JP2020001552A - 車両制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】自動運転から手動運転に復帰したときに、ドライバに運転操作を違和感なく引き継がせる。【解決手段】車両制御装置５０は、車両の目標進行方向と実進行方向との偏差が閾値以上であるか否かを判定する判定部５１と、手動運転モードで走行中に、判定部５１により偏差が閾値以上であると判定されると、走行モードを自動運転モードに切り換えるモード切換部５２と、手動運転モード時に駆動指令に応じてモータ２と転舵アクチュエータ９とを制御する走行制御部４６と、を備える。走行制御部４６は、自動運転モードに切り換えられると、車両の実進行方向が目標進行方向に一致するようにモータ２と転舵アクチュエータ９とを制御し、モード切換部５３は、車両の実進行方向が目標進行方向に一致されると、自動運転モードから手動運転モードに切り換える。【選択図】図４

Description

本発明は、手動運転と自動運転とに切換可能な車両を制御する車両制御装置に関する。

この種の装置として、従来、手動運転と自動運転との切換を自動的に行うようにした装置が知られている（例えば特許文献１参照）。この特許文献１記載の装置では、自動運転で走行中にドライバがオーバーライドすると自動運転から手動運転に切り換え、その後、実際の車両進路と自動運転による目標進路との偏差が所定値未満で、かつ、オーバーライドが検出されないときに手動運転から自動運転に切り換える。

特許文献１：特開２０１２−５１４４１号公報

上記特許文献１記載の装置は、オーバーライドを契機として自動運転から手動運転へと一時的に切り換えるものである。一方、手動運転から自動運転へと一時的に切り換える装置にあっては、自動運転から手動運転に復帰したときに、ドライバに運転操作を違和感なく引き継がせる必要があるが、この点については上記特許文献１には何ら提案されていない。

本発明の一態様は、自動運転機能を有効化した自動運転モードと自動運転機能を無効化した手動運転モードとに走行モードを切り換え可能な車両を制御する車両制御装置であって、ドライバの操作により入力された走行用アクチュエータに対する駆動指令を検出する操作検出部と、車両の実進行方向を検出する方向検出部と、操作検出部により検出された駆動指令に応じた車両の目標進行方向と方向検出部により検出された車両の実進行方向との偏差が閾値以上であるか否かを判定する判定部と、手動運転モードで走行中に、判定部により偏差が閾値以上であると判定されると、走行モードを自動運転モードに切り換えるモード切換部と、手動運転モード時に操作検出部により検出された駆動指令に応じて走行用アクチュエータを制御する走行制御部と、を備える。走行制御部は、モード切換部により自動運転モードに切り換えられると、車両の実進行方向が目標進行方向に一致するように走行用アクチュエータを制御し、モード切換部は、走行モードを自動運転モードに切り換えた後、車両の実進行方向が目標進行方向に一致されると、自動運転モードから手動運転モードに走行モードを切り換える。

本発明によれば、手動運転モードから自動運転モードへと一時的に切り換えた後、手動運転モードに復帰したときに、ドライバに運転操作を違和感なく引き継がせることができる。

本発明の実施形態に係る制御装置が適用される自動運転車両の走行系の概略構成を示す図。 図１の自動運転車両を制御する自動運転車両システムの全体構成を概略的に示すブロック図。 車両の走行動作の一例を示す図。 本発明の実施形態に係る車両制御装置の要部構成を示すブロック図。 本発明の実施形態に係る車両制御装置による車両の挙動の変化の一例を示す図。 図４のコントローラで実行される処理の一例を示すフローチャート。 本発明の実施形態に係る車両制御装置による動作の一例を示すタイムチャート。

以下、図１〜図７を参照して本発明の実施形態について説明する。本発明の実施形態に係る車両制御装置は、自動運転機能を有する車両、すなわち自動運転車両に適用される。まず、自動運転車両の構成について説明する。

図１は、本実施形態に係る車両制御装置が適用される自動運転車両１００の走行駆動系の概略構成を示す図である。車両１００は、ドライバによる運転操作が不要な自動運転モードでの走行だけでなく、ドライバの運転操作による手動運転モードでの走行も可能である。図１に示すように、車両１００は、前後左右の４つの車輪１、すなわち、左右の前輪１ＦＬ，１ＦＲおよび左右の後輪１ＲＬ，１ＲＲの双方が駆動輪である四輪駆動車両として構成される。以下では、４つの駆動輪１ＦＬ，１ＦＲ，１ＲＬ，１ＲＲをそれぞれ左前輪、右前輪、左後輪、右後輪と呼ぶこともある。

各駆動輪１には、それぞれモータ（電動モータ）２が接続される。各モータ２はインバータ３を介してバッテリ４に接続され、バッテリ４から供給される電力によりそれぞれ駆動される。一方、モータ２が外力により駆動されると、モータ２で発電され、バッテリ４に蓄電される。このように各駆動輪１に対応してモータ２を設けることで、各駆動輪１を互いに独立して駆動することができる。なお、インバータ３は、コントローラ（図２）により制御され、これによりモータ２の駆動が制御される。

運転席には、ドライバによって回転操作されるステアリングホイール５が設けられる。ステアリングホイール５には、ステアリングホイール５と一体に回転するステアリングシャフト６の一端部が連結される。ステアリングホイール５の操作（操舵角）は操舵センサ５ａにより検出される。ステアリングシャフト６には操舵アクチュエータ７が取り付けられる。操舵アクチュエータ７は例えば電動モータにより構成され、操舵アクチュエータ７の駆動によりドライバのステアリング操作に対し反力を付与することができる。付与する操作反力は、例えばステアリングホイール５の操作量が大きいほど大きくすることができる。

前側の左右の駆動輪１ＦＬ，１ＦＲの間には、例えばラックアンドピニオン式のステアリングギヤボックス８が配置される。ステアリングギヤボックス８には、転舵アクチュエータ９が取り付けられる。転舵アクチュエータ９は例えば電動モータにより構成される。手動運転モードでは、転舵アクチュエータ９は、操舵センサ５ａにより検出された操舵角に応じて駆動される。この転舵アクチュエータ９の駆動によりステアリングギヤボックス８のラックが左右に移動し、これによりドライバのステアリング操作に応じて前側の駆動輪１ＦＬ，１ＦＲが左右に転舵される。一方、自動運転モードでは、転舵アクチュエータ９は、ドライバのステアリング操作によらずに駆動され、目標進行方向に沿って駆動輪１ＦＬ，１ＦＲが転舵される。

図２は、本実施形態に係る車両制御システム１０１の全体構成を概略的に示すブロック図である。図２に示すように、車両制御システム１０１は、コントローラ４０と、コントローラ４０にそれぞれ電気的に接続された外部センサ群３１と、内部センサ群３２と、入出力装置３３と、ＧＰＳ受信機３４と、地図データベース３５と、ナビゲーション装置３６と、通信ユニット３７と、走行用のアクチュエータＡＣとを主に有する。

外部センサ群３１は、車両１００の周辺情報である外部状況を検出する複数のセンサの総称である。例えば外部センサ群３１には、車両１００の全方位の照射光に対する散乱光を測定して車両１００から周辺の障害物までの距離を測定するライダ、電磁波を照射し反射波を検出することで車両１００の周辺の他車両や障害物等を検出するレーダ、車両１００に搭載され、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子を有して自車両の周辺（前方、後方および側方）を撮像するカメラなどが含まれる。

内部センサ群３２は、車両１００の走行状態を検出する複数のセンサの総称である。例えば内部センサ群３２には、車両１００の車速を検出する車速センサ、車両１００の前後方向の加速度および左右方向の加速度（横加速度）をそれぞれ検出する加速度センサ、車両１００の重心の鉛直軸回りの回転角速度（ヨーレート）を検出するヨーレートセンサなどが含まれる。手動運転モードでのドライバの運転操作、例えばアクセルペダルの操作、ブレーキペダルの操作、ステアリングホイール５の操作等を検出するセンサ（例えば操舵センサ５ａ）も内部センサ群３２に含まれる。

入出力装置３３は、ドライバから指令が入力されたり、ドライバに対し情報が出力されたりする装置の総称である。例えば入出力装置３３には、操作部材の操作によりドライバが各種指令を入力する各種スイッチ、ドライバが音声で指令を入力するマイク、ドライバに表示画像を介して情報を提供する表示部、ドライバに音声で情報を提供するスピーカなどが含まれる。各種スイッチには、自動運転モードおよび手動運転モードのいずれかを指令する手動自動切換スイッチが含まれる。

手動自動切換スイッチは、例えばドライバが手動操作可能なスイッチとして構成され、スイッチ操作に応じて、自動運転機能を有効化した自動運転モードまたは自動運転機能を無効化した手動運転モードへのモード切換指令を出力する。手動自動切換スイッチの操作によらずに、手動運転モードから自動運転モードへの切換、あるいは自動運転モードから手動運転モードへの切換を指令することもできる。すなわち、ドライバによる所定の操作がなされたときや所定の走行条件が成立したときに、運転モードを手動運転モードまたは自動運転モードに自動的に切り換えることもできる。

ＧＰＳ受信機３４は、複数のＧＰＳ衛星からの測位信号を受信し、これにより車両１００の絶対位置（緯度、経度など）を測定する。

地図データベース３５は、ナビゲーション装置３６に用いられる一般的な地図情報を記憶する装置であり、例えばハードディスクにより構成される。地図情報には、道路の位置情報、道路形状（曲率など）の情報、交差点や分岐点の位置情報が含まれる。なお、地図データベース３５に記憶される地図情報は、コントローラ４０の記憶部４２に記憶される高精度な地図情報とは異なる。

ナビゲーション装置３６は、ドライバにより入力された目的地までの道路上の目標経路を探索するとともに、目標経路に沿った案内を行う装置である。目的地の入力および目標経路に沿った案内は、入出力装置３３を介して行われる。入出力装置３３を介さずに、目的地を自動的に設定することもできる。目標経路は、ＧＰＳ受信機３４により測定された自車両の現在位置と、地図データベース３５に記憶された地図情報とに基づいて演算される。

通信ユニット３７は、インターネット回線などの無線通信網を含むネットワークを介して図示しない各種サーバと通信し、地図情報および交通情報などを定期的に、あるいは任意のタイミングでサーバから取得する。取得した地図情報は、地図データベース３５や記憶部４２に出力され、地図情報が更新される。取得した交通情報には、渋滞情報や、信号が赤から青に変わるまでの残り時間等の信号情報が含まれる。

アクチュエータＡＣは、車両１００の走行動作に関する各種機器を作動させるための走行用アクチュエータである。アクチュエータＡＣには、４つの駆動輪１をそれぞれ駆動する４つのモータ２、制動装置を作動するブレーキ用アクチュエータ、および前側の駆動輪１ＦＬ，１ＦＲを転舵する転舵用アクチュエータ（転舵アクチュエータ９）などが含まれる。なお、モータ２はインバータ３を介して制御されるが、図２ではインバータ３の図示を省略する。

コントローラ４０は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）により構成される。なお、モータ制御用ＥＣＵ、転舵制御用ＥＣＵ等、機能の異なる複数のＥＣＵを別々に設けることができるが、図２では、便宜上、これらＥＣＵの集合としてコントローラ４０が示される。コントローラ４０は、走行制御に係る処理を行うＣＰＵ等の演算部４１と、ＲＯＭ，ＲＡＭ，ハードディスク等の記憶部４２と、図示しないその他の周辺回路とを有するコンピュータを含んで構成される。

記憶部４２には、車線の中央位置の情報や車線位置の境界の情報等を含む高精度の詳細な地図情報が記憶される。より具体的には、地図情報として、道路情報、交通規制情報、住所情報、施設情報、電話番号情報等が記憶される。道路情報には、高速道路、有料道路、国道などの道路の種別を表す情報、道路の車線数、各車線の幅員、道路の勾配、道路の３次元座標位置、車線のカーブの曲率、車線の合流ポイントおよび分岐ポイントの位置、道路標識等の情報が含まれる。交通規制情報には、工事等により車線の走行が制限または通行止めとされている情報などが含まれる。記憶部４２には、各種制御のプログラム、プログラムで用いられる閾値等の情報も記憶される。

演算部４１は、主に自動走行に関する機能的構成として、自車位置認識部４３と、外界認識部４４と、行動計画生成部４５と、走行制御部４６とを有する。

自車位置認識部４３は、ＧＰＳ受信機３４で受信した車両１００の位置情報および地図データベース３５の地図情報に基づいて、地図上の車両１００の位置（自車位置）を認識する。記憶部４２に記憶された地図情報（建物の形状などの情報）と、外部センサ群３１が検出した車両１００の周辺情報とを用いて自車位置を認識してもよく、これにより自車位置を高精度に認識することができる。なお、道路上や道路脇の外部に設置されたセンサで自車位置を測定可能であるとき、そのセンサと通信ユニット３７を介して通信することにより、自車位置を高精度に認識することもできる。

外界認識部４４は、ライダ、レーダ、カメラ等の外部センサ群３１からの信号に基づいて車両１００の周囲の外部状況を認識する。例えば車両１００の周辺を走行する周辺車両（前方車両や後方車両）の位置や速度や加速度、車両１００の周囲に停車または駐車している周辺車両の位置、および他の物体の位置や状態などを認識する。他の物体には、標識、信号機、道路の境界線や停止線、建物、ガードレール、電柱、看板、歩行者、自転車等が含まれる。他の物体の状態には、信号機の色（赤、青、黄）、歩行者や自転車の移動速度や向きなどが含まれる。

行動計画生成部４５は、例えばナビゲーション装置３６で演算された目標経路と、自車位置認識部４３で認識された自車位置と、外界認識部４４で認識された外部状況とに基づいて、現時点から所定時間先までの車両１００の走行軌道（目標軌道）を生成する。目標経路上に目標軌道の候補となる複数の軌道が存在するときには、行動計画生成部４５は、その中から法令を順守し、かつ効率よく安全に走行する等の基準を満たす最適な軌道を選択し、選択した軌道を目標軌道とする。そして、行動計画生成部４５は、生成した目標軌道に応じた行動計画を生成する。

行動計画には、現時点から所定時間Ｔ（例えば５秒）先までの間に単位時間Δｔ（例えば０．１秒）毎に設定される走行計画データ、すなわち単位時間Δｔ毎の時刻に対応付けて設定される走行計画データが含まれる。走行計画データは、単位時間Δｔ毎の車両１００の位置データと車両状態のデータとを含む。位置データは、例えば道路上の２次元座標位置を示す目標点のデータであり、車両状態のデータは、車速を表す車速データと車両１００の向きを表す方向データなどである。走行計画は単位時間Δｔ毎に更新される。

行動計画生成部４５は、現時点から所定時間Ｔ先までの単位時間Δｔ毎の位置データを時刻順に接続することにより、目標軌道を生成する。このとき、目標軌道上の単位時間Δｔ毎の各目標点の車速（目標車速）に基づいて、単位時間Δｔ毎の加速度（目標加速度）を算出する。すなわち、行動計画生成部４５は、目標車速と目標加速度とを算出する。なお、目標加速度を走行制御部４６で算出するようにしてもよい。

走行制御部４６は、走行モード（自動運転モード、手動運転モード）に応じてアクチュエータＡＣを制御する。例えば自動運転モードにおいて、走行制御部４６は、行動計画生成部４５で生成された目標軌道に沿って車両１００が走行するように各アクチュエータＡＣを制御する。より具体的には、走行制御部４６は、自動運転モードにおいて道路勾配などにより定まる走行抵抗を考慮して、行動計画生成部４５で算出された単位時間Δｔ毎の目標加速度を得るための要求駆動力を算出する。そして、例えば内部センサ群３２により検出された実加速度が目標加速度となるようにアクチュエータＡＣをフィードバック制御する。すなわち、自車両が目標車速および目標加速度で走行するようにアクチュエータＡＣを制御する。一方、手動運転モードでは、走行制御部４６は、内部センサ群３２により取得されたドライバからの走行指令（アクセル開度、ステアリングホイール５の操舵角等）に応じて各アクチュエータＡＣを制御する。

図３は、雪道や凍結した道路等の摩擦係数が低い路面（低μ路）を手動運転モードで走行しているときの、車両１００の走行動作の一例を模式的に示す図である。図３に示すように、低μ路を手動運転モードで走行しているとき、駆動輪１ＦＬ，１ＦＲ，１ＲＬ，１ＲＲのいずれかがスリップ（空転）すると、ドライバの意図する車両１００の進行方向（目標進行方向Ａ）、すなわち駆動輪１ＦＬ，１ＦＲの転舵の方向と、実際の車両１００の進行方向（実進行方向Ｂ）とにずれが生じるおそれがある。

このようなずれをドライバの運転技量に拘らずに最適に解消するためには、手動運転モードから自動運転モードに一時的に切り換えて、ドライバの運転操作によらずにコントローラ４０が車両１００の走行動作を制御することが好ましい。さらに、自動運転モードで走行動作を制御した後、自動運転モードから手動運転モードに復帰させるとき、ドライバに違和感なく運転操作を引き継がせることが好ましい。そこで、本実施形態では、手動運転から自動運転に一時的に切り換えた後、手動運転に復帰したときに、ドライバに違和感なく運転操作を引き継がせるため、以下のように車両制御装置を構成する。

図４は、本実施形態に係る車両制御装置５０の要部構成を示すブロック図である。この車両制御装置５０は、車両１００の走行動作を制御するものであり、図２の車両制御システム１０１の一部を構成する。

図４に示すように、車両制御装置５０は、コントローラ４０と、コントローラ４０にそれぞれ接続された手動自動切換スイッチ３３ａと、操舵センサ５ａと、車速センサ３２ａと、加速度センサ３２ｂと、ヨーレートセンサ３２ｃと、カメラ３１ａと、４つのモータ２（１つのみ図示）と、操舵アクチュエータ７と、転舵アクチュエータ９と、を有する。なお、各モータ２はインバータ３を介して制御されるが、図４ではインバータ３の図示を省略する。

手動自動切換スイッチ３３ａは、ドライバの操作により切り換えられるモード選択スイッチ、すなわち手動運転モードと自動運転モードのいずれかを選択するスイッチであり、図２の入出力装置３３の一部を構成する。操舵センサ５ａ、車速センサ３２ａ、加速度センサ、およびヨーレートセンサ３２ｃは、それぞれ図２の内部センサ群３２の一部を構成する。カメラ３１ａは、車両１００の周囲を撮影するものであり、図２の外部センサ群３１の一部を構成し、カメラ３１ａにより取得された画像に基づいて、車両１００の実際の進行方向を検出することができる。すなわち、カメラ３１ａは、車両１００の進行方向を検出する検出器として機能することができる。

コントローラ４０は、主たる機能的構成として、走行制御部４６と、判定部５１と、モード切換部５２と、反力制御部５３とを有する。

判定部５１は、手動自動切換スイッチ３３ａにより手動運転モードが選択され、車両１００が手動運転モードで走行中に、車速センサ３２ａと加速度センサ３２ｂとヨーレートセンサ３２ｃとからの信号に基づいて、車両１００の挙動が急激に変化したか否かを判定する。すなわち、ドライバの運転操作による指令値に対する車両１００の動作の実測値の乖離の程度を求め、この乖離の程度が所定値以上であるか否かを判定する。この判定は、例えば車両１００が低μ路を走行中にスリップして、ドライバの運転操作による車両１００のコントロールが不能な状態になったか否かの判定に相当する。

さらに判定部５１は、操舵センサ５ａにより検出された車両１００の目標進行方向と、カメラ３１ａにより検出された車両１００の実進行方向との偏差（角度）Δαが所定値Δα１以上であるか否かを判定する。この判定は、自動運転に切り換えることにより偏差Δαを小さくする必要があるか否かの判定であり、所定値Δα１は手動運転での修正が困難な値（例えば１５°〜３０°程度）に設定される。

モード切換部５２は、手動運転モードで走行中に、車両１００がコントロール不能、かつ、判定部５１により偏差Δαが所定値Δα１以上であると判定されると、走行モードを自動運転モードに自動的に切り換える。走行モードが自動運転モードに切り換えられると、走行制御部４６は、実進行方向が目標進行方向に一致するように車両１００の挙動を制御する。図５（ａ），（ｂ）は、車両１００の挙動変化の一例を示す図である。走行制御部４６は、その処理の一例として、まず転舵アクチュエータ９に制御信号を出力し、図５（ａ）の点線から実線に示すように、転舵角（タイヤ切れ角）を小さくする。つまり、車両１００がコントロール不能な状態であるとき、駆動輪１ＦＬ，１ＦＲが転舵された状態で車両１００の進行方向を所望の方向に変更することは困難であるため、まずは転舵角を小さくして、駆動輪１ＦＬ，１ＦＲの向きを実進行方向に一致させる。

次いで、走行制御部４６は、各モータ２に制御信号を出力し、車両１００が目標進行方向を向くように、各駆動輪１の駆動トルクを制御する。すなわち、図５（ａ）の矢印に示すように各駆動輪１の駆動トルクの配分を変更する。これにより実進行方向が目標進行方向に近づく。この場合の目標進行方向としては、例えば自動運転モードに切り換わる直前に手動運転モードで指令された目標進行方向をそのまま用いる。走行制御部４６は、さらに転舵アクチュエータ９にも制御信号を出力し、図５（ｂ）に示すように、駆動輪１ＦＬ，１ＦＲを目標進行方向に向けて転舵する。これにより実進行方向が目標進行方向に一致するようになる。動運転モードに切り換わった状態では、ドライバのステアリング操作は無効化され、ステアリング操作とは無関係に駆動輪１ＦＬ，１ＦＲが転舵される。

モード切換部５２により自動運転モードに切り換えられたとき、道路状況の変化によりドライバの意図する目標進行方向が変化するおそれがある。そこで、ＧＰＳ受信機３４により検出された車両１００の現在位置と記憶部４２に記憶された地図情報、あるいはカメラ３１ａにより撮影された周囲の情報等に基づいて車両１００の目標経路、すなわち、ドライバの意図する目標進行方向を予測し、これを自動運転モード時の目標進行方向として用いてもよい。自動運転モード時のステアリングホイール５の操作を操舵センサ５ａにより検出し、その検出値に対応した方向を目標進行方向として用いてもよい。

自動運転モードでの走行により、車両１００の実進行方向が目標進行方向に一致すると、モード切換部５２は走行モードを手動運転モードに自動的に切り換える。以降、走行制御部４６は、ドライバの運転操作に従い各モータ２と転舵アクチュエータ９とを制御する。なお、走行モードの自動切換の有無を、インストルメントパネルに設けられた表示部等を介してドライバに報知するようにしてもよい。

反力制御部５３は、操舵アクチュエータ７に制御信号を出力し、ドライバのステアリング操作に対し反力を付与する。反力制御部５３は、手動運転モードで走行中だけでなく、自動運転モードで走行中においても手動運転モードと同等の反力を付与する。すなわち、ステアリング操作が無効化された状態においても、ステアリングホイール５の回転角が転舵角に対応した角度となるように反力を付与する。

図６は、予め記憶部４２に記憶されたプログラムに従い図４のコントローラ４０のＣＰＵで実行される処理の一例を示すフローチャートである。このフローチャートに示す処理は、例えば手動自動切換スイッチ３３ａにより手動運転モードが選択されると開始され、所定周期で繰り返される。

まず、ステップＳ１で、各種センサ５ａ，３２ａ，３２ｂ，３２ｃやカメラ３１ａ等からの信号を読み込む。次いで、ステップＳ２で、車速センサ３２ａと加速度センサ３２ｂとヨーレートセンサ３２ｃとからの信号に基づいて、ドライバの運転操作による車両１００のコントロールが不能な状態になったか否かを判定する。ステップＳ２で肯定されるとステップＳ３に進み、否定されるとステップＳ３〜ステップＳ５をパスしてステップＳ６に進む。

ステップＳ３では、操舵センサ５ａとカメラ３１ａとからの信号に基づいて、車両１００の実進行方向と目標進行方向との偏差Δαが所定値Δα１以上であるか否かを判定する。ステップＳ３で肯定されるとステップＳ４に進み、否定されるとステップＳ４、ステップＳ５をパスしてステップＳ６に進む。ステップＳ４では、走行モードを自動運転モードに切り換え、自動運転モードで駆動系（モータ２）と操舵系（転舵アクチュエータ９）とを制御する。例えば、車両１００の実進行方向がモード切換直前の手動運転モードで指令された目標進行方向となるように各モータ２に制御信号を出力し、各モータ２の駆動配分を調整するとともに、転舵アクチュエータ９に制御信号を出力し、転舵角を調整する。

次いで、ステップＳ５で、実進行方向と目標進行方向との偏差Δαが所定値Δα１以上であるか否かを判定する。ステップＳ５で肯定されるとステップＳ６に進み、否定されるとステップＳ４に戻る。ステップＳ６では、走行モードを手動運転モードに切り換え、手動運転モードで駆動系と操舵系とを制御する。すなわち、ドライバの運転操作に応じて各モータ２を駆動するともに、転舵アクチュエータ９を駆動する。

なお、図示は省略するが、手動運転モードで走行中には、操舵アクチュエータ７に制御信号が出力され、ステアリング操作に対し反力が付与される。自動運転モードに切り換わった後においても、同様に操舵アクチュエータ７に制御信号が出力され、ステアリング操作に対し反力が付与される。

図７は、本実施形態に係る車両制御装置５０による動作の一例を示すタイムチャートである。図７では、車両１００の実進行方向と目標進行方向との偏差Δα、車両全体の走行駆動力（総駆動力）、各駆動輪１の駆動トルク、操舵角フラグ、およびステアリング反力の時間経過に伴う変化の一例を示す。なお、操舵角フラグは、ドライバのステアリング操作が有効化されると、つまりステアリング操作に応じて駆動輪１ＦＬ，１ＦＲが転舵される場合には１に、ステアリング操作が無効化されると０にセットされる。

図７に示すように、手動運転モードで走行中に、時点ｔ１で、実進行方向と目標進行方向との偏差Δαが所定値Δα１以上になると、走行モードが手動運転モードから自動運転モードに切り換わる（ステップＳ４）。これによりドライバのステアリング操作が無効化されるとともに、実進行方向が目標進行方向に一致するように各モータ２の駆動トルクが制御される。図７の例では、このとき総駆動力が低下しているが、総駆動力を低下させないように各モータ２の駆動トルクを制御してもよい。自動運転モード時には、操舵アクチュエータ７の駆動によってステアリング反力が付与されるため、ドライバは手動運転モードのときと同様のステアリングホイール５の操作感覚を得る。

その後、時点ｔ２で、実進行方向と目標進行方向との偏差Δαが所定値Δα２（例えば０）以下になると、走行モードが手動運転モードに復帰する（ステップＳ６）。これによりドライバのステアリング操作が有効化され、以降、ステアリング操作に応じて駆動輪１ＦＬ，１ＦＲが転舵される。なお、所定値Δα２は、所定値Δα１未満であれば、０より大きくてもよい。目標進行方向は、例えば自動運転モードに切り換えられる直前のドライバのステアリング操作に応じた進行方向とされる。モード切換部５２による自動運転モードへの切り換えは自動的に行われるため、自動運転モードでの走行が開始されてもドライバはステアリング操作を継続している蓋然性が高い。このため、自動運転モードにおいて、自動運転モードでの走行が開始される直前のステアリング操作に応じた目標進行方向と実進行方向とが一致したときに、手動運転モードに復帰させることで、ドライバは違和感なく運転操作を引き継ぐことができる。

この場合、自動運転モードにおいてステアリング操作が無効化された状態でも、ステアリング反力が付与されるため、ドライバはステアリングホイールを違和感なく操作し続けることができる。これにより、自動運転モードから手動運転モードに切り換わったときのステアリング反力に変化がなく、ドライバが違和感を抱くことを防止できる。

本実施形態によれば以下のような作用効果を奏することができる。
（１）車両制御装置５０は、自動運転機能を有効化した自動運転モードと自動運転機能を無効化した手動運転モードとに走行モードを切り換え可能な車両１００を制御する。この車両制御装置５０は、ドライバの操作により入力されたアクチュエータＡＣ（モータ２や転舵アクチュエータ９等）に対する駆動指令を検出する内部センサ群３２（操舵センサ５ａなど）と、車両１００の実進行方向を検出するカメラ３１ａと、操舵センサ５ａにより検出された駆動指令に応じた車両１００の目標進行方向とカメラ３１ａにより検出された車両１００の実進行方向との偏差Δαが所定値Δα１以上であるか否かを判定する判定部５１と、手動運転モードで走行中に、判定部５１により偏差Δαが所定値Δα１以上であると判定されると、走行モードを自動運転モードに切り換えるモード切換部５２と、手動運転モード時に内部センサ群３２により検出された駆動指令に応じてアクチュエータＡＣを制御する走行制御部４６と、を備える（図２，４）。走行制御部４６は、モード切換部５２により自動運転モードに切り換えられると、車両１００の実進行方向が目標進行方向に一致するようにアクチュエータＡＣ（モータ２、転舵アクチュエータ９）を制御する。モード切換部５２は、走行モードを自動運転モードに切り換えた後、車両１００の実進行方向が目標進行方向に一致されると、自動運転モードから手動運転モードに走行モードを切り換える。

モード切換部５２による自動運転モードへの切り換えは自動的に行われるため、自動運転モードに切り換えられた場合でも、ドライバはステアリング操作を継続している蓋然性が高い。したがって、車両１００の実進行方向が目標進行方向に一致するときに、自動運転モードから手動運転モードに切り換えることで、ドライバは違和感なく運転操作を引き継ぐことができる。

（２）走行制御部４６は、モード切換部５２により自動運転モードに切り換えられると、自動運転モードに切り換えられる直前の操舵センサ５ａにより検出された駆動指令に応じた目標進行方向に実進行方向が一致するようにアクチュエータＡＣを制御する。自動運転モードへの切換は一時的であり、自動運転モードへの切換時にドライバはその直前の操作を継続している可能性が高い。このため、自動運転モードに切り換えられる直前のステアリング操作による方向を目標進行方向とすることで、運転操作の適切な引き継ぎが可能である。

（３）車両制御装置５０は、ドライバのステアリングホイール５の操作に対し反力を付与する操舵アクチュエータ７をさらに備える（図４）。操舵アクチュエータ７は、モード切換部５２により走行モードが手動運転モードから自動運転モードに切り換えられると、自動運転モードに切り換えられる直前に付与した反力を維持する。これにより自動運転モードに切り換えられた後も、ドライバは手動運転モード時と同様の操作感覚が得られ、自動運転モードへの切換を意識することなく、運転操作を引き継ぐことができる。

（４）車両制御装置５０は、ドライバの選択操作により自動運転モードおよび手動運転モードのいずれかを選択する手動自動切換スイッチ３３ａをさらに備える（図４）。モード切換部５２は、手動自動切換スイッチ３３ａにより手動運転モードが選択されることを条件として、判定部５１により偏差Δαが所定値Δα１以上であると判定されるとき、走行モードを自動運転モードに切り換える。手動運転モードをドライバ自らが選択しているとき、手動運転の要求が高いと思われるが、自動運転モードへの切換は一時的であって最小限の介入がなされるだけなので、ドライバの運転操作の要求を可及的に満足させることができる。

上記実施形態は種々の形態に変更することができる。以下、変形例について説明する。上記実施形態では、操舵センサ５ａによりドライバのステアリング操作、すなわち走行用アクチュエータの一例である転舵アクチュエータ９に対する駆動指令を検出するようにしたが、ステアリング操作反力を検出するセンサ等によりこれを検出してもよく、操作検出部は上述したものに限らない。上記実施形態では、カメラ３１ａにより車両１００の実方向を検出するようにしたが、方向検出部はこれに限らない。上記実施形態では、判定部５１で車両１００のコントロール不能の有無と車両１００の目標進行方向と実進行方向との偏差Δαが所定値（閾値）Δα１以上であるか否かを判定するようにしたが、操作検出部により検出された駆動指令に応じた車両の目標進行方向と方向検出部により検出された車両の実進行方向との偏差が閾値以上であるか否かを判定するのであれば、判定部の構成はいかなるものでもよい。

上記実施形態では、モード切換部５２により自動運転モードに切り換えられると、転舵角を一旦小さくした後、車両１００の実進行方向が目標進行方向を向くように、走行制御部４６がモータ２と転舵アクチュエータ９とを制御したが（図５（ａ），（ｂ））、自動運転モードに切り換えられた状態で車両の実進行方向が目標進行方向に一致するように走行用アクチュエータを制御するのであれば、走行制御部の構成はいかなるものでもよい。上記実施形態では、操舵アクチュエータ７によりステアリングホイール５の操作反力を付与するようにしたが、反力付与部の構成は上述したものに限らない。上記実施形態では、モード選択部としての手動自動切換スイッチ３３ａにより手動運転モードが選択されることを条件として、モード切換部５２による手動運転モードから自動運転モードおよび自動運転モードから手動運転モードへの切換制御を行うようにしたが、このようなモード選択の操作を条件とせずに、走行モードの切換を同様に行うようにしてもよい。

上記実施形態では、４つの駆動輪１にそれぞれ接続された４つのモータ２を有する車両１００に対して車両制御装置５０を適用したが、本発明の車両制御装置は、上述した車両１００に限らず、手動運転モードと自動運転モードとに切換可能に構成された種々の車両に同様に適用することができる。

以上の説明はあくまで一例であり、本発明の特徴を損なわない限り、上述した実施形態および変形例により本発明が限定されるものではない。上記実施形態と変形例の１つまたは複数を任意に組み合わせることも可能であり、変形例同士を組み合わせることも可能である。

１ 駆動輪、２ モータ、５ａ 操舵センサ、７ 操舵アクチュエータ、９ 転舵アクチュエータ、３１ａ カメラ、３３ａ 手動自動切換スイッチ、４０ コントローラ、４６ 走行制御部、５１ 判定部、５２ モード切換部、５３ 反力制御部、１００ 車両

Claims (4)

1. 自動運転機能を有効化した自動運転モードと前記自動運転機能を無効化した手動運転モードとに走行モードを切り換え可能な車両を制御する車両制御装置であって、
   ドライバの操作により入力された走行用アクチュエータに対する駆動指令を検出する操作検出部と、
   前記車両の実進行方向を検出する方向検出部と、
   前記操作検出部により検出された駆動指令に応じた前記車両の目標進行方向と前記方向検出部により検出された前記車両の実進行方向との偏差が閾値以上であるか否かを判定する判定部と、
   前記手動運転モードで走行中に、前記判定部により前記偏差が前記閾値以上であると判定されると、走行モードを前記自動運転モードに切り換えるモード切換部と、
   前記手動運転モード時に前記操作検出部により検出された駆動指令に応じて前記走行用アクチュエータを制御する走行制御部と、を備え、
   前記走行制御部は、前記モード切換部により前記自動運転モードに切り換えられると、前記車両の実進行方向が目標進行方向に一致するように前記走行用アクチュエータを制御し、
   前記モード切換部は、走行モードを前記自動運転モードに切り換えた後、前記車両の実進行方向が目標進行方向に一致されると、前記自動運転モードから前記手動運転モードに走行モードを切り換えることを特徴とする車両制御装置。
2. 請求項１に記載の車両制御装置において、
   前記走行制御部は、前記モード切換部により前記自動運転モードに切り換えられると、前記自動運転モードに切り換えられる直前の前記操作検出部により検出された駆動指令に応じた目標進行方向に実進行方向が一致するように前記走行用アクチュエータを制御することを特徴とする車両制御装置。
3. 請求項１または２に記載の車両制御装置において、
   ドライバのステアリングホイールの操作に対し反力を付与する反力付与部をさらに備え、
   前記反力付与部は、前記モード切換部により走行モードが前記手動運転モードから前記自動運転モードに切り換えられると、前記自動運転モードに切り換えられる直前に付与した反力を維持することを特徴とする車両制御装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両制御装置において、
   ドライバの選択操作により前記自動運転モードおよび前記手動運転モードのいずれかを選択するモード選択部をさらに備え、
   前記モード切換部は、前記モード選択部により前記手動運転モードが選択されることを条件として、前記判定部により前記偏差が前記閾値以上であると判定されるとき、走行モードを前記自動運転モードに切り換えることを特徴とする車両制御装置。

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