(57)【要約】【課題】後輪が段差を乗り越した後の前輪の段差の乗り越しを、安価な構成により実現する。【解決手段】車両制御装置５０は、後輪が段差を乗り越したことを検知する乗り越し判定部５１と、乗り越し判定部５１により後輪が段差を乗り越したことが判定されると、車速センサ３２ａにより検出された、後輪が段差を乗り越す直前の車速および直後の車速に基づいて、目標車速を演算する目標車速演算部５２と、前輪が段差を乗り越す直前の車速が目標車速演算部５２により演算された目標車速となるように、後輪が段差を乗り越した後の車両の走行動作を制御する走行制御部４６と、を備える。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
前輪および後輪のいずれか一方の第１輪が路面の段差を乗り越した後、前記前輪および前記後輪のいずれか他方の第２輪が前記段差を乗り越すように車両を制御する車両制御装置であって、
前記第１輪が前記段差を乗り越したことを検知する乗り越し検知部と、
前記乗り越し検知部により前記第１輪が前記段差を乗り越したことが検知されたとき、前記第２輪が前記段差を乗り越すための目標車速を演算する目標車速演算部と、
前記第２輪が前記段差を乗り越す直前の車速が前記目標車速演算部により演算された目標車速となるように、前記第１輪が前記段差を乗り越した後の前記車両の走行動作を制御する走行制御部と、を備えることを特徴とする車両制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車両制御装置において、
前記目標車速演算部は、前記乗り越し検知部により前記第１輪が前記段差を乗り越したことが検知されたときの車両の挙動の変化に基づいて、前記第２輪が前記段差を乗り越すための目標車速を演算することを特徴とする車両制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載の車両制御装置において、
車速を検出する車速検出部をさらに備え、
前記目標車速演算部は、前記車速検出部により検出された、前記第１輪が前記段差を乗り越す直前の乗り越し前車速と、前記第１輪が前記段差を乗り越した直後の乗り越し後車速とに基づいて、目標車速を演算することを特徴とする車両制御装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両制御装置において、
前記目標車速演算部は、前記第１輪に作用する第１車重に対する前記第２輪に作用する第２車重の比に基づいて前記目標車速を演算することを特徴とする車両制御装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の車両制御装置において、
前記第１輪は従動輪であり、前記第２輪は駆動輪であることを特徴とする車両制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動運転機能を有する車両を制御する車両制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、路面の段差を車両が乗り越す際の車両の走行動作を制御する装置が知られている（例えば特許文献１参照）。この特許文献１記載の装置では、ＦＦ方式のハイブリッド車両が後進走行した際に、後輪が段差を乗り越した後、前輪が段差に当接する直前で、モータジェネレータによるエンジンのモータリングを行って走行駆動力を高め、これにより前輪の段差の乗り越しを容易にする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特許文献１：特開２０１３−１０３５９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１記載の装置は、走行時のモータジェネレータによるエンジンのモータリングが可能とされた車両のみに適用されるものであり、種々の車両に対し広く適用することはできない。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様は、前輪および後輪のいずれか一方の第１輪が路面の段差を乗り越した後、前輪および後輪のいずれか他方の第２輪が段差を乗り越すように車両を制御する車両制御装置であり、第１輪が段差を乗り越したことを検知する乗り越し検知部と、乗り越し検知部により第１輪が段差を乗り越したことが検知されたとき、第２輪が段差を乗り越すための目標車速を演算する目標車速演算部と、第２輪が段差を乗り越す直前の車速が目標車速演算部により演算された目標車速となるように、第１輪が段差を乗り越した後の車両の走行動作を制御する走行制御部と、を備える。
【発明の効果】
【０００６】
本発明は、段差乗り越し直前の車速を目標車速に制御するように構成したので、種々の車両に対し広く容易に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の実施形態に係る車両制御装置が適用される自動運転車両の走行駆動系の概略構成を示す図。
【図２】本発明の実施形態に係る走行制御装置を有する車両制御システムの全体構成を概略的に示すブロック図。
【図３】本発明の実施形態に係る車両制御装置が適用される車両の走行動作の一例を示す平面図。
【図４】図３の動作の一部を示す車両の側面図。
【図５】本発明の実施形態に係る車両制御装置の要部構成を示すブロック図。
【図６】図４に続く動作の一部を示す車両の側面図。
【図７】図５のコントローラで実行される処理の一例を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図１〜図７を参照して本発明の実施形態について説明する。本発明の実施形態に係る車両制御装置は、自動運転機能を有する車両（自動運転車両）に適用される。まず、自動運転車両の構成について説明する。図１は、本実施形態に係る車両制御装置が適用される自動運転車両１００（単に車両と呼ぶ場合もある）の走行駆動系の概略構成を示す図である。車両１００は、ドライバによる運転操作が不要な自動運転モードでの走行だけでなく、ドライバの運転操作による手動運転モードでの走行も可能である。
【０００９】
図１に示すように、車両１００は、車体前部のエンジンルームに配置されたエンジン１と変速機２とを有し、前輪を駆動輪および後輪を従動輪とするＦＦ方式の車両である。したがって、前輪に作用する前輪車重の方が、後輪に作用する後輪車重よりも重い。
【００１０】
エンジン１は、スロットルバルブ１１を介して供給される吸入空気とインジェクタ１２から噴射される燃料とを適宜な割合で混合し、点火プラグ等により点火して燃焼させ、これにより回転動力を発生する内燃機関（例えばガソリンエンジン）である。なお、ガソリンエンジンに代えてディーゼルエンジン等、各種エンジンを用いることもできる。吸入空気量はスロットルバルブ１１により調節され、スロットルバルブ１１の開度は、電気信号により作動するスロットル用アクチュエータ１３の駆動によって変更される。スロットルバルブ１１の開度およびインジェクタ１２からの燃料の噴射量（噴射時期、噴射時間）はコントローラ４０（図２）により制御される。
【００１１】
変速機２は、エンジン１と駆動輪３との間の動力伝達径路に設けられ、エンジン１からの回転を変速し、かつエンジン１からのトルクを変換して出力する。変速機２で変速された回転は駆動輪３に伝達され、これにより車両１００が走行する。なお、エンジン１の代わりに、あるいはエンジン１に加えて、駆動源としての走行用モータを設け、電気自動車やハイブリッド自動車として車両１００を構成することもできる。
【００１２】
変速機２は、例えば複数の変速段に応じて変速比を段階的に変更可能な有段変速機である。なお、変速比を無段階に変更可能な無段変速機を、変速機２として用いることもできる。図示は省略するが、トルクコンバータを介してエンジン１からの動力を変速機２に入力してもよい。変速機２は、例えばドグクラッチや摩擦クラッチなどの係合要素２１を備え、油圧制御装置２２が係合要素２１への油の流れを制御することにより、変速機２の変速段を変更することができる。
【００１３】
図２は、図１の自動運転車両１００を制御する車両制御システム１０１の基本的な全体構成を概略的に示すブロック図である。図２に示すように、車両制御システム１０１は、コントローラ４０と、コントローラ４０にそれぞれ電気的に接続された外部センサ群３１と、内部センサ群３２と、入出力装置３３と、ＧＰＳ受信機３４と、地図データベース３５と、ナビゲーション装置３６と、通信ユニット３７と、走行用のアクチュエータ３８とを主に有する。
【００１４】
外部センサ群３１は、車両１００の周辺情報である外部状況を検出する複数のセンサの総称である。例えば外部センサ群３１には、車両１００の全方位の照射光に対する散乱光を測定して車両１００から周辺の障害物までの距離を測定するライダ、電磁波を照射し反射波を検出することで車両１００の周辺の他車両や障害物等を検出するレーダ、車両１００に搭載され、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子を有して車両１００の周辺（前方、後方および側方）を撮像するカメラなどが含まれる。
【００１５】
内部センサ群３２は、車両１００の走行状態を検出する複数のセンサの総称である。例えば内部センサ群３２には、車両１００の車速を検出する車速センサ、車両１００の前後方向の加速度および左右方向の加速度（横加速度）をそれぞれ検出する加速度センサ、エンジン１の回転数を検出するエンジン回転数センサ、車両１００の重心の鉛直軸回りの回転角速度を検出するヨーレートセンサ、スロットルバルブ１１の開度（スロットル開度）を検出するスロットル開度センサなどが含まれる。手動運転モードでのドライバの運転操作、例えばアクセルペダルの操作、ブレーキペダルの操作、ステアリングの操作等を検出するセンサも内部センサ群３２に含まれる。
【００１６】
入出力装置３３は、ドライバから指令が入力されたり、ドライバに対し情報が出力されたりする装置の総称である。例えば入出力装置３３には、操作部材の操作によりドライバが各種指令を入力する各種スイッチ、ドライバが音声で指令を入力するマイク、ドライバに表示画像を介して情報を提供する表示部、ドライバに音声で情報を提供するスピーカなどが含まれる。各種スイッチには、自動運転モードおよび手動運転モードのいずれかを指令する手動自動切換スイッチが含まれる。
【００１７】
手動自動切換スイッチは、例えばドライバが手動操作可能なスイッチとして構成され、スイッチ操作に応じて、自動運転機能を有効化した自動運転モードまたは自動運転機能を無効化した手動運転モードへの切換指令を出力する。手動自動切換スイッチの操作によらず、所定の走行条件が成立したときに、手動運転モードから自動運転モードへの切換、あるいは自動運転モードから手動運転モードへの切換が指令されるようにしてもよい。すなわち、手動自動切換スイッチが自動的に切り換わることで、モード切換が手動ではなく自動で行われるようにしてもよい。
【００１８】
ＧＰＳ受信機（ＧＰＳセンサ）３４は、複数のＧＰＳ衛星からの測位信号を受信し、これにより車両１００の絶対位置（緯度、経度など）を測定する。
【００１９】
地図データベース３５は、ナビゲーション装置３６に用いられる一般的な地図情報を記憶する装置であり、例えばハードディスクにより構成される。地図情報には、道路の位置情報、道路形状（曲率など）の情報、交差点や分岐点の位置情報が含まれる。なお、地図データベース３５に記憶される地図情報は、コントローラ４０の記憶部４２に記憶される高精度な地図情報とは異なる。
【００２０】
ナビゲーション装置３６は、ドライバにより入力された目的地までの道路上の目標経路を探索するとともに、目標経路に沿った案内を行う装置である。目的地の入力および目標経路に沿った案内は、入出力装置３３を介して行われる。目標経路は、ＧＰＳ受信機３４により測定された自車両の現在位置と、地図データベース３５に記憶された地図情報とに基づいて演算される。
【００２１】
通信ユニット３７は、インターネット回線などの無線通信網を含むネットワークを介して図示しない各種サーバと通信し、地図情報および交通情報などを定期的に、あるいは任意のタイミングでサーバから取得する。取得した地図情報は、地図データベース３５や記憶部４２に出力され、地図情報が更新される。取得した交通情報には、渋滞情報や、信号が赤から青に変わるまでの残り時間等の信号情報が含まれる。
【００２２】
アクチュエータ３８は、車両１００の走行を制御するための走行用アクチュエータである。アクチュエータ３８には、エンジン１のスロットルバルブ１１の開度（スロットル開度）を調整するスロットル用アクチュエータ１３、変速機２の係合要素２１への油の流れを制御して変速機２の変速段を変更する変速用アクチュエータ、制動装置を作動するブレーキ用アクチュエータ、およびステアリング装置を駆動する操舵用アクチュエータなどが含まれる。
【００２３】
コントローラ４０は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）により構成される。なお、エンジン制御用ＥＣＵ、変速機制御用ＥＣＵ等、機能の異なる複数のＥＣＵを別々に設けることができるが、図２では、便宜上、これらＥＣＵの集合としてコントローラ４０が示される。コントローラ４０は、ＣＰＵ等の演算部４１と、ＲＯＭ，ＲＡＭ，ハードディスク等の記憶部４２と、図示しないその他の周辺回路とを有するコンピュータを含んで構成される。
【００２４】
記憶部４２には、車線の中央位置の情報や車線位置の境界の情報等を含む高精度の詳細な地図情報が記憶される。より具体的には、地図情報として、道路情報、交通規制情報、住所情報、施設情報、電話番号情報、駐車場情報等が記憶される。道路情報には、高速道路、有料道路、国道などの道路の種別を表す情報、道路の車線数、各車線の幅員、道路の勾配、道路の３次元座標位置、車線のカーブの曲率、車線の合流ポイントおよび分岐ポイントの位置、道路標識等の情報が含まれる。交通規制情報には、工事等により車線の走行が制限または通行止めとされている情報などが含まれる。記憶部４２には、変速動作の基準となるシフトマップ（変速線図）、各種制御のプログラム、プログラムで用いられる閾値等の情報も記憶される。
【００２５】
演算部４１は、機能的構成として、自車位置認識部４３と、外界認識部４４と、行動計画生成部４５と、走行制御部４６とを有する。
【００２６】
自車位置認識部４３は、ＧＰＳ受信機３４で受信した車両１００の位置情報および地図データベース３５の地図情報に基づいて、地図上の車両１００の位置（自車位置）を認識する。記憶部４２に記憶された地図情報（建物の形状などの情報）と、外部センサ群３１が検出した車両１００の周辺情報とを用いて自車位置を認識してもよく、これにより自車位置を高精度に認識することができる。なお、道路上や道路脇の外部に設置されたセンサで自車位置を測定可能であるとき、そのセンサと通信ユニット３７を介して通信することにより、自車位置を高精度に認識することもできる。
【００２７】
外界認識部４４は、ライダ、レーダ、カメラ等の外部センサ群３１からの信号に基づいて車両１００の周囲の外部状況を認識する。例えば車両１００の周辺を走行する周辺車両（前方車両や後方車両）の位置や速度や加速度、車両１００の周囲に停車または駐車している周辺車両の位置、および他の物体の位置や状態などを認識する。他の物体には、標識、信号機、道路の境界線や停止線、建物、ガードレール、電柱、看板、歩行者、自転車等が含まれる。他の物体の状態には、信号機の色（赤、青、黄）、歩行者や自転車の移動速度や向きなどが含まれる。
【００２８】
行動計画生成部４５は、例えばナビゲーション装置３６で演算された目標経路と、自車位置認識部４３で認識された自車位置と、外界認識部４４で認識された外部状況とに基づいて、現時点から所定時間先までの車両１００の走行軌道（目標軌道）を生成する。目標経路上に目標軌道の候補となる複数の軌道が存在するときには、行動計画生成部４５は、その中から法令を順守し、かつ効率よく安全に走行する等の基準を満たす最適な軌道を選択し、選択した軌道を目標軌道とする。そして、行動計画生成部４５は、生成した目標軌道に応じた行動計画を生成する。
【００２９】
行動計画には、現時点から所定時間Ｔ（例えば５秒）先までの間に単位時間Δｔ（例えば０．１秒）毎に設定される走行計画データ、すなわち単位時間Δｔ毎の時刻に対応付けて設定される走行計画データが含まれる。走行計画データは、単位時間Δｔ毎の車両１００の位置データと車両状態のデータとを含む。位置データは、例えば道路上の２次元座標位置を示す目標点のデータであり、車両状態のデータは、車速を表す車速データと車両１００の向きを表す方向データなどである。走行計画は単位時間Δｔ毎に更新される。
【００３０】
行動計画生成部４５は、現時点から所定時間Ｔ先までの単位時間Δｔ毎の位置データを時刻順に接続することにより、目標軌道を生成する。このとき、目標軌道上の単位時間Δｔ毎の各目標点の車速（目標車速）に基づいて、単位時間Δｔ毎の加速度（目標加速度）を算出する。すなわち、行動計画生成部２５は、目標車速と目標加速度とを算出する。なお、目標加速度を走行制御部４６で算出するようにしてもよい。
【００３１】
走行制御部４６は、自動運転モードにおいて、行動計画生成部４５で生成された目標軌道に沿って車両１００が目標車速および目標加速度で走行するようにアクチュエータ３８を制御する。すなわち、単位時間Δｔ毎の目標点を車両１００が通過するように、スロットル用アクチュエータ１３、変速用アクチュエータ、ブレーキ用アクチュエータ、および操舵用アクチュエータなどをそれぞれ制御する。
【００３２】
次に、本発明の実施形態に係る車両制御装置について説明する。図３は、本実施形態に係る車両制御装置が適用される車両１００の走行動作の一例を示す平面図である。図３には、道路１１０を走行している車両１００が、道路１１０に面した駐車場１１１に横向き（車線に対し直交した向き）に駐車する例が示される。すなわち、例えば自動運転車両１００の目的地として所定位置の駐車場１１１が設定されており、車両１００が自動運転により駐車場１１１まで移動する例が示される。より詳細には、車両１００は、矢印Ａ１に示すように一旦、駐車場１１１の前方を通過し、車載カメラ等により駐車場１１１の位置を認識した後、矢印Ａ２に示すように、後進走行により駐車場１１１に進入する。
【００３３】
駐車場１１１の入口には、道路１１０の路面（基準面と呼ぶ）１１０ａから垂直ないしほぼ垂直に立ち上がる段差１１２が設けられ、駐車場１１１の路面１１１ａは基準面１１０ａよりも高所に位置する。図４は、駐車場１１１に進入する直前の車両１００を示す側面図である。図４では、車速Ｖ０で後進走行している車両１００の後輪３ｒが、段差１１２に当接した状態（段差乗り越し前状態ＳＴ０）が示される。駐車場１１１の路面１１１ａは、例えば水平な平坦面として形成される。
【００３４】
車両１００の重心Ｇは前輪３ｆと後輪３ｒとの間に位置する。前輪車重をＭｆ、後輪車重をＭｒ、車両全体の車重（Ｍｆ＋Ｍｒ）をＭｔ、ホイールベースをＬｔとすると、重心Ｇと前輪３ｆとの間の距離Ｌｆは、Ｌｔ・Ｍｒ／Ｍｔとなり、重心Ｇと後輪３ｒとの間の距離ＬｒはＬｔ・Ｍｆ／Ｍｔとなる。車両１００が道路１１０に位置するとき、基準面１１０ａからの重心Ｇの高さはｈ０である。これら車重Ｍｆ，Ｍｒ，Ｍｔ、ホイールベースＬｔ、重心Ｇと前後輪との間の距離Ｌｆ，Ｌｒ、および重心高さｈ０の値は、車両固有の値であり、予め記憶部４２に記憶される。なお、車重Ｍｔ，Ｍｆ，Ｍｒと重心位置とは、乗員の体重や乗車位置、荷物の有無等によって変化する。このため、正確な車重Ｍｔ，Ｍｆ，Ｍｒと重心位置とを得るために、前輪車重と後輪車重とを、前輪３ｆ側と後輪３ｒ側とにそれぞれ設けた荷重センサにより逐次検出してもよい。
【００３５】
ところで、車両１００が駐車場１１１に移動するためには、後輪３ｒおよび前輪３ｆが順次段差１１２を乗り越すことが必要である。なお、車輪３ｆ，３ｒが乗り越すことができる段差１１２の高さΔｈは、車輪３ｆ，３ｒの半径よりも低く、かつ、段差１１２の角部が車両１００のバンパーやアンダーカバー等に接触しない高さである。本実施形態では、車両１００がＦＦ方式として構成されるため、従動輪である後輪３ｒが段差１１２を乗り越す場合よりも、駆動輪である前輪３ｆが段差１１２を乗り越す場合の方が困難である。そこで、後輪３ｒが段差１１２を乗り越した後の前輪３ｆの段差１１２の乗り越しが容易となるように、本実施形態では以下のように車両制御装置を構成する。
【００３６】
図５は、本実施形態に係る車両制御装置５０の主要な構成を示すブロック図である。なお、車両制御装置５０は、自動運転で車両１００を駐車場１１１まで移動させるための装置であり、図２の車両制御システム１０１の一部を構成する。図５に示すように、車両制御装置５０は、コントローラ４０と、コントローラ４０にそれぞれ接続された車速センサ３２ａと、加速度センサ３２ｂと、アクチュエータ３８とを有する。
【００３７】
車速センサ３２ａは、車両１００の車速を検出し、加速度センサ３２ｂは、車両１００の加速度（例えば前後方向と上下方向の加速度）を検出する。車速センサ３２ａと加速度センサ３２ｂとは、図２の内部センサ群３２の一部を構成する。加速度センサ３２ｂは、後輪３ｒの段差１１２の乗り越しの有無を検出するために用いられる。段差乗り越しの検出精度を高めるために、加速度センサ３２ｂに代えて、３軸加速度センサと３軸ジャイロセンサとを組み合わせた６軸センサを用いるようにしてもよい。
【００３８】
コントローラ４０は、機能的構成として、乗り越し判定部５１と、目標車速演算部５２と、走行制御部４６と、記憶部４２とを有する。乗り越し判定部５１と目標車速演算部５２とは、例えば図２の行動計画生成部４５の一部を構成する。
【００３９】
乗り越し判定部５１は、車速センサ３２ａと加速度センサ３２ｂとからの信号に基づき、後輪３ｒ（従動輪）が段差１１２を乗り越したか否かを判定する。例えば、後輪３ｒが段差１１２に当接すると、走行抵抗が大きくなって車速が減少するとともに車両１００の加速度が大きくなる。したがって、乗り越し判定部５１は、後輪３ｒが段差に当接したことを判定した後、走行抵抗の減少による車速と加速度の変化（例えば車速と加速度の増加等）を検出すると、後輪３ｒが段差１１２を乗り越したと判定する。なお、後輪３ｒが段差を乗り越したときの車両１００の上下動を加速度センサ３２ｂにより検出し、これにより段差乗り越しの有無を判定してもよい。
【００４０】
図６は、後輪３ｒが段差１１２を乗り越した直後の車両１００の状態（後輪乗り越し状態ＳＴ１）、および後輪３ｒに続いて前輪３ｆが段差１１２を乗り越した直後の車両１００の状態（前輪乗り越し状態ＳＴ２）を示す図である。後輪３ｒまたは前輪３ｆが段差１１２を乗り越すとは、図６に示すように、段差１１２の角部の鉛直線上に後輪３ｒまたは前輪３ｆの中心が位置する場合をいう。
【００４１】
後輪乗り越し状態ＳＴ１では、後輪３ｒの位置が前輪３ｆの位置よりも高く、車両１００が前方に傾斜する。したがって、乗り越し判定部５１は、後輪３ｒの段差１１２への当接を判定した後、例えば加速度センサ３２ｂにより、あるいは不図示の傾斜角センサにより、車両１００の前方への傾斜姿勢が検出されると、段差１１２の乗り越しがあった（後輪乗り越し状態ＳＴ１）と判定してもよい。
【００４２】
後輪乗り越し状態ＳＴ１では、基準面１１０ａからの重心Ｇの高さｈ１が、段差乗り越し前状態ＳＴ０（図４）の重心Ｇの高さｈ０よりもΔｈ１だけ増大する。また、前輪乗り越し状態ＳＴ２では、基準面１１０ａからの重心Ｇの高さｈ２が、後輪乗り越し状態ＳＴ１の重心Ｇの高さｈ１よりもΔｈ２だけ増大する。なお、重心Ｇの高さ変化量の和Δｈ１＋Δｈ２は、段差１１２の高さΔｈに等しい。
【００４３】
目標車速演算部５２は、後輪３ｒが段差１１２を乗り越した後、前輪３ｆが段差１１２を乗り越す直前、より厳密には前輪３ｆが段差１１２に当接する直前の車両１００の目標車速Ｖａを演算する。この目標車速Ｖａは、前輪３ｆが段差１１２を乗り越すための車両１００の慣性力（惰性力）を得る車速である。目標車速Ｖａの演算式は、以下のようにして導出される。
【００４４】
まず、段差乗り越し前状態ＳＴ０と後輪乗り越し状態ＳＴ１との間で力学的エネルギーが保存されると仮定する。このとき、車重Ｍｔ、段差乗り越し前状態ＳＴ０（図４）の車速Ｖ０、後輪乗り越し状態ＳＴ１（図６）の車速Ｖ１、段差乗り越し前状態ＳＴ０と後輪乗り越し状態ＳＴ１との間の重心Ｇの高さの変化量Δｈ１、重力加速度ｇを用いると、次式(I)が成り立つ。
１／２・Ｍｔ・Ｖ１２＋Ｍｔ・ｇ・Δｈ１＝１／２・Ｍｔ・Ｖ０２  ・・・(I)
【００４５】
上式(I)を整理すると、重心高さの変化量Δｈ１は、次式(II)となる。
Δｈ１＝１／２・ｇ・（Ｖ０２−Ｖ１２）                        ・・・(II)
【００４６】
重心ＧとホイールベースＬｔ（図４）の比例関係、すなわちＬｆ＝Ｌｔ・Ｍｒ／Ｍｔ、Ｌｒ＝Ｌｔ・Ｍｆ／Ｍｔの関係を用いると、段差１１２の高さΔｈは、重心高さの変化量Δｈ１から次式(III)により求まる。
Δｈ＝Δｈ１・Ｍｔ／Ｍｒ                                    ・・・(III)
【００４７】
後輪３ｒに続いて前輪３ｆが段差１１２を乗り越すためには、段差乗り越し前状態ＳＴ０と前輪乗り越し状態ＳＴ２との間の重心Ｇの高さの変化量が、段差１１２の高さΔｈとなればよい。後輪乗り越し状態ＳＴ１と前輪乗り越し状態ＳＴ２との間の重心Ｇの高さの変化量Δｈ２（図６）は、上式(III)を利用すると次式(IV)により求まる。
Δｈ２＝Δｈ−Δｈ１＝Δｈ１・Ｍｆ／Ｍｒ                      ・・・(IV)
【００４８】
前輪３ｆが段差１１２を乗り越すためには、車両１００の運動エネルギーが重心高さの変化量Δｈ２分の位置エネルギーを上回っている必要がある。そのためには、次式(V)を満たす必要がある。
１／２・Ｍｔ・Ｖａ２−Ｍｔ・ｇ・Δｈ２＞０                  ・・・(V)
【００４９】
上式(V)に上式(IV)のΔｈ２を代入して整理すると、次式(VI)となる。
Ｖａ＞√（（Ｖ０２−Ｖ１２）・Ｍｆ／Ｍｒ）                  ・・・(VI)
【００５０】
以上より、目標車速演算部５２は、段差乗り越し前状態ＳＴ０の車速Ｖ０と、後輪乗り越し状態ＳＴ１の車速Ｖ１と、後輪車重Ｍｒに対する前輪車重Ｍｆの比Ｍｆ／Ｍｒとを用いて、上式(VI)を満たすような目標車速Ｖａを算出する。より詳細には、目標車速演算部５２は、後輪３ｒの乗り越しが検出されたとき、その時点での車速Ｖ１と、それよりも前に検出されて記憶部４２に記憶された車速Ｖ０と、記憶部４２に記憶された前輪３ｆと後輪３ｒの車重の比Ｍｆ／Ｍｒとを用いて、上式(VI)の右辺の値を算出する。そして、算出された値よりも大きい値を目標車速Ｖａとする。
【００５１】
なお、目標車速Ｖａは、上式(VI)の右辺よりも大きければよいが、目標車速Ｖａが大きすぎると、駆動輪（前輪３ｆ）が段差１１２を乗り越したときのショックが大きくなるとともに、車両１００が後方の障害物と接触することを避けるために、車両１００を急制動させなければならないおそれが生じる。一方、目標車速Ｖａを上式(VI)の右辺の値よりもが僅かに大きい値としたのでは、慣性力が不足し、前輪３ｆが段差を乗り越すことができないおそれがある。これらを考慮し、目標車速Ｖａは、例えば上式(VI)の右辺の値に、適宜な所定値を加算した値とされる。
【００５２】
走行制御部４６は、後輪３ｒが段差１１２を乗り越した後、車両１００がホイールベースの長さＬｔを走行する間に、車速がＶ１から目標車速Ｖａとなるようにアクチュエータ３８を制御する。すなわち、車両１００が所定距離Ｌｆだけ走行する間に車速がＶ１からＶａまで増速するような加速度を目標加速度として設定し、走行加速度がこの目標加速度となるように、アクチュエータ３８（例えばスロットル用アクチュエータや変速用アクチュエータなど）を制御する。これにより、前輪３ｆ（駆動輪）は、主に慣性力によって段差１１２を容易に乗り越すことができる。
【００５３】
なお、走行制御部４６は、前輪３ｆが段差１１２を乗り越す直前での車速を目標車速Ｖａに制御した後は、走行駆動トルクを所定値（例えば０）まで低下させる。すなわち、本実施形態では、主に慣性力によって前輪３ｆが段差１１２を乗り越すようにするため、段差乗り越し直前から直後にかけての段差乗り越し時の走行駆動トルクを大きくする必要がない。
【００５４】
図７は、予め記憶部４２に記憶されたプログラムに従い、図４のコントローラ４０（ＣＰＵ）で実行される処理の一例を示すフローチャートである。このフローチャートに示す処理は、例えば図３に示すように駐車場１１１への車両１００の移動が指令されると開始される。
【００５５】
まず、ステップＳ１で、車速センサ３２ａにより検出された車速を読み込み、後輪３ｒ（従動輪）が段差１１２を乗り越す前の乗り越し前車速Ｖ０として記憶部４２に記憶する。次いで、ステップＳ２で、乗り越し判定部５１での処理により、車速センサ３２ａと加速度センサ３２ｂとからの信号に基づき、従動輪が段差１１２を乗り越したか否かを判定する。ステップＳ２で肯定されるとステップＳ３に進み、否定されるとステップＳ１に戻る。なお、乗り越し前車速Ｖ０は、ステップＳ１の処理を行う度に随時更新される。したがって、最後に更新された乗り越し前車速Ｖ０は、後輪３ｒが段差１１２を乗り越す直前の車速である。
【００５６】
ステップＳ３では、車速センサ３２ａにより検出された車速、すなわち後輪３ｒが段差１１２を乗り越した直後の乗り越し後車速Ｖ１を読み込む。次いで、ステップＳ４で、目標車速演算部５２での処理により、ステップＳ１で取得した車速Ｖ０と、ステップＳ３で取得した車速Ｖ１と、予め記憶部４２に記憶された前輪車重Ｍｆおよび後輪車重Ｍｒの関係とを用いて、上式(VI)を満たす目標車速Ｖａを演算する。次いで、ステップＳ５で、走行制御部４６での処理により、前輪３ｆ（駆動輪）が段差１１２を乗り越す直前で実車速が目標車速Ｖａとなるようにアクチュエータ３８を制御する。
【００５７】
本実施形態に係る車両制御装置５０の主要な動作をより具体的に説明する。自動運転車両１００の目的地として、例えば入口に段差１１２を有する駐車場１１１が設定されると、図３に示すように、車両１００は後進走行で駐車場１１１に進入する。このときコントローラ４０では後輪３ｒの段差１１２の乗り越しの有無が判定されるとともに、後輪３ｒの段差乗り越し直前の車速Ｖ０と、段差乗り越し直後の車速Ｖ１と、前輪車重Ｍｆおよび後輪車重Ｍｒの比Ｍｆ／Ｍｒとに基づいて、目標車速Ｖａが演算される（ステップＳ４）。
【００５８】
車両１００は、後輪３ｒが段差１１２を乗り越した後に加速され、前輪３ｆが段差１１２を乗り越す直前に目標車速Ｖａとされる（ステップＳ５）。このため、車両１００は、段差乗り越しの直前に必要十分な運動エネルギーを有しており、慣性力により前輪３ｆは一回で段差１１２を乗り越すことができ、車両１００の効率的な自動運転が可能である。これに対し、前輪３ｆが段差１１２を乗り越す際の車両１００の走行駆動トルクや慣性力が不足して前輪３ｆが段差１１２を乗り越すことができないとき、例えば車両１００を一旦前進させた後、車両１００を後進加速走行させ、勢いを付けて段差１１２の乗り越しを試みる必要がある。この場合、リトライするために段差乗り越しに時間を要し、駐車場１１１へのスムーズな車両１００の移動が困難である。
【００５９】
本実施形態によれば以下のような作用効果を奏することができる。
（１）車両制御装置５０は、後輪３ｒが路面の段差１１２を乗り越した後、前輪３ｆが段差１１２を乗り越すように車両１００を制御するものであり、車速センサ３２ａや加速度センサ３２ｂからの信号により後輪３ｒの段差１１２の乗り越しの有無を判定する乗り越し判定部５１と、乗り越し判定部５１により後輪３ｒが段差１１２を乗り越したことが検出されたときの車両１００の挙動の変化、すなわち段差乗り越し直前および直後の車速Ｖ０，Ｖ１等に基づいて、前輪３ｆが段差１１２を乗り越すための目標車速Ｖａを演算する目標車速演算部５２と、前輪３ｆが段差１１２を乗り越す直前の車速が目標車速演算部５２により演算された目標車速Ｖａとなるように、後輪３ｒが段差１１２を乗り越した後の車両１００の走行動作を制御、すなわちアクチュエータ３８を制御する走行制御部４６と、を備える（図５）。
【００６０】
このように前輪３ｆが段差１１２を乗り越す直前の車速を目標車速Ｖａに制御することで、前輪３ｆが段差１１２を乗り越すために必要な車両１００の慣性力（運動エネルギー）が得られ、前輪３ｆは慣性力によって段差１１２を容易に乗り越すことができる。すなわち、後輪３ｒが段差１１２を乗り越した後、前輪３ｆが段差１１２を乗り越すまでの間に、車速を目標車速Ｖａまで増加させるだけの簡易な構成により、後輪３ｒに比べて段差乗り越しが困難である前輪３ｆの段差乗り越しを容易に実現できる。したがって、段差１１２の自動乗り越し機能を有する車両制御装置５０を安価に構成できるとともに、エンジン１のモータリング等により段差乗り越し直前の走行駆動トルクを高める必要がなく、ハイブリッド車両だけでなく、ハイブリッド車両以外の種々の車両に広く適用することができる。
【００６１】
（２）車両制御装置５０は、車速を検出する車速センサ３２ａを備える（図５）。目標車速演算部５２は、車速センサ３２ａにより検出された、後輪３ｒが段差１１２を乗り越す直前の乗り越し前車速Ｖ０と、後輪３ｒが段差１１２を乗り越した直後の後輪乗り越し後車速Ｖ１とに基づいて目標車速Ｖａを演算する（式(VI)）。これにより前輪３ｆが段差１１２を乗り越すために必要な目標車速Ｖａを良好に求めることができ、段差乗り越しを精度よく行うことができる。
【００６２】
（３）車両制御装置５０は、前輪３ｆに作用する前輪車重Ｍｆに対する後輪３ｒに作用する後輪車重Ｍｒの比Ｍｒ／Ｍｆに基づいて目標車速Ｖａを演算する（式(VI)）。このため、例えば前輪車重Ｍｆが重いほど目標車速Ｖａが速くなり、目標車速Ｖａを適切に演算することができる。すなわち、前輪車重Ｍｆが重いと、前輪３ｆの段差１１２の乗り越しが困難になるが、目標車速Ｖａを速くすることで、これを容易に実現できる。
【００６３】
（４）段差１１２を最初に乗り越える後輪３ｒは従動輪であり、前輪３ｆは駆動輪として車両１００が構成される。この場合、後輪３ｒが段差１１２を乗り越した後の前輪３ｆの段差１１２の乗り越しが困難となりやすいが、本実施形態のように、前輪３ｆが段差１１２を乗り越す直前の車速を目標車速Ｖａに制御することで、前輪３ｆの段差の乗り越しが容易になる。
【００６４】
上記実施形態は種々の形態に変更することができる。以下、変形例について説明する。上記実施形態では、目標車速演算部５２が、後輪３ｒの段差乗り越し直前および直後の車速Ｖ０，Ｖ１と前輪車重と後輪車重の比Ｍｆ／Ｍｒとを用い、予め定めた演算式(VI)により、目標車速Ｖａを演算するようにしたが、目標車速演算部の構成はこれに限らない。後輪３ｒの段差乗り越し前後の車速Ｖ０，Ｖ１を用いるのに代えて、段差乗り越し時の車両の挙動の変化を表す他のパラメータを用いて、前輪３ｆが慣性力により段差１１２を乗り越すための目標車速Ｖａを演算するようにしてもよい。
【００６５】
予め定めたマップを用いて、目標車速演算部が目標車速を演算するようにしてもよい。具体的には、段差の高さを車載カメラ等により事前に検知するとともに、段差の高さが高くなるほど目標車速が速くなるようなマップを用いて目標車速を演算してもよい。この場合、段差の高さは、後輪が段差を乗り越した直後の車両の傾斜角から求めることもできる。全体の車重あるいは前輪車重が重くなるほど目標車速が速くなるようなマップを用いて目標車速を演算してもよい。後輪車重に対する前輪車重の比が大きくなるほど目標車速が速くなるようなマップを用いて目標車速を演算してもよい。後輪の段差乗り越し直前および直後の車速の変化が大きいほど、前輪の段差乗り越しが困難になると推定されるため、車速の変化が大きいほど目標車速が速くなるように目標車速を演算してもよい。予め定めた走行駆動力の上限値の情報を用いて、目標車速を制限するようにしてもよい。
【００６６】
上記実施形態では、車速センサ３２ａと加速度センサ３２ｂとからの信号に基づいて乗り越し判定部５１が後輪３ｒの乗り越しの有無を判定するようにしたが、乗り越し検知部の構成はこれに限らない。例えば車載カメラ等により段差の位置および段差までの距離を検出するとともに、車両が段差までの距離を走行したときに、後輪が段差を乗り越したことを検知するようにしてもよい。ＧＰＳ受信機により車両の位置を測定し、測定結果に基づいて車両が段差を乗り越したことを検知するようにしてもよい。
【００６７】
上記実施形態では、駐車場１１１の入口の段差１１２を車輪３ｒ，３ｆが乗り越す例を説明したが、駐車場の入口以外の段差を車輪が乗り越す場合にも同様に適用することができる。また、後進走行でなく前進走行により車輪が段差を乗り越す場合にも、同様に適用することもできる。上記実施形態では、駐車場１１１の路面１１１ａを水平面として説明したが、段差を乗り越した後の路面は、例えば徐々に高くなるような傾斜面であってもよい。
【００６８】
上記実施形態では、従動輪である後輪が段差を乗り越した後に、駆動輪である前輪が段差を乗り越す場合を例示した。すなわち、第１輪を後輪、第２輪を前輪として説明したが、第１輪が前輪、第２輪が後輪であってもよい。本発明は、ＦＦ方式の車両に限らず、ＦＲ方式等、他の方式の車両にも同様に適用することができる。特に、従動輪が段差を乗り越した後に駆動輪が段差を乗り越すようなものに対し効果的に適用できる。
【００６９】
上記実施形態では、車両制御装置５０を自動運転車両１００に適用したが、本発明の車両制御装置は、駐車支援装置を有する車両等、一部の自動運転機能のみを有する車両に対しても同様に適用することができる。
【００７０】
以上の説明はあくまで一例であり、本発明の特徴を損なわない限り、上述した実施形態および変形例により本発明が限定されるものではない。上記実施形態と変形例の１つまたは複数を任意に組み合わせることも可能であり、変形例同士を組み合わせることも可能である。
【符号の説明】
【００７１】
３ｆ  前輪、３ｒ  後輪、３２ａ  車速センサ、３２ｂ  加速度センサ、３８  アクチュエータ、４６  走行制御部、５０  車両制御装置、５１  乗り越し判定部、５２  目標車速演算部、Ｖ０，Ｖ１  車速、Ｖａ  目標車速
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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