JP2017144857A - 自動運転車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】排気ガス処理装置の再生制御を行うときに、機関負荷が高くなる車線に沿って車両を自動走行させる。【解決手段】予め設定された目標ルートに沿った車両の走行計画を生成する走行計画生成部（１４）を具備しており、走行計画生成部（１４）により生成された目標走行進路に従って車両が自動走行される。機関の排気ガス処理装置（６２，６３）に蓄積された排気微粒子又は硫黄酸化物を除去して排気ガス処理装置（６２，６３）を再生するための再生制御が行われているときに、外部センサ（１）により検出された車両の周辺情報および地図情報に基づいて、複数の車線のうちから機関負荷が増大すると予測される車線が選択され、選択された車線に沿って車両が自動走行される。【選択図】図２３

Description

本発明は自動運転車両の制御装置に関する。

排気ガス中に含まれる排気微粒子、いわゆるＰＭをパティキュレートフィルタにより捕獲するようにした内燃機関では、パティキュレートフィルタへの排気微粒子の堆積量が増大したときには、排気微粒子を燃焼させて除去する処理、即ち、パティキュレートフィルタの再生処理が必要となる。この場合、パティキュレートフィルタを再生するためには、排気微粒子が燃焼するようにパティキュレートフィルタの温度を上昇させることが必要となる。この場合、排気ガス温が高温となる機関の運転状態を継続することができれば、排気微粒子が自然燃焼し、それによりパティキュレートフィルタを再生することができる。しかしながら、実際問題として、常に、排気ガス温が高温となる機関の運転状態を継続することは不可能である。

そこで、カーナビゲーションシステムによる車両の渋滞情報を利用し、パティキュレートフィルタの再生条件が成立したときには、カーナビゲーションシステムから現在走行中の道路が渋滞しているか否かの情報を入手し、現在走行中の道路が渋滞しているときにはパティキュレートフィルタの再生処理を一時的に保留すると共に、カーナビゲーションシステムに渋滞を回避し得る道路への案内を表示させ、車両が渋滞を回避し得る道路へ移動せしめられた後にパティキュレートフィルタの再生処理を行うようにした内燃機関が公知である（例えば特許文献１を参照）。

特開２０１０−２１６３２３号公報

しかしながらこの内燃機関では、車両の自動運転を行っている訳ではないので、運転者の意思で、渋滞を回避し得る道路へ車両を移動させない限り、パティキュレートフィルタの再生処理を行うことができないと問題がある。
本発明は，燃料の消費を抑制しつつパティキュレートフィルタ等の排気ガス処理装置を再生することのできる自動運転車両の制御装置を提供することにある。

即ち、本発明によれば、車両の周辺情報を検出する外部センサと、電子制御ユニットとを具備しており、電子制御ユニットが、外部センサにより検出された車両の周辺情報と地図情報に基づいて、車両の自動走行を制御するように構成されている車両の自動運転装置において、
外部センサにより検出された車両の周辺情報と地図情報に基づいて、予め設定された目標ルートに沿った車両の走行計画を生成する走行計画生成部と、
走行計画生成部により生成された目標走行進路に従って車両が走行するように機関の駆動制御を行う走行制御部と、
機関の排気ガス処理装置に蓄積された排気微粒子又は硫黄酸化物を除去して排気ガス処理装置を再生するための再生制御を行う再生制御部と、
再生制御部により排気ガス処理装置の再生制御が行われているときに、外部センサにより検出された車両の周辺情報と地図情報に基づいて、複数の車線のうちから機関負荷が増大すると予測される車線を選択する車線選択部とを具備しており、
再生制御部により排気ガス処理装置の再生制御が行われているときには、車線選択部により選択された車線に沿って車両を自動走行させる自動運転車両の制御装置が提供される。

排気ガス処理装置の再生を行うときには、複数の車線のうちから機関負荷が増大すると予測される車線を選択することによって、排気ガス処理装置の昇温のための燃料を節約することができる。その結果、良好な燃費を維持しつつ排気ガス処理装置の再生を行うことができる。

図１は、本発明に係る車両の自動運転装置の全体構成を示すブロック図である。 図２は、車両の側面図である。 図３は、自車両の進路の軌跡を説明するための図である。 図４は、自車両の進路の軌跡を説明するための図である。 図５は、走行制御を行うためのフローチャートである。 図６Ａ,６Ｂおよび６Ｃは、車両Ｖに対する要求駆動トルクＴＲの変化およびこの要求駆動トルクＴＲの算出方法を説明するための図である。 図７は、車両の走行計画に基づくエンジン駆動制御の制御構造図である。 図８は内燃機関の全体図である。 図９Ａおよび９Ｂは、排気微粒子センサを説明するための図である。 図１０Ａおよび１０Ｂは、車両の走行状態を図解的に示す図である。 図１１は、車両の走行状態を図解的に示す図である。 図１２は、車両の走行状態を図解的に示す図である。 図１３は、本発明に係る自動運転装置の構成の機能を説明するためのブロック図である。 図１４は、パティキュレートフィルタの再生制御を示すタイムチャートである。 図１５は、パティキュレートフィルタの再生制御を示すタイムチャートである。 図１６は、パティキュレートフィルタの再生制御を行うためのフローチャートである。 図１７は、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元触媒の再生制御を示すタイムチャートである。 図１８は、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元触媒の再生制御を示すタイムチャートである。 図１９は、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元触媒の再生制御を行うためのフローチャートである。 図２０は、排気微粒子センサの再生制御を示すタイムチャートである。 図２１は、パティキュレートフィルタの故障を検出するためのフローチャートである。 図２２は、排気微粒子センサの再生制御を行うためのフローチャートである。 図２３は、走行計画を生成するためのフローチャートである。 図２４は、走行計画を生成するためのフローチャートである。 図２５は、走行計画を生成するためのフローチャートである。

図１は、本発明に係る車両の自動運転装置の全体構成を示すブロック図である。図１を参照すると、この車両の自動運転装置は、自車両Ｖの周辺情報を検出する外部センサ１と、ＧＰＳ[Global Positioning System] 受信部２と、内部センサ３と、地図データベース４と、記憶装置５と、ナビゲーションシステム６と、ＨＭＩ [Human Machine Interface] ７と、種々のアクチュエータ８と、電子制御ユニット（ＥＣＵ）１０とを備えている。

図１において、外部センサ１は、自車両Ｖの周辺情報である外部状況を検出するための検出機器を示しており、この外部センサ１は、カメラ、レーダー [Radar] 、およびライダー [LIDER : Laser Imaging Detection and Ranging] のうち少なくとも一つを含んでいる。カメラは、例えば、図２において符号ＳＡで示されるように、車両Ｖのフロントガラスの裏側に設けられており、このカメラＳＡによって車両Ｖの前方が撮影される。このカメラＳＡによる撮影情報は電子制御ユニット１０へ送信される。一方、レーダーは、電波を利用して車両Ｖの外部の障害物を検出する装置である。このレーダーでは、レーダーから車両Ｖの周囲に発射された電波の反射波から車両Ｖの周囲の障害物を検出され、レーダーにより検出された障害物情報は電子制御ユニット１０へ送信される。

ライダーは、レーザー光を利用して自車両Ｖが走行している道路や外部の障害物を検出する装置である。このライダーは、例えば、図２において符号ＳＢで示されるように、車両Ｖの屋根上に設置される。このライダーＳＢでは、車両Ｖの全周囲に向けて順次照射されたレーザー光の反射光から、道路上および道路周辺の障害物までの距離が計測され、車両Ｖの全周囲における道路および障害物の存在が三次元画像の形で検出される。このライダーＳＢにより検出された道路および障害物の三次元画像は電子制御ユニット１０へ送信される。

図１において、ＧＰＳ受信部２では、３個以上のＧＰＳ衛星から信号が受信され、それにより自車両Ｖの絶対位置（例えば車両Ｖの緯度及び経度）が検出される。ＧＰＳ受信部２により検出された自車両Ｖの絶対位置情報は電子制御ユニット１０へ送信される。

図１において、内部センサ３は、自車両Ｖの走行状態を検出するための検出機器を示している。この内部センサ３は、車速センサ、加速度センサ、およびヨーレートセンサのうち少なくとも一つを含んでいる。車速センサは、車両Ｖの速度を検出する検出器である。加速度センサは、例えば、車両Ｖの前後方向の加速度を検出する検出器である。ヨーレートセンサは、車両Ｖの重心の鉛直軸周りの回転角速度を検出する検出器である。これら車速センサ、加速度センサ、およびヨーレートセンサにより検出された情報は電子制御ユニット１０へ送信される。

図１において、地図データベース４は、地図情報に関するデータベースを示しており、この地図データベース４は、例えば、車両に搭載されたＨＤＤ [Hard disk drive] 内に記憶されている。地図情報には、例えば、道路の位置情報、道路形状の情報（例えばカーブと直線部の種別、カーブの曲率等）、交差点及び分岐点の位置情報が含まれている。

図１において、記憶装置５には、ライダーＳＢにより検出された道路上および道路周辺の障害物の三次元画像が記憶されており、これら障害物の三次元画像は常時、或いは定期的に更新される。なお、図１に示される実施例では、記憶装置５には、車両が、予め選択されている走行車線の真ん中を走行せしめられたときの障害物の三次元画像が記憶されている。

図１において、ナビゲーションシステム６は、車両Ｖの運転者によって設定された目的地まで、車両Ｖの運転者に対して案内を行う装置である。このナビゲーションシステム６では、ＧＰＳ受信部２により測定された自車両Ｖの現在の位置情報と地図データベース４の地図情報とに基づいて、目的地に至るまでの目標ルートが演算される。この車両Ｖの目標ルートの情報が電子制御ユニット１０へ送信される。

図１において、ＨＭＩ７は、車両Ｖの乗員と車両の自動運転システムとの間で情報の出力および入力を行うためのインターフェイスを示しており、このＨＭＩ７は、例えば、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、および乗員が入力操作を行うための操作ボタン或いはタッチパネル等を備えている。ＨＭＩ７において、乗員により自動走行を開始すべき入力操作がなされると、電子制御ユニット１０に信号が送られて自動走行が開始され、運転者の操作なしで走行する自動運転モードとなる。一方、ＨＭＩ７において、乗員により自動走行を停止すべき入力操作がなされると、電子制御ユニット１０に信号が送られて自動走行が停止され、自動運転モードから運転者の操作に従い走行するマニュアル運転モードに切り替えられる。

図１において、アクチュエータ８は、車両Ｖの走行制御を実行するために設けられており、このアクチュエータ８は、少なくとも、アクセルアクチュエータ、ブレーキアクチュエータ、および操舵アクチュエータを含んでいる。アクセルアクチュエータは、電子制御ユニット１０からの制御信号に応じてスロットル開度を制御し、それにより自車両Ｖの駆動力を制御する。ブレーキアクチュエータは、電子制御ユニット１０からの制御信号に応じてブレーキペダルの踏み込み量を制御し、それにより自車両Ｖの車輪に付与する制動力を制御する。操舵アクチュエータは、電子制御ユニット１０からの制御信号に応じて電動パワーステアリングシステムの操舵アシストモータの駆動を制御し、それにより、自車両Ｖの操舵作用を制御する。

電子制御ユニット１０は、双方向性バスによって相互に接続されたＣＰＵ [Central Processing Unit] 、ＲＯＭ [Read Only Memory] 、ＲＡＭ [Random Access Memory] 等を有する。なお、図１には、一つの電子制御ユニット１０を用いた場合が示されているが、複数の電子制御ユニットを用いることもできる。図１に示されるように、電子制御ユニット１０は、車両位置認識部１１、外部状況認識部１２、走行状態認識部１３、走行計画生成部１４、走行制御部１５、記憶部１６、再生制御部１７および車線選択部１８を有している。なお、図１に示されるように、ＲＯＭ およびＲＡＭが記憶部１６を構成している。

さて、ＧＰＳを用いると、自車両Ｖの絶対位置（緯度及び経度）を認識することができ、従って、自動走行が開始されたときの地図データベース４の地図上における自車両Ｖの絶対位置が、ＧＰＳ受信部２で受信した自車両Ｖの位置情報に基づき、車両位置認識部１１において認識される。しかしながら、ＧＰＳを用いて得られた地図データベース４の道路上における自車両Ｖの位置は、道路上における自車両Ｖの実際の位置に対してかなりずれており、従って、ＧＰＳを用いて得られた自車両Ｖの位置に基づき、自動走行させるのは困難である。そこで、本発明による実施例では、ライダーＳＢにより検出された外部の固定障害物の三次元画像であって自車両Ｖが予め定められた走行車線の真ん中を走行せしめられたときの三次元画像が記憶装置５に記憶されており、記憶装置５に記憶されているこの三次元画像を利用して道路上における自車両Ｖの実際の位置を正確に認識するようにしている。

即ち、本発明による実施例では、ＧＰＳ受信部２で受信した自車両Ｖの位置情報に基づき、自車両Ｖの絶対位置が認識されたときに、外部状況認識部１２において、記憶装置５に記憶されている外部の固定障害物の三次元画像であって自車両Ｖの絶対位置における三次元画像と、ライダーＳＢにより検出された外部の固定障害物の現在の三次元画像とを比較することによって、道路上における現在の自車両Ｖの正確な位置が認識される。具体的に言うと、ライダーＳＢを用いて検出された外部の固定障害物の三次元画像を少しずつ、ずらしながらこの三次元画像が、記憶装置５に記憶されている外部の固定障害物の三次元画像上に重なる画像位置を見つけ出す。このときの三次元画像のずらした量が、道路上における自車両Ｖの走行車線の真ん中からのずれ量を表すことになり、従って、このずれ量から現在の自車両Ｖの正確な位置が認識できることになる。

このように自車両Ｖの走行車線の真ん中からのずれ量が求まると、自車両Ｖの自動走行が開始されたときに、自車両Ｖが走行車線の真ん中を走行するように自車両Ｖの走行が制御される。車線の走行中、ライダーＳＢにより検出された外部の固定障害物の三次元画像が、記憶装置５に記憶されている外部の固定障害物の三次元画像上に重なる画像位置を見つけ出す作業は、継続して行われ、自車両Ｖが、運転者によって設定された目標ルートの走行車線の真ん中を走行するように、車両の走行が制御される。また、この外部状況認識部１２では、ライダーＳＢにより検出された外部の障害物（固定障害物および移動障害物）の三次元画像と、記憶装置５に記憶されている外部の固定障害物の三次元画像とを比較することにより、歩行者のような移動障害物の存在が認識される。

即ち、本発明による実施例では、車両位置認識部１１において、ＧＰＳ受信部２で受信した自車両Ｖの位置情報に基づき自車両Ｖの絶対位置が認識され、外部状況認識部１２において、自車両Ｖの外部状況が認識されると、この外部状況および自車両Ｖの絶対位置に基づいて、道路上における自車両Ｖの正確な位置が認識される。この場合、外部状況認識部１２では、外部センサ１の検出結果（例えばカメラ８の撮像情報、レーダーからの障害物情報、ライダーＳＢにより検出された障害物の三次元画像等）に基づいて、自車両Ｖの外部状況が認識される。なお、この外部状況には、自車両Ｖに対する走行車線の白線の位置、車両Ｖに対する車線中心の位置、道路幅、道路の形状（例えば走行車線の曲率、路面の勾配変化等）、車両Ｖの周辺の障害物の状況（例えば、固定障害物と移動障害物を区別する情報、車両Ｖに対する障害物の位置、車両Ｖに対する障害物の移動方向、車両Ｖに対する障害物の相対速度等）が含まれる。

走行状態認識部１３では、内部センサ３の検出結果（例えば車速センサからの車速情報、加速度センサからの加速度情報、ヨーレートセンサの回転角速度情報等）に基づいて、自車両Ｖの走行状態が認識される。自車両Ｖの走行状態には、例えば、車速、加速度および車両Ｖの重心の鉛直軸周りの回転角速度が含まれる。

走行計画生成部１４では、外部状況認識部１２において認識された自車両Ｖの正確な位置、自車両Ｖの外部状況（他車両の位置や進行方向等）および内部センサ３により検出された自車両Ｖの速度や加速度等に基づいて、運転者により設定された目標ルートに沿う自車両Ｖの走行計画が作成される、即ち、自車両Ｖの進路が決定される。この場合、進路は、法令を順守しつつ、安全にかつ最短時間で目的地に到達するように決定される。

再生制御部１７では、機関の排気ガス処理装置に蓄積された排気微粒子又は硫黄酸化物を除去して排気ガス処理装置を再生するための再生制御が行われる。一方、車線選択部１８では、再生制御部１７により排気ガス処理装置の再生制御を行うときに、外部センサ１により検出された車両の周辺情報と地図情報に基づいて、複数の車線のうちから機関負荷が増大すると予測される車線が選択される。

次に、走行計画生成部１４における自車両Ｖの代表的な進路の決定の仕方について図３および図４を参照しつつ簡単に説明する。
図３および図４は、ｘｙ平面に直交する軸を時間軸ｔとした三次元空間を示している。
図３のｘｙ平面は、記憶装置５に記憶されている道路地図上の地表面を表しており、図３においてＲは、記憶装置５に記憶されている地図上の道路を表している。また、図３において、Ｖは道路Ｒ上を走行している自車両を示しており、ｘｙ平面におけるｙ軸方向が自車両Ｖの進行方向とされる。なお、図３における道路Ｒおよび自車両Ｖの位置は、実際の道路Ｒおよび実際の自車両Ｖの位置と一対一で完全に対応している。

走行計画生成部１４では、図３においてＰで示されるように、ｘｙｚ軸からなる三次元空間内に自車両Ｖの今後の進路の軌跡が生成される。この軌跡の初期位置は現在の自車両Ｖの位置であり、このときの時刻ｔが零とされ（時刻ｔ＝０）、このときの自車両Ｖの位置が、記憶装置５に記憶されている道路地図の道路Ｒ上の位置（ｘ（０）、ｙ（０））とされる。また、自車両Ｖの走行状態は車速ｖと進行方向θで表され、時刻ｔ＝０における自車両Ｖの走行状態は、記憶装置５に記憶されている道路地図の道路Ｒ上において（ｖ（０）、θ（０））とされる。このように本発明による実施例では、記憶装置５に記憶されている道路地図上において、自車両Ｖの位置と自車両Ｖの走行状態が、自車両Ｖの進行に伴い変化せしめられる。

さて、自車両Ｖが時刻ｔ＝０からΔｔ時間（０．１〜０．５秒）経過する間に行われる運転操作は、予め設定されている複数の操作の中から選択される。具体的な例を挙げる、車両の加速度については−１０〜＋３０Ｋｍ/ｈ/ｓｅｃの範囲内で予め設定されている複数の値の中から選択され、操舵角速度については−７〜＋７度／ｓｅｃの範囲で予め設定されている複数の値の中から選択される。この場合、一例を挙げると、車両の複数の加速度の値と複数の操舵角速度の値の全ての組み合わせについて、Δｔ時間後（ｔ＝Δｔ）の自車両Ｖの位置（ｘ（１）、ｙ（１））と自車両Ｖの走行状態（ｖ（１）、θ（１））とが求められ、次いで更にΔｔ時間後、即ち２Δｔ時間後（ｔ＝２Δｔ）の自車両Ｖの位置（ｘ（２）、ｙ（２））と自車両Ｖの走行状態（ｖ（２）、θ（２））が求められる。同様にして、ｎΔｔ時間後（ｔ＝ｎΔｔ）の自車両Ｖの位置（ｘ（ｎ）、ｙ（ｎ））と自車両Ｖの走行状態（ｖ（ｎ）、θ（ｎ））が求められる。

走行計画生成部１４では、車両の複数の加速度の値と複数の操舵角速度の値の組み合わせについて夫々求められた自車両Ａの位置（ｘ、ｙ）を結ぶことによって複数の進路の軌跡が生成される。図３のＰは、このようにして得られた軌跡のうちの代表的な一つの軌跡を示している。複数の進路の軌跡が生成されると、これらの軌跡の中から、例えば、法令を順守しつつ、安全にかつ最短時間で目的地に到達しうる軌跡が選択され、この選択された軌跡が自車両Ｖの進路として決定される。なお、図３において、この軌跡の道路Ｒ上におけるｘｙ平面上への投影図が、記憶装置５に記憶されている道路地図の道路Ｒ上における自車両Ｖの進路となり、記憶装置５に記憶されている道路地図上における自車両Ｖの進路が、実際の道路における自車両Ｖの実際の進路となる。

次に、図４を参照しつつ、複数の進路の軌跡の中から、法令を順守しつつ、安全にかつ最短時間で目的地に到達しうる軌跡を選択する方法の一例について簡単に説明する。この図４のｘｙ平面も、図３と同様に、記憶装置５に記憶されている道路地図上の地表面を表している。また、図４においてＶは、図３と同様に、自車両を示しており、Ａは自車両Ｖの前方で自車両Ｖと同一方向に進行している他車両を示している。なお、図４には、自車両Ｖについて生成された複数の進路の軌跡Ｐが示されている。さて、走行計画生成部１４では、他車両Ａについても車両の複数の加速度の値と複数の操舵角速度の値の組み合わせについて複数の進路の軌跡が生成され、他車両Ａについて生成された複数の進路の軌跡が図４においてＰ’ で示されている。

走行計画生成部１４では、最初に、外部状況認識部１２により認識された外部情報に基づいて、軌跡Ｐに従って自車両Ｖが進行したときに、自車両Ｖが道路Ｒ内を走行しうるか否か、および固定障害物或いは歩行者と接触しないか否かが、全ての軌跡Ｐについて判別される。軌跡Ｐに従って自車両Ｖが進行したときに、自車両Ｖが道路Ｒ内を走行し得ないと判別されたとき、或いは自車両Ｖが固定障害物或いは歩行者と接触すると判別されたときには、当該軌跡Ｐは選択肢から除外され、残りの軌跡Ｐについて他車両Ａとの干渉の有無について判別される。

即ち、図４において、軌跡Ｐと 軌跡Ｐ’とが交差したときは、交差した時刻ｔにおいて自車両Ｖと他車両Ａとが衝突することを意味している。従って、上述の残りの軌跡Ｐのうちで軌跡Ｐ’と交差する軌跡Ｐが存在する場合には、軌跡Ｐ’ と交差する軌跡Ｐは選択肢から除外され、残りの軌跡Ｐの中から最短時間で目的地に到達しうる軌跡Ｐが選択される。このようにして複数の進路の軌跡Ｐの中から、法令を順守しつつ、安全にかつ最短時間で目的地に到達しうる軌跡Ｐが選択される。

軌跡Ｐが選択されると、選択された軌跡Ｐ上の時刻ｔ＝Δｔにおける自車両Ｖの位置（ｘ（１）、ｙ（１））と自車両Ｖの走行状態（ｖ（１）、θ（１））、選択された軌跡Ｐ上の時刻ｔ＝２Δｔにおける自車両Ｖの位置（ｘ（２）、ｙ（２））と自車両Ｖの走行状態（ｖ（２）、θ（２））、・・・・・選択された軌跡Ｐ上の時刻ｔ＝ｎΔｔにおける自車両Ｖの位置（ｘ（ｎ）、ｙ（ｎ））と自車両Ｖの走行状態（ｖ（ｎ）、θ（ｎ））が走行計画生成部１４から出力され、これら自車両Ｖの位置と自車両Ｖの走行状態に基づき走行制御部１５において自車両の走行が制御される。

次いで、時刻ｔ＝Δｔになると、このときの時刻ｔを零とし（時刻ｔ＝０）、自車両Ｖの位置を（ｘ（０）、ｙ（０））とし、自車両Ｖの走行状態を（ｖ（０）、θ（０））とて、再び、車両の複数の加速度の値と複数の操舵角速度の値の組み合わせについて複数の進路の軌跡Ｐが生成され、これら軌跡Ｐの中から最適な軌跡Ｐが選定される。最適な軌跡Ｐが選定されると、選択された軌跡Ｐ上の各時刻ｔ＝Δｔ、２Δｔ、・・・ｎΔｔにおける自車両Ｖの位置と自車両Ｖの走行状態が、走行計画生成部１４から出力され、これら自車両Ｖの位置と自車両Ｖの走行状態に基づき走行制御部１５において自車両の走行が制御される。以後、これが繰り返される。

次に、この走行計画生成部１４により生成された車両の走行計画に基づき行われる車両の走行制御について簡単に説明する。この車両の走行制御を行うためのルーチンを示す図５を参照すると、まず初めに、ステップ３０において、走行計画生成部１４により生成された走行計画、即ち、選択された軌跡Ｐ上のｔ＝Δｔからｔ＝ｎΔｔまでの各時刻における自車両Ｖの位置（ｘ、ｙ）と自車両Ｖの走行状態（ｖ、θ）が読み込まれる。次いで、これらの各時刻における自車両Ｖの位置（ｘ、ｙ）と自車両Ｖの走行状態（ｖ、θ）に基づいて、ステップ３１では、車両Ｖのエンジンの駆動制御およびエンジン補機の制御等が行われ、ステップ３２では、車両Ｖの制動制御および制動灯の点灯制御等が行われ、ステップ３３では、操舵制御および方向指示灯の制御等が行われる。これらの制御は、ステップ３０において、更新された新たな走行計画を取得するごとに更新される。このようにして、生成された走行計画に沿った車両Ｖの自動走行が行われる。

次に、図６Ａを参照しつつ、走行計画生成部１４により生成された走行計画に基づく自車両Ｖのエンジンの駆動制御の一例について概略的に説明する。この図６Ａには、道路状況と、自車両Ｖの車速ｖと、自車両Ｖに対する要求駆動トルクＴＲとが示されている。なお、図６Ａにおいて、車速ｖは走行計画生成部１４による走行計画に基づく車速の一例を示しており、図６Ａに示される例は、時刻ｔ＝０では車両Ｖが停止しており、時刻ｔ＝０から時刻ｔ＝Δｔの間では車両Ｖの加速運転が行われ、時刻ｔ＝Δｔから時刻ｔ＝７Δｔの間では途中で上り勾配になったとしても定速走行が行われ、時刻ｔ＝７Δｔ以降の下り勾配では車速ｖが減速される場合を示している。

さて、本発明による実施例では、走行計画生成部１４による走行計画に基づく車速ｖから車両Ｖに加えるべき車両Ｖの進行方向の加速度Ａ（ｎ）が求められ、この加速度Ａ（ｎ）から車両Ｖに対する要求駆動トルクＴＲが求められ、車両Ｖに対する駆動トルクがこの要求駆動トルクＴＲとなるようにエンジンが駆動制御される。例えば、図６Ｂに示されるように、質量Ｍの車両が時間Δｔの間にｖ（ｎ）からｖ（ｎ＋１）に加速されたとすると、このときの車両Ｖの進行方向の加速度Ａ（ｎ）は図６Ｂに示されるように加速度Ａ（ｎ）＝（ｖ（ｎ＋１）―ｖ（ｎ））/Δｔで表される。このとき車両Ｖに対し働く力をＦとすると、この力Ｆは車両Ｖの質量Ｍと加速度Ａ（ｎ）との積（＝Ｍ・Ａ（ｎ））で表される。一方、車両Ｖの駆動輪の半径をｒとすると、車両Ｖに対する駆動トルクＴＲはＦ・ｒで表され、従って車両Ｖに対する要求駆動トルクＴＲは、Ｃを定数とすると、Ｃ・Ａ（ｎ）（＝Ｆ・ｒ＝Ｍ・Ａ（ｎ）・ｒ）で表されることになる。

車両Ｖに対する要求駆動トルクＴＲ（＝Ｃ・Ａ（ｎ））が求まると、車両Ｖに対する駆動トルクがこの要求駆動トルクＴＲとなるようにエンジンが駆動制御される。具体的に言うと、車両Ｖに対する駆動トルクがこの要求駆動トルクＴＲとなるように、機関負荷、即ちスロットル弁の開度および変速機の変速比が制御される。例えば、変速機の変速比は車速ｖと要求駆動トルクＴＲの関数として予め定められており、従って車速ｖと要求駆動トルクＴＲが定まると変速機の目標変速比が定まる。変速機の目標変速比が定まると車速ｖおよび要求駆動トルクＴＲの得られるエンジン回転数およびエンジン出力トルクが定まり、エンジン出力トルクが定まるとこのエンジン出力トルクの得られるスロットル弁の目標開度が定まる。このようにして目標変速比およびスロットル弁の目標開度が定まり、変速機の変速比およびスロットル弁の開度が夫々これら目標変速比および目標開度に制御される。

一方、道路が上り勾配の場合には、平坦路の場合に比べて、車両Ｖを走行させるのに大きな駆動トルクが必要になる。即ち、図６Ｃに示されるように、上り勾配においては、重力の加速度をｇとし、勾配をθとすると、質量Ｍの車両Ｖには、車両Ｖを後退させる方向に加速度ＡＸ（＝ｇ・SINθ）が作用する。即ち、車両Ｖには減速度ＡＸ（＝ｇ・SINθ）が作用する。このとき、車両Ｖが後退しないようにするのに必要な車両Ｖに対する要求駆動トルクＴＲは、Ｃを定数とすると、Ｃ・ＡX（＝Ｆ・ｒ＝Ｍ・ＡX・ｒ）で表される。従って、車両Ｖが上り勾配を走行しているときには、車両Ｖに対する要求駆動トルクＴＲが、この駆動トルクＣ・ＡXだけ増大せしめられる。

従って、図６Ａに示される例では、車両Ｖの加速運転が行われている時刻ｔ＝０から時刻ｔ＝Δｔの間では、車両Ｖに対する要求駆動トルクＴＲが増大され、車両Ｖが平坦路上を定速走行している時刻ｔ＝Δｔから時刻ｔ＝３Δｔの間では、車両Ｖに対する要求駆動トルクＴＲが若干減少され、車両Ｖが上り勾配上を定速走行している時刻ｔ＝３Δｔから時刻ｔ＝５Δｔの間では、車両Ｖに対する要求駆動トルクＴＲが大幅に増大され、車両Ｖが平坦路上を定速走行している時刻ｔ＝５Δｔから時刻ｔ＝７Δｔの間では、車両Ｖに対する要求駆動トルクＴＲが、上り勾配上を定速走行しているときに比べて減少され、車両Ｖが下り勾配上を若干減速して定速走行している時刻ｔ＝７Δｔ以降では、車両Ｖに対する要求駆動トルクＴＲが更に減少される。

図７は、車両の走行計画に基づくエンジン駆動制御の制御構造図を示している。走行計画４０に基づき生成された現在（時刻ｔ＝０）の車速をｖ（０）とした場合、本発明による実施例では、Δｔ時間後の時刻ｔ＝Δｔにおける車速を、走行計画４０に基づき生成された車速ｖ（１）に制御するフィードフォワード制御と、実際の車速を走行計画４０に基づき生成された車速ｖに制御するフィードバック制御とが同時に平行して行われている。この場合、これらフィードフォワード制御とフィードバック制御とを同時に説明すると分かりづらいので、最初にフィードフォワード制御について説明し、続いてフィードバック制御について説明する。

図７を参照すると、フィードフォワード制御部４１では、走行計画４０に基づき生成された現在（時刻ｔ＝０）の車速ｖ（０）と、時刻ｔ＝Δｔにおける車速ｖ（１）に基づき、車速ｖ（０）からｖ（１）に変化するときの車両Ｖの進行方向の加速度Ａ（０）＝（ｖ（１）―ｖ（０））/Δｔが演算される。一方、勾配補正部４２では、図６Ｃを参照しつつ説明した、上り勾配或いは下り勾配における加速度ＡＸ（＝ｇ・SINθ）が演算される。これらのフィードフォワード制御部４１で得られた加速度Ａ（０）と勾配補正部４３で得られた加速度ＡＸが加算され、要求駆動トルクＴＲの演算部４４において、フィードフォワード制御部４１で得られた加速度Ａ（０）と勾配補正部４３で得られた加速度ＡＸとの和（Ａ（０）＋ＡＸ）から車両Ｖに対する要求駆動トルクＴＲが演算される。

この加速度の和（Ａ（０）＋ＡＸ）は、車速をｖ（０）からｖ（１）に変化させるのに必要な加速度を表しており、従ってこの加速度の和（Ａ（０）＋ＡＸ）に基づいて車両Ｖに対する要求駆動トルクＴＲが変化せしめられると、時刻ｔ＝Δｔにおける車速は計算上ｖ（１）になる。従って、続くエンジン駆動制御部４５では、車両Ｖに対する駆動トルクがこの要求駆動トルクＴＲとなるようにエンジンが駆動制御され、それによって車両が自動走行される。このように、加速度の和（Ａ（０）＋ＡＸ）に基づいて車両Ｖに対する要求駆動トルクＴＲが変化せしめられると、時刻ｔ＝Δｔにおける車速は計算上ｖ（１）になる。しかしながら、実際の車速はｖ（１）からずれ、このずれをなくすために、フィードバック制御が行われている。

即ち、フィードバック制御部４３では、走行計画４０に基づき生成された現在の車速ｖ（ｎ）と実際の車速ｖｚとの差（＝ｖ（ｎ）―ｖｚ）が零になるように、即ち、実際の車速ｖｚが走行計画４０に基づき生成された現在の車速ｖ（ｎ）となるように車両Ｖに対する要求駆動トルクＴＲがフィードバック制御される。具体的な例を挙げると、現在の車速がｖ（０）である場合には、フィードバック制御部４１では、現在の車速ｖ（０）と実際の車速ｖｚとの差（＝ｖ（０）―ｖｚ）に予め設定されたゲインＧを乗算した値（ｖ（０）―ｖｚ）・Ｇが演算され、フィードフォワード制御部４１で得られた加速度Ａ（０）にフィードバック制御部４１で得られた（ｖ（０）―ｖｚ）・Ｇの値が加算される。

このようにして実際の車速ｖｚが走行計画４０に基づき生成された車速ｖ（ｎ）に制御される。なお、走行計画４０では各時刻ｔ＝０、ｔ＝Δｔ、ｔ＝２Δｔ・・・における各車速ｖ（０）、ｖ（１）、ｖ（２）・・・が生成され、フィードフォワード制御部４１ではこれらの車速ｖ（ｎ）に基づいて各時刻ｔ＝０、ｔ＝Δｔ、ｔ＝２Δｔ・・・における車両Ｖの進行方向の加速度Ａ（０）、Ａ（１）、Ａ（２）・・・が演算され、要求駆動トルクＴＲの演算部４４では、これら加速度Ａ（０）、Ａ（１）、Ａ（２）・・・に基づいて各時刻ｔ＝０、ｔ＝Δｔ、ｔ＝２Δｔ・・・における車両Ｖに対する要求駆動トルクＴＲが演算される。

次に、演算されたこの要求駆動トルクＴＲの予測値に基づくエンジンおよび操舵装置の駆動制御について、簡単に説明する。なお、その前に、このエンジンの駆動制御に関連するエンジン部分および操舵装置について、先に説明する。図８は、エンジン全体および操舵装置を図解的に示している。図８を参照すると、５０はエンジン本体、５１は燃焼室、５２は燃料噴射弁、５３は吸気マニホルド、５４は排気マニホルド、５５は吸気ダクト、５６は吸気ダクト５５内に配置されたスロットル弁、５７はインタクーラ、５８は排気ターボチャージャ、５９は吸入空気量検出器、６０はエアクリーナを示す。吸入空気はエアクリーナ６０、排気ターボチャージャ５８の吸気コンプレッサ５８ａ、吸気ダクト５５、吸気マニホルド５３を介して燃焼室５１内に供給され、燃焼室５１から排気マニホルド５４内に排出された排気ガスは排気ターボチャージャ５８の排気タービン５８ｂを介して排気通路６１内に排出される。

排気通路６１には、排気ガス処理装置６２と排気ガス処理装置６３とが配置されている。図８に示される実施例では、排気ガス処理装置６２はＮＯ_Ｘ吸蔵還元触媒からなり、排気ガス処理装置６３はパティキュレートフィルタからなる。ＮＯ_Ｘ吸蔵還元触媒６２は、排気ガスの空燃比がリーンのときには排気ガス中に含まれるＮＯ_Ｘを吸蔵し、排気ガスの空燃比がリッチにされると吸蔵されたＮＯ_Ｘを放出する機能を有する。従って、機関運転中には、排気ガス中に含まれるＮＯ_Ｘは、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元触媒６２に吸蔵される。このＮＯ_Ｘ吸蔵還元触媒６２には、ＮＯ_Ｘに加え、排気ガス中に含まれる硫黄酸化物、即ちＳＯ_Ｘが吸蔵される。一方、排気ガス中に含まれる排気微粒子、いわゆるＰＭは、パティキュレートフィルタ６３により捕集される。

図８に示されるように、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元触媒６２上流の排気通路６１内には排気ガス中に追加の燃料を供給するための燃料添加弁６４が配置され、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元触媒６２の入口および出口には夫々温度センサ６５，６６が配置され、パティキュレートフィルタ６３にはパティキュレートフィルタ６３の前後差圧ΔＰを検出するための差圧センサ６７が配置され、パティキュレートフィルタ６３の下流には排気微粒子センサ６８が配置されている。図９Ａはこの排気微粒子センサ６８の検出部６９を示しており、図９Ｂはこの排気微粒子センサ６８の検出部６９の断面図を示している。排気微粒子センサ６８の検出部６９は排気ガス中に晒されており、電気絶縁材料からなる検出部６９の表面上には、互いに間隔を隔てつつ噛み合うように配置された櫛歯状の一対の薄膜電極７０．７１が形成されている。これら一対の薄膜電極７０．７１には一定電圧が印加されている。また、検出部６９内には図９Ｂに示されるように、電気ヒータ７２が埋め込まれている。

再び図８に戻ると、各燃料噴射弁５２は各燃料供給管７３を介してコモンレール７４に連結される。燃料は燃料ポンプ７５を介してコモンレール７４内に供給される。コモンレール７４内に供給された燃料は各燃料供給管７３を介して各燃料噴射弁５２に供給され、各燃料噴射弁５２から対応する燃焼室５１内に噴射される。一方、図８において、８０は操舵装置を示しており、この操舵装置８０は、ステアリングホイール８１と、ステアリングホイール８１の回転力を操舵輪の操舵機構に伝達するためのステアリングシャフト８２と、電動パワーステアリングシステム８３とを具備している。走行制御部１５から操舵すべき要求が発せられると、電動パワーステアリングシステム８３の操舵アシストモータが駆動されてステアリングシャフト８２が回転せしめられ、それによって操舵作用が行われる。

図８に示される実施例では、パティキュレートフィルタ６３への排気微粒子の堆積量が増大し、例えば差圧センサ６７により検出されたパティキュレートフィルタ６３の前後差圧ΔＰが設定値を越えるとパティキュレートフィルタ６３の再生制御が行われる。このとき図８に示される実施例では、燃料添加弁６４から燃料が噴射され、この燃料の酸化反応熱によってパティキュレートフィルタ６３の温度が上昇せしめられる。パティキュレートフィルタ６３の温度が上昇すると、パティキュレートフィルタ６３上に堆積している排気微粒子が燃焼せしめられる。

また、前述したように、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元触媒６２には、排気ガス中に含まれる硫黄酸化物、即ちＳＯ_Ｘが吸蔵される。この場合、ＳＯ_Ｘの吸蔵量が増大すると、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元触媒６２のＮＯ_Ｘ吸蔵能力が低下する。従って、ＳＯ_Ｘの吸蔵量が増大したときには、吸蔵されたＳＯ_Ｘを放出させるためのＮＯ_Ｘ吸蔵還元触媒６２の再生制御が行われる。この場合、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元触媒６２の温度を上昇させ、かつ排気ガスの空燃比をリッチにすることによって、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元触媒６２からＳＯ_Ｘを放出させることができる。図８に示される実施例では、一方では燃料添加弁６４から燃料を噴射することにより、この燃料の酸化反応熱でもってＮＯ_Ｘ吸蔵還元触媒６２の温度が上昇せしめられ、他方では燃料噴射弁５２から燃焼室５１内に主噴射に加え追加の燃料を噴射することによって燃焼室５１内にリッチな燃焼ガスを生成し、このリッチな燃焼ガスによってＳＯ_Ｘの放出作用が行われる。

一方、例えば、パティキュレートフィルタ６３にひび割れが生じるとパティキュレートフィルタ６３をすり抜ける排気微粒子が増大し、排気微粒子センサ６８の検出部６９の表面上に付着する排気微粒子量が増大する。検出部６９の表面上に付着する排気微粒子量が増大すると、付着する排気微粒子を介して一対の薄膜電極７０．７１間に電流が流れ、この電流値は付着する排気微粒子量に比例する。従って、一対の薄膜電極７０．７１間を流れる電流値が増大したときには、パティキュレートフィルタ６３が故障を生じたと判断することができる。一方、パティキュレートフィルタ６３が故障検出が完了したときには、付着している排気微粒子を除去するために、排気微粒子センサ６８の検出部６９の再生制御が行われる。このときには、電気ヒータ７２を加熱させることによって排気微粒子センサ６８の検出部６９の温度が上昇せしめられ、付着した排気微粒子が燃焼除去される。

このように本発明による実施例では、パティキュレートフィルタ６３に堆積した排気微粒子を除去してパティキュレートフィルタ６３を再生するための再生制御と、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元触媒６２に吸蔵された硫黄酸化物、即ちＳＯ_Ｘを除去してＮＯ_Ｘ吸蔵還元触媒６２を再生するための再生制御、即ち、排気ガス処理装置６２，６３に蓄積された排気微粒子又は硫黄酸化物を除去して排気ガス処理装置６２，６３を再生するための再生制御が行われる。この場合、いずれの再生制御においても、排気ガス処理装置６２，６３を温度上昇させる必要があり、排気ガス処理装置６２，６３を温度上昇させるために燃料が用いられている。

一方、排気ガス処理装置６２，６３を再生するときの排気ガス温を高めると、排気ガス処理装置６２，６３を温度上昇させるために消費される燃料量を減少させることができる。この場合、機関負荷を増大させると、即ち機関の要求駆動トルクＴＲを増大させると燃焼温が高くなるために排気ガス温が上昇し、従って、排気ガス処理装置６２，６３を再生するときに消費される燃料量を減少させることができる。また、排気微粒子センサ６８の検出部６９を再生するときの排気ガス温を高めると、排気微粒子センサ６８の検出部６９を温度上昇させるために消費される電力量を減少させることができる。そこで本発明では、排気ガス処理装置６２，６３を再生するとき、および排気微粒子センサ６８を再生するときには、複数の車線のうちから機関負荷が増大すると予測される車線を選択するようにしている。次に、このことについて図１０Ａから図１２を参照しつつ説明する。

図１０Ａから図１２には、複数の車線Ｒ１，Ｒ２、Ｒ３を有する道路が図解的に示されており、車線Ｒ１が対向車線に最も近い側の車線を示している。図１０Ａから図１２に示す道路が、自動車専用道路を表している場合には、Ｒ２、Ｒ３は走行車線であり、Ｒ１は追い越し車線となる。図１０Ａから図１２において、ＶおよびＡは、各車線Ｒ１，Ｒ２、Ｒ３内を走行している車両を示しており、各車両Ｖ，Ａの進行方向が矢印で示されている。なお、Ｖは自車両を示しており、Ａは他車両を示している。

図１０Ａは、自車両Ｖが目標速度ｖでもって車線Ｒ２内を自動走行されている場合を示している。この場合、例えば、車線Ｒ２において自車両Ｖの前方を走行している他車両Ａが減速したとすると、自車両Ｖは目標速度ｖ以下に減速される。自車両Ｖが目標速度ｖ以下に減速されると、機関負荷、即ち機関の要求駆動トルクＴＲは自車両Ｖが目標速度ｖで自動走行せしめられているときに比べて減少し、排気ガス温も自車両Ｖが目標速度ｖで自動走行せしめられているときに比べて低下する。ところがこの場合、車線Ｒ１における車両の混雑の度合いが低かったとすると、車線Ｒ１では自車両Ｖを目標速度ｖで走行できることになる。なお、ここで車両の混雑の度合いとは、各車線Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３における一定距離内、例えば自車両Ｖの位置を基準として前後１００ｍ以内に存在する他車両Ａの台数を表しており、例えば自車両Ｖの位置を基準として前後１００ｍ以内に存在する他車両Ａの台数が２台以下のときには、車両の混雑の度合いが低いとされる。

さて、車両の混雑の度合いが低いと、自車両Ｖを目標速度ｖでもって継続的に走行させることができ、従って、自車両Ｖの機関負荷、即ち機関の要求駆動トルクＴＲが増大すると予測される。従って、本発明による実施例では、図１０Ａに示される場合には、外部センサ１により検出された車両の周辺情報に基づいて、各車線Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３における車両の混雑の度合いが検出され、排気ガス処理装置６２，６３の再生制御を行うときには、これら車線Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３のうちから車両の混雑の度合いの低い方の車線、即ち機関負荷が増大すると予測される車線が選択される。図１０Ａに示される場合には、車線Ｒ１における車両の混雑の度合いが低く、従って、排気ガス処理装置６２，６３の再生制御を行うときには、これら車線Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３のうちから車線Ｒ１が選択される。なお、この場合、複数の車線のうちから機関負荷が最も高くなると予測される車線を選択することが好ましい。

車線Ｒ１が選択されると、自車両Ｖは車線Ｒ２から車線Ｒ１に車線変更される。このとき、本発明による実施例では、図１０Ｂにおいて自車両Ｖから前方に延びる矢印で示されるように、自車両Ｖの車速ｖおよび進行方向θの時間的変化を示す複数の車両走行進路が、走行計画生成部１４において生成される。次いで、走行計画生成部１４では、これら複数の車両走行進路から、法令を順守しつつ、安全にかつ最短時間で目的地に到達しうる一つの車両走行進路が選択され、この選択された車両走行進路に沿って自車両Ｖが自動走行される。

なお、外部センサ１により検出された車両の周辺情報と地図情報に基づいて、自車両Ｖの走行している道路が自動車用専用道路であると判別されたときには、自車両Ｖが追い越し車線を走行したときに機関負荷が最も増大すると予測され、複数の走行車線が存在する場合、複数の走行車線のうちでは、自車両Ｖが、追い越し車線に近い方の走行車線を走行したときに機関負荷が最も増大すると予測される。従って、本発明による実施例では、自車両Ｖの走行している道路が自動車用専用道路である場合、排気ガス処理装置６２，６３の再生制御を行うときには、追い越し車線又は複数の走行車線のうち追い越し車線に近い方の走行車線が、機関負荷が増大すると予測される車線として選択される。

一方、自車両Ｖが上り勾配の坂道を走行する場合には、自車両Ｖが、複数の車線のうちで上り勾配の急な方の車線を走行したときに機関負荷が最も増大すると予測される。従って、本発明による実施例では、外部センサ１により検出された車両の周辺情報と地図情報に基づいて、上り勾配の坂道があると予測された場合、排気ガス処理装置６２，６３の再生制御を行うときには、複数の車線のうちで上り勾配の急な方の車線が選択される。図１１は、上り勾配の坂道が曲線道路であるときを示している。この場合には、内側車線Ｒ１の勾配の方が外側車線Ｒ２の勾配よりも急になる。従って、本発明による実施例では、上り勾配の坂道が曲線道路である場合、排気ガス処理装置６２，６３の再生制御を行うときには、複数の車線のうちで内側に位置する車線が選択される。従って、図１１に示されるように、自車両Ｖが外側車線Ｒ２を走行している場合には、自車両Ｖは外側車線Ｒ２から内側車線Ｒ１に車線変更される。

一方、図１２に示されるように、車線Ｒ２上において自車両Ｖが他車両Ａに追従して走行している場合には、他車両Ａの受ける空気抵抗に比べて自車両Ｖの受ける空気抵抗が低くなる。その結果、自車両Ｖの機関負荷は低くなる。この場合、自車両Ｖの機関負荷を高くするには、自車両Ｖを他車両Ａに追従させないで走行させることが必要となる。従って、本発明による実施例では、外部センサ１により検出された車両の周辺情報に基づいて、自車両Ｖが他車両Ａに追従して走行していると判別された場合、排気ガス処理装置６２，６３の再生制御を行うときには、自車両Ｖが他車両Ａに追従しないで走行し得る車線が選択される。従って、図１２に示されるように、自車両Ｖが他車両Ａに追従して外側車線Ｒ２を走行している場合には、自車両Ｖは車線Ｒ２から、自車両Ｖが他車両Ａに追従しないで走行し得る車線Ｒ１に車線変更される。

このように、本発明では、図１３の自動運転装置の構成の機能を説明するためのブロック図に示されるように、車両の周辺情報を検出する外部センサ１と、電子制御ユニット１０とを具備しており、電子制御ユニット１０が、外部センサ１により検出された車両の周辺情報と地図情報に基づいて、車両の自動走行を制御するように構成されている車両の自動運転装置において、
外部センサ１により検出された車両の周辺情報と地図情報に基づいて、予め設定された目標ルートに沿った車両の走行計画を生成する走行計画生成部１４と、走行計画生成部１４により生成された目標走行進路に従って車両が走行するように機関の駆動制御を行う走行制御部１５と、機関の排気ガス処理装置６２，６３に蓄積された排気微粒子又は硫黄酸化物を除去して排気ガス処理装置６２，６３を再生するための再生制御を行う再生制御部１７と、再生制御部１７により排気ガス処理装置６２，６３の再生制御が行なわれているときに、外部センサ１により検出された車両の周辺情報と地図情報に基づいて、複数の車線のうちから機関負荷が増大すると予測される車線を選択する車線選択部１８とを具備しており、再生制御部１７により排気ガス処理装置６２，６３の再生制御が行なわれているときには、車線選択部１８により選択された車線に沿って車両が自動走行せしめられる。

図１４は、パティキュレートフィルタ６３の再生制御のタイムチャートを示している。図１４を参照すると、図１４には、パティキュレートフィルタ６３の前後差圧ΔＰの変化と、パティキュレートフィルタ６３の再生要求フラグＦＰの変化と、機関負荷を増大可能な条件が成立したか否か、即ち車線選択部１８により選択された車線に沿って車両を自動走行可能であるか否かと、機関負荷の変化と、燃料添加弁６４から排気通路６１内への燃料噴射と、パティキュレートフィルタ６３の温度ＴＦの変化が示されている。なお、図１４に示されるように、パティキュレートフィルタ６３の前後差圧ΔＰに対して、第１の基準値ＰＸと、第１の基準値ＰＸよりも大きい第２の基準値ＰYが予め設定されている。第１の基準値ＰＸは、パティキュレートフィルタ６３への排気微粒子の堆積量が許容値に対してまだ余裕があるときの差圧ΔＰを示しており、第２の基準値ＰＸは、パティキュレートフィルタ６３への排気微粒子の堆積量が許容値に達したときの差圧ΔＰを示している。

図１４に示されるように、差圧センサ６７により検出されたパティキュレートフィルタ６３の前後差圧ΔＰが予め設定された第１の基準値ＰＸを越えると、パティキュレートフィルタ６３の再生要求フラグＦＰがセットされる。このときにはまだ、パティキュレートフィルタ６３への排気微粒子の堆積量が許容値に対してまだ余裕があるために、パティキュレートフィルタ６３の再生要求フラグＦＰがセットされても、機関負荷を増大可能な条件が成立するまで、即ち車線選択部１８により選択された車線に沿って車両を自動走行可能となるまで待ち、機関負荷を増大可能な条件が成立すると、即ち車線選択部１８により選択された車線に沿って車両の自動走行が開始されると、再生指令が発せられて機関負荷が増大せしめられる。機関負荷が増大せしめられると燃料添加弁６４から追加の燃料が噴射され、パティキュレートフィルタ６３の再生制御が開始される。

パティキュレートフィルタ６３の再生制御が開始されると、パティキュレートフィルタ６３の温度ＴＦが次第に上昇する。このとき、機関負荷が増大せしめられているので排気ガス温は高く、従って少量の燃料でもってパティキュレートフィルタ６３の温度ＴＦを排気微粒子燃焼温度ＴＦＸまで上昇させることができる。パティキュレートフィルタ６３の温度ＴＦが排気微粒子燃焼温度ＴＦＸを越えると、パティキュレートフィルタ６３上に堆積した排気微粒子の燃焼が開始され、パティキュレートフィルタ６３上に堆積した排気微粒子が徐々に除去される。その結果、パティキュレートフィルタ６３の前後差圧ΔＰは徐々に低下し、パティキュレートフィルタ６３の前後差圧ΔＰが設定値以下になるとパティキュレートフィルタ６３の再生制御が終了せしめられる。

一方、図１５は、パティキュレートフィルタ６３の再生要求フラグＦＰがセットされた後、機関負荷を増大可能な条件が成立しないうちに、差圧センサ６７により検出されたパティキュレートフィルタ６３の前後差圧ΔＰが予め設定された第２の基準値ＰYを越えた場合を示している。この場合には、図１５からわかるように、パティキュレートフィルタ６３の前後差圧ΔＰが予め設定された第２の基準値ＰYを越えるとただちに再生指令が発せられ、パティキュレートフィルタ６３の再生制御が開始される。次いで、機関負荷を増大可能な条件が成立したときに、車線選択部１８により選択された車線に沿って車両の自動走行が開始され、機関負荷が増大せしめられる。

図１６は、パティキュレートフィルタ６３の再生制御を行うためのルーチンを示している。なお、このルーチンは一定時間ごとの割り込みによって実行される。
図１６を参照すると、まず初めにステップ１００において、パティキュレートフィルタ６３の再生要求フラグＦＰがセットされているか否かが判別される。パティキュレートフィルタ６３の再生要求フラグＦＰがセットされていないときには、ステップ１０１に進んで、パティキュレートフィルタ６３の前後差圧ΔＰが第１の基準値ＰＸを越えたか否かが判別される。パティキュレートフィルタ６３の前後差圧ΔＰが第１の基準値ＰＸを越えるとステップ１０２に進んで、パティキュレートフィルタ６３の再生要求フラグＦＰがセットされる。パティキュレートフィルタ６３の再生要求フラグＦＰがセットされると、次の処理サイクルでは、ステップ１００からステップ１０３に進む。

ステップ１０３では、再生指令が発せられているか否かが判別される。パティキュレートフィルタ６３の再生指令が発せられているときにはステップ１０６にジャンプする。これに対し、再生指令が発せられていないときにはステップ１０４に進んで、パティキュレートフィルタ６３の前後差圧ΔＰが第２の基準値ＰYを越えたか否かが判別される。パティキュレートフィルタ６３の前後差圧ΔＰが第２の基準値ＰYを越えるとステップ１０５に進んで、再生指令が発せられ、次いでステップ１０６に進む。

ステップ１０６では、燃料添加弁６４から追加の燃料が噴射され、次いでステップ１０７では、パティキュレートフィルタ６３の前後差圧ΔＰが設定値Ｐmin 以下になったか否かが判別される。パティキュレートフィルタ６３の前後差圧ΔＰが設定値Ｐmin 以下になったと判別されたときにはステップ１０８に進んで燃料添加弁６４からの燃料噴射が停止され、次いでステップ１０９においてパティキュレートフィルタ６３の再生要求フラグＦＰがリセットされる。パティキュレートフィルタ６３の再生要求フラグＦＰがリセットされると、機関負荷の増大制御が停止され、再生指令が取り下げられる。次いで、機関負荷の増大制御を行わない通常の自動運転が行われる。

図１７は、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元触媒６２の再生制御のタイムチャートを示している。図１７を参照すると、図１７には、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元触媒６２に吸蔵されているＳＯ_Ｘ量ΣＳＯXの変化と、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元触媒６２の再生要求フラグＦＳの変化と、機関負荷を増大可能な条件が成立したか否か、即ち車線選択部１８により選択された車線に沿って車両を自動走行可能であるか否かと、機関負荷の変化と、燃料添加弁６４から排気通路６１内への燃料噴射と、燃焼室５１にリッチ燃焼ガスを生成させるリッチ制御と、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元触媒６２の温度ＴCの変化が示されている。なお、図１７に示されるように、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元触媒６２に吸蔵されているＳＯ_Ｘ量ΣＳＯXに対して、第１の基準値SＸと、第１の基準値SＸよりも大きい第２の基準値SYが予め設定されている。第１の基準値SＸは、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元触媒６２へのＳＯ_Ｘ吸蔵量が許容値に対してまだ余裕があるときのＳＯ_Ｘ量ΣＳＯXを示しており、第２の基準値ＳＸは、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元触媒６２へのＳＯ_Ｘ吸蔵量が許容値に達したときのＳＯ_Ｘ量ΣＳＯXを示している。

図１７に示されるように、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元触媒６２への吸蔵ＳＯ_Ｘ量ΣＳＯXが予め設定された第１の基準値ＳＸを越えると、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元触媒６２の再生要求フラグＦＳがセットされる。このときには、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元触媒６２へのＳＯ_Ｘ吸蔵量が許容値に対してまだ余裕があるために、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元触媒６２の再生要求フラグＦＳがセットされても、機関負荷を増大可能な条件が成立するまで、即ち車線選択部１８により選択された車線に沿って車両を自動走行可能となるまで待ち、機関負荷を増大可能な条件が成立すると、即ち車線選択部１８により選択された車線に沿って車両の自動走行が開始されると、再生指令が発せられて機関負荷が増大せしめられる。機関負荷が増大せしめられると燃料添加弁６４から追加の燃料が噴射され、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元触媒６２の再生制御が開始される。

ＮＯ_Ｘ吸蔵還元触媒６２の再生制御が開始されると、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元触媒６２の温度ＴＣが次第に上昇する、このとき、機関負荷が増大せしめられているので排気ガス温は高く、従って少量の燃料でもってＮＯ_Ｘ吸蔵還元触媒６２の温度ＴＣをＳＯ_Ｘ放出温度ＴＣＸまで上昇させることができる。ＮＯ_Ｘ吸蔵還元触媒６２の温度ＴＣがＳＯ_Ｘ放出温度ＴＣＸを越えると、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元触媒６２の温度ＴＣをＳＯ_Ｘ放出温度ＴＣＸに維持するための燃料添加弁６４からの燃料噴射と、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元触媒６２からＳＯ_Ｘを放出させるためにリッチ燃焼ガスを生成させるリッチ制御とが交互に行われ、それによってＮＯ_Ｘ吸蔵還元触媒６２からＳＯ_Ｘが徐々に放出される。ＮＯ_Ｘ吸蔵還元触媒６２の再生制御が開始されてから一定時間が経過すると、即ちＮＯ_Ｘ吸蔵還元触媒６２からのＳＯ_Ｘ除去作用か完了すると、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元触媒６２の再生制御が終了せしめられる。

一方、図１８は、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元触媒６２の再生要求フラグＦＳがセットされた後、機関負荷を増大可能な条件が成立しないうちに、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元触媒６２に吸蔵されているＳＯ_Ｘ量ΣＳＯXが予め設定された第２の基準値ＳYを越えた場合を示している。この場合には、図１８からわかるように、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元触媒６２に吸蔵されているＳＯ_Ｘ量ΣＳＯXが予め設定された第２の基準値ＳYを越えるとただちに再生指令が発せられ、パティキュレートフィルタ６３の再生制御が開始される。次いで、機関負荷を増大可能な条件が成立したときに、車線選択部１８により選択された車線に沿って車両の自動走行が開始され、機関負荷が増大せしめられる。

図１９は、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元触媒６２の再生制御を行うためのルーチンを示している。なお、このルーチンは一定時間ごとの割り込みによって実行される。
図１９を参照すると、まず初めにステップ１１０において、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元触媒６２の再生要求フラグＦＳがセットされているか否かが判別される。ＮＯ_Ｘ吸蔵還元触媒６２の再生要求フラグＦＳがセットされていないときには、ステップ１１１に進んで、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元触媒６２への吸蔵ＳＯ_Ｘ量ΣＳＯXが算出される。即ち、燃料噴射弁５２からの噴射燃料中には一定の割合で硫黄成分が含まれており、従ってステップ１１１に示されるように、燃料噴射弁５２からの燃料噴射量Ｑに定数Ｃを乗算した値Ｃ・ＱをＳＯ_Ｘ量ΣＳＯXに加算することによって吸蔵ＳＯ_Ｘ量ΣＳＯXが算出される。

次いで、ステップ１１２では、吸蔵ＳＯ_Ｘ量ΣＳＯXが許容値ＳＸを越えたか否かが判別される。吸蔵ＳＯ_Ｘ量ΣＳＯXが許容値ＳＸを越えるとステップ１１３に進んで、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元触媒６２の再生要求フラグＦＳがセットされる。ＮＯ_Ｘ吸蔵還元触媒６２の再生要求フラグＦＳがセットされると、次の処理サイクルでは、ステップ１１０からステップ１１４に進む。ステップ１１４では、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元触媒６２の再生指令が発せられているか否かが判別される。ＮＯ_Ｘ吸蔵還元触媒６２の再生指令が発せられているときにはステップ１１７にジャンプする。これに対し、再生指令が発せられていないときにはステップ１１５に進んで、蔵還元触媒６２への吸蔵ＳＯ_Ｘ量ΣＳＯXが第２の基準値ＳYを越えたか否かが判別される。蔵還元触媒６２への吸蔵ＳＯ_Ｘ量ΣＳＯXが第２の基準値ＳYを越えるとステップ１１６に進んで、再生指令が発せられ、次いでステップ１１７に進む。

ステップ１１７では、燃料添加弁６４から追加の燃料が噴射され、次いでステップ１１８では、燃焼室５１にリッチ燃焼ガスを生成させるリッチ制御が行われる。次いで、ステップ１１９では、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元触媒６２の再生作用が完了したか否か、例えば、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元触媒６２の再生制御が開始されてから一定時間が経過したか否かが判別される。ＮＯ_Ｘ吸蔵還元触媒６２の再生制御が開始されてから一定時間が経過したと判別されたときにはステップ１２０に進んで燃料添加弁６４からの燃料噴射が停止され、次いでステップ１２１においてリッチ制御が停止される。次いで、ステップ１２２では吸蔵ＳＯ_Ｘ量ΣＳＯXがクリアされ、次いでステップ１２３では、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元触媒６２の再生要求フラグＦＳがりセットされる。ＮＯ_Ｘ吸蔵還元触媒６２の再生要求フラグＦＳがりセットされると、機関負荷の増大制御が停止され、再生指令が取り下げられる。次いで、機関負荷の増大制御を行わない通常の自動運転が行われる。

図２０は、排気微粒子センサ６８の再生制御のタイムチャートを示している。図２０を参照すると、図２０には、排気微粒子センサ６８の一対の薄膜電極７０．７１間を流れる電流値ＡＩの変化と、排気微粒子センサ６８の再生要求フラグＦＭの変化と、機関負荷を増大可能な条件が成立したか否か、即ち車線選択部１８により選択された車線に沿って車両を自動走行可能であるか否かと、機関負荷の変化と、電気ヒータ７２の作動状態と、排気微粒子センサ６８の温度ＴＳの変化が示されている。また、図２０には、パティキュレートフィルタ６３の故障の検出時期が示されている。このパティキュレートフィルタ６３の故障の検出時期は、パティキュレートフィルタ６３の再生制御が行われる直前、又はパティキュレートフィルタ６３の再生制御が行われた直後、又はパティキュレートフィルタ６３の再生制御が行われる直前または直後の双方とされる。

図２０に示されるように、パティキュレートフィルタ６３の故障の検出時期になったときに、排気微粒子センサ６８の一対の薄膜電極７０．７１間を流れる電流値ＡＩが予め設定された基準値ＡＸを越えていない場合には、排気微粒子センサ６８の再生要求フラグＦＭがセットされる。排気微粒子センサ６８の再生要求フラグＦＭがセットされると、機関負荷を増大可能な条件が成立するまで、即ち車線選択部１８により選択された車線に沿って車両を自動走行可能となるまで待ち、機関負荷を増大可能な条件が成立すると、即ち車線選択部１８により選択された車線に沿って車両の自動走行が開始されると、再生指令が発せられて機関負荷が増大せしめられる。機関負荷が増大せしめられると電気ヒータ７２が作動せしめられ、排気微粒子センサ６８の再生制御が開始される。

排気微粒子センサ６８の再生制御が開始されると、排気微粒子センサ６８の温度ＴＳが次第に上昇する、このとき、機関負荷が増大せしめられているので排気ガス温は高く、従って少量の電力でもって排気微粒子センサ６８の温度ＴＳを上昇させることができる。排気微粒子センサ６８の温度ＴＦが上昇せしめられると、排気微粒子センサ６８の検出部６９の表面に付着した排気微粒子の燃焼が開始され、排気微粒子センサ６８の検出部６９の表面に付着した排気微粒子が徐々に除去される。次いで、電気ヒータ７２が作動せしめられてから一定時間経過すると、電気ヒータ７２の作動が停止せしめられ、排気微粒子センサ６８の再生制御が終了せしめられる。

図２１は、パティキュレートフィルタ６３の故障検出を行うためのルーチンを示している。なお、このルーチンは一定時間ごとの割り込みによって実行される。
図２１を参照すると、まず初めにステップ１３０において、パティキュレートフィルタ６３の故障を検出すべき時期であるか否かが判別される。パティキュレートフィルタ６３の故障を検出すべき時期でないときには、処理サイクルを完了する。これに対し、パティキュレートフィルタ６３の故障を検出すべき時期であると判別されたときにはステップ１３１に進んで、一対の薄膜電極７０．７１間を流れる電流値ＡＩが予め設定された第１の基準値ＡＸを越えたか否かが判別される。一対の薄膜電極７０．７１間を流れる電流値ＡＩが予め設定された基準値ＡＸを越えていないときにはステップ１３２に進んで、排気微粒子センサ６８の再生要求フラグＦＭがセットされる。これに対し、一対の薄膜電極７０．７１間を流れる電流値ＡＩが予め設定された基準値ＡＸを越えたと判別されたときには、パティキュレートフィルタ６３が故障を生じたと判断され、ステップ１３３に進んで警告が発せられる。

図２２は、排気微粒子センサ６８の再生制御を行うためのルーチンを示している。なお、このルーチンも一定時間ごとの割り込みによって実行される。
図２２を参照すると、まず初めにステップ１４０において、排気微粒子センサ６８の再生要求フラグＦＭがセットされているか否かが判別される。排気微粒子センサ６８の再生要求フラグＦＭがセットされていないときには、処理サイクルを完了する。これに対し、排気微粒子センサ６８の再生要求フラグＦＭがセットされているときには、ステップ１４１に進み、排気微粒子センサ６８の再生指令が発せられているか否かが判別される。この排気微粒子センサ６８の再生指令は、車線選択部１８により選択された車線に沿って自動走行が開始されたときに発せられる。

排気微粒子センサ６８の再生指令が発せられるとステップ１４２に進んで、電気ヒータ７２が作動せしめられる。次いでステップ１４３では、電気ヒータ７２が作動せしめられてから一定時間経過したか否かが判別される。電気ヒータ７２が作動せしめられてから一定時間経過したと判別されたときにはステップ１４４に進んで電気ヒータ７２の作動が停止され、次いでステップ１４５において排気微粒子センサ６８の再生要求フラグＦＭがリセットされる。排気微粒子センサ６８の再生要求フラグＦＭがリセットされると、機関負荷の増大制御が停止され、再生指令が取り下げられる。次いで、機関負荷の増大制御を行わない通常の自動運転が行われる。

図２３から図２５は、本発明を実行するための走行計画の生成ルーチン示している。この走行計画の生成ルーチンは繰り返し実行される。
図２３を参照すると、まず初めにステップ２００では、ＧＰＳ受信部２で受信した自車両Ｖの位置情報に基づいて、車両位置認識部１１により、自車両Ｖの位置が認識される。次いで、ステップ２００では、外部センサ１の検出結果から、外部状況認識部１２により、自車両Ｖの外部状況および自車両Ｖの正確な位置が認識される。次いで、ステップ２０２では、内部センサ３の検出結果から、走行状態認識部１３により、自車両Ｖの走行状態が認識される。

次いで、ステップ２０３では、パティキュレートフィルタ６３の再生要求フラグＦＰがセットされているか否かが判別される。パティキュレートフィルタ６３の再生要求フラグＦＰがセットされているときには、ステップ２０８に進み、パティキュレートフィルタ６３の再生要求フラグＦＰがセットされていないときには、ステップ２０４に進む。ステップ２０４では、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元触媒６２の再生要求フラグＦＳがセットされているか否かが判別される。ＮＯ_Ｘ吸蔵還元触媒６２の再生要求フラグＦＳがセットされているときには、ステップ２０８に進み、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元触媒６２の再生要求フラグＦＳがセットされていないときには、ステップ２０５に進む。ステップ２０５では、排気微粒子センサ６８の再生要求フラグＦＭがセットされているか否かが判別される。排気微粒子センサ６８の再生要求フラグＦＭがセットされているときには、ステップ２０８に進み、排気微粒子センサ６８の再生要求フラグＦＭがセットされていないときには、ステップ２０６に進む。

即ち、パティキュレートフィルタ６３の再生要求フラグＦＰ、およびＮＯ_Ｘ吸蔵還元触媒６２の再生要求フラグＦＳ、および排気微粒子センサ６８の再生要求フラグＦＭの全てのフラグがセットされていないときにはステップ２０６に進む。ステップ２０６では、外部センサ１により検出された車両の周辺情報と地図情報に基づいて、自車両Ｖの車速ｖおよび進行方向θの時間的変化を示す複数の車両走行進路が生成される。次いで、ステップ２０７では、これら複数の車両走行進路から、法令を順守しつつ、安全にかつ最短時間で目的地に到達しうる一つの車両走行進路が決定され、この決定された車両走行進路に沿って自車両Ｖが自動走行される。即ち、このときには、機関負荷を増大させることのない通常の自動運転が行われる。

一方、パティキュレートフィルタ６３の再生要求フラグＦＰ、又はＮＯ_Ｘ吸蔵還元触媒６２の再生要求フラグＦＳ、又は排気微粒子センサ６８の再生要求フラグＦＭのいずれか一つのフラグがセットされているときにはステップ２０８に進む。このとき、パティキュレートフィルタ６３の再生要求フラグＦＰがセットされている場合にはパティキュレートフィルタ６３の再生指令が、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元触媒６２の再生要求フラグＦＳがセットされている場合にはＮＯ_Ｘ吸蔵還元触媒６２の再生指令が、排気微粒子センサ６８の再生要求フラグＦＭがセットされている場合には排気微粒子センサ６８の再生指令が、即ち、セットされている再生要求フラグに対応した再生指令が発せられている場合と発せられていない場合とがある。このとき、セットされている再生要求フラグに対応した再生指令が発せられているには、セットされている再生要求フラグに対応した再生処理が行われており、セットされている再生要求フラグに対応した再生指令が発せられていないときには、セットされている再生要求フラグに対応した再生処理は行われていない。

ステップ２０８では、車線を選択するための処理が行われる。この車線を選択するための処理が図２４および図２５に示されている。図２４および図２５を参照すると、まず初めにステップ２１１において、外部センサ１により検出された車両の周辺情報と地図情報に基づいて、現在、自車両Ｖの走行している道路が二車線以上の複数の車線を有するか否かが判別される。現在、自車両Ｖの走行している道路が二車線以上でないと判別されたとき、即ち、現在、自車両Ｖの走行している道路が一車線であると判別されたときには、図２３のステップ２０６に進む。従って、このときには、機関負荷を増大させることのない通常の自動運転が行われる。これに対し、ステップ２１１において現在、自車両Ｖの走行している道路が二車線以上の複数の車線を有すると判別されたときには、ステップ２１２に進む。

ステップ２１２では、外部センサ１により検出された車両の周辺情報に基づいて、各車線における車両の混雑の度合いが検出される。次いで、ステップ２１３では、車両の混雑度合いの低い車線が存在するか否かが判別される。この場合、前述したように、例えば自車両Ｖの位置を基準として前後１００ｍ以内に存在する他車両Ａの台数が２台以下のときには、車両の混雑の度合いが低いとされる。ステップ２１３では、車両の混雑の度合いが低い車線が存在すると判別されたときには、ステップ２１４に進んで、複数の車線のうちから車両の混雑の度合いの低い方の車線、即ち機関負荷が増大すると予測される車線が選択される。次いで、ステップ２２１に進んで、例えば、図１０Ｂに示されるように、車線Ｒ２から車線Ｒ１に車線変更する車両の走行計画が生成される。

即ち、ステップ２１１では、例えば、図１０Ｂに示されるように、外部センサ１により検出された車両の周辺情報と地図情報に基づいて、自車両Ｖの車速ｖおよび進行方向θの時間的変化を示す複数の車両走行進路が生成される。次いで、ステップ２２２では、これら複数の車両走行進路から、法令を順守しつつ、安全にかつ最短時間で目的地に到達しうる一つの車両走行進路が決定され、この決定された車両走行進路に沿って自車両Ｖが自動走行される。

一方、ステップ２１３において、車両の混雑度合いの低い車線が存在しないと判別されたときにはステップ２１５に進み、外部センサ１により検出された車両の周辺情報と地図情報に基づいて、上り勾配のカーブがあるか否か、即ち、上り勾配の坂道であって曲線上に延びる道路があるか否かが判別される。上り勾配のカーブがあると判別されたときにはステップ２１６に進み、図１１に示されるように、自車両Ｖが外側車線Ｒ２を走行しているか否かが判別される。自車両Ｖが外側車線Ｒ２を走行していると判別されたときには、ステップ２１７に進み、走行すべき車線として内側車線Ｒ１が選択される。次いで、ステップ２２１では、図１１に示されるように、自車両Ｖを外側車線Ｒ２から内側車線Ｒ１に車線変更する車両の走行計画が生成される。

一方、ステップ２１５において、上り勾配のカーブがないと判別されたときにはステップ２１８に進み、ステップ２１６において、自車両Ｖが外側車線Ｒ２を走行していないと判別されたときにもステップ２１８に進む。ステップ２１８では、外部センサ１により検出された車両の周辺情報に基づいて、自車両Ｖが、前方を走行する他車両Ａに追従して走行しているか否かが判別される。自車両Ｖが、前方を走行する他車両Ａに追従して走行していると判別されたときには、外部センサ１により検出された車両の周辺情報に基づいて、前方車両の存在しない車線があるか否か、即ち、自車両Ｖが他車両Ａに追従しないで走行し得る車線があるか否かが判別される。

前方車両の存在しない車線があると判別されたとき、即ち、自車両Ｖが他車両Ａに追従しないで走行し得る車線があると判別されたときにはステップ２２０に進み、前方車両の存在しない車線、即ち、自車両Ｖが他車両Ａに追従しないで走行し得る車線が選択される。このときには、例えば、図１２に示されるように、ステップ２２１において、自車両Ｖを、車線Ｒ２から、自車両Ｖが他車両Ａに追従しないで走行し得る車線Ｒ１に車線変更する車両の走行計画が生成される。一方、ステップ２１８において、自車両Ｖが、前方を走行する他車両Ａに追従して走行していないと判別されたとき、および、ステップ２１９において、前方車両の存在しない車線がないと判別されたとき、即ち、自車両Ｖが他車両Ａに追従しないで走行し得る車線がないと判別されたときには、図２０のステップ２０６に進み、機関負荷を増大させることのない通常の自動運転が行われる。

ステップ２２２において、機関負荷を増大させる車両の走行計画が決定され、決定された車両走行進路に沿って自車両Ｖが自動走行されると、図２３のステップ２０９に進み、
再生指令が発せられているか否かが判別される。再生指令が発せられていないときにはステップ２２０に進んで再生指令が発せられる。

即ち、図１５に示されるように、パティキュレートフィルタ６３の再生要求フラグＦＰがセットされた後、機関負荷を増大可能な条件が成立しないうちに、差圧センサ６７により検出されたパティキュレートフィルタ６３の前後差圧ΔＰが予め設定された第２の基準値ＰYを越えた場合、又は、図１８に示されるように、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元触媒６２の再生要求フラグＦＳがセットされた後、機関負荷を増大可能な条件が成立しないうちに、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元触媒６２に吸蔵されているＳＯ_Ｘ量ΣＳＯXが予め設定された第２の基準値ＳYを越えた場合には再生要求が発せられ、夫々、パティキュレートフィルタ６３の再生制御、又は、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元触媒６２の再生制御がただちに開始される。このように、パティキュレートフィルタ６３の再生制御、又は、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元触媒６２の再生制御が開始されたとき、およびこれら再生制御が行われているときには、ステップ２０８において、機関負荷を増大させる車両の車線が存在すると判別された場合には、機関負荷を増大させる車両の車線が選択され、選択された車線に沿って車両が自動運転される。

一方、図１４に示されるようにパティキュレートフィルタ６３の再生要求フラグＦＰがセットされても、機関負荷を増大可能な条件が成立するまで待っている場合、および、図１７に示されるようにＮＯ_Ｘ吸蔵還元触媒６２の再生要求フラグＦＳがセットされても、機関負荷を増大可能な条件が成立するまで待っている場合、および、図２０に示されるように排気微粒子センサ６８の再生要求フラグＦＭがセットされても、機関負荷を増大可能な条件が成立するまで待っている場合において、図２５のステップ２２２において、機関負荷を増大させる車両の走行計画が決定された場合には、機関負荷を増大可能な条件が成立したことになる。従って、この場合には、ステップ２０９からステップ２１０に進んで再生指令が発せられる。従って、その後、ステップ２０８において、機関負荷を増大させる車両の車線が存在すると判別された場合には、機関負荷を増大させる車両の車線が選択され、選択された車線に沿って車両が自動運転される。

１ 外部センサ
２ ＧＰＳ受信部
３ 内部センサ
４ 地図データベース
５ 記憶装置
１０ 電子制御ユニット
１１ 車両位置認識部
１２ 外部状況認識部
１３ 走行状態認識部
１４ 走行計画生成部
１５ 走行制御部
１６ 記憶部
１７ 再生制御部
１８ 車線選択部

Claims (12)

1. 車両の周辺情報を検出する外部センサと、電子制御ユニットとを具備しており、電子制御ユニットが、外部センサにより検出された車両の周辺情報と地図情報に基づいて、車両の自動走行を制御するように構成されている車両の自動運転装置において、
   外部センサにより検出された車両の周辺情報と地図情報に基づいて、予め設定された目標ルートに沿った車両の走行計画を生成する走行計画生成部と、
   走行計画生成部により生成された目標走行進路に従って車両が走行するように機関の駆動制御を行う走行制御部と、
   機関の排気ガス処理装置に蓄積された排気微粒子又は硫黄酸化物を除去して排気ガス処理装置を再生するための再生制御を行う再生制御部と、
   該再生制御部により排気ガス処理装置の再生制御が行われているときに、該外部センサにより検出された車両の周辺情報と地図情報に基づいて、複数の車線のうちから機関負荷が増大すると予測される車線を選択する車線選択部とを具備しており、
   該再生制御部により排気ガス処理装置の再生制御が行われているときには、車線選択部により選択された車線に沿って車両を自動走行させる自動運転車両の制御装置。
2. 該排気ガス処理装置が、排気ガス中に含まれる排気微粒子を捕集するためのパティキュレートフィルタからなり、パティキュレートフィルタを再生するときには、パティキュレートフィルタに追加の燃料が供給される請求項１に記載の自動運転車両の制御装置。
3. 該排気ガス処理装置が、排気ガス中に含まれるＮＯ_Ｘを浄化するためのＮＯ_Ｘ吸蔵還元触媒からなり、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元触媒から硫黄酸化物を放出させてＮＯ_Ｘ吸蔵還元触媒を再生するときには、ＮＯ_Ｘ吸蔵還元触媒に追加の燃料が供給される請求項１に記載の自動運転車両の制御装置。
4. 排気ガス中の排気微粒子量を検出するための排気微粒子センサを具備しており、該排気微粒子センサを昇温させて排気微粒子センサの再生制御が行われているときには、上記車線選択部により選択された車線に沿って車両が自動走行される請求項１に記載の自動運転車両の制御装置。
5. 該外部センサにより検出された自車両の周辺情報と地図情報に基づいて、自車両の走行している道路が自動車用専用道路であると判別された場合、該車線選択部は、排気ガス処理装置の再生制御を行うときには、追い越し車線又は複数の走行車線のうち追い越し車線に近い方の走行車線を、機関負荷が増大すると予測される車線として選択する請求項１に記載の自動運転車両の制御装置。
6. 該車線選択部は、排気ガス処理装置の再生制御を行うときには、複数の車線のうちから機関負荷が最も高くなると予測される車線を選択する請求項１に記載の自動運転車両の制御装置。
7. 該外部センサにより検出された車両の周辺情報に基づいて、複数の各車線についての車両の混雑の度合いが検出され、該車線選択部は、排気ガス処理装置の再生制御を行うときには、複数の車線のうちから車両の混雑の度合いの低い方の車線を選択する請求項１に記載の自動運転車両の制御装置。
8. 車両の混雑の度合いは、各車線において一定距離内を走行する車両の台数が少ないほど低いとされる請求項７に記載の自動運転車両の制御装置。
9. 該外部センサにより検出された車両の周辺情報と地図情報に基づいて、上り勾配の坂道があると予測された場合、該車線選択部は、排気ガス処理装置の再生制御を行うときには、複数の車線のうちで上り勾配の急な方の車線を選択する請求項１に記載の自動運転車両の制御装置。
10. 上り勾配の坂道が曲線道路である場合、該車線選択部は、排気ガス処理装置の再生制御を行うときには、複数の車線のうちで内側に位置する車線を選択する請求項９に記載の自動運転車両の制御装置。
11. 該外部センサにより検出された車両の周辺情報に基づいて、自車両が他車両に追従して走行していると判別された場合、該車線選択部は、排気ガス処理装置の再生制御を行うときには、自車両が他車両に追従しないで走行し得る車線を選択する請求項１に記載の自動運転車両の制御装置。
12. 排気ガス処理装置の再生指令が発せられたときに、該再生制御部は、排気ガス処理装置の再生制御をただちに行うか、又は、機関負荷を増大可能な条件が成立するまで待って排気ガス処理装置の再生制御を行う請求項１に記載の自動運転車両の制御装置。

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