JP7059652B2 - 車両制御システム - Google Patents

Description

本発明は、車両制御システムに関する。

特開２０１６－７１５１４号公報には、車両の自動運転制御を行うように構成された運転支援制御装置が開示されている。この制御装置は、自動運転制御の一環として、自動レーン変更を実施する前に、車両のドライバからの承認を得るように構成されている。

特開２０１６－７１５１４号公報

自動レーン変更は、例えば、走行中のレーンから変更先のレーンに向けて走行パスを切り替えつつ、レーンの変更前後においてレーンキープを継続することで実現できる。このような自動レーン変更は、自動分岐にも適用できる。この場合は、走行中のレーンを本線に設定し、変更先のレーンを分岐路に設定すればよい。しかし、分岐路上で渋滞が発生している場合に、この分岐路上の他車両の認識が遅れることがある。そうすると、この他車両の認識直後に自車両を急減速させる必要が生じる。従って、自動分岐の際の安全性を確保するための開発が望まれる。

本発明は、上述のような課題に鑑みてなされたものであり、自動分岐の際の安全性を確保することのできる技術を提供することを目的とする。

第１の発明は、上述した課題を解決するための車両制御システムであり、次の特徴を有する。
前記車両制御システムは、制御装置を備える。
前記制御装置は、自車位置認識部と、外界認識部と、行動計画生成部と、走行パス生成部と、走行制御部と、を有する。
前記自車位置認識部は、自車両の現在位置を認識する。
前記外界認識部は、前記自車両の周辺物標を認識する。
前記行動計画生成部は、自動運転を行う所定ルートにおける行動計画を生成する。
前記走行パス生成部は、前記行動計画と、前記現在位置と、前記周辺物標と、に基づいて、走行パスを生成する。前記走行パスは、前記自車両が将来において到達すべき目標位置の集まりである。
前記走行制御部は、前記走行パスに基づいて、前記自車両の走行駆動力出力装置、ステアリング装置、ブレーキ装置およびランプ装置の少なくとも１つを制御する。
前記制御装置は、前記走行パスに基づいた本線から分岐路への自動分岐を行う場合に、本線走行用の走行パスから分岐動作用の走行パスへの切り替え前に、路肩を含む前記分岐路上の第１範囲、または、前記分岐路の路肩に繋がる前記本線の路肩上の第２範囲での渋滞の発生の有無を判定する。
前記制御装置は、前記第１範囲または前記第２範囲での渋滞が発生していると判定した場合、前記走行制御部による自動分岐からドライバによる手動分岐への交代通知を行う。
前記制御装置は、前記交代通知に対する前記ドライバからの応答が無い場合、前記分岐動作用の走行パスに基づいた自動分岐を行わずに、前記本線走行用の走行パスに基づいた自動走行を継続する。

第２の発明は、第１の発明において次の特徴を有する。
前記制御装置は、前記自車両と同じ方向に走行する車両が前記第１範囲に存在する場合、または、前記自車両と同じ方向に走行する車両が前記第２範囲に存在し、尚且つ、前記第２範囲に存在する車両が所定の車間距離条件を満たす場合、前記第１範囲または前記第２範囲での渋滞が発生していると判定する。

第１の発明によれば、分岐動作用の走行パスへの切り替え前に、第１範囲または第２範囲での渋滞の発生の有無が判定される。そして、第１範囲または第２範囲での渋滞の発生が判定された場合に、自動分岐から手動分岐への交代通知が行われる。従って、自動分岐の際の安全性が確保される。

第１の発明によれば、また、交代通知への応答がドライバから無い場合、分岐動作用の走行パスに基づいた自動分岐が行われず、本線走行用の走行パスに基づいた自動走行が継続される。従って、強引な自動分岐が行われることが回避され、また、自動分岐を行うことができずに分岐点付近で自車両が停止することも回避される。

第２の発明によれば、分岐路上での渋滞や分岐路から本線まで延びるような渋滞を認識して、自動分岐から手動分岐への交代通知を行うことができる。

本発明の実施の形態１に係る車両制御システムの全体構成を示すブロック図である。 図１に示す車両制御ＥＣＵの機能ブロック図である。 分岐点付近での走行パスの切り替え例を説明するための図である。 分岐路上で渋滞が発生している場合の問題点を説明する図である。 分岐路上で発生した渋滞が本線側まで延びる場合の問題点を説明する図である。 本発明の実施の形態１に係る車両制御の特徴を説明する図である。 本発明の実施の形態１に係る車両制御の特徴を説明する図である。 本発明の実施の形態１に係る車両制御の特徴を説明する図である。 本発明の実施の形態１において、車両制御ＥＣＵによって実行されるプログラムの一例を説明するフローチャートである。 本発明の実施の形態２に係る車両制御の特徴を説明する図である。 本発明の実施の形態２において、車両制御ＥＣＵによって実行されるプログラムの一例を説明するフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。ただし、以下に示す実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数に、この発明が限定されるものではない。また、以下に示す実施の形態において説明する構造やステップ等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、この発明に必ずしも必須のものではない。

実施の形態１．
先ず、図１乃至図８を参照して本発明の実施の形態１について説明する。

１． システムの全体構成の説明
図１は、本発明の実施の形態１に係る車両制御システムの全体構成を示すブロック図である。本システムは、車両に搭載されるシステムである。本システムが搭載される車両（以下、「自車両ＯＶ」ともいう。）は、例えば、ディーゼルエンジンやガソリンエンジンなどの内燃機関を動力源とする自動車、電動機を動力源とする電気自動車、内燃機関と電動機を備えるハイブリッド自動車である。電動機は、自車両ＯＶに搭載される二次電池、水素燃料電池、金属燃料電池、アルコール燃料電池などの電池により駆動される。

本システムは、複数の電子制御ユニット（コンピュータを主体とする制御装置であり、以下、「ＥＣＵ」ともいう。）を含んで構成されている。本システムの中核をなすＥＣＵは、車両制御ＥＣＵ１０である。車両制御ＥＣＵ１０は、センサ系ＬＡＮ１２（自車両ＯＶ内のＬＡＮ、他のＬＡＮも同様である）に接続されている。このＬＡＮ１２には、各種のセンサ装置が接続されている。車両制御ＥＣＵ１０は、これらのセンサ装置を制御する。また、車両制御ＥＣＵ１０は、自車両ＯＶの周辺に関する情報、自車両ＯＶの挙動に関する情報や、ドライバによる自車両ＯＶの操作量に関する情報を、これらのセンサ装置から入手する。

１．２ センサ系の説明
本システムには、これらのセンサ装置として、ミリ波レーダー１４、ＬｉＤＡＲ（Laser Imaging Detection and Ranging）１６、カメラ１８、ＧＰＳ（Global Positioning System）機器２０、車両センサ２２および操作検出センサ２４が設けられている。

ミリ波レーダー１４は、自車両ＯＶの周囲にミリ波（電磁波の一例）を発射し、そのミリ波が物標で反射した反射波を受信することで、物標を検出する。ミリ波レーダー１４によれば、ミリ波を発射してから、反射波を受信するまでの時間に基づき、自車両ＯＶと物標との距離、および、自車両ＯＶを基準とする物標の速度（相対速度）を推定することができる。ミリ波レーダー１４によれば、反射波が自車両ＯＶに飛来する方向に基づき、自車両ＯＶを基準とする物標の方位（相対方位）を推定することもできる。自車両ＯＶと物標との距離および物標の相対方位は、物標の位置情報とも言える。ミリ波レーダー１４は、このような物標の位置情報、および、物標の相対速度を、物標情報として車両制御ＥＣＵ１０に送信する。

ＬｉＤＡＲ１６は、自車両ＯＶの周囲にパルス状に発光するレーザーを照射し、物標からの反射レーザー光を受信することで、物標を検出する。ミリ波レーダー１４同様、ＬｉＤＡＲ１６によれば、自車両ＯＶと物標との距離、および、物標の相対方位を推定することができる。つまり、ＬｉＤＡＲ１６によれば、物標の位置情報を取得することができる。これに加え、ＬｉＤＡＲ１６によれば、物標の外形（例えば、高さ、幅）を検出することもできる。ＬｉＤＡＲ１６は、物標の位置情報（自車両ＯＶと物標の距離、物標の相対方位）および物標の外形情報を、物標情報として車両制御ＥＣＵ１０に送信する。

カメラ１８は、自車両ＯＶの外部状況を撮像する機器である。カメラ１８は、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）などの固体撮像素子を利用したデジタルカメラである。カメラ１８は、例えば、自車両ＯＶのフロントガラスの裏側に設けられている。カメラ１８は、単眼カメラであってもよく、ステレオカメラであってもよい。ステレオカメラは、例えば、両眼視差を再現するように配置された二つの撮像部を有している。ステレオカメラの撮像情報には、奥行き方向の情報も含まれている。

カメラ１８は、自車両ＯＶの外部状況に関する撮像情報を、画像処理装置２６に送信する。画像処理装置２６は、この撮像情報に基づいて画像処理を行う。画像処理では、ミリ波レーダー１４からの物標情報に基づいて、物標の大まかな位置が把握される。画像処理では、把握された物標の大まかな位置を基準として、カメラ１８の視野内において一体的に移動する部分を、その物標の画像として認識する。なお、認識処理の具体的なプロセスは特に限定されるものではなく、公知のプロセスに従えばよいので、ここでの説明は省略する。画像処理装置２６は、認識した物標の外形情報を車両制御ＥＣＵ１０に送信する。

ＧＰＳ機器２０は、３個以上のＧＰＳ衛星からの信号を受信する機器である。ＧＰＳ機器２０は、受信した信号に基づいて、自車両ＯＶの現在位置（例えば、自車両ＯＶの緯度および経度）を測定する。ＧＰＳ機器２０は、測定した自車両ＯＶの現在位置情報を車両制御ＥＣＵ１０に送信する。

車両センサ２２は、自車両ＯＶの挙動に関する情報を入手するためのセンサである。車両センサ２２には、速度センサ、加速度センサ、ヨーレートセンサ、方位センサなどが含まれる。速度センサは、自車両ＯＶの速度を検出する。加速度センサは、自車両ＯＶの加速度を検出する。ヨーレートセンサは、自車両ＯＶの鉛直軸周りの角速度を検出する。方位センサは、自車両ＯＶの向きを検出する。車両センサ２２は、検出した情報を車両制御ＥＣＵ１０に送信する。

操作検出センサ２４は、ドライバによる自車両ＯＶの操作量に関する情報（ドライバによる操作の有無に関する情報を含む）を入手するためのセンサである。操作検出センサ２４には、例えば、アクセル開度センサ、ステアリングトルクセンサ、ブレーキセンサ、シフト位置センサなどが含まれる。アクセル開度センサは、アクセルペダルの踏み込み量を検出する。ステアリングトルクセンサは、ステアリングホイールの回転角度を検出する。ブレーキセンサは、ブレーキペダルの踏み込み量を検出する。シフト位置センサは、ギアの状態を検出する。操作検出センサ２４は、検出した情報を車両制御ＥＣＵ１０に送信する。なお、検出した情報が、走行駆動力出力装置３２、ステアリング装置３４、ブレーキ装置３６およびランプ装置３８に直接的に送信されてもよい。

１．３ 制御系の説明
車両制御ＥＣＵ１０は、制御系ＬＡＮ３０にも接続されている。このＬＡＮ３０には、各種デバイスが接続されている。これらのデバイスは電子制御式のものである。これらのデバイスの各ＥＣＵ（不図示）と、車両制御ＥＣＵ１０とが、ＬＡＮ３０を介して接続されている。本システムには、これらのデバイスとして、走行駆動力出力装置３２、ステアリング装置３４、ブレーキ装置３６およびランプ装置３８が設けられている。

走行駆動力出力装置３２は、例えば、自車両ＯＶが内燃機関を動力源とした自動車である場合、エンジンおよび当該エンジンを制御するエンジンＥＣＵを備える。自車両ＯＶが電動機を動力源とした電気自動車である場合、走行用モータおよび当該走行用モータを制御するモータＥＣＵを備える。自車両ＯＶがハイブリッド自動車である場合、エンジン、エンジンＥＣＵ、走行用モータおよびモータＥＣＵを備える。

自車両ＯＶが内燃機関を動力源とする場合、エンジンＥＣＵは、後述する走行制御部１１０から入力される情報に従って、エンジンのスロットル開度やシフト段等を調整し、車両が走行するための走行駆動力（トルク）を出力する。自車両ＯＶが電動機を動力源とする場合、モータＥＣＵは、走行制御部１１０から入力される情報に従って、走行用モータに与えるＰＷＭ信号のデューティ比を調整し、走行駆動力を出力する。自車両ＯＶがハイブリッド自動車である場合、エンジンＥＣＵおよびモータＥＣＵは、走行制御部１１０から入力される情報に従って、互いに協調して走行駆動力を制御する。

ステアリング装置３４は、例えば、電動モータを備える。電動モータは、例えば、ラックアンドピニオン機構に力を作用させて転舵角の向きを変更する。ステアリング装置３４は、走行制御部１１０から入力される情報に従って、電動モータを駆動させ、転舵角の向きを変更する。

ブレーキ装置３６は、例えば、ブレーキキャリパーと、ブレーキキャリパーに油圧を伝達するシリンダと、シリンダに油圧を発生させる電動モータと、制動制御部と、を備える電動サーボブレーキ装置である。この制動制御部は、走行制御部１１０から入力される情報に従って電動モータを制御し、制動操作に応じたブレーキトルクを各車輪に出力させる。ブレーキ装置３６は、電子制御式油圧ブレーキ装置であってもよい。ブレーキ装置３６は、走行駆動力出力装置３２の走行用モータによる回生ブレーキを含んでもよい。

ランプ装置３８は、自車両ＯＶに搭載された各種灯具を包括的に示したものである。ランプ装置３８には、例えば、ヘッドライト、バックライト、ウインカランプ、ブレーキランプなどが含まれる。ランプ装置３８は、走行制御部１１０から入力される情報に従って、必要な点灯動作および消灯動作を行う。

１．４ ＡＶ系の説明
車両制御ＥＣＵ１０は、ＡＶ系ＬＡＮ４０にも接続されている。このＬＡＮ４０は、カーナビ情報等に関するネットワークである。このＬＡＮ４０には、各種のデバイスが接続されている。本システムには、これらのデバイスの１つとして、ナビゲーション装置４２が設けられている。ナビゲーション装置４２は、記憶部４４を備えている。記憶部４４は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、フラッシュメモリなどで実現される。記憶部４４内には、地図情報データが格納されている。地図情報データには、例えば、道路、交差点、合流点および分岐点などの位置のデータ、道路の形状のデータ（例えば、カーブ、直線の種別、道路の幅、路肩の幅、道路の勾配、カーブの曲率など）、道路の種類のデータ（例えば、高速道路、有料道路、国道など）が含まれている。

ナビゲーション装置４２は、ＨＤＤ４４の他に、ユーザーインターフェースとして機能するタッチパネル式ディスプレイ、スピーカ、マイクなどを備えている。ナビゲーション装置４２は、車両制御ＥＣＵ１０が手動運転モードを実行する間、目的地に至る経路について音声やナビ表示によって案内を行う。タッチパネル式ディスプレイには、例えば、ＧＵＩ（Graphical User Interface）スイッチが設けられている。ＧＵＩスイッチは、ドライバからの操作を受け付け、走行制御部１１０が実行する制御モードを指定する信号を生成し、後述する制御切替部１１２に出力する。なお、ＧＵＩスイッチのこのような機能が、ステアリングホイールやダッシュボードなどに設置される機械式スイッチにより実現されてもよい。

本システムは、走行制御部１１０が実行する制御モードとして、自動運転モードと、手動運転モードと、を備えている。自動運転モードは、ドライバが操作を行わない状態（すなわち、手動運転モードに比べて自車両ＯＶの操作量が小さい、または、自車両ＯＶの操作頻度が低い状態）において、自車両ＯＶを走行させる運転モードである。より具体的に、自動運転モードは、後述する行動計画に基づいて、走行駆動力出力装置３２、ステアリング装置３４、ブレーキ装置３６およびランプ装置３８の一部または全部を制御する運転モードである。手動運転モードは、ドライバが操作を行う状態において、これらの装置３２、３４、３６および３８の一部または全部のアシスト制御を必要に応じて行う運転モードである。

２．車両制御ＥＣＵ１０の説明
図２は、車両制御ＥＣＵ１０の機能ブロック図である。車両制御ＥＣＵ１０は、例えば、自車位置認識部１０２と、外界認識部１０４と、行動計画生成部１０６と、走行パス生成部１０８と、走行制御部１１０と、制御切替部１１２と、表示制御部１１４と、記憶部１１６と、を備えている。これらの部１０２、１０４、１０６、１０８、１１０、１１２および１１４の一部または全部は、車両制御ＥＣＵ１０が備えるＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサがプログラムを実行することにより機能する。記憶部１１６は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＨＤＤ、フラッシュメモリなどで実現される。プロセッサが実行するプログラムは、記憶部１１６に予め格納されているものでもよいし、車載インターネット設備などを介して外部装置からダウンロードされたものでもよい。

自車位置認識部１０２は、図１に示したＧＰＳ機器２０および車両センサ２２から入力される情報と、記憶部４４に格納された地図情報と、に基づいて、自車両ＯＶが走行しているレーン（以下、「走行レーン」ともいう。）、および、走行レーンに対する自車両ＯＶの相対位置を認識する。

外界認識部１０４は、ミリ波レーダー１４、ＬｉＤＥＲ１６および画像処理装置２６から入力される情報に基づいて、自車両ＯＶの周辺の物標の位置、当該物標の速度、当該物標の加速度などの状態を認識する。自車両ＯＶの周辺の物標の位置は、当該物標の重心、コーナーなどの代表点で表されてもよいし、当該物標の輪郭を表す領域で表されてもよい。自車両ＯＶの周辺の物標には、周辺車両が含まれる。周辺車両とは、自車両ＯＶの周辺を走行する車両であって、自車両ＯＶと同じ方向に走行する車両である。

行動計画生成部１０６は、自動運転モードが選択された場合に、自動運転のスタート地点と目的地を設定する。スタート地点は、自車両ＯＶの現在地でもよいし、自動運転モードを選択することが事前に設定されている区間（例えば、高速道路の区間）の入口でもよい。行動計画生成部１０６は、スタート地点から目的地までの所定ルートにおける行動計画を生成する。行動計画は、順次実行される複数のイベントで構成される。イベントには、例えば、加速イベント、減速イベント、レーンキープイベント、レーン変更イベント、分岐イベント、合流イベントなどが含まれる。

加速イベントは、自車両ＯＶを加速させるイベントである。減速イベントは、自車両ＯＶを減速させるイベントである。レーンキープイベントは、走行レーンを逸脱しないように自車両ＯＶを走行させるイベントである。レーン変更イベントは、隣り合うレーンの間において走行レーンを変更するイベントである。分岐イベントは、分岐点付近で走行レーンを本線から分岐路に変更するイベントである。合流イベントは、合流点付近で走行レーンを合流路から本線に変更するイベントである。

行動計画生成部１０６は、上記所定ルートにおいて、個々の場面に即したイベントが実行されるように行動計画を生成する。例えば、上記所定ルートに分岐点が含まれる場合、行動計画生成部１０６は、分岐点の周辺における次の行動計画を生成する。この行動計画は、分岐点の手前では分岐路に繋がるレーン上でのレーンキープイベントと、分岐点付近では走行レーンを本線から分岐路に変更する分岐イベントと、分岐点よりも奥では分岐路上でのレーンキープイベントと、を含む。生成した行動計画を示す情報は、行動計画情報として記憶部１１６に格納される。

行動計画生成部１０６は、生成した行動計画を、外界認識部１０４による認識結果に基づいて変更（更新）してもよい。一般的に、車両が走行している間、車両の周囲の状態は絶えず変化をする。例えば、前走車両（すなわち、自車両ＯＶの直前を走行する周辺車両）が急ブレーキをかけて減速した場合は、前走車両の挙動に合わせて車速や走行レーンを適宜変更する必要がある。走行レーンに隣接するレーンを走行する周辺車両が、自車両ＯＶの前方に割り込んできた場合も同様である。従って、行動計画生成部１０６は、このような場合に、外界認識部１０４による認識結果に基づいて、生成した行動計画を適宜変更してもよい。変更後の行動計画を示す情報は、変更前の行動計画と同様に記憶部１１６に格納される。

走行パス生成部１０８は、行動計画生成部１０６により生成された行動計画と、自車位置認識部１０２による認識結果と、外界認識部１０４による認識結果と、に基づいて、走行パスを生成する。走行パスとは、将来において自車両ＯＶの基準位置（例えば、自車両ＯＶの重心や後輪軸の中心）が到達すべき目標位置の集まりである。目標位置は、現在の時刻を基準として所定時間を経過する毎に設定される。

走行パスは、例えば次のように生成される。レーンキープイベント用の走行パスを生成する際は、先ず、走行態様が決定される。走行態様には、例えば、定速走行、追従走行、カーブ走行、などが含まれる。定速走行は、自車両ＯＶの前方に周辺車両が存在しない場合に決定される走行態様である。追従走行は、前走車両が存在する場合に決定される走行態様である。カーブ走行は、自車両ＯＶがカーブに差し掛かった場合に決定される走行態様である。続いて、決定した走行態様に基づいて、レーンキープイベントにおけるスタート位置と目標位置が設定される。続いて、このスタート位置および目標位置と、車両運動制約とを考慮した滑らかな走行パスが生成される。

レーン変更イベント用の走行パスを生成する際は、先ず、自車両ＯＶの周辺にこのイベントに干渉する周辺車両が存在しないことが確認される。レーン変更イベントに干渉する周辺車両が存在しないとは、走行レーンにおいて自車両ＯＶの前方の所定距離以内に周辺車両が存在せず、尚且つ、変更先のレーンにおいて自車両ＯＶの前方および後方の所定距離以内に周辺車両が存在しないことである。この不存在の確認後、レーン変更イベントにおけるスタート位置と目標位置が設定される。続いて、このスタート位置および目標位置と、車両運動制約とを考慮した滑らかな走行パスが生成される。

なお、レーン変更イベントに干渉する周辺車両が存在するときは、当該周辺車両の将来の位置の変位が所定の速度モデルによって予測される。所定の速度モデルには、周辺車両が現在の速度を保ったまま走行すると仮定した定速度モデル、周辺車両が現在の加速度を保ったまま走行すると仮定した定加速度モデル、および、周辺車両が現在のジャークを保ったまま走行すると仮定した定ジャークモデルが含まれる。続いて、周辺車両の将来位置と、自車両ＯＶの現在の速度と、に基づいて、自車両ＯＶが当該周辺車両に干渉することなくレーン変更できるスタート位置と目標位置が設定される。続いて、このスタート位置および目標位置と、車両運動制約とを考慮した滑らかな走行パスが生成される。

分岐イベント用または合流イベント用の走行パスの生成手法は、レーン変更イベント用の走行パスの生成手法と基本的に同じである。分岐イベント用の走行パスを生成するときは、変更元のレーン（すなわち、走行レーン）を本線とし、変更先のレーンを分岐路として考えればよい。合流イベントでは、変更元のレーン（すなわち、走行レーン）を合流路とし、変更先のレーンを本線として考えればよい。

走行制御部１１０は、制御切替部１１２による制御によって、制御モードを自動運転モードまたは手動運転モードに設定する。走行制御部１１０は、設定した制御モードに従って、図１に示した制御対象（走行駆動力出力装置３２、ステアリング装置３４、ブレーキ装置３６およびランプ装置３８をいう。以下同じ。）の一部または全部を制御する。

走行制御部１１０は、自動運転モードが選択されている場合に、走行パス生成部１０８が生成した走行パスに基づいて、制御対象を制御する。例えば、レーンキープイベント用の走行パスが生成されている場合、走行制御部１１０は、自車両ＯＶが当該走行パスを予定通りに走行するように、エンジンＥＣＵの制御量（例えば、エンジンのスロットル開度やシフト段など）や、モータＥＣＵの制御量（例えば、走行用モータの回転数）を決定する。走行制御部１１０は、また、ステアリング装置３４における電動モータの制御量を決定する。走行制御部１１０は、車両センサ２２が検出した情報に基づいて、決定した制御量を適宜調整する。

走行制御部１１０は、手動運転モードが選択されている場合に、操作検出センサ２４が検出した情報に基づいて制御対象を制御する。例えば、走行制御部１１０は、操作検出センサ２４が検出した情報を、制御対象にそのまま出力する。

制御切替部１１２は、行動計画生成部１０６によって生成され、記憶部１１６に格納された行動計画を示す情報に基づいて、走行制御部１１０による自車両ＯＶの制御モードを切り替える。制御切替部１１２は、また、上記ＧＵＩスイッチから入力される信号に基づいて、自車両ＯＶの制御モードを自動運転モードから手動運転モードに切り替え、または、手動運転モードから自動運転モードに切り替える。すなわち、走行制御部１１０の制御モードは、自車両ＯＶの走行中や停止中に任意に切り替えられる。

制御切替部１１２は、操作検出センサ２４から入力される情報に基づいて、自車両ＯＶの制御モードを自動運転モードから手動運転モードに切り替える。例えば、制御切替部１１２は、この入力情報に含まれる操作量が閾値を超える場合、自車両ＯＶの制御モードを自動運転モードから手動運転モードに切り替える。例えば、自動運転モードが選択されている場合において、ドライバがステアリングホイールなどを意図的に操作したときに、入力情報に含まれる操作量が閾値を超えることがある。

表示制御部１１４は、行動計画生成部１０６によって生成され、記憶部１１６に格納された行動計画を示す情報に基づいて、ドライバの前方に設置されるＭＦＤ（Multi Function Display）、または、上記タッチパネル式ディスプレイの所定領域に、自動運転の状況、注意喚起メッセージなどを表示させる。表示制御部１１４は、また、車両センサ２２のうちの所定のセンサからの検出情報や、操作検出センサ２４から入力される情報に基づいて、上記所定領域に注意喚起メッセージなどを表示させる。

３．実施の形態１に係る車両制御の特徴
図３は、分岐点付近での走行パスの切り替え例を説明するための図である。既に説明したように、走行パスは、行動計画に基づいて生成される。図３に示す例では、行動計画が、分岐点の手前では本線ＭＬでのレーンキープイベントと、分岐点付近では分岐イベントと、分岐点よりも奥では分岐路ＧＢでのレーンキープイベントと、から構成されている。そのため、図３に示す例では、走行パスが、本線ＭＬでのレーンキープイベント用のものから分岐イベント用のものへと切り替えられ、更には、分岐路ＧＢでのレーンキープイベント用のものへと切り替えられる。図３には、これらの切替点が示されている。なお、分岐イベント用の走行パスへの切替点（左側に示す切替点）は、分岐路始端ＢＧＳの手前に設定されているが、当該切替点は分岐路始端ＢＧＳよりも奥に設定されていてもよい。

また、既に説明したように、分岐イベント用の走行パスは、レーン変更イベント用の生成パスと同様に生成される。そのため、分岐イベント用の走行パスの生成に際しては、先ず、分岐イベントに干渉する周辺車両が存在しないことが確認される。より具体的に、走行レーン（すなわち、本線ＭＬ）または変更先のレーン（すなわち、分岐路ＧＢ）において、自車両ＯＶの前方の所定距離以内に周辺車両が存在しないことが確認される。そして、この不存在の確認後、分岐イベントにおけるスタート位置と目標位置が設定される。このスタート位置が、図３の左側に示す切替点に該当する。なお、分岐イベントに干渉する周辺車両が存在する場合は、上記所定の速度モデルに基づいた予測が行われた後に、スタート位置が設定される。

しかし、分岐路ＧＢ上で渋滞が発生している場合には、このような不存在の確認処理だけでは不十分となる。この理由は、分岐路ＧＢ上の渋滞車両の相対速度が、分岐点の手前での自車両ＯＶの速度に応じて大きくなるためである。分岐点の手前までに自車両ＯＶの十分な減速が行われていない場合は、分岐路ＧＢ上の周辺車両を認識した直後に、自車両ＯＶを急減速させなければならない。図４は、分岐路ＧＢ上で渋滞が発生している場合の問題点を説明する図である。図４に示す例では、分岐イベント用の走行パスへの切り替えの直後、分岐路ＧＢ上の周辺車両ＶＡ、ＶＢまたはＶＣが認識されている。故に、この場合は、分岐イベントの途中に減速イベントを行うように行動計画を変更する必要に迫られる。

特に、分岐路ＧＢ上で発生した渋滞が本線ＭＬ側まで延びている場合は、この問題が顕著になる。すなわち、本線側まで延びる渋滞が発生している場合は、本線ＭＬの路肩ＢＬにおいて分岐待ちをする周辺車両が出てくる。図５は、分岐路ＧＢ上で発生した渋滞が本線ＭＬ側まで延びる場合の問題点を説明する図である。図５に示す例では、分岐路ＧＢ上に周辺車両ＶＡ～ＶＥが存在し、これらの車両の他に、分岐待ちをしている周辺車両ＶＦが路肩ＢＬ上に存在している。

分岐イベントに干渉する周辺車両が存在しないことの確認は、本線ＭＬまたは分岐路ＧＢ上を対象として行われることは既に説明した通りである。そのため、この場合は、路肩ＢＬ上で分岐待ちをしている周辺車両ＶＦがこの不存在の確認の対象外となってしまう。故に、この場合は、分岐路ＧＢ上の周辺車両（例えば、周辺車両ＶＥ）を認識することで自車両ＯＶの減速ができたとしても、分岐待ちの周辺車両は路肩ＢＬ上に並んでいることから、自動運転モードでの車両制御によって、本線から外れてこれらの周辺車両の間に割り込むことは技術的に困難となる。

このような問題に鑑み、実施の形態１では、走行パス生成部１０８において分岐イベント用の走行パスを生成する際、この走行パスの生成に加えて、分岐路ＧＢ上の渋滞の発生の有無の判定を行う。図６および図７は、本発明の実施の形態１に係る車両制御の特徴を説明する図である。実施の形態１では、外界認識部１０４による認識結果に基づいて、図６に示す探索範囲ＳＡ１、図７に示す探索範囲ＳＡ２、または、図８に示す探索範囲ＳＡ３に、周辺車両が存在するか否かが判定される。また、探索範囲ＳＡ２またはＳＡ３に周辺車両が存在すると判定された場合、その周辺車両が車間距離に関する所定条件を満たすか否かが更に判定される。

図６に示す探索範囲ＳＡ１は、自車両ＯＶの基準位置から分岐路始端ＢＧＳまでの間の路肩ＢＬの範囲である。探索範囲ＳＡ１の幅Ｗ_ＳＡ１は、例えば、路肩ＢＬの幅Ｗ_ＢＬと等しくされる。幅Ｗ_ＢＬは、上記地図情報データの値が用いられる。

図７に示す探索範囲ＳＡ２は、分岐路始端ＢＧＳから分岐路ＧＢに沿って延びる範囲である。探索範囲ＳＡ２は、分岐路ＧＢの路肩ＢＬの一部を含んでいる。この理由は、分岐路ＧＢ上で渋滞が発生している場合、分岐路始端ＢＧＳの付近の路肩ＢＬに、分岐待ちの周辺車両が存在することがあるためである。探索範囲ＳＡ２の幅Ｗ_ＳＡ２は、例えば、本線ＭＬの幅Ｗ_ＭＬの半分と等しくされる。幅Ｗ_ＭＬは、上記地図情報データの値が用いられる。探索範囲ＳＡ２での車間距離条件は、自車両ＯＶと周辺車両の間の距離Ｄ_{ｆｒｏｎｔ}（走行レーンの中心点列に沿った距離）が、閾値Ｌ_{ｆｒｏｎｔ}未満であることとされる。閾値Ｌ_{ｆｒｏｎｔ}は、自車両ＯＶの速度ｖ_ｅ、探索範囲ＳＡ２に存在する周辺車両の速度ｖ_ｏ、自車両ＯＶの最大減速度ａ_ｅ、および、マージンαを用いた式（１）により表される。
Ｌ_{ｆｒｏｎｔ}＝（ｖ_ｏ－ｖ_ｅ）^２／２ａ_ｅ＋α ・・・（１）

図９に示す探索範囲ＳＡ３は、自車両ＯＶの基準位置よりも後方における走行レーンの路肩ＢＬの範囲である。探索範囲ＳＡ３の幅Ｗ_ＳＡ３は、例えば、路肩ＢＬの幅Ｗ_ＢＬと等しくされる。探索範囲ＳＡ３での車間距離条件は、自車両ＯＶと周辺車両の間の距離Ｄ_ｒｅａｒ（走行レーンの中心点列に沿った距離）が、閾値Ｌ_ｒｅａｒ未満であることとされる。閾値Ｌ_ｒｅａｒは、自車両ＯＶの速度ｖ_ｅ、探索範囲ＳＡ２に存在する周辺車両の速度ｖ_ｏ、周辺車両の最大減速度ａ_ｏ、および、マージンβを用いた式（２）により表される。
Ｌ_ｒｅａｒ＝（ｖ_ｏ－ｖ_ｅ）^２／２ａ_ｏ＋β ・・・（２）

図６に示す例では、周辺車両ＶＦが探索範囲ＳＡ１に存在している。また、図７に示す例では、分岐路ＧＢには周辺車両ＶＡ、ＶＢおよびＶＣが存在しているが、探索範囲ＳＡ２に存在する周辺車両ＶＣ（この図では、車列の末尾に位置する周辺車両）のみが、車間距離条件を満たす周辺車両として認識されている。また、図８に示す例では、探索範囲ＳＡ３に存在する周辺車両ＶＧが、車間距離条件を満たす周辺車両として認識されている。このような周辺車両ＶＣ、ＶＦまたはＶＧの存在が確認された場合、実施の形態１に係る制御では、分岐路ＧＢ上で渋滞が発生していると判定し、自動運転モードから手動運転モードへの交代をドライバに通知する。運転交代通知は、例えば、走行パス生成部１０８からの通知指示に従って、表示制御部１１４が上記ＭＦＤまたは上記タッチパネル式ディスプレイの所定領域に表示させることにより行われる。

４．実施の形態１に係る車両制御の特徴による効果
このように、実施の形態１に係る車両制御では、探索範囲ＳＡ１、ＳＡ２およびＳＡ３を設定し、各探索範囲に条件を満たす周辺車両が存在するか否かの判定を行うことで、走行予定の分岐路上での渋滞の発生を確認できる。また、この分岐路上で渋滞が発生していると判断したときには、運転交代通知を行うことができる。従って、渋滞の発生に起因して自動分岐の安全な実行が困難であるときに、分岐イベント用の走行パスへの切り替え前にドライバに運転交代を要求することができる。従って、自車両ＯＶの分岐動作の安全に行うことが可能となる。

特に、渋滞の末尾が路肩まで延びるような渋滞が発生しているときは、路肩上で分岐待ちをしている周辺車両が認識でき次第、これらの周辺車両の最後尾に自車両ＯＶを並ばせるか、または、これらの周辺車両の間への割り込みを行うことが望ましい。この点、実施の形態１係る車両制御によれば、探索範囲ＳＡ１、ＳＡ２およびＳＡ３を用いた確認により、このような渋滞の発生を早期に認識して、ドライバに運転交代を要求することができる。そして、運転交代の要求に応じてドライバが自車両ＯＶを操作すれば、渋滞待ちの周辺車両の列に並び、分岐動作を確実に完了させることができる。

５．具体的処理
図９は、本発明の実施の形態１において、車両制御ＥＣＵ１０によって実行されるプログラムの一例を説明するフローチャートである。図９に示すルーチンは、分岐点の手前では本線でのレーンキープイベントと、分岐点付近では分岐イベントと、分岐点よりも奥では分岐路でのレーンキープイベントと、を含む行動計画が生成された場合に実行される。

図９に示すルーチンでは、先ず、レーンキープイベント用の走行パスに基づいた処理が行われる（ステップＳ１）。ステップＳ１の処理は、本線でのレーンキープイベント用の走行パスに基づいた制御対象の各種制御に対応したものである。続いて、分岐路始端の手前の１２０ｍ地点を自車両ＯＶが通過したか否かが判定される（ステップＳ２）。なお、１２０ｍは一例であり、この長さは、ミリ波レーダー、カメラなどの前方監視用センサの認識可能距離に応じて適宜変更できる。ステップＳ２の判定結果が否定的である場合、ステップＳ１に戻り、レーンキープイベント用の走行パスに基づいた処理が継続される。

ステップＳ２の判定結果が肯定的である場合、分岐路上で渋滞が発生しているか否かの判定が行われる（ステップＳ３）。ステップＳ３の判定処理は、図６乃至図８で説明した探索範囲ＳＡ１、ＳＡ２およびＳＡ３での存在条件、並びに、探索範囲ＳＡ２およびＳＡ３での車間距離条件を用いて行われる。ステップＳ３の判定結果が肯定的である場合、運転交代通知が行われる（ステップＳ４）。

ステップＳ３の判定結果が否定的である場合、分岐イベント用の走行パスに基づいた処理が行われる（ステップＳ５）。ステップＳ５の処理は、分岐イベント用の走行パスに基づいた制御対象の各種制御に対応したものである。続いて、分岐路始端から起算して分岐路の全長の半分を自車両ＯＶが走行したか否かが判定される（ステップＳ６）。ステップＳ６の判定結果が否定的である場合、ステップＳ５に戻り、分岐イベント用の走行パスに基づいた処理が継続される。

ステップＳ６の判定結果が否定的である場合、レーンキープイベント用の走行パスに基づいた処理が行われる（ステップＳ６）。ステップＳ６の制御は、分岐路でのレーンキープイベント用の走行パスに基づいた制御対象の各種制御に対応したものである。

なお、上記実施の形態１においては、車両制御ＥＣＵが第１の発明の「制御装置」に相当している。また、探索範囲ＳＡ２が第１の発明の「第１範囲」に相当している。また、探索範囲ＳＡ１およびＳＡ３が第１の発明の「第２範囲」に相当している。また、本線でのレーンキープイベント用の走行パスが第１の発明の「本線走行用の走行パス」に相当している。また、分岐イベント用の走行パスが第１の発明の「分岐動作用の走行パス」に相当している。

実施の形態２．
次に、図１０乃至図１１を参照して本発明の実施の形態２について説明する。なお、実施の形態１と重複する内容の説明については、適宜省略する。

２．実施の形態２に係る車両制御の特徴
実施の形態１に係る車両制御では、分岐路ＧＢ上で渋滞が発生していると判定した場合、運転交代をドライバに要求した。しかし、この要求にドライバが応じない場合が想定される。そこで、実施の形態２では、運転交代通知を行う際、分岐イベント用の走行パスへの切り替えをキャンセルする。また、現在の走行パス（すなわち、本線でのレーンキープイベント用の走行パス）を引き継ぐ。更に、自車両ＯＶが本線上の所定の位置を通過するまでにドライバからの応答が無い場合は、現在の走行パスを更に引き継ぐ。所定の位置は、例えば、分岐路始端の位置に設定されるが、分岐路始端よりも手前側または奥側の位置に設定されてもよい。

図１０は、本発明の実施の形態２に係る車両制御の特徴を説明する図である。なお、図１０に破線で示す自車両ＯＶの位置は、図６に示した自車両ＯＶに相当している。図１０に示すように、実施の形態２では、分岐イベント用の走行パスへの切り替え前に運転交代通知が開始される。運転交代通知は、分岐路始端ＢＧＳの位置を自車両ＯＶが通過するまで行われる。図１０に示す例では、この運転交代通知の実施中、ドライバからの応答が無かったとする。その結果、分岐路始端ＢＧＳの位置を通過した自車両ＯＶは、本線でのレーンキープイベント用の走行パスに基づいて本線ＭＬを走行し続ける。

３．実施の形態２に係る車両制御の特徴による効果
このように、実施の形態２に係る車両制御では、運転交代通知を行う際、分岐イベント用の走行パスへの切り替えをキャンセルしつつ、現在の走行パスを引き継ぐ。そのため、運転交代通知にドライバが応じない場合に、本線でのレーンキープイベント用の走行パスに基づいて、自車両ＯＶを走行させることができる。従って、自動分岐の安全な実行が困難であるときに、分岐点付近で自車両ＯＶが停止してしまうのを回避しつつ、本線を走行し続けることができる。

４．具体的処理
図１１は、本発明の実施の形態２において、車両制御ＥＣＵ１０によって実行されるプログラムの一例を説明するフローチャートである。図１１に示すルーチンは、図９に示したステップＳ４に続いて実行される。

図１１に示すルーチンでは、先ず、運転交代が完了したか否かが判定される（ステップＳ８）。ステップＳ８の判定処理は、操作検出センサ２４から入力される情報を用いて行われる。例えば、この入力情報に含まれる操作量が閾値を超える場合、運転交代が完了したと判定する。ステップＳ８の判定結果が肯定的である場合、本ルーチンの処理が終了する。

ステップＳ８の判定結果が否定的である場合、自車両ＯＶが分岐路始端の位置を通過したか否かが判定される（ステップＳ９）。ステップＳ９の判定処理は、例えば、ＧＰＳ機器２０からの自車両ＯＶの現在位置情報を用いて行われる。ステップＳ９の判定結果が否定的である場合、ステップＳ８に戻り、運転交代の完了に関する判定が行われる。

ステップＳ９の判定結果が肯定的である場合、レーンキープイベント用の走行パスに基づいた処理が行われる（ステップＳ１０）。ステップＳ１０の処理は、本線でのレーンキープイベント用の走行パスに基づいた制御対象の各種制御に対応したものである。

１０ 車両制御ＥＣＵ
１０２ 自車位置認識部
１０４ 外界認識部
１０６ 行動計画生成部
１０８ 走行パス生成部
１１０ 走行制御部
１１２ 制御切替部
１１４ 表示制御部
１１６ 記憶部
ＢＧ 分岐路
ＢＧＳ 分岐路始端
ＢＬ 路肩
ＭＬ 本線
ＯＶ 自車両
ＳＡ１、ＳＡ２、ＳＡ３ 探索範囲
ＶＡ、ＶＢ、ＶＣ、ＶＤ、ＶＥ、ＶＦ、ＶＧ 周辺車両

Claims (2)

1. 自車両の現在位置を認識する自車位置認識部と、
   前記自車両の周辺物標を認識する外界認識部と、
   自動運転を行う所定ルートにおける行動計画を生成する行動計画生成部と、
   前記行動計画と、前記現在位置と、前記周辺物標と、に基づいて、前記自車両が将来において到達すべき目標位置の集まりである走行パスを生成する走行パス生成部と、
   前記走行パスに基づいて、前記自車両の走行駆動力出力装置、ステアリング装置、ブレーキ装置およびランプ装置の少なくとも１つを制御する走行制御部と、
   を有する制御装置を備える車両制御システムであって、
   前記制御装置が、
   前記走行パスに基づいた本線から分岐路への自動分岐を行う場合に、本線走行用の走行パスから分岐動作用の走行パスへの切り替え前に、路肩を含む前記分岐路上の第１範囲、または、前記分岐路の路肩に繋がる前記本線の路肩上の第２範囲での渋滞の発生の有無を判定し、
   前記第１範囲または前記第２範囲での渋滞が発生していると判定した場合、前記走行制御部による自動分岐からドライバによる手動分岐への交代通知を行い、
   前記交代通知に対する前記ドライバからの応答が無い場合、前記分岐動作用の走行パスに基づいた自動分岐を行わずに、前記本線走行用の走行パスに基づいた自動走行を継続する
   ように構成されていることを特徴とする車両制御システム。
2. 前記制御装置が、
   前記自車両と同じ方向に走行する車両が前記第１範囲に存在する場合、または、前記自車両と同じ方向に走行する車両が前記第２範囲に存在し、尚且つ、前記第２範囲に存在する車両が所定の車間距離条件を満たす場合、前記第１範囲または前記第２範囲での渋滞が発生していると判定することを特徴とする請求項１に記載の車両制御システム。

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