JP2022096102A - 車両制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車線の分岐地点における車線変更をスムーズに行う。【解決手段】自車両が走行する第１車線に隣接し第１車線と進行方向が同じである第２車線を走行する隣接車両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、認識された隣接車両の自車両に対する相対位置に基づいて単位時間毎の自車両の目標位置である目標点を含む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、分岐地点から分岐された第２車線側の分岐車線へと第１車線から車線変更するとき、第１車線の幅方向の中央を通って延在する仮想線と、分岐車線の幅方向の中央を通って延在する仮想線とが交差する位置を判定位置として設定する判定位置設定部４５１と、設定された判定位置に自車両が到達すると、隣接車両の自車両に対する相対位置に基づいて、分岐車線に至るまでの単位時間毎の目標点を設定する目標点設定部４５２と、を有する。【選択図】図４

Description

本発明は、車線の分岐地点における車両の車線変更動作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、車線の分岐地点の進行方向手前において車線変更するときに、変更先の車線への幅寄せを行って、変更先の車線の後方車両に対して車線変更の意思を伝達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）。特許文献１記載の装置は、車線変更の意思を伝達しても後方車両が減速しないとき、後方車両の通過を待ってその後方車両の後方に自車両を移動させる。

特開２０１９－１１７４９４号公報

しかしながら、特許文献１記載の装置のように後方車両の通過を待ってから車線変更するのでは、分岐地点に到達するまでの間にスムーズに車線変更することが難しい。

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。車両制御装置は、自車両が走行する第１車線に隣接し第１車線と進行方向が同じである第２車線を走行する隣接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隣接車両の自車両に対する相対位置に基づいて単位時間毎の自車両の目標位置である目標点を含む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、自車両が分岐地点から分岐された第２車線側の分岐車線へと第１車線から車線変更するとき、第１車線の幅方向の中央を通って延在する仮想線と、分岐車線の幅方向の中央を通って延在する仮想線とが交差する位置を判定位置として設定する判定位置設定部と、判定位置設定部により設定された判定位置に自車両が到達すると、隣接車両の自車両に対する相対位置に基づいて、分岐車線に至るまでの単位時間毎の目標点を設定する目標点設定部と、を有する。

本発明によれば、車線の分岐地点における車線変更をスムーズに行うことができる。

本発明の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装置の全体構成を概略的に示すブロック図。 分岐地点の一例を示す図。 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の分岐地点にて設定される判定位置を示す図。 図３の判定位置で設定される目標点の一例を示す図。 図３の判定位置で設定される目標点の他の例を示す図。 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。 分岐地点の他の例を示す図。 分岐地点の他の例を示す図。 図８Ａの時点よりも後の時点における車両の状態を示す図。

以下、図１～図８Ｂ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（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装置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、交差点や分岐地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、車線ＬＮ１と、車線ＬＮ１に隣接し車線ＬＮ１と進行方向が同じである車線ＬＮ２とが分岐する地点（以下、分岐地点と呼ぶ）ＤＳ１の進行方向手前で、車両１００が車線変更して車線ＬＮ２側の分岐車線（図において右上方向へ分岐する車線）へ進入するときがある。このとき、図３に示すように車線ＬＮ２に他車両Ｖ１が存在すると、車両１００は、分岐地点ＤＳ１に到達するまでの間にスムーズに車線ＬＮ２側へ車線変更することが難しい。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。

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、
判定位置設定部４５１と、目標点設定部４５２と、目標値算出部４５３とを有する。

判定位置設定部４５１は、車両１００が、分岐地点ＤＳ１から分岐された車線ＬＮ２側の分岐車線へと車線ＬＮ１から車線変更するとき、車線ＬＮ１の幅方向の中央を通って延在する仮想線（以下、第１仮想線と呼ぶ）と、進入予定の分岐車線の幅方向の中央を通って延在する第２仮想線（以下、第２仮想線と呼ぶ）が交差する位置を判定位置として設定する。

目標点設定部４５２は、判定位置設定部４５１により設定された判定位置に車両１００が到達すると、車両１００が走行中の車線ＬＮ１に隣接する車線（以下、隣接車線と呼ぶ）を走行する車両Ｖ１の車両１００に対する相対位置に基づいて、分岐車線に至るまでの単位時間毎の目標点（目標位置）を設定する。以下、隣接車線を走行する車両を、隣接車両と呼ぶ。

ここで、判定位置設定部４５１による判定位置の設定、および、目標点設定部４５２による目標点の設定について説明する。図５Ａは、図３に示す分岐地点ＤＳ１において設定される判定位置の一例を示す図である。判定位置設定部４５１は、行動計画に車線ＬＮ２側の分岐車線への進入の要求が含まれるとき、第１仮想線と第２仮想線とが交差する位置を判定位置に設定する。図５Ａに示す線ＶＬ１は第１仮想線を表し、線ＶＬ２は第２仮想線を表す。判定位置設定部４５１は、線ＶＬ１と線ＶＬ２とが交差する位置ＤＰを判定位置に設定する。

図５Ｂは、図５Ａ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）における分岐地点ＤＳ１の状態の一例を示す図である。図５Ｃは、時点ｔ１における分岐地点ＤＳ１の状態の他の例を示す図である。図５Ｂおよび図５Ｃに示すように、時点ｔ１において車両１００が判定位置ＤＰに到達すると、目標点設定部４５２は、隣接車線ＬＮ２を走行する車両Ｖ１の車両１００に対する相対位置に基づいて、分岐車線に至るまでの単位時間毎の目標点を設定する。なお、図５Ｂおよび図５Ｃにおいて、車両Ｖ１は、分岐地点ＤＳ１から分岐された車線ＬＮ１側の分岐車線（図において右下方向へ分岐する車線）へ車線変更しようと、右方向用の方向指示器を作動させながら車線ＬＮ２を走行中である。

時点ｔ１において、隣接車線ＬＮ２を走行する車両Ｖ１が車両１００よりも進行方向に対して所定距離ｄ以上後方（図における左方向）に位置するとき、目標点設定部４５２は、図５Ｂに示すように、車両１００を加速させるように分岐車線に至るまでの単位時間毎の目標点を設定する。なお、図中の矢印線は、車両１００の目標軌道を表し、矢印線上の各点は、単位時間毎の目標点を表す。これにより、車両１００は、車線ＬＮ１から車線ＬＮ２側の分岐車線へと車線変更するとき、後方車両（車両Ｖ１）との車間距離を十分に確保しながら、車両Ｖ１の前方へ移動するように車線ＬＮ２へスムーズに車線変更し、その後分岐車線へ進入することができる。

一方、時点ｔ１において、隣接車線ＬＮ２を走行する車両Ｖ１が車両１００よりも進行方向に対して所定距離ｄ以上前方（図における右方向）に位置するとき、目標点設定部４５２は、図５Ｃに示すように、車両１００を減速させるように分岐車線に至るまでの単位時間毎の目標点を設定する。これにより、車両１００は、前方車両（車両Ｖ１）との車間距離を十分に確保しながら、車両Ｖ１の後方へ移動するように車線ＬＮ２へスムーズに車線変更し、その後分岐車線へ進入することができる。

なお、時点ｔ１において、隣接車線ＬＮ２を走行する車両Ｖ１との進行方向における車間距離が所定距離ｄ未満であるときには、目標点設定部４５２は、車両Ｖ１の車両１００に対する相対速度に基づいて、車両１００を減速または加速させるかを決定してもよい。例えば、車両Ｖ１の車両１００に対する相対速度が所定速度（例えば０km/h）以下であるとき、車両１００が車両Ｖ１の前方へ車線変更するように、すなわち、車両１００を加速させるように、分岐車線に至るまでの単位時間毎の目標点を設定する。一方、車両Ｖ１の車両１００に対する相対速度が所定速度より大きいとき、車両１００が車両Ｖ１の後方へ車線変更するように、すなわち、車両１００を減速させるように、分岐車線に至るまでの単位時間毎の目標点を設定する。

目標値算出部４５３は、目標点設定部４５２により設定された各目標点における速度および加速度の目標値、すなわち、目標車速および目標加速度を算出する。

図６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、自車両（車両１００）が走行する第１車線に隣接する第２車線の進行方向前方に分岐車線があるか否か、および、その分岐車線へ進入するか否かを判定する。具体的には、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、第２車線の進行方向前方に分岐車線があるか否かを判定する。また、行動計画にその分岐車線への進入の要求が含まれ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。

ステップＳ１１で肯定されると、ステップＳ１２で、判定位置を設定する。判定位置は、上述したように、第１車線の幅方向の中央を通って延在する第１仮想線と、分岐車線の幅方向の中央を通って延在する第２仮想線とが交差する位置に設定される。

次いで、ステップＳ１３で、自車両が、ステップＳ１２で設定された判定位置に到達したか否かを判定する。具体的には、自車位置認識部４３により認識された自車位置と、ステップＳ１２で設定された判定位置とに基づいて、自車両が判定位置に到達したか否かを判定する。ステップＳ１３は肯定されるまで繰り返される。

ステップＳ１３で肯定されると、ステップＳ１４で、隣接車両を認識したか否かを判定する。より詳細には、外界認識部４４により隣接車線（第２車線）を走行中の他車両が認識されたか否かを判定する。ステップＳ１４で否定されると、処理を終了する。ステップＳ１４で肯定されると、ステップＳ１５に進む。

ステップＳ１５で、ステップＳ１４で認識された隣接車両が、自車両に対して所定距離ｄ以上離れているか否かを判定する。ステップＳ１５で肯定されると、ステップＳ１６で、隣接車両が自車両より後方を走行しているか否かを判定する。ステップＳ１６で肯定されると、ステップＳ１７で、自車両を加速させるように分岐車線に至るまでの単位時間毎の目標点を設定する。ステップＳ１６で否定されると、ステップＳ１８で、自車両を減速させるように分岐車線に至るまでの単位時間毎の目標点を設定する。

ステップＳ１５で否定されると、ステップＳ１９で、隣接車両の自車両に対する相対速度に基づいて、自車両を加速または減速させるかを決定する。より詳細には、隣接車両の自車両に対する相対速度が所定速度より大きいとき、自車両を減速させるように分岐車線に至るまでの単位時間毎の目標点を設定する。一方、隣接車両の自車両に対する相対速度が所定速度以下であるとき、自車両を加速させるように分岐車線に至るまでの単位時間毎の目標点を設定する。

本実施形態に係る車両制御装置１０による動作をまとめると以下のようになる。なお、以下では、図３に示す分岐地点とは異なる分岐地点において、車両１００が隣接車線から分岐する分岐車線へと車線変更する場合の車両制御装置１０の動作を説明する。

なお、図３に示すような形状の道路に限らず他の形状の道路においても、図６に示す処理を実行することで、車両１００は車線変更をスムーズに行うことができる。図７は、分岐地点の他の例を示す図である。図７に示す例では、車両１００が走行する車線ＬＮ１の隣接車線（車線ＬＮ２）側に、車線ＬＮ２と独立して分岐車線が設けられている。図７に示す分岐地点ＤＳ２において車両１００が分岐車線へと車線変更するとき、車両制御装置１０は、車線ＬＮ１の幅方向の中央を通って延在する仮想線ＶＬ１と、分岐車線の幅方向の中央を通って延在する仮想線ＶＬ２とが交差する位置ＤＰを判定位置に設定する（Ｓ１２）。そして、車両制御装置１０は、判定位置ＤＰにおける隣接車両（車両Ｖ１）との進行方向における車間距離に基づいて、自車両を加速または減速させるように、分岐車線に至るまでの単位時間毎の目標点を設定する（Ｓ１５～Ｓ１９）。

図８Ａは、進行方向が同じ第１車線、第２車線、および第３車線からなる道路に設けられた分岐地点の例を示す図である。図８Ａに示す例では、車両１００が走行する車線ＬＮ１の左側（図における上側）に隣接する２つの車線ＬＮ２，ＬＮ３が設けられていて、さらに、分岐地点ＤＳ３から分岐された分岐車線が、車線ＬＮ３と独立して設けられている。図８Ａに示すような分岐地点において車両１００が分岐車線へと車線変更するとき、車両制御装置１０は、車線ＬＮ１の仮想線ＶＬ１１と、分岐車線の仮想線ＶＬ２とが交差する位置ＤＰ３１を第１判定位置に設定する（Ｓ１２）。そして、車両制御装置１０は、車線ＬＮ１を走行中の車両１００が判定位置ＤＰ３１に到達すると（Ｓ１３）、車線ＬＮ１の隣接車線ＬＮ２を走行する車両Ｖ１との進行方向における車間距離に基づいて、自車両を加速または減速させるように、車線ＬＮ２の仮想線ＶＬ１２と分岐車線の仮想線ＶＬ２とが交差する位置（図８Ｂに示す位置ＤＰ３２）に至るまでの単位時間毎の目標点を設定する（Ｓ１４～Ｓ１９）。これにより、車両１００は、判定位置ＤＰ３１から車線ＬＮ２への車線変更を開始する。次いで、車両制御装置１０は、位置ＤＰ３２を第２判定位置に設定する（Ｓ１２）。車両１００が判定位置ＤＰ３２に到達すると（Ｓ１３）、車両制御装置１０は、車線ＬＮ２の隣接車線ＬＮ３を走行する車両Ｖ２との進行方向における車間距離に基づいて、自車両を加速または減速させるように、分岐車線に至るまでの単位時間毎の目標点を設定する（Ｓ１４～Ｓ１９）。なお、車線ＬＮ２のように右側と左側の両方に隣接車線が存在する車線を車両１００が走行しているとき、車両制御装置１０は、分岐車線側の隣接車線（図８Ｂに示す例では車線ＬＮ３）を走行する車両を隣接車両として認識する。このように、車両１００が走行中の車線と分岐車線との間に他の車線が存在するときには、車両制御装置１０は、各車線（図中の車線ＬＮ１，ＬＮ２）においてＳ１２～Ｓ１９の処理を実行する。なお、最初のステップＳ１２で、各車線に対応する判定位置Ｄ１，Ｄ２を設定してから、各判定位置に到達するたびにＳ１３～Ｓ１９の処理を実行してもよい。

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、自車両が走行する第１車線（図３の車線ＬＮ１）に隣接し第１車線と進行方向が同じである第２車線（図３の車線ＬＮ２）を走行する隣接車両（図３の車両Ｖ１）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により認識された隣接車両の自車両に対する相対位置に基づいて単位時間毎の自車両の目標位置である目標点を含む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、自車両が分岐地点（図３の地点ＤＳ１）から分岐された第２車線側の分岐車線へと第１車線から車線変更するとき、第１車線の幅方向の中央を通って延在する仮想線（図５Ａの線ＶＬ１）と、分岐車線の幅方向の中央を通って延在する仮想線（図５Ａの線ＶＬ２）とが交差する位置（図５Ａの位置ＤＰ）を判定位置として設定する判定位置設定部４５１と、判定位置設定部４５１により設定された判定位置に自車両が到達すると、隣接車両の自車両に対する相対位置に基づいて、分岐車線に至るまでの単位時間毎の目標点を設定する目標点設定部４５２と、を有する。

これにより、車両１００は、隣接車線側の分岐車線へ車線変更するとき、スムーズに車線変更を行うことができる。また、車両１００は、分岐車線の幅方向の中央を通って延在する仮想線（図５Ａの線ＶＬ２）に沿って移動することができるので、乗員に対して違和感を生じさせることなく分岐車線へ車線変更することができる。

（２）行動計画生成部４５は、目標点設定部４５２により設定された各目標点における目標車速および目標加速度を算出する目標値算出部４５３をさらに有する。車両制御装置１０は、目標点設定部４５２により設定された各目標点において自車両の速度および加速度が目標値算出部４５３により算出された目標車速および目標加速度になるように、走行用アクチュエータＡＣを制御する走行制御部４６をさらに備える。これにより、乗員の運転操作を必要とすることなく、隣接車線側の分岐車線への車線変更をスムーズに行うことができる。

（３）目標点設定部４５２は、判定位置設定部４５１により設定された判定位置に自車両が到達したとき、外界認識部４４により認識された隣接車両が自車両よりも所定距離以上後方に位置するとき、分岐地点までの目標軌道上において自車両を加速させるように分岐車線に至るまでの単位時間毎の目標点を設定する。これにより、車両１００は、分岐車線へ車線変更するときに自車両の後方に隣接車両が認識されたときでも、その隣接車両の通過を待つことなくその隣接車両との車間距離を適切に保ちながら車線変更を開始することができる。よって、車両１００は、隣接車両が存在するときでも分岐車線へよりスムーズかつ安全に車線変更することができる。

（４）目標点設定部４５２は、判定位置設定部４５１により設定された判定位置に自車両が到達したとき、外界認識部４４により認識された隣接車両が自車両よりも所定距離以上前方に位置するとき、分岐地点までの目標軌道上において自車両を減速させるように分岐車線に至るまでの単位時間毎の目標点を設定する。これにより、車両１００は、分岐車線へ車線変更するときに自車両の前方に隣接車両が認識されたときでも、その隣接車両との車間距離を適切に保ちつつ分岐車線へ車線変更することができる。よって、車両１００は、隣接車両が存在するときでも分岐車線へスムーズかつ安全に車線変更することができる。

（５）判定位置設定部４５１は、分岐車線と第１車線との間に第１車線および第２車線と進行方向が同じである第３車線（図８Ａの車線ＬＮ３）が存在するとき、第１車線の幅方向の中央を通って延在する仮想線（図８Ａの線ＶＬ１１）と第２車線の幅方向の中央を通って延在する仮想線（図８Ｂの線ＶＬ１２）とが、分岐車線の幅方向の中央を通って延在する仮想線（図８Ｂの線ＶＬ２）と交差する位置を、それぞれ第１判定位置（図８Ａの位置ＤＰ３１）と第２判定位置（図８Ｂの位置ＤＰ３２）として設定する。目標点設定部４５２は、第１車線を走行中の自車両が第１判定位置に到達すると、第２車線を走行する隣接車両（図８Ａの車両Ｖ１）の自車両に対する相対位置に基づいて、第２判定位置に至るまでの単位時間毎の目標点を設定し、その後、自車両が第２判定位置に到達すると、第３車線を走行する隣接車両（図８Ａの車両Ｖ２）の自車両に対する相対位置に基づいて、分岐車線に至るまでの単位時間毎の目標点を設定する。これにより、車両１００は、走行中の車線と分岐車線との間に複数の車線が存在するときでも、走行中の車線から分岐車線へスムーズに車線変更することができる。

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、行動計画生成部４５の目標値算出部４５３が、目標点設定部４５２により設定された各目標点における目標車速および目標加速度を算出するようにしたが、算出部の構成は上述したものに限らない。例えば、走行制御部４６が算出部を有していてもよい。

また、上記実施形態では、車両１００が判定地点に到達した時点において、隣接車線を走行する他車両との進行方向における車間距離が所定距離未満であるとき、目標点設定部４５２は、他車両の車両１００に対する相対速度に基づいて、車両１００を減速または加速させるかを決定した。しかし、隣接車線を走行する他車両との進行方向における車間距離が所定距離未満であるとき、行動計画生成部４５は、隣接車両が走行する車線側へ横ジャーク（横方向のジャーク）を所定回数（例えば２回）発生させるような行動計画を生成してもよい。これにより、自車両が車線変更することを横ジャークで隣接車両に報知することができる。なお、判定地点に到達したときに隣接車線（後方車両）が認識されているとき、その後方車両との車間距離によらずに、横ジャークを発生させてもよい。また、横ジャークを発生させるタイミングはこれに限定されず、例えば、判定位置を設定してから判定位置に到達するまでの間に後方車両が認識されたとき、横ジャークを発生させてもよい。

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 判定位置設定部、４５２ 目標点設定部、４５３ 目標値算出部、ＡＣ アクチュエータ

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、
   前記自車両が走行する第１車線に隣接し前記第１車線と進行方向が同じである第２車線を走行する隣接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隣接車両の前記自車両に対する相対位置に基づいて単位時間毎の前記自車両の目標位置である目標点を含む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、
   前記自車両が分岐地点から分岐された前記第２車線側の分岐車線へと前記第１車線から車線変更するとき、前記第１車線の幅方向の中央を通って延在する仮想線と、前記分岐車線の幅方向の中央を通って延在する仮想線とが交差する位置を判定位置として設定する判定位置設定部と、
   前記判定位置設定部により設定された判定位置に前記自車両が到達すると、前記認識部により認識された隣接車両の前記自車両に対する相対位置に基づいて、前記分岐車線に至るまでの単位時間毎の前記目標点を設定する目標点設定部と、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、
   前記行動計画生成部は、前記目標点設定部により設定された各目標点における目標車速および目標加速度を算出する算出部をさらに有し、
   前記目標点設定部により設定された各目標点において前記自車両の速度および加速度が前記算出部により算出された目標車速および目標加速度になるように、前記走行用アクチュエータを制御する走行制御部をさらに備えることを特徴とする車両制御装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の車両制御装置において、
   前記目標点設定部は、前記判定位置設定部により設定された判定位置に前記自車両が到達したとき、前記認識部により認識された隣接車両が前記自車両よりも所定距離以上後方に位置するとき、分岐地点までの目標軌道上において前記自車両を加速させるように前記分岐車線に至るまでの単位時間毎の前記目標点を設定することを特徴とする車両制御装置。
4. 請求項１から３のうちのいずれか１項に記載の車両制御装置において、
   前記目標点設定部は、前記判定位置設定部により設定された判定位置に前記自車両が到達したとき、前記認識部により認識された隣接車両が前記自車両よりも所定距離以上前方に位置するとき、分岐地点までの目標軌道上において前記自車両を減速させるように前記分岐車線に至るまでの単位時間毎の前記目標点を設定することを特徴とする車両制御装置。
5. 請求項１から４のうちのいずれか１項に記載の車両制御装置において、
   前記判定位置設定部は、前記分岐車線と前記第１車線との間に前記第１車線および前記第２車線と進行方向が同じである第３車線が存在するとき、前記第１車線の幅方向の中央を通って延在する仮想線と前記第２車線の幅方向の中央を通って延在する仮想線とが、前記分岐車線の幅方向の中央を通って延在する仮想線と交差する位置を、それぞれ第１判定位置と第２判定位置として設定し、
   前記目標点設定部は、前記第１車線を走行中の前記自車両が前記第１判定位置に到達すると、前記認識部により認識された前記第２車線を走行する隣接車両の前記自車両に対する相対位置に基づいて、前記第２判定位置に至るまでの単位時間毎の前記目標点を設定し、その後、前記自車両が前記第２判定位置に到達すると、前記認識部により認識された前記第３車線を走行する隣接車両の前記自車両に対する相対位置に基づいて、前記分岐車線に至るまでの単位時間毎の前記目標点を設定することを特徴とする車両制御装置。

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