2025-177628 車両制御方法及び車両制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2025177628

(43)【公開日】2025-12-05

(54)【発明の名称】車両制御方法及び車両制御装置

(51)【国際特許分類】

   B60W 50/06 20060101AFI20251128BHJP

   G05B 11/36 20060101ALI20251128BHJP

【ＦＩ】

B60W50/06

G05B11/36 G

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2024084645

(22)【出願日】2024-05-24

(71)【出願人】

【識別番号】000003997

【氏名又は名称】日産自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000486

【氏名又は名称】弁理士法人とこしえ特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】飯田 智晴

(72)【発明者】

【氏名】川口 祥司

(72)【発明者】

【氏名】塩澤 裕樹

【テーマコード（参考）】

3D241

5H004

【Ｆターム（参考）】

3D241BA62

3D241CD01

5H004GA10

5H004GB11

5H004HA07

5H004HB07

5H004JB21

5H004KC27

(57)【要約】

【課題】制御対象のむだ時間を適切に補償できる車両制御方法及び車両制御装置を提供する。
【解決手段】フィードバック制御により車両の走行状態を制御する第１制御装置１０と、第１制御装置１０から出力された第１指令値に基づいて車両のアクチュエータ３０を制御する第２制御装置２０とを備える車両制御装置１において、第２制御装置２０からアクチュエータ３０に出力された第２指令値からアクチュエータ３０の状態を予測し、予測した状態に基づき、アクチュエータ３０の動作に要するむだ時間を補償する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

フィードバック制御により車両の走行状態を制御する第１制御装置と、前記第１制御装置から出力された第１指令値に基づいて前記車両のアクチュエータを制御する、前記第１制御装置と異なる第２制御装置とを備える車両制御装置により実行される車両制御方法において、
前記第１制御装置は、
前記第２制御装置から前記アクチュエータに出力された第２指令値から、前記アクチュエータの状態を予測し、
予測した前記状態に基づき、前記アクチュエータの動作に要する第１むだ時間を補償する、車両制御方法。

【請求項2】

前記第１制御装置は、
前記第２制御装置内の前記第２指令値の演算遅れと、前記第２指令値が前記第２制御装置から出力されてから前記アクチュエータに入力されるまでの遅れとを加算した第２むだ時間を予測し、
前記第１むだ時間と、予測した前記第２むだ時間とを補償する、請求項１に記載の車両制御方法。

【請求項3】

前記第１制御装置は、
前記第２制御装置内の前記第２指令値の演算遅れと、前記第２指令値が前記第２制御装置から出力されてから前記アクチュエータに入力されるまでの遅れとを加算した第２むだ時間を含む、前記第２指令値のむだ時間補償フィードバック信号を取得し、
前記第１むだ時間を補償する、請求項１に記載の車両制御方法。

【請求項4】

前記第２制御装置は、
前記第１指令値に加えて、前記車両の走行状態に関する情報を取得し、
前記第１指令値と前記情報とに基づいて前記第２指令値を演算する、請求項１～３のいずれか一項に記載の車両制御方法。

【請求項5】

前記第２制御装置は、
前記車両の走行する道路の交通状況に対応した複数の制御器を備え、
前記第２指令値を演算する場合は、前記第１指令値に加えて、前記車両の走行状態に関する情報を取得し、
前記情報に基づいて前記第２制御装置の制御器から出力される信号を切り替えることと、前記情報に基づいて前記フィードバック制御におけるゲインを設定することと、前記情報に基づいて前記第２制御装置の制御器を切り替えることとのうち少なくとも一つを実行する、請求項１～３のいずれか一項に記載の車両制御方法。

【請求項6】

前記第１制御装置は、
前記第１制御装置が前記第２指令値を取得する場合に、前記第２指令値が前記第２制御装置から出力されてから前記第１制御装置に入力されるまでの第３むだ時間を取得し、
前記第２指令値と前記第３むだ時間とから前記状態を予測する、請求項１～３のいずれか一項に記載の車両制御方法。

【請求項7】

前記第１制御装置は、複数の制御器を有し、
前記第１制御装置の複数の制御器は、前記第１指令値を演算し、
前記第２制御装置は、前記第１制御装置の複数の制御器により演算された前記第１指令値に基づいて前記第２指令値を演算する、請求項１～３のいずれか一項に記載の車両制御方法。

【請求項8】

フィードバック制御により車両の走行状態を制御する第１制御装置と、
前記第１制御装置から出力された第１指令値に基づいて前記車両のアクチュエータを制御する、前記第１制御装置と異なる第２制御装置とを備え、
前記第１制御装置は、
前記第２制御装置から前記アクチュエータに出力された第２指令値から、前記アクチュエータの状態を予測し、
予測した前記状態に基づき、前記アクチュエータの動作に要する第１むだ時間を補償する、車両制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両制御方法及び車両制御装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

むだ時間を有する制御対象の操作量をフィードバック制御により決定する場合に、制御対象の予測モデルを備える複数の制御器を用いて操作量の補正量を演算するフィードバックループを生成し、予測モデルのむだ時間要素から制御器の個数と同じ個数の遅延要素を取得し、複数の演算装置を用いる並列計算によりフィードバックループの演算を行うよう、複数の制御器のそれぞれを遅延要素と組み合わせて複数の演算装置に割り当てる制御装置が知られている（特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】国際公開第２０１４／１２９３５４号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記従来技術に係る第１制御装置と、第１制御装置から入力された指令値に基づいて動作する第２制御装置とを組み合わせて車両の走行状態を制御する場合に、むだ時間を有する制御対象の制御量を目標値に一致させるフィードバック制御が第１制御装置により実行されるときは、第１制御装置は、予測モデルを用いて制御対象及び第２制御装置の動作を予測し、指令値を演算する。しかしながら、第２制御装置が、第１制御装置には入力されない情報を用いて制御対象の制御量を設定する場合は、第１制御装置において予測された第２制御装置の動作が実際の動作と一致しにくく、上記従来技術に係る第１制御装置では制御対象のむだ時間を適切に補償できないという問題がある。

【0005】

本発明が解決しようとする課題は、制御対象のむだ時間を適切に補償できる車両制御方法及び車両制御装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、フィードバック制御により車両の走行状態を制御する第１制御装置と、第１制御装置から出力された第１指令値に基づいて車両のアクチュエータを制御する第２制御装置とを備える車両制御装置において、第２制御装置からアクチュエータに出力された第２指令値からアクチュエータの状態を予測し、予測した状態に基づき、アクチュエータの動作に要するむだ時間を補償することによって上記課題を解決する。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、制御対象のむだ時間を適切に補償できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明に係る車両制御装置の実施形態の一例を示すブロック図である。

【図2】図１の車両制御装置におけるフィードバック制御の一例を示すブロック線図である。

【図3】図１の車両制御装置におけるフィードバック制御の他の例を示すブロック線図である。

【図4】図１の車両制御装置におけるフィードバック制御のまた他の例を示すブロック線図である。

【図5】図１の車両制御装置におけるフィードバック制御のさらに他の例を示すブロック線図である。

【図6】図１の車両制御装置におけるフィードバック制御のさらに他の例を示すブロック線図である。

【図7】図１の車両制御装置における処理手順の一例を示すフローチャートである。

【図8A】図７のステップＳ１のサブルーチンの一例を示すフローチャートである。

【図8B】図７のステップＳ２のサブルーチンの一例を示すフローチャートである。

【図9】車両制御装置におけるフィードバック制御の比較例を示すブロック線図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

【0010】

［車両制御装置の構成］
図１は、本発明に係る車両制御装置の実施形態の一例を示すブロック図である。車両制御装置は、車両の機器の動作を制御する装置群である。車両の機器は、車載機器であれば特に限定されない。また、車両の機器には、車載機器のほか、車両と通信可能に接続され、車両に付随する機器が含まれてもよい。車両は、車両制御装置を搭載できる限り特に限定されない。

【0011】

車両制御装置は、例えば、車両の機器の動作を制御して車両の走行動作を自律制御する。自律制御の対象となる車両の走行動作には、加速、減速、発進、停車、転舵などのあらゆる走行動作が含まれる。走行動作の自律制御は、車両に搭載された車両制御装置が、車両の装置を用いて実行する。車両制御装置は、予め定められた範囲内で走行動作を制御する。車両制御装置により制御されない走行動作については、運転者による手動の操作が行われる。運転者が手動運転により車両を走行させる場合は、車両制御装置は走行動作の自律制御を実行せず、運転者の操作により車両の走行動作が制御される。

【0012】

図１に示すように、本実施形態の車両制御装置１は、第１制御装置１０、第２制御装置２０及びアクチュエータ３０を備える。これらの装置は、ＣＡＮ（Controller Area Network）その他の車載ＬＡＮにより接続され、互いに情報を授受できる。なお、第１制御装置１０と第２制御装置２０は、異なる（別個の）制御装置である。

【0013】

第１制御装置１０と第２制御装置２０は、車両制御装置１を構成する装置を制御して協働させ、車両の走行動作の自律制御（以下、自律走行制御とも言う。）を実行する。第１制御装置１０と第２制御装置２０は、例えばコンピュータであり、それぞれ、プロセッサであるＣＰＵ（Central Processing Unit）と、プログラムが格納されたＲＯＭ（Read Only Memory）と、アクセス可能な記憶装置として機能するＲＡＭ（Random Access Memory）とを備える。各制御装置のＣＰＵは、各制御装置のＲＯＭに格納されたプログラムを実行し、第１制御装置１０と第２制御装置２０が有する機能を実現するための動作回路である。

【0014】

アクチュエータ３０は、第２制御装置２０から入力された電気的な制御信号を機械的な仕事に変換する装置であり、サーボモータ、油圧モータ、油圧シリンダなどが含まれる。アクチュエータ３０は、第２制御装置２０から出力された第２指令値に基づき、車両の駆動装置、操舵装置などを動作させる。アクチュエータ３０は、第２指令値の信号が入力されてから実際にアクチュエータ３０が動作するまでの所要時間（むだ時間）を有する。

【0015】

［第１制御装置と第２制御装置の機能］
第１制御装置１０は、入力された目標値に基づいて車両の走行状態を制御する。車両の走行状態とは、例えば、車両の進行方向と車速の状態であり、車両が直進している状態、車両が右方向又は左方向に転舵している状態、車両が加速又は減速している状態、車両が定速で走行している状態などが含まれる。

【0016】

具体的には、第１制御装置１０は、むだ時間を有する制御対象（例えばアクチュエータ３０）の制御量を目標値に一致させるフィードバック制御を実行する。目標値は、例えば、車両の走行シーンを判定し、車両の走行経路（走行軌道）や進行方向を設定する上位の制御装置（図示しない）から入力される。一方、第２制御装置２０は、第１制御装置１０から出力されて第２制御装置２０に入力された第１指令値に基づき、アクチュエータ３０を制御する。すなわち、第２制御装置２０は、第１制御装置１０の下位の制御装置であり、第１制御装置１０と第２制御装置２０は、階層的な構造を有する。

【0017】

例えば、車両が自律走行制御により走行している場合に、第１制御装置１０の上位の制御装置が、車両の進行方向右側に存在する車線への車線変更を制御するものとする。この場合、上位の制御装置は、車両が現在位置から右側の車線に進入する走行軌跡を生成し、生成した走行軌跡に沿って車両を走行させる舵角指令値を演算し、舵角指令値を目標値として第１制御装置１０に入力する。

【0018】

上位の制御装置から舵角指令値が入力されると、第１制御装置１０は、入力された舵角指令値に対し、車両の挙動を考慮したうえで、ステアリングシャフトを回転させる軸力の軸力指令値を演算する。演算された軸力指令値は、第１指令値として第２制御装置２０に出力される。第２制御装置２０は、第１指令値により設定された軸力指令値に対して、モータの動作特性を考慮して操舵装置のモータを動作させる電流指令値（及び／又は電圧指令値）を演算し、第２指令値としてモータ（アクチュエータ３０）に出力する。モータは、入力された電流指令値に応じて動作し、目標舵角を実現する。

【0019】

図２は、本実施形態の車両制御装置１におけるフィードバック制御の一例を示すブロック線図である。図２に示すように、本実施形態の第１制御装置１０は、第１制御器１１、状態予測モデル１２及びむだ時間予測モデル１３を有し、本実施形態の第２制御装置２０は、第２制御器２１を有する。また、アクチュエータ３０は、制御対象（プラント）３１と第１むだ時間要素３２を有する。さらに、本実施形態の車両制御装置１では、第１制御装置１０と第２制御装置２０との間に第４むだ時間要素１４が設けられ、第２制御装置２０とアクチュエータ３０との間に第２むだ時間要素２２が設けられている。

【0020】

第１制御器１１は、第１制御装置１０が備える追従制御用の制御器であり、アクチュエータ３０（制御対象３１）の状態を、上位の制御装置から入力された目標値に一致させる。第１制御器１１は、アクチュエータ３０の状態をセンサで検出し、目標値との差分を演算し、差分を０にする第１指令値を出力する。アクチュエータ３０の状態は、例えばアクチュエータ３０の動作量又は動作状態であり、より具体的には、モータの回転速度、モータの回転量、油圧シリンダの移動量などが挙げられる。

【0021】

図２に示す制御系では、第１制御器１１は、例えば、アクチュエータ３０に設けられたセンサからアクチュエータ３０のアクチュエータ出力を取得し、アクチュエータ出力と目標値との差分を演算し、差分を０にする第１指令値を出力する。センサとしては、例えば、モータに設けられた位置センサが挙げられる。

【0022】

状態予測モデル１２は、アクチュエータ３０（制御対象３１）の状態を予測するモデルである。第１制御装置１０は、第２制御器２１から、第２制御装置２０からアクチュエータ３０に出力された第２指令値を取得する。第２指令値が入力されると、状態予測モデル１２は、第２指令値に対応するアクチュエータ３０の状態を予測し、むだ時間予測モデル１３に出力する。第２指令値とアクチュエータ３０の状態との対応関係は、アクチュエータ３０の特性などに基づいて予め設定されている。

【0023】

むだ時間予測モデル１３は、アクチュエータ３０のむだ時間を予測するモデルである。むだ時間予測モデル１３は、状態予測モデル１２により予測されたアクチュエータ３０の状態に基づき、アクチュエータ３０の動作に要するむだ時間（以下、第１むだ時間とも言う。）を演算する。そして、演算された第１むだ時間に基づいて、第１制御器１１において第１むだ時間が補償される。すなわち、むだ時間予測モデル１３は、第１むだ時間に対応する伝達関数を制御信号に乗じ、第１制御器１１に入力する。なお、状態予測モデル１２とむだ時間予測モデル１３とを合わせて補償器とも言う。

【0024】

第４むだ時間要素１４は、第１制御装置１０内（第１制御器１１内）の第１指令値の演算遅れと、第１指令値が第１制御装置１０から出力されてから第２制御装置２０に入力されるまでの遅れとを加算したむだ時間（以下、第４むだ時間とも言う。）を伝達する要素である。第４むだ時間は、第１制御器１１の処理速度、第１制御装置１０と第２制御装置２０との間の通信速度及び通信容量などに基づいて演算される。第４むだ時間要素１４は、入力された制御信号に、第４むだ時間に対応する伝達関数を乗じる。

【0025】

第２制御器２１は、第２制御装置２０が備える追従制御用の制御器であり、第４むだ時間を考慮して（第４むだ時間を補償するように）、アクチュエータ３０の状態を制御する。第２制御器２１は、第１制御装置１０から入力された第１指令値を実現するよう、アクチュエータ３０の状態を制御する。

【0026】

第２むだ時間要素２２は、第２制御装置２０内（第２制御器２１内）の第２指令値の演算遅れと、第２指令値が第２制御装置２０から出力されてからアクチュエータ３０に入力されるまでの遅れとを加算したむだ時間（以下、第２むだ時間とも言う。）を伝達する要素である。第２むだ時間は、第２制御器２１の処理速度、第２制御装置２０とアクチュエータ３０との間の通信速度及び通信容量などに基づいて演算される。第２むだ時間要素２２は、入力された制御信号に、第２むだ時間に対応する伝達関数を乗じる。

【0027】

制御対象（プラント）３１は、アクチュエータ３０のうち第１制御装置１０の制御対象となるものであり、アクチュエータ３０の一部又は全部である。制御対象としては、モータの回転子、油圧シリンダのピストンなどのアクチュエータ３０の可動部が挙げられる。

【0028】

第１むだ時間要素３２は、第２指令値がアクチュエータ３０に入力されてからアクチュエータ３０（制御対象３１）が実際に動作するまでの動作に要する時間（以下、第１むだ時間とも言う。）を伝達する。第１むだ時間は、アクチュエータ３０の動作特性に基づいて演算される。第１むだ時間要素３２は、入力された制御信号に、第１むだ時間に対応する伝達関数を乗じる。

【0029】

図２に示す制御系における処理の一例について説明する。一例として、図２に示すフィードバック制御において、目標値である舵角指令値が上位の制御装置から第１制御装置１０に入力されたものとする。この場合、第１制御器１１は、舵角指令値を取得すると共に、車載センサ（図示しない）から、軸力指令値の演算に必要な走行状態情報を取得する。また、状態予測モデル１２は、第２制御器２１から出力された電流指令値を取得し、取得した電流指令値を状態予測モデル１２に入力し、アクチュエータ３０の状態を予測する。第１むだ時間は、予測されたアクチュエータ３０の状態に基づき演算される。

【0030】

状態予測モデル１２は、演算された第１むだ時間に対応する伝達関数を制御信号に乗じ、第１制御器１１に伝達する。第１制御器１１は、取得した舵角指令値及び車両状態量並びに演算（予測）された第１むだ時間に基づき、実際の舵角を舵角指令値に追従させる補正量を演算する。第１制御器１１は、演算された補正量に基づいて軸力指令値を補正し、第２制御装置２０に出力する。出力された軸力指令値は、第４むだ時間要素１４に入力され、第４むだ時間の遅れをもって第２制御装置２０に伝達される。

【0031】

第２制御装置２０に軸力指令値が入力されると、第２制御器２１は、第１制御器１１により演算された軸力指令値を取得すると共に、車載センサから、操舵装置のモータ（アクチュエータ３０）への電流指令値の演算に必要な走行状態情報を取得する。走行状態情報としては、走行速度情報、舵角情報、加速度情報、ヨーレート情報などが挙げられる。第２制御器２１は、取得した軸力指令値及び走行状態情報に基づき、モータを動作させる電流指令値を演算し、モータに出力する。

【0032】

出力された電流指令値は、第２むだ時間要素２２に入力され、第２むだ時間の遅れをもってモータ（アクチュエータ３０）に伝達される。モータに電流指令値が入力されると、制御対象３１は、第２制御器２１により演算された電流指令値を取得し、入力された電流指令値に応じて動作する。制御対象３１の出力は、第１むだ時間要素３２に入力され、第１むだ時間の遅れをもってモータから出力される。また、モータの出力は、アクチュエータ出力として第１制御器１１に入力され、第１制御器１１のフィードバック制御に用いられる。

【0033】

図２に示すフィードバック制御系では、状態予測モデル１２及びむだ時間予測モデル１３において、第２指令値を用いてアクチュエータ３０の状態を予測する。つまり、図２に示すフィードバック制御系では、アクチュエータ３０の状態を予測する場合に第２制御装置２０の状態を予測する必要がなく、アクチュエータ３０の状態（例えば第１むだ時間）を比較的高い精度で予測できる。

【0034】

一方、図９は、車両制御装置１におけるフィードバック制御の比較例を示すブロック線図である。図９に示すフィードバック制御系では、図２に示す本実施形態のフィードバック制御系と異なり、第１指令値を用いてアクチュエータ３０の状態を予測する。この場合は、状態予測モデル１２及びむだ時間予測モデル１３においてアクチュエータ３０の状態を予測するときに、第２制御装置２０の状態を予測する必要があり、予測する要素が一つ増えるため、図２に示すフィードバック制御系よりもアクチュエータ３０の状態の予測精度が低くなる。

【0035】

第１制御装置１０は、第２制御装置２０内の第２指令値の演算遅れと、第２指令値が第２制御装置２０から出力されてからアクチュエータ３０に入力されるまでの遅れとを加算した第２むだ時間を予測してもよい。例えば、図２に示すむだ時間予測モデル１３は、第１むだ時間に加えて第２むだ時間を予測し、第１制御器１１に入力（フィードバック）する。第２むだ時間は、第２制御器２１の処理速度、第２制御装置２０とアクチュエータ３０との間の通信速度及び通信容量などに基づいて予測される。この場合、第１制御器１１は、第１むだ時間と、予測した第２むだ時間とを補償する。すなわち、第１制御器１１は、目標値からのオーバーシュート（又は目標値と実際のアクチュエータ出力との差）を低減する第１指令値を演算し、出力する。

【0036】

これに代え、第１制御装置１０は、第２制御装置２０内の第２指令値の演算遅れと、第２指令値が第２制御装置２０から出力されてからアクチュエータ３０に入力されるまでの遅れとを加算した第２むだ時間を含む、第２指令値のむだ時間補償フィードバック信号（以下、フィードバック信号とも言う。）を取得してもよい。図３は、図１の車両制御装置１におけるフィードバック制御の他の例を示すブロック線図である。図３に示すブロック線図は、状態予測モデル１２が第２むだ時間要素２２から出力されたフィードバック信号を取得することと、むだ時間予測モデル１３ａにおいて第２むだ時間を予測しないこと以外は、図２に示すブロック線図と同様である。

【0037】

図３に示すフィードバック制御系では、例えば、第２制御器２１に、第２指令値と共に第２指令値を出力した時刻をフィードバック信号として出力させ、アクチュエータ３０の近傍にてフィードバック信号を取得し、フィードバック信号が出力された時刻と、フィードバック信号を取得した時刻との差から第２むだ時間を取得する。第２指令値を取得する位置は、正確な第２むだ時間を取得できる範囲内で適宜に設定できる。この場合、第１制御器１１は、第１むだ時間を補償する。

【0038】

第２制御装置２０は、第１指令値に加えて、車両の走行状態に関する情報を取得し、第１指令値と、取得した情報とに基づいて第２指令値を演算してもよい。例えば、図２に示す第２制御器２１は、第１制御器１１から出力された軸力指令値と、車両のヨーレートセンサにより取得されたヨーレートの値とに基づいて電流指令値を演算する。

【0039】

第２制御装置２０は、車両の走行する道路の交通状況に対応した複数の制御器を備えていてもよい。図４は、図１の車両制御装置１におけるフィードバック制御のまた他の例を示すブロック線図である。図４に示すブロック線図は、第２制御器２１ａが複数の制御器を備えること以外は、図２に示すブロック線図と同様である。

【0040】

図４に示す第２制御器２１ａは、車両の撮像装置及び測距装置（図示しない）などから車両の周囲の走行環境に関する情報を取得し、車両の走行する道路の交通状況を認識する。交通状況とは、対象物の位置と対象物同士の位置関係、信号機の灯火状態などを含む道路の状況であり、車両の走行シーンである。撮像装置は、ＣＣＤなどの撮像素子を備えたカメラであり、赤外線カメラ、ステレオカメラなどであってもよい。測距装置には、レーザーレーダ、ミリ波レーダ、ＬｉＤＡＲ（light detection and ranging）ユニットなどが含まれる。

【0041】

対象物は、道路とその周囲に存在する物体であり、道路の車線境界線、中央線、路面標識、中央分離帯、ガードレール、縁石、道路標識、信号機、横断歩道などが含まれる。また、対象物には、他の自動車（他車両）、自動二輪車、自転車、歩行者など、車両の走行に影響を与え得る障害物も含まれる。

【0042】

車両の走行する道路の交通状況に対応した複数の制御器とは、ある特定の交通状況における自律走行制御を実行するための制御器であり、第２制御器２１ａの下位の制御器である。例えば、他車両を追い越す走行シーンに対応した制御器、隣接車線への車線変更に対応した制御器、定速走行に対応した制御器などが挙げられる。第２制御器２１ａは、認識した交通状況に応じて演算に用いる制御器を切り替えてもよい。

【0043】

また、第２制御器２１ａは、第２指令値を演算する場合に、第１指令値に加えて、車両の走行状態に関する情報を取得する。例えば、図２に示す第２制御器２１のように、第１制御器１１から出力された軸力指令値と、車両のヨーレートセンサにより取得されたヨーレートの値とを取得する。そして、第２制御器２１ａは、取得した走行状態情報に基づいて第２制御装置２０の制御器から出力される信号を切り替えてもよい。例えば、第２制御器２１ａは、出力する信号をステップ信号からランプ信号に切り替える。

【0044】

これに代え又はこれに加え、第２制御器２１ａは、取得した走行状態情報に基づいてフィードバック制御におけるゲインを設定してもよい。例えば、第２制御器２１ａは、取得したヨーレートに基づいてＰＩＤ制御のゲインを設定する。これに代え又はこれに加え、第２制御器２１ａは、取得した走行状態情報に基づいて第２制御装置２０の制御器を切り替えてもよい。例えば、第２制御器２１ａは、車両の走行シーンが定速走行から追い越しに変化した場合は、使用する制御器を、定速走行に対応した制御器から他車両を追い越す走行シーンに対応した制御器に切り替える。

【0045】

第１制御装置１０は、フィードバック信号を取得する場合に、第２指令値が第２制御装置２０から出力されてから第１制御装置１０に入力されるまでのむだ時間（以下、第３むだ時間とも言う。）を取得してもよい。図５は、図１の車両制御装置１におけるフィードバック制御のさらに他の例を示すブロック線図である。図５に示すブロック線図は、第２制御器２１と状態予測モデル１２との間に第３むだ時間要素２３が設けられていること以外は、図２に示すブロック線図と同様である。

【0046】

図５に示す状態予測モデル１２がフィードバック信号を取得する場合は、第２制御器２１から出力されたフィードバック信号が、第３むだ時間要素２３に入力される。そして、第３むだ時間の遅れをもって、フィードバック信号が状態予測モデル１２（第１制御装置１０）に伝達される。この場合、状態予測モデル１２及びむだ時間予測モデル１３において、第２むだ時間と第３むだ時間とからアクチュエータ３０の状態を予測する。

【0047】

第１制御装置１０は、複数の制御器を有してもよい。図６は、図１の車両制御装置１におけるフィードバック制御のさらに他の例を示すブロック線図である。図６に示すブロック線図は、第１制御装置１０が複数の第１制御器１１を備えること以外は、図２に示すブロック線図と同様である。

【0048】

第１制御装置１０の複数の第１制御器１１は、それぞれが第１指令値を演算する。第２制御装置２０は、第１制御装置１０の複数の第１制御器１１により演算された第１指令値に基づいて第２指令値を演算する。図６に示す複数の第１制御器１１は、例えば、図４に示す第２制御器２１ａの制御器のように、車両の走行する道路の交通状況に対応している。第１制御装置１０は、複数の第１制御器１１が演算した第１指令値について、車両の交通状況などに応じて、第２制御装置２０に出力する第１指令値を切り替える。

【0049】

［車両制御装置における処理］
図７及び８Ａ～８Ｂを参照して、車両制御装置１が情報を処理する際の手順を説明する。以下に説明する処理は、第１制御装置１０及び第２制御装置２０が備えるプロセッサ（ＣＰＵ）により所定の時間間隔で（例えば０．１～１ミリ秒ごとに）実行される。

【0050】

図７は、車両制御装置１において実行される処理手順の一例を示すフローチャートである。まず、ステップＳ１にて、第１制御装置１０から第１指令値を出力し、続くステップＳ２にて、第２制御装置２０から第２指令値を出力する。そして、ステップＳ３にて、第２指令値に基づいてアクチュエータ３０を動作させる。

【0051】

次に、図８Ａは、図７のステップＳ１のサブルーチンの一例を示すフローチャートである。まず、ステップＳ１１にて、第１制御器１１は、舵角指令値を取得し、続くステップＳ１２にて、車載センサから車両の状態量を取得する。ステップＳ１３にて、状態予測モデル１２は、第２制御器２１から出力された第２指令値を取得し、続くステップＳ１４にて、むだ時間予測モデル１３によりむだ時間を演算する。ステップＳ１５にて、第１制御器１１は、第２指令値及びむだ時間に基づき、実際の出力値を目標値に追従させる補正量を演算し、ステップＳ１６にて、補正量に基づいて第１指令値を演算する。演算された第１指令値は、第２制御装置２０に出力される。

【0052】

次に、図８Ｂは、図７のステップＳ２のサブルーチンの一例を示すフローチャートである。まず、ステップＳ２１にて、第２制御器２１は、第１制御器１１により演算された第１指令値を取得し、続くステップＳ２２にて、車載センサから車両の状態量を取得する。続くステップＳ２３にて、第２制御器２１は、アクチュエータ３０の動きを考慮した上で、アクチュエータ３０の出力を第２指令値に追従させる補正量を演算し、ステップＳ２４にて、第２指令値を演算する。

【0053】

［本発明の実施態様］
本実施形態によれば、フィードバック制御により車両の走行状態を制御する第１制御装置１０と、前記第１制御装置１０から出力された第１指令値に基づいて前記車両のアクチュエータ３０を制御する、前記第１制御装置１０と異なる第２制御装置２０とを備える車両制御装置１により実行される車両制御方法において、前記第１制御装置１０は、前記第２制御装置２０から前記アクチュエータ３０に出力された第２指令値から、前記アクチュエータ３０の状態を予測し、予測した前記状態に基づき、前記アクチュエータ３０の動作に要する第１むだ時間を補償する、車両制御方法が提供される。これにより、制御対象３１のむだ時間を適切に補償できる。また、フィードバック制御におけるオーバーシュートの発生を抑制でき、オーバーシュートの量も抑制できる。

【0054】

本実施形態の車両制御方法では、前記第１制御装置１０は、前記第２制御装置２０内の前記第２指令値の演算遅れと、前記第２指令値が前記第２制御装置２０から出力されてから前記アクチュエータ３０に入力されるまでの遅れとを加算した第２むだ時間を予測し、前記第１むだ時間と、予測した前記第２むだ時間とを補償する。これにより、制御対象３１のむだ時間をより適切に補償できる。

【0055】

本実施形態の車両制御方法では、前記第１制御装置１０は、前記第２制御装置２０内の前記第２指令値の演算遅れと、前記第２指令値が前記第２制御装置２０から出力されてから前記アクチュエータ３０に入力されるまでの遅れとを加算した第２むだ時間を含む、前記第２指令値のむだ時間補償フィードバック信号を取得し、前記第１むだ時間を補償する。これにより、制御対象３１のむだ時間をより適切に補償できる。

【0056】

本実施形態の車両制御方法では、前記第２制御装置２０は、前記第１指令値に加えて、前記車両の走行状態に関する情報を取得し、前記第１指令値と前記情報とに基づいて前記第２指令値を演算する。これにより、第１制御装置１０により第１指令値を生成する場合に、第２指令値に必要な車両パラメータを取得しなくても、制御対象３１のむだ時間をより適切に補償できる。

【0057】

本実施形態の車両制御方法では、前記第２制御装置２０は、前記車両の走行する道路の交通状況に対応した複数の制御器を備え、前記第２指令値を演算する場合は、前記第１指令値に加えて、前記車両の走行状態に関する情報を取得し、前記情報に基づいて前記第２制御装置２０の制御器から出力される信号を切り替えることと、前記情報に基づいて前記フィードバック制御におけるゲインを設定することと、前記情報に基づいて前記第２制御装置２０の制御器を切り替えることとのうち少なくとも一つを実行する。これにより、第２制御装置２０の制御器が切り替わった場合に第１制御装置１０での第１指令値の演算方法を変えなくても、制御対象３１のむだ時間をより適切に補償できる。

【0058】

本実施形態の車両制御方法では、前記第１制御装置１０は、前記第１制御装置１０が前記第２指令値を取得する場合に、前記第２指令値が前記第２制御装置２０から出力されてから前記第１制御装置１０に入力されるまでの第３むだ時間を取得し、前記第２指令値と前記第３むだ時間とから前記状態を予測する。これにより、第１制御装置１０と第２制御装置２０との間の遅れ時間を補償できる。

【0059】

本実施形態の車両制御方法では、前記第１制御装置１０は、複数の制御器を有し、前記第１制御装置１０の複数の制御器は、前記第１指令値を演算し、前記第２制御装置２０は、前記第１制御装置１０の複数の制御器により演算された前記第１指令値に基づいて前記第２指令値を演算する。これにより、第１制御器１１が複数存在する場合であっても制御対象３１のむだ時間をより適切に補償できる。

【0060】

また、本実施形態によれば、フィードバック制御により車両の走行状態を制御する第１制御装置１０と、前記第１制御装置１０から出力された第１指令値に基づいて前記車両のアクチュエータ３０を制御する、前記第１制御装置１０と異なる第２制御装置２０とを備え、前記第１制御装置１０は、前記第２制御装置２０から前記アクチュエータ３０に出力された第２指令値から、前記アクチュエータ３０の状態を予測し、予測した前記状態に基づき、前記アクチュエータ３０の動作に要する第１むだ時間を補償する、車両制御装置１が提供される。これにより、制御対象３１のむだ時間を適切に補償できる。また、フィードバック制御におけるオーバーシュートの発生を抑制でき、オーバーシュートの量も抑制できる。

【符号の説明】

【0061】

１…車両制御装置、１０…第１制御装置、１１…第１制御器、１２…状態予測モデル、１３，１３ａ…むだ時間予測モデル、１４…第４むだ時間要素、２０…第２制御装置、２１，２１ａ…第２制御器、２２…第２むだ時間要素、２３…第３むだ時間要素、３０…アクチュエータ、３１…制御対象（プラント）、３２…第１むだ時間要素

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8A】

【図8B】

【図9】