JP6662335B2 - 移動体運動制御装置、移動体運動制御方法、及び移動体運動制御プログラム - Google Patents

Description

本発明は、移動体運動制御装置、移動体運動制御方法、及び移動体運動制御プログラムに関する。

横風がある環境下で自動車等の移動体が移動する場合に、横風に応じた空気力が移動体に作用して変動する移動体の挙動を抑制する技術が知られている。例えば、車両の車体側面左右一対の圧力検出点における車体表面の圧力を、ホース又は管路を通じて唯一のセンサで差圧として検出し、検出した差圧を用いて横風外乱の車両挙動への影響を最小化する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この技術では、唯一のセンサで検出した車両の左右側面の差圧を用いて、横風帯への突入及び離脱を判断し、横風外乱の車両に対する影響を最小化する車両の制御量を求め、操舵機構を制御する。また、車両の前後左右に圧力計を設けて、これらの圧力計の出力値を用いて車両に作用する空気力を検出し、横風外乱による車両の挙動変化に対して、直進走行安定性等を図るために操舵補助する技術も提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開平５−１９３５１２号公報 特開２００７−１３１０１８号公報

しかしながら、車体側面左右一対の圧力検出点における車体表面圧力を、ホース又は管路を通じて唯一のセンサで差圧として検出する場合、センサと検出点間には車幅に応じた管路長が存在することとなる。圧力測定は、センサと検出点間の管路長が長いほど応答性が悪化する結果、空気力推定に時間遅れが生じる。このため、ホース又は管路を通じて唯一のセンサで差圧として検出する場合には、一定の横風を受けるトンネル出入口の横風帯走行のような条件では、横風帯への突入及び離脱の判断など限定的な効果は有するものの、横風帯への突入及び離脱時の過渡的な空気力を精度よく予測することはできない。この結果、橋梁走行時等の風向きが時々刻々と変化する状況では、空気力推定の時間遅れの影響から車両運動制御系が不安定化するなどの懸念もあり、十分な車両運動制御の効果を発揮できないという課題がある。また、車両の前後左右に圧力計を設けて、車両に作用する空気力を検出する場合には、より多くのセンサを車両に設置しなければならず、装置構成が複雑になる。従って、簡単な構成で移動体に作用する横風外乱等の空気力に応じて車両の挙動として生じる影響を抑制する移動体運動制御装置を提供することには改善の余地がある。

本発明は、上記事実を考慮してなされたもので、簡単な構成で、移動体に作用する空気力に応じて移動体の挙動として生じる影響を抑制することができる移動体運動制御装置、移動体運動制御方法、及び移動体運動制御プログラムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の移動体運動制御装置は、左右方向に離れた移動体前方の一対の個所各々の風圧を検出する検出部と、前記検出部で検出された左右各々における風圧の差に基づいて、前記移動体の挙動を変化させる方向に作用する空気力を予測する空気力予測部と、前記空気力予測部で予測された空気力に基づいて、前記空気力の作用に応じて変化する前記移動体の挙動を予測する挙動予測部と、前記移動体が、前記挙動予測部で予測された挙動を打ち消す挙動を行うように前記移動体の運動を制御する運動制御装置を制御する制御部と、を備え、前記空気力予測部は、前記一対の個所各々の風圧の立ち上がり又は立下りの検出時間の時間差が予め定めた閾値を超える場合は、前記風圧の差に基づいて、前記風圧の差に応じた第１の空気力を予測し、前記時間差が前記予め定めた閾値内の場合は、前記風圧の差に基づいて予測した前記風圧の差に応じた前記第１の空気力に相当する空気力と、前記移動体の移動に伴って変化する前記移動体に与えられる局所的な空気力であって、前記移動体の風帯への突入又は離絶の場合に過渡的に変化する空気力として、前記移動体の移動に伴って微小領域に作用する力を積分して求まる空気力のうち前記第１の空気力より大きい空気力の成分と、を加算して前記第１の空気力より大きくなる第２の空気力を予測し、前記挙動予測部は、前記時間差が前記閾値を超える場合は、前記第１の空気力の作用による前記移動体の挙動を予測し、前記時間差が前記閾値内の場合は、前記第２の空気力の作用による前記移動体の挙動を予測する。

本発明の移動体運動制御装置によれば、検出部は、左右方向に離れた移動体前方の一対の個所各々で検出する。これにより、移動に伴って移動体に作用する空気力に関係する物理量としての風圧を、早期に検出することができる。空気力予測部は、検出部で検出された一対の個所での風圧の差に基づいて、移動体の挙動を変化させる方向に作用する空気力を予測する。一対の個所での風圧は早期に検出され、その風圧の差は左右方向に離れた個所での風圧によるため、移動体の挙動を変化させる方向に作用する空気力の詳細な変化を表すものとなる。従って、風圧の差から移動体の挙動を変化させる方向に作用する空気力を精度よく予測することができる。挙動予測部は、空気力予測部で予測された空気力から空気力の作用に応じて変化する移動体の挙動を予測する。そして、制御部は、移動体が、挙動予測部で予測された挙動を打ち消す挙動を行うように移動体を制御する運動制御装置を制御する。このように、空気力を精度よく予測し、その予測した空気力を用いて移動体の挙動を予測して、予測された挙動を打ち消す挙動を行うように移動体を制御するので、簡単な構成でかつ短時間で移動体に作用する空気力に応じて移動体の挙動として生じる影響を抑制することができる。

前記検出部は、前記移動体の前方に左右対称に配置された一対の圧力センサであり、前記空気力予測部は、前記予め定めた閾値内の場合に、前記風圧の差に基づいて、前記移動体の移動に伴って作用する微小領域に対する力を積分することにより前記局所的な空気力を予測することができる。

前記検出部は、移動体前方の風圧を検出するので、圧力を示す物理量を検出可能であることが好ましい。また、移動体の挙動を変化させる方向として例えば左方向又は右方向から同じ空気力が作用する場合には、一対のセンサで検出される各々の風圧が同じ風圧で検出されることが好ましい。そこで、移動体の前方に左右対称に配置された一対の圧力センサにより移動体前方の風圧を検出し、検出された風圧の差から空気力を予測することで、移動体の挙動を変化させる方向として左方向及び右方向の各々に作用する空気力が同じである場合に、差圧は極性が相違した同じ大きさになり、空気力の大きさが左右の何れか一方向に偏ることなく予測することができる。

前記空気力予測部は、所定時間における前記風圧の周波数を導出し、かつ導出された周波数が予め定めた所定周波数以内の場合、前記風圧による空気力を定常空気力として、予め定めた低周波数用の定常空気力演算により前記第１の空気力を予測する第１の予測部と、前記周波数が前記所定周波数を超える場合、前記風圧による空気力を非定常空気力として、前記定常空気力演算と異なる予め定めた高周波数用の非定常空気力演算により前記第１の空気力を予測する第２の予測部を含む。

移動体の挙動は、移動体全体に横風に応じた空気力が作用する場合と、移動体の一部に横風に応じた空気力が作用する場合とで、異なる挙動を示す場合がある。例えば、横風に応じた空気力が移動体に作用する当初、つまり無風状態から横風が生じている場へ移動体が突入する場合には移動体の一部に空気力が作用し、移動体全体に横風が作用する場合と異なる移動体の挙動変化が生じる場合がある。そこで、空気力予測部において、検出部で検出された一対の風圧の時間差が、予め定めた閾値内の場合に、移動体の挙動を変化させる個所の局所的な空気力をさらに予測する。これにより、移動体の一部に横風等によって作用する空気力を精度よく予測できる。精度よく予測された空気力を用いて移動体の挙動を予測することで、無風状態から横風が生じている場へ移動体が突入する場合等のように移動体の一部に空気力が作用する場合であっても、移動体の挙動として生じる影響を抑制することができる。

この場合、前記局所的な空気力は、前記移動体の先端部に移動体の移動方向と交差する方向に作用する空気力とすることができる。

移動体の一部に作用する空気力を生じさせる横風等は、トンネルへの突入及び離脱等で代表される無風状態の場及び横風が生じている場の何れか一方の場から他方の場へ移動体が移動する場合がある。この場合、横風が生じている場は、風帯と考えることができ、移動体の移動は風帯へ突入する場合または風帯から離脱する場合に対応すると考えられる。そこで、局所的な空気力を、移動体の先端部又は後端部に移動体の移動方向と交差する方向に作用する空気力とすることで、風帯へ突入する場合及び風帯から離脱する場合に、移動体の一部に空気力が作用する場合であっても、移動体の挙動として生じる影響を抑制することができる。

前記挙動予測部で予測する前記移動体の挙動は、ヨーレート、及び横移動量とすることができる。

このように、移動体の挙動として生じる影響を抑制するために、ヨーレート、横移動量、ロールレート、及びピッチレートの少なくとも１つを用いることで、移動体の挙動を制御することができる。

前記制御部は、前記移動体の制動を制御することによって前記移動体が前記挙動予測部で予測された挙動を打ち消す挙動を行うように制御する。

このように、制御部が、移動体の制動を制御して予測された挙動を打ち消す挙動を行うように制御することで、移動体の横風安定性を向上させることができる。

本発明の移動体運動制御方法は、移動体に搭載されたコンピュータが、左右方向に離れた移動体前方の一対の個所の風圧を検出する検出部で検出された風圧の差に基づいて、前記移動体の挙動を変化させる方向に作用する空気力を予測し、予測された空気力に基づいて、前記空気力の作用に応じて変化する前記移動体の挙動を予測し、前記移動体が、予測された前記移動体の挙動を打ち消す挙動を行うように前記移動体の運動を制御する運動制御装置を制御する移動体運動制御方法であって、前記一対の個所各々の風圧の立ち上がり又は立下りの検出時間の時間差が予め定めた閾値を超える場合は、前記風圧の差に基づいて、前記風圧の差に応じた第１の空気力を予測し、前記時間差が前記予め定めた閾値内の場合は、前記風圧の差に基づいて予測した前記風圧の差に応じた前記第１の空気力に相当する空気力と、前記移動体の移動に伴って変化する前記移動体に与えられる局所的な空気力であって、前記移動体の風帯への突入又は離絶の場合に過渡的に変化する空気力として、前記移動体の移動に伴って微小領域に作用する力を積分して求まる空気力のうち前記第１の空気力より大きい空気力の成分と、を加算して前記第１の空気力より大きくなる第２の空気力を予測し、前記時間差が前記閾値を超える場合は、前記第１の空気力の作用による前記移動体の挙動を予測し、前記時間差が前記閾値内の場合は、前記第２の空気力の作用による前記移動体の挙動を予測する。

本発明の移動体運動制御プログラムは、コンピュータを、請求項１〜請求項６の何れか１項に記載された移動体運動制御装置として機能させる。

このような、移動体運動制御方法、及び移動体運動制御プログラムによっても、移動体に作用する空気力に応じて移動体の挙動として生じる影響を抑制することが可能になる。

以上説明したように本発明によれば、簡単な構成で、移動体に与えられた空気力に応じて車両の挙動として生じる影響を抑制することができる、という効果が得られる。

実施形態に係る移動体運動制御装置の構成の一例を示すブロック図である。 実施形態に係る車両運動制御装置の配置及び空気力に関する座標系の一例を示すイメージ図である。 本実施形態に係る車両運動制御装置の装置本体の一例を示す機能ブロック図である。 場面判定部における場面の判定の一例を示す説明図である。 車両に作用する空気力の時間特性の一例を示すイメージ図である。 定常空気力の実測値と予測結果との関係の一例を示すイメージ図である。 非定常空気力の実測値と予測結果との関係の一例を示すイメージ図である。 横風帯を通過する車両の状態の一例を示す模式図である。 横風帯への突入過程における車両の状態の一例を示す模式図である。 横風帯への突入過程におけるヨーモーメントの時間特性の一例を示すイメージ図である。 横風帯への突入過程で車両に作用する単位長さ当たりの空気力（横力）の一例を示すイメージ図である。 ヨーモーメントのオーバシュートを導出する過程の一例を示す模式図である。 横風帯に突入した際のヨーレートの時間特性の一例を示すイメージ図である。 横風帯に突入した際の走行軌跡の一例を示すイメージ図である。 本実施形態に係るコンピュータによる車両運動制御装置の処理の流れの一例を示すフローチャートである。 圧力センサに関するその他の配置の一例を示すイメージ図である。

以下、図面を参照して本発明に係る実施形態を説明する。
本実施形態は、横風によって移動体に作用する空気力により変化する移動体の挙動を相殺するように移動体の運動を制御する場合の一例を説明する。また、本実施形態では、移動体の一例として、自動車等の車両の運動を制御する場合を説明する。

図１に、本実施形態に係る移動体運動制御装置としての車両運動制御装置１０を、コンピュータにより実現する構成の一例を示す。
図１に示すように、車両運動制御装置１０として動作するコンピュータは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１２Ａ、ＲＡＭ（Random Access Memory）１２Ｂ、およびＲＯＭ（Read Only Memory）１２Ｃを備えた装置本体１２を含んで構成されている。ＲＯＭ１２Ｃは、横風によって移動体に作用する空気力により変化する移動体の挙動を相殺するように移動体の運動を制御する各種機能を実現するための車両挙動制御プログラム１２Ｐを含んでいる。装置本体１２は、入出力インタフェース（Ｉ／Ｏ）１２Ｄを備えており、ＣＰＵ１２Ａ、ＲＡＭ１２Ｂ、ＲＯＭ１２Ｃ、及びＩ／Ｏ１２Ｄは各々コマンド及びデータを授受可能なようにバス１２Ｅを介して接続されている。また、Ｉ／Ｏ１２Ｄには、車速を計測する車速センサ１４、複数個所で風圧を計測する一対の圧力センサ１６、車両周囲の大気圧及び温湿度を計測する大気圧及び温湿度センサ１７、不揮発性メモリ１８、及び車両運動制御部２０が接続されている。

装置本体１２は、車両挙動制御プログラム１２ＰがＲＯＭ１２Ｃから読み出されてＲＡＭ１２Ｂに展開され、ＲＡＭ１２Ｂに展開された車両挙動制御プログラム１２ＰがＣＰＵ１２Ａによって実行されることで、車両運動制御装置１０として動作する。なお、車両挙動制御プログラム１２Ｐは、横風によって移動体に作用する空気力により変化する移動体の挙動を相殺するように移動体の運動を制御する各種機能を実現するためのプロセスを含む（詳細は後述）。

図２に、車両運動制御装置１０として、車両に搭載された電子機器の配置例、及び空気力に関する座標系の一例を示す。

図２に示すように、車両には、車両運動制御装置１０の装置本体１２、車速を計測する車速センサ１４、風圧を計測する圧力センサ１６、車両周囲の大気圧及び温湿度を計測する大気圧及び温湿度センサ１７及び車両の運動を制御する車両運動制御部２０が搭載されている。本実施形態では、一対の圧力センサ１６の一例として、車両の前方でかつ車両幅方向の左右２か所に圧力センサを設置した場合を説明する。具体的には、一対の圧力センサ１６は、車両幅方向の左右２か所、つまり車両前方のフロントバンパＦＢＰ付近で、かつ左右の異なる位置に、前方右側設置の圧力センサ１６Ｒ及び前方左側設置の圧力センサ１６Ｌを設置した場合を説明する。

一対の圧力センサ１６は、左右の異なる位置に設置する場合、左右のバランスを考慮して、左右対称な位置またはその近傍の位置に設置することが好ましい。また、一対の圧力センサ１６は表面圧力を時系列で計測できればよい。このため、一対の圧力センサ１６は、車両表面に直接配置して表面圧力を直接計測しても良く、車両内部に配置し（埋め込み）、車両表面の孔から一対の圧力センサ１６各々まで連通管を介して計測しても良い。計測する場合は、車両表面に設けられる孔は、直接計測する場合と同様の左右対称な位置またはその近傍の位置に設けることが好ましい。さらに、一対の圧力センサ１６は、雨天時及び高温環境においても機能することが好ましい。

また、本実施形態では、空力６分力を用いて空気力を扱う。具体的には、空気力に関する座標系として、車両の重心ＣＭを原点とする３次元座標系を用いる。つまり、車両の重心ＣＭから車両前後方向の後方へ向かう方向をｘ方向の軸とし、車両の重心ＣＭから車両幅方向の右方へ向かう方向をｙ方向の軸とし、車両の重心ＣＭから車両上下方向の上方へ向かう方向をｚ方向の軸とする。そして、ｘ方向の軸に沿う方向に作用する空気力を空気力Ｆｘとし、ｙ方向の軸に沿う方向に作用する空気力を空気力Ｆｙとし、ｚ方向の軸に沿う方向に作用する空気力を空気力Ｆｚとする。また、ｘ方向の軸を中心に時計周りの回転方向に作用するモーメントをモーメントＭｘとし、ｙ方向の軸を中心に時計周りの回転方向に作用するモーメントをモーメントＭｙとし、ｚ方向の軸を中心に時計周りの回転方向に作用するモーメントをモーメントＭｚとする。

図３に、本実施形態に係る車両運動制御装置１０の装置本体１２の動作を機能的に分類したブロック構成の一例を示す。

図３に示すように、装置本体１２は、車速センサ１４、一対の圧力センサ１６、大気圧及び温湿度センサ１７から各々のセンサ出力に基づいて、車両に作用する空気力に応じて変化する車両の挙動を相殺する車両運動制御量を求めて、車両運動制御部２０へ出力する。なお、車両運動制御部２０は、車両の挙動に作用する操舵制御、制動制御、及びエンジン制御等の車両運動制御を行う機能部である。

装置本体１２は、情報取得部１２１、差圧演算部１２２、場面判定部１２３、オーバシュート演算部１２４、空気力演算部１２５、加算部１２８、及び車両運動演算部１２９を備えている。また、空気力演算部１２５は、周波数判定部１２６と、定常予測部１２７Ａ及び非定常予測部１２７Ｂの各予測部とを含んでいる。

情報取得部１２１は、車速センサ１４、一対の圧力センサ１６、大気圧及び温湿度センサ１７からの各々のセンサ出力を取得し、差圧演算部１２２へ出力する機能部である。

差圧演算部１２２は、圧力センサ１６に含まれる右側設置の圧力センサ１６Ｒ及び左側設置の圧力センサ１６Ｌの差圧を演算して、演算された差圧を各センサ出力と共に場面判定部１２３へ出力する機能部である。

本実施形態では、差圧演算部１２２は、ノイズ除去のために予め定めたカットオフ周波数を有する図示しないローパスフィルタを備えており、図示しないローパスフィルタでノイズが除去されたセンサ出力の圧力値を用いる。つまり、差圧演算部１２２は、図示しないローパスフィルタでノイズが除去されたセンサ出力である圧力センサ１６Ｒの圧力値ｐ１及び圧力センサ１６Ｌの圧力値ｐ２を用いて、次に示す（１）式により差圧Ｄｐを演算する。
Ｄｐ＝ｐ１−ｐ２ ・・・（１）

また、本実施形態では、車速の影響を排除するため、次に示す（２）式を用いて、無次元化する。つまり、（１）式を用いて演算された差圧Ｄｐに、動圧を除算して圧力係数ＤＣｐを演算する。
ＤＣｐ＝Ｄｐ／（０．５・ρ・Ｕ^２) ・・・（２）
上記の式では、Ｕは、車速［ｍ／ｓ］を示し、ρは、気流密度［ｋｇ／ｍ^３］を示す。気流密度ρは周知のように車両周囲の大気圧、並びに温湿度から算出することができる。

なお、本実施形態では、車速の影響を排除するため、無次元化しているが、圧力値そのものを用いても良い。

場面判定部１２３は、車両が直面する空気力の場面を判定し、少なくとも差圧Ｄｐを無次元化した圧力係数ＤＣｐを空気力演算部１２５へ出力し、判定結果に応じてオーバシュート演算部１２４へも出力する機能部である。車両には横風による空気力が作用する。ところが、横風は、例えば、強風の環境及び橋梁走行時等で横風の変動を絶えず受けつつ走行するように車両周辺で横風の流れ場全体が変動して車両周囲全体に流れを受ける場面と、トンネル出口等のように横風帯への突入で車両が局所的に流れを受ける場合とで、車両に作用する過渡的な空気力の変化が異なることが知られている。そこで、車両の挙動を精度良く予測するために、車両が直面する空気力の場面を判定する。本実施形態では、場面判定部１２３は、横風帯への突入場面又は横風帯からの離脱場面か、車両周囲全体に流れを受ける場面かを判定する。

なお、車両が局所的に横風を受ける場合には、例えばヨーモーメントにオーバシュートが発生するため（詳細は後述）、横風帯への突入場面又は横風帯からの離脱場面であることを判断することは、車両の挙動を精度良く予測する上で重要である。

場面判定部１２３は、空気力演算部１２５において空気力を推定させるために、差圧Ｄｐを無次元化した圧力係数ＤＣｐを空気力演算部１２５へ出力する。また、場面判定部１２３は、横風帯への突入場面又は横風帯からの離脱場面と判定した場合、オーバシュート演算部１２４で、車両に作用する過渡的な空気力の変化を予測させるために、オーバシュート演算部１２４へ圧力係数ＤＣｐを出力する。一方、車両周囲全体に流れを受ける場面と判定した場合、オーバシュート演算部１２４には圧力係数ＤＣｐを出力しない。

場面判定部１２３における場面の判定は、一対の圧力センサ１６の応答時間に基づいて、例えば圧力センサ１６Ｒの圧力値ｐ１及び圧力センサ１６Ｌの圧力値ｐ２が閾値Ｐｔｈに到達する応答時間の時間差に基づいて行われる。閾値Ｐｔｈは、圧力センサ１６Ｒ及び圧力センサ１６Ｌの各々で検出された圧力値について、有効な圧力値の境界値としてノイズ成分を除去するために予め実験等により求めて設定したものである。

図４に、場面判定部１２３における場面の判定の一例を示す。図４（Ａ）には、車両周囲全体に流れを受ける場面と判定される圧力センサ１６Ｒの圧力値ｐ１及び圧力センサ１６Ｌの圧力値ｐ２の各センサ出力が示されている。図４（Ｂ）には、横風帯への突入場面と判定される圧力センサ１６Ｒの圧力値ｐ１及び圧力センサ１６Ｌの圧力値ｐ２の各時間特性が示されている。

図４（Ａ）に示すように、車両周囲全体に流れを受ける場面では、一対の圧力センサ１６の各時間特性は、圧力センサ１６Ｒの応答時間ｔａに対して圧力センサ１６Ｌの応答時間ｔｂが遅延している。一方、図４（Ｂ）に示すように、横風帯への突入場面では、一対の圧力センサ１６の各時間特性は、圧力センサ１６Ｒの応答時間ｔａと同様の応答時間で圧力センサ１６Ｌが応答する。従って、車両に対する横風の向きを考慮して遅延時間Ｄｔ_ｔｈを定め、一対の圧力センサ１６の応答時間の時間差が遅延時間Ｄｔ_ｔｈを超えたか否かを判別することによって、横風帯への突入場面か、車両周囲全体に流れを受ける場面かを判定することができる。

次に、図３に示す空気力演算部１２５は、一対の圧力センサ１６の少なくとも一方の時間特性、及び一対の圧力センサ１６の差圧に基づいて、車両に作用する空気力の時間変動を予測演算する機能部である。つまり空気力演算部１２５は、車両に作用する空気力を予測演算して、演算された予測空気力を車両運動演算部１２９へ出力する。

ここで、移動体の挙動を変化させる方向に作用する空気力の予測について説明する。

車両は、横風に応じた空気力が作用されることによって挙動が変化する。ところが、横風は、常時安定的な状態であるとは限らない。例えば、横風は、車両への空気力が安定的又は緩やかに変動する状態と、急峻に変動する状態と、に大別すると考えられる。従って、横風によって車両に作用する空気力を、安定的又は緩やかに変動する空気力として扱って予測したのでは、空気力の作用に応じて変化する車両の挙動を打ち消すように車両を制御しても、急峻に変動する空気力による車両の挙動は異なり、車両の挙動の制御が不十分になる。そこで、本実施形態では、横風の状態において、緩やかに変動する状態の空気力、又は急峻に変動する状態の空気力の各状態の空気力を予測する。

なお、以下の説明では、緩やかに変動する状態の空気力を、恰も静的に作用するような定常性を有する空気力（以下、定常空気力という。）とし、急峻に変動する状態の空気力を、恰も動的に作用するような非定常性を有する空気力（以下、非定常空気力という。）として説明する。

図５に、時間に応じて変動する車両への空気力の時間特性を示す。図５に示す例では、横風による定常空気力の時間特性を点線ＳＴで示し、横風による非定常空気力の時間特性を実線ＤＹで示している。なお、図５では、所定時間（例えば１秒）を単位時間ｔｗとして、空気力の時間特性を示している。

横風による空気力の変動は、圧力センサで取得した圧力値の変動に連動する。従って、圧力値の時間特性の周波数が閾値、例えば所定周波数ｆｔｈを超えるか否かを判別することで、定常空気力であるか、非定常空気力であるかを判定することができる。所定周波数ｆｔｈは、予め風洞実験及び数値計算によって求めることができる。なお、空気力の変動幅が小さい場合には、空気力の作用に応じて変化する車両の挙動が横風の周波数に拘らず定常空気力の横風と扱うことが可能な場合がある。この場合には、空気力の変動幅が閾値、例えば所定変動幅αを超えた場合に非定常空気力と判別すればよい。所定変動幅αは、予め風洞実験及び数値計算によって求めることができる。

図３に示すように、本実施形態では、横風の状態に応じて、つまり定常空気力及び非定常空気力を予測するために、空気力演算部１２５は、周波数判定部１２６、定常予測部１２７Ａ及び非定常予測部１２７Ｂを含んでいる。

周波数判定部１２６は、横風の周波数を判定する機能部であり、一対の圧力センサ１６の少なくとも一方の圧力センサ１６Ｒ又は１６Ｌのセンサ出力について時間特性、つまり横風の周波数が所定周波数ｆｔｈを超えるか否かを判別する。横風の周波数が所定周波数ｆｔｈ以下の場合には、周波数判定部１２６は、一対の圧力センサ１６の差圧を定常予測部１２７Ａへ出力し、定常予測部１２７Ａを活性化させる。一方、横風の周波数が所定周波数ｆｔｈを超えた場合には、周波数判定部１２６は、一対の圧力センサ１６の差圧を非定常予測部１２７Ｂへ出力し、非定常予測部１２７Ｂを活性化させる。

定常予測部１２７Ａは、横風を定常空気力として扱い、一対の圧力センサ１６の差圧から定常空気力を予測し、予測された空気力を予測空気力として車両運動演算部１２９へ出力する機能部である。本実施形態の定常予測部１２７Ａでは、詳細を後述する（５）式を用いて、定常空気力を予測する。

非定常予測部１２７Ｂは、横風を非定常空気力として扱い、一対の圧力センサ１６の差圧から非定常空気力を予測し、予測された空気力を予測空気力として車両運動演算部１２９へ出力する機能部である。本実施形態の非定常予測部１２７Ｂでは、詳細を後述する（６）式を用いて、非定常空気力を予測する。

具体的には、各々の空気力は、次のようにして演算することができる。
まず、本実施形態では、空気力は、前記と同様に車速の影響を排除するため無次元化する場合を説明する。例えば、ヨーモーメント係数Ｃ_Ｍｚ、及び横力係数Ｃｙは、ヨーモーメントＭｚと横力Ｆｙを用いて下記のように定義できる。
Ｃ_Ｍｚ＝Ｍｚ／（０．５・ρ・Ｕ^２・Ａ・Ｌ） ・・・（３）
Ｃ_ｙ ＝Ｆｙ／（０．５・ρ・Ｕ^２・Ａ） ・・・（４）
ただし、Ａは車両前方投影面積[ｍ^２]であり、Ｌは車両代表長さ（ホイールベース長）[ｍ]である。

また、これらの各係数は、各時刻における圧力係数ＤＣｐを用いて表すことができる。詳細には、車両に対する横風の周波数が低い、つまり変動が緩やかな場合、例えばヨーモーメント係数は、（５）式に示す定常予測式を用いることにより精度良く予測することができる。

一方、横風の変動周波数が高い、つまり車両に対する横風の周波数が低い、つまり変動が急峻な場合、例えばヨーモーメント係数は、（６）式に示す非定常予測式を用いることにより精度良く予測することができる。

なお、（５）式及び（６）式で用いた係数θsi及びθdiは不揮発性メモリ１８に予め記憶しておく。この係数は、風洞実験及び数値計算等で予め求めても良く、また実走行によって計測又は計測値から求めても良い。

また、前記の係数以外の他の空力係数（横力係数Ｃｙ等）についても同様にして演算することができる。

なお、前記では、車速の影響を排除するため、無次元化したが、無次元化に限定されるものではなく、差圧Ｄｐから空気力（Mz_static, Fy_static， Mz_dynamic, Fy_ dynamic 等）を演算してもよい。

図６に、定常空気力についての実測値と予測結果との関係の一例を示す。図６では、定常空気力による、つまり車両に対する横風の変動周波数が低い（変動が緩やかな）場合の一例として、ヨーモーメント係数Ｃ_{ＭＺ＿ｓｔａｔｉｃ}について、実測値を黒丸で示し、（５）式を用いて予測した結果を実線で示した。図６に示す例では、定常予測式により求めたヨーモーメント係数Ｃ_{ＭＺ＿ｓｔａｔｉｃ}が実測値に合致していることが理解される。

図７に、非定常空気力についての実測値と予測結果との関係の一例を示す。図７では、非定常空気力による、つまり車両に対する横風の変動周波数が高い（変動が急峻な）場合の一例として、ヨーモーメント係数Ｃ_{ＭＺ＿ｄｙｎａｍｉｃ}について、実測値を実線で示し、（６）式を用いて予測した結果を点線で示した。図７に示す例では、非定常予測式により求めたヨーモーメント係数Ｃ_{ＭＺ＿ｄｙｎａｍｉｃ}は実測値を良く近似していることが理解される。

次に、図３に示すオーバシュート演算部１２４について説明する。オーバシュート演算部１２４は、車両の横風帯への突入場面又は横風帯からの離脱場面において、車両前端部分に作用する空気力を予測演算し、演算された空気力を加算部１２８へ出力する機能部である。加算部１２８は、オーバシュート演算部１２４で演算された空気力のうち、非定常予測された空気力より大きい空気力の成分を、非定常予測部で予測された空気力に加算して車両運動演算部１２９へ出力する機能部である。

まず、横風帯を通過する車両について説明する。
図８に、横風帯を通過する車両の状態を示す。図８（Ａ）は、横風帯と車両との関係を示しており、図８（Ｂ）は、横風帯を通過する車両に作用する空気力の時間特性を示している。

図８（Ａ）に示すように、車両が横風帯ＷＤへ突入する場合、突入当初は、風速が過渡的に変化する非定常空気力が作用するせん断層領域ｗｓａを通過し、車両全体が横風を受けつつ走行する定常空気力が作用する定常領域ｗｃに至る。そして、車両が横風帯ＷＤを離脱する際に風速が過渡的に変化する非定常空気力が作用するせん断層領域ｗｓｂを通過する。つまり、横風の境界部分は、風速が過渡的に変化する非定常空気力が作用するせん断層領域と考えることができる。

また、図８（Ｂ）に示すように、突入当初のせん断層領域ｗｓａを車両が通過する時間ｔｗａ（＝ｔｃ２−ｔｃ１）では、風速が過渡的に変化することにより、空気力が大きく変動する。また、定常領域ｗｃを車両が走行する時間ｔｗｃ（＝ｔｃ３−ｔｃ２）では、車両全体が横風を受けることにより、空気力は安定する。そして、せん断層領域ｗｓｂを車両が通過する時間ｔｗｂ（＝ｔｃ４−ｔｃ３）では、せん断層領域ｗｓａと同様に、風速が過渡的に変化することにより、空気力が大きく変動する。

従って、せん断層領域ｗｓａ及びｗｓｂでは、前述の（６）式による非定常予測式により空気力を予測することで高精度に空気力を予測することができる。一方、定常領域ｗｃでは、前述の（５）式による定常予測式により空気力を予測することで高精度に空気力を予測することができる。

ところで、例えば、トンネル出口等のように横風帯への突入で車両が局所的に横風を受ける状況では、車両に作用する空気力が過渡的に変化して、例えばヨーモーメントが過大になるオーバシュートが生じる場合がある。つまり、車両の回転中心（重心ＣＭ）より前方部分が横風に突入する当初の段階は、車両全体に横風が作用する段階に比べて、ヨーモーメント等が過大に発生する。

本発明者等は、このようなヨーモーメント等が過大に発生するオーバシュートという現象（以下、オーバシュート現象という。）に着眼し、オーバシュートを考慮することで高精度に横風により生じる車両の挙動への影響を抑制可能であるという知見を得た。

図９に、横風帯への突入過程における車両の状態を示す。また、図１０に、横風帯への突入過程におけるヨーモーメントＭｚの時間特性を示す。

図９に示す例では、車両が横風帯ＷＤへ突入する場合における、突入直後の段階ＭＯＤＥ−Ａ（時刻ｔ_０）、車両の重心ＣＭより前方部分が横風に突入した段階ＭＯＤＥ−Ｂ（時刻ｔ_０＋ｔ_１）、及び車両全体が横風に突入した段階ＭＯＤＥ−Ｃ（時刻ｔ_０＋ｔ_２）が示されている。なお、時刻ｔ_０、ｔ_１、及びｔ_２は、車速Ｕに応じて変動する。

また、図１０に示す例では、一対の圧力センサ１６の差圧を用いて予測したヨーモーメントＭｚの時間特性を点線で示し、実測値を実線で示している。図１０に示すように、突入直後の段階ＭＯＤＥ−Ａ（時刻ｔ_０）からヨーモーメントＭｚは急峻に変動し、前方部分が横風に突入した段階ＭＯＤＥ−Ｂ（時刻ｔ_０＋ｔ_１）でヨーモーメントＭｚが最大となり、車両全体が横風に突入した段階ＭＯＤＥ−Ｃ（時刻ｔ_０＋ｔ_２）でヨーモーメントＭｚが安定領域になる。このように、車両の重心ＣＭより前方部分が横風に突入する段階におけるヨーモーメントＭｚは、予測値に比べて実測値が大きくなる。本実施形態では、実測値に近似したヨーモーメントＭｚになるよう予測値に反映させる。

ところが、オーバシュート現象は、車両が先端部分から順次横風に突入して行くために生じる現象であり、一対の圧力センサ１６で直接検出することが困難である。そこで、本発明者等は、オーバシュート現象により過大に発生する、例えばヨーモーメント等を予測する方法を勘案した。以下の説明では、ヨーモーメントのオーバシュートを導出する場合を説明する。

図１１に、横風帯への突入過程（時刻ｔ）において車両に作用する単位長さ当たりの横力を模式的に示す。図１１に示す例は、車両先端Ｌｆから車両後端Ｌｒ間の微小領域ｄｘに単位長さ当たりの横力ｆｙ（ｘ）が作用する場合を示している。

詳細には、車両進行方向の微小領域ｄｘに作用する単位長さ当たりの横力ｆｙ（ｘ）の分布から、微小領域に作用する横力を積分することでヨーモーメントに発生するオーバシュートを導出する。本実施形態では、車両が局所的に横風を受ける場合に、例えばヨーモーメントに発生するオーバシュートは、次に示す（７）式による、車両進行方向の微小領域に作用する横力を積分する方法を用いて、導出する。


なお、車両進行方向の微小領域に作用する横力を積分する方法は、文献（例えば、特開２０１６−７４２８６、及び自動車技術会論文集Ｎｏ．２０１４５７５６等）により周知であるため、詳細な説明を省略する。

ところで、車両進行方向の微小領域に作用する横力を考える場合、その横力ｆｙ（ｘ）の分布は、横風の速度分布、及び車両形状に依存するため、事前に求めることは容易ではない。そこで、本実施形態では、車両の一部が横風に突入する際に、微小領域における横力ｆｙ（ｘ）の分布をモデル化して、車両全体に作用する横力Ｆｙを導出する。

まず、本実施形態では、車両全体が横風帯ＷＤに突入した時刻ｔ（＝ｔ_０＋ｔ_２）におけるｆｙ（ｘ）｜_ｔの分布が、線形な分布を持つと仮定する。

図１２には、ヨーモーメントのオーバシュートを導出する過程を模式的に示す。図１２（Ａ）には、車両全体が横風帯ＷＤに突入した場合に車両に作用する横力ｆｙをモデル化した、車両の進行方向に沿う方向の分布が模式的に示されている。図１２（Ｂ）には、車両が横風帯ＷＤに突入した当初から微小時間経過した場合に車両に作用する横力ｆｙの分布が模式的に示されている。図１２（Ｃ）には、車両が横風帯ＷＤに突入した当初から車両の重心ＣＭより前方部分が突入するまでの時間経過した場合に車両に作用する横力ｆｙの分布が模式的に示されている。

図１２（Ａ）に示すように、横力ｆｙ（ｘ）が線形な分布を持つと仮定してモデル化した場合、次に示す（８）式の関係が成立する。

ただし、係数ａ、ｂは未知の係数である。

次に、一対の圧力センサ１６が横風帯ＷＤに突入した直後の時刻ｔ_０において、計測され演算された差圧ＤＣｐより定常予測式である（５）式を用いて定常予測した横力Ｆｙ_static(ｔ_０)の予測値は、車両全体が横風帯ＷＤに突入した時刻（ｔ_０＋ｔ_２）における横力Ｆｙ_static（ｔ_０＋ｔ_２）の予測値と同じになる。これによって、時刻（ｔ_０＋ｔ_２）におけるｆｙ（ｘ）｜ｔ＝ｔ_０＋ｔ_２の積分値は、同様に（５）式を用いて予測された横力Ｆｙ_static（ｔ_０）の予測値と同じになる。つまり、次に示す（９）式が成立することになる。

同様に、一対の圧力センサ１６が横風帯ＷＤに突入した直後の時刻ｔ_０において，定常予測式である（５）式を用いて定常予測したヨーモーメントＭｚ_static(ｔ_０)の予測値は、車両全体が横風帯ＷＤに入った時刻（ｔ_０＋ｔ_２）における予測値Mz_static（ｔ_０＋ｔ_２）と同じであるので、Ｍｚ（ｔ_０＋ｔ_２）が定常予測によるヨーモーメントＭｚ_static(ｔ_０)の予測値と同じになる。従って、次に示す（１０）式が成立することになる。

前記（８）式を、（９）式及び（１０）式に代入することによって、係数ａ、ｂを決定することができる。

次に、（８）式による積分範囲を車速Ｕに応じて更新しながら（７）式に代入することで、ヨーモーメントＭｚ(t)のオーバシュートを演算することができる。

従って、例えば、時刻（ｔ_０＋ｄｔ）の横力ｆｙ（ｘ）の分布は図１２（Ｂ）に示すようになり、時刻（ｔ_０＋ｔ_１）の横力ｆｙ（ｘ）の分布は図１２（Ｃ）に示すようになる。

オーバシュート演算部１２４は、前記のようにしてヨーモーメントＭｚ(t)のオーバシュートを導出する。そして、オーバシュート演算部１２４は、横風帯ＷＤへの突入時に過渡的に変化する車両に作用する空気力である、ヨーモーメント等が過大になるオーバシュートを加算部１２８へ出力する。

オーバシュート演算部１２４からオーバシュートが出力された場合、加算部１２８は、オーバシュート演算部１２４で演算されたオーバシュートを含む空気力と、非定常予測部で予測された空気力とを用いて、横風帯ＷＤへの突入時に過渡的に変化する車両に作用する空気力を含めた空気力を車両運動演算部１２９へ出力する。詳細には、加算部１２８は、オーバシュート演算部１２４から出力されたオーバシュートを含む空気力のうち非定常予測部で予測された空気力より大きい空気力の成分を、非定常予測部で予測された空気力に加算して、車両運動演算部１２９へ出力する。

次に、図３に示す車両運動演算部１２９を説明する。車両運動演算部１２９は、入力された空気力の作用に応じて変化する車両の挙動を相殺する車両運動制御量を演算し、車両運動制御部２０へ出力する機能部である。車両運動制御部２０は、車両の挙動に作用する操舵制御、制動制御、及びエンジン制御等の車両運動制御を行う機能部である。

具体的には、車両運動演算部１２９は、車両運動制御部２０において車両運動制御が行われる制御量を演算する。このため、車両運動演算部１２９は、車両運動制御モデルを用いて制御量を演算する。

本実施形態では、車両運動制御モデルとして、一般的な２輪モデルの車両運動方程式を用いる。この２輪モデルの車両運動方程式に、予測された空気力Ｆｙ、ヨーモーメントＭｚを、外力項として追加する。２輪モデルの車両運動方程式では、追加された外力項によるヨーレートを相殺するフィードフォワード制御を行うため、さらに追加した外力項として制御量パラメータを設定する。制御量パラメータの一例には、車両のヨーレートを最小限にする操舵角制御を行うための制御量パラメータ、及びトルクベクタリングを行うための制御量パラメータ等が挙げられる。なお、操舵角制御を行う技術の一例には、特許４６１３６６８号公報に記載された技術があり、トルクベクタリングを行う技術の一例には、特開２０１６−３７１７９号公報に記載された技術がある。

本実施形態では、制動制御のうち、前輪のブレーキ制御の制御量パラメータを用いて制御する一例を説明する。

まず、ブレーキによる入力ヨーモーメントＭｔを、２輪モデルを用いて決定する。２輪モデルにより、車両ヨー方向運動は、次に示す（１１）式で表すことができる。

ただし、式中の記号は次のものである。
Ｉ ：車両のヨーイング慣性モーメント［Ｎｍ］
ｒ ：車両のヨーレート［ｄｅｇ／ｓ］
β ：車両重心点の横すべり角［ｄｅｇ］
ｌ_ｆ ：車両重心点と前車軸間の距離［ｍ］
ｌ_ｒ ：車両重心点と後車軸間の距離［ｍ］
Ｋ_ｆ ：前輪等価コーナリングパワー［Ｎ／ｄｅｇ］
Ｋ_ｒ ：後輪等価コーナリングパワー［Ｎ／ｄｅｇ］
Ｍ_ｔ ：ブレーキ制御により発生するヨーモーメント［Ｎｍ］

前記（１１）式により、車両が直進状態で、ヨーレート及びヨーレート変化をゼロとするために必要な入力ヨーモーメントは、次に示す（１２）式で表すことができる。

ブレーキ制御では、制動指令から実際にブレーキトルクが発生するまでに、油圧伝達に要する遅れ時間Δｔ_ｄ［ｓ］が存在する。この遅れ時間を補償するため、時刻ｔから（ｔ＋Δｔ_ｄ）におけるβ、Ｍｚの変化率が一定と仮定すると、時刻（ｔ＋Δｔ_ｄ）におけるヨーモーメントＭｔは、次に示す（１３）式で表すことができる。

一方、タイヤ前後力により生じるヨーモーメントは、タイヤ前後力とブレーキトルクの関係から、次に示す（１４）式で表すことができる。なお、後輪については常に前後力が一定、かつエンジン駆動力、転がり抵抗が左右前輪で同じと仮定する。

ただし、式中の記号は次のものである。
ｄ_ｆ：フロント車輪トレッド幅［ｍ］
Ｒ ：車輪有効半径［ｍ］
Ｔｂ_ｒ：右車輪ブレーキトルク［Ｎｍ］
Ｔｂ_ｌ：左車輪ブレーキトルク［Ｎｍ］

時刻ｔにおける入力ブレーキトルクは、前記（１４）式を（１３）式に代入して、次に示す（１５）式、及び（１６）式で表すことができる。

図１３に、前記（１５）式、又は（１６）式を用いたフィードフォーワード制御による横風帯ＷＤに突入した際のヨーレート時間特性を示す。また、図１４に、横風帯ＷＤに突入した際の走行軌跡を示す。図１３及び図１４では、ブレーキ制御（フィードフォーワード制御）有りの特性を実線で示し、無しの特性を点線で示している。これらの制御により、ヨーレートの絶対値を目標値より小さく抑えることができることが理解できる。

なお、図１及び図３に示す車両運動制御装置１０は、移動体運動制御装置の一例である。また図１及び図３に示す一対の圧力センサ１６は、検出部の一例である。空気力演算部１２５は、空気力予測部の一例である。車両運動演算部１２９は、挙動予測部の一例である。車両運動制御部は、運動制御装置の一例である。

次に、車両運動制御装置１０として動作するコンピュータの装置本体１２の動作について説明する。

図１５には、コンピュータにより実現した車両運動制御装置１０における車両挙動制御プログラム１２Ｐによる処理の流れの一例が示されている。装置本体１２では、車両挙動制御プログラム１２ＰがＲＯＭ１２Ｃから読み出されてＲＡＭ１２Ｂに展開され、ＲＡＭ１２Ｂに展開された車両挙動制御プログラム１２ＰをＣＰＵ１２Ａが実行する。

まず、ステップＳ１００では、車速センサ１４により計測された車速、一対の圧力センサ１６により計測された（空気力に応じた）圧力、大気圧及び温湿度センサ１７により計測された車両周囲の大気圧及び温湿度の各物理量を示すセンサ出力の取得処理が実行される。ステップＳ１００の処理は、図３に示す情報取得部１２１の動作に対応する。次のステップＳ１０２では、圧力変化の周波数演算処理が実行される。つまり、車両に作用する空気力が緩やかに変動する状態の定常空気力か、急峻に変動する状態の非定常空気力かを判定するための周波数を求める。ステップＳ１０２の処理は、図３に示す周波数判定部１２６における判断基準の周波数を求める動作に対応する。次のステップＳ１０４では、一対の圧力センサ１６の差圧及び応答時間の時間差を演算する処理が実行される。ステップＳ１０４の処理は、図３に示す差圧演算部１２２の動作に対応する。

次に、ステップＳ１０６では、ステップＳ１０２で演算された周波数が閾値である所定周波数ｆｔｈを超えたか否かの判断処理が実行される。周波数が閾値を超えた場合には、ステップＳ１０６で肯定判断され、ステップＳ１０８へ処理が移行される。一方、周波数が閾値以下の場合には、ステップＳ１０６で否定判断され、ステップＳ１１０へ処理が移行される。ステップＳ１０６の処理は、図３に示す周波数判定部１２６の動作に対応する。

ステップＳ１０８では、前述のように、周波数が高く、横風の変動が急峻であるとして、（６）式に示す非定常予測式を用いることを決定する処理が実行され、次に、ステップＳ１１２で、非定常予測式を用いて空気力予測演算処理が実行される。ステップＳ１０８、Ｓ１１２の処理は、図３に示す非定常予測部１２７Ｂの動作に対応する。
ステップＳ１１０では、前述のように、周波数が低く、横風の変動が緩やかであるとして、（５）式に示す定常予測式を用いることを決定する処理が実行され、次に、ステップＳ１１２で、定常予測式を用いて空気力予測演算処理が実行される。ステップＳ１１０、Ｓ１１２の処理は、図３に示す定常予測部１２７Ａの動作に対応する。
また、ステップＳ１０６〜ステップＳ１１２の処理は、図３に示す空気力演算部１２５の動作に対応する。

次に、ステップＳ１１４では、ステップＳ１０４で演算された応答時間の時間差が閾値である遅延時間Ｄｔ_ｔｈを超えたか否かの判断処理が実行される。応答時間の時間差が遅延時間Ｄｔ_ｔｈを超えた場合には、ステップＳ１１４で肯定判断され、ステップＳ１１８へ処理が移行される。一方、応答時間の時間差が遅延時間Ｄｔ_ｔｈ以下の場合には、ステップＳ１１４で否定判断され、ステップＳ１１６へ処理が移行される。ステップＳ１１４の処理は、図３に示す場面判定部１２３の動作に対応する。

ステップＳ１１６では、前述のようにして車両の横風帯への突入場面又は横風帯からの離脱場面において、車両前端部分に作用する空気力を予測演算するオーバシュート演算処理が実行される。そして、演算されたオーバシュートを含む空気力のうち非定常予測された空気力より大きい空気力の成分を、非定常予測された空気力に加算して出力する補正処理も実行される。ステップＳ１１６の処理は、図３に示すオーバシュート演算部１２４及び加算部１２８の動作に対応する。

次に、ステップＳ１１８では、前記のようにステップＳ１１２で演算された空気力及びステップＳ１１６でオーバシュートが加算された空気力に応じて変化する車両の挙動を予測する処理が実行される。そして、次のステップＳ１２０で、ステップＳ１１８で予測された車両の挙動を相殺する車両の運動制御量演算処理が実行される。ステップＳ１１８の処理は、図３に示す車両運動演算部１２９の動作に対応する。

ステップＳ１２２では、電源遮断等による終了指示がなされたかを判断し、否定判断された場合には、ステップＳ１００へ処理を戻す。ステップＳ１２２で肯定判断された場合には、本処理ルーチンを終了する。

このように、本実施形態の移動体運動制御装置によれば、車両前方で横風に応じた圧力を計測する左右の異なる位置に設置された一対の圧力センサ１６を設置し、圧力の変動周波数、及び差圧に基づいて、車両の挙動を変化させる空気力を予測できる。特に、局所的に横風により車両に作用する空気力、例えば横風帯への突入時に、例えばヨーモーメントにオーバシュートが発生する場合であっても、そのオーバシュ−トを予測でき、車両の挙動変化を抑制することができる。このように、本実施形態によれば、簡単な構成でかつ短時間で車両に作用する空気力に応じて車両の挙動として生じる影響を抑制することができる。

なお、本実施形態に係る車両運動制御装置１０に含まれる装置本体１２は、構成する各構成要素を、上記で説明した各機能を有する電子回路等のハードウェアにより構築してもよく、構成する各構成要素の少なくとも一部を、コンピュータにより当該機能を実現するように構築してもよい。

また、本実施形態では、説明を簡単にするために、車両に対して左右方向に流れる横風を考慮する場合を説明したが、車両に対して上下方向に流れる風を考慮することもできる。この場合、一対の圧力センサ１６として、上下方向の空気力のセンサ出力を得るために、前後方向だけでなく、上下方向の圧力を計測できるように配置すればよい。

さらに、本実施形態に係る一対の圧力センサ１６は、車両前方のフロントバンパＦＢＰ付近で、かつ左右の異なる位置に設置された圧力センサ１６Ｒ及び圧力センサ１６Ｌに限定されるものではない。

図１６に、圧力センサの配置を車両前方の部品に設けた他の例を示す。
図１６に示すように、フロントバンパＦＢＰの右側付近に、一対の圧力センサのうちの一方の圧力センサ１６Ｒとして、複数の圧力センサを含むセンサ群を設けてもよい。同様に、他方の圧力センサ１６Ｌとして、フロントバンパＦＢＰの左側付近に、複数の圧力センサを含むセンサ群を設けてもよい。また、車両に設けられたフロントコンビネーションランプＦＣＬ、サイドミラーＳＭＲ、ＡピラーＡＰＬ等、車両前方の部品の何れかの位置に圧力センサ１６を設けてもよい。図１６では、車両の左側に設けられたフロントコンビネーションランプＦＣＬに設置された圧力センサ１６Ｌ−ＦＣＬ、サイドミラーＳＭＲに設置された圧力センサ１６Ｌ−ＳＭＲ、ＡピラーＡＰＬに設置された圧力センサ１６Ｌ−ＡＰＬが一例として示されている。

なお、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。発明の要旨を逸脱しない範囲で上記実施の形態に多様な変更または改良を加えることができ、当該変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれる。

１０ 車両運動制御装置
１２ 装置本体
１２Ｐ 車両挙動制御プログラム
１４ 車速センサ
１６ 一対の圧力センサ
１６Ｌ 圧力センサ
１６Ｒ 圧力センサ
１７ 温湿度センサ
１８ 不揮発性メモリ
２０ 車両運動制御部
１２１ 情報取得部
１２２ 差圧演算部
１２３ 場面判定部
１２４ オーバシュート演算部
１２５ 空気力演算部
１２６ 周波数判定部
１２７Ａ 定常予測部
１２７Ｂ 非定常予測部
１２８ 加算部
１２９ 車両運動演算部

Claims (8)

1. 左右方向に離れた移動体前方の一対の個所各々の風圧を検出する検出部と、
   前記検出部で検出された左右各々における風圧の差に基づいて、前記移動体の挙動を変化させる方向に作用する空気力を予測する空気力予測部と、
   前記空気力予測部で予測された空気力に基づいて、前記空気力の作用に応じて変化する前記移動体の挙動を予測する挙動予測部と、
   前記移動体が、前記挙動予測部で予測された挙動を打ち消す挙動を行うように前記移動体の運動を制御する運動制御装置を制御する制御部と、
   を備え、
   前記空気力予測部は、前記一対の個所各々の風圧の立ち上がり又は立下りの検出時間の時間差が予め定めた閾値を超える場合は、前記風圧の差に基づいて、前記風圧の差に応じた第１の空気力を予測し、前記時間差が前記予め定めた閾値内の場合は、前記風圧の差に基づいて予測した前記風圧の差に応じた前記第１の空気力に相当する空気力と、前記移動体の移動に伴って変化する前記移動体に与えられる局所的な空気力であって、前記移動体の風帯への突入又は離絶の場合に過渡的に変化する空気力として、前記移動体の移動に伴って微小領域に作用する力を積分して求まる空気力のうち前記第１の空気力より大きい空気力の成分と、を加算して前記第１の空気力より大きくなる第２の空気力を予測し、
   前記挙動予測部は、前記時間差が前記閾値を超える場合は、前記第１の空気力の作用による前記移動体の挙動を予測し、前記時間差が前記閾値内の場合は、前記第２の空気力の作用による前記移動体の挙動を予測する
   移動体運動制御装置。
2. 前記検出部は、前記移動体の前方に左右対称に配置された一対の圧力センサであり、
   前記空気力予測部は、前記予め定めた閾値内の場合に、前記風圧の差に基づいて、前記移動体の移動に伴って作用する微小領域に対する力を積分することにより前記局所的な空気力を予測する
   請求項１に記載の移動体運動制御装置。
3. 前記空気力予測部は、所定時間における前記風圧の周波数を導出し、かつ導出された周波数が予め定めた所定周波数以内の場合、前記風圧による空気力を定常空気力として、予め定めた低周波数用の定常空気力演算により前記第１の空気力を予測する第１の予測部と、前記周波数が前記所定周波数を超える場合、前記風圧による空気力を非定常空気力として、前記定常空気力演算と異なる予め定めた高周波数用の非定常空気力演算により前記第１の空気力を予測する第２の予測部を含む
   請求項１又は請求項２に記載の移動体運動制御装置。
4. 前記局所的な空気力は、前記移動体の先端部に移動体の移動方向と交差する方向に作用する空気力である
   請求項３に記載の移動体運動制御装置。
5. 前記挙動予測部で予測する前記移動体の挙動は、ヨーレート、及び横移動量である
   請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の移動体運動制御装置。
6. 前記制御部は、前記移動体の制動を制御することによって前記移動体が前記挙動予測部で予測された挙動を打ち消す挙動を行うように制御する
   請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の移動体運動制御装置。
7. 移動体に搭載されたコンピュータが、
   左右方向に離れた移動体前方の一対の個所の風圧を検出する検出部で検出された風圧の差に基づいて、前記移動体の挙動を変化させる方向に作用する空気力を予測し、
   予測された空気力に基づいて、前記空気力の作用に応じて変化する前記移動体の挙動を予測し、
   前記移動体が、予測された前記移動体の挙動を打ち消す挙動を行うように前記移動体の運動を制御する運動制御装置を制御する移動体運動制御方法であって、
   前記一対の個所各々の風圧の立ち上がり又は立下りの検出時間の時間差が予め定めた閾値を超える場合は、前記風圧の差に基づいて、前記風圧の差に応じた第１の空気力を予測し、前記時間差が前記予め定めた閾値内の場合は、前記風圧の差に基づいて予測した前記風圧の差に応じた前記第１の空気力に相当する空気力と、前記移動体の移動に伴って変化する前記移動体に与えられる局所的な空気力であって、前記移動体の風帯への突入又は離絶の場合に過渡的に変化する空気力として、前記移動体の移動に伴って微小領域に作用する力を積分して求まる空気力のうち前記第１の空気力より大きい空気力の成分と、を加算して前記第１の空気力より大きくなる第２の空気力を予測し、
   前記時間差が前記閾値を超える場合は、前記第１の空気力の作用による前記移動体の挙動を予測し、前記時間差が前記閾値内の場合は、前記第２の空気力の作用による前記移動体の挙動を予測する
   移動体運動制御方法。
8. コンピュータを、請求項１〜請求項６の何れか１項に記載された移動体運動制御装置として機能させるための移動体運動制御プログラム。