以下、本開示による車両運動制御方法及び車両運動制御装置を実施するための形態を、図面に示す実施例1に基づいて説明する。
(実施例1)
実施例1における車両運動制御方法及び車両運動制御装置は、自動運転モードを選択すると、目標軌跡が生成され、この目標軌跡に沿って走行するように速度及び舵角(車両運動)が制御される自動運転車両に適用したものである。以下、実施例1の構成を、「全体システム構成」、「自動運転コントローラの制御ブロック構成」、「車両運動コントローラの制御ブロック構成」、「路面μ値情報演算器の制御ブロック構成」、「路面μ値情報演算処理構成」、「第1路面μ推定値演算処理構成」、「応答特性制御処理構成」に分けて説明する。
[全体システム構成]
以下、図1に基づいて、実施例1の車両運動制御方法及び車両運動制御装置が適用された運転システム100の全体構成を説明する。
自動運転車両(以下、「車両」という)に適用された運転システム100は、車載センサ1と、ナビゲーション装置2と、車載制御ユニット3と、アクチュエータ4と、HMIモジュール5と、を備えている。
車載センサ1は、車両周辺の物体や道路形状等の周辺環境、車両の状態等を認識するために車両に搭載された各種のセンサである。この車載センサ1は、外部センサ11、GPS受信機12、内部センサ13を有する。なお、車載センサ1では、複数の異なるセンサを用いて必要な情報を取得するセンサフュージョンを行ってもよい。
外部センサ11は、車両周辺の環境情報を検出する検出機器である。外部センサ11は、カメラ、レーダー(Radar)、ライダー(LIDER:Laser Imaging Detection and Rangin)等から構成される。なお、カメラ、レーダー及びライダーは、必ずしも重複して備える必要はない。
カメラは、画像データを取得するための撮像機器である。このカメラは、例えば、前方認識カメラ、後方認識カメラ、右方認識カメラ、左方認識カメラ等を組み合わせることにより構成され、撮影した画像や映像の解析を人工知能や画像処理用プロセッサを用いてリアルタイムで行う。これにより、カメラでは、自車走行路上物体・車線・自車走行路外物体(道路構造物、先行車、後続車、対向車、周囲車両、歩行者、自転車、二輪車)・自車走行路(道路白線、道路境界、停止線、横断歩道)・道路標識(制限速度)等を検知できる。なお、単眼カメラでは一般的に対象物までの距離の計測はできないが、複眼カメラを用いて異なる視点から同時に撮影を行うことによって、対象物までの距離を計測することも可能となる。
レーダーは、信号を利用して距離データを取得する装置である。ここで、「レーダー」とは、電波を用いたレーダーと、超音波を用いたソナーと、を含む総称であり、例えば、レーザーレーダー、ミリ波レーダー、超音波レーダー、レーザーレンジファインダー等を用いることができる。また、ライダーは、光を利用して距離データを取得する装置である。
レーダーやライダーは、車両の周囲に電波等の信号や光を送信し、対象物で反射された電波等の信号や光を受信することで、反射点である対象物までの距離や方向を検出する。これにより、レーダーやライダーでは、自車走行路上物体・自車走行路外物体(道路構造物、先行車、後続車、対向車、周囲車両、歩行者、自転車、二輪車)等の位置を検知できると共に、各物体までの距離を検知できる。
GPS受信機12は、3個以上のGPS衛星から信号を受信して、車両の位置を示す位置データを取得するための装置である。このGPS受信機12は、GNSSアンテナ12aを有し、自車位置の緯度及び経度を検出する。なお、「GNSS」は「Global Navigation Satellite System:全地球航法衛星システム」の略称であり、「GPS」は「Global Positioning System:グローバル・ポジショニング・システム」の略称である。また、GPS受信機12による信号受信が不良のときには、内部センサ13やオドメーター(車両移動量計測装置)を利用してGPS受信機12の機能を補完してもよい。
内部センサ13は、車両の速度・加速度・姿勢データ等の車両情報を検出する検出機器である。この内部センサ13は、例えば6軸慣性センサ(IMU:Inertial Measurement Unit)を有し、車両の移動方向、向き、回転を検出することができる。さらに、この内部センサ13の検出結果に基づいて移動距離や移動速度などを算出できる。6軸慣性センサは、前後、左右、上下の三方向の加速度を検出できる加速度センサと、この三方向の回転の速さを検出できるジャイロセンサを組み合わせることで実現される。また、内部センサ13には、車輪速センサ13a(図3参照)や車速センサ等の必要なセンサを含むことができる。
さらに、この車載センサ1では、不図示の外部データ通信器との間で無線通信を行うことで、必要な情報を外部から取得してもよい。すなわち、外部データ通信器が、例えば、他車両に搭載されたデータ通信器の場合、自車両と他車両の間で車車間通信を行う。この車車間通信により、他車両が保有する様々な情報から必要な情報を取得することができる。また、外部データ通信器が、例えば、インフラストラクチャ設備に設けられたデータ通信器の場合、自車両とインフラストラクチャ設備の間でインフラ通信を行う。このインフラ通信により、インフラストラクチャ設備が保有する様々な情報から必要な情報を取得することができる。この結果、例えば、自動運転コントローラ31が有する地図データでは不足する情報や変更された情報がある場合に必要な地図データを補うことができる。また、車両が走行を予定している経路上での渋滞情報や走行規制情報等の交通情報を取得することもできる。
ナビゲーション装置2は、地図データや施設情報のデータを内蔵し、目的地までの経路を案内する装置である。このナビゲーション装置2では、目的地が入力されると、車両の現在地(或いは任意に設定された出発地)から目的地までの案内経路を算出する。算出された案内経路の情報は、地図データと合成されてHMIモジュール5のディスプレイパネルに表示される。なお、目的地は、車両の乗員が車内で設定してもよいし、ユーザ端末(例えば、携帯電話、スマートフォン等)によってユーザが設定した目的地を無線通信を介して車両で受信し、受信した目的地を用いてもよい。また、案内経路は、車両に備わるナビゲーション装置2で算出してもよいが、車外のコントローラを用いたナビゲーション装置により算出するようにしてもよい。
車載制御ユニット3は、CPUやメモリを備えており、車載センサ1によって検出された各種の検出情報や、ナビゲーション装置2によって生成された案内経路情報、必要に応じて適宜入力されるドライバー入力情報を統合処理する。そして、この車載制御ユニット3は、路面摩擦係数の情報を用いた階層処理により車両運動を制御するコントローラである。なお、「階層処理」とは、入力情報に対して複数の処理を順に(階層的に)実行して最終的な出力情報を演算することであり、上位階層の処理にて出力された出力値(演算値)が下位階層の処理での入力値となる。実施例1では、複数の処理において路面摩擦係数の情報を用いる。
この車載制御ユニット3は、車両運動を制御するための制御指令値を演算する自動運転コントローラ31及び車両運動コントローラ32と、路面摩擦係数を演算する路面μ値情報演算器33と、を有している。ここで、第1制御周期(約70ミリ秒)にて演算を行う自動運転コントローラ31によって上位階層の処理を行い、第1制御周期よりも短い第2制御周期(約10ミリ秒)にて演算を行う車両運動コントローラ32によって下位階層の処理を行う。また、自動運転コントローラ31の制御周期(第1制御周期)が、車両運動コントローラ32の制御周期(第2制御周期)よりも長いため、自動運転コントローラ31にて情報を受け付ける周期は、車両運動コントローラ32にて情報を受け付ける周期よりも遅くなる。
自動運転コントローラ31では、車載センサ1やナビゲーション装置2からの入力情報や高精度地図データ等に基づき、目標車速プロファイルや目標軌跡を多段の階層処理により生成する。ここで、「目標軌跡」とは、車両を自動で走行させる際の目標となる軌跡であり、例えば、車両が存在する車線の中で走行するための軌跡や、車両周囲の走行可能な領域(走行可能領域)内で走行するための軌跡、障害物回避のための緊急操舵時の軌跡等を含む。生成された目標車速プロファイル及び目標軌跡の情報は車両運動コントローラ32に出力される。また、目標軌跡の情報は、路面μ値情報演算器33にも出力される。生成された目標軌跡の情報は、高精度地図データと合成されてHMIモジュール5のディスプレイパネルに表示される。
車両運動コントローラ32では、目標車速プロファイル及び目標軌跡の情報やドライバーによる入力情報(以下、「ドライバー入力」という)に基づいて、車両を目標に応じて走行させるための制御指令値(速度制御指令値及び操舵制御指令値等)を多段の階層処理により演算する。演算された制御指令値はアクチュエータ4に出力される。なお、車両運動コントローラ32では、ドライバー入力の有無によって走行モードを調停し、調停結果に応じた制御指令値を演算する。例えば、自動運転モードの選択中でドライバー入力が無い場合は、目標軌跡に沿って走行することを目標にして車両を走行させる制御指令値を出力する。一方、ドライバー入力が生じた場合は、ドライバー入力を目標にして車両を走行させる制御指令値を出力する。
路面μ値情報演算器33では、目標軌跡の情報である目標軌跡の曲率と、路面摩擦係数の推定値とに基づいて路面μ値情報を演算する。ここで、「路面μ値情報」は、車両運動を制御する制御指令値を演算する際に用いられる路面摩擦係数であり、車両の挙動より算出される。この路面μ値情報は、タイヤに発生する縦方向のグリップ限界である縦力限界値と、タイヤに発生する横方向のグリップ限界である横力限界値とを規定するタイヤ摩擦円によって示される。なお、横力限界値は、目標軌跡の曲率が大きいほど(目標軌跡の旋回半径が小さいほど)縦力限界値を減少補正した値となる。そして、路面μ値情報演算器33で演算された路面μ値情報は、目標軌跡生成部319と、挙動制御部323と、タイヤ力演算部324とに出力される。
アクチュエータ4は、車両を走行又は停止させるための制御アクチュエータであり、速度制御アクチュエータ41と、操舵制御アクチュエータ42と、を有する。なお、走行とは、車両の加速走行/定速走行/減速走行をいう。
速度制御アクチュエータ41は、車載制御ユニット3から入力された速度制御指令値に基づいて駆動輪へ出力する駆動力又は制動力を制御する。速度制御アクチュエータ41としては、例えば、エンジン車の場合にエンジンを用い、ハイブリッド車の場合にエンジンとモータ/ジェネレータを用い、電気自動車の場合にモータ/ジェネレータを用いる。また、制動力のみを制御するアクチュエータとしては、例えば、油圧ブースタや電動ブースタやブレーキ液圧アクチュエータやブレーキモータアクチュエータ等を用いる。
操舵制御アクチュエータ42は、車載制御ユニット3から入力された操舵制御指令値に基づいて操舵輪の転舵角を制御する。なお、操舵制御アクチュエータ42としては、ステアリングシステムの操舵力伝達系に設けられる操舵モータ等を用いる。
HMIモジュール5は、車両の乗員(ドライバーを含む)と車載制御ユニット3との間で情報の出力及び入力をするためのインターフェイスである。HMIモジュール5は、例えば、ステアリング、アクセル、ブレーキ、乗員に画像情報を表示するためのディスプレイパネル、音声出力のためのスピーカ、乗員が入力操作を行うための操作ボタンやタッチパネル等から構成される。
[自動運転コントローラの制御ブロック構成]
自動運転コントローラ31は、図2に示すように、高精度地図データ記憶部311と、自己位置推定部312と、周辺環境認識部313と、走行環境認識部314と、を備えている。そして、目標軌跡を生成する階層処理部として、走行車線演算部316と、動作決定部317と、走行領域設定部318と、目標軌跡生成部319と、を備えている。
高精度地図データ記憶部311は、車外に存在する静止物体の三次元の位置情報(経度、緯度、高さ)が設定された高精度三次元地図データ(以下、「HDマップ」という)が格納された車載メモリである。静止物体には、例えば、横断歩道、停止線、各種標識、分岐点、道路標示、信号機、電柱、建物、看板、車道やレーンの中心線、区画線、路肩線、道路と道路のつながり等さまざまな要素が含まれる。
自己位置推定部312は、入力情報に基づいて車両の現在地(自己位置)を推定する。ここで、自己位置推定部312には、車載センサ1からのセンサ情報と、高精度地図データ記憶部311からのHDマップ情報等が入力される。そして、この自己位置推定部312は、例えば、入力されたセンサ情報とHDマップ情報とをマッチングして自己位置を推定する。自己位置推定部312からは、走行環境認識部314へ自己位置情報が出力される。
周辺環境認識部313は、入力情報と、車両周辺環境の刻々と変化する動的な情報をデータベース化した動的周辺環境情報(ローカルモデル)とに基づき、車両の周辺環境を認識する。ここで、「動的な情報」とは、例えば交通規制情報、道路工事情報、広域気象情報等を含む準静的データ、例えば事故情報、渋滞情報、狭域気象情報等を含む準動的データ、例えば周辺車両情報、歩行者情報、信号情報等を含む動的データである。これらの動的な情報は階層化され、各データの更新頻度を異ならせている。周辺環境認識部313には、車載センサ1からのセンサ情報(車両周辺の環境情報)等が入力される。そして、この周辺環境認識部313は、動的周辺環境情報を用い、入力された車両周辺の環境情報を解析し、周辺環境認識情報を演算する。周辺環境認識部313からは、走行環境認識部314と走行領域設定部318へ周辺環境認識情報が出力される。
走行環境認識部314は、入力情報と、車両走行環境の刻々と変化する動的な情報をデータベース化した動的走行環境情報(ワールドモデル)とに基づき、車両の走行環境を認識する。ここで、「動的走行環境情報(ワールドモデル)」とは、車両の自己位置を中心として「動的周辺環境情報(ローカルモデル)」よりも環境認識領域を拡大して取得される動的な情報をいう。走行環境認識部314には、車載センサ1からのセンサ情報と、ナビゲーション装置2からの案内経路情報と、高精度地図データ記憶部311からのHDマップ情報と、自己位置推定部312からの自己位置情報と、周辺環境認識部313からの周辺環境認識情報等が入力される。そして、この走行環境認識部314は、動的走行環境情報を用い、推定された車両の現在地を基準とした所定範囲のHDマップの上に走行環境認識情報を演算する。走行環境認識部314からは、動作決定部317へ走行環境認識情報が出力される。
走行車線演算部316は、目的地までの案内経路に基づいて車両前方の走行すべき車線(以下、「目標車線」という)を演算する。ここで、走行車線演算部316には、ナビゲーション装置2からの案内経路情報と、高精度地図データ記憶部311からのHDマップ情報等が入力される。そして、この走行車線演算部316は、経路案内情報から判断した目的地の方向やHDマップから目標車線を演算する。走行車線演算部316からは、次の階層の動作決定部317へ目標車線情報が出力される。
動作決定部317は、車両が目標車線に沿って走行するときに、車両が遭遇する事象(例えば、車線変更、障害物回避等)を抽出し、それらの事象に対する車両の動作を決定する。ここで、「車両の動作」とは、発進、停止、加速、減速、右左折等の目標車線に沿って走行するために必要となる車両の動きである。
動作決定部317には、走行環境認識部314からの走行環境認識情報と、走行車線演算部316からの目標車線情報等が入力される。そして、この動作決定部317は、目標車線と車両周辺の走行環境とを照合し、適切な車両動作を決定する。動作決定部317からは、次の階層の走行領域設定部318へ車両動作情報が出力される。
走行領域設定部318(車線情報検出部)は、目標車線に沿って車両を走行させることができる走行可能領域(車線情報)を設定する。ここで、走行領域設定部318には、高精度地図データ記憶部311からのHDマップ情報と、周辺環境認識部313からの周辺環境認識情報と、動作決定部317からの車両動作情報等が入力される。そして、この走行領域設定部318は、車両の動作情報と車両の周辺環境情報とを照合し、車両が走行することが可能な領域を設定する。例えば、車両周辺に障害物等の物体が存在するときには、当該物体との接触を回避するような走行可能領域が設定される。走行領域設定部318からは、次の階層の目標軌跡生成部319へ走行可能領域情報が出力される。
目標軌跡生成部319は、設定された走行可能領域内における目標軌跡を生成する。ここで、目標軌跡生成部319には、走行領域設定部318からの走行可能領域情報等が入力される。そして、この目標軌跡生成部319は、現在の車両の位置から、任意に設定した目標位置までの間走行可能領域内を走行することを拘束条件とし、幾何学的な手法により目標軌跡を生成する。なお、目標軌跡生成部319は、例えば複合クロソイド曲線を用いて目標軌跡を生成したり、安全性や、法令順守、走行効率などの基準を満たした走行が可能な目標軌跡を生成したりしてもよい。目標軌跡生成部319からは、車両運動コントローラ32へ目標軌跡情報が出力される。
なお、目標軌跡生成部319では、目標軌跡に対する目標車速プロファイルを生成するようにしてもよい。目標車速プロファイルとは、目標軌跡に沿って走行する時の時系列的な目標車速である。目標軌跡の曲率に合わせて目標車速プロファイルを生成することで、車両が目標軌跡に沿って走行するように車両運動を制御できる。すなわち、例えば、目標軌跡の曲率が大きいシーンでは、乗員に大きな車両挙動を与えないために目標車速を低く設定し、目標軌跡の曲率が小さいシーンでは、曲率が大きいシーンと比較して目標車速プロファイルを高く設定するようにしてもよい。また、先に目標車速プロファイルを算出し、その後、目標車速プロファイルに合わせて目標軌跡を生成するようにしてもよい。例えば、目標車速が高い場合は、曲率が小さくなるように目標軌跡を生成し、反対に目標車速が低い場合は、曲率が大きくなるように目標軌跡を生成するようにしてもよい。
さらに、この目標軌跡生成部319では、目標車速プロファイルを生成する際、推定される路面の摩擦係数が低いほど車速の変化勾配(加速勾配、減速勾配)を抑えるパラメータとして、路面μ値情報演算器33から入力される路面μ値情報を用いてもよい。このとき、目標軌跡生成部319には、自動運転コントローラ31によって情報の受け付けが可能になったとき(第1制御周期ごと)に路面μ値情報が入力される。そのため、目標軌跡生成部319に入力される路面μ値情報の応答特性は、車両運動コントローラ32に入力される路面μ値情報の応答特性よりも遅い応答になり、第1制御周期(自動運転コントローラ31の制御周期)に一致した特性となる。
[車両運動コントローラの制御ブロック構成]
車両運動コントローラ32は、図2に示すように、入力情報調停部321と、規範モデル設定部322と、挙動制御部323と、タイヤ力演算部324と、指令演算部325と、を備えている。
入力情報調停部321は、ドライバー入力の有無によって自動運転コントローラ31からの入力情報に基づいて制御指令値を演算するのか、ドライバー入力を目標にして制御指令値を演算するのかを調停する。ここで、入力情報調停部321には、自動運転コントローラ31からの目標車速プロファイル及び目標軌跡の情報が入力される。また、HMIモジュール5を介してドライバー入力が生じた場合には、このドライバー入力が入力される。そして、この入力情報調停部321は、ドライバー入力情報があるときには、ドライバー入力に基づいて設定される目標車速及び目標舵角の情報を規範モデル設定部322へ出力する。また、ドライバー入力情報がないときには、自動運転コントローラ31からの目標車速プロファイル及び目標軌跡の情報に基づいて設定される目標車速及び目標舵角の情報を規範モデル設定部322へ出力する。
規範モデル設定部322は、任意に設定可能な数式で表され、車両を走行させるときに車両に生じる運動の規範モデルを設定する。すなわち、規範モデル設定部322には、入力情報調停部321からの目標車速及び目標舵角の情報が入力される。そして、この規範モデル設定部322は、入力情報を規範モデルである数式に代入することによって規範モデル値を算出する。ここで、規範モデル値とは、例えば、ヨーレート規範モデルを用いたときの目標ヨーレートや、横加速度規範モデルを用いたときの目標横加速度、車体スリップ角規範モデルを用いたときの目標車体スリップ角等をいう。規範モデル設定部322からは、挙動制御部323へ規範モデル値情報が出力される。
挙動制御部323(車両運動制御部)は、車両運動の実値を規範モデル値に収束させ、車両の挙動を安定させる車速指令値及び舵角指令値(制御指令値)を演算する。このとき、この挙動制御部323では、主にフィードバック制御によって演算を行う。
挙動制御部323には、規範モデル設定部322から規範モデル値情報が入力され、車載センサ1からセンサ情報が入力され、路面μ値情報演算器33から動的路面摩擦係数の情報が入力される。そして、この挙動制御部323は、規範モデル値(例えば、目標ヨーレート)と車両運動の実値(例えば、実ヨーレート)との偏差を算出し、この偏差を小さくする車速指令値及び舵角指令値を演算する。これにより、車両が目標軌跡に沿って走行するように車両運動を制御することができる。また、この挙動制御部323では、車速指令値及び舵角指令値を演算する際、推定される路面の摩擦係数が低いほど車速指令値の変化量や舵角指令値の変化量を抑えるパラメータとして動的路面摩擦係数を用いる。そして、挙動制御部323からは、タイヤ力演算部324へ車速指令値及び舵角指令値の情報が出力される。
ここで、挙動制御部323に入力される動的路面摩擦係数とは、路面μ値情報と、旋回R情報に基づいて設定された路面μ値情報の応答特性とを用いて算出された情報であり、旋回R情報及び路面μ値情報の変化傾向に応じて設定された応答特性の路面μ値情報である。ここで、旋回R情報及び路面μ値情報の変化傾向に応じて設定された応答特性は、車両運動コントローラ32の制御周期よりも遅い応答である。つまり、動的路面摩擦係数は、旋回Rに応じた一次遅れ応答特性の路面μ値情報となる。そのため、挙動制御部323に入力される動的路面摩擦係数の応答特性は、タイヤ力演算部324に入力される路面μ値情報の応答特性よりも旋回Rに応じた遅い応答になる。
タイヤ力演算部324は、路面μ値情報を用いて車速指令値及び舵角指令値を達成させる各タイヤの最適なタイヤ力を演算する。すなわち、タイヤ力演算部324には、挙動制御部323から車速指令値及び舵角指令値の情報が入力され、路面μ値情報演算器33から路面μ値情報が入力される。そして、このタイヤ力演算部324は、入力された制御指令値を達成するタイヤ力(タイヤ縦力とタイヤ横力)を演算する。ここで、タイヤ力演算部324では、タイヤ力を演算するとき、推定される路面の摩擦係数が低いほどタイヤの縦力上限値と横力上限値を抑えるパラメータとして路面μ値情報を用いる。タイヤ力演算部324からは、指令演算部325へ各タイヤにおけるタイヤ力情報が出力される。
また、タイヤ力演算部324には、路面μ値情報演算器33から路面μ値情報が出力されるタイミングで路面μ値情報が入力される。そのため、タイヤ力演算部324に入力される路面μ値情報の応答特性は、第2制御周期(車両運動コントローラ32の制御周期)に一致した特性となり、挙動制御部323に入力される動的路面摩擦係数(旋回R情報及び路面μ値情報の変化傾向に応じて設定された応答特性の路面μ値情報)の応答特性よりも速い応答になる。
指令演算部325は、入力されたタイヤ力を各タイヤに発生させる指令値(速度制御指令値及び操舵制御指令値)を演算する。すなわち、指令演算部325には、タイヤ力演算部324からタイヤ力情報が入力される。そして、この指令演算部325は、タイヤ力情報に対応する速度制御指令値及び操舵制御指令値を演算する。指令演算部325からは、アクチュエータ4へ指令値情報が出力される。
[路面μ値情報演算器の制御ブロック構成]
路面μ値情報演算器33は、図3に示すように、路面μ値情報演算部33A(路面摩擦係数算出部)と、応答特性設定部33Bと、動的路面摩擦係数算出部33Cと、を有している。
路面μ値情報演算部33Aは、車両の挙動より路面摩擦係数である路面μ値情報を算出する。この路面μ値情報演算部33Aは、第1路面μ推定部331と、旋回R演算部332と、第2路面μ推定部333と、路面μ調停部334と、を備えている。
第1路面μ推定部331は、車両の挙動によるタイヤのスリップ状態(車輪速パルス)に基づいて車両が走行中の路面の摩擦係数(以下、「第1路面μ」という)を推定する。すなわち、第1路面μ推定部331には、内部センサ13に有する車輪速センサ13aからの車輪速パルス情報が入力される。そして、この第1路面μ推定部331は、入力された車輪速パルス情報から駆動輪のスリップ率を算出し、算出したスリップ率等と予め設定された路面μマップに基づいて第1路面μ推定値を求める。第1路面μ推定部331は、第1路面μ推定値の情報を第2路面μ推定部333と路面μ調停部334へ出力する。
なお、第1路面μ推定値は、例えば、下記の式(1)により算出した駆動輪のスリップ率と、従動輪速(車体速相当)の微分演算により求められる加減速度と、図4に示す路面μマップとを用いて求められる。
スリップ率={(駆動輪速-従動輪速)/(従動輪速)}×100(%)…(1)
但し、駆動輪速は左右駆動輪の車輪速平均値であり、従動輪速は左右従動輪の車輪速平均値である。
つまり、第1路面μ推定値は、スリップ率が同じであるときに高μ路であるほど高加速度になるという関係に基づき、図4に示す路面μマップにおいて、加減速度とスリップ率との交点を通る特性が表す値と推定される。なお、路面μマップは、多数の実験データを取得した結果により作成される。
また、第1路面μ推定値の大きさに応じて、図5に示すようなタイヤ摩擦円Aが描かれる。ここで、車両の各タイヤで許容されるグリップ限界は、縦力(前後力)と横力の二次元座表面に対して、高μ路であるほど直径が大きく描かれ、低μ路であるほど直径が小さく描かれるタイヤ摩擦円により規定される。つまり、タイヤに発生する縦方向のグリップ限界である縦力限界値はタイヤ摩擦円と縦力との交点で決まる。また、タイヤに発生する横方向のグリップ限界である横力限界値はタイヤ摩擦円と横力との交点で決まる。
旋回R演算部332は、走行可能領域内に設定した目標軌跡上に任意に設定したR演算区間ごとの曲率の情報を演算する。ここで、「R演算区間の曲率の情報」とは、R演算区間の旋回曲率によって求められる旋回半径(以下「旋回R」という)である。すなわち、旋回R演算部332には、自動運転コントローラ31から目標軌跡情報が入力される。そして、旋回R演算部332は、目標軌跡を任意の基準に基づいて複数の区間に区分けし、各区間をそれぞれ「R演算区間」として設定する。そして、R演算区間ごとに旋回Rを演算する。旋回R演算部332は、旋回Rの情報を第2路面μ推定部333と路面μ調停部334と応答特性設定部33Bへ出力する。なお、R演算区間の区分けは、例えば目標軌跡の接線方向の変化点や、目標軌跡の旋回方向の変換点、旋回に伴う加減速地点等を基準に設定する。
第2路面μ推定部333は、車両の前方に存在する任意のR演算区間での旋回Rの情報と、車輪速パルスを検出した地点での第1路面μ推定値の情報に基づき、当該R演算区間での路面摩擦係数(以下、「第2路面μ」という)を推定する。すなわち、第2路面μ推定部333には、第1路面μ推定部331から第1路面μ推定値の情報が入力され、旋回R演算部332から旋回Rの情報が入力される。このとき入力される旋回R情報は、上述の任意のR演算区間における旋回R情報である。そして、第2路面μ推定部333は、第1路面μ推定値情報及び旋回R情報と予め設定された補正係数マップに基づいて、第2路面μ推定値を求める。第2路面μ推定部333は、第2路面μ推定値の情報を路面μ調停部334へ出力する。
つまり、この第2路面μ推定部333では、車輪速パルスを検出した地点での第1路面μ推定値(縦力限界値)に基づいて、目標軌跡T上での第2路面μ推定値(横力限界値)を推定する。これにより、車輪速パルスを検出した地点から、先の将来の路面摩擦係数(任意のR演算区間での路面摩擦係数、第2路面μ)を推定することができる。
また、補正係数マップは、図6に示すように、横軸に旋回Rを設定し、縦軸に第2路面μを推定するための補正係数を設定したマップである。ここでは、R演算区間における旋回Rがr1以下の場合、補正係数は任意の値α(0<α<1、例えば0.6)に固定される。また、旋回Rがr1から閾値以下の場合、補正係数は旋回Rに比例して任意の値αから一定の割合で1まで増加する。なお、「r1」は任意に設定することが可能であり、例えばR50に設定する。
なお、この補正係数マップは、旋回時の車両ロール運動によって発生する輪荷重変化の大きさに応じて変更してもよい。すなわち、横加速度が大きくて輪荷重変化(内輪の荷重抜け)が大きいときには、図7において一点鎖線で示すように、旋回Rがr1以下の場合の補正係数を、任意の値αよりも小さいβ(0<β<α、例えば0.5)に固定する。そして、旋回Rがr1から閾値以下の場合、補正係数は旋回Rに比例して任意の値βから一定の割合で1まで増加する。
そして、第2路面μ推定値は、第1路面μ推定値に対して補正係数を積算することで求められる。ここで、補正係数が1以下であり、旋回Rがr1から閾値以下のとき、補正係数が旋回Rに比例して「任意の値α」から一定の割合で「1」まで増加する。このため、第2路面μ推定値は、旋回Rが小さいほど第1路面μ推定値を減少補正した値となる。この結果、図5に一点鎖線で示すように、第2路面μ推定値の大きさに応じて描かれるタイヤ摩擦円Bは、第1路面μ推定値に応じて描かれたタイヤ摩擦円Aよりも直径が小さい円となる。また、補正係数が旋回Rの大きさに応じて変動するため、このタイヤ摩擦円Bの直径は、旋回Rの大きさに応じて伸縮する。
路面μ調停部334は、旋回Rの大きさに基づいて、任意のR演算区間を走行中の演算に用いる路面μ値情報を演算する。すなわち、路面μ調停部334には、第1路面μ推定部331から第1路面μ推定値の情報が入力され、旋回R演算部332から旋回Rの情報が入力され、第2路面μ推定部333から第2路面μ推定値の情報が入力される。
そして、路面μ調停部334は、任意のR演算区間における旋回Rが予め設定した閾値以上であるか否かを判断する。旋回Rが閾値以上(例えば直線路)であると判断したときには、車両が当該R演算区間を走行するときのタイヤの横力限界値を、第1路面μ推定値に応じて描かれたタイヤ摩擦円Aと横力との交点で規定する。一方、旋回Rが閾値未満(例えば旋回路)であると判断したときには、車両が当該R演算区間を走行するときのタイヤの横力限界値を、第2路面μ推定値に応じて描かれたタイヤ摩擦円Bと横力との交点で規定する。なお、旋回Rの大きさに拘らず、車両が当該R演算区間を走行するときのタイヤの縦力限界値は、第1路面μ推定値に応じて描かれたタイヤ摩擦円Aと縦力との交点で規定する。
そして、路面μ調停部334は、旋回R≧閾値と判断したとき、縦力限界値及び横力限界値を、第1路面μ推定値に応じて描かれたタイヤ摩擦円Aと縦力及び横力との交点で規定し、結果的にタイヤ摩擦円Aによって示される路面μ値情報を出力する。この結果、旋回R≧閾値のとき、任意のR演算区間におけるタイヤの横力限界値は、タイヤのスリップ状態に基づいて推定した縦力限界値と同じ値であると推定される。
また、この路面μ調停部334は、旋回R<閾値と判断したとき、縦力限界値を第1路面μ推定値に応じて描かれたタイヤ摩擦円Aと縦力との交点で規定し、横力限界値を第2路面μ推定値に応じて描かれたタイヤ摩擦円Bと横力との交点で規定した、タイヤ摩擦円C(図5参照)によって示される路面μ値情報を出力する。この結果、旋回R<閾値のとき、任意のR演算区間におけるタイヤの横力限界値は、縦力限界値よりも小さい値であると推定される。すなわち、旋回R<閾値のとき、路面μ値情報は、車輪速パルスに基づいて推定した縦力限界値と、この縦力限界値を旋回Rが大きいほど減縮補正して求めた横力限界値と、を規定するタイヤ摩擦円Cによって示される。
そして、路面μ調停部334からは、応答特性設定部33Bと動的路面摩擦係数算出部33Cとタイヤ力演算部324へ路面μ値情報が出力される。
応答特性設定部33Bは、旋回R情報及び路面μ値情報の変化傾向に基づいて路面μ値情報の応答特性を設定し、動的路面摩擦係数算出部33Cに対して応答特性情報を出力する。すなわち、応答特性設定部33Bには、旋回R演算部332から旋回Rの情報が入力され、路面μ調停部334から路面μ値情報が入力される。ここで、応答特性設定部33Bは、路面μ値情報が入力されるごとに記憶していく。そして、応答特性設定部33Bは、記憶された路面μ値情報と、新たに入力された路面μ値情報とを比較し、路面μ値情報の変化勾配が上昇しているのか、下降しているのかを判断する。路面μ値情報の変化勾配が上昇しているとき、路面μ値情報が上昇傾向(立ち上がり傾向)に変化すると判断する。また、路面μ値情報の変化勾配が下降しているとき、路面μ値情報が下降傾向(立ち下がり傾向)に変化すると判断する。
つまり、応答特性設定部33Bでは、下記の式(2)が成立するとき、路面μ値情報が上昇傾向に変化すると判断し、下記の式(3)が成立するとき、路面μ値情報が下降傾向に変化すると判断する。
(新たに入力された路面μ値情報)-(記憶された路面μ値情報)≧ゼロ…(2)
(新たに入力された路面μ値情報)-(記憶された路面μ値情報)<ゼロ…(3)
なお、「記憶された路面μ値情報」は、「新たに入力された路面μ値情報」の入力の直近に記憶された路面μ値情報であってもよいし、応答特性設定部33Bに記憶された複数の路面μ値情報の平均値等であってもよい。
さらに、この応答特性設定部33Bでは、路面μ値情報の変化勾配に基づいて路面μ値情報の変化速度を算出する。ここで、路面μ値情報の傾きは、下記の式(4)により算出される。
{(新たに入力された路面μ値情報)-(記憶された路面μ値情報)}/
路面μ値情報の取得の時間差 …(4)
なお、「路面μ値情報の取得の時間差」とは、応答特性設定部33Bが「新たに入力された路面μ値情報」を取得した時間と、応答特性設定部33Bが「記憶された路面μ値情報」を取得した時間との差である。
さらに、応答特性設定部33Bにおける路面μ値情報の応答特性の具体的な変更方法は図8に示す。すなわち、路面μ値情報が下降傾向に変化すると判断されるときには、旋回Rの大きさに拘らず路面μ値情報の応答特性を比較的速い応答の「高応答」に設定する。なお、この「高応答」とは、例えば路面μ値情報演算部33Aでの演算タイミングに対して、90%程度の遅れとする。
また、路面μ値情報が上昇傾向に変化すると判断されるときであって、旋回Rが予め設定した第2閾値未満と判断されたときには、路面μ値情報の応答特性を比較的遅い応答の「低応答」に設定する。なお、この「低応答」とは、例えば路面μ値情報演算部33Aでの演算タイミングに対して、40%程度の遅れとする。よって、路面μ値情報が下降傾向に変化するときは、路面μ値情報が上昇傾向に変化するときよりも、路面μ値情報の応答特性が速い応答に設定されることになる。
さらに、路面μ値情報が上昇傾向に変化すると判断されるときであって、旋回Rが予め設定した第2閾値以上と判断されたときには、路面μ値情報の応答特性を「高応答」と「低応答」の中間の応答である「中応答」に設定する。これにより、路面μ値情報が上昇傾向に変化するときは、旋回Rが大きいほど路面μ値情報の応答特性が遅い応答に設定される。
しかも、路面μ値情報の応答特性を「中応答」に設定した場合には、図9に示すように、路面μ値情報の変化速度が速いほど遅い応答特性に設定する。つまり、この「中応答」とは、例えば路面μ値情報演算部33Aでの演算タイミングに対して50%程度~80%程度の範囲で、路面μ値情報の変化速度が速いほど遅くなる変動遅れとする。
動的路面摩擦係数算出部33Cは、外乱抑制応答時定数を用いた数式で表され、入力された路面μ値情報に対してローパスフィルタ処理を施し、動的路面摩擦係数(旋回Rに応じた一次遅れ応答特性の路面μ値情報)を演算する。すなわち、この動的路面摩擦係数算出部33Cには、路面μ調停部334から路面μ値情報が入力され、応答特性設定部33Bから応答特性情報が入力される。そして、動的路面摩擦係数算出部33Cは、応答特性設定部33Bからの応答特性情報が「高応答」の場合、路面μ値情報に第1ローパスフィルタ処理を施して動的路面摩擦係数を算出する。つまり、応答特性情報が「高応答」のときの動的路面摩擦係数は、路面μ値情報演算部33Aでの演算タイミングに対して、応答特性が90%程度遅くされた路面μ値情報となる。
また、この動的路面摩擦係数算出部33Cは、応答特性設定部33Bからの応答特性情報が「低応答」の場合、路面μ値情報に第3ローパスフィルタ処理を施して動的路面摩擦係数を算出する。つまり、応答特性情報が「低応答」のときの動的路面摩擦係数は、路面μ値情報演算部33Aでの演算タイミングに対して、応答特性が40%程度遅くされた路面μ値情報となる。
さらに、この動的路面摩擦係数算出部33Cは、応答特性設定部33Bからの応答特性情報が「中応答」の場合、路面μ値情報に第2ローパスフィルタ処理を施して動的路面摩擦係数を算出する。つまり、応答特性情報が「中応答」のときの動的路面摩擦係数は、路面μ値情報演算部33Aでの演算タイミングに対して50%程度~80%程度の範囲で、路面μ値情報の変化速度が速いほど応答特性が遅くされた路面μ値情報となる。そして、この動的路面摩擦係数算出部33Cは、挙動制御部323へ動的路面摩擦係数の情報を出力する。
[路面μ値情報演算処理構成]
図10は、実施例1の路面μ値情報演算部33Aにて実行される路面μ値情報演算処理の処理手順を示すフローチャートである。以下、図10に示す路面μ値情報演算処理の各ステップを説明する。なお、この路面μ値情報演算処理は、車両の走行中、所定の間隔で繰り返して実行される。
ステップS1では、目標軌跡生成部319にて生成した目標軌跡の情報を取得し、ステップS2へ進む。
ステップS2では、ステップS1での目標軌跡情報の取得に続き、自己位置推定部312にて推定した自己位置の情報を取得し、ステップS3へ進む。
ステップS3では、ステップS2での自己位置情報の取得に続き、高精度地図データ記憶部311に記憶されたHDマップの情報を取得し、ステップS4へ進む。
ステップS4では、ステップS3でのHDマップ情報の取得に続き、旋回R演算部332にて演算した目標軌跡上に設定したR演算区間ごとの旋回Rの情報を取得し、ステップS5へ進む。
ステップS5では、ステップS4での旋回R情報の取得に続き、第1路面μ推定部331にて推定した第1路面μ推定値の情報を取得し、ステップS6へ進む。
ステップS6では、ステップS5での第1路面μ推定値情報の取得に続き、自車の直前に存在するR演算区間の開始地点に到達したか否かを判断する。YES(R演算区間に到達)の場合にはステップS7へ進む。NO(R演算区間に未到達)の場合にはステップS11へ進む。ここで、車両がR演算区間の開始地点に到達したか否かの判断は、ステップS2にて取得した自己位置情報とステップS3にて取得したHDマップ情報に基づいて判断する。また、「R演算区間の開始地点」とは、R演算区間の区間境界であってもよいし、区間境界よりも手前の位置(例えば、R演算区間を走行するために減速を開始する位置等)に設定してもよい。つまり、「R演算区間の開始地点」とは、当該R演算区間を走行中に用いる路面μ値情報の演算開始する地点である。
ステップS7では、ステップS6でのR演算区間に到達との判断に続き、自車の直前に存在するR演算区間における旋回Rが予め設定した閾値以上であるか否かを判断する。YES(旋回R≧閾値)の場合にはステップS10へ進む。NO(旋回R<閾値)の場合にはステップS8へ進む。ここで、閾値としては、例えば目標速度プロファイルによって走行したと仮定したときに0.01Gの横加速度が発生すると想定される旋回R(例えばR120)に設定する。
ステップS8では、ステップS7での旋回R<閾値との判断に続き、第2路面μ推定値を算出するための補正係数マップ(図6、図7参照)を読み出し、ステップS9へ進む。
ステップS9では、ステップS8での補正係数マップの読み出しに続き、第2路面μ推定値を算出し、ステップS10へ進む。ここで、第2路面μ推定値は、ステップS5にて取得した第1路面μ推定値に対し、補正係数マップ(ステップS8にて読み出し)と自車直前のR演算区間の旋回R(ステップS4にて取得)とに基づいて決められた補正係数を積算することで求められる。この結果、第2路面μ推定値は、第1路面μ推定値を旋回Rの大きさに応じて減少補正した値になる。
ステップS10では、ステップS7での旋回R≧閾値との判断、ステップS9での第2路面μ推定値の算出のいずれかに続き、路面μ値情報を更新し、ステップS12へ進む。すなわち、自車直前のR演算区間の旋回Rが閾値以上であると判断された場合には、ステップS5にて取得した第1路面μ推定値情報によって路面μ値情報を更新する。これにより、旋回R≧閾値のときのタイヤの横力限界値は、第1路面μ推定値に応じて描かれたタイヤ摩擦円Aと横力との交点で規定された値となり、タイヤのスリップ状態に基づいて推定した縦力限界値と同じ値になる。一方、自車直前のR演算区間の旋回Rが閾値未満であると判断されたときには、ステップS9にて演算された第2路面μ推定値によって路面μ値情報を更新する。これにより、旋回R<閾値のときのタイヤの横力限界値は、第2路面μ推定値に応じて描かれたタイヤ摩擦円Bと横力との交点で規定された値となり、縦力限界値よりも小さい値となる。なお、更新した路面μ値情報は、図示しないメモリに書き込まれ、更新されるごとに書き換えられる。
ステップS11では、ステップS6でのR演算区間に未到達との判断に続き、図示しないメモリに書き込まれた路面μ値情報を維持し、ステップS12へ進む。
ステップS12では、ステップS10での路面μ値情報の更新、ステップS11での路面μ値情報の維持のいずれかに続き、図12に示す応答特性制御処理を実行し、エンドへ進む。
[第1路面μ推定値演算処理構成]
図11は、実施例1の第1路面μ推定部331にて実行される第1路面μ推定値演算処理の処理手順を示すフローチャートである。以下、図11に示す第1路面μ推定値演算処理の各ステップを説明する。なお、この第1路面μ推定値演算処理は、車両の走行中、継続して実行される。
ステップS21では、車両が直線路を走行中であるか否かを判断する。YES(直線路を走行中)の場合にはステップS22へ進む。NO(旋回路を走行中)の場合にはリターンへ進む。ここで、直線路を走行しているか否かは、内部センサ13によって検出された横加速度の大きさに基づいて判断する。
ステップS22では、ステップS21での直線路を走行中との判断に続き、車輪速センサ13aによって検出した車輪速パルス情報を取得し、ステップS23へ進む。
ステップS23では、ステップS22での車輪速パルス情報の取得に続き、この車輪速パルス情報から駆動輪のスリップ率を算出し、ステップS24へ進む。なお、スリップ率の算出方法は上述の通りである。
ステップS24では、ステップS23でのスリップ率の算出に続き、駆動輪のスリップ率と、従動輪速(車体速相当)の微分演算により求められる加減速度と、図4に示す路面μマップとを用いて第1路面μ推定値を演算し、リターンへ進む。なお、演算した第1路面μ推定値は、図示しないメモリに書き込まれ、演算されるごとに更新される。
[応答特性制御処理構成]
図12は、実施例1の路面μ値情報演算器33にて実行される応答特性制御処理の処理手順を示すフローチャートである。以下、図12に示す応答特性制御処理の各ステップを説明する。なお、この応答特性制御処理は、路面μ値情報が演算されるごとに実行される。
ステップS31では、路面μ値情報演算部33Aにて演算された路面μ値情報を取得し、ステップS32へ進む。
ステップS32では、ステップS31での路面μ値情報の取得に続き、取得した情報をタイヤ力演算部324に出力するか否かを判断する。YES(タイヤ力演算部に出力)の場合にはステップS33へ進む。NO(タイヤ力演算部に出力しない)の場合にはステップS35へ進む。
ステップS33では、ステップS32での路面μ値情報をタイヤ力演算部324へ出力するとの判断に続き、ステップS31にて取得した路面μ値情報をタイヤ力演算部324に出力し、ステップS34へ進む。この結果、タイヤ力演算部324へは、路面μ値情報演算部33Aでの演算タイミングに対して応答遅れのない路面μ値情報が入力される。
ステップS34では、ステップS33での路面μ値情報の出力に続き、タイヤ力演算部324において路面μ値情報を用いてタイヤ力を演算し、エンドへ進む。このとき、路面μ値情報は、推定される路面の摩擦係数が低いほどタイヤの縦力上限値と横力上限値を抑えるパラメータとして用いられる。
ステップS35では、ステップS32での路面μ値情報をタイヤ力演算部324に出力しないとの判断に続き、ステップS31にて取得した路面μ値情報が下降傾向に変化するか否かを判断する。YES(下降傾向に変化)の場合にはステップS36へ進む。NO(上昇傾向に変化)の場合にはステップS38へ進む。ここで、路面μ値情報が下降傾向に変化するのか上昇傾向に変化するのかは、上述の式(2)及び式(3)に基づいて判断する。
ステップS36では、ステップS35での路面μ値情報が下降傾向に変化との判断に続き、応答特性設定部33Bにおいて、路面μ値情報の応答特性を「高応答」に設定し、ステップS37へ進む。
ステップS37では、ステップS36での「高応答」の応答特性の設定に続き、動的路面摩擦係数算出部33Cにおいて、ステップS31にて取得した路面μ値情報に対し第1ローパスフィルタ処理を実行して動的路面摩擦係数を算出し、ステップS45へ進む。この結果、動的路面摩擦係数は、応答特性が「高応答」の路面μ値情報となる。
ステップS38では、ステップS35での路面μ値情報が上昇傾向に変化との判断に続き、ステップS31にて取得した路面μ値情報が適用されるR演算区間の旋回Rの情報を取得し、ステップS39へ進む。
ステップS39では、ステップS38での旋回R情報の取得に続き、このステップS38にて取得した旋回Rが予め設定した第2閾値以上であるか否かを判断する。YES(旋回R≧第2閾値)の場合にはステップS40へ進む。NO(旋回R<第2閾値)の場合にはステップS43へ進む。ここで、第2閾値としては、例えば目標速度プロファイルによって走行したと仮定したときに0.05Gの横加速度が発生すると想定される旋回R(例えばR100)に設定する。
ステップS40では、ステップS39での旋回R≧第2閾値との判断に続き、ステップS31にて取得した路面μ値情報の変化速度を算出し、ステップS41へ進む。ここで、路面μ値情報の変化速度の算出は、記憶された路面μ値情報及び新たに入力された路面μ値情報と、これらの取得時間とに基づいて算出する。
ステップS41では、ステップS40での路面μ値情報の変化速度の算出に続き、応答特性設定部33Bにおいて、路面μ値情報の応答特性を「中応答」に設定し、ステップS42へ進む。
ステップS42では、ステップS41での「中応答」の応答特性の設定に続き、動的路面摩擦係数算出部33Cにおいて、ステップS31にて取得した路面μ値情報に対し第2ローパスフィルタ処理を実行して動的路面摩擦係数を算出し、ステップS45へ進む。この結果、動的路面摩擦係数は、応答特性が図9に示すマップと路面μ値情報の変化速度に基づき、変化速度が速いほど応答特性が遅くなる「中応答」の路面μ値情報となる。
ステップS43では、ステップS39での旋回R<第2閾値との判断に続き、応答特性設定部33Bにおいて、路面μ値情報の応答特性を「低応答」に設定し、ステップS44へ進む。
ステップS44では、ステップS43での「低応答」の応答特性の設定に続き、動的路面摩擦係数算出部33Cにおいて、ステップS31にて取得した路面μ値情報に対し第3ローパスフィルタ処理を実行して動的路面摩擦係数を算出し、ステップS45へ進む。この結果、動的路面摩擦係数は、応答特性が「低応答」の路面μ値情報となる。
ステップS45では、ステップS37での第1ローパスフィルタ処理の実行による動的路面摩擦係数の算出、ステップS42での第2ローパスフィルタ処理の実行による動的路面摩擦係数の算出、ステップS44での第3ローパスフィルタ処理の実行による動的路面摩擦係数の算出のいずれかに続き、動的路面摩擦係数(旋回Rに応じた一次遅れ応答特性の路面μ値情報)を挙動制御部323に出力し、ステップS46へ進む。この結果、挙動制御部323へは、路面μ値情報演算部33Aでの演算タイミングに対して、旋回R及び路面μ値情報の変化傾向に基づいて遅らせた応答特性の路面μ値情報が入力される。
ステップS46では、ステップS45での動的路面摩擦係数の出力に続き、挙動制御部323において動的路面摩擦係数を用いて車速指令値及び舵角指令値を演算し、エンドへ進む。このとき、動的路面摩擦係数は、推定される路面の摩擦係数が低いほど車速指令値の変化量や舵角指令値の変化量を抑えるパラメータとして用いられる。
以下、実施例1の車両運動制御方法及び車両運動制御装置の作用を、図13を用いて説明する。
実施例1の運転システム100では、自動運転モードを選択すると、自動運転コントローラ31にて目標車速プロファイル及び目標軌跡Tを生成する。そして、ドライバー入力が生じなければ、車両運動コントローラ32にて制御指令値が演算され、車両Vは、図13に示すように、目標軌跡Tに沿って走行していく。このとき、路面μ値情報演算部33Aでは、図10に示す路面μ値情報演算処理を実行する。
すなわち、路面μ値情報演算部33Aは、図10に示すステップS1、ステップS2、ステップS3、ステップS4を順に実行する。これにより、車両Vの前方に延びる目標軌跡Tの情報と、車両Vの現在地である自己位置の情報と、HDマップ情報と、目標軌跡T上に設定したR演算区間(図13では、区間K2、区間K3、区間K4)ごとの旋回Rの情報(Ra、Rb、Rc)と、を取得する。
続いて、ステップS5を実行し、第1路面μ推定値情報を取得する。ここで、第1路面μ推定値情報は、図11のフローチャートに示す手順によって推定される。つまり、第1路面μ推定値は、車両Vが直線路を走行中であると判断されたときに検出された車輪速パルス情報に基づいて推定された値である。図13に示す例では、第1路面μ推定値は、車両Vが地点P1を走行時に検出された車輪速パルス情報に基づいて推定される。
そして、ステップS6を実行し、車両Vが、自車直前に存在するR演算区間である区間K2の開始地点S2に到達したか否かを判断する。車両Vが開始地点S2に到達するまでは、ステップS11、ステップS12と進み、すでにメモリに書き込まれた路面μ値情報を維持した上、図12に示す応答特性制御処理を実行する。なお、図13に示す例では、区間K2到達以前(区間K1)での目標軌跡Tは直線であり、区間K1における旋回Rは閾値以上となる。そのため区間K1走行時でのタイヤの横力限界は、タイヤのスリップ状態に基づいて推定した縦力限界値と同じ値になる。
一方、車両Vが区間K2の開始地点S2に到達したときには、ステップS7を実行し、区間K2の旋回R(Ra)が第1閾値以上であるか否かを判断する。図13に示す例では、区間K2の旋回R(Ra)<第1閾値であるとする。そのため、ステップS8、ステップS9を実行し、補正係数マップを読み出す。そして、読み出した補正係数マップと区間K2の旋回R(Ra)に基づいて決められた補正係数を第1路面μ推定値に積算し、第2路面μ推定値を算出する。
その後、ステップS10を実行し、第2路面μ推定値情報によって路面μ値情報を更新し、タイヤ摩擦円Cによって示される路面μ値情報に書き換えられる。また、車両Vが区間K2を走行中、つまり、車両Vが次のR演算区間である区間K3の開始地点S3に到達するまでは、ステップS6からステップS11へと進み、タイヤ摩擦円Cで示される路面μ値情報が維持される。この結果、旋回R<閾値となる区間K2を走行する間は、タイヤの横力限界値は、旋回R情報と縦力限界値に基づいて予測され、縦力限界値よりも小さい値となる。
そして、路面μ値情報が更新されたらステップS12へと進み、図12に示す応答特性制御処理を実行する。つまり、旋回R情報及び路面μ値情報の変化傾向に基づき路面μ値情報の応答特性を設定し、設定された応答特性の路面μ値情報である動的路面摩擦係数を挙動制御部323に出力する。
すなわち、図12に示すフローチャートにおいて、ステップS31、ステップS32、ステップS35と順に進む。ここで、区間K1におけるタイヤの横力限界値は縦力限界値と同じ値と予測されており、区間K2におけるタイヤの横力限界値は縦力限界値よりも小さい値と予測される。そのため、区間K1から区間K2へと進行する場合、路面μ値情報は下降傾向に変化すると判断される。これにより、ステップS36、ステップS37と進み、路面μ値情報の応答特性が「高応答」に設定され、路面μ値情報演算部33Aにて演算された路面μ値情報に対して第1ローパスフィルタ処理を実行する。そのため、図8に示すように、動的路面摩擦係数は、応答特性が「高応答」の路面μ値情報となる。
そして、ステップS45、ステップS46と順に進んで、挙動制御部323へ「高応答」の路面μ値情報である動的路面摩擦係数を出力する。さらに、挙動制御部323では、「高応答」の路面μ値情報の動的路面摩擦係数を用いて車速指令値及び舵角指令値を演算する。この結果、挙動制御部323から出力される車速指令値及び舵角指令値を、将来の低μ路に適した速い応答で制御することができる。そしてこれにより、例えば低μ路に入ってから(区間K2への進入後)スリップや軌跡逸脱等の発生より緊急ブレーキが必要になっても、ブレーキを適切に作動させることが可能となる。また、ブレーキ作動が適切に行えることで、車両の走行状態の安定化を図ることができる。さらに、軌跡逸脱時にも緊急ブレーキを適切に作動させることで車両の進行方向を急変させ、速やかに目標軌跡に追従させることが可能となる。
続いて、車両Vが、区間K3の開始地点S3に到達したときには、路面μ値情報演算処理において再びステップS7を実行し、区間K3の旋回R(Rb)が第1閾値以上であるか否かを判断する。図13に示す例では、区間K3の旋回R(Rb)<第1閾値であるとする。そのため、ステップS8、ステップS9を実行し、補正係数マップを読み出す。そして、読み出した補正係数マップと区間K3の旋回R(Rb)に基づいて決められた補正係数を第1路面μ推定値に積算し、第2路面μ推定値を算出する。
その後、ステップS10を実行し、第2路面μ推定値情報によって路面μ値情報を更新し、タイヤ摩擦円Cによって示される路面μ値情報に書き換えられる。また、車両Vが区間K3を走行中、つまり、車両Vが次のR演算区間である区間K4の開始地点S4に到達するまでは、ステップS6からステップS11へと進み、タイヤ摩擦円Cによって示される路面μ値情報が維持される。この結果、旋回R<第1閾値となる区間K3を走行するとき、タイヤの横力限界値は、旋回R情報と縦力限界値に基づいて予測され、縦力限界値よりも小さい値となる。
さらに、この図13示す例では、Rb>Raとする。そのため、区間K3での第2路面μ推定値を算出する際の補正係数は、区間K2での第2路面μ推定値を算出する際の補正係数よりも大きい値になる。よって、区間K3でのタイヤの横力限界値は、区間K2でのタイヤの横力限界値よりも大きい値と予測される。
そして、路面μ値情報が更新されたらステップS12へと進み、図12に示す応答特性制御処理を実行し、旋回R情報及び路面μ値情報の変化傾向に基づいて設定された応答特性の路面μ値情報(動的路面摩擦係数)を挙動制御部323に出力する。
すなわち、図12に示すフローチャートにおいて、ステップS31、ステップS32、ステップS35と順に進む。ここで、Rb>Raであることから、区間K3におけるタイヤの横力限界値は、区間K2におけるタイヤの横力限界値よりも大きい値と予測される。そのため、区間K2から区間K3へと進行する場合、路面μ値情報は上昇傾向に変化すると判断される。これにより、ステップS38、ステップS39と進み、区間K2の旋回Rの情報を取得し、この区間K2の旋回R(Ra)が第2閾値以上であるか否かを判断する。
図13に示す例では、区間K2の旋回R(Ra)<第2閾値であるとする。そのため、ステップS43、ステップS44と進み、路面μ値情報の応答特性が「低応答」に設定され、路面μ値情報演算部33Aにて演算された路面μ値情報に対して第3ローパスフィルタ処理を実行する。そのため、図8に示すように、動的路面摩擦係数は、応答特性が「低応答」の路面μ値情報となる。
そして、ステップS45、ステップS46と順に進んで、挙動制御部323へ「低応答」の路面μ値情報である動的路面摩擦係数を出力する。さらに、挙動制御部323では、「低応答」の路面μ値情報の動的路面摩擦係数を用いて車速指令値及び舵角指令値を演算する。この結果、挙動制御部323から出力される車速指令値及び舵角指令値を、走行中の低μ路に適した遅い応答で制御することができる。そしてこれにより、例えば旋回中(区間K2の走行中)に加速することを防止でき、不安定な挙動の誘発を抑制することができる。また、不安定な挙動を抑制することで、車両の走行状態の安定化を図ることができる。
さらに、車両Vが、区間K4の開始地点S4に到達したときには、路面μ値情報演算処理において再びステップS7を実行し、区間K4の旋回R(Rc)が第1閾値以上であるか否かを判断する。図13に示す例では、区間K4が直線路であり、旋回R(Rc)≧第1閾値であるとする。そのため、ステップS10を実行し、すでに取得している第1路面μ推定値情報によって路面μ値情報を更新する。これにより、路面μ値情報は、タイヤ摩擦円Aによって示される情報に書き換えられる。すなわち、区間K4を走行するとき、タイヤの横力限界値は、タイヤのスリップ状態に基づいて推定した縦力限界値と同じ値になる。
そして、再び路面μ値情報が更新されたらステップS12へと進み、図12に示す応答特性制御処理を実行し、旋回R情報及び路面μ値情報の変化傾向に基づいて設定した応答特性の路面μ値情報(動的路面摩擦係数)を挙動制御部323に出力する。
すなわち、図12に示すフローチャートにおいて、ステップS31、ステップS32、ステップS35と順に進む。ここで、区間K4におけるタイヤの横力限界値は縦力限界値と同じ値と予測され、区間K3におけるタイヤの横力限界値は縦力限界値よりも小さい値と予測されている。そのため、区間K3から区間K4へと進行する場合、路面μ値情報は上昇傾向に変化すると判断される。これにより、ステップS38、ステップS39と進み、区間K3の旋回Rの情報を取得し、この区間K3の旋回R(Rb)が第2閾値以上であるか否かを判断する。
図13に示す例では、区間K3の旋回R(Rb)≧第2閾値であるとする。そのため、ステップS40、ステップS41、ステップS42と進み、路面μ値情報の変化速度を算出した上で、路面μ値情報の応答特性を「中応答」に設定する。そして、路面μ値情報演算部33Aにて演算された路面μ値情報に対して第2ローパスフィルタ処理を実行する。そのため、図8及び図9に示すように、動的路面摩擦係数は、路面μ値情報の変化速度が速いほど応答特性が低くなる「中応答」の応答特性の路面μ値情報となる。
そして、ステップS45、ステップS46と順に進んで、挙動制御部323へ路面μ値情報の変化速度に応じて変動する「中応答」の路面μ値情報である動的路面摩擦係数を出力する。さらに、挙動制御部323では、「中応答」の路面μ値情報の動的路面摩擦係数を用いて車速指令値及び舵角指令値を演算する。この結果、挙動制御部323から出力される車速指令値及び舵角指令値を、高μ路となることで加速するものの、轍等による路面摩擦係数の急変には反応しない程度の応答で制御することができる。そしてこれにより、路面摩擦係数が上昇しているのに加速しないためにドライバーに与える違和感を緩和しつつ、急な加速の発生を防止することができる。また、急加速を防止できるため、車両の走行状態の安定化を図ることができる。
このように、実施例1の運転システム100では、旋回R情報及び路面μ値情報の変化傾向に基づいて路面μ値情報の応答特性を設定する。そして、この応答特性と路面μ値情報とを用いて動的路面摩擦係数を算出し、挙動制御部323において、この動的路面摩擦係数(旋回Rに応じた一次遅れ応答特性の路面μ値情報)を用いて車速指令値及び舵角指令値を演算する。この結果、応答特性が走行環境(目標軌跡Tの旋回R)に応じて変更した路面μ値情報である動的路面摩擦係数を用いて車両運動を制御することができる。すなわち、旋回Rに応じて適切な車速指令値及び舵角指令値を演算することができ、車両の走行状態の安定化を図ることができる。
特に、実施例1では、路面μ値情報が下降傾向に変化するときは、路面μ値情報の応答特性を、路面μ値情報が上昇傾向に変化するときよりも速い応答である「高応答」に設定する。これにより、将来の低μ路に備えて予め速い応答で車両を制御することができ、緊急ブレーキを適切に作動させることができる。
また、路面μ値情報が上昇傾向に変化し、且つ、走行中のR演算区間の旋回Rが第2閾値未満のときは、路面μ値情報の応答特性を、路面μ値情報が上昇傾向に変化すると共に、旋回Rが第2閾値以上の場合よりも遅い応答である「低応答」に設定する。つまり、路面μ値情報が上昇傾向に変化するときには、走行中のR演算区間の旋回Rが小さいほど、路面μ値情報の応答特性を遅い応答に設定する。これにより、旋回路等の低μ路を走行中に加速することが防止でき、不安定な車両挙動の誘発を抑制することができる。
さらに、路面μ値情報が上昇傾向に変化し、且つ、走行中のR演算区間の旋回Rが第2閾値以上のときは、路面μ値情報の応答特性を「低応答」よりも速く「高応答」よりも遅い上、路面μ値情報の変化速度が速く予測されるほど遅い応答になる「中応答」に設定する。これにより、路面状況に合わせて加速しつつ、轍等による路面摩擦係数の急変には反応しないで走行することで、違和感のない走行を実現することができる。
なお、図11には、旋回路に進入するときの実施例1の運転システム100による車両制御時のヨーレート変化と、比較例の運転システムによる車両制御時のヨーレート変化を示す。
ここで、比較例の運転システムでは、路面μ値情報の変化傾向や目標軌跡の旋回Rに拘らず、車速指令値及び舵角指令値を演算する車両運動制御部に対し、一律の応答特性の路面μ値情報を入力する。つまり、比較例の運転システムでは、車両の走行状況に拘らず路面μ値情報が演算されたタイミングで車両運動制御部に路面μ値情報を入力する。
一方、実施例1の運転システム100では、上述のように、挙動制御部323に入力される路面μ値情報の応答特性が路面μ値情報の変化傾向や目標軌跡の旋回Rに応じて変更される。つまり、路面μ値情報が下降傾向であると予測されるときには、路面μ値情報の応答特性が「高応答」に設定される。また、路面μ値情報が上昇傾向であって旋回Rが第2閾値未満のときには、路面μ値情報の応答特性が「低応答」に設定される。さらに、路面μ値情報が上昇傾向であって旋回Rが第2閾値以上のときには、路面μ値情報の応答特性が路面μ値情報の変化速度に応じて変動する「中応答」に設定される。
この結果、図11に示すように、実施例1の運転システム100での走行中に生じるヨーレートの変動幅Δψ1は、比較例の運転システムでのヨーレート変動幅Δψ2と比べて、大幅に抑制できることがわかる。そして、これによりアンダーステアの傾向になることを改善し、走行安定性を図ることができる。
また、実施例1では、車両への制御指令値を演算する際に用いる目標軌跡の情報を、目標軌跡の曲率による旋回Rの情報とした。これにより、目標軌跡の旋回状況に応じて制御指令値を適切に演算することができ、旋回路の走行安定性を図ることができる。
そして、実施例1では、路面μ値情報を、車輪速パルスに基づいて推定した第1路面μ推定値を縦力限界値とし、旋回Rが小さいほど第1路面μ推定値を減少補正して求めた旋回第1路面μ推定値を横力限界値として規定したタイヤ摩擦円Cによって示される情報としている。
これにより、挙動制御部323での制御指令値の演算に用いる動的路面摩擦係数路が、旋回Rの影響を考慮した値になる。つまり、路面状態が同一であっても、旋回Rが閾値以上の経路を走行する場合と、旋回Rが閾値未満の経路を走行する場合とで路面μ値情報を異ならせることが可能となる。そのため、挙動制御部323において、目標軌跡の旋回Rに応じた適切な演算値を求めることができ、例えば比較的急峻な旋回路を走行する場合であっても、安定した走行を実現することができる。
そして、実施例1の旋回R演算部332では、目標軌跡T上の複数の位置(区間K2~K4)においてそれぞれ旋回R(Ra~Rc)を演算する。そして、応答特性設定部33Bでは、各位置(区間K2~K4)での旋回R(Ra~Rc)に基づいて路面μ値情報の応答特性を区間K2~K4ごとに設定する。これにより、目標軌跡Tの曲率(旋回R)に対応した適切な応答特性を設定することができ、より車両の走行が不安定になることをより適切に抑制することができる。
しかも、実施例1では、目標軌跡T上に複数の区間(区間K2~K4)を設定し、当該区間(区間K2~K4)ごとに旋回R(Ra~Rc)を算出する。そして、この区間K2~K4ごとに算出した旋回R(Ra~Rc)に基づいて、各R演算区間K2~K4での路面μ値情報の応答特性を設定している。これにより、路面μ値情報の応答特性は、区間K2~K4ごとに変化することになる。そのため、路面μ値情報の応答特性を、目標軌跡Tの曲率(旋回R)により適したものにでき、さらに車両の走行が不安定になることを抑制することができる。
次に、効果を説明する。
実施例1の車両運動制御方法及び車両運動制御装置にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
(1)車両Vの挙動より路面摩擦係数(路面μ値情報)を算出し、前記路面摩擦係数(路面μ値情報)を用いて車両運動を制御するコントローラ(車載制御ユニット3)による車両運動制御方法において、
前記車両Vの周囲の車線情報(走行可能領域)を検出し、
前記車線情報(走行可能領域)に基づいて前記車両Vを走行させるための目標軌跡Tを生成し、
前記目標軌跡Tの曲率(旋回R)に基づいて前記路面摩擦係数(路面μ値情報)の応答特性を設定し、
前記路面摩擦係数(路面μ値情報)と、前記路面摩擦係数(路面μ値情報)の応答特性とを用いて前記車両運動を制御する構成とした。
これにより、車両運動の制御に用いる路面摩擦係数(路面μ値情報)の応答特性を走行環境に応じたものにでき、適切な演算値を求めることができて、走行状態の適正化を図ることができる。
(2)前記目標軌跡T上の複数の位置(区間K2~K4)における曲率(Ra~Rc)を算出し、
前記目標軌跡Tの複数の位置(区間K2~K4)のそれぞれで算出した曲率(Ra~Rc)に基づいて、各位置(区間K2~K4)での前記路面摩擦係数(路面μ値情報)の応答特性を設定する構成とした。
これにより、目標軌跡Tの曲率(旋回R)に対応した適切な応答特性を設定することができ、より車両の走行が不安定になることをより適切に抑制することができる。
(3)前記目標軌跡T上に複数の区間(区間K2~K4)を設定し、
前記複数の区間(区間K2~K4)ごとに前記目標軌跡Tの曲率(Ra~Rc)を算出し、
前記複数の区間(区間K2~K4)ごとに算出した曲率(Ra~Rc)に基づいて、各区間(区間K2~K4)での前記路面摩擦係数(路面μ値情報)の応答特性を設定する構成とした。
これにより、目標軌跡Tを複数に区分けした区間ごとに曲率(旋回R)に対応した適切な応答特性を設定することができ、車両の走行が不安定になることを適切に抑制することができる。
(4)前記車両Vの挙動より算出した路面摩擦係数(路面μ値情報)が下降傾向に変化するときは、前記路面摩擦係数(路面μ値情報)が上昇傾向に変化するときよりも、前記路面摩擦係数(路面μ値情報)の応答特性を速い応答に設定する(図8)構成とした。
これにより、将来の低μ路に備えて予め速い応答で車両を制御することができ、緊急ブレーキを適切に作動させることができる。
(5)前記車両Vの挙動より算出した路面摩擦係数(路面μ値情報)が上昇傾向に変化するときは、前記目標軌跡Tの曲率が大きいほど(旋回Rが小さいほど)、前記路面摩擦係数(路面μ値情報)の応答特性を遅い応答に設定する(図8)構成とした。
これにより、旋回路等の低μ路を走行中に加速することを防止でき、不安定な車両挙動の誘発を抑制することができる。
(6)前記車両Vの挙動より算出した路面摩擦係数(路面μ値情報)の変化勾配に基づいて、前記路面摩擦係数(路面μ値情報)の変化速度を算出し、
前記車両Vの挙動より算出した路面摩擦係数(路面μ値情報)が上昇傾向に変化し、且つ、前記目標軌跡Tの曲率が所定値よりも小さいとき(旋回Rが第2閾値よりも大きいとき)、前記路面摩擦係数(路面μ値情報)の変化速度が速いほど、前記路面摩擦係数(路面μ値情報)の応答特性を遅い応答に設定する(図9)構成とした。
これにより、路面状況に合わせて加速しつつ、轍等による路面摩擦係数の急変には反応しないで走行することで、違和感のない走行を実現することができる。
(7)前記路面摩擦係数(路面μ値情報)は、前記タイヤのスリップ状態(車輪速パルス)に基づいて推定した前記タイヤの縦力限界値(第1路面μ推定値)と、前記目標軌跡Tの曲率が大きいほど(旋回Rが小さいほど)前記縦力限界値(第1路面μ推定値)を減縮補正して求めた前記タイヤの横力限界値(第2路面μ推定値)と、を規定するタイヤ摩擦円Cによって示される構成とした。
これにより、動的路面摩擦係数が、目標軌跡Tの旋回Rの影響を考慮した値になり、挙動制御部323において、目標軌跡の旋回Rに応じた適切な演算値を求めることができて、旋回路であっても安定した走行を実現することができる。
(8)車両Vの挙動より路面摩擦係数(路面μ値情報)を算出し、前記路面摩擦係数(路面μ値情報)を用いて車両運動を制御するコントローラ(車載制御ユニット3)を備えた車両運動制御装置において、
前記車両Vの周囲の車線情報(走行可能領域)を検出する車線情報検出部(走行領域設定部318)と、
前記車線情報(走行可能領域)に基づいて前記車両Vを走行させるための目標軌跡Tを生成する目標軌跡生成部319と、
前記目標軌跡Tの曲率(旋回R)に基づいて前記路面摩擦係数(路面μ値情報)の応答特性を設定する応答特性設定部33Bと、
前記路面摩擦係数(路面μ値情報)と、前記路面摩擦係数(路面μ値情報)の応答特性とを用いて前記車両運動を制御する車両運動制御部(挙動制御部323)と、を有する構成とした。
これにより、車両運動の制御に用いる路面摩擦係数(路面μ値情報)の応答特性を走行環境に応じたものにでき、適切な演算値を求めることができて、走行状態の適正化を図ることができる。
以上、本発明の車両運動制御方法及び車両運動制御装置を実施例1に基づき説明してきたが、具体的な構成については、この実施例1に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
実施例1では、路面μ値情報を「中応答」に設定したとき、つまり、路面μ値情報が下降傾向と予測され、且つ、旋回Rが第2閾値以上のときに限り、路面μ値情報の変化速度に応じて路面μ値情報の応答特性を変動する例を示した。しかしながら、これに限らない。例えば、路面μ値情報の応答特性を「高応答」に設定した場合や、路面μ値情報の応答特性を「低応答」に設定した場合であっても、路面μ値情報の変化速度や、路面μ値情報の大きさ等に応じて路面μ値情報の応答特性を変動させてもよい。
また、実施例1では、目標軌跡Tを複数の区間(区間K2~K4)に区分けし、各区間(区間K2~K4)ごとに旋回Rを検出し、それぞれの旋回Rに応じて路面μ値情報の応答特性を設定する。そして、所定のR演算区間を走行する間は、当該R演算区間の旋回Rに応じて設定された応答特性の路面μ値情報を用いて動的路面摩擦係数を算出する例を示した。つまり、実施例1では、路面μ値情報の応答特性は、R演算区間ごとに切り替わる構成とする例を示した。
しかしながら、これに限らない。目標軌跡T上において路面μ値情報の応答特性を複数設定し、この複数の応答特性を異なる応答特性に変更する場合において、応答特性を所定の勾配にて変更するように設定してもよい。つまり、応答特性がR演算区間ごとに切り替わって変化するのではなく、R演算区間の変更に伴って路面μ値情報の応答特性が円滑に変化するように設定してもよい。これにより、路面μ値情報の応答特性の急激な変化が抑えられ、車両挙動や車両特性の急変を抑制することができる。
また、実施例1では、路面μ値情報の応答特性をR演算区間ごとに設定し、当該R演算区間を走行中にそのR演算区間において設定された応答特性の路面μ値情報を用いて動的路面摩擦係数を算出する例を示した。つまり、実施例1では、車両Vの走行位置の次のR演算区間の開始点(例えば、区間K2を走行中には開始地点S3)に到達するまで、現在のR演算区間(区間K2)にて設定された応答特性の路面μ値情報を用いる。しかしながら、これに限らない。目標軌跡T上の複数の位置において路面μ値情報の応答特性を設定する場合、例えば、区間K2を走行中、開始地点S3での旋回Rに基づいて設定された応答特性の路面μ値情報を用いて動的路面摩擦係数を算出してもよい。また、区間K2を走行中、開始地点S2と開始地点S3の中間位置を境にして応答特性を切り替えてもよい。つまり、路面μ値情報の応答特性は、任意に切り替え(変更)することができる。
さらに、実施例1では、旋回Rが第1閾値未満のとき、路面μ値情報を、縦力限界値を第1路面μ推定値に応じて描かれたタイヤ摩擦円Aと縦力との交点で規定し、横力限界値を第2路面μ推定値に応じて描かれたタイヤ摩擦円Bと横力との交点で規定したタイヤ摩擦円Cによって示される例を示した。しかしながら、これに限らない。路面μ値情報は、旋回Rに拘らず、常に縦力限界値及び横力限界値を、第1路面μ推定値に応じて描かれたタイヤ摩擦円Aと縦力及び横力との交点で規定し、結果的にタイヤ摩擦円Aによって示される情報としてもよい。
また、実施例1では、第2路面μ推定値を、第1路面μ推定値に補正係数を積算することで求める例を示したが、これに限らない。例えば、第1路面μ推定値から旋回Rに基づいて決まる補正係数を減算することで第2路面μ推定値を求めてもよい。また、タイヤ特性によるタイヤ縦力とタイヤ横力の比率と旋回Rからゲインを設定し、このゲインを第1路面μ推定値に積算することで第2路面μ推定値を求めてもよい。これらの場合であっても、横力限界値は、縦力限界値を旋回Rに応じて減少補正することになる。
また、実施例1では、第2路面μ推定値を算出する際に用いる補正係数を補正係数マップと、R演算区間における旋回Rとを用いて設定する例を示したが、これに限らない。例えば、旋回Rに基づいて設定した非線形モデルや数式モデル等からなるタイヤ特性予測モデルを用いて補正係数を設定してもよい。さらに、このタイヤ特性予測モデルを用いて第2路面μ推定値を算出してもよい。
また、実施例1では、タイヤに発生する縦力限界値を規定するタイヤ摩擦円Aを描くための第1路面μ推定値を推定する際、タイヤのスリップ状態として車輪速パルスの情報を用いる例を示した。しかしながら、タイヤのスリップ状態を示すパラメータとしては、車輪速パルスに限らない。例えば、タイヤに生じるスリップ率や、タイヤに生じたスリップ度等であってもよい。
また、実施例1では、車両周辺の車線情報として、走行可能領域とする例を示した。しかしながら、これに限らない。車線情報は、車線境界線の情報や、道路境界線の情報であってもよい。すなわち、車線情報とは、車両が走行する目標軌跡を設定可能な範囲を規定するための情報であり、車線情報検出部としては、目標車線を演算する走行車線演算部316であってもよいし、車両の周囲情報を取得する走行環境認識部314であってもよい。
また、実施例1では、路面μ値情報と、この路面μ値情報の応答特性とを用いて動的路面摩擦係数(旋回Rに応じた一次遅れ応答特性の路面μ値情報)を動的路面摩擦係数算出部33Cによって算出し、この動的路面摩擦係数算出部33Cから挙動制御部323へ動的路面摩擦係数の情報を出力する例を示した。しかしながら、これに限らない。例えば、動的路面摩擦係数を算出することなく、路面μ調停部334から挙動制御部323へ路面μ値情報を出力し、応答特性設定部33Bから挙動制御部323へ応答特性情報を出力する。そして、挙動制御部323において、車速指令値や舵角指令値を演算する際、路面μ値情報及び応答特性情報を用いて演算を行ってもよい。
また、実施例1では、車両を制御するコントローラとして車両Vに搭載された車載制御ユニット3とする例を示した。しかしながら、これに限らず、車外に設置されたコントロールセンターによって車両を制御するものであってもよい。