JP2022154979A - 自動運転装置、自動運転方法、及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】電力残量が少ない場合でも走行を継続して車両を目的地に到達させることができる自動運転装置を提供する。【解決手段】本自動運転装置は、乗員に代わって車両２０を運転する機能を有する複数の運転機能ＥＣＵ２１１，２１２を備える。複数の運転機能ＥＣＵ２１１，２１２は、少なくとも、車両２０を自動運転する自動運転ＥＣＵ２１１と、遠隔操作者３６による遠隔操作に従って車両２０を動作させる遠隔操作ＥＣＵ２１２とを含む。複数の運転機能ＥＣＵ２１１，２１２は、目的地までの経路及び電力残量に応じて動作状態を個別に変更される【選択図】図２

Description

本発明は、自動運転装置、自動運転方法、及びプログラムに関する。

特許文献１には、自動運転車両の遠隔操作に関する技術が開示されている。この従来技術によれば、自動運転が困難になった場合、車両と遠隔操作管理設備との間で通信が行われ、遠隔操作者により車両が遠隔運転される。

特開２０１８－０７７６４９号公報

１つの車両において自動運転と遠隔操作とを実現する方法として、自動運転用のＥＣＵ（Electronic Control Unit）と遠隔操作用のＥＣＵとをそれぞれ別々に搭載することが考えられる。ただし、ＥＣＵは電力を消費することから、搭載するＥＣＵの数を増やせば、その分、全体としての消費電力は大きくなる。自動運転車両が電力で走行するＥＶである場合、消費電力が大きいと航続距離は短くなる。このため、電力残量が少ない場合には車両が目的地に到達することができなくなるおそれがある。

本開示は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、電力残量が少ない場合でも走行を継続して車両を目的地に到達させることができる技術を提供することを目的とする。

本開示は、上記目的を達成するための自動運転装置を提供する。本開示に係る自動運転装置は、乗員に代わって車両を運転する機能を有する複数の運転機能ＥＣＵを備える。複数の運転機能ＥＣＵは、少なくとも、車両を自動運転する自動運転ＥＣＵと、外部からの遠隔操作に従って車両を動作させる遠隔操作ＥＣＵとを含む。複数の運転機能ＥＣＵは、目的地までの経路及び電力残量に応じて動作状態を個別に変更される。

本自動運転装置において、現在の電力残量では車両が目的地に到達できないことが予測される場合、複数の運転機能ＥＣＵのうち動作中の運転機能ＥＣＵの一部が省電力状態に移行してもよい。特に、自動運転ＥＣＵと遠隔操作ＥＣＵとが動作中の場合、遠隔操作ＥＣＵが優先的に省電力状態に移行してもよい。運転機能ＥＣＵは省電力状態では停止又はスリープしてもよい。

本自動運転装置において、自動運転ＥＣＵは、比較的遠い将来まで予測する長時間予測モードと、比較的近い将来のみ予測する短時間予測モードとを有してもよい。自動運転ＥＣＵは、通常は長時間予測モードで動作し、省電力状態では短時間予測モードで動作してもよい。また、遠隔操作ＥＣＵは、比較的高い通信速度で外部と通信する高速通信モードと、比較的低い通信速度で外部と通信する低速通信モードとを有してもよい。遠隔操作ＥＣＵは、通常は高速通信モードで操作し、省電力状態では低速通信モードで動作してもよい。

本自動運転装置において、現在の電力残量では車両が目的地に到達できないことが予測される場合、目的地までの経路が変更されてもよい。詳しくは、目的地までの経路を変更した場合にとりうる複数の運転機能ＥＣＵの動作状態の中から、車両が目的地に到達することができる経路との組み合わせが選択されてもよい。

また、本開示は、上記目的を達成するための自動運転方法を提供する。本開示に係る自動運転方法は、乗員に代わって車両を運転する機能を有する複数の運転機能ＥＣＵによって車両を自動運転する方法である。ここで、複数の運転機能ＥＣＵは、少なくとも、車両を自動運転する自動運転ＥＣＵと、外部からの遠隔操作に従って車両を動作させる遠隔操作ＥＣＵとを含む。本自動運転方法は、目的地までの経路及び電力残量を取得するステップと、目的地までの経路及び電力残量に応じて複数の運転機能ＥＣＵの動作状態を個別に変更するステップとを有する。

さらに、本開示は、上記目的を達成するためのプログラムを提供する。本開示に係るプログラムは、乗員に代わって車両を運転する機能を有する複数の運転機能ＥＣＵの動作状態を切り替える運転機能切替ＥＣＵよって実行されるプログラムである、ここで、複数の運転機能ＥＣＵは、少なくとも、車両を自動運転する自動運転ＥＣＵと、外部からの遠隔操作に従って車両を動作させる遠隔操作ＥＣＵとを含む。本プログラムは、目的地までの経路及び電力残量に応じて複数の運転機能ＥＣＵの動作状態を個別に変更することを運転機能切替ＥＣＵに実行させる。

複数の運転機能ＥＣＵを有する車両では、運転機能ＥＣＵの動作状態によって消費電力が変化する。本開示に係る技術によれば、運転機能ＥＣＵの動作状態は目的地までの経路及び電力残量に応じて個別に変更されるので、電力残量が少ない場合でも走行を継続して車両を目的地に到達させることができるようになる。

本開示の実施形態に係る自動運転装置を用いた遠隔操作システムの構成を概略的に示す図である。 本開示の実施形態に係る自動運転装置の動作の概要を説明する図である。 本開示の実施形態に係る自動運転装置の構成の一例を示すブロック図である。 本開示の実施形態に係る運転機能切替ＥＣＵの構成の一例を示すブロック図である。 本開示の実施形態に係る自動運転方法を示すフローチャートである。 運転機能ＥＣＵが自動運転ＥＣＵ及び遠隔操作ＥＣＵである場合の動作状態の変更の第１の具体例を示す図である。 運転機能ＥＣＵが自動運転ＥＣＵ及び遠隔操作ＥＣＵである場合の動作状態の変更の第２の具体例を示す図である。 運転機能ＥＣＵが自動運転ＥＣＵ及び遠隔操作ＥＣＵである場合の動作状態の変更の第３の具体例を示す図である。 運転機能ＥＣＵが自動運転ＥＣＵ及び遠隔操作ＥＣＵである場合の動作状態の変更の第４の具体例を示す図である。 運転機能ＥＣＵが自動運転ＥＣＵ及び遠隔操作ＥＣＵである場合の動作状態の変更の第５の具体例を示す図である。 運転機能ＥＣＵが自動運転ＥＣＵ及び遠隔操作ＥＣＵである場合の動作状態の変更に応じた経路の変更の具体例を示す図である。 運転機能ＥＣＵが自動運転ＥＣＵ、遠隔支援ＥＣＵ、及び遠隔運転ＥＣＵである場合の動作状態の変更の具体例を示す図である。 動作させる運転機能ＥＣＵと停止又はスリープさせる運転機能ＥＣＵの選定方法の一例について説明する図である。

以下、図面を参照して本開示の実施形態について説明する。ただし、以下に示す実施形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数に、本開示に係る技術思想が限定されるものではない。また、以下に示す実施形態において説明する構造等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、本開示に係る技術思想に必ずしも必須のものではない。

１．遠隔操作システムの概略構成
図１は、本実施形態に共通する遠隔操作システムの構成を概略的に示す図である。遠隔操作システム１００は、遠隔操作センタ３０から自動運転車両２０を遠隔操作するシステムである。遠隔操作システム１００は、例えば、自動運転車両２０を利用してＭａａＳサービスを提供するシステムでもよい。自動運転車両２０の自動運転レベルとしては、例えば、レベル４又はレベル５が想定される。自動運転車両２０は、リチウムイオン電池や全固体電池などのバッテリに蓄えられた電力によって走行するＥＶ（Electric Vehicle）である。以下、自動運転車両２０を単に車両２０と呼ぶ。

車両２０には、自動運転装置２１が搭載されている。自動運転装置２１は、乗員に代わって車両を運転する機能を有する複数の運転機能ＥＣＵ（Electronic Control Unit）を備える。第１の運転機能ＥＣＵは、車両を自動運転する自動運転ＥＣＵ２１１である。第２の運転機能ＥＣＵは、外部からの遠隔操作に従って車両２０を動作させる遠隔操作ＥＣＵ２１２である。

本開示における遠隔操作は、遠隔支援と遠隔運転とを含む。遠隔支援及び遠隔運転は、車両２０が自動運転を継続することが困難になった場合或いは困難になることが予測される場合に、車両２０からの依頼に基づいて遠隔操作者３６によって行われる。

遠隔支援では、車両２０による自動運転のための判断の一部を遠隔操作者３６が行う。運転に必要な認知、判断、及び操作に関する基本的な計算は車両２０において行われる。遠隔操作者３６は、車両２０から送信される情報に基づき、車両２０が取るべき行動を判断し、車両２０に指示する。遠隔操作者３６から車両２０に対して送られる遠隔支援の指示には、車両２０の進行の指示及び車両２０の停止の指示が含まれる。また、遠隔支援の指示には、前方の障害物に対するオフセット回避の指示、先行車の追い越しの指示、緊急退避の指示等が含まれていてもよい。

遠隔運転では、車両２０の運転、詳しくは、操舵操作又は加減速操作の少なくとも一部を遠隔操作者３６が行う。遠隔運転では、運転に必要な認知、判断、及び操作は遠隔操作者３６によって担われる。遠隔操作者３６は、遠隔の場所から車両２０の運転席で行うのと同じように車両２０を運転する。ただし、遠隔運転では、必ずしも認知、判断、及び操作の全てを遠隔操作者３６が行う必要はない。認知、判断、及び操作のうち少なくとも一部が車両２０の機能によって補助されてもよい。

遠隔操作センタ３０には、サーバ３２及び遠隔操作端末３４が設置されている。車両２０は、４Ｇや５Ｇを含む通信ネットワーク１０を介してサーバ３２に接続されている。サーバ３２と通信可能な車両２０の台数は１台以上好ましくは複数台である。車両２０から発せられる遠隔操作の依頼はサーバ３２が受信する。サーバ３２は、遠隔操作の依頼の内容（例えば、遠隔支援の依頼か遠隔運転の依頼か）に基づき、依頼に応対させる遠隔操作者３６を選定する。

遠隔操作端末３４は、遠隔操作者３６によって操作される遠隔操作のためのインタフェース（ＨＭＩ）である。遠隔操作端末３４は、遠隔操作者３６に対して車両２０の遠隔操作に必要な情報を出力する情報出力部と、遠隔操作者３６の遠隔操作のための操作を入力する操作入力部とを備える。情報出力部は、例えば、車両２０のカメラにより撮像された画像を出力するディスプレイと、車両２０のマイクにより集音された音を出力するスピーカとを含む。操作入力部は、遠隔支援用であれば、ボタン、レバー、及びタッチパネルを例示することができる。遠隔運転用の操作入力部には、例えば、ステアリングホイール、アクセルペダル、ブレーキペダル、方向指示器の操作レバー、及びワイパーの操作レバーが含まれる。遠隔運転のための遠隔操作端末３４と遠隔支援のための遠隔操作端末３４とは別端末であってもよいし、共通端末でもよい。遠隔操作端末３４は少なくとも１台以上好ましくは複数台設けられている。遠隔操作センタ３０には、遠隔操作端末３４の台数に応じた人数の遠隔操作者３６が待機している。

遠隔操作端末３４は、ＬＡＮやインターネットを含む通信ネットワークを介してサーバ３２に接続されている。なお、遠隔操作センタ３０は、必ずしも実在する施設である必要はない。ここでは、遠隔操作端末３４がサーバ３２と通信ネットワークで接続されてなるシステムを遠隔操作センタ３０と称する。ゆえに、クラウド上にサーバ３２が設置され、各地のサテライトオフィスや遠隔操作者３６の自宅に遠隔操作端末３４が設置されていてもよい。

２．自動運転装置の動作の概要
図２は、自動運転装置２１の動作の概要を説明する図である。図２には、自動運転装置２１による車両２０の制御状態が矢印線の線種で示されている。実線の矢印線で示される車両２０の走行経路は、車両２０が自動運転されていることを表している。点線の矢印線で示される車両２０の走行経路は、車両２０が遠隔操作されていることを表している。

図２に示す例では、地点Ｐ１から地点Ｐ２まで、車両２０の遠隔操作が行われている。車両２０の遠隔操作は、遠隔操作者３６からの指示に従い遠隔操作ＥＣＵ２１２によって行われる。詳しくは、遠隔操作者３６と遠隔操作ＥＣＵ２１２との間で通信が行われ、遠隔操作ＥＣＵ２１２は、遠隔操作者３６から受信した指示に従って車両２０を動作せる。

遠隔操作が行われている間、自動運転機能は利用されない。ゆえに、電力消費を抑える１つの案として、自動運転ＥＣＵ２１１を停止又はスリープさせることが考えられる。しかし、遠隔操作の実行中に自動運転ＥＣＵ２１１を停止又はスリープさせてしまうと、例えば、通信の途絶によって遠隔操作を行えなくなった場合、自動運転へ滑らかに切り替えることができない。つまり、車両２０の走行の継続性を保つことができなくなる。このため、自動運転装置２１は、遠隔操作ＥＣＵ２１２によって遠隔操作が行われている間、自動運転ＥＣＵ２１１の動作状態を起動状態に維持する。

自動運転装置２１と遠隔操作ＥＣＵ２１２の両方が起動状態であることで、地点Ｐ２での遠隔操作から自動運転への切り替えは滑らかに行われる。自動運転が行われている間、遠隔操作機能は利用されない。しかし、自動運転が対応できずに遠隔操作のみで対応できるシーンに即応するためには、自動運転ＥＣＵ２１１による自動運転中も遠隔操作ＥＣＵ２１２を起動状態にしておくことが望ましい。予め遠隔操作ＥＣＵ２１２を起動状態にしておくことで、自動運転が継続できなくなって遠隔操作者３６による遠隔操作が必要となった場合、遠隔操作ＥＣＵ２１２を一から起動するよりも早期に遠隔操作を開始することができる。

ところが、自動運転ＥＣＵ２１１と遠隔操作ＥＣＵ２１２の両方を起動状態にする場合、どちらか一方のみを起動状態にする場合に比較して消費電力は増大する。車両２０は目的地を目指して走行しているが、車両２０が目的地まで走行するために必要な電力量は、目的地までの経路と消費電力とに依存する。車両２０に搭載されたバッテリ２８の電力残量が十分でない場合、自動運転ＥＣＵ２１１と遠隔操作ＥＣＵ２１２とによって電力が消費されることにより、車両２０が目的地に到達できない事態も発生し得る。

そこで、自動運転装置２１は、目的地までの経路とバッテリ２８の電力残量とから、自動運転ＥＣＵ２１１と遠隔操作ＥＣＵ２１２の両方を起動状態にしたたまで車両２０が目的地に到達できるかどうか予測する。車両２０が目的地に到達することが困難であることが予測される場合、自動運転装置２１は、自動運転ＥＣＵ２１１と遠隔操作ＥＣＵ２１２の動作状態を個別に変更することによって消費電力を低減する。ただし、車両２０を目的地まで走行させることが前提であるので、例えば、遠隔操作ができない環境下では、遠隔操作ＥＣＵ２１２を起動状態にして自動運転装置２１を停止又はスリープさせるといったことはできない。自動運転装置２１は、いずれかの運転機能を担保しながら自動運転ＥＣＵ２１１と遠隔操作ＥＣＵ２１２の動作状態を個別に変更する。

図２に示す例では、自動運転装置２１は、自動運転ＥＣＵ２１１による自動運転は継続したまま、地点Ｐ３で遠隔操作ＥＣＵ２１２を停止又はスリープさせている。これは、自動運転ＥＣＵ２１１と遠隔操作ＥＣＵ２１２の両方を起動状態にしたままでは目的地に到達できないという判断と、目的地までの残りの経路は自動運転で走行できるという判断とが地点Ｐ３で行われたことを意味する。遠隔操作ＥＣＵ２１２を停止又はスリープさせることによって、消費電力は低減され、バッテリ２８の電力残量の低下速度は抑えられる。これにより、車両２０を目的地に到達させることが可能となる。

なお、遠隔操作ＥＣＵ２１２を停止させるかスリープさせるかは、電力残量に応じて決定してもよい。例えば、車両２０を目的地に到達させる上で電力残量が明らかに厳しいのであれば、遠隔操作ＥＣＵ２１２を停止させ、電力残量に余裕があるようであれば、遠隔操作ＥＣＵ２１２をスリープさせるようにしてもよい。自動運転が行われている間に一時的な遠隔操作が必要になる可能性を考慮すると、待機電力の消費は発生するものの立ち上がりの早いスリープ状態にしておくほうが好ましい。

３．自動運転装置の構成
次に、図２に示す自動運転ＥＣＵ２１１及び遠隔操作ＥＣＵ２１２の各動作状態を実現可能な自動運転装置２１の構成について図３を用いて説明する。図３は、自動運転装置２１の構成の一例を示すブロック図である。

自動運転装置２１には、複数のセンサ２２がＣＡＮ（Controller Area Network）等の車載ネットワークを用いて接続されている。センサ２２は、車両２０の周囲の状況を認識するための認識センサとしてのＬｉＤＡＲ、カメラ、及びミリ波センサを含む。カメラは、自動運転用と遠隔操作用とで共用されてもよいし、自動運転用のカメラと遠隔操作用のカメラとが別々に設けられてもよい。また、センサ２２は、車両２０の位置及び方位を検出する位置センサとしてのＧＰＳ（Global Positioning System）受信機を含む。さらに、センサ２２は、車両２０の運動に関する情報を取得する状態センサを含む。状態センサとしては、例えば、車輪速センサ、加速度センサ、角速度センサ、及び舵角センサが例示される。

自動運転装置２１には、複数のアクチュエータ２３がＣＡＮ等の車載ネットワークを用いて接続されている。アクチュエータ２３は、車両２０を操舵する操舵装置、車両２０を駆動する駆動装置、及び車両２０を制動する制動装置を含んでいる。操舵装置には、例えば、パワーステアリングシステム、ステアバイワイヤ操舵システム、及び後輪操舵システムが含まれる。駆動装置は、バッテリ２８に蓄えられた電気で電気モータを駆動するＥＶシステムである。制動装置には、例えば、油圧ブレーキ、及び電力回生ブレーキが含まれる。また、方向指示器やワイパー等、車両２０を安全に走行させる上で動作させることが必要な装置はアクチュエータ２３に含まれる。アクチュエータ２３は、自動運転装置２１から送信される制御信号によって動作する。

自動運転装置２１は、自動運転ＥＣＵ２１１、遠隔操作ＥＣＵ２１２、車両制御ＥＣＵ２１３、及び運転機能切替ＥＣＵ２１４を備える。これらのＥＣＵ２１１，２１２，２１３，２１４はＣＡＮ等の車載ネットワークを用いて接続されている。各ＥＣＵ２１１，２１２，２１３，２１４は、プロセッサとプロセッサに結合されたメモリとを備えている。メモリには、プロセッサで実行可能な１つ又は複数のプログラムとそれに関連する種々の情報とが記憶されている。プロセッサがプログラムを実行することにより、プロセッサによる各種処理が実現される。また、メモリは主記憶装置と補助記憶装置とを含む。補助記憶装置には地図データベースを含む各種データベースが備えられている。

自動運転ＥＣＵ２１１は、センサ２２からの各種検出情報、また必要であれば記憶装置内の各種データベースから取得した情報に基づいて自動運転の実施可否の判断を行う。そして、自動運転を実施可能であれば、センサ２２からの各種検出情報、また必要であれば記憶装置内の各種データベースから取得した情報に基づいて自動運転のための制御情報（以下、自動運転制御情報という）を生成する。自動運転制御情報の生成には、既知の手法を用いることができる。以下、その一例について説明する。

まず、ＧＰＳで受信した車両２０の位置情報と、状態センサで検出された車両２０の運動に関する情報と、地図データベースから得られる地図情報とに基づいて、地図上における車両２０の位置が認識される。また、ＬｉＤＡＲ、カメラ、及びミリ波センサによる検出情報が取得される。そして、パターンマッチングやディープラーニングなどの手法を用いて検出情報から車両２０の周囲の物体が認識され、その存在位置及び種別の特定が行われる。位置及び種別が特定された物体は物標として出力される。次に、地図データベースに記録された地図情報と物標情報とに基づいて、目的地までの経路を含む車両２０の走行計画が作成される。走行計画は、経路上において車両２０が安全、法令順守、走行効率等の基準に照らして好適に走行するように作成される。次に、走行計画に基づいて目標軌跡が生成される。目標軌跡は、車両２０に固定された座標系での車両２０の目標位置の集合と、各目標点での目標速度とを含む。自動運転ＥＣＵ２１１は、このようにして生成された目標軌跡を自動運転制御情報として出力する。

遠隔操作ＥＣＵ２１２は、サーバ３２と通信し、遠隔操作に必要な情報をサーバ３２に送信する。サーバ３２に送信される情報には、カメラで取得した映像を含むセンサ２２からの各種検出情報、また必要であれば記憶装置内の各種データベースから取得した情報が含まれる。また、遠隔操作に有用であるならば、道路交通情報システムから取得した道路交通情報などの遠隔操作システム１００の外部から取得した情報が送信情報に含まれていてもよい。遠隔操作ＥＣＵ２１２からサーバ３２に送信された情報は、サーバ３２で処理されて遠隔操作端末３４に送信される。

また、遠隔操作ＥＣＵ２１２は、サーバ３２と通信し、遠隔操作のための遠隔操作信号をサーバ３２から受信する。遠隔操作信号は、遠隔操作者３６が遠隔操作端末３４に入力した信号である。遠隔運転が行われる場合、遠隔操作信号は、例えば、操舵操作やペダル操作によって生成される遠隔運転信号である。遠隔支援が行われる場合、遠隔操作信号は、例えば、ボタンやレバーの操作によって生成される遠隔支援信号である。遠隔操作ＥＣＵ２１２は、サーバ３２から受信した遠隔操作信号から遠隔操作のための制御情報（以下、遠隔操作制御情報という）を生成する。遠隔操作制御情報は、車両２０の制御が可能であればどのような情報でもよい。

車両制御ＥＣＵ２１３は、自動運転ＥＣＵ２１１から送信される自動運転制御情報、或いは、遠隔操作ＥＣＵ２１２から送信される遠隔操作制御情報に従って各アクチュエータ２３のアクチュエータ制御量を計算する。ただし、自動運転から遠隔操作への移行時、或いは、遠隔操作から自動運転への移行時、アクチュエータ制御量の計算に用いる制御情報を不連続に切り替えると、その切り替え時に車両２０の挙動が不安定になって乗客に不快感を与える恐れがある。このため、車両制御ＥＣＵ２１３は、自動運転から遠隔操作への移行時、及び、遠隔操作から自動運転への移行時には、アクチュエータ制御量が滑らかに変化するように制御情報を連続させる計算を行う。

運転機能切替ＥＣＵ２１４は、自動運転ＥＣＵ２１１と遠隔操作ＥＣＵ２１２の動作状態を切り替える。上述のように、自動運転ＥＣＵ２１１と遠隔操作ＥＣＵ２１２とはともに起動状態が基本的な動作状態である。運転機能切替ＥＣＵ２１４は、目的地に到達するためには自動運転ＥＣＵ２１１と遠隔操作ＥＣＵ２１２のいずれか或いは両方の動作状態を変更する必要がある場合、動作状態の変更対象となる運転機能ＥＣＵに対して切替制御信号を送信する。次の章では、運転機能切替ＥＣＵ２１４の構成についてより詳細に説明する。

４．運転機能切替ＥＣＵの構成
図４は、運転機能切替ＥＣＵ２１４の構成の一例を示すブロック図である。運転機能切替ＥＣＵ２１４は、消費電力量計算部２４１、個別消費電力量計算部２４２、到達可否判定部２４３、及び運転機能決定部２４４を備える。これらは、運転機能切替ＥＣＵ２１４のメモリに記憶されたプログラムがプロセッサで実行されたときに、運転機能切替ＥＣＵ２１４の機能として実現される。

消費電力量計算部２４１は、車両２０が目的地に到達するまでに現在動作中の運転機能ＥＣＵが消費する電力量を計算する。消費電力量は、現在地から目的地までの経路と、目的地までに動作する運転機能ＥＣＵの消費電力とに依存する。目的地及び現在地から目的地までの経路に関する情報（以下、目的地情報と呼ぶ）は、運転機能切替ＥＣＵ２１４の外部の目的地設定部２５０から取得される。消費電力量計算部２４１は、現在動作中の運転機能ＥＣＵを目的地までに動作する運転機能ＥＣＵと仮定し、現在動作中の運転機能ＥＣＵから消費電力を取得する。消費電力は計算の負荷状況によって変化する。消費電力量計算部２４１は、２つの運転機能ＥＣＵのうち起動状態にあるものの現在の合計消費電力、すなわち、現在の負荷状況での合計消費電力を取得する。

なお、目的地設定部２５０は、典型的にはナビゲーション装置である。目的地は、例えばバスサービスの場合は行き先、タクシーであれば客の望む指定の場所に相当する。ただし、これらを途中経由地とみなし、それ以外の次のようなものが目的地として設定されても良い。
（１）給電可能な場所
車両２０は、乗客を降ろした後、給電する必要があるので、給電可能になる場所を目的地に設定してもよい。
（２）運転手に引継ぎ可能な場所
自動運転機能も遠隔操作機能も利用できずに車両２０がスタックしてしまわないよう、車両２０の運転を運転手に引継ぎ可能になる場所を目的地に設定してもよい。
（３）別の車両に客を引き渡せる場所
車両２０がスタックして走行できなくなるとしても、乗客がサービスを継続利用できれば最低限のＭａａＳサービスを賄えていると考えることもできる。そこで、例えば、他のサービス車両との待ち合わせ地点を決め、そこまで自動運転機能或いは遠隔操作機能で走行した後に乗客に乗り換えを依頼し、車両２０は交通流を阻害しない場所で停車してメンナンスを待つようにしてもよい。
（４）到着時刻と地点情報に紐づけられた場所
例えば、バスのように周回運行する車両２０の場合、ある地点にある時刻に到着することが重要であるので、時刻と地点とを結び付けた情報をもとに目的地を設定してもよい。

個別消費電力量計算部２４２は、２つの運転機能ＥＣＵについて、現在地から目的地まで動作した場合の個別の消費電力量を計算する。消費電力量計算部２４１は、現在動作している運転機能ＥＣＵを対象にして消費電力量を計算したが、個別消費電力量計算部２４２は、現在動作していない運転機能ＥＣＵを含めた全ての運転機能ＥＣＵについて個別に消費電力量を計算する。個別に消費電力量を計算する方法としては、例えば、運転機能ＥＣＵごとの「単位距離当たりの消費電力量［Wｈ／ｍ］」をデータベースに登録しておき、目的地情報に含まれる目的地までの距離に応じてその消費電力量［Wｈ］を出力することが考えられる。消費電力が時間で変動する場合には、例えばその最大値・平均値・中央値などのデータを用いて計算してもよい。

なお、運転機能ＥＣＵが複数の動作モードを有する場合、その動作モードごとに個別消費電力量の計算が行われる。動作モードを切り替える要素としては、例えば、プロセッサのクロック数を変更すること、計算に用いるコアの数を変更することを挙げることができる。

自動運転ＥＣＵ２１１は、目標軌跡の計算において比較的遠い将来まで予測する長時間予測モードと、比較的近い将来のみ予測する短時間予測モードとを備えることができる。長時間予測モードでは、遠方まで作成された目標軌跡に沿って走行させるため車両２０の動きを滑らかにできる反面、計算量が大きくなるために自動運転ＥＣＵ２１１の消費電力は大きくなる。一方、短時間予測モードでは、近傍のみ作成された目標軌跡に沿って走行させるため車両２０の動きはぎくしゃくするが、計算量は少なくて済むために自動運転ＥＣＵ２１１の消費電力は小さくなる。この場合、個別消費電力量計算部２４２は、長時間予測モードでの自動運転ＥＣＵ２１１の個別消費電力量と、短時間予測モードでの自動運転ＥＣＵ２１１の個別消費電力量とを別々に計算する。

遠隔操作ＥＣＵ２１２は、比較的高い通信速度でサーバ３２と通信する高速通信モードと、比較的低い通信速度でサーバ３２と通信する低速通信モードとを備えることができる。高速通信モードでは、遠隔操作端末３４のディスプレイに滑らかなカメラ映像を表示することができる反面、計算量が大きくなるために遠隔操作ＥＣＵ２１２の消費電力は大きくなる。一方、低速通信モードでは、遠隔操作端末３４のディスプレイに表示されるカメラ映像の解像度は低下するが、計算量は少なくて済むために遠隔操作ＥＣＵ２１２の消費電力は小さくなる。この場合、個別消費電力量計算部２４２は、高速通信モードでの遠隔操作ＥＣＵ２１２の個別消費電力量と、低速通信モードでの遠隔操作ＥＣＵ２１２の個別消費電力量とを別々に計算する。

到達可否判定部２４３は、運転機能切替ＥＣＵ２１４の外部の電力残量計測部２６０からバッテリ２８の電力残量を取得するとともに、消費電力量計算部２４１から消費電力量を取得する。消費電力量が電力残量以下の場合、車両２０が目的地に到着できる可能性は高い。一方、消費電力量が電力残量より大きい場合、車両２０が目的地に到着できない可能性のほうが高い。到達可否判定部２４３は、電力残量と消費電力量とを比較することによって、現在の運転機能ＥＣＵの動作状態を維持したまま車両２０が目的地に到着できるかどうか判定する。

なお、電力残量計測部２６０は、典型的にはバッテリ２８の状態を管理するバッテリマネージャである。電力残量計測部２６０で計測される電力残量は、理想的には、運転機能で利用可能な電力量の残量である。例えば、エアコンの利用でも電力を消費するのであれば、エアコンによる消費電力量を考慮に入れて運転機能のみで利用可能な電力残量を算出することが望ましい。エアコンによる消費電力量は、場所及び時刻ごとの予測気温に基づいて計算することができる。また、目的地への到着後に車両２０を車庫に入れる必要があるならば、乗降場所から車庫に車両２０を移動するために必要な電力量も考慮に入れて運転機能のみで利用可能な電力残量を算出することが望ましい。運転機能のみで利用可能な電力残量の計算において、渋滞情報・事故情報・工事情報などを利用して、より正確な到達時刻を見積もるようにしてもよい。

運転機能決定部２４４は、到達可否判定部２４３、消費電力量計算部２４１、及び個別消費電力量計算部２４２から取得した情報に基づいて、２つの運転機能ＥＣＵの動作状態を決定する。到達可否判定部２４３からは、現在の運転機能ＥＣＵの動作状態を維持したまま目的地に到着できるかどうかの可否判定の結果が取得される。消費電力量計算部２４１からは、現在動作中の運転機能ＥＣＵに関する情報が取得される。個別消費電力量計算部２４２からは、２つの運転機能ＥＣＵの個別消費電力量が取得される。

到達可否判定部２４３から取得した到達可否判定の結果が肯定である場合、運転機能決定部２４４は、現在動作中の運転機能ＥＣＵを継続動作させることを決定する。一方、到達可否判定の結果が否定である場合、運転機能決定部２４４は、２つの運転機能ＥＣＵの個別消費電力量に基づき、動作させる運転機能ＥＣＵと動作させない運転機能ＥＣＵとを決定する。運転機能決定部２４４は、決定結果にしたがい、動作状態の変更対象となる運転機能ＥＣＵに対して切替制御信号を送信する。

以上のように構成される運転機能切替ＥＣＵを用いれば、図５にフローチャートで表される自動運転方法が実現される。この自動運転方法のステップＳ１では、目的地情報が取得される。ステップＳ２では、目的地情報に基づき、現在動作している運転機能ＥＣＵがそのまま継続動作する場合に目的地に到達するために必要な電力量、すなわち、消費電力量が計算される。ステップＳ３では、バッテリ２８の電力残量が取得される。

次に、ステップＳ４では、ステップＳ２で計算された消費電力量とステップＳ３で取得された電力残量とに基づき、現在の運転機能ＥＣＵの動作状態を維持したまま車両２０が目的地に到着可能かどうか判定される。ステップＳ４の判定結果が肯定の場合、ステップＳ７に進む。ステップＳ７では、現在動作中の運転機能ＥＣＵをそのまま継続して動作させることが決定される。

一方、ステップＳ４の判定結果が否定の場合、ステップＳ５に進む。ステップＳ５では、運転機能ＥＣＵごとに車両２０が目的地に到着するまで動作した場合の電力量、すなわち、個別消費電力量が計算される。そして、ステップＳ６では、ステップＳ３で取得された電力残量とステップＳ５で計算された各運転機能ＥＣＵの個別消費電力量とに基づき、目的地まで動作させる運転機能ＥＣＵが決定される。

上述の自動運転方法によれば、各運転機能ＥＣＵの動作状態は目的地までの経路及び電力残量に応じて個別に変更されるので、電力残量が少ない場合でも走行を継続して車両２０を目的地に到達させることができるようになる。

５．運転機能ＥＣＵの動作状態の変更の具体例
以上説明したように、自動運転装置２１は、目的地までの経路及び電力残量に応じて複数の運転機能ＥＣＵの動作状態を個別に変更する。以下、自動運転装置２１が備える運転機能ＥＣＵ、すなわち、自動運転ＥＣＵ２１１と遠隔操作ＥＣＵ２１２の動作状態の変更の具体例について図６乃至図１０を用いて説明する。

図６は、自動運転ＥＣＵ２１１と遠隔操作ＥＣＵ２１２とがともに起動状態である場合において、現在の動作状態のままで目的地に到達できると判定された場合の変更の具体例を示している。この場合、自動運転ＥＣＵ２１１と遠隔操作ＥＣＵ２１２の両方がともに起動状態に維持されるので、車両２が目的地に到達するまで自動運転機能と遠隔操作機能の両方を利用することができる。

図７は、自動運転ＥＣＵ２１１と遠隔操作ＥＣＵ２１２とがともに起動状態である場合において、現在の動作状態のままで目的地に到達できないと判定された場合の変更の具体例を示している。この例では、自動運転ＥＣＵ２１１は起動状態に維持され、遠隔操作ＥＣＵ２１２を停止又はスリープさせている。自動運転ＥＣＵ２１１を停止又はスリープさせて、遠隔操作ＥＣＵ２１２を起動状態に維持することも勿論可能である。しかし、遠隔操作は遠隔操作者３６を必要とするために人件費が発生する。ゆえに、車両２０の運行に係るコストについて考慮するならば、自動運転機能を利用できるのであれば、極力、自動運転機能を利用することが好ましい。

図８は、自動運転ＥＣＵ２１１と遠隔操作ＥＣＵ２１２とがともに起動状態である場合において、現在の動作状態のままで目的地に到達できないと判定された場合の変更の具体例を示している。この例では、自動運転ＥＣＵ２１１は起動状態に維持され、遠隔操作ＥＣＵ２１２もまた起動状態に維持されている。ただし、遠隔操作ＥＣＵ２１２は、通常用いられる高速通信モードから、消費電力を抑えることができる低速通信モードへ変更されている。この場合、遠隔操作端末３４のディスプレイに表示されるカメラ映像の解像度は低下するものの、車両２０が目的地に到達するまで自動運転機能だけでなく遠隔操作機能も利用することができる。

図９は、自動運転ＥＣＵ２１１が起動状態であり遠隔操作ＥＣＵ２１２が省電力状態（停止又はスリープ）である場合において、現在の動作状態のままで目的地に到達できないと判定された場合の変更の具体例を示している。この例では、遠隔操作ＥＣＵ２１２は省電力状態に維持され、自動運転ＥＣＵ２１１は起動状態に維持されている。ただし、自動運転ＥＣＵ２１１は、通常用いられる長時間予測モードから、消費電力を抑えることができる短時間予測モードへ変更されている。この場合、車両２０の動きはぎくしゃくするものの、車両２０が目的地に到達するまで自動運転機能を利用することができる。

図１０は、運転機能ＥＣＵの同時動作数と航続距離の関係のイメージ図である。横軸は航続距離［ｍ］、縦軸は単位距離当たりの消費電力量［Ｗｈ／ｍ］であるとすると、矩形の面積は消費電力量を表現していることになる。多数の運転機能ＥＣＵが動作すると航続距離は短く、逆に動作数を少なくすると航続距離は伸びることになる。図１０に示す例では、時刻Ｔ（地点Ａ）までは自動運転ＥＣＵ２１１と遠隔操作ＥＣＵ２１２とを起動状態とし、時刻Ｔ以降は自動運転ＥＣＵ２１１のみを動作させることで、消費電力量が電力残量を越えないようにして車両２０の走行を継続させている。なお、時刻Ｔを決定する方法としては、電力残量から決定する方法の他に、乗客の有無から決定する方法が考えられる。例えば、乗客がいる場合には、複数の運転機能ＥＣＵを起動状態にすることでスムーズな運転を実現し、乗客がいない場合には、最小限の運転機能ＥＣＵによって電力消費を最小限に抑えるようにしてもよい。

６．その他実施形態
上述の実施形態では、設定された経路に沿って車両２０を目的地に到達させることができるように、各運転機能ＥＣＵの動作状態が個別に変更されている。しかし、車両２０を目的地に到達させることを最優先事項とすると、総合的に消費電力量を抑えることができるならば、目的地までの経路の変更は許容してもよいと考えられる。

例えば、図１１に示す例では、当初設定されている経路１は目的地までの距離が最短距離となる経路である。ただし、経路１を車両２０が走行する場合、自動運転のみでは目的地まで到達することはできず、途中、遠隔操作が必要となる。このため、経路１では、自動運転ＥＣＵ２１１と遠隔操作ＥＣＵ２１２とを起動状態としておく必要がある。一方、経路２は、経路１に比較して目的地までの距離は長くなるが、自動運転のみで目的地まで到達することができる。このため、経路２では、自動運転ＥＣＵ２１１のみを起動状態にして遠隔操作ＥＣＵ２１２は停止又はスリープさせることができる。車両２０が目的地に到達するまでの消費電力量は、運転機能ＥＣＵの起動数と走行距離とに依存する。経路２のほうが経路１よりも消費電力量が少なく、経路２を選択することで消費電力量を電力残量以下に抑えることができるならば、遠隔操作ＥＣＵ２１２を停止又はスリープさせるとともに経路１から経路２への経路変更が行われる。

上述の実施形態における遠隔操作ＥＣＵ２１２は、例えば図１２に示すように、遠隔支援用の遠隔支援ＥＣＵ２１２Ａと遠隔運転用の遠隔運転ＥＣＵ２１２Ｂとに分離してもよい。この場合、遠隔支援は自動運転のサポートとして行われるため、遠隔支援ＥＣＵ２１２Ａを起動状態にする場合には必ず自動運転ＥＣＵ２１１も起動状態になっている必要がある。一方、遠隔運転ＥＣＵ２１２Ｂは、自動運転ＥＣＵ２１１や遠隔支援ＥＣＵ２１２Ａの動作状態とは無関係にその動作状態を変更することができる。

図１２は、自動運転ＥＣＵ２１１、遠隔支援ＥＣＵ２１２Ａ、及び遠隔運転ＥＣＵ２１２Ｂの全てが起動状態である場合において、現在の動作状態のままで目的地に到達できないと判定された場合の動作状態の変更の具体例を４つ示している。上から順に第１の具体例では、自動運転ＥＣＵ２１１は起動状態に維持され、遠隔支援ＥＣＵ２１２Ａと遠隔運転ＥＣＵ２１２Ｂとを停止又はスリープさせている。この場合、自動運転機能のみを利用することができる。

第２の具体例では、自動運転ＥＣＵ２１１と遠隔支援ＥＣＵ２１２Ａとは起動状態に維持され、遠隔運転ＥＣＵ２１２Ｂを停止又はスリープさせている。この場合、変更後の運転機能として自動運転機能と遠隔支援機能とを利用することができる。

第３の具体例では、自動運転ＥＣＵ２１１と遠隔運転ＥＣＵ２１２Ｂとは起動状態に維持され、遠隔支援ＥＣＵ２１２Ａを停止又はスリープさせている。この場合、変更後の運転機能として自動運転機能と遠隔運転機能とを利用することができる。

第４の具体例では、遠隔運転ＥＣＵ２１２Ｂは起動状態に維持され、自動運転ＥＣＵ２１１と遠隔支援ＥＣＵ２１２Ａとを停止又はスリープさせている。この場合、変更後の運転機能として遠隔運転機能のみを利用することができる。

以上の具体例に示すように、現在動作中の３つの運転機能ＥＣＵの動作状態を変更する場合、複数の選択肢がある。図１３は、動作させる運転機能ＥＣＵと停止又はスリープさせる運転機能ＥＣＵの選定方法の一例について説明する図である。図１３に示す例では、自動運転ＥＣＵ２１１と遠隔支援ＥＣＵ２１２Ａと遠隔運転ＥＣＵ２１２Ｂのそれぞれについて個別消費電力量が計算される。そして、消費電力量が電力残量よりも高くならない運転機能ＥＣＵの組み合わせが選択される。図１３に示す例では、自動運転ＥＣＵ２１１と遠隔支援ＥＣＵ２１２Ａとを起動状態にして、遠隔運転ＥＣＵ２１２Ｂを停止又はスリープさせることが選択されている。この例では、自動運転ＥＣＵ２１１のみを起動状態にすることも可能であるが、乗客に対するサービスの観点からは、いつでも遠隔支援ができるように遠隔支援ＥＣＵ２１２Ａも起動状態しておくことが好ましい。

なお、自動運転ＥＣＵ２１１は、長時間予測モードと短時間予測モードとの間で動作モードを切り替えることができる。遠隔支援ＥＣＵ２１２Ａと遠隔運転ＥＣＵ２１２Ｂとは、それぞれ、高速通信モードと低速通信モードとの間で動作モードを切り替えることができる。複数の運転機能ＥＣＵのうち動作中の運転機能ＥＣＵの一部を省電力状態に移行する方法として、動作モードの変更を利用してもよい。

１０ 通信ネットワーク
２０ 自動運転車両
２１ 自動運転装置
２２ センサ
２３ アクチュエータ
２８ バッテリ
３０ 遠隔操作センタ
３２ サーバ
３４ 遠隔操作端末
３６ 遠隔操作者
１００ 遠隔操作システム
２１１ 自動運転ＥＣＵ
２１２ 遠隔操作ＥＣＵ
２１２Ａ 遠隔支援ＥＣＵ
２１２Ｂ 遠隔運転ＥＣＵ
２１３ 車両制御ＥＣＵ
２１４ 運転機能切替ＥＣＵ
２４１ 消費電力量計算部
２４２ 個別消費電力量計算部
２４３ 到達可否判定部
２４４ 運転機能決定部
２５０ 目的地設定部
２６０ 電力残量計測部

Claims (9)

1. 乗員に代わって車両を運転する機能を有する複数の運転機能ＥＣＵを備える自動運転装置であって、
   前記複数の運転機能ＥＣＵは、少なくとも、前記車両を自動運転する自動運転ＥＣＵと、外部からの遠隔操作に従って前記車両を動作させる遠隔操作ＥＣＵとを含み、
   前記複数の運転機能ＥＣＵは、目的地までの経路及び電力残量に応じて動作状態を個別に変更される
   ことを特徴とする自動運転装置。
2. 請求項１に記載の自動運転装置において、
   前記電力残量では前記車両が前記目的地に到着できないことが予測される場合、前記複数の運転機能ＥＣＵのうち動作中の運転機能ＥＣＵの一部は省電力状態に移行する
   ことを特徴とする自動運転装置。
3. 請求項２に記載の自動運転装置において、
   前記自動運転ＥＣＵと前記遠隔操作ＥＣＵとが動作中の場合、前記遠隔操作ＥＣＵが優先的に前記省電力状態に移行する
   ことを特徴とする自動運転装置。
4. 請求項２又は３に記載の自動運転装置において、
   前記運転機能ＥＣＵは前記省電力状態では停止又はスリープする
   ことを特徴とする自動運転装置。
5. 請求項２又は３に記載の自動運転装置において、
   前記自動運転ＥＣＵは、比較的遠い将来まで予測する長時間予測モードと、比較的近い将来のみ予測する短時間予測モードとを有し、通常は前記長時間予測モードで動作し、前記省電力状態では前記短時間予測モードで動作する
   ことを特徴とする自動運転装置。
6. 請求項２又は３に記載の自動運転装置において、
   前記遠隔操作ＥＣＵは、比較的高い通信速度で前記外部と通信する高速通信モードと、比較的低い通信速度で外部と通信する低速通信モードとを有し、通常は前記高速通信モードで操作し、前記省電力状態では前記低速通信モードで動作する
   ことを特徴とする自動運転装置。
7. 請求項２乃至６のいずれか１項に記載の自動運転装置において、
   前記電力残量では前記車両が前記目的地に到達できないことが予測される場合、前記経路を変更した場合にとりうる前記複数の運転機能ＥＣＵの動作状態の中から、前記車両を前記目的地に到着させることができる前記経路と前記複数の運転機能ＥＣＵの動作状態との組み合わせが選択される
   ことを特徴とする自動運転装置。
8. 乗員に代わって車両を運転する機能を有する複数の運転機能ＥＣＵによって前記車両を自動運転する自動運転方法であって、
   前記複数の運転機能ＥＣＵは、少なくとも、前記車両を自動運転する自動運転ＥＣＵと、外部からの遠隔操作に従って前記車両を動作させる遠隔操作ＥＣＵとを含み、
   前記自動運転方法は、
   目的地までの経路及び電力残量を取得し、
   前記経路及び前記電力残量に応じて前記複数の運転機能ＥＣＵの動作状態を個別に変更する
   ことを特徴とする自動運転方法。
9. 乗員に代わって車両を運転する機能を有する複数の運転機能ＥＣＵの動作状態を切り替える運転機能切替ＥＣＵよって実行されるプログラムであって、
   前記複数の運転機能ＥＣＵは、少なくとも、前記車両を自動運転する自動運転ＥＣＵと、外部からの遠隔操作に従って前記車両を動作させる遠隔操作ＥＣＵとを含み、
   前記プログラムは、
   目的地までの経路及び電力残量に応じて前記複数の運転機能ＥＣＵの動作状態を個別に変更すること、を前記運転機能切替ＥＣＵに実行させる
   ことを特徴とするプログラム。

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