れ進み補償器１２４を用いて修正操舵角Δδに対して、操舵モータ２３１等の遅れ分を進める補償と、高周波成分を遮断するための遅れ補償とを行い、補償後の修正操舵角Δδ´を減算器１７へ出力する。次に走行制御装置１０は、目標操舵角を算出する（ステップＳ１３）。走行制御装置１０は、減算器１７を用いて、操舵角指令δ´から修正操舵角Δδ´を減算して、車両１の目標操舵角（操舵角指令δ）を算出する。走行制御装置１０は、目標操舵角を操舵系２３へ出力する。

図７に外乱抑制制御器１２によって操舵角の修正を行った場合と修正を行わなかった場合の車両１の走行軌跡の例を示す。図７は、実施形態に係る外乱抑制制御の効果の一例を示す図である。図７の破線で示したラインｐ０は車両１の目標軌道を示し、車両１は、矢印７ａで示すようにｘ軸の正の方向に走行し、カーブを曲がって、矢印７ｂで示すようにｙ軸の正の方向に走行する。ラインｐ１は操舵角の修正を行わなかった場合の車両１の軌道を示し、ラインｐ２は操舵角の修正を行った場合の車両１の軌道を示す。図示するように、操舵角の修正を行った場合、修正を行わなかった場合に比べ、カーブを曲がった後の直線路における蛇行量を低減することができる。つまり、目標経路への追従性を向上することができる。これは、外乱抑制制御器１２によって、カーブの影響による方位角速度の偏差を素早く収束させるように操舵することによる効果である。

走行制御装置１０は、車両１の走行中、図４、図６を用いて説明した処理を並行して継続的に行う。上記の実施例では、経路追従制御器１１が、所望の速度Ｖ´および総舵角δ´を算出することとしたが、減速制御器１３によって補正される車両１の速度Ｖ´や、外乱抑制制御器１２によって修正される操舵角δ´は、車両１の操縦者の入力によって定められる値であってもよい。

（効果）
以上説明したように、本実施形態によれば、急峻な操舵が行われた場合でも、横転危険度Ｒに基づいて車両１を減速させることで横転を防止することができる。また、車両１の方位角偏差の要因を特定せずに、理想的な方位角速度と方位角速度の測定値との偏差に基づいて、修正操舵角Δδ´を算出し、この値をフィードバックすることで、車両１の目標経路からの偏差を抑制することができる。これらにより、例えば、カーブを曲がる際に急峻な操舵が行われたとしても横転すること無くカーブを曲がり、その後も目標経路からの逸脱を抑制した走行を行うことができる。また、例えば、直線を走行中に車両１が縁石等に乗り上げたような場合でも、速やかに速度や方位角速度の変化を検知し、外乱抑制制御器１２による操舵角の修正や横転危険度Ｒに基づいた減速制御を行うことにより、車両１の目標経路からの逸脱を抑制し、横転リスクを低減することができる。また、本実施形態によれば、車両が一般的に搭載しているセンサ（ｖ_ｘ、ｖ_ｙ、ｒを検出することができるセンサは通常車両に搭載されている。）を用いて、外乱抑制制御や減速制御を行うことができるので、本実施形態の制御のために新たにセンサを追加する必要が無い。

上述の走行制御装置１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサ、主記憶装置、補助記憶装置などを備えるコンピュータに実装され、上述した各機能は、プロセッサが、補助記憶装置が記憶するプログラムを実行することにより実現される。プロセッサは、プログラムに従って、記憶領域を主記憶装置に確保する。プロセッサは、プログラムに従って、処理中のデータを記憶する記憶領域を補助記憶装置に確保する。なお、走行制御装置１０の各処理のうち一部又は全部は、ＬＳＩ（Large Scale Integration）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）等のハードウェアが実行してもよい。

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。また、この発明の技術範囲は上記の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。

＜付記＞
各実施形態に記載の走行制御装置、車両、走行制御方法及びプログラムは、例えば以下のように把握される。

（１）第１の態様に係る走行制御装置１０は、車両の進行方向の速度（ｖ_ｘ）と、前記進行方向に対して直交する水平方向の前記車両の速度（ｖ_ｙ）と、前記車両の方位角速度（ｒ）とを取得して前記車両のＬＴＲ（Lateral Load Transfer Ratio）に基づく横転危険度を算出する危険度算出部（危険度演算器１３１）と、前記横転危険度の絶対値が閾値を上回る場合、前記進行方向の速度を減速させる程度を示す減速度ｖ_breakingを算出する減速度算出部（減速度演算器１３２）と、前記車両の目標速度（Ｖ´）を前記減速度に基づいて減速させた値を新たな前記目標速度（Ｖ）として、前記車両の駆動系を制御する制御部と、を有する。
これにより、車両の横転を防止することができる。例えば、外乱（カーブや縁石への乗り上げ）が過大の場合には、走行速度に対して急峻な車両操作をする可能性があるため、重心位置が高いフォークリフトでは横転するリスクがあるが、本実施形態によれば、横転リスクを低減することができる。

（２）第２の態様に係る走行制御装置１０は、（１）の走行制御装置１０であって、前記危険度算出部は、前記進行方向の速度に前記方位角速度を乗じた値に前記水平方向の加速度を加えた値に所定の係数を乗じて前記横転危険度を算出する（式（１２））。
これにより、車両の進行方向の速度（ｖ_ｘ）と、水平方向の前記車両の速度（ｖ_ｙ）と、方位角速度（ｒ）とに基づいて、車両のＬＴＲに基づく横転危険度Ｒを算出することができる。

（３）第３の態様に係る走行制御装置１０は、（１）～（２）の走行制御装置１０であって、前記減速度算出部（減速度演算器１３２）は、前記横転危険度の絶対値と閾値の差分に所定の係数を乗じて前記減速度を算出する（式（１３））。
これにより、車両の横転を防止する減速度ｖ_breakingを算出することができる。

（４）第４の態様に係る走行制御装置１０は、（１）～（３）の走行制御装置１０であって、前記車両の進行方向の速度と操舵角と前記車両の方位角速度の関係を表した運動学モデルと前記車両の実際の操舵角とに基づいて算出される前記方位角速度の理想値（ｒ^v）と、前記方位角速度の測定値（ｒ）との偏差に基づいて修正操舵角（Δδ´）を算出する修正操舵角算出部、をさらに備え、前記制御部は、前記目標操舵角から前記修正操舵角を減算した値を新たな前記目標操舵角として、前記車両の操舵系を制御する。
これにより、方位角速度に影響を与える外乱の影響を補償する操舵角に基づいて車両の走行を制御することができる。また、車両の滑りを補償する際、急な操作を行うと高速走行している車両が横転する可能性があるが、第１の態様～第３の態様の構成により、横転を回避しつつ外乱補償を行うことができる。

（５）第５の態様に係る車両は、（１）～（４）の何れか１項に記載の走行制御装置を備える。
これにより、横転防止機能を備えた車両とすることができる。

（６）第６の態様に係る走行制御方法は、車両の進行方向の速度と、前記進行方向に対して直交する水平方向の前記車両の速度と、前記車両の方位角速度とを取得して前記車両のＬＴＲ（Lateral Load Transfer Ratio）に基づく横転危険度を算出するステップと、前記横転危険度の絶対値が閾値を上回る場合、前記進行方向の速度を減速させる程度を示す減速度を算出するステップと、前記車両の目標速度を前記減速度に基づいて減速させた値を新たな前記目標速度として、前記車両の駆動系を制御するステップと、を有する。

（７）第７の態様に係るプログラムは、コンピュータに、車両の進行方向の速度と、前記進行方向に対して直交する水平方向の前記車両の速度と、前記車両の方位角速度とを取得して前記車両のＬＴＲ（Lateral Load Transfer Ratio）に基づく横転危険度を算出するステップと、前記横転危険度の絶対値が閾値を上回る場合、前記進行方向の速度を減速させる程度を示す減速度を算出するステップと、前記車両の目標速度を前記減速度に基づいて減速させた値を新たな前記目標速度として計算するステップと、を実行させる。

１・・・車両、１０・・・走行制御装置、１１・・・経路追従制御器、１２・・・外乱抑制制御器、１３・・・減速制御器、１４・・・オドメトリ、１５・・・自己位置推定器、２０・・・制御対象、２１・・・機体、２２・・・駆動系、２２１・・・車速制御器、２２２・・・駆動モータ、２３・・・操舵系、２３１・・・操舵モータ、１２１・・・ローパスフィルタ、１２２・・・運動学モデル、１２３・・・修正舵角演算器、１２４・・・進み遅れ補償器、１３１・・・危険度演算器、１３２・・・減速度演算器、２１ａ・・・前輪、２１ｂ・・・後輪、２１ｃ・・・後輪

Claims

車両の進行方向の速度と、前記進行方向に対して直交する水平方向の前記車両の速度と、前記車両の方位角速度とを取得して前記車両のＬＴＲ（Lateral Load Transfer Ratio）に基づく横転危険度を算出する危険度算出部と、
前記横転危険度の絶対値が閾値を上回る場合、前記進行方向の速度を減速させる程度を示す減速度を算出する減速度算出部と、
前記車両の目標速度を前記減速度に基づいて減速させた値を新たな前記目標速度として、前記車両の駆動系を制御する制御部と、
を有し、
前記減速度算出部は、前記横転危険度の絶対値と閾値の差分に所定の係数を乗じて前記減速度を算出する、
走行制御装置。
車両の進行方向の速度と、前記進行方向に対して直交する水平方向の前記車両の速度と、前記車両の方位角速度とを取得して前記車両のＬＴＲ（Lateral Load Transfer Ratio）に基づく横転危険度を算出する危険度算出部と、
前記横転危険度の絶対値が閾値を上回る場合、前記進行方向の速度を減速させる程度を示す減速度を算出する減速度算出部と、
前記車両の目標速度を前記減速度に基づいて減速させた値を新たな前記目標速度として、前記車両の駆動系を制御する制御部と、
前記車両の進行方向の速度と操舵角と前記車両の方位角速度の関係を表した運動学モデルと前記車両の実際の操舵角とに基づいて算出される前記方位角速度の理想値と、前記方位角速度の測定値との偏差に基づいて修正操舵角を算出する修正操舵角算出部と、
を有し、
前記制御部は、目標操舵角から前記修正操舵角を減算した値を新たな前記目標操舵角として、前記車両の操舵系を制御する、
走行制御装置。
前記危険度算出部は、前記進行方向の速度に前記方位角速度を乗じた値に前記水平方向の加速度を加えた値に所定の係数を乗じて前記横転危険度を算出する、
請求項１又は請求項２に記載の走行制御装置。
請求項１から請求項３の何れか１項に記載の走行制御装置、を備える車両。
走行制御装置が、車両の進行方向の速度と、前記進行方向に対して直交する水平方向の前記車両の速度と、前記車両の方位角速度とを取得して前記車両のＬＴＲ（Lateral Load Transfer Ratio）に基づく横転危険度を算出するステップと、
前記走行制御装置が、前記横転危険度の絶対値が閾値を上回る場合、前記進行方向の速度を減速させる程度を示す減速度を算出するステップと、
前記走行制御装置が、前記車両の目標速度を前記減速度に基づいて減速させた値を新たな前記目標速度として、前記車両の駆動系を制御するステップと、
を有し、
前記減速度を算出するステップでは、前記走行制御装置が、前記横転危険度の絶対値と閾値の差分に所定の係数を乗じて前記減速度を算出する、
走行制御方法。
走行制御装置が、車両の進行方向の速度と、前記進行方向に対して直交する水平方向の前記車両の速度と、前記車両の方位角速度とを取得して前記車両のＬＴＲ（Lateral Load Transfer Ratio）に基づく横転危険度を算出するステップと、
前記走行制御装置が、前記横転危険度の絶対値が閾値を上回る場合、前記進行方向の速度を減速させる程度を示す減速度を算出するステップと、
前記走行制御装置が、前記車両の進行方向の速度と操舵角と前記車両の方位角速度の関係を表した運動学モデルと前記車両の実際の操舵角とに基づいて算出される前記方位角速度の理想値と、前記方位角速度の測定値との偏差に基づいて修正操舵角を算出するステップと、
前記走行制御装置が、前記車両の目標速度を前記減速度に基づいて減速させた値を新たな前記目標速度として、前記車両の駆動系を制御するステップと、
前記走行制御装置が、目標操舵角から前記修正操舵角を減算した値を新たな前記目標操舵角として、前記車両の操舵系を制御するステップと、
を有する走行制御方法。
コンピュータに、
車両の進行方向の速度と、前記進行方向に対して直交する水平方向の前記車両の速度と、前記車両の方位角速度とを取得して前記車両のＬＴＲ（Lateral Load Transfer Ratio）に基づく横転危険度を算出するステップと、
前記横転危険度の絶対値が閾値を上回る場合、前記進行方向の速度を減速させる程度を示す減速度を算出するステップと、
前記車両の目標速度を前記減速度に基づいて減速させた値を新たな前記目標速度として計算するステップと、
を有し、
前記減速度を算出するステップでは、前記横転危険度の絶対値と閾値の差分に所定の係数を乗じて前記減速度を算出する処理、
を実行させるプログラム。
コンピュータに、
車両の進行方向の速度と、前記進行方向に対して直交する水平方向の前記車両の速度と、前記車両の方位角速度とを取得して前記車両のＬＴＲ（Lateral Load Transfer Ratio）に基づく横転危険度を算出するステップと、
前記横転危険度の絶対値が閾値を上回る場合、前記進行方向の速度を減速させる程度を示す減速度を算出するステップと、
前記車両の進行方向の速度と操舵角と前記車両の方位角速度の関係を表した運動学モデルと前記車両の実際の操舵角とに基づいて算出される前記方位角速度の理想値と、前記方位角速度の測定値との偏差に基づいて修正操舵角を算出するステップと、
前記車両の目標速度を前記減速度に基づいて減速させた値を新たな前記目標速度として計算するステップと、
目標操舵角から前記修正操舵角を減算した値を新たな前記目標操舵角として、前記車両の操舵系を制御するステップと、
を実行させるプログラム。