WO2019159723A1 - 車両制御装置 - Google Patents

Abstract

様々な路面状態に対し、先行車両との間に適切な間隔を空け、運転者に与える不安感を抑制することができる車両制御装置を提供する。本発明は、車両の走行を制御する車両制御装置(100)であって、自車両(1)の周辺を走行している周辺車両(3)を検出する周辺車両検出部(10b)と、自車両のブレーキによる制動距離に影響を与える路面状態を推定する路面状態推定部(10d)と、周辺車両検出部によって検出された周辺車両の周囲に許容可能な相対速度の上限値を規定した制限速度分布(40)を設定する速度分布設定部(10e)と、この速度分布設定部によって設定された制限速度分布を満足するように自車両の速度及び／又は操舵を制御する制御部(10f)と、を有し、速度分布設定部は、路面状態推定部により制動距離が長くなる路面状態であると推定された場合には、許容する相対速度の上限値を低下させることを特徴としている。

Description

車両制御装置

　本発明は車両制御装置に関し、特に、車両の走行を制御する車両制御装置に関する。

　特開２００６－２１８９３５号公報（特許文献１）には、車両用走行支援装置が記載されている。この車両用走行支援装置においては、自車両の進行方向にある物体を検出し、この物体と自車両の最接近時において安全距離が確保されているか否かを予測し、安全距離が確保できないと予測されたときには、走行支援制御が実行される。また、この車両用走行支援装置においては、物体の向きが検出され、この向きに応じて安全距離が設定される。

　しかしながら、特許文献１記載の車両用走行支援装置による制御は、単に衝突の回避を目的としたものであり、自車両の通常の走行時において、先行車両（駐車車両）を追い抜いたり、追い越したりする場合には、衝突が回避されるだけでは不十分である。即ち、先行車両を追い抜き、追い越す場合には、運転者に不安感を与えることのない十分な間隔を先行車両（駐車車両）との間に維持する必要がある。

　この目的を達成するために、出願人は、先行車両等の対象物の周囲に、複数の相対速度の許容上限値を規定した制限速度分布を設定し、その許容上限値を超えないように自車両の車速や、操舵を制御する車両制御装置を開発した（国際特許出願ＪＰ２０１６／０７５２３３号）。このような車両制御装置を搭載することにより、先行車両等の対象物を追い抜き、追い越す際にも、対象物との間に十分な間隔を維持することができ、運転者に不安を与えにくい車両制御に成功している。

特開２００６－２１８９３５号公報

　しかしながら、運転者が、安全、安心と感じる先行車両との間の距離は常に一定ではなく、自車両が走行している路面の状態によって変化する。従って、車両制御装置によって、先行車両との間に或る一定の間隔をとるように自車両が制御されている場合には、走行する路面の状態によっては運転者がその間隔を不安に感じることもある。しかしながら、如何なる路面の状態においても運転者が不安を感じることがない間隔をとるように自車両が制御されていると、運転者はその間隔を長すぎると感じ、苛立ちを覚える場合がある。
　従って、本発明は、様々な路面状態に対し、先行車両との間に適切な間隔を空け、運転者に与える不安感を抑制することができる車両制御装置を提供することを目的としている。

　上述した課題を解決するために、本発明は、車両の走行を制御する車両制御装置であって、自車両の周辺を走行している周辺車両を検出する周辺車両検出部と、自車両のブレーキによる制動距離に影響を与える路面状態を推定する路面状態推定部と、周辺車両検出部によって検出された周辺車両の周囲に許容可能な相対速度の上限値を規定した制限速度分布を設定する速度分布設定部と、この速度分布設定部によって設定された制限速度分布を満足するように自車両の速度及び／又は操舵を制御する制御部と、を有し、速度分布設定部は、路面状態推定部により制動距離が長くなる路面状態であると推定された場合には、許容する相対速度の上限値を低下させることを特徴としている。

　このように構成された本発明においては、周辺車両検出部が自車両の周辺を走行している周辺車両を検出し、路面状態推定部は、自車両のブレーキによる制動距離に影響を与える路面状態を推定する。速度分布設定部は、周辺車両検出部によって検出された周辺車両の周囲に許容可能な相対速度の上限値を規定した制限速度分布を設定する。また、速度分布設定部は、路面状態推定部により制動距離が長くなる路面状態であると推定された場合には、許容する相対速度の上限値を低下させ、制御部は、この制限速度分布を満足するように自車両の速度及び／又は操舵を制御する。

　このように構成された本発明によれば、制動距離が長くなる路面状態であると推定された場合には、許容する相対速度の上限値を低下させるので、同一の相対速度に対して許容される車間距離が長くされ、運転者に与える不安感を抑制することができる。

　本発明において、好ましくは、路面状態推定部は、周辺車両検出部によって検出された周辺車両から発信された周辺車両の走行状態に関する情報を受信し、この情報を使用して、制動距離が長くなる路面状態であるか否かを推定する。

　車両が走行している路面の状態は必ずしも一様ではなく、自車両の走行と共に走行路面の路面μの値が変化し、制動距離も変化する場合がある。このため、例えば、天候や気温を考慮しただけでは十分な制動距離の推定は困難であり、路面の状態をより正確に把握する必要がある。一例として、特許第５０３５４１９号には路面摩擦係数推定方法が記載されており、この推定方法においては、タイヤが発生する横力、スリップ角、ある路面μにおけるタイヤの特性曲線等に基づいて、走行路面の路面μを推定している。このように、車両の走行状態に基づいて走行中の路面の路面μを推定する技術が知られている。上記のように構成された本発明によれば、周辺車両から発信された周辺車両の走行状態に関する情報を受信し、この情報を使用して制動距離が長くなる路面状態であるか否かを推定するので、路面の状態をきめ細かく推定することができ、制限速度分布を適切に設定することができる。また、周辺車両から発信された走行状態に関する情報を使用して路面状態を推定するので、自車両が現在走行している路面の状態ばかりでなく、自車両が後に走行する前方の路面の状態を推定することができ、前方の路面状態が変化している場合でも早期に対応することができる。

　本発明において、好ましくは、路面状態推定部は走行車線の路面μを推定し、この路面μが所定値以下である場合に、制動距離が長くなる路面状態であると推定するように構成され、速度分布設定部は、制動距離が長くなる路面状態であると推定された場合には、自車両の走行方向における許容相対速度の上限値を低下させる。

　このように構成された本発明によれば、路面状態推定部が走行車線の路面μを推定し、これに基づいて制動距離が長くなる路面状態であるか否かが判断されるので、簡便な手法で制動距離を推定することができる。また、制動距離が長くなると推定された場合には、走行方向における許容相対速度の上限値を低下させるので、制動距離が長い状態でも十分な安全性を確保することができる。

　本発明において、好ましくは、速度分布設定部は、周辺車両からの距離が離れるほど、許容する相対速度の上限値が高くなるように制限速度分布を設定し、路面状態推定部により制動距離が長くなる路面状態であると推定された場合には、周辺車両からの距離に対して許容する相対速度の上限値を低下させる。

　このように構成された本発明によれば、制動距離が長くなる路面状態であると推定された場合に、周辺車両からの距離に対して許容する相対速度の上限値が低下されるので、同一の相対速度に対して、周辺車両と自車両の間の走行方向の間隔が大きくされ、制動距離が長くなる路面状態でも運転者に十分な安心感を与えることができる。

　本発明の車両制御装置によれば、自車両が走行する様々な路面状態に対し、先行車両との間に適切な間隔を空け、運転者に与える不安感を抑制することができる。

本発明の実施形態による車両制御装置の構成図である。 本発明の実施形態による車両制御装置の制御ブロック図である。 本発明の実施形態による車両制御装置において設定される第１目標走行経路の説明図である。 本発明の実施形態による車両制御装置において設定される第２目標走行経路の説明図である。 本発明の実施形態による車両制御装置において設定される第３目標走行経路の説明図である。 本発明の実施形態による車両制御装置における走行経路の補正による障害物回避の説明図である。 本発明の実施形態による車両制御装置において周辺車両を回避する際の周辺車両と自車両との間の距離と、相対速度の許容上限値の関係を示す説明図である。 本発明の実施形態による車両制御装置における車両モデルの説明図である。 本発明の実施形態による車両制御装置における運転支援制御の処理フローチャートである。 本発明の実施形態による車両制御装置における制限速度分布設定処理の処理フローチャートである。 本発明の実施形態による車両制御装置における路面μの推定を説明する図である。 本発明の実施形態による車両制御装置において、路面μが低い場合における相対速度の許容上限値の変化を示す図である。 本発明の実施形態による車両制御装置において、路面μが低い場合における制限速度分布の変化を示す図である。 路面μが低い場合における、補正係数設定の変形例を示す図である。

　以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態による車両制御装置について説明する。まず、図１及び図２を参照して、車両制御装置の構成について説明する。図１は車両制御装置の構成図であり、図２は車両制御装置の制御ブロック図である。

　本実施形態の車両制御装置１００は、これを搭載した車両１（図３等参照）に対して複数の運転支援モードにより、それぞれ異なる運転支援制御を提供するように構成されている。運転者は、複数の運転支援モードから所望の運転支援モードを選択可能である。

　図１に示すように、車両制御装置１００は車両１に搭載された、車両制御演算部（ＥＣＵ）１０と、複数のセンサ及びスイッチと、複数の制御システムと、運転支援モードについてのユーザ入力を行うための運転者操作部（図示せず）を備えている。複数のセンサ及びスイッチには、車室外を撮像するカメラ２１、ミリ波レーダ２２，車両の挙動を検出する車速センサ２３，測位システム２４，ナビゲーションシステム２５、及び車車間通信システム２６が含まれる。また、複数の制御システムには、エンジン制御システム３１，ブレーキ制御システム３２，ステアリング制御システム３３が含まれる。

　図１に示すＥＣＵ１０は、ＣＰＵ，各種プログラムを記憶するメモリ，入出力装置等を備えたコンピュータにより構成される。ＥＣＵ１０は、運転者操作部（図示せず）から受け取った運転支援モード選択信号や設定車速信号、及び、複数のセンサ及びスイッチから受け取った信号に基づき、エンジン制御システム３１，ブレーキ制御システム３２，ステアリング制御システム３３に対して、それぞれエンジンシステム，ブレーキシステム，ステアリングシステムを適宜に作動させるための要求信号を出力可能に構成されている。

　カメラ２１は、車両１の前方を撮像し、撮像した画像データを出力する。ＥＣＵ１０は、画像データに基づいて対象物（例えば、車両、歩行者、道路、区画線（車線境界線、白線、黄線）、交通信号、交通標識、停止線、交差点、先行車両、障害物等）を特定する。また、車両１の側方や後方を撮像する車室外カメラを設けることもできる。さらに、運転中の運転者を撮像する車室内カメラを車両に備えることもできる。

　ミリ波レーダ２２は、対象物（特に、先行車、駐車車両、歩行者、障害物等）の位置及び速度を測定する測定装置であり、車両１の前方へ向けて電波（送信波）を送信し、対象物により送信波が反射されて生じた反射波を受信する。そして、ミリ波レーダ２２は、送信波と受信波に基づいて、車両１と対象物との間の距離（例えば、車間距離）や車両１に対する対象物の相対速度を測定する。なお、本実施形態においては、ミリ波レーダ２２として、車両１の前方の対象物を検出する前方レーダ、側方の対象物の対象物を検出する側方レーダ、及び車両１の後方の対象物を検出する後方レーダが備えられている。また、ミリ波レーダ２２に代えて、レーザレーダや超音波センサ等を用いて対象物との距離や相対速度を測定するように構成してもよい。また、複数のセンサを用いて、位置及び速度測定装置を構成してもよい。
　車速センサ２３は、車両１の絶対速度を検出するように構成されている。

　測位システム２４は、ＧＰＳシステム及び／又はジャイロシステムであり、車両１の位置（現在車両位置情報）を検出する。
　ナビゲーションシステム２５は、内部に地図情報を格納しており、ＥＣＵ１０へ地図情報を提供することができる。ＥＣＵ１０は、地図情報及び現在車両位置情報に基づいて、車両１の周囲（特に、進行方向前方）に存在する道路、交差点、交通信号、建造物等を特定する。地図情報は、ＥＣＵ１０内に格納されていてもよい。

　車車間通信システム２６は、車両と車両の間の通信システムであり、自車両と周辺を走行している車両との間で、車両の位置情報や、走行速度の情報、運転者による加減速や操舵等に関する操作情報等を交換するように構成されている。この車車間通信システム２６により、自車両の走行経路上の比較的遠方に停車している、又は走行している車両の位置、速度、ステアリングホイールの回転角等の運転者による操作、車両姿勢角等の情報を取得することができる。

　エンジン制御システム３１は、車両１のエンジンを制御するコントローラである。ＥＣＵ１０は、車両１を加速又は減速させる必要がある場合に、エンジン制御システム３１に対して、目標加減速度が得られるようにエンジン出力の変更を要求するエンジン出力変更要求信号を出力する。

　ブレーキ制御システム３２は、車両１のブレーキ装置を制御するためのコントローラである。ＥＣＵ１０は、車両１を減速させる必要がある場合に、ブレーキ制御システム３２に対して、目標加減速度が得られるように車両１への制動力の発生を要求するブレーキ要求信号を出力する。

　ステアリング制御システム３３は、車両１のステアリング装置を制御するコントローラである。ＥＣＵ１０は、車両１の進行方向を変更する必要がある場合に、ステアリング制御システム３３に対して、目標蛇角が得られるように操舵方向の変更を要求する操舵方向変更要求信号を出力する。

　図２に示すように、ＥＣＵ１０は、入力処理部１０ａ、周辺車両検出部１０ｂ、目標走行経路算出部１０ｃ、路面状態推定部１０ｄ、速度分布設定部１０ｅ、及び制御部１０ｆとして機能する単一のＣＰＵを備えている。なお、本実施形態では、単一のＣＰＵが複数の上記機能を実行するように構成されているが、これに限らず、複数のＣＰＵがこれら機能を実行するように構成することができる。

　入力処理部１０ａは、各センサ、ナビゲーションシステム２５、及び車車間通信システム２６から入力された入力情報を処理するように構成されている。この入力処理部１０ａは、走行路面を撮像したカメラ２１の画像を解析し、自車両が走行している走行車線（車線の両側の区画線）を検出する画像解析部として機能する。
　周辺車両検出部１０ｂは、ミリ波レーダ２２、カメラ２１、車車間通信システム２６等からの入力情報に基づいて自車両の周辺を走行している周辺車両等を検出するように構成されている。

　目標走行経路算出部１０ｃは、ミリ波レーダ２２、カメラ２１、各センサ等からの入力情報に基づいて車両の目標走行経路を算出するように構成されている。
　路面状態推定部１０ｄは、ミリ波レーダ２２、カメラ２１、ナビゲーションシステム２５、車車間通信システム２６等からの入力情報に基づいて、自車両１のブレーキによる制動距離に影響を与える路面状態を推定するように構成されている。路面状態推定部１０ｄによる路面状態の推定については後述する。

　速度分布設定部１０ｅは、周辺車両の周囲に許容可能な相対速度の上限値を規定した制限速度分布を設定する。例えば、速度分布設定部１０ｅは、周辺車両検出部１０ｂによって周辺に回避すべき車両が検出された場合に、周辺車両に対して自車両１が走行可能な許容相対速度の上限ラインの分布（制限速度分布）を設定する。なお、周辺車両検出部１０ｂによって車両以外の回避すべき物標が検出された場合にも、速度分布設定部１０ｅは、その周囲に制限速度分布を設定する。

　さらに、制御部１０ｆは、車両が走行可能な許容相対速度の上限ラインである制限速度分布を満足するように自車両の速度及び操舵を制御する。具体的には、制御部１０ｆは、目標走行経路算出部１０ｃによって算出された目標走行経路を、制限速度分布を満足するように補正して補正走行経路を算出する。次いで、制限速度分布を満足する補正走行経路の中から、所定の制約条件を満たす走行経路を選択する。さらに、制御部１０ｆは、選択された走行経路の中から所定の評価関数が最小となる走行経路を最適な補正走行経路として決定するように構成されている。即ち、制御部１０ｆは、制限速度分布、所定の評価関数及び所定の制約条件に基づいて補正走行経路を算出する。また、本実施形態においては、最適な補正走行経路を決定するための制約条件は、選択されている運転支援モードや、運転者による運転状況に基づいて、適宜設定される。なお、制約条件や評価関数を使用することなく、制御部１０ｆが制限速度分布を満足する走行経路を生成するように本発明を構成することもできる。

　さらに、制御部１０ｆは、決定された最適な補正走行経路を走行すべく、少なくともエンジン制御システム３１，ブレーキ制御システム３２，又はステアリング制御システム３３のいずれか１つ又は複数に対する要求信号を生成し、出力する。

　次に、本実施形態による車両制御装置１００が備える運転支援モードについて説明する。本実施形態では、運転支援モードとして、４つのモードが備えられている。即ち、運転者操舵モードである速度制限モードと、自動操舵モードである先行車追従モードと、運転者操舵モードである自動速度制御モードと、何れの運転支援モードも選択されていない場合に実行される基本制御モードが備えられている。

　＜先行車追従モード＞
　先行車追従モードは、基本的に、車両１と先行車との間に車速に応じた所定の車間距離を維持しつつ、車両１を先行車に追従走行させる自動操舵モードであり、車両制御装置１００による自動的なステアリング制御，速度制御（エンジン制御，ブレーキ制御），障害物回避制御（速度制御及びステアリング制御）を伴う。

　先行車追従モードでは、車線両端部の検出の可否、及び、先行車の有無に応じて、異なるステアリング制御及び速度制御が行われる。ここで、車線両端部とは、車両１が走行する車線の両端部（白線等の区画線，道路端，縁石，中央分離帯，ガードレール等）であり、隣接する車線や歩道等との境界である。ＥＣＵ１０に備えられた入力処理部１０ａは、この車線両端部をカメラ２１により撮像された画像データから検出する。また、ナビゲーションシステム２５の地図情報から車線両端部を検出してもよい。しかしながら、例えば、車両１が整備された道路ではなく、車線が存在しない平原を走行する場合や、カメラ２１からの画像データの読取り不良等の場合に車線両端部が検出できない場合が生じ得る。

　また、本実施形態では、先行車検出部としてのＥＣＵ１０は、カメラ２１による画像データ、及びミリ波レーダ２２のうちの前方レーダによる測定データにより、先行車を検出する。具体的には、カメラ２１による画像データにより前方を走行する他車両を周辺車両として検出する。更に、本実施形態では、ミリ波レーダ２２による測定データにより、車両１と周辺車両との車間距離が所定距離（例えば、４００～５００ｍ）以下である場合に、当該他車両が先行車として検出される。

　なお、先行車追従モードにおいて、先行車（周辺車両）の有無、車線両端部の検出の可否にかかわらず、入力処理部１０ａによって回避すべき周辺物標が検出された場合には、目標走行経路が補正され、自動的に障害物（周辺物標）が回避される。

　＜自動速度制御モード＞
　また、自動速度制御モードは、運転者によって予め設定された所定の設定車速（一定速度）を維持するように速度制御する運転者操舵モードであり、車両制御装置１００による自動的な速度制御（エンジン制御，ブレーキ制御）を伴うが、ステアリング制御は行われない。この自動速度制御モードでは、車両１は、設定車速を維持するように走行するが、運転者によるアクセルペダルの踏み込みにより設定車速を超えて増速され得る。また、運転者がブレーキ操作を行った場合には、運転者の意思が優先され、設定車速から減速される。また、先行車に追いついた場合には、車速に応じた車間距離を維持しながら先行車に追従するように速度制御され、先行車が存在しなくなると、再び設定車速に復帰するように速度制御される。

　＜速度制限モード＞
　また、速度制限モードは、車両１の車速が速度標識による制限速度又は運転者によって設定された設定速度を超えないように、速度制御する運転者操舵モードであり、車両制御装置１００による自動的な速度制御（エンジン制御）を伴う。制限速度は、カメラ２１により撮像された速度標識や路面上の速度表示の画像データをＥＣＵ１０が画像認識処理することにより特定してもよいし、外部からの無線通信により受信してもよい。速度制限モードでは、運転者が制限速度を超えるようにアクセルペダルを踏み込んだ場合であっても、車両１は制限速度までしか増速されない。

　＜基本制御モード＞
　また、基本制御モードは、何れの運転支援モードも選択されていないときのモード（オフモード）であり、車両制御装置１００による自動的なステアリング制御及び速度制御は行われない。ただし、車両１が対向車等の周辺車両に衝突する可能性がある場合には、衝突を回避する制御が実行される。また、これらの衝突回避は、先行車追従モード，自動速度制御，速度制限モードにおいても同様に実行される。

　次に、図３乃至図５を参照して、本実施形態による車両制御装置１００により計算される複数の走行経路について説明する。図３乃至図５は、それぞれ第１走行経路～第３走行経路の説明図である。本実施形態では、ＥＣＵ１０に備えられた目標走行経路算出部１０ｃが、以下の第１走行経路Ｒ１～第３走行経路Ｒ３を時間的に繰返し計算するように構成されている（例えば、０．１秒毎）。本実施形態では、ＥＣＵ１０は、センサ等の情報に基づいて、現時点から所定期間（例えば、３秒）が経過するまでの間の走行経路を計算する。走行経路Ｒｘ（ｘ＝１，２，３）は、走行経路上の車両１の目標位置（Ｐｘ_ｋ）及び目標速度（Ｖｘ_ｋ）により特定される（ｋ＝０，１，２，・・・，ｎ）。更に、各目標位置において、目標速度以外に複数の変数（加速度、加速度変化量、ヨーレート、操舵角、車両角度等）について目標値が特定される。

　なお、図３乃至図５における走行経路（第１走行経路～第３走行経路）は、車両１が走行する走行路上又は走行路周辺の物標（周辺車両、歩行者等の障害物）に関する周辺物標の検出情報を考慮せずに、走行路の形状，先行車の走行軌跡，車両１の走行挙動，及び設定車速に基づいて計算される。このように、本実施形態では、周辺物標の情報が計算に考慮されないので、これら複数の走行経路の全体的な計算負荷を低く抑えることができる。

　以下では、理解の容易のため、車両１が直線区間５ａ，カーブ区間５ｂ，直線区間５ｃからなる道路５を走行する場合において計算される各走行経路について説明する。道路５は、左右の車線５_L，５_Rからなる。現時点において、車両１は、直線区間５ａの車線５_L上を走行しているものとする。

　（第１走行経路）
　図３に示すように、第１走行経路Ｒ１は、道路５の形状に即して車両１に走行路である車線５_L内の走行を維持させるように所定期間分だけ設定される。詳しくは、第１走行経路Ｒ１は、直線区間５ａ，５ｃでは車両１が車線５_Lの中央付近の走行を維持するように設定され、カーブ区間５ｂでは車両１が車線５_Lの幅方向中央よりも内側又はイン側（カーブ区間の曲率半径Ｌの中心Ｏ側）を走行するように設定される。

　目標走行経路算出部１０ｃは、カメラ２１により撮像された車両１の周囲の画像データの画像認識処理を実行し、車線両端部６_L，６_Rを検出する。車線両端部は、上述のように、区画線（白線等）や路肩等である。更に、目標走行経路算出部１０ｃは、検出した車線両端部６_L，６_Rに基づいて、車線５_Lの車線幅Ｗ及びカーブ区間５ｂの曲率半径Ｌを算出する。また、ナビゲーションシステム２５の地図情報から車線幅Ｗ及び曲率半径Ｌを取得してもよい。更に、目標走行経路算出部１０ｃは、画像データから速度標識Ｓや路面上に表示された制限速度を読み取る。なお、上述のように、制限速度を外部からの無線通信により取得してもよい。

　目標走行経路算出部１０ｃは、直線区間５ａ，５ｃでは、車線両端部６_L，６_Rの幅方向の中央部を車両１の幅方向中央部（例えば、重心位置）が通過するように、第１走行経路Ｒ１の複数の目標位置Ｐ１_ｋを設定する。

　一方、目標走行経路算出部１０ｃは、カーブ区間５ｂでは、カーブ区間５ｂの長手方向の中央位置Ｐ１_ｃにおいて、車線５_Lの幅方向中央位置からイン側への変位量Ｗｓを最大に設定する。この変位量Ｗｓは、曲率半径Ｌ，車線幅Ｗ，車両１の幅寸法Ｄ（ＥＣＵ１０のメモリに格納された規定値）に基づいて計算される。そして、目標走行経路算出部１０ｃは、カーブ区間５ｂの中央位置Ｐ１_ｃと直線区間５ａ，５ｃの幅方向中央位置とを滑らかにつなぐように第１走行経路Ｒ１の複数の目標位置Ｐ１_ｋを設定する。なお、カーブ区間５ｂへの進入前後においても、直線区間５ａ，５ｃのイン側に第１走行経路Ｒ１を設定してもよい。

　第１走行経路Ｒ１の各目標位置Ｐ１_ｋにおける目標速度Ｖ１_ｋは、原則的に、運転者が設定した速度、又は車両制御装置１００によって予め設定された所定の設定車速（一定速度）に設定される。しかしながら、この設定車速が、速度標識Ｓ等から取得された制限速度、又は、カーブ区間５ｂの曲率半径Ｌに応じて規定される制限速度を超える場合、走行経路上の各目標位置Ｐ１_ｋの目標速度Ｖ１_ｋは、２つの制限速度のうち、より低速な制限速度に制限される。さらに、目標走行経路算出部１０ｃは、車両１の現在の挙動状態（即ち、車速，加速度，ヨーレート，操舵角，横加速度等）に応じて、目標位置Ｐ１_ｋ，目標車速Ｖ１_ｋを適宜に補正する。例えば、現車速が設定車速から大きく異なっている場合は、車速を設定車速に近づけるように目標車速が補正される。

　（第２走行経路）
　また、図４に示すように、第２走行経路Ｒ２は、先行車３（周辺車両）の走行軌跡を追従するように所定期間分だけ設定される。目標走行経路算出部１０ｃは、カメラ２１による画像データ，ミリ波レーダ２２による測定データ，車速センサ２３による車両１の車速に基づいて、車両１の走行する車線５_L上の先行車３の位置及び速度を継続的に計算して、これらを先行車軌跡情報として記憶し、この先行車軌跡情報に基づいて、先行車３の走行軌跡を第２走行経路Ｒ２（目標位置Ｐ２_ｋ、目標速度Ｖ２_ｋ）として設定する。

　（第３走行経路）
　また、図５に示すように、第３走行経路Ｒ３は、運転者による車両１の現在の運転状態に基づいて所定期間分だけ設定される。即ち、第３走行経路Ｒ３は、車両１の現在の走行挙動から推定される位置及び速度に基づいて設定される。
　目標走行経路算出部１０ｃは、車両１の操舵角，ヨーレート，横加速度に基づいて、所定期間分の第３走行経路Ｒ３の目標位置Ｐ３_ｋを計算する。ただし、目標走行経路算出部１０ｃは、車線両端部が検出される場合、計算された第３走行経路Ｒ３が車線端部に近接又は交差しないように、目標位置Ｐ３_ｋを補正する。

　また、目標走行経路算出部１０ｃは、車両１の現在の車速，加速度に基づいて、所定期間分の第３走行経路Ｒ３の目標速度Ｖ３_ｋを計算する。なお、目標速度Ｖ３_ｋが速度標識Ｓ等から取得された制限速度を超えてしまう場合は、制限速度を超えないように目標速度Ｖ３_ｋを補正してもよい。

　次に、本実施形態による車両制御装置１００における運転支援モードと走行経路との関係について説明する。本実施形態では、運転者が１つの運転支援モードを選択すると、選択された運転支援モードに応じて走行経路が選択されるように構成されている。

　先行車追従モードの選択時には、車線両端部が検出されていると、先行車の有無にかかわらず、第１走行経路が適用される。この場合、設定された設定車速が目標速度となる。
　一方、先行車追従モードの選択時において、車線両端部が検出されず、先行車が検出された場合、第２走行経路が適用される。この場合、目標速度は、先行車の車速に応じて設定される。また、先行車追従モードの選択時において、車線両端部が検出されず、先行車も検出されない場合、第３走行経路が適用される。

　また、自動速度制御モードの選択時には、第３走行経路が適用される。自動速度制御モードは、上述のように速度制御を自動的に実行するモードであり、設定された設定車速が目標速度となる。また、運転者によるステアリングホイールの操作に基づいてステアリング制御が実行される。

　また、速度制限モードの選択時にも第３走行経路が適用される。速度制限モードも、上述のように速度制御を自動的に実行するモードであり、目標速度は、制限速度以下の範囲で、運転者によるアクセルペダルの踏み込み量に応じて設定される。また、運転者によるステアリングホイールの操作に基づいてステアリング制御が実行される。

　また、基本制御モード（オフモード）の選択時には、第３走行経路が適用される。基本制御モードは、基本的に、速度制限モードにおいて制限速度が設定されない状態と同様である。

　次に、図６乃至図８を参照して、本実施形態によるＥＣＵ１０の制御部１０ｆにおいて実行される走行経路補正処理について説明する。図６は走行経路の補正による障害物回避の説明図である。図７は周辺車両を回避する際の周辺車両と自車両との間の距離と、相対速度の許容上限値の関係を示す説明図であり、図８は車両モデルの説明図である。
　図６では、車両１は走行路（車線）７上を走行しており、走行中又は停車中の車両３（周辺車両）とすれ違って、車両３を追い抜こうとしている。

　一般に、道路上又は道路付近の障害物（例えば、先行車、駐車車両、歩行者等）とすれ違うとき（又は追い抜くとき）、車両１の運転者は、進行方向に対して直交する横方向において、車両１と障害物との間に所定のクリアランス又は間隔（横方向距離）を保ち、且つ、車両１の運転者が安全と感じる速度に減速する。具体的には、先行車が急に進路変更したり、障害物の死角から歩行者が出てきたり、駐車車両のドアが開いたりするといった危険を回避するため、クリアランスが小さいほど、障害物に対する相対速度は小さくされる。

　また、一般に、後方から先行車に近づいているとき、車両１の運転者は、進行方向に沿った車間距離（縦方向距離）に応じて速度（相対速度）を調整する。具体的には、車間距離が大きいときは、接近速度（相対速度）が大きく維持されるが、車間距離が小さくなると、接近速度は低速にされる。そして、所定の車間距離で両車両の間の相対速度はゼロとなる。これは、先行車が駐車車両であっても同様である。

　このように、運転者は、障害物と車両１との間の距離（横方向距離及び縦方向距離を含む）と相対速度との関係を考慮しながら、危険がないように車両１を運転している。

　そこで、本実施形態では、図６に示すように、車両１は、車両１から検知される障害物（例えば、駐車車両３）に対して、障害物の周囲に（横方向領域、後方領域、及び前方領域にわたって）又は少なくとも障害物と車両１との間に、車両１の進行方向における相対速度についての許容上限値を規定する２次元分布（制限速度分布４０）を設定するように構成されている。制限速度分布４０では、障害物の周囲の各点において、相対速度の許容上限値Ｖ_limが設定されている。このように、速度分布設定部１０ｅは、周辺車両３からの距離に応じて複数の制限速度分布４０を設定する。本実施形態では、すべての運転支援モードにおいて、障害物に対する車両１の相対速度が制限速度分布４０内の許容上限値Ｖ_limを超えることがないように走行経路の補正が実施される。また、後述するように、障害物の周囲に設定される制限速度分布４０は、障害物が周辺車両である場合には、その周辺車両から車車間通信システム２６を介して受信した情報等に応じて異なるものが設定される。

　図６から分かるように、制限速度分布４０は、原則的に、障害物からの横方向距離及び縦方向距離が小さくなるほど（障害物に近づくほど）、相対速度の許容上限値が小さくなるように設定される。即ち、制限速度分布４０は、同じ許容上限値を有する点を連結した複数の等相対速度線として設定される。等相対速度線ａ，ｂ，ｃ，ｄは、それぞれ許容上限値Ｖ_limが０ｋｍ／ｈ，２０ｋｍ／ｈ，４０ｋｍ／ｈ，６０ｋｍ／ｈの制限速度分布４０を示している。本例では、各制限速度分布４０は、略矩形に設定されている。このように、速度分布設定部１０ｅは、入力処理部１０ａによって回避すべき障害物（周辺物標）が認識された場合には、障害物に対して車両が走行可能な許容相対速度の上限ラインである制限速度分布４０を設定する。そして、制御部１０ｆは、この制限速度分布４０を満足するように、目標走行経路算出部１０ｃによって算出された目標走行経路を補正する。

　なお、制限速度分布４０は、必ずしも障害物の周囲全体にわたって設定されなくてもよく、少なくとも障害物の後方、及び、車両１が存在する障害物の横方向の一方側（図６では、車両３の右側領域）に設定されればよい。また、制限速度分布４０は、左右非対称に設定されても良い。

　図７に示すように、車両１が障害物に対して或る相対速度で走行する場合（図６の例では障害物である車両３は停車しているので、相対速度は車両１の絶対速度に等しい）において、許容上限値Ｖ_limは、障害物からの距離に対して２次関数的に増加するように設定される。即ち、相対速度の許容上限値Ｖ_lim［ｋｍ／ｈ］は、障害物からの横方向のクリアランスＸに対し、
Ｖ_lim＝αｋ₁（Ｘ－Ｄ_X0）²、　　（Ｘ≧Ｄ_X0）　　　　　（１）
Ｖ_lim＝０　　　（Ｘ＜Ｄ_X0）
により設定される。

　上記式（１）において、ｋ₁は、横方向のクリアランスＸに対するＶ_limの変化度合いに関連するゲイン係数であり、障害物の種類等に依存して設定される。また、安全距離Ｄ_X0も障害物の種類等に依存して設定することができる。一例として、本実施形態においては安全距離Ｄ_X0＝０．２［ｍ］に設定されている。さらに、補正係数αは、障害物が周辺車両である場合において、その周辺車両から車車間通信システム２６を介して受信された、周辺車両の運転者による操作情報等に応じて変更される係数である。補正係数αの設定については後述する。

　また、式（１）に示すように、許容上限値Ｖ_limは、障害物の横方向においては、クリアランスＸがＤ_X0（安全距離）までは０（ゼロ）ｋｍ／ｈであり、Ｄ_X0以上で２次関数的に増加する。即ち、安全確保のため、クリアランスＸがＤ_X0以下では車両１は許容される相対速度がゼロとなる。一方、クリアランスＸがＤ_X0以上では、クリアランスが大きくなるほど、車両１は大きな相対速度ですれ違うことが許容される。

　一方、障害物の縦方向（車両１の進行方向）においては、相対速度の許容上限値Ｖ_lim［ｋｍ／ｈ］は、障害物までの進行方向の距離Ｙに対し、
Ｖ_lim＝βｋ₂（Ｙ－Ｄ_Y0）²／Ｖｓ、　　（Ｙ≧Ｄ_Y0）　　　　　（２）
Ｖ_lim＝０　　　（Ｙ＜Ｄ_Y0）
により設定される。

　上記式（２）において、Ｖｓ［ｋｍ／ｈ］は自車両１の走行速度であり、また、ｋ₂は進行方向の距離Ｙ（障害物までの距離）に対するＶ_limの変化度合いに関連するゲイン係数であり、障害物の種類等に依存して設定される。また、安全距離Ｄ_Y0も障害物の種類等に依存して設定することができる。一例として、本実施形態においては安全距離Ｄ_Y0＝２［ｍ］に設定されている。さらに、補正係数α、βは、障害物が周辺車両である場合において、その周辺車両から車車間通信システム２６等を介して受信された、周辺車両の運転者による操作情報等に応じて変更される係数である。補正係数α、βの設定については後述する。

　式（２）に表されているように、許容上限値Ｖ_limは、自車両の進行方向（縦方向）においては、縦方向の距離ＹがＤ_Y0（安全距離）までは０（ゼロ）ｋｍ／ｈであり、Ｄ_Y0以上で２次関数的に増加する。即ち、安全確保のため、障害物までの距離ＹがＤ_Y0以下では車両１に許容される相対速度がゼロとなる。一方、距離ＹがＤ_Y0以上では、距離Ｙが大きくなるほど、車両１は大きな相対速度で接近することが許容される。また、縦方向においては、許容上限値Ｖ_limは、自車両１の走行速度Ｖｓに反比例するように設定される。即ち、自車両１の走行速度Ｖｓが高いほど自車両１の制動距離が長くなるので、これを考慮して、走行速度Ｖｓが高くなると共に許容上限値Ｖ_limを低下させている。これにより、自車両１の走行速度Ｖｓが高くなるほど、同一の距離Ｙに対して許容される相対速度の上限値Ｖ_limが低くなる。

　なお、本実施形態では、横方向、縦方向とも、夫々Ｖ_limがＸ、Ｙの２次関数となるように定義されているが、これに限らず、他の関数（例えば、一次関数等）で定義されてもよい。また、図７を参照して、障害物の横方向の許容上限値Ｖ_lim、及び障害物の後方における縦方向の許容上限値Ｖ_limについて説明したが、障害物の前方における縦方向を含むすべての径方向について同様に設定することができる。その際、係数ｋ、安全距離Ｄ₀は、障害物からの方向に応じて設定することができる。

　なお、制限速度分布４０は、種々のパラメータに基づいて設定することが可能である。パラメータとして、例えば、車両１と障害物の相対速度、障害物の種類、車両１の進行方向、障害物の移動方向及び移動速度、障害物の長さ、車両１の絶対速度等を考慮することができる。即ち、これらのパラメータに基づいて、係数ｋ及び安全距離Ｄ₀を選択することができる。

　また、本実施形態において、障害物は、車両，歩行者，自転車，崖，溝，穴，落下物等を含む。更に、車両は、自動車，トラック，自動二輪で区別可能である。歩行者は、大人，子供，集団で区別可能である。

　図６に示すように、車両１が走行路７上を走行しているとき、車両１のＥＣＵ１０に内蔵された入力処理部１０ａは、カメラ２１からの画像データに基づいて障害物（車両３）を検出する。このとき、障害物の種類（この場合は、車両、歩行者）が特定される。

　また、入力処理部１０ａは、ミリ波レーダ２２の測定データ及び車速センサ２３の車速データに基づいて、車両１に対する障害物（車両３）の位置及び相対速度並びに絶対速度を算出する。なお、障害物の位置は、車両１の進行方向に沿ったｙ方向位置（縦方向距離）と、進行方向と直交する横方向に沿ったｘ方向位置（横方向距離）が含まれる。

　ＥＣＵ１０に内蔵された速度分布設定部１０ｅは、検知したすべての障害物（図６の場合、車両３）について、それぞれ制限速度分布４０を設定する。そして、制御部１０ｆは、車両１の速度が制限速度分布４０の許容上限値Ｖ_limを超えないように走行経路の補正を行う。制御部１０ｆは、障害物の回避に伴い、運転者の選択した運転支援モードに応じて適用された目標走行経路を補正する。

　即ち、目標走行経路を車両１が走行すると、ある目標位置において目標速度が制限速度分布４０によって規定された許容上限値を超えてしまう場合には、目標位置を変更することなく目標速度を低下させるか（図６の経路Ｒｃ１）、目標速度を変更することなく目標速度が許容上限値を超えないように迂回経路上に目標位置を変更するか（図６の経路Ｒｃ３）、目標位置及び目標速度の両方が変更される（図６の経路Ｒｃ２）。

　例えば、図６は、計算されていた目標走行経路Ｒが、走行路７の幅方向の中央位置（目標位置）を６０ｋｍ／ｈ（目標速度）で走行する経路であった場合を示している。この場合、前方に駐車車両３が障害物として存在するが、上述のように、目標走行経路Ｒの計算段階においては、計算負荷の低減のため、この障害物は考慮されていない。

　目標走行経路Ｒを走行すると、車両１は、制限速度分布４０の等相対速度線ｄ，ｃ，ｃ，ｄを順に横切ることになる。即ち、６０ｋｍ／ｈで走行する車両１が等相対速度線ｄ（許容上限値Ｖ_lim＝６０ｋｍ／ｈ）の内側の領域に進入することになる。したがって、制御部１０ｆは、目標走行経路Ｒの各目標位置における目標速度を許容上限値Ｖ_lim以下に制限するように目標走行経路Ｒを補正して、補正後の目標走行経路Ｒｃ１を生成する。即ち、補正後の目標走行経路Ｒｃ１では、各目標位置において目標車速が許容上限値Ｖ_lim以下となるように、車両３に接近するに連れて目標速度が徐々に４０ｋｍ／ｈ未満に低下し、その後、車両３から遠ざかるに連れて目標速度が元の６０ｋｍ／ｈまで徐々に増加される。

　また、目標走行経路Ｒｃ３は、目標走行経路Ｒの目標速度（６０ｋｍ／ｈ）を変更せず、このため等相対速度線ｄ（相対速度６０ｋｍ／ｈに相当）の外側を走行するように設定された経路である。制御部１０ｆは、目標走行経路Ｒの目標速度を維持するため、目標位置が等相対速度線ｄ上又はその外側に位置するように目標位置を変更するように目標走行経路Ｒを補正して、目標走行経路Ｒｃ３を生成する。したがって、目標走行経路Ｒｃ３の目標速度は、目標走行経路Ｒの目標速度であった６０ｋｍ／ｈに維持される。

　また、目標走行経路Ｒｃ２は、目標走行経路Ｒの目標位置及び目標速度の両方が変更された経路である。目標走行経路Ｒｃ２では、目標速度は、６０ｋｍ／ｈには維持されず、車両３に接近するに連れて徐々に低下し、その後、車両３から遠ざかるに連れて元の６０ｋｍ／ｈまで徐々に増加される。

　目標走行経路Ｒｃ１のように、目標走行経路Ｒの目標位置を変更せず、目標速度のみを変更する補正は、速度制御を伴うが、ステアリング制御を伴わない運転支援モードに適用することができる（例えば、自動速度制御モード、速度制限モード、基本制御モード）。
　また、目標走行経路Ｒｃ３のように、目標走行経路Ｒの目標速度を変更せず、目標位置のみを変更する補正は、ステアリング制御を伴う運転支援モードに適用することができる（例えば、先行車追従モード）。
　また、目標走行経路Ｒｃ２のように、目標走行経路Ｒの目標位置及び目標速度を共に変更する補正は、速度制御及びステアリング制御を伴う運転支援モードに適用することができる（例えば、先行車追従モード）。

　次に、ＥＣＵ１０に内蔵された制御部１０ｆは、設定可能な補正走行経路の中から、センサ情報等に基づいて、最適な補正走行経路を決定する。即ち、制御部１０ｆは、設定可能な補正走行経路の中から、所定の評価関数及び所定の制約条件に基づいて最適な補正走行経路を決定する。

　ＥＣＵ１０は、評価関数Ｊ、制約条件及び車両モデルをメモリ内に記憶している。制御部１０ｆは、最適な補正走行経路を決定するに際し、制約条件及び車両モデルを満たす範囲で、評価関数Ｊが極値をもつ最適な補正走行経路を算出する（最適化処理）。

　評価関数Ｊは、複数の評価ファクタを有する。本例の評価ファクタは、例えば、速度（縦方向及び横方向）、加速度（縦方向及び横方向）、加速度変化量（縦方向及び横方向）、ヨーレート、車線中心に対する横位置、車両角度、操舵角、その他ソフト制約について、目標走行経路を補正した複数の走行経路の良否を評価するための関数である。

　評価ファクタには、車両１の縦方向の挙動に関する評価ファクタ（縦方向評価ファクタ：縦方向の速度、加速度、加速度変化量等）と、車両１の横方向の挙動に関する評価ファクタ（横方向評価ファクタ：横方向の速度、加速度、加速度変化量、ヨーレート、車線中心に対する横位置、車両角度、操舵角等）が含まれる。

　本実施形態においては、評価関数Ｊは、以下の式で記述される。

　式中、Ｗｋ（Ｘｋ－Ｘｒｅｆｋ）²は評価ファクタ、Ｘｋは補正走行経路の評価ファクタに関する物理量、Ｘｒｅｆｋは目標走行経路（補正前）の評価ファクタに関する物理量、Ｗｋは評価ファクタの重み値（例えば、０≦Ｗｋ≦１）である（但し、ｋ＝１～ｎ）。したがって、本実施形態の評価関数Ｊは、ｎ個の評価ファクタの物理量について、目標走行経路（補正前）の物理量に対する補正走行経路の物理量の差の２乗の和を重み付けして、所定期間（例えば、Ｎ＝３秒）の走行経路長にわたって合計した値に相当する。

　本実施形態においては、目標走行経路を補正した走行経路の評価が高いほど評価関数Ｊは小さな値をもつので、評価関数Ｊが極小値となる走行経路が、制御部１０ｆによって最適な補正走行経路として算出される。

　制約条件は、補正走行経路が満足する必要がある条件であり、制約条件によって評価すべき補正走行経路を絞り込むことにより、評価関数Ｊによる最適化処理に要する計算負荷を減少させることが可能となり、計算時間を短縮することができる。

　車両モデルは、車両１の物理的な運動を規定するものであり、以下の運動方程式で記述される。この車両モデルは、本例では図８に示す２輪モデルである。車両モデルにより車両１の物理的な運動が規定されることにより、走行時の違和感が低減された補正走行経路を算出することができると共に、評価関数Ｊによる最適化処理を早期に収束させることができる。

　図８及び式（３）、（４）中、ｍは車両１の質量、Ｉは車両１のヨーイング慣性モーメント、ｌはホイールベース、ｌ_fは車両重心点と前車軸間の距離、ｌ_rは車両重心点と後車軸間の距離、Ｋ_fは前輪１輪あたりのタイヤコーナリングパワー、Ｋ_rは後輪１輪あたりのタイヤコーナリングパワー、Ｖは車両１の車速、δは前輪の実舵角、βは車両重心点の横すべり角、ｒは車両１のヨー角速度、θは車両１のヨー角、ｙは絶対空間に対する車両１の横変位、ｔは時間である。
　このように、制御部１０ｆは、目標走行経路、制約条件、車両モデル等に基づいて、多数の走行経路の中から、評価関数Ｊが最小になる最適な補正走行経路を算出する。

　次に、図９乃至図１３を参照して、本実施形態の車両制御装置１００における車両制御方法の処理フローを説明する。図９は運転支援制御の処理フローチャートであり、図１０は制限速度分布設定処理の処理フローチャートである。

　ＥＣＵ１０は、図９の処理フローチャートを所定時間（例えば、０．１秒）ごとに繰り返して実行している。まず、ＥＣＵ１０の入力処理部１０ａは、ステップＳ１０において情報取得処理として、データ読み込みを実行する。情報取得処理において、ＥＣＵ１０は、測位システム２４、ナビゲーションシステム２５、及び車車間通信システム２６から、現在車両位置情報、地図情報、周辺物標等に関する情報を取得し、カメラ２１，ミリ波レーダ２２，車速センサ２３等からセンサ情報を取得する。なお、ステップＳ１０において、加速度センサ，ヨーレートセンサ，運転者操作部（以上、図示せず）等からのセンサ情報も取得するように、本発明を構成することもできる。また、操舵角センサ，アクセルセンサ，ブレーキセンサ（以上、図示せず）等からスイッチ情報を取得するように本発明を構成しても良い。

　また、ＥＣＵ１０は、スイッチ情報から、運転者による車両操作に関する車両操作情報（操舵角，アクセルペダル踏み込み量，ブレーキペダル踏み込み量等）を検出し、更に、スイッチ情報及びセンサ情報から、車両１の挙動に関する走行挙動情報（車速、縦加速度、横加速度、ヨーレート等）を検出する。

　なお、周辺車両から車車間通信システム２６を介して受信される情報には、周辺車両の走行状態に関する情報として、周辺車両の走行位置、姿勢角、走行速度、操舵角，アクセルペダル踏み込み量，ブレーキペダル踏み込み量等が含まれている。さらに、周辺車両が運転支援装置や自動運転装置等の車両制御装置を搭載している場合には、この車両制御装置において設定されている現時点以後の走行経路に関する情報も、車車間通信システム２６を介して受信される。

　次に、ＥＣＵ１０は、ステップＳ１１において、情報取得処理で取得した各種の情報を用いて所定の対象物検知処理を実行する。対象物検知処理において、ＥＣＵ１０は、現在車両位置情報、地図情報、車車間通信システム２６からの情報並びにセンサ情報から、車両１の周囲及び前方エリアにおける走行路形状に関する走行路情報（直線区間及びカーブ区間の有無，各区間長さ，カーブ区間の曲率半径，車線幅，車線両端部位置，車線数，交差点の有無，カーブ曲率で規定される制限速度等）、走行規制情報（制限速度、赤信号等）、先行車軌跡情報（先行車の走行軌跡）を検出する。また、ＥＣＵ１０の周辺車両検出部１０ｂは、対象物検知処理として、車車間通信システム２６からの情報や、カメラ１等のセンサ情報から、周辺車両を含む周辺物標情報（走行経路上の障害物の有無、種類、大きさ、位置等）を検出する。従って、ステップＳ１０、Ｓ１１における処理は、自車両の周辺を走行している周辺車両を検出し、検出された周辺車両から、この周辺車両３の運転者による加減速及び／又は操舵に関する操作情報や、路面状態に関する情報を、車車間通信システム２６を介して受信する情報受信ステップとして機能する。

　次に、ステップＳ１２において、ＥＣＵ１０の速度分布設定部１０ｅは、制限速度分布設定処理を実行する。即ち、速度分布設定部１０ｅは、ステップＳ１１において周辺車両検出部１０ｂによって検出された周辺車両等の周辺物標の周囲に、図６に示す制限速度分布４０を設定する。従って、ステップＳ１２における処理は、周辺車両３の周囲に許容可能な相対速度の上限値を規定した制限速度分布４０を設定する速度分布設定ステップとして機能する。
　次いで、ステップＳ１３においては、ＥＣＵ１０の目標走行経路算出部１０ｃが、ステップＳ１１において検知された走行路情報を使用して、図３乃至図５に示す目標走行経路を算出する。さらに、制御部１０ｆは、算出された目標走行経路を、制限速度分布４０を満足するように補正して、走行軌跡及びこれに沿う走行速度を規定した補正走行経路を算出する。

　さらに、ステップＳ１４において、ＥＣＵ１０の制御部１０ｆは、ステップＳ１３において算出された補正走行経路上を走行するように、該当する制御システム（エンジン制御システム３１，ブレーキ制御システム３２，ステアリング制御システム３３）へ要求信号を出力する。具体的には、ＥＣＵ１０は、算出された補正走行経路によって特定されるエンジン，ブレーキ，操舵の目標制御量に応じて、要求信号を生成して出力する。従って、ステップＳ１３、Ｓ１４における処理は、設定された制限速度分布を満足するように自車両の速度及び／又は操舵を制御する制御ステップとして機能する。

　次に、図１０乃至図１３を参照して、図９に示すフローチャートのステップＳ１２において実行される制限速度分布設定処理を説明する。
　図１０は、図９に示すフローチャートのサブルーチンとして実行される制限速度分布設定処理のフローチャートである。また、図１１は先行車両の走行状態に基づく走行路面の路面μの推定を説明する図である。図１２は、周辺車両が走行している路面の路面μが小さい場合における相対速度の許容上限値の変化を示す図であり、図１３は、この場合における制限速度分布４０の変化を示す図である。

　まず、図１０のステップＳ２１においては、図９のステップＳ１０において車車間通信システム２６を介して取得された、自車両１の前方を走行する周辺車両３の走行状態に関する情報に基づいて、路面状態推定部１０ｄによって路面状態が推定される。推定される路面状態は、自車両１のブレーキによる制動距離に影響を与えるファクタの１つであり、本実施形態においては自車両１が走行している車線の路面μ（路面の摩擦係数）が推定される。

　なお、車車間通信システム２６は、自車両１周辺の、走行又は停車している車両から所定の時間間隔で、周辺車両３の走行状態に関する情報を繰り返し受信している。この時間間隔は十分に短いため、例えば、自車両１の車線上を走行する先行車両（周辺車両３）の走行状態に基づいて、後に自車両１が走行する路面の路面μが継続的に推定され、前方の路面状態を早期に把握することができる。

　図１１は路面μの推定を説明する図である。図１１に示すように、自車両の車線の前方を走行している周辺車両３は、自車の走行位置、車両姿勢角、走行速度、ステアリングホイールの回転角等の情報を、車車間通信システム２６を介して繰り返し発信している。この発信された周辺車両３の走行状態に関する情報が、車車間通信システム２６を介して自車両１により受信される。ＥＣＵ１０の路面状態推定部１０ｄは、車車間通信システム２６を介して受信された周辺車両３の走行位置に基づいて、周辺車両３の走行軌跡Ｒを算出する。さらに、車車間通信システム２６を介して受信された周辺車両３の走行速度と走行軌跡Ｒの曲率半径に基づいて、周辺車両３に作用する遠心力が計算される。この遠心力は、周辺車両３のタイヤと路面の間で発生する横力と釣り合っているので、周辺車両３における横力Ｆ_lを算出することができる。

　さらに、路面状態推定部１０ｄは、車車間通信システム２６を介して受信された周辺車両３の車両姿勢角に基づいて、周辺車両３の後輪の滑り角β_rを算出する。即ち、周辺車両３の走行軌跡Ｒの接線Ｒ_tと、周辺車両３の前後方向の中心軸線Ｃとの為す角として、後輪の滑り角β_rを計算することができる。さらに、受信された周辺車両３のステアリングホイールの回転角に基づいて、周辺車両３の前輪の操蛇角を算出し、これに基づいて前輪の滑り角β_fを計算することができる。

　このようにして求められた周辺車両３の横力Ｆ_l、後輪の滑り角β_r、前輪の滑り角β_fに基づいて、周辺車両３が走行している路面の路面μを推定することができる。即ち、路面μの高い通常の路面を走行している場合には、図１１の左側に示すように、横力Ｆ_lに対して滑り角β_r、β_fが小さいのに対して、路面μの低い路面では、図１１の左側に示すように、横力Ｆｌに対して滑り角β_r、β_fが大きくなる。このように、路面μの高い路面では比較的小さな滑り角β_r、β_fで大きな横力Ｆ_lが発生するが、路面μが低下すると同一の横力Ｆ_lを発生させるために必要な滑り角β_r、β_fが大きくなる。

　路面状態推定部１０ｄは、このような関係を利用して周辺車両３が走行している路面の路面μを推定する。例えば、通常の舗装道路において路面μ＝約１．０程度、氷結した路面では路面μ＝約０．１程度、雪道では路面μ＝約０．３～０．５程度となることが知られている。なお、本実施形態においては、周辺車両３の走行位置、車両姿勢角、走行速度、ステアリングホイールの回転角の情報を、車車間通信システム２６を介して取得し、路面μの値を推定している。しかしながら、これらの情報のうちの一部又は全部を、車車間通信システム２６を介さずに、自車両１に備えられたミリ波レーダ２２やカメラ２１等の情報に基づいて算出することもできる。

　次に、図１０のステップＳ２２においては、路面状態推定部１０ｄによって推定された路面μの値が所定値以下であるか否かが判断される。路面μが所定値以下である場合にはステップＳ２３以下が実行され、所定値よりも大きい場合にはステップＳ２４が実行される。例えば、推定された路面μの値がμ＝０．５以下である場合に、路面μが小さいと判断される。

　路面μが所定値以下である場合にはステップＳ２３に進み、ここでは、相対速度の許容上限値Ｖ_limを算出する上記式（２）の補正係数βの値が変更される。なお、図１０に示すフローチャートの処理が開始される際、デフォルトとして補正係数の値はα＝１、β＝１に夫々設定されている。即ち、本実施形態においては図１２の左側のグラフに示すように、通常路面（路面μが高い路面）走行時においては補正係数β＝１であり、相対速度の許容上限値Ｖ_limは周辺車両までの距離Ｙの増加と共に所定のスロープで２次関数的に増加する。これに対し、前方の周辺車両３が走行している路面の路面μが低いと推定された場合には、補正係数β＝０．８に変更され、図１２の右側のグラフに示すように、距離Ｙの増加に対して相対速度の許容上限値Ｖ_limが２次関数的に増加するスロープが緩やかなものに変更される。

　このように、路面状態推定部１０ｄは、車車間通信システム２６によって受信された操作情報に基づいて周辺車両３の走行路面の状態を推定する。推定された路面μが所定値以下である場合には、路面状態推定部１０ｄは通常時よりも制動距離が長くなる路面状態であると推定し、許容する相対速度の上限値を低下させる。なお、本実施形態においては、路面μが所定値よりも大きい場合、及び周辺車両３の走行路面の状態が得られない場合は「通常時」として処理され、補正係数はデフォルトのβ＝１になる。

　ステップＳ２３において補正係数βの値を設定した後、ＥＣＵ１０における処理はステップＳ２４に進む。ステップＳ２４においては、設定された補正係数α、βの値（αの値はデフォルトのまま）に基づいて、速度分布設定部１０ｅにより制限速度分布４０が設定されて図１０に示すフローチャートの１回の処理を終了し、ＥＣＵ１０における処理は図９に示すフローチャートに復帰する。

　ステップＳ２３において補正係数βの値が小さい値に変更されたことにより、ステップＳ２４において設定される制限速度分布４０は、図１３の左側に示すものから、右側に示すものに変化する。即ち、制限速度分布４０は、周辺車両３からの距離が離れるほど、許容する相対速度の上限値が高くなるように設定されている。この制限速度分布４０が、図１３の左側に示す通常時である高路面μ（β＝１）のものから、図１３の右側に示すように、周辺車両３から後方に向けて走行方向に拡張されたものに変更される。これにより、自車両１の前方を走行する周辺車両３の走行路面が低路面μであると推定された場合に、制限速度分布４０における走行方向の制限速度が低下される。即ち、路面状態推定部１０ｄにより制動距離が長くなる路面状態であると推定された場合には、周辺車両３からの距離に対して許容する相対速度の上限値を低下させる。なお、路面μが低い場合でも、式（１）の補正係数αの値は変更されないため、制限速度分布４０の横方向（自車両の走行方向に直角な方向）の幅は、通常時と同じである。

　図１３に示す例では、周辺車両３の後方、距離Ｙ₁の位置を自車両１が走行している場合、左側に示す通常時（高路面μ時）は制限速度が設定されない。これに対して、周辺車両３の走行路面が低路面μであると推定されて補正係数β＝０．８に変更されると、図１３の右側に示すように、自車両１は許容相対速度６０ｋｍ／ｈの上限ラインの内側に入り、相対速度が６０ｋｍ／ｈに制限される。このように、周辺車両３が走行している路面が低路面μであると推定されると、自車両１の制動距離が長くなるため、周辺車両３からの同一の距離Ｙ₁に対して、許容される相対速度の上限値が低下される。

　このように、本実施形態においては、前方の周辺車両３が走行している路面が低路面μであると推定された場合に、許容する相対速度の上限値が低下されるので、自車両１が周辺車両３から十分に離れている状態で早期に相対速度が制限され、自車両１の制動距離が長くなっても十分安全に自車両１を停止させることができる。このため、自車両１の制動距離が長くなっている路面状態においても、運転者に与えられる不安感を軽減することができる。

　一方、図１０のステップＳ２２において、低路面μ路ではないと判断された場合には、ステップＳ２４に進む。ステップＳ２４においては、設定された補正係数α、βの値（α、βともデフォルトのまま）に基づいて、速度分布設定部１０ｅにより制限速度分布４０が設定されて図１０に示すフローチャートの１回の処理を終了し、ＥＣＵ１０における処理は図９に示すフローチャートに復帰する。

　このように、本実施形態においては、前方の周辺車両３が走行している路面が低μ路面であると推定された場合に、制限速度分布における走行方向の制限速度が低下されるので、同一の相対速度に対して周辺車両３との間に長い車間距離が設定される。このため、自車両１の制動距離が長くなっている状態であっても、自車両１と周辺車両３の偶発的な接近を回避することができ、運転者に与えられる不安感を軽減することができる。

　本発明の実施形態の車両制御装置１００によれば、制動距離が長くなる路面状態であると推定された場合には、許容する相対速度の上限値を低下させる（図１３）ので、同一の相対速度に対して許容される車間距離が長くされ、運転者に与える不安感を抑制することができる。

　また、本実施形態の車両制御装置１００によれば、周辺車両３から発信された周辺車両３の走行状態に関する情報を受信し、この情報を使用して制動距離が長くなる路面状態であるか否かを推定するので、路面の状態をきめ細かく推定することができ、制限速度分布４０を適切に設定することができる。また、周辺車両３から発信された走行状態に関する情報を使用して路面状態を推定するので、自車両１が現在走行している路面の状態ばかりでなく、自車両１が後に走行する前方の路面の状態を推定することができ、前方の路面状態が変化している場合でも早期に対応することができる。

　さらに、本実施形態の車両制御装置１００によれば、路面状態推定部１０ｄが走行車線の路面μを推定し、これに基づいて制動距離が長くなる路面状態であるか否かが判断されるので、簡便な手法で制動距離を推定することができる。また、制動距離が長くなると推定された場合には、走行方向における許容相対速度の上限値を低下させる（図１３）ので、制動距離が長い状態でも十分な安全性を確保することができる。

　また、本実施形態の車両制御装置１００によれば、制動距離が長くなる路面状態であると推定された場合に、周辺車両３からの距離に対して許容する相対速度の上限値が低下される（図１３）ので、同一の相対速度に対して、周辺車両３と自車両１の間の走行方向の間隔が大きくされ、制動距離が長くなる路面状態でも運転者に十分な安心感を与えることができる。

　以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、上述した実施形態に種々の変更を加えることができる。特に、上述した本発明の実施形態においては、前方を走行している周辺車両３から車車間通信システム２６を介して情報を受信し、これに基づいて路面μを推定して、自車両１のブレーキによる制動距離に影響を与える路面状態であるか否かを判断していた。これに対し、変形例として、路面μを推定することなく、制動距離に影響を与える路面状態であるか否かを判断するように本発明を構成することもできる。例えば、自車両１に備えられたワイパーセンサによって雨天を検出し、制動距離が長くなる路面状態であると推定したり、外気温センサで測定した外気温が０℃以下のとき路面凍結のおそれがあり、制動距離が長くなる路面状態であると推定したりすることができる。従って、この場合には、路面状態推定部１０ｄはワイパーセンサや外気温センサの検出値に基づいて、制動距離に影響を与える路面状態を推定する。

　また、上述した本発明の実施形態においては、前方の周辺車両３の走行路面の路面μが所定量以下であると推定された場合に、補正係数βを１から０．８にステップ状に低下させている（図１０のステップＳ２３）が、変形例として、図１４に示すように、補正係数βを直線的に低下させることもできる。即ち、この変形例では、通常時（高μ路面）においては補正係数β＝１であり、走行路面の路面μが所定値μ₁よりも小さくなると（所定の摩擦係数μ₁よりも小さくなると）、補正係数βが直線的に小さな値に変更される。好ましくは、走行路面の路面μがμ₁＝０．５よりも小さくなると補正係数βを低下させ、路面μが極めて小さい氷結路面において補正係数βを０．５程度まで低下させる。

　　１　　車両
　１０　　車両制御演算部（ＥＣＵ）
　１０ａ　入力処理部
　１０ｂ　周辺車両検出部
　１０ｃ　目標走行経路算出部
　１０ｄ　路面状態推定部
　１０ｅ　速度分布設定部
　１０ｆ　制御部
　２１　　カメラ
　２２　　ミリ波レーダ
　２３　　車速センサ
　２４　　測位システム
　２５　　ナビゲーションシステム
　２６　　車車間通信システム（車両情報受信部）
　３１　　エンジン制御システム
　３２　　ブレーキ制御システム
　３３　　ステアリング制御システム
　４０　　制限速度分布
１００　　車両制御装置

Claims (4)

1. 　車両の走行を制御する車両制御装置であって、
   　自車両の周辺を走行している周辺車両を検出するように構成された周辺車両検出部と、
   　自車両のブレーキによる制動距離に影響を与える路面状態を推定するように構成された路面状態推定部と、
   　上記周辺車両検出部によって検出された周辺車両の周囲に許容可能な相対速度の上限値を規定した制限速度分布を設定するように構成された速度分布設定部と、
   　この速度分布設定部によって設定された制限速度分布を満足するように自車両の速度及び／又は操舵を制御するように構成された制御部と、を有し、
   　上記速度分布設定部は、上記路面状態推定部により制動距離が長くなる路面状態であると推定された場合には、許容する相対速度の上限値を低下させるように構成されていることを特徴とする車両制御装置。
2. 　上記路面状態推定部は、上記周辺車両検出部によって検出された周辺車両から発信された周辺車両の走行状態に関する情報を受信し、この情報を使用して、制動距離が長くなる路面状態であるか否かを推定するように構成されている請求項１記載の車両制御装置。
3. 　上記路面状態推定部は走行車線の路面μを推定し、この路面μが所定値以下である場合に、制動距離が長くなる路面状態であると推定するように構成され、上記速度分布設定部は、制動距離が長くなる路面状態であると推定された場合には、自車両の走行方向における許容相対速度の上限値を低下させるように構成されている請求項１又は２に記載の車両制御装置。
4. 　上記速度分布設定部は、周辺車両からの距離が離れるほど、許容する相対速度の上限値が高くなるように制限速度分布を設定し、上記路面状態推定部により制動距離が長くなる路面状態であると推定された場合には、周辺車両からの距離に対して許容する相対速度の上限値を低下させるように構成されている請求項１乃至３の何れか１項に記載の車両制御装置。

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