JP2020121619A - 車両制御装置および車両制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】搭乗者に与えるストレスを低減した車両制御装置を提供する。【解決手段】車両に搭載され、車両を制御する車両制御装置であって、車両の周辺情報を取得する周辺情報取得部と、車両の状態を表す車両状態量を少なくとも含む車両情報を取得する車両情報取得部と、車両の自動運転を制御する自動運転制御装置と、を備え、自動運転制御装置は、周辺情報および車両情報を用いて走行計画の制約条件を生成する制約条件判断部と、制約条件に基づいて、走行計画を生成する走行計画生成部と、走行計画に従って車両を自動運転する車両制御部と、を有し、走行計画生成部は、制約条件に従って、少なくとも車速を含む評価指標を最適化するように走行計画を生成する。【選択図】図１

Description

本発明は自動運転車両に搭載される車両制御装置に関し、特に、適切な車間距離での走行を可能とする車両制御装置に関する。

例えば、特許文献１に開示される従来の車両制御装置の構成および動作は以下の通りである。第１軌道生成部は、第１の周期で処理を実行し、自車両の将来の目標軌道である第１軌道を生成する。第２軌道生成部は、前記第１の周期より短い第２の周期で処理を実行し、第１軌道に基づいて第２軌道を生成すると共に、自車両が外部環境に基づいて停止、または低速走行している状態から自車両を加速させる場合、第１軌道より早く自車両を発進させる第２軌道を生成する。そして、走行制御部は、第２軌道生成部により生成された第２軌道に基づいて、自車両の走行を制御する。

国際公開第２０１７／１５９５３９号

上述したように、従来の車両制御装置は、停止または低速走行時から発進時の制御において発進の応答性を良くしているが、自車両と自車両の前後の他車両とで、同じ時刻に発進し、同じ速度曲線で制御を行うと車間距離が狭い状態で走行することとなり、搭乗者にストレスを与える可能性があった。

本発明は上記のような問題を解決するためになされたものであり、搭乗者に与えるストレスを低減した車両制御装置を提供することを目的とする。

本発明に係る車両制御装置は、車両に搭載され、前記車両を制御する車両制御装置であって、前記車両の周辺情報を取得する周辺情報取得部と、前記車両の状態を表す車両状態量を少なくとも含む車両情報を取得する車両情報取得部と、前記車両の自動運転を制御する自動運転制御装置と、を備え、前記自動運転制御装置は、前記周辺情報および前記車両情報を用いて走行計画の制約条件を生成する制約条件判断部と、前記制約条件に基づいて、走行計画を生成する走行計画生成部と、前記走行計画に従って前記車両を自動運転する車両制御部と、を有し、前記走行計画生成部は、前記制約条件に従って、少なくとも車速を含む評価指標を最適化するように前記走行計画を生成する。

本発明に係る車両制御装置によれば、少なくとも車速を含む評価指標を最適化するように走行計画を生成するので、他車両との車間距離が狭い状態で走行する場合のようなストレスを搭乗者に与えることが低減される。

本発明に係る実施の形態１の車両制御装置の構成を示す機能ブロック図である。 本発明に係る実施の形態１の車両制御装置による車両制御方法を説明するフローチャートである。 走行計画の一例を概念的に説明する図である。 自車両が停止線で停車している先頭車両である場合の動作を説明する図である。 車間距離を制約条件とする場合の車間距離の設定例を示す図である。 車間距離を制約条件とする場合の車間距離の設定例を示す図である。 本発明に係る実施の形態２の車両制御装置の構成を示す機能ブロック図である。

＜実施の形態１＞
＜装置構成＞
以下、本発明に係る実施の形態１について図１〜図６を用いて説明する。図１は、実施の形態１の車両制御装置１００の構成を示す機能ブロック図である。

図１に示すように車両制御装置１００は、周辺情報取得部１、車両情報取得部２、通知部５、アクチュエータ６および自動運転制御装置１０を備えている。

周辺情報取得部１は、自車両の周辺環境の状態を示す周辺情報を取得するセンサ群を有している。周辺情報取得部１のセンサ群としては、例えば、ＧＰＳ（Global Positioning System）装置、車載通信機、周辺センサ、ナビゲーションシステムなどがある。

ＧＰＳ装置は、複数のＧＰＳ衛星からＧＰＳ信号を受信して、自車両の位置を測位する。車載通信機は、自車両と他車両との間の車車間通信、または自車両と路側機との間の路車間通信を行う。周辺センサは、ミリ波レーダーおよび超音波ソナーなどの距離感知センサであり、自車両の周辺に存在する他車両、歩行者、建物、および障害物などの物体の位置を検出し、検出した物体が他車両および歩行者などの移動体である場合は、当該移動体の移動速度を検出する。ナビゲーションシステムは、地図情報と、ＧＰＳ装置で取得した自車両の位置情報とを用いて、地図上に自車両の現在位置を表示する、または自車両の現在位置から目的地までの経路を表示する。地図情報は、例えば車載通信機を用いて外部から取得することができる。なお、周辺情報取得部１のセンサはこれらに限られず、自車両の周辺環境の状態を認識できるものであれば、車載カメラなどをセンサとして用いても良い。

車両情報取得部２は、車両の情報である車両情報を取得する。車両情報には、車両の状態を表す車両状態量が含まれる。車両情報取得部２には、例えば、舵角センサ、車速センサ、ウィンカーセンサ、ライトセンサ、ヨーレートセンサ、加速度センサが含まれる。

舵角センサは、自車両のステアリング角を検出する。車速センサは、自車両の走行速度を検出する。ウィンカーセンサは、自車両の方向指示器の指示方向を検出する。ライトセンサは、自車両のライトのオンおよびオフを検出する。ヨーレートセンサは、自車両のヨーレートを検出し、加速度センサは、自車両の加速度を検出する。

なお、車両情報取得部２を構成するセンサ群は、上記で例示したセンサに限るものではなく、例えば、ブレーキ、ギア、またはワイパーなどの動作状態を検出するセンサなど、自車両の動作状態を認識することができるものであれば、他のセンサであっても良い。

自動運転制御装置１０は、他車両およびインフラシステムなどの外部システム２００との通信データを送受信する通信部１１、周辺情報取得部１から入力された周辺情報および車両情報取得部２から入力された車両情報を用いて走行(速度)計画を立てるための制約条件を判断する制約条件判断部１２、周辺情報、車両情報、通信データおよび制約条件に基づいて、適切な車間距離で自車両を走行させるように走行計画を生成する走行計画生成部１３および走行計画生成部１３で立案した走行計画に従いアクチュエータ６を制御する車両制御部１４を有している。

自動運転を実現するには、自動ブレーキ、ＡＣＣ（Adaptive Cruise Control）などの自動加減速制御、自動駐車制御および車線維持制御などが必要であり、自動運転制御装置１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）などのプロセッサを有し、これらのプロセッサで、図示されない記憶装置に格納されるプログラムを実行することで自動運転を実現する。

通知部５は、自動運転制御装置１０の車両制御部１４から出力される各種の情報、例えば、自動運転のレベル、故障状態、運転権限の移行、自車両の状態遷移等を搭乗者に通知する装置であり、液晶表示装置、ＨＵＤ（Head-Up Display）などの表示装置と、スピーカなどの音声出力装置を有したＨＭＩ（Human Machine Interface）で構成される。

アクチュエータ６は、例えばステアリング、スロットル、ブレーキ、シフト、ウィンカー等の自車両の自動運転を実現するために必要な機器の総称である。

＜動作＞
次に、図２に示すフローチャートを用いて車両制御装置１００による車両制御方法を説明する。

イグニッションスイッチのオンなどにより自車両が動作を開始すると、まず、周辺情報取得部１および車両情報取得部２が、車両情報、周辺情報、路車間情報、車々間情報等の入力情報を取得する（ステップＳ１）。

そして、取得したこれらの情報に基づいて、自動運転制御装置１０が自車両が外部環境に起因して停止しているか否かを判断する（ステップＳ２）。すなわち、周辺情報により自車両の周辺に他車両が存在することを検出し、車両情報として車速センサが速度を検出している場合には自車両は停止していないと判断するが、速度を検出していない場合には、例えば、信号待ちで自車両は停止していると判断する。

ステップＳ２において、停止していると判断される場合（ＹＥＳの場合）は、制約条件判断部１２が制約条件を生成し（ステップＳ３）、生成された制約条件に基づいて走行計画生成部１３が走行計画を生成する（ステップＳ４）。制約条件および走行計画の生成方法については後に説明する。

一方、ステップＳ２において、停止していないと判断される場合（ＮＯの場合）は、制約条件判断部１２が制約条件を更新する（ステップＳ８）。停止していない、すなわち、走行計画に従っての走行中であるので、車両情報、周辺情報等の入力情報が刻々と更新され、更新された入力情報に基づいて制約条件の更新（再生成）を行う。

そして、更新された制約条件に基づいて走行計画生成部１３が走行計画を更新し（ステップＳ９）、更新された走行計画に従って車両制御部１４がアクチュエータ６を制御して走行する（ステップＳ１０）。なお、車両が遅滞なく走行している場合にはステップＳ９で制約条件を設定せずとも良く、その場合はステップＳ１０では制約条件なしとして走行計画を生成する。

ステップＳ４において走行計画を生成した後は、車両制御部１４が、入力情報から自車両が外部環境により停止している状態から発進可能になったか否かを判断し（ステップＳ５）、発進可能になったと判断される場合（ＹＥＳの場合）は、走行計画に従って車両制御部１４がアクチュエータ６を制御して走行する（ステップＳ６）。

一方、ステップＳ５において発進可能になったと判断されない場合（ＮＯの場合）は、ステップＳ１以下の動作を繰り返す。

ステップＳ６およびＳ１０で走行している状態において、車両制御部１４は、自車両が走行を終了したか否かの判断を繰り返し（ステップＳ７）、走行終了と判断される場合（ＹＥＳの場合）は、一連の動作を終了し、走行終了と判断されない場合（ＮＯの場合）は、ステップＳ１以下の動作を繰り返す。なお、走行終了の判断は、例えば、ナビゲーションシステムなどで設定した目的地に自車両が到着した場合、または、イグニッションスイッチをオフして自車両を停止させた場合に走行終了と判断する。

次に、ステップＳ３およびＳ４の処理について、交差点で自車両が停止している状態から発進する場合を例に採ってさらに説明する。

＜交差点での停止状態からの発進（自車両が先頭の場合）＞
自車両が車列の先頭にあり、信号待ちによる交差点での停止状態から発進する場合について説明する。制約条件判断部１２は、入力情報に基づいて制約条件を生成し、生成した制約条件を走行計画生成部１３に入力する。入力情報としては、停止位置情報（自車両が交差点の先頭に停止しているか否かの情報）、発進可能タイミング情報（何秒後に発進可能かの情報）、車速制限区間および車速制限時間の情報、後方車両との車間距離の情報、交差点の通行可能時間の情報、ブレーキ性能の情報、自車両の加速性能の情報が挙げられる。

＜停止位置情報＞
停止位置情報は、通信部１１を介して他車両およびインフラシステムなどの外部システム２００から取得することができる。

他車両から取得する例としては、他車両から停止線の位置情報(座標)を取得し、自車両に搭載されたＧＰＳ装置から自車両の位置情報を取得することで、自車両が交差点の先頭、すなわち停止線の位置に停止しているか否かを判断することができる。

インフラシステムから取得する例としては、インフラシステム、例えば交差点に配置されている路側機から停止線の位置情報（座標）を取得し、自車両に搭載されたＧＰＳ装置から自車両の位置情報を取得することで、自車両が交差点の先頭、すなわち停止線の位置に停止しているか否かを判断することができる。

上記以外にも、周辺情報取得部１を構成する車載カメラ、例えば前方カメラ等で自車両前方に車両がいるか否かを判断し、また、白線検出カメラで停止線の位置を確認することで、自車両が交差点の先頭、すなわち停止線の位置に停止しているか否かを判断することができる。なお、停止位置情報の取得方法および判断方法は上記の手法に限定されない。

＜発進可能タイミング情報＞
発進可能タイミング情報は、通信部１１を介して他車両およびインフラシステムなどの外部システム２００から取得することができる。

他車両から取得する例としては、例えば、交差点で停止している場合は、他車両から信号が青になるまでの時間情報を取得する。なお、当該他車両はインフラシステム、例えば交差点の信号機から信号情報を取得する機能を有している車両である。信号が青になるまでの時間情報を得ることで、信号が青になるタイミングと同時に自車両を発進させるような走行計画を立てることが可能となる。

また、渋滞、道路工事規制で停止している場合は、他車両から先頭車両が発進した時間情報を取得する。なお、当該他車両は、先頭車両が判別できるような位置にあり、例えば、車載カメラで先頭車両の発進を判断できるような機能を有している車両である。先頭車両が発進した時間情報を取得することで、先頭車両と同時に自車両を発進させるような走行計画を立てることが可能となる。

インフラシステムから取得する例としては、例えば、交差点で停止している場合は、インフラシステム、例えば交差点の信号機から信号情報を取得し、信号が青になるまでの時間情報を取得する。信号が青になるまでの時間情報を得ることで、信号が青になるタイミングと同時に自車両を発進させるような走行計画を立てることが可能となる。

また、渋滞、道路工事規制で停止している場合は、インフラシステム、例えば道路に沿って配置されている路側機から先頭車両が発進した時刻を取得する。この場合、先頭車両は、路側機に発進した時刻を送信する機能を有している車両であり、インフラシステムはその情報を送信圏内の車両に送信する機能を有している。先頭車両が発進した時間情報を取得することで、先頭車両と同時に自車両を発進させるような走行計画を立てることが可能となる。時間情報は、先頭車両が発進した時刻でも良いし、先頭車両が発進した/発進していないというフラグ情報でも良い。

上記以外にも、信号が青になるまでの時間が表示される信号機がある場合、周辺情報取得部１を構成する車載カメラ、例えば前方カメラ等で自車両前方の信号機を撮影し、カメラ画像を解析して青になるまでの時間情報を取得することもできる。

＜車速制限区間および車速制限時間の情報＞
車速制限区間の情報は、通信部１１を介して他車両およびインフラシステムなどの外部システム２００から取得することができる。

他車両から取得する例としては、他車両から制限速度の区間情報を取得する。この場合、当該他車両はインフラシステム、例えば交差点に配置されている路側機から制限速度の区間情報を取得する機能を有している車両である。

インフラシステムから取得する例としては、インフラシステム、例えば交差点に配置されている路側機から制限速度の区間情報を取得する。

また、車速制限時間の情報は、車速制限区間の情報に基づいて、制約条件判断部１２において設定することができる。例えば、３０ｋｍ／ｈの車速制限区間が、この先５００ｍに渡って続く場合、車速制限時間は１分間に設定する。

また、外部からの情報を用いずに自車両で任意に決定するようにしても良い。例えば、自車両の停止位置から前方２０ｍの区間を車速制限区間としたり、自車両が発進してから１０秒間は車速を３０ｋｍ／ｈに制限したりするようにしても良い。この場合、自車両の停止位置ではなく停止線の位置から車速制限区間および車速制限時間設定するようにしても良い。

＜後方車両との車間距離の情報＞
後方車両との車間距離の情報は、例えば、ナビゲーションシステムのＨＭＩを介して運転者等の搭乗者が入力する。この場合、車間距離を設定するようにしても良いし、大距離、中距離、小距離のように大まかな設定から選択するようにしても良いし、さらに大まかに、後方車両が接近して走行しても良いか、良くないかをＹＥＳ、ＮＯで設定するようにしても良い。

＜交差点の通行可能時間の情報＞
交差点の通行可能時間の情報は、通信部１１を介してインフラシステムから取得することができる。例えば交差点の信号機から、信号が青になってから赤に変わるまでの時間を取得することで、交差点の通行可能時間の情報を取得する。

＜ブレーキ性能の情報＞
ブレーキ性能の情報としては、自車両のブレーキ性能の情報と他車両のブレーキ性能の情報を含み、自車両のブレーキ性能の情報は、車両情報取得部２からの車両情報として取得することができる。他車両のブレーキ性能の情報は、情報通信部１１を介して他車両から取得することができる。なお、ブレーキ性能としては、日常の走行において制動距離を記録して判断することもでき、点検時期から時間の経過と共にブレーキパットおよびディスクが摩耗することを想定してブレーキ性能を判断することもできる。なお、他車両から取得するブレーキ性能の情報は、当該他車両で上記のような判断を行って、その結果を車両情報として外部に送信することで取得することができる。

＜自車両の加速性能の情報＞
自車両の加速性能の情報は、車両情報取得部２からの車両情報として取得することができる。

＜制約条件の生成＞
以上説明した入力情報に基づいて制約条件判断部１２で生成する制約条件の例について以下に説明する。

制約条件の１つとしては、停車していた位置から所定距離または所定時間が経過するまでは、速度または加速度を制限するような制約条件が挙げられる。これは、入力情報に含まれる後方車両との車間距離の情報に基づいて生成され、後方車両の速度および加速度に応じて車間距離を変更し、車間距離を保つような走行計画を立てるための制約条件である。

このような制約条件を生成することで、後方車両が接近し過ぎることで運転者を含む搭乗者にストレスを与えることが低減される。

なお、停止線から一定時間または一定距離を過ぎた場合、すなわち制約条件が解けた場合には、車速を上げ、後方車両との車間距離を広げるような走行計画とする。これにより、交差点などを通過した後はスムーズに巡航走行に移行できる。

また、上記制約条件は、直後の後方車両だけでなく、交差点を走行する全ての他車両に対しても課すようにしても良い。制限速度より低速となるように速度を制限することで、他車両の搭乗者も車間距離が接近することによるストレスを受けずに済む。

また、当該制約条件に基づいて立てた走行計画は、後方車両に対して送信することで、先頭車両である自車両から「先頭車両が停車していた位置から所定距離または所定時間が経過するまでは、速度を制限する」との制約条件を課すことができる。この制約条件を課された後方車両は、制約条件が解けた順に制限速度まで加速することとなる。

なお、車両情報取得部２のセンサとしてドライバモニタを加え、運転者の心拍数をモニタするなどしてストレスを数値化し、運転者を含む搭乗者にストレスを与えるような速度および加速度の情報を取得し、そのような速度または加速度とならないように制限しても良い。もちろん、公知の情報から搭乗者にストレスを与えるような速度および加速度を取得して、制限をかけるようにしても良い。

より単純には、ドライバモニタにより運転者の視線を検出し、運転者が前方を見ていない状態であれば、搭乗者にストレスを与えるような速度および加速度ではないと判断しても良い。緊急時などは運転者が車両操作を行うが、それ以外は運転者は車両操作を行う必要がないレベル３以上の自動運転が可能な車両であれば、運転者が前方を見ていない状態もあり得るので、上記のような判断手法を用いることも考えられる。

また、制約条件の１つとしては、自車両に後続して交差点の通行可能時間内に通行できる車両数を最大にするような制約条件が挙げられる。これは、入力情報に含まれる交差点の通行可能時間の情報に基づいて生成され、交差点の通行可能時間内に交差点を通過可能な車両数ができるだけ多くなるように車間距離、速度、加速度を設定する。そして、当該制約条件に基づいて立てた走行計画を後方車両に対して送信することで、当該走行計画を受け取ることができる後方車両両を自車の走行計画に従わせることで、通行可能時間内に交差点を通過できる車両数を増やすことができる。なお、走行計画を受け取ることができない後方車両があった場合でも、当該後方車両が前方車両との車間距離を保つような機能を有している場合は、自車両(先頭車両)が制約条件の区間を走行中は、当該後方車両は自車両に追従した運転をするものと考えられる。

このような制約条件を生成することで、通行可能時間内に交差点を通過できる車両数を増やすことで、渋滞の緩和に寄与する。

また、制約条件の１つとしては、信号が進めを表す状態に変わったタイミングなど走行可能となった場合に発進するような制約条件が挙げられる。これは、入力情報に含まれる発進可能タイミング情報に基づいて生成される。

このような制約条件を生成することで、信号が進めを表す状態に変わったタイミングで車列が一斉に動き出すこととなり、ロスタイムを削減して渋滞の緩和に寄与する。

なお、以上説明した制約条件は単独で用いて走行計画を立てても良いが、複数を組み合わせて走行計画を立てても良い。

＜走行計画の生成＞
以上説明した制約条件に基づいて走行計画生成部１３は、交差点の通行車両数および搭乗者がストレスを感じない車速、加速度、車間距離などの評価指標を最適化するように走行計画を立てる。

評価指標として車速を用いる場合、例えば、車速が３０ｋｍ／ｈならストレスを感じないが、４０ｋｍ／ｈならストレスを感じるのであれば、３０ｋｍ／ｈが最適化された値となる。

また、評価指標として加速度を用いる場合、重力加速度１．０Ｇに対して、０．１Ｇがストレスを感じない最大の加速度とすると、０．１Ｇが最適化された値となる。

また、評価指標として後方車両との車間距離を用いる場合、車間距離５ｍがストレスを感じない最短の車間距離とすると、５ｍが最適化された値となる。

このように車速、加速度、車間距離は、搭乗者のストレスに直結するパラメータであり、評価指標として実効的である。

これらの評価指標は単独で用いて走行計画を立てても良いが、複数を組み合わせて走行計画を立てても良い。また、各指標に優先順位を設けても良い。

上述した評価指標の具体的な値は、搭乗者ごとに設定可能としても良いし、例えばドライバモニタにより走行中に搭乗者の状態をモニタしながらストレスを感じない値に調整されるようにしても良い。

走行計画生成部１３は、基本的には自車両の停車位置から一定時間または一定距離が過ぎるまでの走行計画を立てるが、一定時間または一定距離は交差点ごとに変えても良い。

走行計画を生成する手法としては、上述した評価指標を最適化するものであり、例えば、２次計画法または遺伝的アルゴリズム（ＧＡ：Genetic Algorithms)法のような最適化問題を解く手法などが考えられるが、効果指標となる評価指標を最適化するものであれば何でも良い。

遺伝的アルゴリズムは、生物の進化をベースとした最適化手法であり、環境に適応した強い個体の遺伝子が次世代に生き残り、交叉や突然変異により子孫を残すことを繰り返しながら最適解に近づける手法である。２次計画法は、目的関数、制約条件を全て２次式、１次式で定義し、数式に基づいて最適解を求める手法である。全ての数式が２次式以下のため、微分して０になるところで極大値や極小値をとるので、微分方程式を解くことで最適解が得られる。

＜走行計画の例＞
走行計画生成部１３で生成された走行計画の一例について、図３を用いて概念的に説明する。図３は横軸（Ｘ軸）に時間[ｓ]経過を示し、縦軸（Ｙ軸）に停止線からの距離[ｍ]を示したグラフであり、原点０を自車両（１台目）の停止位置とし、Ｙ軸上のマイナス方向に、２台目、３台目および４台目の車両が１列に並んでいる状態を想定し、１台目〜４台目の車両の速度曲線を、それぞれＶ１、Ｖ２、Ｖ３およびＶ４として示している。

また、Ｙ軸上において停止線からプラス方向に所定距離離れた位置の破線ＤＬは、停止線からの制限区間を表している。

制限区間内では先頭車両（自車両）の停車位置から所定距離、時間が経過するまでは、速度を制限し、車両群の車間距離を一定に保ちながら走行し、制限区間を過ぎたら車速を上げて後方車両との車間距離を確保する走行計画となっている。また、交差点の通行可能時間内に通行できる車両数が最大になるように、制限区間内では車間距離は短いまま走行する走行計画となっている。

また、４台目の車両は走行計画を受け取ることができなかった車両であるが、速度曲線Ｖ４で示されるように、当該車両は先行車両に追従して走行するので車間距離は広がっていない。

図４は、自車両が停止線で停車している先頭車両である場合の動作を説明する図である。停止線ＳＬで停車する先頭車両である自車両ＯＶは、作成した走行計画、入手した停止位置情報、車間距離設定情報、車速制限区間情報、発進可能タイミング情報、交差点通行可能時間情報およびブレーキ性能情報をインフラシステムである路側機３００と他車両ＡＶに対して送信し、他車両ＡＶと共有する。自車両ＯＶは他車両ＡＶおよび路側機３００と通信し、他車両ＡＶも路側機３００と通信する。

自車両ＯＶの位置から破線ＤＬまでが車速制限区間であり、車速は例えば２０ｋｍ／ｈ以下に制限される。また、車速制限区間内では交差点の通行可能時間内に通行できる車両数が最大になるように、車速制限区間内では車間距離は短いまま走行する。そして、車速制限区間を過ぎた車両から速度を上げ、後方車両との車間距離を広げる。

＜交差点での停止状態からの発進（自車両が先頭ではない場合）＞
次に、自車両が先頭車両ではない場合に交差点で停止している状態から発進する場合について説明する。

入力情報としては、先に説明した自車両が先頭車両である場合の入力情報に、前方車両との車間距離の情報を追加する。

前方車両との車間距離の情報は、例えば、ナビゲーションシステムのＨＭＩを介して運転者等の搭乗者が入力する。この場合、車間距離を設定するようにしても良いし、大距離、中距離、小距離のように大まかな設定から選択するようにしても良いし、さらに大まかに、前方車両に接近して走行しても良いか、良くないかをＹＥＳ、ＮＯで設定するようにしても良い。

＜制約条件の生成＞
以上説明した入力情報に基づいて制約条件判断部１２で生成する制約条件の例について以下に説明する。

制約条件の１つとしては、前方車両の車速変更のタイミング、すなわち、速度制限区間の通過のタイミングに合わせて自車両も車速変更する。これは、前方車両から走行計画を取得し、それに従うだけあるので、最適化演算は不要となる。

また、車間距離を広げたくない場合は、前方車両に追従するだけの制約条件としても良い。この場合も最適化演算は不要となる。

一方、前方車両には接近されたくないが、自車両は前方車両に近づいて走行したい場合は、前方車両の制約条件（車間距離）を通信によって取得し、前方車両で設定された車間距離に従っても良いし、前方車両との車間距離を例えば小距離とし、この制約条件を優先させることで前方車両に近づいて走行しても良い。この場合は走行計画を立てるので最適化演算は必要となる。なお、自車両で生成した走行計画は、通信部１１を介して他車両およびインフラシステムなどに出力する。

以上説明した車間距離を制約条件とする場合の車間距離の設定の例を、図５および図６を用いて説明する。

図５は、自車両が先頭車両ではない場合の前方車両との車間距離の関係を示す図であり、図６は、自車両が先頭車両である場合の後方車両との車間距離の関係を示す図である。

図５において、１段目は前方車両の車間距離の設定が「大（大距離）」となっており、自車両の車間距離の設定も「大」の場合、車間距離の制約条件は「大」とする例を示している。

また、２段目は前方車両の車間距離の設定が「大」となっており、自車両の車間距離の設定は「小（小距離）」の場合、前方車両の設定に従い車間距離の制約条件は「大」とする例を示している。

３段目は前方車両の車間距離の設定が「小」となっており、自車両の車間距離の設定は「大」の場合、自車両の設定に従い車間距離の制約条件は「大」とする例を示している。

４段目は前方車両の車間距離の設定が「小」となっており、自車両の車間距離の設定も「小」の場合、車間距離の制約条件は「小」とする例を示している。

図６において、１段目は後方車両の車間距離の設定が「大」となっており、自車両の車間距離の設定も「大」の場合、車間距離の制約条件は「大」とする例を示している。

また、２段目は後方車両の車間距離の設定が「大」となっており、自車両の車間距離の設定は「小（小距離）」の場合、後方車両の設定に従い車間距離の制約条件は「小」とする例を示している。

３段目は後方車両の車間距離の設定が「小」となっており、自車両の車間距離の設定は「大」の場合、自車両の設定に従い車間距離の制約条件は「大」とする例を示している。

４段目は後方車両の車間距離の設定が「小」となっており、自車両の車間距離の設定も「小」の場合、車間距離の制約条件は「小」とする例を示している。

このように、自車両と他車両とで互いの車間距離を制約条件とする場合、先行車両の設定を優先するものの、後方車両が車間距離を広げたいと望む場合は、後方車両の設定を優先して制約条件として採用することで、搭乗者がストレスを感じないようにすることができる。

なお、上記では車間距離を「大」、「小」で設定する例を示したが、より詳細に数値（ｍ）で示しても良く、中距離（「中」）を加えるなど、段階を増やしても良い。

車両が信号待ちによる交差点での停止状態から発進するような場合、後方車両が接近し過ぎたり、前方車両の速度が遅く自車両との車間距離が狭くなり過ぎたりして搭乗者がストレスを感じる可能性が高まるが、以上説明したような制約条件に従った走行計画を立てることで、搭乗者がストレスを緩和できる。

＜実施の形態２＞
本発明に係る実施の形態２について図７を用いて説明する。図７は、実施の形態２の車両制御装置１００Ａの構成を示す機能ブロック図である。

図７に示すように車両制御装置１００Ａは、図１に示した実施の形態１の車両制御装置１００の構成に運転者情報取得部３をさらに備えている。

運転者情報取得部３は、自車両の運転者の状態を示す運転者情報を取得するためのセンサ群を有するＥＣＵ（Electronic Control Unit）である。運転者情報取得部３が検出する運転者の状態としては、例えば、眠気があるか、脇見運転をしていないか、冷静であるか（興奮していないか）などである。

運転者情報取得部３は、センサとして運転者を撮影する車内カメラを有しており、当該カメラが撮影した画像の画像解析により、運転者の眼球および顔の動きを検出し、運転者の視線の方向、顔の向きなどから、運転者の状態を判定する。運転者情報取得部３のセンサはカメラに限られず、運転者の挙動を検出できれば、他のセンサ、例えば、運転者の音声を取得する集音マイク、ハンドルに設けられた生体センサ、脳波センサなどを用いても良い。

自動運転制御装置１０内の制約条件判断部１２は、自動運転状態において運転者情報取得部３が取得した情報、例えば、運転者の視線の方向から運転者が車外の状態を確認していないと判断した場合は、運転者が車間距離が狭くなってもストレスを感じることはないものとして制約条件から車間距離の制約を緩めるまたは削除する処理を行う。

また、制約条件以外にも速度、加速度などの評価指標を緩めても良い。すなわち、速度の上限を上げても、運転者が車外を見ていないのであればストレスを感じることはなく、また、加速度の上限を上げても、運転者が車外を見ていないのであればストレスを感じることはないからである。

逆に、運転者が車外を見ていないのであれば、交差点の通行可能車両数が最大になるように、車間距離を狭くするような走行計画を立てることを最優先とする。

このように、制約条件判断部１２は、自車両が走行計画に従って走行している際に、運転者情報に基づいて制約条件を緩めたり、削除したり、逆に強くしたりするなどの補正を行う。制約条件を強める場合とは、例えば、運転者がストレスを感じている場合であり、制約条件の速度を低くし、加速度を小さくし、車間距離を広げるような補正を行う。

なお、実施の形態１および２においては、車両が停止状態から発進する例を示したが、渋滞等で停止に近い低速走行の状態から動き出すような場合にも有効である。

なお、本発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１ 周辺情報取得部、２ 車両情報取得部、３ 運転者情報取得部、１０ 自動運転制御装置、１１ 通信部、１２ 制約条件判断部、１３ 走行計画生成部、１４ 車両制御部、１００，１００Ａ 車両制御装置。

本発明に係る車両制御装置は、車両に搭載され、前記車両を制御する車両制御装置であって、前記車両の周辺情報を取得する周辺情報取得部と、前記車両の状態を表す車両状態量を少なくとも含む車両情報を取得する車両情報取得部と、前記車両の自動運転を制御する自動運転制御装置と、を備え、前記自動運転制御装置は、前記周辺情報および前記車両情報を用いて走行計画の制約条件を生成する制約条件判断部と、前記制約条件に基づいて、走行計画を生成する走行計画生成部と、前記走行計画に従って前記車両を自動運転する車両制御部と、を有し、前記制約条件判断部は、前記車両に後続して交差点に進入する複数の車両が、前記交差点の通行可能時間内に通行できる車両数を最大とする制約条件を生成し、前記走行計画生成部は、前記制約条件に従って、少なくとも車速を含む評価指標を最適化するように前記走行計画を生成する。

Claims (11)

1. 車両に搭載され、前記車両を制御する車両制御装置であって、
   前記車両の周辺情報を取得する周辺情報取得部と、
   前記車両の状態を表す車両状態量を少なくとも含む車両情報を取得する車両情報取得部と、
   前記車両の自動運転を制御する自動運転制御装置と、を備え、
   前記自動運転制御装置は、
   前記周辺情報および前記車両情報を用いて走行計画の制約条件を生成する制約条件判断部と、
   前記制約条件に基づいて、走行計画を生成する走行計画生成部と、
   前記走行計画に従って前記車両を自動運転する車両制御部と、を有し、
   前記走行計画生成部は、
   前記制約条件に従って、少なくとも車速を含む評価指標を最適化するように前記走行計画を生成する、車両制御装置。
2. 前記車両の運転者の視線および顔の向きを少なくとも含む運転者情報を取得する運転者情報取得部をさらに備え、
   前記制約条件判断部は、
   前記運転者情報を用いて前記制約条件を補正する、請求項１記載の車両制御装置。
3. 前記制約条件判断部は、
   一定距離または一定時間は、車速を制限する制約条件を生成する、請求項１または請求項２記載の車両制御装置。
4. 前記制約条件判断部は、
   一定距離または一定時間は、加速度を制限する制約条件を生成する、請求項１または請求項２記載の車両制御装置。
5. 前記制約条件判断部は、
   前記車両に後続して交差点に進入する複数の車両が、前記交差点の通行可能時間内に通行できる車両数を最大とする制約条件を生成する、請求項１または請求項２記載の車両制御装置。
6. 前記制約条件判断部は、
   前方の信号が進めを表す状態に変わったタイミングで発進する制約条件を生成する、請求項１または請求項２記載の車両制御装置。
7. 前記走行計画生成部は、
   前記制約条件が解かれた後は、車速を上げ、後方車両との車間距離を広げるように前記走行計画を生成する、請求項１または請求項２記載の車両制御装置。
8. 前記制約条件判断部は、
   前記車両が外部環境に起因して停止している状態から発進する場合に前記制約条件を生成する、請求項１または請求項２記載の車両制御装置。
9. 前記走行計画生成部は、
   前記評価指標として、前記車速、他車両との車間距離および加速度の何れかを用いる、請求項１または請求項２記載の車両制御装置。
10. 前記自動運転制御装置は、
    外部と通信データを送受信する通信部を介して前記走行計画を前記車両の後方車両に送信することで、前記後方車両に前記制約条件を課す、請求項１または請求項２記載の車両制御装置。
11. 車両を自動運転する車両制御方法であって、
    （ａ）前記車両の周辺情報を取得するステップと、
    （ｂ）前記車両の状態を表す車両状態量を少なくとも含む車両情報を取得するステップと、
    （ｃ）前記周辺情報および前記車両情報を用いて走行計画の制約条件を生成するステップと、
    （ｄ）前記制約条件に基づいて、走行計画を生成するステップと、
    （ｅ）前記走行計画に従って前記車両を自動運転するステップと、を備え、
    前記ステップ（ｄ）は、
    前記制約条件に従って、少なくとも車速を含む評価指標を最適化するように前記走行計画を生成する、車両制御方法。

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