CN116438104A - 车辆运动控制方法及车辆运动控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种车辆运动控制方法，在车辆产生横向加速度的车辆过渡运动中，控制车辆的运动状态，该车辆运动控制方法中，设定用于对根据用于车辆行驶的请求驱动力而确定的基本前后加速度进行修正的修正前后加速度，根据基本前后加速度和修正前后加速度确定目标前后加速度，并基于该目标前后加速度操作车辆的行驶促动器，根据抑制车辆的乘员的侧倾方向的姿态变化的观点确定修正前后加速度的方向和大小。

Description

车辆运动控制方法及车辆运动控制装置

技术领域

本发明涉及一种车辆运动控制方法及车辆运动控制装置。

背景技术

在JP2017－71370A中，提出了一种车辆用乘员姿态控制装置，其在自动驾驶车辆中，基于车辆的行驶计划，预测车宽方向(横向)的加速度，变更车辆用座椅对乘员的支撑状态，使乘员的姿态稳定。特别是，在该车辆用乘员姿态控制装置中，在如车道变更时那样产生伴随车辆操舵的加速度(横向加速度)之前，对应该加速度操作车辆用座椅的可动部(座椅靠背支持部及扶手等)以支撑乘员的身体。

但是，在JP2017－71370A中，需要采用用于实现车辆用座椅的可动的机械构造，担忧车辆构造的复杂化及制造成本的增大。

发明内容

鉴于上述情况，本发明的目的在于提供一种车辆运动控制方法及车辆运动控制装置，在车辆产生横向加速度的过渡运动中，能够以更简单的结构抑制乘员的姿态变化。

根据本发明的一方式，提供一种车辆运动控制方法，在车辆产生横向的加速度的车辆过渡运动中，控制车辆的运动状态。在该车辆运动控制方法中，设定用于对根据用于车辆行驶的请求驱动力而确定的基本前后加速度进行修正的修正前后加速度，根据基本前后加速度和修正前后加速度确定目标前后加速度，并基于该目标前后加速度操作车辆的行驶促动器，修正前后加速度的方向和大小根据抑制车辆乘员在侧倾方向上的姿态变化的观点而确定。

附图说明

图1是说明执行本发明的各实施方式的车辆运动控制方法的车辆运动控制装置的结构的图。

图2是说明在车辆上设定的各方向的图。

图3是说明车辆运动控制方法的流程图。

图4是说明车辆的运动与作用于乘员的惯性力的关系的图。

图5A是说明在第一实施方式中设定的修正前后加速度的图。

图5B是说明第一实施方式中设定的修正前后加速度的效果的图。

图6是说明第二实施方式中的修正前后加速度的设定的图。

图7是说明第二实施方式的车辆运动控制方法的控制结果的图。

图8是表示各实施例和比较例的模拟结果的图。

具体实施方式

以下，参照附图等对本发明的各实施方式进行说明。另外，本说明书中的“车道变更”的概念中，除了意图为了前往规定的目的地的在交叉路口的左转或右转、或者向接近高速公路的出口的车道移动等而从当前行驶的车道向相邻的车道移动的通常的车道变更之外，还包括从高速公路的入口的车道向主线的移动等所谓的合流。

另外，本说明书中的“自动驾驶”是包括辅助车辆的驾驶员的驾驶操作的一部分的车辆的动作控制(自动驾驶级别1～4)、以及没有驾驶员的操作的车辆的动作控制(自动驾驶级别5)双方的概念。

进而，本说明书中的“前后方向加速度”是除了车辆的前进方向上的速度(车速)的增加率(通常的加速)之外，还包括该速度的减少率(即，减速度)的概念。特别是，将车速增加时的加速度的符号设为正，将车速减少时的加速度的符号设为负。另外，同样地，“横向加速度”是除了包括沿着车宽方向上的一方向(相对于车辆的前进方向为左或右)产生的加速之外，还包括沿着另一方向(相对于车辆的前进方向为右或左)产生的加速的概念。特别是，在以下说明的各实施方式中，为了便于说明，将“横向加速度”的符号相对于车辆的前进方向朝向左方的情况定义为正，将朝向右方的情况定义为负。

[各实施方式共同的结构]

图1是说明执行各实施方式的车辆运动控制方法的车辆运动控制系统10的结构的块图。该车辆运动控制系统10搭载在成为应该执行本实施方式的车辆运动控制方法的对象的车辆(以下称为“车辆α”)上。

如图所示，车辆运动控制系统10具备：传感器类12、行驶促动器14、作为车辆运动控制装置的控制器16。

传感器类12由检测车辆α的周边状况的各种检测器(车载摄像机、雷达以及激光雷达等)、和检测与车辆α的行驶状态对应的内部信息的各种检测设备(加速器踏板传感器、车速传感器、加速度传感器、操舵角传感器以及横摆率传感器等)构成。传感器类12将检测出的周边信息输出给控制器16。特别是，在本实施方式中，作为传感器类12的一部分的操舵角传感器检测车辆α的操舵角θ_s，并输出给控制器16。

另外，根据使控制器16获取其他必要的外部信息(GPS信息等)的观点，车辆运动控制系统10也可以具备用于访问车辆α的外部的系统的通信单元。

行驶促动器14是基于来自控制器16的指令进行操作以使车辆α成为期望的运动状态的装置。行驶促动器14主要由调节车辆α的前后方向上的加速度的驱动系统促动器、以及进行车辆α的转弯操作的操舵系统促动器构成。

例如，在车辆α搭载发动机作为行驶驱动源的情况下，驱动系促动器由调节对发动机的空气供给量(节气门开度)的节气门阀、以及调节对车辆α的车轮施加的制动力的摩擦制动器等构成。

另外，在车辆α搭载电动机作为行驶驱动源的情况下(混合动力车辆或电动汽车的情况下)，驱动系促动器由调节向电动机供给的电力的电力调节装置(逆变器及转换器等)构成。另外，在该情况下，驱动系促动器中的减速功能也可以代替摩擦制动器或与其一起，通过操作了电力调节装置的电动机的再生运转(再生制动)来实现。

另一方面，操舵系统促动器由电动动力转向系统中控制转向扭矩的辅助电动机等构成。

控制器16由具备中央运算装置(CPU)、读出专用存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)以及输入输出接口(I/O接口)的计算机构成。而且，控制器16被编程为可执行后述的车辆运动控制方法中的各处理。

特别是，控制器16具备由上述各种硬件构成及程序实现的设定部16a及操作部16b。

设定部16a将存储有预先设定的后述的修正前后加速度A_{fr_c}的存储区域、和来自传感器类12的操舵角θ_s及其他必要的信息作为输入，并通过参照该存储区域，来生成向操作部16b输出的指令信号。特别是，在设定部16a的存储区域中存储有通过基于转向操作的转弯动作对车辆α作用横向的加速度的过渡运动(特别是车道变更)中设定的修正前后加速度A_{fr_c}。

更详细地说，设定部16a根据车道变更中的对加速器踏板的操作量、或者基于来自自动驾驶(ADAS：Advanced Driver Assistance Systems)的指令的请求驱动力，来运算基本前后加速度A_{fr_tb}。在此，基本前后加速度A_{fr_tb}相当于用于根据行驶场景对车辆α实现所意图的平移运动的加速度的目标值(与请求驱动力对应的目标值)。进而，设定部16a将操舵角θ_s作为输入来运算修正前后加速度A_{fr_c}。在此，修正前后加速度A_{fr_c}是根据抑制车辆α行驶中的乘员O的姿态变化的观点而确定的加速度的修正值。关于修正前后加速度A_{fr_c}的设定的详细情况将在后面叙述。而且，设定部16a通过在基本前后加速度A_{fr_tb}上加上修正前后加速度A_{fr_tc}来运算最终目标前后加速度A_{fr_t}，并输出给操作部16b。

操作部16b以使车辆α的实际前后加速度接近最终目标前后加速度A_{fr_t}的方式运算行驶促动器14的操作量，并基于该操作量操作行驶促动器14。更具体而言，操作部16b以满足最终目标前后加速度A_{fr_t}的方式操作节气门开度、电动机输出或摩擦制动器。特别是，在车辆α由电动汽车构成的情况下，在使最终目标前后加速度A_{fr_t}的大小增加的情况(使车辆α加速的情况)下，操作部16b以对电动机施加正扭矩的方式操作电力调节装置。另一方面，在使最终目标前后加速度A_{fr_t}的大小减小的情况下(使车辆α减速的情况下)，操作部16b以对电动机施加负扭矩的方式操作电力调节装置、或者增加基于摩擦制动器的制动力、或者执行这两种操作。

另外，控制器16的功能可以通过ADAS(Advanced Driver Assistance Systems)控制器、电动机控制器、ECU(Engine Control Unit)或者车辆控制器等搭载在车辆α上的任意计算机来实现。另外，控制器16可以构成为一个装置，也可以构成为分成多个装置并由该多个装置分散处理各处理。

以下，以上述结构为前提，对各实施方式的车辆运动控制方法进行详细说明。另外，为了参考，在本说明书中使用的车辆α中，如图2那样确定各方向及角度。更具体地说，“铅垂方向”相当于ζ轴方向，“前后方向”相当于ξ轴方向，“横向”相当于η轴方向。进而，以乘员O的躯干为轴，在ζ－η平面上，以从ζ轴朝向η轴的方向为正的角度称为“侧倾姿态角φ_ro”。另外，以乘员O的躯干为轴，在ζ－ξ平面上，以从ζ轴朝向ξ轴的方向为正的角度称为“俯仰姿态角φ_pi”。

[第一实施方式]

以下，说明第一实施方式的车辆运动控制方法。

图3是说明本实施方式的车辆运动控制方法的流程图。另外，控制器16以每个规定的控制周期反复执行以下说明的处理。

首先，在步骤S110中，控制器16检测针对车辆α的车道变更请求。具体而言，控制器16将乘员O(特别是驾驶员)对方向指示器的操作的检测、或者来自执行自动驾驶控制的ADAS控制器的车道变更指令的接收作为车道变更请求的检测进行处理。另外，在控制器16由ADAS控制器构成的情况下，也可以构成为将控制器16自身判断出的车道变更的开始时刻作为车道变更请求的检测进行处理。

在步骤S120中，控制器16从传感器类12获取操舵角θ_s。另外，在本实施方式中，操舵角θ_s被用作车道变更的进行度的指标。

图4是说明操舵角θ_s与车道变更的进行度的关系的图。另外，以下为了便于说明，将车辆α向左转弯的方向定义为操舵角θ_s的正方向。

如图所示，车道变更根据车辆α的过渡运动的状态，分为前半的移动阶段I和后半的返回阶段II。而且，移动阶段I和返回阶段II进一步分别分为操舵角θ_s的绝对值增减的两种过渡运动。

更具体而言，在移动阶段I中，为了使车辆α从当前的行驶车道移动到车道变更目标的相邻车道而施加正方向的转弯力(操舵角θ_s为正)。即，移动阶段I是图中向左的横向加速度A_la作用于车辆α的过渡运动区间。进而，移动阶段I分为操舵角θ_s从0增加到最大操舵角θ_smax的第一移动阶段I－1、和从最大操舵角θ_smax再次减少到0的第二移动阶段I－2。即，第一移动阶段I－1是横向加速度A_la的绝对值(操舵角θ_s的绝对值)增加的过渡运动区间。另外，第二移动阶段I－2是横向加速度A_la的绝对值(操舵角θ_s的绝对值)减少的过渡运动区间。

另一方面，在返回阶段II中，为了在变更目标的相邻车道中使车辆α的方向返回而施加负方向的转弯力(操舵角θ_s为负)。即，返回阶段II是与移动阶段I时反向的图中向右的横向加速度A_la作用于车辆α的过渡运动区间。进而，返回阶段II分为第一返回阶段II－1和第二返回阶段II－2，在第一返回阶段II－1中，第二移动阶段I－2完成并且操舵角θ_s从0减小到最小操舵角θ_smin(θ_s<0)，在第二返回阶段II－2中，操舵角θ_s从最小操舵角θ_smin再次增大到0。即，第一返回阶段II－1是横向加速度A_la的绝对值(操舵角θ_s的绝对值)增加的过渡运动区间。另外，第二返回阶段II－2是横向加速度A_la的绝对值(操舵角θ_s的绝对值)减少的过渡运动区间。

因此，在构成车道变更的各阶段中，作用于车辆α的横向加速度A_la的方向(操舵角θ_s)以不同的模式进行变化，所以通过参照操舵角θ_s能够掌握当前的车道变更的进行度。

返回到图3，在步骤S130中，控制器16运算修正前后加速度A_{fr_tc}。具体而言，控制器16基于在步骤S120中获取的操舵角θ_s，参照存储在存储区域中的修正前后加速度A_{fr_tc}，运算与当前的车辆α的运动状态对应的修正前后加速度A_{fr_tc}。

然后，在步骤S140中，控制器16通过将基本前后加速度A_{fr_tb}与运算出的修正前后加速度A_{fr_tc}相加而求出最终目标前后加速度A_{fr_t}，并且操作行驶促动器14使得车辆α的实际前后加速度接近最终目标前后加速度A_{fr_t}。

接着，关于本实施方式的车辆运动控制方法，对成为背景的课题及解决该课题的机理进行说明。

参照图4可知，在车道变更中，通过在移动阶段I和返回阶段II中分别产生朝向互不相同的横向加速度A_la，由此对乘员O作用侧倾方向上的惯性力(以下也称为“侧倾方向惯性力F_{i_ro}”)。因此，在车道变更中，乘员O的姿态容易变化。这样的乘员O的姿态变化成为晕车的主要原因。

若更详细地说明，则存在如下说法：晕车的原因是由于乘员O的身体和头部的运动，使运动感觉器感知的运动和基于视觉等的运动识别的不匹配(感觉混乱理论：MotionConflict Theory)。特别是，根据该感觉混乱理论，由于该不匹配随时间积累，所以当超过一定的水平时，容易出现晕车症状。

当将其应用于上述车道变更的场景时，当对乘员O作用侧倾方向惯性力F_{i_ro}时，乘员O的头部相对于躯干在侧倾方向上摆动。其结果是，乘员O会持续感觉到运动感觉器所感知的运动(头部在侧倾方向上的摆动)与基于视觉的运动识别(从乘员O观察到的车辆α外的景色的动作)之间的不匹配，从而容易诱发晕车。

在本实施方式中，鉴于这一点，在车道变更的场景中根据抑制乘员O在侧倾方向上的姿态变化的观点，设定修正前后加速度A_{fr_tc}。

图5A是说明在本实施方式中设定的修正前后加速度A_{fr_tc}的图。如图所示，在本实施方式中，修正前后加速度A_{fr_tc}的方向在车道变更中的全部阶段中被设定为沿着车辆α的前进方向的正方向。另外，修正前后加速度A_{fr_c}的大小(以下，也称为“设定加速度值|a|”)，在车道变更中的全部阶段中，被设定为乘车时感觉阈值a_th程度的微小大小的一定值。

另外，本说明书中的乘车时感觉阈值a_th是指乘车在车辆α上的乘员O在平移方向(特别是前后方向)上能够识别该车辆α处于加速或减速状态的加速度的大小的下限值。因此，如果将设定加速度值|a|设定为乘车时感觉阈值a_th程度，则能够使乘员O识别不出与相对于基本前后加速度A_{fr_tb}的修正前后加速度A_{fr_tc}相当的加速度变化。

在此，已知一般在实验室水平的静态环境下(不作用振动等外力的环境下)，人在身体前后方向上可识别的加速度的下限值(以下也称为“标准感觉阈值”)为约0.05～约0.1[m/s²]的范围。该事实例如记载在“Predicting direction detection thresholds forarbitrary translational acceleration profiles in the horizontal plane”(Florian Soyka，Paolo Robuffo Giordano，Karl Beykirch，Heinrich H.Bulthoff著，2010，Experimental Brain Research)等中。

在此基础上，本发明者们锐意研究的结果发现，在车辆行驶环境下暴露于振动等外部因素的情况下，乘员O能够识别的加速度的大小的下限值(以下也称为“乘车时感觉阈值a_th”)大于标准感觉阈值。更具体地说，本发明者们通过实验发现乘车时感觉阈值a_th提高到标准感觉阈值的数倍以上(特别是2～3倍左右)。因此，在本实施方式中，将乘车时感觉阈值a_th设定为大致0.2～0.3[m/s²]的范围。

特别是，根据在使乘员O认识不到加速或减速的范围内尽可能提高侧倾姿态角φ_ro的变化(乘员O的姿态变化)的抑制效果的观点，乘车时感觉阈值a_th优选从上述数值范围中一定以上的范围(例如0.25[m/s²]以上)中选择。

图5B是说明设定了本实施方式的修正前后加速度A_{fr_c}的情况下的效果的图。特别是，图5B表示将横轴设为修正前后加速度A_{fr_c}，将纵轴设为作为乘员O的姿态变化的指标的侧倾姿态角φ_ro的最大振幅的曲线图。

从图5B可知，若将修正前后加速度A_{fr_c}的方向设定为正的方向(使车辆α加速)，则与不设定修正前后加速度A_{fr_c}的情况或将其方向设定为负的方向的情况(A_{fr_c}≤0的情况)相比，侧倾姿态角φ_ro变小。这是因为，通过向前进方向施加加速度，对乘员O作用向座椅S的座面按压的方向的惯性力，该乘员O的躯干与座椅S的座面之间的摩擦增加，乘员O的姿态难以变化。因此，通过在车道变更中的一部分或全部区间中将修正前后加速度A_{fr_c}的方向设定为正方向，能够降低侧倾姿态角φ_ro的变化。

另一方面，根据上述理论，基本上可以认为，修正前后加速度A_{fr_c}的大小向正方向越增大，则侧倾姿态角φ_ro的变化越变得更小。但是，本发明者们还着眼于以下方面：若赋予一定以上大小的修正前后加速度A_{fr_c}(特别是大大超过上述乘车时感觉阈值a_th的大小的修正前后加速度A_{fr_c})，则乘员O将其识别为实际的车辆α的加减速，从而有可能感觉到不适感，以及有可能对与车辆α的本来的行驶目的对应的运动状态(基于基本前后加速度A_{fr_tb}的车速)带来影响。

因此，根据更可靠地避免这样的给乘员O带来的不适感及对与车辆α的行驶目的对应的运动状态的影响的观点，在本实施方式中将设定加速度值|a|设定为上述乘车时感觉阈值a_th程度的微小值。由此，在实现了抑制乘员O的姿态变化的功能的基础上，不会使乘员O将修正前后加速度A_{fr_c}识别为实际的车辆α的加减速，从而能够抑制带来不适感的情况，并且能够进一步降低对与车辆α的行驶目的对应的运动状态的影响。

另外，在上述车道变更中，由于根据本来的行驶目的对车辆α设定了基本前后加速度A_{fr_tb}，所以对乘员O作用与其对应的车辆前后方向(俯仰方向)的惯性力。特别地，当基本前后加速度A_{fr_tb}大的情况下，乘员O的头部相应地摆动(俯仰姿态角φ_pi的变化增大)。与此相对，根据本实施方式的车辆运动控制方法，由于通过被设定为正方向的修正前后加速度A_{fr_c}的作用而产生将乘员O向座椅S按压的作用，与侧倾姿态角φ_ro的变化同样地也能够抑制俯仰姿态角φ_pi的变化。即，能够降低乘员O在侧倾方向及俯仰方向上的双方的姿态变化。

根据具有以上说明的结构的本实施方式，能够发挥以下的作用效果。

在本实施方式中，提供一种车辆运动控制方法，在车辆α产生横向的加速度(横向加速度A_la)的车辆过渡运动中(车道变更中)(步骤S110)控制车辆α的运动状态。在该车辆运动控制方法中，设定用于对根据用于车辆α行驶的请求驱动力而确定的基本前后加速度A_{fr_tb}进行修正的修正前后加速度A_{fr_c}(步骤S130)，并根据基本前后加速度A_{fr_tb}和修正前后加速度A_{fr_tc}来确定目标前后加速度(最终目标前后加速度A_{fr_t})，基于该最终目标前后加速度A_{fr_t}来操作车辆α的行驶促动器14(步骤S140)。而且，根据抑制车辆α的乘员O的侧倾方向的姿态变化(侧倾姿态角φ_ro)的观点来确定修正前后加速度A_{fr_c}的方向和大小。

由此，在横向加速度A_la作用于车辆α的车辆过渡运动中，通过相对于与本来的运动目的对应的基本前后加速度A_{fr_tb}调节车辆α的前后方向上的加速度的方向和大小的简单方法，能够抑制乘员O的侧倾方向的姿态变化。即，不使用用于使座椅S可动的复杂的机械构造等，就能够实现车辆过渡运动中的乘员O的姿态的稳定化。

另外，在本实施方式中，将修正前后加速度A_{fr_tc}的方向设定为沿着车辆α的前进方向的正方向(即加速方向)。

由此，能够以增加该乘员O的躯干与座椅S的座面之间的摩擦力的方式对乘员O作用惯性力，因此能够进一步提高抑制乘员O的姿态变化的效果。

特别是，在本实施方式中，将修正前后加速度A_{fr_tc}的大小设定为基于车辆α的行驶环境修正了针对人的平移加速度的感觉阈值(标准感觉阈值)后的乘车时感觉阈值a_th或者与其接近的值。

由此，在车辆过渡运动中，在使乘员O认识不到加减速感的范围内，能够将修正前后加速度A_{fr_tc}的大小(设定加速度值|a|)设定为相对于基本前后加速度A_{fr_tb}的大小足够小。因此，能够在发挥抑制乘员O的侧倾方向的姿态变化的效果的同时，抑制乘员O识别加减速的情况，在此基础上，能够以不会与车辆α的本来的行驶目的大幅地偏离的方式设定修正前后加速度A_{fr_tc}。

进而，根据本实施方式，提供一种控制器16，作为用于执行上述车辆运动控制方法的车辆运动控制装置。该控制器16在车辆α产生横向的加速度(横向加速度A_la)的车辆过渡运动中，控制车辆α的运动状态。

而且，控制器16具有：设定部16a，其设定用于对根据用于使车辆α行驶的请求驱动力而确定的基本前后加速度A_{fr_tb}进行修正的修正前后加速度A_{fr_c}；操作部16b，其根据基本前后加速度A_{fr_tb}及修正前后加速度A_{fr_tc}来确定目标前后加速度(最终目标前后加速度A_{fr_t})，并基于最终目标前后加速度A_{fr_t}来操作车辆α的行驶促动器14。

由此，实现用于执行上述车辆运动控制方法的优选的控制结构。

[第二实施方式]

以下，对第二实施方式进行说明。另外，对与第一实施方式相同的要素标注相同的符号，并省略其说明。本实施方式相对于第一实施方式，图3的步骤S130中的处理(修正前后加速度A_{fr_c}的设定)的内容不同。

图6是说明本实施方式中的修正前后加速度A_{fr_c}的设定的流程图。另外，本流程图的处理接着在图3中说明的步骤S120中的操舵角θ_s的获取而开始。

首先，在步骤S131中，控制器16运算操舵角速度ω_s。具体而言，控制器16通过对操舵角θ_s进行时间微分来运算操舵角速度ω_s。另外，也可以取而代之，采用控制器16接收由传感器类12(特别是在被电子控制的操舵系统中标准搭载的操舵角传感器)运算出的操舵角速度ω_s的结构。

特别是，在本实施方式中，操舵角速度ω_s可以与操舵角θ_s一起用作车道变更的进行度的指标。更具体地说明，车道变更中的操舵角速度ω_s可以被认为是横向加速度A_la的时间变化率(以下也称为“横向冲击跃度J_la”)的示意量。因此，通过参照操舵角θ_s和操舵角速度ω_s这两者，除了可判定当前的车辆α的车道变更的进行度是移动阶段I还是返回阶段II(操舵角θ_s是正还是负)之外，还能够更详细地检测是第一移动阶段I－1还是第二移动阶段I－2(操舵角速度ω_s是正还是负)，以及判定是第一返回阶段II－1还是第二返回阶段II－2(操舵角速度ω_s是正还是负)。

接着，在步骤S132中，控制器16运算加减速判定值D。在此，加减速判定值D是用于根据当前的车道变更的进行度的指标即操舵角θ_s及操舵角速度ω_s来确定适当方向的修正前后加速度A_{fr_c}的符号规定值。具体而言，控制器16基于以下的式(1)运算加减速判定值D。

D＝-sgn(θ_s×ω_s) (1)

其中，“sgn()”是由以下的式(2)定义的符号函数。

在步骤S133中，控制器16运算暂定加速度A_pr，作为进行滤波处理之前的修正前后加速度A_{fr_c}的暂定值。具体而言，控制器16通过对在步骤S132中运算出的加减速判定值D乘以在第一实施方式中说明的设定加速度值|a|，来求出暂定加速度A_pr。

在步骤S134中，控制器16对求出的暂定加速度A_pre执行高通滤波处理。该高通滤波处理是在车道变更中的车辆α的稳定运动状态下，以将修正前后加速度A_{fr_c}设定为“0”为目的而执行的。在此，本实施方式中的稳定运动状态是指车辆α的前后方向或横向上的实际加速度小到能够判断为实质上不带来乘员O的姿态变化的程度的状态。即，通过执行该高通滤波处理，在这样的稳定运动状态下，不应用修正前后加速度A_{fr_c}，而实现与车辆α的本来的驱动力要求对应的加减速状态。

在步骤S135中，控制器16对高通滤波处理后的暂定加速度A_pre进一步执行低通滤波处理。另外，该低通滤波处理是以使加减速信号的变化(操舵角速度ω_s的值)为设定值以下为意图而执行的。即，该低通滤波处理的目的在于，在操舵角速度ω_s(相当于加速度冲击跃度)因某些原因而在短时间内发生了变化的情况下，抑制因修正前后加速度A_{fr_c}的方向在短时间内切换而对乘员O的运动感觉造成影响的情况。

而且，控制器16使用如上述那样设定的修正前后加速度A_{fr_c}转移到上述步骤S140的处理。

对通过以上说明的本实施方式的车辆运动控制方法设定的修正前后加速度A_{fr_c}的方式进行说明。

图7是对通过本实施方式的车辆运动控制方法设定的修正前后加速度A_{fr_c}的方式进行说明的图。特别是，图7(a)～图7(d)分别表示与车道变更的行进对应的横向加速度A_la和横向冲击跃度J_la、修正前后加速度A_{fr_c}、操舵角θ_s及操舵角速度ω_s、以及加减速判定值D。

如图所示，根据本实施方式的车辆运动控制方法，在操舵角θ_s(横向加速度A_la)为正的移动阶段I中，在操舵角速度ω_s(横向冲击跃度J_la)为正的第一移动阶段I－1中，加减速判定值D为－1，修正前后加速度A_{fr_c}被设定为负(减速方向)。另一方面，在操舵角速度ω_s(横向冲击跃度J_la)为负的第二移动阶段I－2中，加减速判定值D为1，修正前后加速度A_{fr_c}被设定为正(加速方向)。

另外，在操舵角θ_s(横向加速度A_la)为负的返回阶段II中，在操舵角速度ω_s(横向冲击跃度J_la)为正的第一返回阶段II－1中，加减速判定值D为－1，修正前后加速度A_{fr_c}被设定为负(减速方向)。另一方面，在操舵角速度ω_s(横向冲击跃度J_la)为负的第二返回阶段II－2中，加减速判定值D为1，修正前后加速度A_{fr_c}被设定为正(加速方向)。

即，在本实施方式中，在车道变更中，在操舵角θ_s的绝对值增加(θ_s及ω_s相互为相同符号)的第一移动阶段I－1及第一返回阶段II－1中，修正前后加速度A_{fr_c}的方向被设定为减速方向。另外，在操舵角θ_s的绝对值减少(θ_s及ω_s相互为不同符号)的第二移动阶段I－2及第二返回阶段II－2中，修正前后加速度A_{fr_c}的方向被设定为加速方向。

由此，能够在车道变更中产生能够抑制乘员O的侧倾姿态角φ_ro的变化的正方向的加速度，并且能够在车道变更前后抑制与车辆α本来要求的运动目的的偏差(即，基于修正前后加速度A_{fr_c}的车道变更中的速度的增减)。因此，能够抑制车道变更中的乘员O的侧倾方向的姿态变化，并且能够更可靠地避免对车辆α本来要求的运动状态的影响(车辆α的非意图的速度变化)。

另外，如果是基于上述的图6的逻辑的修正前后加速度A_{fr_c}的方向的决定方法，则如图7(b)所示，与修正前后加速度A_{fr_c}的大小(设定加速度值|a|)无关，而能够使基于修正前后加速度A_{fr_c}的车道变更中的速度的增减(车道变更中的修正前后加速度A_{fr_c}的积分值)大致为0。因此，基本上与修正前后加速度A_{fr_c}的大小无关，能够抑制对车辆α本来所要求的运动状态造成的影响。因此，如果仅以抑制乘员O的侧倾姿态角φ_ro的变化为目的，则优选将设定加速度值|a|设定为超过乘车时感觉阈值a_th的值。但是，在本实施方式中，也与第一实施方式同样，根据抑制对乘员O带来基于修正前后加速度A_{fr_c}的加速/减速的识别所引起的不适感的观点，最优选将设定加速度值|a|设定为与乘车时感觉阈值a_th相同程度的值。

接着，通过基于本实施方式的车辆运动控制方法的实施例1、2与比较例的对比，说明该车辆运动控制方法的作用效果。

(实施例1)

对由电动车辆构成的车辆α的乘员O的姿态变化的举动应用倒立摆模型，在以下的条件下进行模拟。

(i)车道变更的条件

将车道变更的时间(从开始移动阶段I直至结束返回阶段II为止的时间)设为4秒，以使车道变更的执行前后的车速相互大致相同的方式设定了基本前后加速度A_{fr_tb}。

(ii)修正前后加速度A_{fr_c}

按照图6中说明的控制逻辑，设定了修正前后加速度A_{fr_c}的方向。特别是，将移动阶段I中的基本前后加速度A_{fr_tb}设定为，从第一移动阶段I－1开始经过约0.5秒通过电动机再生运转而减速，同时在第二移动阶段I－2中通过电动机动力运转而加速。另外，将返回阶段II中的基本前后加速度A_{fr_tb}设定为，从第一返回阶段II－1开始经过约1秒通过电动机再生运转而减速，并且在第二返回阶段II－2中通过电动机动力运转而加速。进而，将修正前后加速度A_{fr_c}的大小(设定加速度值|a|)设定为0.5[m/s²](乘车时感觉阈值a_th的2倍左右)。

(实施例2)

除了将设定加速度值|a|设定为0.25[m/s²](与乘车时感觉阈值a_th相同程度)这一点之外，其余在与实施例1相同的条件下进行了模拟。

(比较例)

不执行车道变更中的前后方向的加减速(将修正前后加速度A_{fr_c}设定为0)，在与实施例1及实施例2相同的条件下进行模拟。

(结果和考察)

图8表示实施例1、实施例2及比较例的模拟结果。特别是，图8(a)～图8(c)分别表示横向加速度A_la的变化、修正前后加速度A_{fr_c}的变化、以及侧倾姿态角φ_ro(倒立摆的倾斜角)的变化。

如图所示可知，相对于比较例，在实施例1和2中均抑制了车道变更中的侧倾姿态角φ_ro的变化。另外，使修正前后加速度A_{fr_c}的大小(设定加速度值|a|)大于乘车时感觉阈值a_th的实施例1，与使设定加速度值|a|为与乘车时感觉阈值a_th相同程度的实施例2相比，抑制侧倾姿态角φ_ro的变化的效果稍有提高。

另一方面，若如实施例1那样使设定加速度值|a|大于乘车时感觉阈值a_th，则由于乘员O会识别出车辆α的加速或减速，所以可以设想到给该乘员O带来不适感的可能性。因此，根据发挥抑制侧倾姿态角φ_ro的变化的效果，并且降低给乘员O带来不适感的可能性的观点，认为最优选如实施例2那样使设定加速度值|a|为与乘车时感觉阈值a_th相同程度。特别是，即使是实施例2，与不应用修正前后加速度A_{fr_c}的比较例的情况相比，侧倾姿态角φ_ro的振幅也至少减少17％左右。

根据具有以上说明的结构的本实施方式的车辆运动控制方法，起到以下的作用效果。

在本实施方式中，将车辆过渡运动设定为作用于车辆α的横向加速度A_la的变化和进行度对应的车道变更。另外，在车道变更中的横向加速度A_la的绝对值减少的区间(第二移动阶段I－2及第二返回阶段II－2)中，将修正前后加速度A_{fr_c}的方向设定为沿着车辆α的加速方向的正方向(图7)。

由此，在经过一定期间的作为车辆过渡运动的车道变更中，能够确保作用有将乘员O向座椅S的方向按压的惯性力(朝向车辆后方的惯性力)的区间。因此，能够发挥在车道变更中确保乘员O与座椅S之间的摩擦的功能，能够实现对乘员O的姿态变化的抑制。

特别是，在本实施方式中，在车道变更中的横向加速度A_la的绝对值增加的区间(第一移动阶段I－1和第一返回阶段II－1)中，将修正前后加速度A_{fr_c}的方向设定为沿着车辆α的减速方向的负方向(图7)。

由此，在车道变更中，能够确保一定的减速区间，以抵消由于如上所述设定正方向的修正前后加速度A_{fr_c}而引起的车速的增加量。因此，由于能够抑制车道变更前后的车速变化，所以能够发挥抑制乘员O的姿态变化的效果，并且更可靠地避免对车辆α本来要求的运动状态的影响。

进而，这样，在横向加速度A_la的绝对值增加的区间(产生较强的加速感或减速感的区间)中，反而将修正前后加速度A_{fr_c}设定为负，对乘员O作用远离座椅S的方向的惯性力，由此推测产生使乘员O的身体追随车辆运动的效果。因此，也可以期待发挥使乘员O不易感觉到成为晕车的主要原因的运动感觉和视觉的偏差的效果。

另外，在本实施方式中，作为车道变更中的横向加速度A_la的变化的示意量，获取车辆α的操舵角θ_s及作为操舵角θ_s的时间微分值的操舵角速度ω_s(步骤S120及步骤S131)。而且，在操舵角θ_s和操舵角速度ω_s的积为正的情况下，将车道变更中的修正前后加速度A_{fr_c}的方向设定为沿着车辆α的减速方向的负方向，在操舵角θ_s和操舵角速度ω_s的积为负的情况下，将车道变更中的修正前后加速度A_{fr_c}的方向设定为沿着车辆α的加速方向的正方向(式(1)和式(2))。

由此，根据车道变更中的横向加速度A_la的变化(即，车道变更的进行度)，能够维持确保乘员O和座椅S之间的摩擦的功能，并且根据能够更可靠地避免车道变更前后对车辆α的要求行驶状态的影响的观点，实现用于设定适当的修正前后加速度A_{fr_c}的方向的运算逻辑。

另外，也可以代替上述操舵角θ_s以及操舵角速度ω_s，而采用获取车道变更中的横向加速度A_la的检测值(以下也称为“横向加速度检测值A_{la_d}”)以及作为其时间微分值的横向冲击跃度J_la作为与车道变更的进行度对应的参数的结构。

更详细地说，作为车道变更中的横向加速度A_la的变化的示意量，获取横向加速度检测值A_{la_d}及横向冲击跃度J_la，在横向加速度检测值A_{la_d}及横向冲击跃度J_la的积为正的情况下，将车道变更中的修正前后加速度A_{fr_c}的方向设定为沿着车辆α的减速方向的负方向，在横向加速度检测值A_{la_d}及横向冲击跃度J_la的积为负的情况下，将车道变更中的修正前后加速度A_{fr_c}的方向设定为沿着车辆α的加速方向的正方向的方式(参照图7(a))也是本申请说明书等的公开事项。

另一方面，操舵角θ_s和操舵角速度ω_s在一般被电子控制的操舵系统中，包含在大致作为标准而具备的传感器信号中。而且，在车道变更那样的线性区域(轮胎横向力相对于轮胎滑移角能够线性比例近似的区域)中的车辆过渡运动中，在理论上，已知操舵角θ_s以及操舵角速度ω_s分别与横向加速度A_la以及横向冲击跃度J_la的波形大致一致。另外，横向冲击跃度J_la需要对由加速度传感器检测出的横向加速度检测值A_{la_d}进行微分来运算，但由于包含较多的噪声，因此为了确保其精度而要求下功夫。因此，作为在本申请中设想的车道变更中示意横向加速度A_la的变化的量，更优选使用操舵角θ_s以及操舵角速度ω_s。

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但上述各实施方式及各变形例只不过表示本发明的应用例的一部分，并不是将本发明的技术范围限定于上述实施方式的具体结构的意思。

例如，如上所述，应用上述各实施方式的车辆运动控制方法的车辆α既可以应用于电动车辆，也可以应用于由发动机驱动的车辆。但是，上述各实施方式的车辆运动控制方法通过应用于如电动机的动力运行控制及再生控制那样能够通过响应性更高的电控制进行加减速的电动车辆，能够更高精度地执行。

另外，在上述各实施方式中，作为实现车辆α的前后方向上的减速的行驶促动器14，说明了使用摩擦制动及再生制动的例子。但是，也可以通过机械构造(使驱动系统的内部电阻可变的构造等)来实现车辆α的减速。

进而，在第二实施方式中，说明了以使在车道变更前后车速变化大致为0的方式设定修正前后加速度A_{fr_c}的例子。但是，不限于此，也可以采用虽然在车道变更前后伴随若干的车速增加或减速，但至少与在该车道变更中持续施加正方向的加速度的情况相比能够抑制车速增加的控制方式(在车道变更中至少一部分包含将修正前后加速度A_{fr_c}设定为0以下的区间的控制)。

另外，在上述各实施方式中，设想控制器16自动执行车道变更中的车辆α的操舵角θ_s的操作的例子。但是，也可以取而代之，在车道变更中的操舵角θ_s的调整通过驾驶员对方向盘的操作而手动进行的车辆α中，应用上述各实施方式的控制。另一方面，以自动地执行车道变更中的操舵角θ_s的调整的结构为前提，通过事先掌握与车道变更的进行度对应的操舵角θ_s的变化的结构，也可以在上述各实施方式的控制中省略用于决定修正前后加速度A_{fr_c}的反馈要素(操舵角θ_s的检测)。由此，能够进一步提高控制响应性。

进而，在上述各实施方式中，说明了在车辆α产生横向加速度的车辆过渡运动是车道变更的情况的例子。但是，即使是车道变更以外的车辆过渡运动，在产生助长乘员O的侧倾方向的姿态变化的横向加速度的情景中，也能够对上述各实施方式的车辆运动控制方法施加若干变更来应用。例如，不限于车道变更，也可以采用当检测出车辆α的转弯时，将修正前后加速度A_{fr_c}设定为正向且一定值的结构。

另外，在上述各实施方式及变形例中，说明了使用操舵角θ_s及操舵角速度ω_s、或横向加速度检测值A_{la_d}及横向冲击跃度J_la作为表示车道变更的进行度的参数的例子。但是，也可以代替它们，根据其他物理量或外部信息等来确定表示车道变更的进行度的参数。

进而，在上述各实施方式中设想的乘车时感觉阈值a_th的数值范围不一定限定于上述的具体的值(约0.2～0.3[m/s²])。特别是，如果乘车时感觉阈值a_th是超过标准感觉阈值(约0.05～约0.1[m/s²])的值，则在能够发挥使乘员O识别不到加速或减速状态的效果的范围内，能够考虑各种要因(车辆α的规格或设想的行驶环境等)而设定为适当的值。

另外，用于使作为计算机的控制器16执行在上述各实施方式中说明的车辆运动控制方法的车辆运动控制程序、以及存储有该车辆运动控制程序的存储介质也包含在本申请的申请时的说明书等中记载的事项的范围内。

Claims (8)

1.一种车辆运动控制方法，在车辆产生横向的加速度的车辆过渡运动中，控制所述车辆的运动状态，其中，

设定用于对根据用于所述车辆行驶的请求驱动力而确定的基本前后加速度进行修正的修正前后加速度,

根据所述基本前后加速度和所述修正前后加速度确定目标前后加速度，并基于该目标前后加速度操作所述车辆的行驶促动器，

所述修正前后加速度的方向及大小根据抑制所述车辆的乘员的侧倾方向的姿态变化的观点而确定。

2.如权利要求1所述的车辆运动控制方法，其中，

在所述车辆过渡运动的至少一部分区间中，将所述修正前后加速度的方向设定为沿着所述车辆的前进方向的正方向。

3.如权利要求1或2所述的车辆运动控制方法，其中，

将所述修正前后加速度的大小设定为，基于所述车辆的行驶环境修正了人的相对于平移加速度的感觉阈值的乘车时感觉阈值或与其接近的值。

4.如权利要求3所述的车辆运动控制方法，其中，

将所述车辆过渡运动设定为作用于所述车辆的横向加速度的变化和进行度对应的车道变更，

在所述车道变更中的所述横向加速度的绝对值减少的区间中，将所述修正前后加速度的方向设定为沿着所述车辆的加速方向的正方向。

5.如权利要求4所述的车辆运动控制方法，其中，

在所述车道变更中的所述绝对值增加的区间中，将所述修正前后加速度的方向设定为沿着所述车辆的减速方向的负方向。

6.如权利要求5所述的车辆运动控制方法，其中，

获取所述车辆的操舵角以及作为所述操舵角的时间微分值的操舵角速度，作为所述车道变更中的所述横向加速度的变化的示意量，

在所述操舵角及所述操舵角速度的积为正的情况下，将所述车道变更中的所述修正前后加速度的方向设定为沿着所述车辆的减速方向的负方向，

在所述操舵角及所述操舵角速度的积为负的情况下，将所述车道变更中的所述修正前后加速度的方向设定为沿着所述车辆的加速方向的正方向。

7.如权利要求5所述的车辆运动控制方法，其中，

获取所述车辆的横向加速度检测值以及作为所述横向加速度检测值的时间微分值的横向冲击跃度，作为所述车道变更中的所述横向加速度的变化的示意量，

在所述横向加速度检测值及所述横向冲击跃度的积为正的情况下，将所述车道变更中的所述修正前后加速度的方向设定为沿着所述车辆的减速方向的负方向，

在所述横向加速度检测值及所述横向冲击跃度的积为负的情况下，将所述车道变更中的所述修正前后加速度的方向设定为沿着所述车辆的加速方向的正方向。

8.一种车辆运动控制装置，在车辆产生横向的加速度的车辆过渡运动中，控制所述车辆的运动状态，其中，该车辆运动控制装置具备：

设定部，其设定用于对根据用于所述车辆行驶的请求驱动力而确定的基本前后加速度进行修正的修正前后加速度；

操作部，其根据所述基本前后加速度及所述修正前后加速度确定目标前后加速度，并基于该目标前后加速度操作所述车辆的行驶促动器，

所述修正前后加速度的方向及大小根据抑制所述车辆的乘员的侧倾方向的姿态变化的观点而确定。

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