JP2021163021A - 運転モード切替補助システム - Google Patents

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Abstract

【課題】自動運転モードから手動運転モードへの切替えを比較的単純なシステム構成により、安全確実行うことができる運転モード切替補助システムを提供する。【解決手段】自動運転から手動運転に切り替えるための運転モード切替用スペースSSを、高速道路HWなどの自動運転走行が可能な道路に沿って多数設置する。選択された運転モード切替用スペースSSの位置を基準として、運転区間設定手段により自動運転モードで走行する自動運転区間ADを設定する。車両を自動運転区間ADから運転モード切替用スペースSSまで自動運転モードで誘導して停車させた後、走行停止状態維持手段により所定の停止時間の間、車両の走行停止状態を強制的に維持させる。【効果】運転者は、運転モード切替用スペースSSで休息をとり、停止時間が経過した後、自動運転により目的地に向かうことができる。【選択図】図1

Description

本発明は、例えば長距離を自動運転で走行した後、手動運転に切り替える際、手動運転に対する運転者の適応が十分でない状態でいきなり手動運転モードに切り替わることによる危険性を回避するための運転モード切替補助システムに関するものである。
自動運転の技術の進歩により、SAEが定義するレベル3からレベル4の自動運転の実用化が近づいている。レベル3の自動運転はシステムが全ての運転タスクを実施するが、システムの介入要求等に対してドライバーが適切に対応することが必要というもので、高速道路等では比較的早期の導入が可能と考えられている。レベル4の自動運転は特定条件下においてシステムが全ての運転タスクを実施するというもので、レベル5の完全自動運転は常にシステムが全ての運転タスクを実施するというものである。
少なくともレベル3、レベル4の自動運転に関しては、自動運転と手動運転の切替えが前提となっており、その場合、特に自動運転から手動運転に切り替える際に、運転者の適応が十分でない状態で手動運転モードに切り替わることの危険性について考慮する必要があり、自動運転から手動運転への切替えに関し多数の特許出願がある。
例えば、特許文献1には、自動運転から手動運転への移行をスムーズに行うことができる車両の自動運転装置として、自動運転区間において自動運転から手動運転への引き継ぎを開始するための引継地点を設定する引継地点設定手段と、自動運転区間において自動運転で走行している自車両を退避させるための停止可能領域を設定する停止可能領域設定手段と、停止可能領域設定手段で設定された停止可能領域を自動運転の目的地として自車両が自動走行するように制御する自動運転制御手段とを備え、引継地点設定手段は、自動運転区間における停止可能領域の手前に引継地点を設定することを特徴とする車両の自動運転装置が開示されている。
特許文献2には、手動運転に復帰可能となるまでに必要な時間等、運転者の状況に応じて、自動運転から手動運転に切り替える際に適切なサポートを行うことが可能な自動運転支援装置として、車両を運転する運転者の状態を監視する運転者監視部と、運転者監視部において検出された運転者の状態に基づいて、所定の切替区間において自動運転から手動運転へと切替可能な状態であるか否かを示すレベルを段階的に設定する手動運転復帰レベル設定部と、を備えている自動運転支援装置が開示されている。
特許文献3には、自動運転から手動運転への切換えが行えなかった場合に、車両を退避場所へ確実に退避させ、運転者が手動運転可能になるのを待って運転を引き継ぐことが可能な運転支援装置として、車載システムである運転支援装置が、車両の経路情報を設定し、その経路情報に基づき、車両の走行に係る複数の機能部を制御して車両を自動運転し、経路情報が示す経路において、自動運転区間と手動運転区間の境界の手前に存在する退避場所を予約し、車両を運転する運転者の状態を検出し、自動運転区間と手動運転区間の境界の手前で、運転者の状態に基づいて運転者が手動運転を行えるか否かを判定し自動運転区間と手動運転区間の境界の手前で、運転者が手動運転を行えないと判定された場合に、予約した退避場所へ車両を退避させるようにした運転支援装置が開示されている。
特許文献4には、自動運転からユーザの運転操作による手動運転に切り替える機会をユーザに与える自動運転支援システムとして、車両の自動運転制御が行われる自動運転区間を含む車両の走行予定経路を取得する一方で、車両が走行する道路において自動運転からユーザの運転操作による手動運転に切り替える切替推奨地点を取得し、取得した切替推奨地点を地図画像上で表示することによって、自動運転からユーザの運転操作による手動運転への切り換えを促す案内を行うように構成した自動運転支援システムが開示されている。
特許第4985103号公報 特許第6641916号公報 特開2018−181120号公報 特開2017−165411号公報
特許文献1記載の発明は、自動運転から手動運転への切替えは、基本的には走行中に行うようにしたものであり、設定された引継地点に到達したときに運転者が眠っていた場合、あるいは引継判定手段により自動運転から手動運転への引継ぎが可能でないと判定された場合などには、引継地点の先に設定されている停止可能領域まで車両を自動運転で誘導するようにしたものである。
特許文献2記載の発明も、自動運転から手動運転への切替えは、基本的には走行中に行うようにし、例えば運転者監視部において検出された運転者の状態に基づいて、所定の切替区間において自動運転から手動運転へと切替可能な状態であるかの段階的なレベル判定を行い、そのレベルに応じて自動運転中における切替区間までの車両の走行速度を減速させ、手動運転復帰時間算出部において算出された時間が切替区間までの走行に要する時間を超える場合には、車両を自動的に退避区域に停車させるというものである。
特許文献3記載の発明も、同様に自動運転から手動運転への切替えは、基本的には走行中に行うようにし、自動運転区間と手動運転区間の境界の手前で、運転者が手動運転を行えるか否かを判定し、運転者が手動運転を行えないと判定された場合に、予め予約しておいた退避場所へ車両を退避させ、運転者が手動運転可能になるのを待って運転を引き継ぐことができるようにしたものである。
特許文献4記載の発明は、自動運転から手動運転への切替えを走行中に行うにあたり、自動運転区間から手動運転への引継ぎが困難でないと判断される区間に切替推奨地点を設定し、例えばその切替推奨地点をナビゲーション装置などの地図画像上で表示し、運転者の意志により自動運転から手動運転へ切り替えられるようにしたものである。
上述した特許文献1〜4記載の発明は、何れも走行中における自動運転から手動運転への切替えを原則とし、このうち特許文献1〜3記載の発明は、何らかの状況により運転者がまだ手動運転に適応していないと判断される場合に、サービスエリアなどの停止可能領域、あるいは退避区域まで自動運転を継続させ、停止可能領域、あるいは退避区域に停車させる構成となっている。
これらの発明において、運転者の状態に関しては、運転者の覚醒状態あるいは疲労度などが判断されるものと考えられるが、身体的な疲労度が少なく、意識がある程度はっきりした目覚めた状態であっても、車両の走行中にいきなり手動運転に切り替わることによる危険性は避けられない。
また、走行中に運転者の状況を把握して自動運転に切り替えるため、状況判断が確定するまで切替えを行うことができず、切替え位置も大きく変動する可能性があるため、切替え区間の道路構造や周辺の走行車両状態を切替え条件に加えた場合、非常に複雑なシステム構成とならざるを得ない。
また、自動運転から手動運転への切替えに関しては、自動運転システムに手動運転の異常操作などを修正する自動運転補助手段を付加することも考えられているが、制御が複雑となり必ずしも十分に機能するとは限らない。
本発明は、上述のような従来技術における課題の解決を図ったものであり、自動運転モードから手動運転モードへの切替えを比較的単純なシステム構成により、安全確実行うことができる運転モード切替補助システムを提供することを目的としたものである。
本発明は、車両の運転における自動運転モードから手動運転モードへの切替えが安全に行われるように補助するための運転モード切替補助システムであって、車両が通行する道路に沿って駐車スペースの設置が可能な任意の多数の個所に設置され、自動運転から手動運転に切り替えるために設置された駐車可能な運転モード切替用スペースと、前記多数の運転モード切替用スペースから選択される任意の運転モード切替用スペースの位置を基準として、自動運転モードで走行する自動運転区間および運転モード切替用スペースを設定する運転区間設定手段と、前記車両を前記自動運転区間から前記運転モード切替用スペースまで自動運転モードで誘導した後、所定の停止時間の間、車両の走行停止状態を強制的に維持するための走行停止状態維持手段と、を備えることを特徴とする。
本発明の運転モード切替補助システム自体は、車両の走行中に自動運転モードから手動運転モードへの切り替えるためのシステムではなく、駐車可能な運転モード切替用スペースまでは、原則として自動運転で車両を誘導し、停車させることを想定している。
ただし、本発明のシステムとは別に、必要に応じて走行中でも自動運転モードから手動運転モードへ切り替える手段を併用することは妨げない。また、運転モード切替用スペース近傍で自動運転による駐車位置の確保が困難な場合に、車両を一旦停車させ、手動運転で運転モード切替用スペースの空きスペースまで誘導することも考えられる。
運転モード切替用スペースとしては、例えば自動車専用道路のサービスエリア内のスペースの一部を運転モード切替用スペースとして利用することが考えられる。
また、利便性の上では、運転モード切替用スペースを、高速道路などの自動車専用道路の出口近傍の出口外、すなわち出口を出た位置の近傍に設置することも有効である。
また、運転モード切替用スペースを、自動車専用道路または自動運転が可能な一般道路に沿って、専用の運転モード切替用スペースとして多数分散配置するようにすれば、必要なときに他車に使用されて空きスペースがなくなり、運転モード切替用スペースがなかなかみつからないといった問題を解決することができる。
運転区間設定手段は、例えば、既存のナビゲーションシステムと連携させて、ナビゲーションシステムに最終目的地に加え、運転モード切替用スペースを経由地として設定するなどの構成が簡単である。
走行停止状態維持手段は、例えば、車両の駆動制御系に作動停止の制御信号を送ることで車両が走行できないようにすることができるが、停止状態維持手段はこれに限られず、例えば、キーあるいはボタンなどによるエンジンの始動操作ができないようにする方法も考えられる。
運転モード切替用スペースに、運転者の覚醒状態を運転に適した覚醒状態に誘導するための覚醒補助手段を設置すれば、単に時間の経過を待つ場合に比べ、運転者の状態を早期に運転に適した状態に持っていくことができる。
高速道路のサービスエリア内に運転モード切替用スペースが設けられる場合は、通常、サービスエリア内の飲食物提供施設、その他のサービス施設が利用できる場合が多いが、それ以外の運転モード切替用スペースが自動車専用道路の出口近傍の出口外に設置される場合や、専用の運転モード切替用スペースが設置される場合にも、運転モード切替用スペース内に覚醒補助手段を設置することが望ましい。
覚醒補助手段としては、例えば、自動販売機または売店などにおける覚醒作用を有するコーヒー、お茶、ガム、ミント系刺激剤などの飲食物の提供手段、覚醒作用を有する刺激付加手段(視覚的な刺激、音響的刺激、身体的刺激、つぼ刺激など)、運動スペース、睡眠スペース、リラックス用スペースなどが挙げられる。これらは何れか1つあるいは2以上組み合わせて提供することができる。
走行停止状態維持手段による強制的な停止時間に関しては、運転者の疲労度や覚醒状態の程度は、目的地までの走行距離、走行時間などによっても当然異なると考えられるため、事前の設定または自動運転区間の距離または自動運転区間の走行時間などに応じて調整するための停止時間調整手段を設けることが望ましい。
例えば、長距離の走行の場合には停止時間を長くし、比較的短距離の走行の場合には停止時間を短くするための停止時間調整手段を設けることが考えられる。停止時間調整手段は、運転区間設定手段などとともに制御用コンピュータの演算処理手段を用いることができる。
また、手動運転に入る前に、手動運転モードへの切替えに対する運転者の順応状態を確認するための順応状態確認手段と、順応状態確認手段によって確認された運転者の順応状態に応じて停止時間を増減する停止時間増減手段を追加的に設けることで、危険性があると判断された場合には、当初設定された算定停止時間の経過にかかわらず、停止状態を維持させて安全性を高めることができる。
また、状況によっては、緊急事態の発生時に走行停止状態を強制的に解除する必要性が考えられる。そのための手段として、走行停止状態緊急解除手段を設けることが考えられる。
ただし、その場合、安易に走行停止状態緊急解除手段を作動させることを避けるために、走行停止状態緊急解除手段は、所定の解除条件が満たされたこと判定する解除条件判定手段に基づいて作動可能とすることが望ましい。
解除条件として、具体的には、例えば、運転者の身体的状況あるいは精神的状況により、どうしても車両を出発させる必要がある場合や、災害や事故の発生により緊急避難しなければならない状況となった場合、客観的に早期の車両の移動が必要であるとする第三者を通じての解除要請があった場合などが挙げられる。
運転モード切替用スペースはできるだけ多数の個所に設置することが望ましいが、設置可能な場所や経済性の観点からは設置個所が限られ、必ずしも好条件の運転モード切替用スペースを利用できるとは限らない。
そのため、時事刻々変化する各運転モード切替用スペースの利便性に関する状況に応じて、運転モード切替用スペースを、優先順位をつけた複数のランクに分類し、そのランクに応じて利用する運転モード切替用スペースを選択する手段を設けることが考えられる。
利便性に関する状況としては、例えば、各運転モード切替用スペースの地理的条件、地形条件、広さに関する条件、使用頻度に関する条件、空き条件などを判断要素とすることができ、これらのうちの何れかまたは2以上の条件、あるいはこれら以外の条件を判断要素として判断する。
また、満車などですぐに利用できない状況が発生することが予想される運転モード切替用スペースについては、運転モード切替用スペースに付随させて、運転モード切替用スペースがすぐに利用できない場合の待機レーンとして、運転モード切替用スペースに向かう迂回路を設けることが考えられる。
すなわち、運転モード切替用スペースがすぐに利用できない場合に、車両を待機レーンに誘導して一旦停車させ、運転モード切替用スペースが空いた時点で、車両を待機レーンから運転モード切替用スペースに誘導して停車させることができる。
本発明の運転モード切替補助システムは、前述した特許文献1〜4記載の発明のように、自動運転から手動運転への切替えを車両の走行中に行うのではなく、駐車可能な運転モード切替用スペースまでは原則として自動運転で車両を誘導して停車させ、一定時間経過後に手動運転を可能とする構成としているため、自動運転モードから手動運転モードへの切替えを比較的単純なシステム構成により、安全確実行うことができる。
また、運転モード切替用スペースに運転者の覚醒状態を運転に適した覚醒状態に誘導するための各種覚醒補助手段を設けたり、停止時間を自動運転区間の距離または自動運転区間の走行時間に応じて調整するための停止時間調整手段、手動運転の開始前に運転者の順応状態を確認するための順応状態確認手段などを設けることで、さらに自動運転モードから手動運転モードへの切替えの安全性を高めることができる。
また、緊急事態において、走行停止状態を強制的に解除する走行停止状態緊急解除手段を設けることで、予期せぬ緊急事態が発生した場合には、速やかな退避などが可能となる。
本発明の運転モード切替補助システムの一実施形態における自動運転区間と手動運転区間との関係を概念的に示した図である。 本発明の運転モード切替補助システムを使用した場合の一連の操作の流れを示したフローチャートである。
以下、本発明を添付した図面に基づいて説明する。
図1は本発明の運転モード切替補助システムの一実施形態における自動運転区間ADと手動運転区間MDとの関係を概念的に示した図である。
この例は高速道路HWを経由して遠隔地にある目的地DSに行く場合を想定している。自宅などの出発地DPから手動運転で高速道路HWの入口に入り、最初のサービスエリアSAまでを手動運転区間MDとしている。
サービスエリアSAで自動運転に切り替え、手動運転区間MDは自動運転モードで車両を走行させる。この例では目的地DSに近い出口を出た近傍に運転モード切替用スペースSSが設定されており、自動運転であらかじめ設定しておいた運転モード切替用スペースSS内の駐車スペースに駐車させる。
運転モード切替用スペースSSがサービスエリアSA内に設置されている場合には、サービスエリアSA内の運転モード切替用スペースSSを利用することもできる。また、高速道路HWに沿って、あるいは高速道路HWを出た後の一般道に沿って、専用の運転モード切替用スペースSSを設置されていれば、そのような専用の運転モード切替用スペースSSの利用も可能である。
本発明のシステムでは、駐車後は走行停止状態維持手段によってあらかじめ算定された所定の停止時間の間、車両を発進させることができないようにしている。
所定の停止時間が経過すると、車両の強制的な停止状態が解除され、手動運転に切り替えて車両を発進させることができるようになる。停止時間の間は、運転者は休息をとったり、運転モード切替用スペースSS内の自動販売機あるいは店舗などでコーヒーを買って飲んだり、あるいは軽い運動で気分転換を図ったりすることができる。
停止時間の間に運転者の覚醒状態が回復することで運転に適した状態となり、運転モード切替用スペースSSから手動運転で目的地DSに向かうことができる。
図2は本発明の運転モード切替補助システムを使用した場合の一連の操作の流れを示したフローチャートである。
まず、車載の入力装置あるいはシステムを操作可能に連携させたスマートフォンなどの携帯端末から目的地を設定する。なお、ナビゲーション装置と連携させている場合はナビゲーション装置の機能を利用することができる。
目的地までの経路では自動運転を利用しない場合は、本発明のシステムを利用せずに手動運転で目的地に向かうことになる。
目的地までの経路の一部、例えば高速道路区間で自動運転を利用する場合、自動運転の終点とする運転モード切替用スペースを選択する。通常は自動運転による走行が可能な区間の目的地に最も近い運転モード切替用スペースを選択すればよいが、各運転モード切替用スペースの利便性や規模に応じて任意に選択することができる。また、運転モード切替用スペースを選択することで、自動運転区間の終点が設定されることになる。
運転モード切替用スペースは、通信手段を利用してあらかじめ予約するようにしてもよいが、目的地が遠く、到着時間が大きく変動することが予想される場合には、走行途中で予約したり、あるいは予約の変更が可能なシステムとすることが考えられる。運転モード切替用スペースに余裕がある場合は、予約なしの形態もあり得る。
設定の操作が完了したら手動運転で車両の走行を開始し、任意の切替地点で自動運転に切り替えることができる。その場合、図1に示される高速道路HWのサービスエリアSAを切替地点とすることもでき、また走行中に手動運転から自動運転に切り替えてもよい。
その後、選択された運転モード切替用スペースまで、自動運転で車両を走行させることができる。
運転モード切替用スペースが近づいた状態で、通信手段などにより予約したスペースあるいは予約なしのスペースが開いていることを確認し、選択していた運転モード切替用スペースが利用できないことが分かった場合には、他の利用可能な運転モード切替用スペースを選択し直す。
あるいは選択した運転モード切替用スペースについて、迂回して入場可能な待機レーンが併設されているような場合には、運転モード切替用スペースが空くまで待機レーンに停車させておき、運転モード切替用スペースが空いた時点で、運転モード切替用スペースに停車させるようにしてもよい。
運転モード切替用スペースに到着し、運転を停止すると、予め設定された停止時間の間、手動運転による走行ができない状態となり、走行停止状態が維持される。停止時間の長さは、走行距離や走行時間などの要素を判断要素に加えて算定するようにしてもよい。
なお、必要であれば、手動運転による走行ができない状態において、新たな運転モード切替用スペースを選択し、新たな運転モード切替用スペースまで自動運転を再開できる構成としてもよい。
運転者は停止時間の間、運転モード切替用スペースに設置されている自動販売機や売店などで、コーヒーやお茶を購入して飲んだり、軽い運動をしたり、リラックスを図って、疲れをいやし、運転に適した通常の覚醒状態にもっていくことができる。
しかしながら、どうしても車両を出発させる必要がある場合や、災害や事故の発生により緊急避難しなければならない緊急解除事態が発生した場合には、走行停止状態緊急解除手段による客観的な判断のもとに走行停止状態を強制的に解除する。
所定の停止時間が経過したら、あるいは緊急解除事態が発生して、例外的な停止解除が行われた場合には、運転者は停止していた運転モード切替用スペースから手動運転を開始し、目的地まで手動運転で車を走行させることができる。
DP…出発地、DS…目的地、HW…高速道路、SA…サービスエリア、SS…運転モード切替用スペース、MD…手動運転区間、AD…自動運転区間
サービスエリアSAで自動運転に切り替え、自動運転区間ADは自動運転モードで車両を走行させる。この例では目的地DSに近い出口を出た近傍に運転モード切替用スペースSSが設定されており、自動運転であらかじめ設定しておいた運転モード切替用スペースSS内の駐車スペースに駐車させる。

Claims (14)

  1. 車両の運転における自動運転モードから手動運転モードへの切替えが安全に行われるように補助するための運転モード切替補助システムであって、
    車両が通行する道路に沿って駐車スペースの設置が可能な任意の多数の個所に設置され、自動運転から手動運転に切り替えるために設置された駐車可能な運転モード切替用スペースと、
    前記多数の運転モード切替用スペースから選択される任意の運転モード切替用スペースの位置を基準として、自動運転モードで走行する自動運転区間および運転モード切替用スペースを設定する運転区間設定手段と、
    前記車両を前記自動運転区間から前記運転モード切替用スペースまで自動運転モードで誘導した後、所定の停止時間の間、車両の走行停止状態を強制的に維持するための走行停止状態維持手段と、
    を備えることを特徴とする運転モード切替補助システム。
  2. 請求項1記載の運転モード切替補助システムにおいて、前記運転モード切替用スペースが、自動車専用道路のサービスエリア内に設置されていることを特徴とする運転モード切替補助システム。
  3. 請求項1記載の運転モード切替補助システムにおいて、前記運転モード切替用スペースが、自動車専用道路の出口近傍の出口外に設置されていることを特徴とする運転モード切替補助システム。
  4. 請求項1記載の運転モード切替補助システムにおいて、前記運転モード切替用スペースが、自動車専用道路または一般道路に沿って、専用の運転モード切替用スペースとして多数分散配置されていることを特徴とする運転モード切替補助システム。
  5. 請求項1〜4の何れかに記載の運転モード切替補助システムにおいて、前記運転モード切替用スペースには、運転者の覚醒状態を運転に適した覚醒状態に誘導するための覚醒補助手段が設置されていることを特徴とする運転モード切替補助システム。
  6. 請求項5記載の運転モード切替補助システムにおいて、前記覚醒補助手段は、覚醒作用を有する飲食物の提供手段、覚醒作用を有する刺激付加手段、運動スペース、睡眠スペース、リラックス用スペースの何れか1つまたは2以上の組み合わせであることを特徴とする運転モード切替補助システム。
  7. 請求項1〜6の何れかに記載の運転モード切替補助システムにおいて、前記所定の停止時間を、事前の設定または自動運転区間の距離または自動運転区間の走行時間に応じて調整するための停止時間調整手段を備えていることを特徴とする運転モード切替補助システム。
  8. 請求項1〜7の何れかに記載の運転モード切替補助システムにおいて、前記手動運転モードへの切替えに対する運転者の順応状態を確認するための順応状態確認手段と、前記順応状態確認手段によって確認された運転者の順応状態に応じて前記停止時間を増減する停止時間増減手段を備えていることを特徴とする運転モード切替補助システム。
  9. 請求項1〜8の何れかに記載の運転モード切替補助システムにおいて、緊急事態において、前記走行停止状態を強制的に解除する走行停止状態緊急解除手段が設けられていることを特徴とする運転モード切替補助システム。
  10. 請求項9記載の運転モード切替補助システムにおいて、前記走行停止状態緊急解除手段は、所定の解除条件が満たされたこと判定する解除条件判定手段に基づいて作動可能としてあることを特徴とする運転モード切替補助システム。
  11. 請求項10記載の運転モード切替補助システムにおいて、前記解除条件の1つとして、運転者の身体的または精神的状況に関する条件、災害または事故に関する状況に関する条件、第三者を通じての解除要請に関する条件のうちの何れかを備えていることを特徴とする運転モード切替補助システム。
  12. 請求項1〜11の何れかに記載の運転モード切替補助システムにおいて、多数の個所に設置された前記運転モード切替用スペースについて、時事刻々変化する各運転モード切替用スペースの利便性に関する状況に応じて、前記運転モード切替用スペースを、優先順位をつけた複数のランクに分類し、前記ランクに応じて、利用する運転モード切替用スペースを選択する手段を設けたことを特徴とする運転モード切替補助システム。
  13. 請求項12記載の運転モード切替補助システムにおいて、前記利便性に関する状況は、前記各運転モード切替用スペースの地理的条件、地形条件、広さに関する条件、使用頻度に関する条件、空き条件のうちの何れかまたは2以上の条件を判断要素として判断されるものであることを特徴とする運転モード切替補助システム。
  14. 請求項1〜13の何れかに記載の運転モード切替補助システムにおいて、前記運転モード切替用スペースに付随させて、前記運転モード切替用スペースがすぐに利用できない場合の待機レーンとして、前記運転モード切替用スペースに向かう迂回路が設けられていることを特徴とする運転モード切替補助システム。
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