JP2022148163A - 車速制御方法及び走行制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】自車両を目標走行軌道で走行させる際に、車両の前後輪の荷重によって車輪の摩擦限界を超えるのを抑制する目標速度プロファイルを設定する。【解決手段】車速制御方法は、自車両の目標走行軌道を設定し（Ｓ１）、自車両の前後輪の荷重と自車両の横力とに応じて自車両の前後力を制限する、前後力の制約条件である第１制約条件を、車輪の摩擦限界に基づいて設定し（Ｓ３、Ｓ４）、目標走行軌道の曲率プロファイルに基づいて、第１制約条件に従って目標走行軌道を走行する目標速度プロファイルを生成し（Ｓ５）、目標速度プロファイルに基づいて自車両の車速を制御する（Ｓ６）。【選択図】図４

Description

本発明は、車速制御方法及び走行制御装置に関する。

特許文献１には、前後加速度がゼロである場合の摩擦円を限界まで使用してカーブを曲がる最大速度に基づいて車速を制御する車速制御装置が記載されている。

特開２０１７－４３１７１号公報

しかしながら、特許文献１に記載の車速制御装置は、車両の前後輪の荷重によらずに摩擦円を限界まで使用した場合の最大速度を算出することから、実際の車輪の摩擦限界を超えてしまうおそれがある。
本発明は、自車両を目標走行軌道で走行させる際に、車両の前後輪の荷重によって車輪の摩擦限界を超えるのを抑制する目標車速プロファイルを設定することを目的とする。

本発明の一態様による車速制御方法は、自車両の目標走行軌道を設定し、自車両の前後輪の荷重と自車両の横力とに応じて自車両の前後力を制限する、前後力の制約条件である第１制約条件を、車輪の摩擦限界に基づいて設定し、目標走行軌道の曲率プロファイルに基づいて、第１制約条件に従って目標走行軌道を走行する目標車速プロファイルを生成し、目標車速プロファイルに基づいて自車両の車速を制御する。

本発明によれば、自車両を目標走行軌道で走行させる際に、車両の前後輪の荷重によって車輪の摩擦限界を超えるのを抑制する目標車速プロファイルを設定できる。

実施形態の走行制御装置の一例の概略構成図である。 実施形態の摩擦円制約の第１例を示す図である。 実施形態の走行制御装置の機能構成の一例のブロック図である。 実施形態の車速制御方法の一例のフローチャートである。 実施形態の摩擦円制約の第２例を示す図である。 実施形態の走行制御装置の機能構成の変形例のブロック図である。 制動力配分比Ｒｂｆに基づく摩擦円制約の一例を示す図である。 図７Ａのパラメータａｍの設定例を示す図である。 駆動力配分比Ｒｄｆに基づく摩擦円制約の一例を示す図である。 図８Ａのパラメータａｐの設定例を示す図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、各図面は模式的なものであって、現実のものとは異なる場合がある。また、以下に示す本発明の実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の構造、配置等を下記のものに特定するものではない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。

図１を参照する。自車両１は、自車両１の走行制御を行う走行制御装置１０を備える。走行制御装置１０による走行制御には、自車両１の周辺の走行環境に基づいて、運転者が関与せずに自車両１を自動で運転する自動運転や、定速走行制御、車線維持制御、合流支援制御などの運転支援制御を含んでよい。
走行制御装置１０は、物体センサ１１と、車両センサ１２と、測位装置１３と、地図データベース（地図ＤＢ）１４と、コントローラ１５と、アクチュエータ１６、転舵装置１７、駆動装置１８、制動装置１９とを備える。

物体センサ１１は、自車両１に搭載されたレーザレーダやミリ波レーダ、カメラ、LIDAR（Light Detection and Ranging、Laser Imaging Detection and Ranging）など、自車両１の周辺の物体を検出する複数の異なる種類の物体検出センサを備える。
車両センサ１２は、自車両１に搭載され、自車両１から得られる様々な情報（車両信号）を検出する。車両センサ１２には、例えば、自車両１の走行速度（車速）を検出する車速センサ、自車両１が備える各タイヤの回転速度を検出する車輪速センサ、自車両１の３軸方向の加速度（減速度を含む）を検出する３軸加速度センサ（Ｇセンサ）、操舵角（転舵角を含む）を検出する操舵角センサ、自車両１に生じる角速度を検出するジャイロセンサ、ヨーレイトを検出するヨーレイトセンサ、自車両１のアクセル開度を検出するアクセルセンサと、運転者によるブレーキ操作量を検出するブレーキセンサが含まれる。

測位装置１３は、全地球型測位システム（ＧＮＳＳ）受信機を備え、複数の航法衛星から電波を受信して自車両１の現在位置を測定する。ＧＮＳＳ受信機は、例えば地球測位システム（ＧＰＳ）受信機等であってよい。測位装置１３は、例えば慣性航法装置であってもよい。
地図データベース１４は、自動運転用の地図として好適な高精度地図データ（以下、単に「高精度地図」という。）を記憶する記憶装置であってよい。高精度地図は、ナビゲーション用の地図データ（以下、単に「ナビ地図」という。）よりも高精度の地図データであり、道路単位の情報よりも詳細な車線単位の情報を含む。

コントローラ１５は、自車両１の走行支援制御を行う電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）である。コントローラ１５は、プロセッサ２０と、記憶装置２１等の周辺部品とを含む。プロセッサ２０は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）やＭＰＵ（Micro-Processing Unit）であってよい。
記憶装置２１は、半導体記憶装置や、磁気記憶装置、光学記憶装置等を備えてよい。記憶装置２１は、レジスタ、キャッシュメモリ、主記憶装置として使用されるＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）等のメモリを含んでよい。
以下に説明するコントローラ１５の機能は、例えばプロセッサ２０が、記憶装置２１に格納されたコンピュータプログラムを実行することにより実現される。
なお、コントローラ１５を、以下に説明する各情報処理を実行するための専用のハードウエアにより形成してもよい。
例えば、コントローラ１５は、汎用の半導体集積回路中に設定される機能的な論理回路を備えてもよい。例えばコントローラ１５はフィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ：Field-Programmable Gate Array）等のプログラマブル・ロジック・デバイス（ＰＬＤ：Programmable Logic Device）等を有していてもよい。

アクチュエータ１６は、コントローラ１５からの制御信号に応じて転舵装置１７、駆動装置１８及び制動装置１９を作動させて、自車両１の車両挙動を発生させる。アクチュエータ１６は、ステアリングアクチュエータと、アクセル開度アクチュエータと、ブレーキ制御アクチュエータを備える。
ステアリングアクチュエータは、転舵装置１７を作動させて自車両１の操舵方向及び操舵量を制御する。アクセル開度アクチュエータは、エンジンや駆動モータである駆動装置１８を作動させて自車両１の前後加速度を制御する。ブレーキ制御アクチュエータは、制動装置１９を作動させて自車両１の前後減速度を制御する。

次に、コントローラ１５による走行制御の一例の概要を説明する。
コントローラ１５は、自車両１を自動で運転する自動運転や、定速走行制御、車線維持制御、合流支援制御などの運転支援制御において、物体センサ１１によって検出した自車両１の周囲環境の情報と、測位装置１３が測定した自車両１の現在位置と、地図データベース１４とに基づいて、自車両１を将来走行させる目標走行軌道を生成する。
さらにコントローラ１５は、自車両１を目標走行軌道で走行させる車速のプロファイルである目標車速プロファイルを生成する。

目標車速プロファイルを生成する際に、コントローラ１５は、自車両１の前輪の摩擦限界に基づく前後力の制約条件と、後輪の摩擦限界に基づく前後力の制約条件との両方を満足する目標車速プロファイルを生成する。
例えばコントローラ１５は、以下に示す車輪の摩擦限界に関する条件（Ａ）を満たす目標車速プロファイルを生成してよい。

（Ａ）摩擦限界に関する制約条件

上式（１）中のＦｙｆ、Ｆｘｆは、それぞれ前輪で発生する横力（前輪横力）及び前後力（前輪前後力）であり、Ｆｚｆは前輪に係る荷重（前輪荷重）である。上式（２）中のＦｙｒ、Ｆｘｒは、それぞれ後輪で発生する横力（後輪横力）及び前後力（後輪前後力）であり、Ｆｚｒは後輪に係る荷重（後輪荷重）である。μは路面の摩擦係数である。
上式（１）は前輪の摩擦限界に関する制約条件であり、前輪横力Ｆｙｆと前輪前後力Ｆｘｆの二乗和を、前輪荷重Ｆｚｆとμとの積の二乗値以下に制限する。すなわち、前輪横力Ｆｙｆと前輪前後力Ｆｘｆの合力の大きさを、前輪のタイヤの摩擦限界（摩擦円）以下に制限する。同様に、上式（２）は後輪の摩擦限界に関する制約条件である。

このため、前輪荷重Ｆｚｆが大きく後輪荷重Ｆｚｒが小さい場合には、前輪荷重Ｆｚｆが小さく後輪荷重Ｆｚｒが大きい場合に比べて、前輪の前後力の大きさを制限する上限値を大きな値に設定し、後輪の前後力の大きさを制限する上限値を小さな値に設定できる。
また、後輪荷重Ｆｚｒが大きく前輪荷重Ｆｚｆが小さい場合には、後輪荷重Ｆｚｒが小さく前輪荷重Ｆｚｆが大きい場合に比べて、後輪の前後力の大きさを制限する上限値を大きな値に設定し、前輪の前後力の大きさを制限する上限値を小さな値に設定できる。

ここで、車速が変化すると前輪荷重Ｆｚｆ及び後輪荷重Ｆｚｒが変動するため、前輪横力Ｆｙｆ、前輪前後力Ｆｘｆ、後輪横力Ｆｙｒ、後輪前後力Ｆｘｒが取り得る上限が変化する。そこでコントローラ１５は、条件（Ａ）に加えて、荷重に関する下記の付加条件（ａ１）を満たす目標車速プロファイルを生成する。

付加条件（ａ１）

上式（３）、（４）中のｍは自車両１の質量であり、ｇは重力加速度であり、ｌはホイールベース長であり、ｌｒは車両重心から後輪軸までの長さであり、ｌｆは車両重心から前輪軸までの長さであり、ｈは車両重心の高さであり、ａｘは自車両１の前後方向の加速度（前後加速度）である。
これにより、自車両１の加速度（ａｘ＞０）が大きい場合には小さい場合に比べて、前輪荷重Ｆｚｆが小さく設定され、自車両１の減速度（ａｘ＜０）が大きい場合には小さい場合に比べて、後輪荷重Ｆｚｒが小さく設定される。

さらに、自車両１を制動するための前後力は、制動力配分比に応じて前輪前後力Ｆｘｆ及び後輪前後力Ｆｘｒに配分される。また、自車両１が四輪駆動車両である場合に、自車両１を駆動するための前後力は、駆動力配分比に応じて前輪前後力Ｆｘｆ及び後輪前後力Ｆｘｒに配分される。
そこでコントローラ１５は、条件（Ａ）及び（ａ１）に加えて、制動力配分比及び／又は駆動力配分比に関する下記の付加条件（ａ２）を満たす目標車速プロファイルを生成してよい。

付加条件（ａ２）

上式（５）、（６）中のＲは、制動力配分比（減速時、すなわちａｘ＜０である時）又は駆動力配分比（加速時、すなわちａｘ＞０である時）である。

上式（１）、（２）の前輪横力Ｆｙｆ及び後輪横力Ｆｙｒは、次式（７）及び（８）に示すように、自車両１の横加速度ａｙに基づいて定まる変数である。

横加速度ａｙは、演算対象である目標車速プロファイルによって定まる変数である。そこで、コントローラ１５は、横加速度ａｙの各値に対して上式（１）、（３）、（５）及び（７）を満足する自車両１の前後加速度ａｘ＝Ｆｘｆ／ｍのそれぞれの上限値及び下限値を、前輪の摩擦限界に基づく前輪前後加速度制約Ａｘｆ［ａｙ］として算出する。
同様に、横加速度ａｙの各値に対して上式（２）、（４）、（６）及び（８）を満足する自車両１の前後加速度ａｘ＝Ｆｘｒ／ｍのそれぞれの上限値及び下限値を、後輪の摩擦限界に基づく後輪前後加速度制約Ａｘｒ［ａｙ］として算出する。
前輪前後加速度制約Ａｘｆ［ａｙ］及び後輪前後加速度制約Ａｘｒ［ａｙ］は、それぞれ特許請求の範囲に記載の「第２制約条件」及び「第３制約条件」の一例である。

図２は、前輪前後加速度制約Ａｘｆ［ａｙ］及び後輪前後加速度制約Ａｘｒ［ａｙ］の一例を示す図である。実線３０が前輪前後加速度制約Ａｘｆ［ａｙ］を示し、一点鎖線３１が後輪前後加速度制約Ａｘｒ［ａｙ］を示す。
自車両１全体が発生させることができる横力及び前後力は、前輪前後加速度制約Ａｘｆ［ａｙ］の上下限値と後輪前後加速度制約Ａｘｒ［ａｙ］の上下限値の両者の範囲内の横力及び前後力である。
したがってコントローラ１５は、前輪前後加速度制約Ａｘｆ［ａｙ］を示す実線３０の内側（原点側）の領域と、後輪前後加速度制約Ａｘｒ［ａｙ］を示す一点鎖線３１の内側（原点側）の領域と、が重複する領域３２（図２にてハッチングが施された領域）を自車両１の前後加速度ａｘが超えないように目標車速プロファイルを生成する。

例えばコントローラ１５は、横加速度ａｙの各値に対して、加速時（ａｘ＞０）の場合における前後加速度の上限値Ａｘ［ａｙ］を、次式（９）に基づいて前輪前後加速度制約Ａｘｆ［ａｙ］及び後輪前後加速度制約Ａｘｒ［ａｙ］から選択してよい。

また例えばコントローラ１５は、横加速度ａｙの各値に対して、減速時（ａｘ＜０）の場合の前後加速度の下限値（すなわち負の前後加速度の大きさの上限値）Ａｘ［ａｙ］を次式（１０）に基づいて前輪前後加速度制約Ａｘｆ［ａｙ］及び後輪前後加速度制約Ａｘｒ［ａｙ］から選択してよい。

このように前輪前後加速度制約Ａｘｆ［ａｙ］の上下限値及び後輪前後加速度制約Ａｘｒ［ａｙ］の上下限値の両者の範囲内になるように選択された、横加速度ａｙの各値に対する前後加速度の制限値Ａｘ［ａｙ］を、以下の説明で「前後加速度制約」と表記することがある。前後加速度制約は、特許請求の範囲に記載の「第１制約条件」の一例である。
このように、前輪前後加速度制約Ａｘｆ［ａｙ］及び後輪前後加速度制約Ａｘｒ［ａｙ］のうち、大きさ（絶対値）がより小さい値を前後加速度制約Ａｘ［ａｙ］として選択するため、例えば、荷重移動が発生して前輪前後加速度制約Ａｘｆ［ａｙ］又は後輪前後加速度制約Ａｘｒ［ａｙ］のうち一方が減少すると、前後加速度制約Ａｘ［ａｙ］が減少することになる。

また、制動力配分又は駆動力配分が前輪又は後輪の一方に偏ると、上式（５）、（６）から明らかなように、同一の前後加速度ａｘに対して発生させる前輪前後力Ｆｘｆ及び後輪前後力Ｆｘｒの一方の値が大きくなる。このため、上式（１）、（２）を満足できる前後加速度ａｘが小さくなる。
このため、例えば前輪への制動力配分比と理想制動力配分との間の差が小さい場合に比べて差が大きい場合には、小さな値の前後加速度制約Ａｘ［ａｙ］が設定されることになる。
また、前輪への駆動力配分と後輪への駆動力配分との差が小さい場合に比べて差が大きい場合には、小さな値の前後加速度制約Ａｘ［ａｙ］が設定されることになる。

コントローラ１５は、上記の制約条件（Ａ）、（ａ１）及び（ａ２）を満たしつつ目標走行軌道上の区間Ｓを通過する通過時間ｔが最短となる自車両１の車速ｖのプロファイルを目標車速プロファイルとして生成する。

上式（１１）中、Ｓ１及びＳ２は目標車速プロファイルを生成する区間Ｓの始点区間及び終点区間である。

コントローラ１５は、車速ｖが上記の制約条件（Ａ）、（ａ１）及び（ａ２）を満たしているか否かを、目標走行軌道の曲率プロファイルρと車速ｖに応じた横加速度ａｙ＝ρ×ｖ^２と、前後加速度制約Ａｘ［ａｙ］と、基づいて判定する。コントローラ１５は、制約条件（Ａ）、（ａ１）及び（ａ２）を満たす車速ｖのみからなるプロファイルを目標車速プロファイルとして生成する。
なお、コントローラ１５は、摩擦限界に関する制約条件（Ａ）、（ａ１）及び（ａ２）に加えて、走行路の曲率から求まる限界速度の制約条件（Ｂ）、前後ジャークｊｘの制約条件（Ｃ）及び／又は横ジャークｊｙの制約条件（Ｄ）を満たすように、目標車速プロファイルを生成してもよい。

（Ｂ）走行路の曲率から求まる限界速度の制約条件

（Ｃ）前後ジャークｊｘの制約条件
｜ｊｘ｜≦ｊｘｍａｘ …（１３）
上式（１３）中、ｊｘｍａｘはピッチングによって車両挙動を不安定にさせない前後ジャークの大きさの上限値である。
（Ｄ）横ジャークｊｙの制約条件
｜ｊｙ｜≦ｊｙｍａｘ…（１４）
上式（１４）中、ｊｙｍａｘは自車両１のヨー角変化及び横運動が追従できる横ジャークの大きさの上限値である。
コントローラ１５は、生成した目標車速プロファイルに従う速度で自車両１が目標走行軌道を走行するように、アクチュエータ１６を駆動する。

図３は、実施形態の走行制御装置の一例であるコントローラ１５の機能構成の一例のブロック図である。図４は、実施形態の車速制御方法の一例のフローチャートである。
コントローラ１５は、軌道生成部４０と、摩擦係数推定部４１と、前輪摩擦円制約設定部４２と、後輪摩擦円制約設定部４３と、摩擦円制約補正部４４と、速度プロファイル設定部４５を備える。
軌道生成部４０は、物体センサ１１によって検出した自車両１の周囲環境の情報と、測位装置１３が測定した自車両１の現在位置と、地図データベース１４とに基づいて、自車両１を将来走行させる目標走行軌道を生成する（ステップＳ１）。
摩擦係数推定部４１は、自車両１が走行する路面の摩擦係数μを推定する（ステップＳ２）。例えば、摩擦係数推定部４１は、自車両１の前後加速度ａｘ及び車輪速度に応じて、路面の摩擦係数μを推定してよい。

前輪摩擦円制約設定部４２は、上式（１）、（３）、（５）及び（７）に基づいて、横加速度ａｙの各値に対して、前輪前後加速度制約Ａｘｆ［ａｙ］をそれぞれ設定する（ステップＳ３）。
後輪摩擦円制約設定部４３は、上式（２）、（４）、（６）及び（８）に基づいて、横加速度ａｙの各値に対して、後輪前後加速度制約Ａｘｒ［ａｙ］をそれぞれ設定する（ステップＳ４）。

摩擦円制約補正部４４は、横加速度ａｙの各値のそれぞれについて、前輪前後加速度制約Ａｘｆ［ａｙ］及び後輪前後加速度制約Ａｘｒ［ａｙ］のいずれか一方を上式（９）及び（１０）に基づいて選択し、前後加速度制約Ａｘ［ａｙ］として設定する。速度プロファイル設定部４５は、前後加速度制約Ａｘ［ａｙ］と、走行路の曲率から求まる限界速度の制約条件（Ｂ）と、前後ジャークｊｘの制約条件（Ｃ）と、横ジャークｊｙの制約条件（Ｄ）とを満たすように、目標車速プロファイルを生成する（ステップＳ５）。
アクチュエータ１６は、目標車速プロファイルに従う速度で自車両１が目標走行軌道を走行するように、転舵装置１７、駆動装置１８及び制動装置１９を制御する（ステップＳ６）。その後に処理は終了する。

（変形例１）
上式（１）及び（２）では、前輪横力Ｆｙｆ、後輪横力Ｆｙｒの２乗項と前輪前後力Ｆｘｆ、後輪前後力Ｆｘｒの２乗項との和を、それぞれ前輪荷重Ｆｚｆ、後輪荷重Ｆｚｒの２乗項に応じた上限値以下に制限した。
これに代えて、次式（１５）、（１６）のように、前輪横力Ｆｙｆ、後輪横力Ｆｙｒのｑ乗項（すなわち指数ｑのべき乗項）と前輪前後力Ｆｘｆ、後輪前後力Ｆｘｒのｑ乗項との和を、それぞれ前輪荷重Ｆｚｆ、後輪荷重Ｆｚｒのｑ乗項に応じた上限値以下に制限してもよい。

図５は、指数ｑを１以上２未満の値に設定した場合の前後加速度制約Ａｘ［ａｙ］の一例を示す。指数ｑが２である上式（１）及び（２）である場合と比較すると、ａｘとａｙの両方がゼロでない領域（すなわち、制動や駆動と同時に旋回を行うシーン）における前後加速度制約Ａｘ［ａｙ］を小さい値に設定できる。
これにより、制動と同時に旋回を行うシーンや、駆動と同時に旋回を行うシーンにおいて、安全マージン持った目標車速プロファイルを生成できる。

（変形例２）
コントローラ１５は、前輪の前輪前後加速度制約Ａｘｆ［ａｙ］と、後輪の後輪前後加速度制約Ａｘｒ［ａｙ］とを独立して設定せずに、車体全体の前後加速度制約Ａｘ［ａｙ］を設定してもよい。
図６は、コントローラ１５の変形例の機能構成の一例のブロック図である。図３と同様の構成には同一の参照符号を付する。コントローラ１５は、摩擦円制約設定部４６を備える。
摩擦円制約設定部４６は、路面の摩擦係数μに基づいて前後加速度制約Ａｘ［ａｙ］を設定する。

例えば、摩擦円制約設定部４６は、横加速度ａｙの各値のそれぞれについて、次式（１７）に基づく前後加速度制約Ａｘ［ａｙ］を設定してよい。

上式（１７）中、ｂ（≒μｇ）は定数であり、ａｍは、減速時（ａｘ＜０）の前後加速度制約Ａｘ［ａｙ］の下限値（すなわち絶対値の上限値）を調整するためのパラメータである。
例えばパラメータａｍをμｇよりも小さな値に設定することにより、図７Ａに示すように減速時の前後加速度制約Ａｘ［ａｙ］を小さな値に設定できる。
例えば、パラメータａｍを制動力配分比に応じて設定してよい。図７Ｂは、パラメータａｍの設定例の説明図である。パラメータａｍは、前輪への制動力配分比Ｒｂｆに応じて設定される。

例えば図７Ｂに示すように、制動力配分比と理想制動配分比Ｒｂｉとの差が大きいほど、パラメータａｍが小さくなるように設定してもよい。これにより、制動力配分比と理想制動配分比Ｒｂｉとの差が大きいほど、自車両１を減速させる減速度（ａｘ＜０）の下限値Ａｘ［ａｙ］の大きさを小さい値に設定できる。
このため、制動力配分比と理想制動配分比Ｒｂｉとの差が大きいほど、減速時（ａｘ＜０）に車輪で発生できる前後力が前後方向の荷重移動のために減少しても、これを超えないように前後加速度ａｘをより小さな値に制限する前後加速度制約Ａｘ［ａｙ］を設定できる。

また、例えば、摩擦円制約設定部４６は、横加速度ａｙの各値のそれぞれについて、次式（１８）に基づく前後加速度制約Ａｘ［ａｙ］を設定してよい。

上式（１８）中、ａｐは、減速時（ａｘ＞０）前後加速度制約Ａｘ［ａｙ］の上限値を調整するためのパラメータである。
例えば図８Ａに示すように、パラメータａｐをμｇよりも小さな値に設定することにより、加速時の前後加速度制約Ａｘ［ａｙ］が小さな値に設定される。
例えば、パラメータａｐを駆動力配分比に応じて設定してよい。図８Ｂは、パラメータａｐの設定例の説明図である。パラメータａｐは、前輪への駆動力配分比Ｒｄｆに応じて設定される。

例えば、前輪への駆動力配分と後輪への駆動力配分との差が大きいほど、パラメータａｐが小さくなるように設定してもよい。これにより、前後の駆動力配分の差が大きいほど、自車両１を加速度の上限値Ａｘ［ａｙ］の大きさを小さい値に設定できる。
このため、前後の駆動力配分の差が大きいほど、加速時（ａｘ＞０）に車輪で発生できる前後力が小さくなっても、これを超えないように前後加速度ａｘをより小さな値に制限する前後加速度制約Ａｘ［ａｙ］を設定できる。

なお、変形例（２）においても、変形例（１）と同様に車輪の横力のｑ乗項と前後力のｑ乗項との和が、車輪に係る荷重のｑ乗項に応じた上限値以下に制限してもよい（１≦ｑ＜２）。
例えば摩擦円制約設定部４６は、横加速度ａｙの各値のそれぞれについて、次式（１９）に基づく前後加速度制約Ａｘ［ａｙ］を設定してよい。

（実施形態の効果）
（１）コントローラ１５は、自車両１の目標走行軌道を設定し、自車両１の前後輪の荷重と自車両１の横力とに応じて自車両１の前後力を制限する、前後力の制約条件である第１制約条件を、車輪の摩擦限界に基づいて設定し、目標走行軌道の曲率プロファイルに基づいて、第１制約条件に従って目標走行軌道を走行する目標速度プロファイルを生成する。アクチュエータ１６は、目標速度プロファイルに基づいて、自車両１の車速を制御する。
これにより、自車両を目標走行軌道で走行させる際に、車両の前後輪の荷重によって車輪の摩擦限界を超えるのを抑制する目標車速プロファイルを設定できる。

（２）第１制約条件は、前輪及び後輪への制動力配分又は駆動力配分に応じて設定してもよい。
例えば、前輪への制動力配分と後輪への制動力配分の比率である制動力配分比と、理想制動力配分との間の差が小さい場合に比べて差が大きい場合には、自車両１を減速させる前後力の上限値を小さい値に設定してもよい。
また例えば、前輪への駆動力配分と後輪への駆動力配分との差が小さい場合に比べて差が大きい場合には、自車両１を加速させる前後力の上限値を小さい値に設定してもよい。
これにより制動力配分又は駆動力配分が前輪又は後輪の一方に偏り、前輪前後力Ｆｘｆ及び後輪前後力Ｆｘｒの一方の値が大きくなっても、車輪の摩擦限界を超えないような前後加速度ａｘを発生させる目標車速プロファイルを設定できる。

（３）第１制約条件は、横力の２乗項と前後力の２乗項との和が、車輪に係る荷重の２乗項に応じた上限値以下に制限する条件であってもよい。
これにより、車輪の横力と前後力の合力が、車輪のグリップ力を超えないような前後加速度ａｘを発生させる目標車速プロファイルを設定できる。
（４）第１制約条件は、１以上２未満の値を指数とする横力のべき乗項と値を指数とする前後力のべき乗項との和が、車輪に係る荷重の値を指数とするべき乗項に応じた上限値以下に制限する条件であってもよい。
これにより、制動と同時に旋回を行うシーンや、駆動と同時に旋回を行うシーンにおいて、安全マージン持った目標車速プロファイルを生成できる。
（５）コントローラ１５は、自車両１の前後輪の荷重と自車両１の横力とに応じて制限される、自車両１の前輪の前後力の制約条件である第２制約条件と、後輪の前後力の制約条件である第３制約条件とを、これら前輪及び後輪の摩擦限界に基づいて設定してもよい。コントローラ１５は、第２制約条件と第３制約条件のうち前後力の大きさをより小さい値に制限する方を、第１制約条件として設定してもよい。
これにより、前輪及び後輪の摩擦限界を各々独立して推定することができる。

（６）前輪への荷重が大きく後輪への荷重が小さい場合には、前輪への荷重が小さく後輪への荷重が大きい場合に比べて、第２制約条件が制限する前後力の大きさの上限値を大きな値に設定するとともに、第３制約条件が制限する前後力の大きさの上限値を小さな値に設定してもよい。
例えば、自車両１の加速度が大きい場合には小さい場合に比べて、前輪への荷重を小さく設定してもよい。
例えば、自車両１の減速度が大きい場合には小さい場合に比べて、後輪への荷重を大きく設定してもよい。
これにより、車両の前後輪の荷重によって車輪の摩擦限界を超えるのを抑制する目標車速プロファイルを設定できる。

１…自車両、１０…走行制御装置、１１…物体センサ、１２…車両センサ、１３…測位装置、１４…地図データベース、１５…コントローラ、１６…アクチュエータ、１７…転舵装置、１８…駆動装置、１９…制動装置、２０…プロセッサ、２１…記憶装置、４０…軌道生成部、４１…摩擦係数推定部、４２…前輪摩擦円制約設定部、４３…後輪摩擦円制約設定部、４４…摩擦円制約補正部、４５…速度プロファイル設定部、４６…摩擦円制約設定部

Claims (11)

1. 自車両の目標走行軌道を設定し、
   前記自車両の前後輪の荷重と前記自車両の横力とに応じて前記自車両の前後力を制限する、前記前後力の制約条件である第１制約条件を、車輪の摩擦限界に基づいて設定し、
   前記目標走行軌道の曲率プロファイルに基づいて、前記第１制約条件に従って前記目標走行軌道を走行する目標速度プロファイルを生成し、
   前記目標速度プロファイルに基づいて、前記自車両の車速を制御する、
   ことを特徴とする車速制御方法。
2. 前輪及び後輪への制動力配分又は駆動力配分に応じて、前記第１制約条件を設定することを特徴とする請求項１に記載の車速制御方法。
3. 前記前輪への制動力配分と前記後輪への制動力配分の比率である制動力配分比と、理想制動力配分との間の差が小さい場合に比べて差が大きい場合には、前記自車両を減速させる前記前後力の上限値を小さい値に設定することを特徴とする請求項２に記載の車速制御方法。
4. 前記前輪への駆動力配分と前記後輪への駆動力配分との差が小さい場合に比べて差が大きい場合には、前記自車両を加速させる前記前後力の上限値を小さい値に設定することを特徴とする請求項２又は３に記載の車速制御方法。
5. 前記第１制約条件は、前記横力の２乗項と前記前後力の２乗項との和が、前記車輪に係る荷重の２乗項に応じた上限値以下であることを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載の車速制御方法。
6. 前記第１制約条件は、１以上２未満の値を指数とする前記横力のべき乗項と前記値を指数とする前記前後力のべき乗項との和が、前記車輪に係る荷重の前記値を指数とするべき乗項に応じた上限値以下であることを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載の車速制御方法。
7. 前記自車両の前後輪の荷重と前記自車両の横力とに応じて制限される、前記自車両の前輪の前後力の制約条件である第２制約条件と、後輪の前後力の制約条件である第３制約条件とを、これら前輪及び後輪の摩擦限界に基づいて設定し、
   前記第２制約条件と前記第３制約条件のうち前記前後力の大きさをより小さい値に制限する方を、前記第１制約条件として設定する、
   ことを特徴とする請求項１～６のいずれか一項に記載の車速制御方法。
8. 前記前輪への荷重が大きく前記後輪への荷重が小さい場合には、前記前輪への荷重が小さく前記後輪への荷重が大きい場合に比べて、前記第２制約条件が制限する前後力の大きさの上限値を大きな値に設定し、前記第３制約条件が制限する前後力の大きさの上限値を小さな値に設定する、
   ことを特徴とする請求項７に記載の車速制御方法。
9. 前記自車両の加速度が大きい場合には小さい場合に比べて、前記前輪への荷重を小さく設定することを特徴とする請求項８に記載の車速制御方法。
10. 前記自車両の減速度が大きい場合には小さい場合に比べて、前記後輪への荷重を大きく設定することを特徴とする請求項８又は９に記載の車速制御方法。
11. 自車両の目標走行軌道を設定し、前記自車両の前後輪の荷重と前記自車両の横力とに応じて前記自車両の前後力を制限する、前記前後力の制約条件である第１制約条件を、車輪の摩擦限界に基づいて設定し、前記目標走行軌道の曲率プロファイルに基づいて、前記第１制約条件に従って前記目標走行軌道を走行する目標速度プロファイルを生成するコントローラと、
    前記目標走行軌道に基づいて、前記自車両の転舵角を制御する転舵機構と、
    前記目標速度プロファイルに基づいて、前記自車両の駆動力を制御する駆動装置と、
    前記目標速度プロファイルに基づいて、前記自車両の制動力を制御する制動装置と、
    を備えることを特徴とする走行制御装置。

Images