(57)【要約】      （修正有）【課題】車両の走行状態の安定化を図ることができる車両運動制御方法を提供すること。【解決手段】路面μ値情報を用いて車両運動を制御する車載制御ユニットによる車両運動制御方法において、車両の周辺の走行可能領域を検出し、走行可能領域に基づいて車両を走行させるための目標軌跡を生成し、目標軌跡の曲率を示す旋回半径に基づいて路面μ値情報の応答特性を設定する。そして、路面μ値情報及び設定した応答特性を用いて車両運動を制御する構成とした。【選択図】図３
2020124995.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の挙動より路面摩擦係数を算出し、前記路面摩擦係数を用いて車両運動を制御するコントローラによる車両運動制御方法において、
前記車両の周囲の車線情報を検出し、
前記車線情報に基づいて前記車両を走行させるための目標軌跡を生成し、
前記目標軌跡の曲率に基づいて前記路面摩擦係数の応答特性を設定し、
前記路面摩擦係数と、前記路面摩擦係数の応答特性とを用いて前記車両運動を制御する
ことを特徴とする車両運動制御方法。
【請求項２】
請求項１に記載された車両運動制御方法において、
前記目標軌跡上の複数の位置における曲率を算出し、
前記目標軌跡の複数の位置のそれぞれで算出した曲率に基づいて、各位置での前記路面摩擦係数の応答特性を設定する
ことを特徴とする車両運動制御方法。
【請求項３】
請求項１に記載された車両運動制御方法において、
前記目標軌跡上に複数の区間を設定し、
前記複数の区間ごとに前記目標軌跡の曲率を算出し、
前記複数の区間ごとに算出した曲率に基づいて、各区間での前記路面摩擦係数の応答特性を設定する
ことを特徴とする車両運動制御方法。
【請求項４】
請求項２又は請求項３に記載された車両運動制御方法において、
前記目標軌跡に沿って前記路面摩擦係数の応答特性を複数設定し、前記路面摩擦係数の応答特性を異なる応答特性に変更する場合、前記応答特性を所定の勾配で変更する
ことを特徴とする車両運動制御方法。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載された車両運動制御方法において、
前記路面摩擦係数が下降傾向に変化するときは、前記路面摩擦係数が上昇傾向に変化するときよりも、前記路面摩擦係数の応答特性を速い応答に設定する
ことを特徴とする車両運動制御方法。
【請求項６】
請求項５に記載された車両運動制御方法において、
前記路面摩擦係数が上昇傾向に変化するときは、前記目標軌跡の曲率が大きいほど、前記路面摩擦係数の応答特性を遅い応答に設定する
ことを特徴とする車両運動制御方法。
【請求項７】
請求項６に記載された車両運動制御方法において、
前記路面摩擦係数の変化勾配に基づいて、前記路面摩擦係数の変化速度を算出し、
前記路面摩擦係数が上昇傾向に変化し、且つ、前記目標軌跡の曲率が所定値よりも大きいとき、前記路面摩擦係数の変化速度が速いほど、前記路面摩擦係数の応答特性を遅い応答に設定する
ことを特徴とする車両運動制御方法。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれか一項に記載された車両運動制御方法において、
前記路面摩擦係数は、タイヤのスリップ状態に基づいて推定した前記タイヤの縦力限界値と、前記目標軌跡の曲率が大きいほど前記縦力限界値を減縮補正して求めた前記タイヤの横力限界値と、を規定するタイヤ摩擦円によって示される
ことを特徴とする車両運動制御方法。
【請求項９】
車両の挙動より路面摩擦係数を算出し、前記路面摩擦係数を用いて車両運動を制御するコントローラを備えた車両運動制御装置において、
前記車両の周囲の車線情報を検出する車線情報検出部と、
前記車線情報に基づいて前記車両を走行させるための目標軌跡を生成する目標軌跡生成部と、
前記目標軌跡の曲率に基づいて前記路面摩擦係数の応答特性を設定する応答特性設定部と、
前記路面摩擦係数と、前記路面摩擦係数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と、
を有することを特徴とする車両運動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、車両の挙動より算出した路面摩擦係数を用いて車両運動を制御する車両運動制御方法及び車両運動制御装置に関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両が自動運転にて走行する際、路面摩擦係数を考慮して走行計画を生成する車両運動制御方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−１２１８７４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、従来の車両制御方法では、路面摩擦係数の応答特性については何ら考慮されていない。そのため、適切な演算値を求めることができず、車両の走行状態が不安定になることや、速やかな応答で制御できずに乗員に不快感を与えるおそれがあった。
【０００５】
本開示は、上記問題に着目してなされたもので、適切な演算値を求めることができ、走行状態の適正化を図ることができる車両運動制御方法及び車両運動制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本開示は、車両の挙動より算出した路面摩擦係数を用いて車両運動を制御するコントローラによる車両運動制御方法である。ここで、コントローラは、まず、車両の周囲の車線情報を検出し、車線情報に基づいて車両を走行させるための目標軌跡を生成する。次に、目標軌跡の曲率に基づいて路面摩擦係数の応答特性を設定する。そして、車両の挙動より算出した路面摩擦係数と、路面摩擦係数の応答特性とを用いて車両運動を制御する。
【発明の効果】
【０００７】
この結果、車両運動の制御を行う際、車両の挙動から算出した路面摩擦係数と、目標軌跡の曲率に基づいて設定した路面摩擦係数の応答特性とを用いる。そのため、走行環境に応じた応答特性の路面摩擦係数を用いて車両制御を行うことができる。よって、車両制御を行う際に適切な演算値を求めることができ、走行状態の適正化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】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を示す全体システム図である。
【図２】実施例１の自動運転コントローラと車両運動コントローラの詳細構成を示す制御ブロック図である。
【図３】実施例１の路面μ値情報演算器の詳細構成を示す制御ブロック図である。
【図４】路面μマップの一例を示すマップ図である。
【図５】タイヤの縦力限界値及び横力限界値を示す説明図である。
【図６】補正係数マップの第一例を示すマップ図である。
【図７】補正係数マップの第二例を示すマップ図である。
【図８】応答特性設定部での応答特性の設定内容を示す説明図である。
【図９】応答特性を「中応答」に設定したときの応答特性の変動内容を示す説明図である。
【図１０】実施例１の路面μ値情報演算部にて実行される路面μ値情報演算処理を示すフローチャートである。
【図１１】実施例１の第１路面μ推定部にて実行される第１路面μ推定値演算処理を示すフローチャートである。
【図１２】実施例１の路面μ値情報演算器にて実行される応答特性制御処理を示すフローチャートである。
【図１３】車両と目標軌跡、Ｒ演算区間及び各区間の旋回Ｒを示す説明図である。
【図１４】実施例１の運転システム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説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
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。
【００１０】
（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。
【００１１】
［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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
［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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
［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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
［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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
［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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
［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。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
［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。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
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。
【０１１７】
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。
【０１１８】
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。
【０１１９】
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。
【０１２０】
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。
【０１２１】
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。
【０１２２】
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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
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。
【０１２５】
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。
【０１２６】
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。
【０１２７】
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。
【０１２８】
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。
【０１２９】
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。
【０１３０】
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。
【０１３１】
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。
【０１３２】
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。
【０１３３】
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。
【０１３４】
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。
【０１３５】
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。
【０１３６】
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。
【０１３７】
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。
【０１３８】
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。
【０１３９】
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。
【０１４０】
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。
【０１４１】
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。
【０１４２】
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。
【０１４３】
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。
【０１４４】
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。
【０１４５】
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。
【０１４６】
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。
【０１４７】
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。
【０１４８】
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。
【０１４９】
（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。
【０１５０】
（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。
【０１５１】
（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。
【０１５２】
（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。
【０１５３】
（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。
【０１５４】
（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。
【０１５５】
（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。
【０１５６】
（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。
【０１５７】
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。
【０１５８】
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。
【０１５９】
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。
【０１６０】
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。
【０１６１】
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。
【０１６２】
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。
【０１６３】
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。
【０１６４】
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。
【０１６５】
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。
【０１６６】
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。
【０１６７】
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。
【０１６８】
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。
【符号の説明】
【０１６９】
１００  運転システム
１  車載センサ
２  ナビゲーション装置
３  車載制御ユニット（コントローラ）
３１  自動運転コントローラ
３１３  走行領域設定部（車線情報検出部）
３１９  目標軌跡生成部
３２  車両運転コントローラ
３２３  挙動制御部（車両運動制御部）
３２４  タイヤ力演算部
３３  路面μ値情報演算器
３３Ａ  路面μ値情報演算部
３３Ｂ  応答特性設定部
３３Ｃ  動的路面摩擦係数算出部
４  アクチュエータ
５  ＨＭＩモジュール
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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