JP2020032949A - 自動運転システム - Google Patents

Abstract

【課題】ドライバによる手動運転への切換えの意思を適切に判定することが可能となる自動運転システムを提供する。【解決手段】自動運転システム１００は、ドライバの操舵トルクを認識する操舵トルク認識部１５と、自動運転中においてキャンセルスイッチ６へドライバによる入力があった場合、又は、ステアリングホイール２１のタッチセンサ７でドライバによる保舵が検出された場合に、手動運転切換制御の前提の開始条件が満たされたと判定する開始条件判定部１６と、開始条件判定部１６により開始条件が満たされたと判定された場合に、当該判定からの操舵トルクの時間積分値が一定時間内に積分閾値以上となったとき、又は、当該判定後に操舵トルクが第１閾値以上となり且つ操舵トルクが第１閾値以上となってから第１閾値よりも小さい第２閾値以上である状態が一定時間継続したとき、手動運転切換制御を実行する手動運転切換部１７と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、自動運転システムに関する。

従来、車線維持のための操舵制御が実行されている状態において、ドライバによる操舵トルクの入力が継続した場合に操舵制御をキャンセルする車線維持支援装置が知られている（例えば特許文献１）。

特開２０１５−２０７１９号公報

自動運転と手動運転とを切り換え可能な車両においては、例えば車両のドライバの操舵トルクが閾値以上となった場合に自動運転から手動運転に切り換えることが考えられる。この場合、適切な手動運転への切換えを実現するためには、ドライバによる手動運転への切換えの意思を適切に判定することが望まれる。

本発明は、ドライバによる手動運転への切換えの意思を適切に判定することが可能となる自動運転システムを提供することを目的とする。

本発明に係る自動運転システムは、自動運転と手動運転とを切り換え可能な車両において車両のドライバの操舵トルクに基づき自動運転から手動運転に切り換える手動運転切換制御を実行する自動運転システムであって、ドライバの操舵トルクを認識する操舵トルク認識部と、自動運転中において手動運転切換制御を開始させるための車両の入力部へのドライバによる入力があった場合、又は、車両のステアリングホイールに設けられたタッチセンサでドライバによる保舵が検出された場合に、手動運転切換制御の前提となる開始条件が満たされたと判定する開始条件判定部と、開始条件判定部により開始条件が満たされたと判定された場合に、当該判定からの操舵トルクの時間積分値が一定時間内に所定の積分閾値以上となったとき、又は、当該判定後に操舵トルクが所定の第１閾値以上となり且つ操舵トルクが第１閾値以上となってから第１閾値よりも小さい第２閾値以上である状態が一定時間継続したとき、手動運転切換制御を実行する手動運転切換部と、を備える。

本発明によれば、ドライバによる手動運転への切換えの意思を適切に判定することが可能となる自動運転システムを提供することができる。

本実施形態に係る自動運転システムを示すブロック図である。 ステアリング装置の一例を示す概略構成図である。 手動運転切換制御の第１の実行条件を説明するための図である。 手動運転切換制御の第２の実行条件を説明するための図である。 開始条件判定処理を示すフローチャートである。 第１の実行条件判定処理を示すフローチャートである。 第２の実行条件判定処理を示すフローチャートである。 手動運転切換制御の第３の実行条件を説明するための図である。 手動運転切換制御の第４の実行条件を説明するための図である。 ステアリング装置の他の例を示す概略構成図である。 ステアリング装置の更に他の例を示す概略構成図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の説明において、同一又は相当要素には同一符号を用い、重複する説明は省略する。

図１は、本実施形態に係る自動運転システムを示すブロック図である。図１に示す本実施形態に係る自動運転システム１００は、乗用車等の車両に搭載され、車両を自動で走行させる自動運転を実行する。自動運転とは、ドライバが操作することなく車両を目的地まで走行させる車両制御である。車両は、自動運転システム１００により自動運転と手動運転とを切り換え可能に構成されている。手動運転とは、ドライバの運転操作によって車両が走行する運転状態である。

自動運転システム１００は、自動運転から手動運転に切り換える手動運転切換制御を実行する。手動運転切換制御は、ドライバの操舵トルクに基づき自動運転から手動運転に切り換える制御である。本実施形態の自動運転システム１００は、ドライバの操作に基づく所定の開始条件が満たされた場合において、ドライバの操舵トルクに基づく所定の実行条件が満たされたときに、手動運転切換制御を実行する。開始条件及び実行条件について、詳しくは後述する。

［自動運転システムの構成］
図１に示されるように、本実施形態に係る自動運転システム１００は、自動運転の車両制御を統括するＥＣＵ［Electronic Control Unit］１０を備えている。ＥＣＵ１０は、ＣＰＵ［Central Processing Unit］、ＲＯＭ［Read Only Memory］、ＲＡＭ［Random Access Memory］、ＣＡＮ［Controller Area Network］通信回路等を有する電子制御ユニットである。ＥＣＵ１０では、例えば、ＲＯＭに記憶されているプログラムをＲＡＭにロードし、ＲＡＭにロードされたプログラムをＣＰＵで実行することにより各種の機能を実現する。ＥＣＵ１０は、複数の電子制御ユニットから構成されていてもよい。

ＥＣＵ１０は、ＧＮＳＳ［Global Navigation Satellite System］受信部１、外部センサ２、内部センサ３、地図データベース４、トルクセンサ５、キャンセルスイッチ（入力部）６、タッチセンサ７、ＨＭＩ［Human Machine Interface］８、及びアクチュエータ９と接続されている。

ＧＮＳＳ受信部１は、３個以上のＧＮＳＳ衛星から信号を受信することにより、車両の位置（例えば車両の緯度及び経度）を測定する。ＧＮＳＳ受信部１は、測定した車両の位置情報をＥＣＵ１０へ送信する。

外部センサ２は、車両の周辺の状況を検出する検出器である。外部センサ２は、カメラ、レーダセンサのうち少なくとも一つを含む。

カメラは、車両の外部状況を撮像する撮像機器である。カメラは、車両のフロントガラスの裏側に設けられている。カメラは、車両の外部状況に関する撮像画像をＥＣＵ１０へ送信する。カメラは、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、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画像には、奥行き方向の情報も含まれている。

レーダセンサは、電波（例えばミリ波）又は光を利用して車両の周辺の障害物を検出する検出器である。レーダセンサには、例えば、ミリ波レーダ又はライダー［LIDAR：Light Detection And Ranging］が含まれる。レーダセンサは、電波又は光を車両の周辺に送信し、障害物で反射された電波又は光を受信することで障害物を検出する。レーダセンサは、検出した障害物情報をＥＣＵ１０へ送信する。

内部センサ３は、車両の走行状態を検出する検出器である。内部センサ３は、車速センサ、加速度センサ、及びヨーレートセンサを含む。車速センサは、車両の速度を検出する検出器である。車速センサとしては、例えば、車両の車輪又は車輪と一体に回転するドライブシャフト等に対して設けられ、車輪の回転速度を検出する車輪速センサが用いられる。車速センサは、検出した車速情報（車輪速情報）をＥＣＵ１０に送信する。

ヨーレートセンサは、車両の重心の鉛直軸周りのヨーレート（回転角速度）を検出する検出器である。ヨーレートセンサとしては、例えばジャイロセンサを用いることができる。ヨーレートセンサは、検出した車両のヨーレート情報をＥＣＵ１０へ送信する。

地図データベース４は、地図情報を記憶するデータベースである。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］内に形成されている。地図情報には、道路の位置情報、道路形状の情報（例えばカーブ、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、及び建物の位置情報等が含まれる。なお、地図データベース４は、車両と通信可能な管理センター等の施設のコンピュータに記憶されていてもよい。

地図データベース４には、例えば、自動運転を終了させる地点である切換地点に関するデータが予め記憶されている。切換地点とは、車両の自動運転を終了させ、車両の運転状態を自動運転から手動運転に切換える目標ルート上の地点である。切換地点としては、例えば、高速道路の出口地点、悪天候による交通規制の開始地点、事故による交通規制の開始地点が挙げられる。切換地点に関するデータは、地図データベース４とは異なるデータベースに記憶されていてもよい。切換地点に関するデータは車内のデータベースには含まれず、通信機能によってリモートデータサーバから与えられてもよい。

トルクセンサ５は、車両のステアリング装置２０に設けられ、操舵トルクを検出するステアリングのトルクセンサである。（詳しくは後述）。トルクセンサ５は、検出した操舵トルク情報をＥＣＵ１０へ送信する。

キャンセルスイッチ６は、後述のステアリングホイール２１に設けられた自動運転解除のためのスイッチである。キャンセルスイッチ６は、自動運転解除のための（手動運転切換制御を開始させるための）ドライバによる入力を受け付ける。キャンセルスイッチ６は、検出したドライバによる入力情報をＥＣＵ１０へ送信する。

タッチセンサ７は、後述のステアリングホイール２１に設けられている。タッチセンサ７は、ステアリングホイール２１を握るドライバの手の把持力を検出する。タッチセンサ７は、検出したドライバの把持力情報をＥＣＵ１０へ送信する。

ＨＭＩ８は、自動運転システム１００と乗員（ドライバを含む）との間で情報の入出力を行うためのインターフェイスである。ＨＭＩ８は、例えば、ディスプレイやスピーカ等を備えている。ＨＭＩ８は、ＥＣＵ１０からの制御信号に応じて、ディスプレイの画像出力及びスピーカからの音声出力を行う。ディスプレイは、ヘッドアップディスプレイであってもよい。

アクチュエータ９は、車両の走行制御を実行する装置である。アクチュエータ９は、スロットルアクチュエータ、ブレーキアクチュエータ、及び操舵アクチュエータを少なくとも含む。スロットルアクチュエータは、ＥＣＵ１０からの制御信号に応じてエンジンに対する空気の供給量（スロットル開度）を制御し、車両の駆動力を制御する。なお、車両がハイブリッド車である場合には、エンジンに対する空気の供給量の他に、動力源としてのモータにＥＣＵ１０からの制御信号が入力されて当該駆動力が制御される。車両が電気自動車である場合には、動力源としてのモータにＥＣＵ１０からの制御信号が入力されて当該駆動力が制御される。これらの場合における動力源としてのモータは、アクチュエータ９を構成する。

ブレーキアクチュエータは、ＥＣＵ１０からの制御信号に応じてブレーキシステムを制御し、車両の車輪へ付与する制動力を制御する。ブレーキシステムとしては、例えば、液圧ブレーキシステムを用いることができる。操舵アクチュエータは、電動パワーステアリング［ＥＰＳ：Electric Power-Steering］装置のうち操舵トルクを制御するＥＰＳモータの駆動を、ＥＣＵ１０からの制御信号に応じて制御する。

次に、車両のステアリング装置２０及びトルクセンサ５により検出される操舵トルクについて説明する。

図２は、車両のステアリング装置２０の構成を示す概略図である。図２に示されるように、ステアリング装置２０は、ステアリングホイール２１の操作又はＥＣＵ１０からの自動運転の制御信号に応じて前輪ＦＴを転舵する電動パワーステアリング装置である。ステアリング装置２０は、ステアリングホイール２１と、ステアリングシャフト２２と、ＥＰＳモータ２３と、ラックアンドピニオン機構２５と、タイロッド２６と、ナックルアーム２７と、を備えている。

ステアリングホイール２１は、ステアリングシャフト２２を介して、ラックアンドピニオン機構２５に接続されている。ステアリングシャフト２２には、操舵角センサ３ａ及びトルクセンサ５が設けられている。ＥＰＳモータ２３は、例えば電動モータ及び減速機等を有しており、ステアリングシャフト２２にアシストトルクを付与するようにＥＣＵ１０により制御される。本実施形態では、ステアリングシャフト２２とラックアンドピニオン機構２５とが物理的に接続されている。

ラックアンドピニオン機構２５は、ステアリングシャフト２２を介してステアリングホイール２１から伝達された回転運動を直線運動に変換する。ラックアンドピニオン機構２５の両端のそれぞれには、タイロッド２６を介してナックルアーム２７が連結されている。ナックルアーム２７は、ラックアンドピニオン機構２５の動作によってタイロッド２６を介して動作される。これにより、前輪ＦＴが転舵される。

ここで、トルクセンサ５は、ステアリングシャフト２２の中間部に設けられている。トルクセンサ５は、例えばトーションバーを含んで構成されており、ステアリングシャフト２２のねじりトルクを検出する。ステアリングシャフト２２のねじりトルクとは、ステアリングホイール２１からのトルク、ラックアンドピニオン機構２５からのトルク及びＥＰＳモータ２３の出力トルクの少なくとも何れかによって、ステアリングシャフト２２がねじられるように働くトルクである。ステアリングホイール２１からのトルクとは、ステアリングホイール２１からステアリングシャフト２２に入力されるトルクを意味し、ドライバの操舵操作による操舵トルクが含まれる。

ラックアンドピニオン機構２５からのトルクとは、ラックアンドピニオン機構２５からステアリングシャフト２２に伝達されるトルクを意味する。ラックアンドピニオン機構２５からのトルクには、例えば車両の前輪ＦＴに加えられた路面の反力による反力トルクが含まれ得る。ＥＰＳモータ２３の出力トルクとは、ＥＰＳモータ２３により出力されてステアリングシャフト２２へ伝達されるトルクを意味する。

図１に戻り、ＥＣＵ１０の機能的構成について説明する。ＥＣＵ１０は、車両位置認識部１１、走行状態認識部１２、周辺環境認識部１３、進路生成部１４、操舵トルク認識部１５、開始条件判定部１６、手動運転切換部１７、及び車両制御部１８を有している。なお、以下に説明するＥＣＵ１０の機能の一部は、車両と通信可能な管理センターなどの施設のコンピュータにおいて実行される態様であってもよい。

車両位置認識部１１は、ＧＮＳＳ受信部１の位置情報及び地図データベース４の地図情報に基づいて、車両の地図上の位置を認識する。車両位置認識部１１は、地図データベース４の地図情報に含まれた物標の位置情報及び外部センサ２の検出結果を利用して、ＳＬＡＭ［Simultaneous Localization and Mapping］技術等により車両の位置認識を精度良く行う。車両位置認識部１１は、その他、周知の手法により車両の地図上の位置を認識してもよい。

走行状態認識部１２は、内部センサ３の検出結果に基づいて、車両の走行状態を認識する。走行状態には、車両の車速、車両の加速度、車両のヨーレートが含まれる。具体的には、走行状態認識部１２は、車速センサの車速情報に基づいて、車両の車速を認識する。走行状態認識部１２は、ヨーレートセンサのヨーレート情報に基づいて、車両の向きを認識する。

周辺環境認識部１３は、外部センサ２の検出結果に基づいて、車両の周辺環境を認識する。周辺環境には、車両の周囲の物体の状況が含まれる。周辺環境認識部１３は、カメラの撮像画像及びレーダセンサの障害物情報に基づいて、周知の手法により、車両の周辺環境を認識する。

進路生成部１４は、車両の自動運転に利用される進路［trajectory］を生成する。進路生成部１４は、予め設定された目的地、地図データベース４の地図情報、車両位置認識部１１の認識した車両の地図上の位置、走行状態認識部１２の認識した車両の走行状態（車速、ヨーレートなど）、及び周辺環境認識部１３の認識した周辺環境に基づいて、種々の手法により、自動運転の進路を生成する。目的地は、車両の乗員によって設定されてもよく、自動運転システム１００又は周知のナビゲーションシステムが自動的に提案した目的地であってもよい。

操舵トルク認識部１５は、トルクセンサ５の操舵トルク情報に基づいて、ドライバの操舵トルクを認識する。操舵トルク認識部１５は、例えば、トルクセンサ５で検出されたステアリングシャフト２２のねじりトルクの絶対値を操舵トルクとして認識する。なお、操舵トルク認識部１５は、トルクセンサ５の検出結果に対してローパスフィルタ等を施すにより、ドライバの操舵操作による操舵トルクを抽出するように算出された推定トルクを操舵トルクとして認識してもよい。

開始条件判定部１６は、車両の自動運転中に開始条件が満たされたか否かを判定する。開始条件判定部１６は、キャンセルスイッチ６により検出されたドライバによる入力情報、及びタッチセンサ７により検出されたドライバの把持力情報の少なくとも何れか一方に基づいて、開始条件が満たされたか否かを判定する。開始条件とは、手動運転切換制御の前提となるドライバの操作の条件である。

例えば、キャンセルスイッチ６へのドライバによる入力は、ドライバが自動運転を解除して自ら運転する意思があることを表す操作の入力として捉えることができる。そこで、開始条件判定部１６は、開始条件として、キャンセルスイッチ６により検出されたドライバによる入力情報に基づいて、キャンセルスイッチ６への入力があるか否かを認識する。開始条件判定部１６は、キャンセルスイッチ６への入力があると認識した場合、開始条件が満たされたと判定する。一方、開始条件判定部１６は、キャンセルスイッチ６への入力がないと認識した場合、開始条件が満たされていないと判定する。

更に、ドライバによる保舵は、ドライバが自動運転を解除して自ら運転する意思があることを表す操作の入力として捉えることができる。ドライバによる保舵とは、所定の把持力閾値以上の把持力でドライバがステアリングホイール２１を把持する操作を意味する。そこで、開始条件判定部１６は、開始条件として、タッチセンサ７により検出されたドライバの把持力情報に基づいて、ドライバによる保舵が検出されたか否かを、更に判定することも可能である。

開始条件判定部１６は、ドライバがステアリングホイール２１を把持力閾値以上の把持力で把持したと認識した場合、開始条件が満たされたと判定してもよい。一方、開始条件判定部１６は、ドライバがステアリングホイール２１を把持する把持力が把持力閾値未満であると認識した場合、又は、ドライバがステアリングホイール２１を把持していないと認識した場合、開始条件が満たされていないと判定してもよい。把持力閾値は、ドライバによる保舵を検出するための把持力の閾値である。把持力閾値は、一例として、ドライバが自ら運転する手動運転時においてドライバがステアリングホイール２１を把持する把持力と同程度とすることができる。

手動運転切換部１７は、上述の開始条件が満たされたと開始条件判定部１６によって判定された場合、ドライバの操舵トルクに基づく所定の実行条件が満たされたか否かを判定する。実行条件とは、手動運転切換制御を実行するか否かを判定するためのドライバの操舵トルクの条件である。本実施形態では、手動運転切換部１７は、実行条件として、下記の第１の実行条件及び第２の実行条件の少なくとも何れか一方が満たされたか否かを判定する。

第１の実行条件の一例について、図３を参照しつつ説明する。図３は、手動運転切換制御の第１の実行条件を説明するための図である。図３の横軸は、時間を示している。時刻ｔ１は、開始条件判定部１６により開始条件が満たされたと判定された時刻である。図３の縦軸は、操舵トルクを示している。図３では、操舵トルク認識部１５により認識されたドライバの操舵トルクの時間的推移が実線で表されている。

手動運転切換部１７は、開始条件判定部１６により開始条件が満たされたと判定された場合に、当該判定からの操舵トルクの時間積分値を算出すると共に、第１の実行条件として、算出した時間積分値が一定時間内に所定の積分閾値以上となるか否かを判定する。積分閾値は、第１の実行条件が満たされたか否かを判定するための時間積分値の閾値である。積分閾値は、試験又はシミュレーション等により予め設定されていてもよい。積分閾値は、一例として、複数のドライバに対する体感評価（ドライブシミュレータによる評価を含む）により実験的に設定することができる。一定時間は、時間積分値の算出時間の上限に相当する時間である。一定時間は、試験又はシミュレーション等により予め設定されていてもよい。一定時間としては、一例として、１００ｍｓ〜３００ｍｓとすることができる。

図３の例では、手動運転切換部１７は、時刻ｔ１からの操舵トルクの時間積分値Ｇを算出する。手動運転切換部１７は、時刻ｔ１からの操舵トルクの時間積分値Ｇが一定時間内に積分閾値以上となるか否かを判定する。手動運転切換部１７は、例えば、時刻ｔ１からの操舵トルクの時間積分値Ｇが所定の積分閾値以上となった時刻ｔ２において、第１の実行条件が満たされたと判定する。手動運転切換部１７は、例えば操舵トルクの時間積分値Ｇを算出する時刻ｔ１からの算出時間が一定時間を超えた場合には、例えば直近の当該一定時間の期間において算出した操舵トルクの時間積分値Ｇを用いて、第１の実行条件が満たされたか否かを判定する。

なお、第１の実行条件の他の例として、手動運転切換部１７は、操舵トルク認識部１５により認識されたドライバの操舵トルクが所定の操舵トルク閾値以下となった場合、操舵トルクが当該操舵トルク閾値を超えるまで、時間積分値の算出を停止してもよい。また、手動運転切換部１７は、操舵トルク認識部１５により認識されたドライバの操舵トルクが操舵トルク閾値以下となった場合、時間積分値をリセットしてもよい。また、手動運転切換部１７は、操舵トルク認識部１５により認識されたドライバの操舵トルクが操舵トルク閾値以下となった場合、時間積分値から一定値を差し引いてもよい。これにより、開始条件が満たされてからドライバが保舵せずに手放した場合に、誤って手動運転切換制御が実行されることを抑制できる。また、手動運転切換部１７は、操舵トルク認識部１５により認識されたドライバの操舵トルクの大きさに応じて、時間積分値の算出の速さが可変となるような積分ゲインを設定してもよい。これにより、操舵トルクのノイズの影響を抑制しつつ、ドライバによる手動運転への切換えの意思を適切に判定することができる。

第２の実行条件の一例について、図４を参照しつつ説明する。図４は、手動運転切換制御の第２の実行条件を説明するための図である。図４の横軸は、時間を示している。時刻ｔ３は、開始条件判定部１６により開始条件が満たされたと判定された時刻である。図４の縦軸は、操舵トルクを示している。図４では、操舵トルク認識部１５により認識されたドライバの操舵トルクの時間的推移が実線で表されている。

手動運転切換部１７は、開始条件判定部１６により開始条件が満たされたと判定された場合に、第２の実行条件として、当該判定後に操舵トルクが閾値α（第１閾値）以上となり且つ操舵トルクが閾値α以上となってから閾値β（第２閾値）以上である状態が一定時間継続したか否かを判定する。

閾値αは、第２の実行条件の判定における継続時間を起算するための操舵トルクの閾値である。閾値αは、一例として、ドライバが自ら運転する手動運転時においてドライバがステアリングホイール２１を保持しているときの保持トルクの平均値と同程度とすることができる。保持トルクとは、例えば、車両が直進して走行している状態においてドライバがステアリングホイール２１に手を添えている状態で操舵トルク認識部１５により認識された操舵トルクを意味する。保持トルクの平均値は、例えば、試験により予め取得された複数のドライバの保持トルクの平均値として予め設定することができる。保持トルクの平均値は、当該ドライバによる過去の手動運転時に取得された当該ドライバの保持トルクの平均値として学習するように設定してもよい。閾値αは、例えばステアリング装置２０における摩擦トルク等に基づいて設定することができ、ドライバがステアリングホイール２１を切り込んだ際の操舵トルクよりも小さく、且つ、車両の前輪ＦＴに加えられ得る路面の反力による反力トルクよりも大きくなるように設定される。

閾値βは、第２の実行条件が満たされたか否かを判定するための操舵トルクの閾値である。閾値βは、一例として、ハンズオフトルクの平均値と同程度とすることができる。ハンズオフトルクとは、例えば、自動運転時においてドライバがステアリングホイール２１から手を離している状態で操舵トルク認識部１５により認識され得る操舵トルクを意味する。ハンズオフトルクの平均値は、例えば、試験により予め取得されたハンズオフトルクの平均値として予め設定することができる。ハンズオフトルクの平均値は、過去の自動運転時においてドライバがステアリングホイール２１から手を離している状態で操舵トルク認識部１５により認識された操舵トルクの平均値として学習するように設定してもよい。閾値βは、閾値αよりも小さく、且つ、車両の前輪ＦＴに加えられ得る路面の反力による反力トルクよりも大きくなるように設定される。

図４の例では、手動運転切換部１７は、時刻ｔ３以降において操舵トルクが閾値α以上であるか否かを判定する。手動運転切換部１７は、時刻ｔ４において、操舵トルクが閾値α以上となったと判定する。手動運転切換部１７は、時刻ｔ４以降において操舵トルクが閾値β以上であるか否かを判定する。手動運転切換部１７は、時刻ｔ４から一定時間Ｔ１が経過した時刻ｔ５まで継続して、操舵トルクが閾値β以上となっている場合、第２の実行条件が満たされたと判定する。一定時間Ｔ１は、試験又はシミュレーション等により予め設定されていてもよい。一定時間Ｔ１は、一例として、複数のドライバに対する体感評価（ドライブシミュレータによる評価を含む）により、各ドライバが最も良いと体感した秒数の平均値を求めて設定することができる。一定時間Ｔ１は、一例として、数十〜数百ｍｓとすることができる。

手動運転切換部１７は、開始条件判定部１６により開始条件が満たされたと判定された場合に、第１の実行条件又は第２の実行条件が満たされたと判定したとき、手動運転切換制御を実行し、自動運転から手動運転に切り換える。一方、手動運転切換部１７は、第１の実行条件及び第２の実行条件の何れもが満たされていないと判定した場合、手動運転切換制御を実行しない。なお、手動運転切換部１７は、所定の終了条件が満たされるまで、上記各実行条件の判定を行ってもよい。終了条件としては、例えば、第１の実行条件及び第２の実行条件の何れもが満たされたと判定することが無いまま自動運転中の車両が切換地点に到達した場合、第１の実行条件及び第２の実行条件の何れもが満たされたと判定することが無いまま開始条件が満たされてから一定時間（例えば１２秒）が経過した場合、第１の実行条件及び第２の実行条件の何れもが満たされたと判定することが無いまま開始条件が満たされてから減速して一定の終了速度閾値以下となった場合等が挙げられる。手動運転切換部１７は、上記終了条件が満たされた場合には、手動運転切換制御とは別の所定の制御により、自動運転から手動運転への切換えを強制的に行ってもよい。

車両制御部１８は、車両位置認識部１１の認識した車両の地図上の位置、走行状態認識部１２の認識した車両の走行状態、周辺環境認識部１３の認識した周辺環境、及び進路生成部１４の生成した進路に基づいて、車両の自動運転を実行する。車両制御部１８は、進路に沿って車両を走行させることで自動運転を実行する。車両制御部１８は、周知の手法により自動運転を実行する。

［演算処理の一例］
次に、自動運転システム１００による演算処理の一例について説明する。図５は、開始条件判定処理を示すフローチャートである。図５に示されるフローチャートの処理は、例えば、車両の自動運転中に実行される。

Ｓ１１において、自動運転システム１００のＥＣＵ１０は、開始条件判定部１６により、ドライバによるキャンセルスイッチ６への入力を認識したか否かの判定を行う。開始条件判定部１６は、例えば、キャンセルスイッチ６により検出されたドライバによる入力情報に基づいて、キャンセルスイッチ６への入力があるか否かを判定（認識）する。

ＥＣＵ１０は、キャンセルスイッチ６への入力がないと開始条件判定部１６により判定された場合（Ｓ１１：ＮＯ）、Ｓ１２において、開始条件判定部１６により、ドライバによる保舵を検出されたか否かの判定を行う。開始条件判定部１６は、タッチセンサ７により検出されたドライバの把持力情報に基づいて、ドライバによる保舵が検出されたか否かを判定する。

ＥＣＵ１０は、キャンセルスイッチ６への入力があったと開始条件判定部１６により判定された場合（Ｓ１１：ＹＥＳ）、又は、ドライバによる保舵が検出されたと開始条件判定部１６により判定された場合（Ｓ１２：ＹＥＳ）、Ｓ１３において、開始条件判定部１６により、開始条件が満たされたとの判定を行う。その後、ＥＣＵ１０は、図５の開始条件判定処理を終了する。

一方、ＥＣＵ１０は、ドライバによる保舵が検出されていないと開始条件判定部１６により判定された場合（Ｓ１２：ＮＯ）、開始条件が満たされたとの判定を行わず、自動運転を維持したまま、図５の開始条件判定処理を終了する。

続いて、図６は、第１の実行条件判定処理を示すフローチャートである。図６に示されるフローチャートの処理は、例えば、自動運転中において、図５の開始条件判定のＳ１３で開始条件判定部１６により開始条件が満たされたと判定された場合に実行される。

Ｓ２１において、ＥＣＵ１０は、操舵トルク認識部１５により、ドライバの操舵トルクの認識を行う。操舵トルク認識部１５は、トルクセンサ５の操舵トルク情報に基づいて、ドライバの操舵トルクを認識する。

Ｓ２２において、ＥＣＵ１０は、手動運転切換部１７により、開始条件が満たされたとの判定からの操舵トルクの時間積分値の算出を行う。手動運転切換部１７は、操舵トルク認識部１５により認識されたドライバの操舵トルクに基づいて、開始条件判定部１６により開始条件が満たされたと判定されてからの操舵トルクの時間積分値を算出する。

Ｓ２３において、ＥＣＵ１０は、手動運転切換部１７により、第１の実行条件が満たされたか否かの判定を行う。すなわち、手動運転切換部１７は、算出した操舵トルクの時間積分値が一定時間内に積分閾値以上となったか否かを判定する。

ＥＣＵ１０は、第１の実行条件が満たされたと手動運転切換部１７により判定された場合（Ｓ２３：ＹＥＳ）、Ｓ２４において、手動運転切換部１７により、手動運転切換制御の実行を行う。手動運転切換部１７は、手動運転切換制御を実行し、自動運転から手動運転に切り換える。その後、ＥＣＵ１０は、図６の第１の実行条件判定処理を終了する。

一方、ＥＣＵ１０は、第１の実行条件が満たされていないと手動運転切換部１７により判定された場合（Ｓ２３：ＮＯ）、手動運転切換制御を実行せず、自動運転を維持したまま、図６の第１の実行条件判定処理を終了する。

続いて、図７は、第２の実行条件判定処理を示すフローチャートである。図７に示されるフローチャートの処理は、例えば、自動運転中において、図５の開始条件判定のＳ１３で開始条件判定部１６により開始条件が満たされたと判定された場合に実行される。

Ｓ３１において、ＥＣＵ１０は、Ｓ２１と同様にして、操舵トルク認識部１５により、ドライバの操舵トルクの認識を行う。

Ｓ３２及びＳ３３において、ＥＣＵ１０は、手動運転切換部１７により、第２の実行条件が満たされたか否かの判定を行う。すなわち、手動運転切換部１７は、開始条件判定部１６により開始条件が満たされたとの判定後に操舵トルクが閾値α（第１閾値）以上となったか否かを判定する。ＥＣＵ１０は、開始条件が満たされたと判定された後に操舵トルクが閾値α以上となったと手動運転切換部１７により判定された場合（Ｓ３２：ＹＥＳ）、Ｓ３３において、手動運転切換部１７により、操舵トルクが閾値α以上となってから閾値β（第２閾値）以上である状態が一定時間継続したか否かの判定を行う。

ＥＣＵ１０は、第２の実行条件が満たされたと手動運転切換部１７により判定された場合（Ｓ３２：ＹＥＳ及びＳ３３：ＹＥＳ）、Ｓ３４において、手動運転切換部１７により、手動運転切換制御の実行を行う。手動運転切換部１７は、手動運転切換制御を実行し、自動運転から手動運転に切り換える。その後、ＥＣＵ１０は、図７の第２の実行条件判定処理を終了する。

一方、ＥＣＵ１０は、第２の実行条件が満たされていないと手動運転切換部１７により判定された場合（Ｓ３２：ＮＯ又はＳ３３：ＮＯ）、手動運転切換制御を実行せず、自動運転を維持したまま、図７の第２の実行条件判定処理を終了する。

［自動運転システムの作用効果］
以上説明したように、自動運転と手動運転とを切り換え可能な車両において、例えばドライバの操舵トルクが閾値以上となった場合に自動運転から手動運転に切り換えることが考えられる。ここで、例えば操舵トルクの閾値を一定値で設けた場合、閾値の大きさが大き過ぎると、操舵トルクが閾値に達するまでの間にドライバの意図によらず車両が操舵されてしまうおそれがあった。一方、閾値の大きさが小さ過ぎると、路面からの反力トルクにより、ドライバの意図によらず手動運転に切り換えられてしまうおそれがあった。

この点、自動運転システム１００によれば、開始条件判定部１６により、車両のキャンセルスイッチ６へのドライバによる入力があった場合、又は、ステアリングホイール２１に設けられたタッチセンサ７でドライバによる保舵が検出された場合に、手動運転切換制御の前提となる開始条件が満たされたと判定される。また、開始条件判定部１６により開始条件が満たされたと判定された場合に、当該判定からの操舵トルクの時間積分値が所定の積分閾値以上となったとき、又は、当該判定後に操舵トルクが閾値α以上となり且つ操舵トルクが閾値α以上となってから閾値β以上である状態が一定時間継続したとき、手動運転切換部１７により、手動運転切換制御が実行される。これにより、ドライバによる手動運転への切換えの意思を適切に判定することができる。

本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。本発明は、上述した実施形態を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した様々な形態で実施することができる。

例えば、開始条件判定部１６は、開始条件として、キャンセルスイッチ６へのドライバによる入力に基づく開始条件、及び、ドライバによる保舵の検出結果に基づく開始条件の両方を判定したが、例えば、キャンセルスイッチ６へのドライバによる入力に基づく開始条件、又は、ドライバによる保舵の検出結果に基づく開始条件の何れか一方のみで判定してもよい。

その他、開始条件判定部１６は、例えば自動運転を終了させる地点である切換地点に自動運転中の車両が近づいている場合を開始条件として、車両の切換地点への接近をドライバに報知するようにＨＭＩ８を制御してもよい。なお、上述のキャンセルスイッチ６へのドライバによる入力及びドライバによる保舵は、接近の報知に応じてドライバがした操作によるものであってもよいし、接近の報知によらずドライバがした操作によるものであってもよい。

上記実施形態では、操舵トルク認識部１５は、トルクセンサ５で検出されたステアリングシャフト２２のねじりトルクの絶対値を操舵トルクとして認識したが、トルクセンサ５で検出されたステアリングシャフト２２のねじりトルクを符号付きの操舵トルクとして認識してもよい。この場合、操舵トルクは、例えば、ステアリングシャフト２２の回転の一方側（例えば時計回り）で正とされ、他方側（例えば反時計回り）で負とされると共に、閾値α〜δは正及び負のそれぞれについて設定されていてもよい。この場合に、例えば第１の実行条件の例において開始条件が満たされてからドライバが保舵せずに手放しする状況を想定すると、手動運転切換部１７は、手放しにより０付近の正及び負の操舵トルクを操舵トルク認識部１５が継続的に認識したとしても、開始条件が満たされてからの操舵トルクの時間積分値としては、０付近の正及び負の操舵トルクを相殺するように算出することができる。

また、実行条件としては、下記の第３の実行条件及び第４の実行条件を挙げることもできる。この場合、手動運転切換部１７は、実行条件として、第１〜第３の実行条件の少なくとも何れか一つが満たされたか否か、又は、第１，第２，第４の実行条件の少なくとも何れか一つが満たされたか否かを判定してもよい。

第３の実行条件の一例について、図８を参照しつつ説明する。図８は、手動運転切換制御の第３の実行条件を説明するための図である。図８の横軸は、時間を示している。時刻ｔ６は、開始条件判定部１６により開始条件が満たされたと判定された時刻である。図８の縦軸は、操舵トルクを示している。図８では、操舵トルク認識部１５により認識されたドライバの操舵トルクの時間的推移が実線で表されている。

手動運転切換部１７は、開始条件判定部１６により開始条件が満たされたと判定された場合に、第３の実行条件として、当該判定後における操舵トルクが閾値γ以上となってから一定時間Ｔ２の期間に、操舵トルクが閾値γを跨いで増加する増加回数が所定回数以上であったか否かを判定してもよい。一定時間Ｔ２は、試験又はシミュレーション等により予め設定されていてもよい。一定時間Ｔ２は、一例として、数百ｍｓとすることができる。閾値γは、第３の実行条件の判定における一定時間Ｔ２を起算するため及び操舵トルクの増加回数をカウントするための操舵トルクの閾値である。閾値γは、試験又はシミュレーション等により予め設定されていてもよい。閾値γは、例えば閾値α又は閾値βと同じ値であってもよいし、閾値α又は閾値βと異なる値であってもよい。所定回数は、第３の実行条件が満たされたと判定されるための増加回数の閾値である。所定回数は、例えば２，３回程度とすることができる。なお、一定時間Ｔ２の起算時刻は、開始条件が満たされたと判定された直後であってもよいし、開始条件が満たされたと判定されてから所定の起算可能時間内であってもよい。

図８の例では、手動運転切換部１７は、時刻ｔ６以降において操舵トルクが閾値γ以上であるか否かを判定する。手動運転切換部１７は、時刻ｔ７において、操舵トルクが閾値γ以上となったと判定する。手動運転切換部１７は、時刻ｔ７以降において操舵トルクが閾値γを跨いで増加した増加回数をカウントする。手動運転切換部１７は、時刻ｔ７から一定時間Ｔ２が経過した時刻ｔ８において、増加回数が所定回数（ここでは例えばＰ１，Ｐ２の２回）以上であったと判定し、第３の実行条件が満たされたと判定する。

なお、第３の実行条件の他の例として、手動運転切換部１７は、開始条件判定部１６により開始条件が満たされたと判定された場合に、当該判定後における操舵トルクが閾値γ以上となってから一定時間Ｔ２の期間に、上記増加回数が上記所定回数以上であって且つ操舵トルクが閾値γ以上となっている時間の積算値が所定の積算時間閾値に達しているか否かを判定してもよい。

第４の実行条件の一例について、図９を参照しつつ説明する。図９は、手動運転切換制御の第４の実行条件を説明するための図である。図９の横軸は、時間を示している。時刻ｔ９は、開始条件判定部１６により開始条件が満たされたと判定された時刻である。図９の縦軸は、操舵トルクを示している。図９では、操舵トルク認識部１５により認識されたドライバの操舵トルクの時間的推移が実線で表されている。

手動運転切換部１７は、開始条件判定部１６により開始条件が満たされたと判定された場合に、第４の実行条件として、当該判定後における操舵トルクが閾値δ以上となってから一定時間Ｔ３の期間に、操舵トルクが閾値δを跨いで減少する減少回数が所定回数以内であったか否かを判定してもよい。一定時間Ｔ３は、試験又はシミュレーション等により予め設定されていてもよい。一定時間Ｔ３は、一例として、数百ｍｓとすることができる。一定時間Ｔ３は、一定時間Ｔ２と同じ値であってもよいし、一定時間Ｔ２と異なる値であってもよい。閾値δは、第４の実行条件の判定における一定時間Ｔ３を起算するため及び操舵トルクの減少回数をカウントするための操舵トルクの閾値である。閾値δは、試験又はシミュレーション等により予め設定されていてもよい。閾値δは、例えば閾値α又は閾値βと同じ値であってもよいし、閾値α又は閾値βと異なる値であってもよい。所定回数は、第４の実行条件が満たされたと判定されるための減少回数の閾値である。所定回数は、例えば１，２回程度とすることができる。なお、一定時間Ｔ３の起算時刻は、開始条件が満たされたと判定された直後であってもよいし、開始条件が満たされたと判定されてから所定の起算可能時間内であってもよい。

図９の例では、手動運転切換部１７は、時刻ｔ９以降において操舵トルクが閾値δ以上であるか否かを判定する。手動運転切換部１７は、時刻ｔ１０において、操舵トルクが閾値δ以上となったと判定する。手動運転切換部１７は、時刻ｔ１０以降において操舵トルクが閾値δを跨いで減少した減少回数をカウントする。手動運転切換部１７は、時刻ｔ１０から一定時間Ｔ３が経過した時刻ｔ１１において、減少回数が所定回数（ここでは例えばＰ３，Ｐ４の２回）以内であったと判定し、第４の実行条件が満たされたと判定する。

なお、第４の実行条件の他の例として、手動運転切換部１７は、開始条件判定部１６により開始条件が満たされたと判定された場合に、当該判定後における操舵トルクが閾値δ以上となってから一定時間Ｔ３の期間に、上記減少回数が上記所定回数以内であって且つ操舵トルクが閾値δ以上となっている時間の積算値が所定の積算時間閾値に達しているか否かを判定してもよい。

上記実施形態では、手動運転切換制御を開始させるための車両の入力部として、キャンセルスイッチ６を例示したが、これに限定されない。入力部としては、例えばＨＭＩ８の入力機能を有する構成（例えばナビゲーションシステム等のタッチパネルなど）を用いてもよい。

上記実施形態では、図２に示されるステアリング装置２０を例に説明したが、ステアリング装置の構成は、図２の構成に限定されない。例えば、図１０に示されるように、ステアリングシャフト２２にアシストトルクを付与するＥＰＳモータ２３に代えて、ラックアンドピニオン機構２５Ａにアシストトルクを付与するＥＰＳモータ２３Ａを有するステアリング装置２０Ａのような構成であってもよい。この構成においても、ドライバによる手動運転への切換えの意思を適切に判定することができる。

また、図１１に示されるように、ステアリングシャフト２２にアシストトルクを付与するＥＰＳモータ２３に代えて、ラックアンドピニオン機構２５Ｂにアシストトルクを付与するＥＰＳモータ２３Ｂを有すると共に、路面からの反力を模擬する反力アクチュエータ２８がステアリングシャフト２２に接続されているステアリング装置２０Ｂのような構成（いわゆるステアバイワイヤ）であってもよい。この構成においても、例えば閾値の大きさが小さ過ぎると、路面からの反力トルクが反力アクチュエータ２８を介してステアリングシャフト２２に伝達されることにより、ドライバの意図によらず手動運転に切り換えられてしまうおそれがあるのに対して、ドライバによる手動運転への切換えの意思を適切に判定することができる。

５…トルクセンサ、６…キャンセルスイッチ（入力部）、７…タッチセンサ、１０…ＥＣＵ、１５…操舵トルク認識部、１６…開始条件判定部、１７…手動運転切換部、２１…ステアリングホイール、１００…自動運転システム。

Claims (1)

1. 自動運転と手動運転とを切り換え可能な車両において前記車両のドライバの操舵トルクに基づき前記自動運転から前記手動運転に切り換える手動運転切換制御を実行する自動運転システムであって、
   前記ドライバの前記操舵トルクを認識する操舵トルク認識部と、
   前記自動運転中において前記手動運転切換制御を開始させるための前記車両の入力部への前記ドライバによる入力があった場合、又は、前記車両のステアリングホイールに設けられたタッチセンサで前記ドライバによる保舵が検出された場合に、前記手動運転切換制御の前提となる開始条件が満たされたと判定する開始条件判定部と、
   前記開始条件判定部により前記開始条件が満たされたと判定された場合に、当該判定からの前記操舵トルクの時間積分値が一定時間内に所定の積分閾値以上となったとき、又は、当該判定後に前記操舵トルクが所定の第１閾値以上となり且つ前記操舵トルクが前記第１閾値以上となってから前記第１閾値よりも小さい第２閾値以上である状態が一定時間継続したとき、前記手動運転切換制御を実行する手動運転切換部と、を備える、自動運転システム。

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