JP2022083536A - 車両制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】対向車両の挙動を考慮してスムーズな旋回動作を行う。【解決手段】車両制御装置は、外界認識部４４と行動計画生成部４５とを備える。行動計画生成部４５は、第１方向に延在する第１走行車線と第２方向に延在する第２走行車線とが交差する交差点を、対向車線を横断せずに第１走行車線から第２走行車線に移動する行動計画を生成するとき、外界認識部４４により、対向車線から第２走行車線へ移動中の第１対向車両と第１対向車両に続けて対向車線から第２走行車線へ移動しようとする第２対向車両とが認識されると、第１対向車両および第２対向車両との衝突余裕時間をそれぞれ算出するＴＴＣ算出部４５１と、第１対向車両および第２対向車両との衝突余裕時間の差に基づいて自車両が第１対向車両の移動後かつ第２対向車両の移動前に第１走行車線から第２走行車線に移動するときのタイミングを決定する移動タイミング決定部４５２と、を有する。【選択図】図４

Description

本発明は、交差点における車両の走行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、左側通行の道路において車両が交差点を右折するときに、対向車線を走行する対向車両との衝突余裕時間を予測し、衝突余裕時間に基づいて交差点を右折するときの車両の走行速度を制御するようにした装置が知られている（例えば特許文献１参照）。

特開２０１９－１９２００８号公報

ところで、交差点で右折動作を開始している対向車両と、その対向車両に続けて右折動作を開始する対向車両との間において、自車両が交差点を左折するとき、単に自車両と各対向車両との衝突余裕時間を予測して左折動作を行ったのでは、対向車両の挙動によってはスムーズな左折動作を行うことが難しいおそれある。

本発明の一態様である車両制御装置は、予め定められた行動計画にしたがって自車両が走行するように走行用アクチュエータを制御する車両制御装置である。車両制御装置は、対向車線を走行する対向車両を含む自車両の周囲の他車両を認識する認識部と、認識部により認識された他車両の挙動に応じて行動計画を生成する行動計画生成部と、を備える。行動計画生成部は、第１方向に延在する第１走行車線と第２方向に延在する第２走行車線とが交差する交差点を、対向車線を横断せずに第１走行車線から第２走行車線に移動する行動計画を生成するとき、認識部により、対向車線から第２走行車線へ移動中の第１対向車両と第１対向車両に続けて対向車線から第２走行車線へ移動しようとする第２対向車両とが認識されると、第１方向に略直交する方向における自車両と第１対向車両および第２対向車両との衝突余裕時間をそれぞれ算出する算出部と、算出部により算出された自車両と第１対向車両との第１衝突余裕時間と、自車両と第２対向車両との第２衝突余裕時間との差に基づいて、自車両が第１対向車両の移動後かつ第２対向車両の移動前に第１走行車線から第２走行車線に移動するときのタイミングを決定する決定部と、を有する。

本発明によれば、対向車両の挙動を考慮してスムーズな旋回動作を行うことができる。

本発明の実施形態に係る車両制御システム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。 本発明の実施形態に係る車両制御システムの全体構成を概略的に示すブロック図。 左側通行の道路の交差点の一例を示す図。 図２のコントローラの構成をより詳細に示すブロック図。 図３の時点よりも後の時点における交差点の状態の一例を示す図。 ＴＴＣ差の一例を示す図。 ＴＴＣ差の他の例を示す図。 車両１００が交差点ＩＳを左折するときのタイミングの一例を示す図。 車両１００が交差点ＩＳを左折するときのタイミングの他の例を示す図。 図４のコントローラのＣＰＵで実行される処理の一例を示すフローチャート。

以下、図１～図８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システムは、自動運転機能を有する車両（自動運転車両）に適用される。図１は、本実施形態に係る車両制御システムが適用される自動運転車両１００（単に車両または自車両と呼ぶこともある）の走行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。なお、本実施形態では、アクセル操作、ブレーキ操作および操舵の全ての操作が不要な運転モードを自動運転モードと呼ぶ。

図１に示すように、車両１００は、エンジン１と、変速機２とを有する。エンジン１は、スロットルバルブ１１を介して供給される吸入空気とインジェクタ１２から噴射される燃料とを適宜な割合で混合し、点火プラグ等により点火して燃焼させ、これにより回転動力を発生する内燃機関（例えばガソリンエンジン）である。なお、ガソリンエンジンに代えてディーゼルエンジン等、各種エンジンを用いることもできる。吸入空気量はスロットルバルブ１１により調節され、スロットルバルブ１１の開度は、電気信号により作動するスロットル用アクチュエータの駆動によって変更される。スロットルバルブ１１の開度およびインジェクタ１２からの燃料の噴射量（噴射時期、噴射時間）はコントローラ４０（図２）により制御される。

変速機２は、エンジン１と駆動輪３との間の動力伝達径路に設けられ、エンジン１からの回転を変速し、かつエンジン１からのトルクを変換して出力する。変速機２で変速された回転は駆動輪３に伝達され、これにより車両１００が走行する。なお、エンジン１の代わりに、あるいはエンジン１に加えて、駆動源としての走行用モータを設け、電気自動車やハイブリッド自動車として車両１００を構成することもできる。

変速機２は、例えば複数の変速段に応じて変速比を段階的に変更可能な有段変速機である。なお、変速比を無段階に変更可能な無段変速機を、変速機２として用いることもできる。図示は省略するが、トルクコンバータを介してエンジン１からの動力を変速機２に入力してもよい。変速機２は、例えばドグクラッチや摩擦クラッチなどの係合要素２１を備え、油圧制御装置２２が油圧源から係合要素２１への油の流れを制御することにより、変速機２の変速段を変更することができる。油圧制御装置２２は、電気信号により駆動する制御弁を有し、制御弁の駆動に応じて係合要素２１への圧油の流れを変更することで、適宜な変速段を設定できる。

図２は、本実施形態に係る車両制御装置１０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、車両制御装置１０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、測位センサ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、走行用アクチュエータ（以下、単にアクチュエータと呼ぶ）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が含まれる。また例えば外部センサ群３１には、車両１００に搭載され、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子を有して車両１００の周辺（前方、後方および側方）を撮像するカメラや、車両１００の周辺からの音の信号を入力するマイクロホン（以下、単にマイクと称する）などが含まれる。外部センサ群３１により検出された信号および外部センサ群３１に入力された信号はコントローラ４０に送信される。

内部センサ群３２は、車両１００の走行状態や車内の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、エンジン１の回転数を検出するエンジン回転数センサ、車両１００の重心の鉛直軸回りの回転角速度を検出するヨーレートセンサ、スロットルバルブ１１の開度（スロットル開度）を検出するスロットル開度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、ステアリングの操作等を検出するセンサも内部センサ群３２に含まれる。内部センサ群３２による検出信号はコントローラ４０に送信される。

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（ＳＷ）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、所定の走行条件が成立したときに、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、手動自動切換スイッチが自動的に切り換わることで、モード切換を手動ではなく自動で行うこともできる。

測位センサ３４は、例えばＧＰＳセンサであって、ＧＰＳ衛星から送信された測位信号を受信し、受信した信号に基づいて車両１００の絶対位置（緯度、経度など）を測定する。なお、測位センサ３４には、ＧＰＳセンサだけでなく準天頂軌道衛星から送信される電波を利用して測位するセンサも含まれる。測位センサ３４からの信号（測定結果を示す信号）はコントローラ４０に送信される。

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。目標経路は、測位センサ３４により測定された車両１００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するための機器
である。アクチュエータＡＣには、図１に示すエンジン１のスロットルバルブ１１の開度（スロットル開度）を調整するスロットル用アクチュエータ、係合要素２１への油の流れを制御して変速機２の変速段を変更する変速用アクチュエータ、ブレーキ装置を作動するブレーキ用アクチュエータ、およびステアリング装置を駆動する操舵用アクチュエータなどが含まれる。

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、エンジン制御用ＥＣＵ、変速機制御用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、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、中央分離帯の有無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、変速動作の基準となるシフトマップ（変速線図）、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、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、測位センサ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。なお、自車位置認識部４３は、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。例えば、自車位置認識部４３は、記憶部４２に記憶された地図情報と、外部センサ群３１のカメラにより撮像された車両１００の周囲の画像データとを用いて自車位置を認識することができる。また、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。外界認識部４４は、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。

行動計画生成部４５は、目標軌道を生成する際に、まず走行態様を決定する。具体的には、前方車両に追従する追従走行、前方車両を追い越すための追い越し走行、走行車線を変更する車線変更走行、高速道路や有料道路の本線に合流する合流走行、走行車線を逸脱しないように車線を維持するレーンキープ走行、定速走行、減速走行または加速走行等の走行態様を決定する。そして、走行態様に基づいて目標軌道を生成する。

走行制御部４６は、自動運転モードにおいて、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。すなわち、単位時間毎の目標点Ｐを車両１００が通過するように、スロットル用アクチュエータ、変速用アクチュエータ、ブレーキ用アクチュエータ、および操舵用アクチュエータなどをそれぞれ制御する。

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、車両１００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。なお、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（アクセル開度等）に応じて各アクチュエータＡＣを制御する。

ところで、図３に示すように、左側通行の道路を走行中の車両１００が交差点ＩＳを左折するときに、交差点ＩＳを右折しようとする対向車両（対向車線を走行する車両）Ｖ１，Ｖ２が存在するときがある。このとき、行動計画生成部４５は、車両１００と車両Ｖ１との衝突余裕時間および車両１００と車両Ｖ２との衝突余裕時間に基づいて決定したタイミングで車両１００が左折するように、車両１００の目標軌道を設定する。以下、衝突余裕時間をＴＴＣ（Time to Collision）と呼ぶ場合がある。

しかしながら、車両Ｖ１と車両Ｖ２との間に車両１００が合流するように、すなわち車両Ｖ１が右折した後かつ車両Ｖ２が右折する前に車両１００が左折するように、車両１００の目標軌道を設定するとき、車両１００が左折するタイミングを適切に決定しないと、車両１００がスムーズに左折できなくなるだけでなく、車両Ｖ１と車両Ｖ２がスムーズに右折できなくなる。そこで、このような問題を解消するため、本実施形態では、車両制御装置１０を以下のように構成する。

以下、車両１００が交差点を左折する前に走行している車線、すなわち図３の車線ＬＮ１を第１走行車線と呼び、車両１００が左折して進入する車線、すなわち図３の車線ＬＮ２を第２走行車線と呼ぶ。また、第１走行車線が延在する方向、すなわち図３の車線ＬＮ１が延在する方向（図３の左方向）を第１方向と呼び、第２走行車線が延在する方向（図３の下方向）を第２方向と呼ぶ。

図４は、図２のコントローラ４０の構成、主に行動計画生成部４５の構成をより詳細に示すブロック図である。図４に示すように、行動計画生成部４５は、機能的構成として、
ＴＴＣ算出部４５１と、移動タイミング決定部４５２とを有する。

ＴＴＣ算出部４５１は、車両１００が交差点を左折するとき、外界認識部４４により、対向車線に交差点を右折中の第１対向車両と、その車両に続けて交差点を右折しようとする第２対向車両とが認識されると、車両１００と第１対向車両との衝突余裕時間と、車両１００の第２対向車両との衝突余裕時間とを算出する。

図５は、図３の時点（以下、時点ｔ０とする）よりも後の時点（以下、時点ｔ１とする）における交差点ＩＳの状態の一例を示す図である。以下、図５の車両Ｖ１のように交差点ＩＳを第２方向に旋回しながら走行する対向車両を、「交差点を右折中の対向車両」と定義する。一方、図５の車両Ｖ２のように交差点ＩＳ内において右折用停止線ＲＳの手前で徐行している対向車両や、右折用停止線ＲＳで停止している対向車両を、「交差点を右折しようとする対向車両」と定義する。なお、右側のウィンカ（方向指示器）を作動させながら対向車線の右折レーンを走行する車両を、交差点を右折しようとする対向車両と定義してもよい。

なお、交差点内に右折用停止線が存在しない場合や対向車両が右折用停止線を跨いで停止している場合には、外界認識部４４により右折用停止線が認識されない場合がある。そのような場合には、第２方向への旋回角度が所定角度以上であって且つ車速が所定速度以上である対向車両を、右折中の対向車両と認識し、第２方向への旋回角度が所定程度未満である対向車両を、右折しようとしている対向車両と認識してもよい。上記所定角度は、例えば、右折用停止線の一般的な角度（第１方向に対する角度）に基づいて設定される。上記所定速度は、徐行に相当する速度以下の値に設定される。なお、第２方向への旋回角度は、外部センサ群３１のカメラにより撮像される対向車両の画像データに基づいて算出してもよいし、車車間通信網等を介して対向車両から取得される情報に基づいて算出してもよい。

移動タイミング決定部４５２は、ＴＴＣ算出部４５１により算出された車両１００と第１対向車両との衝突余裕時間と、車両１００と第２対向車両との衝突余裕時間との差に基づいて、第１対向車両の右折後かつ第２対向車両の右折前に車両１００が交差点を左折するときのタイミングを決定する。より詳細には、移動タイミング決定部４５２は、交差点を右折中の第１対向車両の後方且つ交差点を右折しようとしている第２対向車両の前方に車両１００の先端部が進入するように、車両１００が交差点を左折するときの目標軌道を生成する。

ここで、車両１００と第１対向車両との衝突余裕時間と、車両１００と第２対向車両との衝突余裕時間との差について説明する。以下、この差を衝突余裕時間差またはＴＴＣ差と呼ぶ。

ＴＴＣ差は、第１方向と略直交する方向（以下、横方向と呼ぶ）における衝突余裕時間の差であり、より具体的には、車両１００と車両Ｖ１の横方向の衝突余裕時間（第１衝突余裕時間）ＴＴＣ１と、車両１００と車両Ｖ２の横方向の衝突余裕時間（第２衝突余裕時間）ＴＴＣ２との差である。衝突余裕時間ＴＴＣ１，ＴＴＣ２はそれぞれ、次式（I）（II）により算出される。
ＴＴＣ１＝（Ｙ_V1－Ｙ_cp1）／（Ｖ_V1－Ｖ_cp1） ・・・（I）
ＴＴＣ２＝（Ｙ_V2－Ｙ_cp2）／（Ｖ_V2－Ｖ_cp2） ・・・（II）

上記の式において、Ｙ_V1およびＹ_V2はそれぞれ、車両Ｖ１および車両Ｖ２の横方向における位置を表す。Ｖ_V1およびＶ_V2はそれぞれ、車両Ｖ１および車両Ｖ２の横方向の走行速度を表す。Ｙ_cp1は、交差点における車両１００の目標軌道と車両Ｖ１の予測軌道とが交差する地点（第１予測交差地点）の横方向の位置を表す。Ｙ_cp2は、交差点における車両１００の目標軌道と車両Ｖ２の予測軌道とが交差する地点（第２予測交差地点）の横方向の位置を表す。Ｖ_cp1およびＶ_cp2はそれぞれ、第１予測交差地点および第２予測交差地点における車両１００の横方向の走行速度を表す。

なお、ＴＴＣ算出部４５１は、外界認識部４４により認識された車両Ｖ１および車両Ｖ２の位置や走行速度、走行ルートに基づき車両Ｖ１および車両Ｖ２の交差点における軌道を予測する。また、ＴＴＣ算出部４５１は、記憶部４２に記憶された高精度な地図情報から得られる交差点の道路情報に基づいて予測交差地点（第１予測交差地点および第２予測交差地点）を補正する。

図６Ａおよび図６Ｂは、ＴＴＣ差を説明するための図である。図中の横軸は時間であり、縦軸は横方向のＴＴＣである。図６Ａおよび図６Ｂには、車両１００と車両Ｖ１，Ｖ２が、図３の時点ｔ０の状態から図５の時点ｔ１の状態に移行するときの衝突余裕時間ＴＴＣ１，ＴＴＣ２が示されている。

時点ｔ０よりも前の時点においては、車両Ｖ１と車両Ｖ２はともに右折レーンを走行中であり右折動作を開始していないので、衝突余裕時間ＴＴＣ１，ＴＴＣ２は互いに同じ値で一定である。時点ｔ０で車両Ｖ１が右折動作を開始すると衝突余裕時間ＴＴＣ１は徐々に小さくなる。一方、右折動作を開始していない車両Ｖ２の衝突余裕時間ＴＴＣ２は一定のままである。時点ｔ１で、車両Ｖ１に続けて車両Ｖ２が右折動作を開始すると衝突余裕時間ＴＴＣ２も徐々に小さくなる。そのとき、車両Ｖ２が車両Ｖ１に追従するように交差点を右折すると、図６Ａに示すように衝突余裕時間ＴＴＣ１，ＴＴＣ２の値は、ＴＴＣ差を一定としたまま下降する。一方、車両Ｖ２が、車両１００が余裕をもって左折できるように、右折用停止線の手前で停止するような挙動をすると、図６Ｂに示すように、衝突余裕時間ＴＴＣ１の値のみが下降するため、ＴＴＣ差の単位時間当たりの変化率が増加する。

図７Ａおよび図７Ｂは、車両１００が交差点ＩＳを左折するときのタイミングを示す図である。ＴＴＣ差の単位時間当たりの変化率が図６Ｂに示すように増加するとき、移動タイミング決定部４５２は、図７Ａに示すように、車両Ｖ１と車両Ｖ２との間の中間地点ＭＰよりも車両Ｖ２に近い位置で車両１００の先端部が進入するように、車両１００の目標軌道を生成する。これにより、車両Ｖ２が、車両１００が余裕をもって左折できるように右折用停止線の手前で停止するような挙動をしたとき、車両１００は、その挙動に応じて交差点をゆっくり左折する。一方、ＴＴＣ差の単位時間当たりの変化率が図６Ａに示すように一定のときまたは減少するとき、移動タイミング決定部４５２は、図７Ｂに示すように、中間地点ＭＰよりも車両Ｖ１に近い位置で車両１００の先端部が進入するように、車両１００の目標軌道を生成する。これにより、車両Ｖ２が車両Ｖ１に追従するように交差点ＩＳを右折するとき、車両１００は、車両Ｖ１のすぐ後ろに合流するように左折する。

このように、車両１００が車両Ｖ１と車両Ｖ２との間に合流して交差点を左折するときの合流位置を、ＴＴＣ差の単位時間当たりの変化率に基づいて決定することで、車両１００は、車両Ｖ２の挙動を考慮したよりスムーズでより安全な左折動作を行うことができる。

なお、移動タイミング決定部４５２は、ＴＴＣ差が所定値未満であるとき、ＴＴＣ差の変化率によらずに、車両Ｖ１と車両Ｖ２との間の中間地点ＭＰよりも車両Ｖ１に近い位置で車両の先端部に進入するように、車両１００の目標軌道を生成してもよい。所定値は、例えば、中間地点ＭＰよりも車両Ｖ２に近い位置で車両１００の先端部を進入させたときに車両１００と車両Ｖ２との衝突を回避することが可能なＴＴＣ差の最小値に基づいて決定される。なお、所定値には、上記最小値が設定されてもよいし、上記最小値にマージンを付加した値が設定されてもよいし、その他の値が設定されてもよい。

図８は、予め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、コントローラ４０に電源が投入されると開始され、所定周期で繰り返される。

まず、ステップＳ１１で、車両１００が交差点を左折するか否かを判定する。ステップＳ１１は肯定されるまで繰り返される。具体的には、行動計画に左折の要求が含まれる場合に車両１００が交差点を左折すると判定する。なお、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により認識された自車位置とに基づいて、車両１００が交差点を左折するか否かを判定してもよい。

ステップＳ１１で肯定されると、ステップＳ１２で、交差点を右折中の第１対向車両を認識したか否かを判定する。ステップＳ１２で否定されると、処理は終了する。この場合、行動計画に従って通常の左折動作が行われる。

ステップＳ１２で肯定されると、ステップＳ１３で、第１対向車両に続けて交差点を右折しようとする第２対向車両を認識したか否かを判定する。ステップＳ１３で否定されると、処理は終了する。この場合、第１対向車両に続いて第２走行車線に進入するように左折動作が行われる。

ステップＳ１３で肯定されると、ステップＳ１４で、車両１００と第１対向車両との衝突余裕時間ＴＴＣ１、および、車両１００と第２対向車両との衝突余裕時間ＴＴＣ２を所定時間（単位時間）毎に算出する。ステップＳ１５で、ＴＴＣ差、すなわち衝突余裕時間ＴＴＣ１と衝突余裕時間ＴＴＣ２の差が増加したか否かを判定する。より詳細には、ＴＴＣ差の単位時間当たりの変化率が増加したか否かを判定する。

ステップＳ１５で肯定されると、ステップＳ１６で、第１対向車両と第２対向車両との間の中間地点よりも第２対向車両に近い位置で車両１００の先端部が進入するように、車両１００が交差点を左折するときの目標軌道を生成する。これにより、図７Ａに示すようなタイミングで車両１００の左折動作が行われる。

ステップＳ１５で否定されると、ステップＳ１７で、第１対向車両と第２対向車両との間の中間地点よりも第１対向車両に近い位置で車両１００の先端部が進入するように、車両１００が交差点を左折するときの目標軌道を生成する。これにより、図７Ｂに示すようなタイミングで車両１００の左折動作が行われる。

本発明の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１０は、予め定められた行動計画にしたがって自車両（車両１００）が走行するように走行用アクチュエータＡＣを制御する。車両制御装置１０は、対向車線を走行する対向車両（図３の車両Ｖ１，Ｖ２）を含む自車両の周囲の他車両を認識する外界認識部４４と、外界認識部４４により認識された他車両の挙動に応じて行動計画を生成する行動計画生成部４５と、を備える。行動計画生成部４５は、第１方向（図３の左方向）に延在する第１走行車線（図３の車線ＬＮ１）と第２方向（図３の下方向）に延在する第２走行車線とが交差する交差点（図３の車線ＬＮ２）を、対向車線を横断せずに第１走行車線から第２走行車線に移動する行動計画を生成するとき、外界認識部４４により、対向車線から第２走行車線へ移動中の第１対向車両（図５の車両Ｖ１）と第１対向車両に続けて対向車線から第２走行車線へ移動しようとする第２対向車両（図５の車両Ｖ２）とが認識されると、第１方向に略直交する方向（図３の上下方向）における自車両と第１対向車両および第２対向車両との衝突余裕時間をそれぞれ算出するＴＴＣ算出部４５１と、ＴＴＣ算出部４５１により算出された自車両と第１対向車両との衝突余裕時間ＴＴＣ１と、自車両と第２対向車両との衝突余裕時間ＴＴＣ２との差（ＴＴＣ差）に基づいて、自車両が第１対向車両の移動後かつ第２対向車両の移動前に第１走行車線から第２走行車線に移動するときのタイミングを決定する移動タイミング決定部４５２と、を有する。

これにより、自車両が対向車線を横断せずに第１走行車線から第２走行車線へ旋回して移動するときに、対向車両の挙動を考慮したスムーズな旋回動作を行うことができる。

（２）ＴＴＣ算出部４５１は、第１方向と略直交する方向における自車両と第１対向車両および第２対向車両との衝突余裕時間ＴＴＣ１，ＴＴＣ２をそれぞれ所定時間毎に算出する。移動タイミング決定部４５２は、ＴＴＣ算出部４５１により算出された衝突余裕時間ＴＴＣ１と衝突余裕時間ＴＴＣ２との差（ＴＴＣ差）の単位時間あたりの変化率が増大するとき、第１対向車両と第２対向車両との中間地点（図７Ａの中間地点ＭＰ）より第２対向車両側の位置で自車両の先端部が進入するように第１走行車線から第２走行車線に移動するときのタイミングを決定する。これにより、車両Ｖ２が、車両１００が余裕をもって左折できるように右折用停止線の手前で停止するような挙動をしたとき、車両１００は、その挙動に応じて交差点をゆっくり左折するように左折動作を行う。また、移動タイミング決定部４５２は、ＴＴＣ算出部４５１により算出された衝突余裕時間ＴＴＣ１と衝突余裕時間ＴＴＣ２との差（ＴＴＣ差）の単位時間あたりの変化率が一定であるかまたは減少するとき、第１対向車両と第２対向車両との中間地点（図７Ｂの中間地点ＭＰ）より第１対向車両に近い位置で自車両の先端部が進入するように第１走行車線から第２走行車線に移動するときのタイミングを決定する。これにより、車両Ｖ２が車両Ｖ１に追従するように交差点ＩＳを右折するとき、車両１００は、車両Ｖ１のすぐ後ろに合流して左折するように左折動作を行う。このように、車両１００は、第２対向車両の挙動を考慮したよりスムーズでより安全な左折動作を行うことができる。

（３）ＴＴＣ算出部４５１は、第１対向車両および第２対向車両の交差点における軌道を予測し、予測した軌道と自車両の交差点における目標軌道とが交差する予測交差地点を基準にして、衝突余裕時間ＴＴＣ１と衝突余裕時間ＴＴＣ２とを算出する。これにより、対向車両の予測軌道に基づいた衝突余裕時間が算出されるので、交差点において車両１００が第１対向車両の右折後かつ第２対向車両の右折前に左折するときのタイミングを精度よく決定することができる。

（４）ＴＴＣ算出部４５１は、記憶部４２から地図情報を取得し、取得した地図情報から得られる交差点の道路情報に基づいて、予測交差地点を補正する。これにより、衝突余裕時間ＴＴＣ１，ＴＴＣ２をより精度よく算出することができる。また、車両１００が車両Ｖ１と車両Ｖ２との間に合流して交差点を左折するときの合流位置をより精度よく決定することができる。

なお、上記実施形態では、外界認識部４４が、外部センサ群３１からの信号に基づいて対向車線を走行する対向車両を含む自車両の周囲の他車両を認識するようにしたが、認識部の構成は上述したものに限らない。認識部は、不図示の通信ネットワーク（車車間通信網や路車間通信網）を介して周辺車両から送信される周辺車両の位置情報や車両情報（走行速度や走行ルートなどを含む情報）を受信し、それらの情報に基づいて車両１００の周囲の外部状況を認識してもよい。

また、上記実施形態では、ＴＴＣ算出部４５１が、第１対向車両および第２対向車両の交差点における軌道を予測し、予測した軌道と自車両の交差点における目標軌道とが交差する地点を予測交差地点に設定したが、算出部の構成は上述したものに限らない。算出部は、予測交差地点を含む情報を、不図示の通信ネットワーク（車車間通信網や路車間通信網）を介して対向車両から取得してもよい。

また、上記実施形態では、移動タイミング決定部４５２が、ＴＴＣ算出部４５１により算出された衝突余裕時間ＴＴＣ１と衝突余裕時間ＴＴＣ２との差（ＴＴＣ差）に基づいて、自車両が第１対向車両の移動後かつ第２対向車両の移動前に第１走行車線から第２走行車線に移動するときのタイミングを決定するようにしたが、決定部の構成は上述したものに限らない。決定部は、路車間通信システムの路側機から通信ユニット３７を介して衝突余裕時間ＴＴＣ１と衝突余裕時間ＴＴＣ２とが取得可能な場合には、路側機から取得した衝突余裕時間ＴＴＣ１と衝突余裕時間ＴＴＣ２に基づいて上記タイミングを決定してもよい。

また、上記実施形態では、ＴＴＣ算出部４５１が、予測交差地点を補正するときに、記憶部４２から取得した地図情報から交差点の道路情報を取得するようにしたが、取得部の構成は上述したものに限らない。取得部は、路車間通信システムの路側機から通信ユニット３７を介して交差点の道路情報を取得してもよい。

また、上記実施形態では、図３等を用いて第１走行車線と第２走行車線とが略直交する交差点を例に用いたが、第１走行車線と第２走行車線とが交差する角度は略直角に限らない。第１走行車線と第２走行車線とが交差する角度が３０度や４５度の交差点でも同様にして、車両１００が交差点を右折する第１対向車両と第２対向車との間に左折して合流するように、車両１００の左折のタイミングを決定することができる。

また、上記実施形態では、図３等を用いて車両１００が左側通行の道路の交差点を左折するときのタイミングについて説明したが、右側通行の道路の交差点でも同様にして、車両１００が交差点を左折する第１対向車両と第２対向車との間に合流して右折するときのタイミングを決定することができる。

また、上記実施形態では、図３等を用いて横断歩道が設けられた交差点を例に用いたが、本発明は、横断歩道がない交差点や歩道橋が設置された交差点にも適用可能である。すなわち、本発明は、車両１００が第１走行車線から第２走行車線に移動可能な交差点であれば種々の交差点に適用可能である。

さらに、上記実施形態では、車両制御装置１０を自動運転車両に適用したが、車両制御装置１０は、自動運転車両以外の車両にも適用可能である。例えば、ＡＤＡＳ（Advanced driver-assistance systems）を備える手動運転車両にも車両制御装置１０を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一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。

１０ 車両制御装置、４０ コントローラ、４３ 自車位置認識部、４４ 外界認識部、４５ 行動計画生成部、４６ 走行制御部、１００ 車両、４５１ ＴＴＣ算出部、４５２ 移動タイミング決定部

Claims (5)

1. 予め定められた行動計画にしたがって自車両が走行するように走行用アクチュエータを制御する車両制御装置であって、
   対向車線を走行する対向車両を含む前記自車両の周囲の他車両を認識する認識部と、
   前記認識部により認識された前記他車両の挙動に応じて前記行動計画を生成する行動計画生成部と、を備え、
   前記行動計画生成部は、
   第１方向に延在する第１走行車線と第２方向に延在する第２走行車線とが交差する交差点を、前記対向車線を横断せずに前記第１走行車線から前記第２走行車線に移動する前記行動計画を生成するとき、前記認識部により、前記対向車線から前記第２走行車線へ移動中の第１対向車両と前記第１対向車両に続けて前記対向車線から前記第２走行車線へ移動しようとする第２対向車両とが認識されると、前記第１方向に略直交する方向における前記自車両と前記第１対向車両および前記第２対向車両との衝突余裕時間をそれぞれ算出する算出部と、
   前記算出部により算出された前記自車両と前記第１対向車両との第１衝突余裕時間と、前記自車両と前記第２対向車両との第２衝突余裕時間との差に基づいて、前記自車両が前記第１対向車両の移動後かつ前記第２対向車両の移動前に前記第１走行車線から前記第２走行車線に移動するときのタイミングを決定する決定部と、を有す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、
   前記算出部は、第１衝突余裕時間と第２衝突余裕時間をそれぞれ所定時間毎に算出し、
   前記決定部は、前記算出部により算出された第１衝突余裕時間と第２衝突余裕時間との差の単位時間あたりの変化率が増大するとき、前記第１対向車両と前記第２対向車両との中間地点より前記第２対向車両に近い位置で前記自車両の先端部が進入するように前記第１走行車線から前記第２走行車線に移動するときのタイミングを決定することを特徴とする車両制御装置。
3. 請求項２に記載の車両制御装置において、
   前記決定部は、前記算出部により算出された第１衝突余裕時間と第２衝突余裕時間との差の単位時間あたりの変化率が一定であるかまたは減少するとき、前記第１対向車両と前記第２対向車両との中間地点より前記第１対向車両に近い位置で前記自車両の先端部が進入するように前記第１走行車線から前記第２走行車線に移動するときのタイミングを決定することを特徴とする車両制御装置。
4. 請求項２または請求項３に記載の車両制御装置において、
   前記算出部は、前記第１対向車両および前記第２対向車両の交差点における軌道を予測し、予測した軌道と前記自車両の交差点における目標軌道とが交差する予測交差地点を基準にして、第１衝突余裕時間と第２衝突余裕時間とを算出することを特徴とする車両制御装置。
5. 請求項４に記載の車両制御装置において、
   前記行動計画生成部は、地図情報を取得する取得部をさらに有し、
   前記算出部は、前記取得部により取得された地図情報から得られる交差点の道路情報に基づいて、予測交差地点を補正することを特徴とする車両制御装置。

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