JP3225806B2 - 自動運転装置 - Google Patents

自動運転装置

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JP3225806B2
JP3225806B2 JP24488095A JP24488095A JP3225806B2 JP 3225806 B2 JP3225806 B2 JP 3225806B2 JP 24488095 A JP24488095 A JP 24488095A JP 24488095 A JP24488095 A JP 24488095A JP 3225806 B2 JP3225806 B2 JP 3225806B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動運転装置に係
り、詳しくは自動運転からドライバ運転への切換えを円
滑に行わせる技術に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、ドライバの疲労軽減や交通事故の
減少等を図るため、高速道路等を利用した自動運転シス
テムの研究・開発が進められている。自動運転システム
とは、ドライバに代わって運転を行う自動運転装置を自
動車に搭載したものであり、旧来のオートクルーズ(定
速走行)装置を更に発展させたものといえる。自動運転
装置は、道路状況や自車両の運転状態等の運転情報を認
識するカメラや各種センサ類と、得られた運転情報から
操舵量や車速等の目標値を算出・決定するDCU(ドラ
イブコントロールユニット)と、決定された目標値に基
づいてステアリングやアクセル、ブレーキ等を駆動する
アクチュエータ等から構成されている。また、自動運転
装置としては、ビーコンや人工衛星等からの位置情報と
内蔵した地図情報とから予め設定された走行経路を走行
する機能や、緊急情報管制塔等からの事故情報等により
徐行運転や停止を行う機能を有するものが一般的であ
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した自
動運転装置では、歩行者や自転車等が通行する道路や、
ビーコン等のインフラ整備が遅れている道路に進入する
と、基本的に自動運転を行うことができない。このよう
な場合、自動運転装置のDCUは、前述したアクチュエ
ータの駆動を中止してドライバに運転を委ねる(すなわ
ち、自動運転からドライバ運転への切換えを行う)が、
この際に以下に述べる問題があった。例えば、高速走行
時にアクセルやブレーキをドライバに委ねると、ドライ
バの覚醒状態によっては、道路勾配や先行車両の挙動等
に対する認識の遅れにより加速や制動が適切に行われ
ず、先行車両や後続車両に接近する虞があった。また、
旋回走行等中にステアリングやアクセル、ブレーキ等を
同時にドライバに委ねると、ドライバに過大な負担が掛
かり、操舵遅れ等により並進車両等に接近する虞があっ
た。
【0004】本発明は、上記状況に鑑みなされたもの
で、自動運転からドライバ運転への切換えを円滑に行わ
せる自動運転装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】そこで、この目的を達成
するために、本発明の請求項1では、自動車に搭載さ
れ、当該自動車のステアリング装置、アクセル装置、お
よびブレーキ装置からなる複数の運転操作手段をアクチ
ュエータにより駆動して自動運転を行う自動運転モード
と、前記複数の運転操作手段をドライバの操作に委ねる
ドライバ運転モードとを有する自動運転装置において、
前記ドライバ運転モードから前記自動運転モードへの切
換時には前記複数の運転操作手段を同時に自動運転モー
ドに切換え、前記自動運転モードから前記ドライバ運転
モードへの切換時には前記複数の運転操作手段を段階的
にドライバ運転モードに切換えるものを提案する。
【0006】特に前記自動運転モードから前記ドライバ
運転モードへの切換時には、前記アクセル装置およびブ
レーキ装置に先行させて前記ステアリング装置をドライ
バ運転モードに切換えるものを提案する。また、本発明
請求項2では、請求項1の自動運転装置において、前
記アクセル装置とブレーキ装置とのドライバ運転モード
への切換えは、前記ステアリング装置のドライバ運転モ
ードへの切換え後における目標走行軌跡と実走行軌跡と
のずれ量が所定値以下である場合に行うものを提案す
る。
【0007】また、本発明の請求項3では、請求項1ま
たは2に記載の自動運転装置において、前記両運転モー
ド間の切換時にドライバに音声情報を発する音声情報発
生手段を備えたものを提案する。また、本発明の請求項
では、請求項1〜3のいずれかに記載の自動運転装置
において、ドライバに前記両運転モードに係わる情報を
表示する表示手段を備えたものを提案する。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
一実施形態を詳細に説明する。図1は、本発明に係る自
動運転システムの概念図であり、図2は自動運転装置を
搭載した自動車の概略構成図である。図1に示すよう
に、走行レーン(高速道路)1上には、自動運転装置を
搭載した一台の自動車2が自動運転している。走行レー
ン1の路側には、一定の間隔でビーコン3と緊急情報指
令塔4とが設置されており、自動車2に位置情報や制限
速度情報,緊急情報等を電波により送信している。ま
た、自動車2には、上空の人工衛星5からも絶対位置情
報が電波により送信されている。
【0009】図2に示すように、自動車2にはドライバ
10が搭乗しており、走行レーン1等の外部環境や制限
速度等に応じて、ステアリング11,アクセル12,ブ
レーキ13等の操作を行う。自動車2には、ビーコン3
からの電波を受信する路車間通信機14,緊急情報指令
4との間で通信を行う緊急用通信機15,人工衛星5
からの絶対位置情報を検出する絶対位置センサ16の
他、白線等を認識するためのCCD方式の前部カメラ1
7と障害物(他車両等)を認識する前部および後部レー
ダ18,19が設置されている。通信機14,15は通
信ECU20を介して、他のセンサやカメラ類17〜1
9は直に、DCU21に接続しており、受信あるいは検
出した情報はすべてDCU21により集中管理される。
また、自動車2には、自車両の走行速度を検出する車速
センサ25と、ヨー角速度を検出するヨーレートセンサ
26と、前後および左右の加速度を検出するgセンサ2
7とが備えられており、これらもDCU21に接続され
ている。
【0010】本実施形態の場合、自動車2には、ドライ
バ10により操作されるステアリング11,アクセル1
2,ブレーキ13の他に、これらの運転操作手段を駆動
するステアリングアクチュエータ30,アクセルアクチ
ュエータ31,ブレーキアクチュエータ32が設置され
ている。これらアクチュエータ30,31,32は、全
てDCU21に接続しており、自動運転モードにおいて
DCU21により駆動制御される。尚、DCU21に
は、ドライバ10に対して音声情報を発するスピーカ3
3や各種情報を表示する表示装置34と共に、ドライバ
10に操作される運転モード切換用の運転モードスイッ
チ35が接続している。また、DCU21内には、ナビ
ゲーションシステム等のための地図情報が内蔵されてお
り、上述した表示装置34の画面上には、適宜自車両の
現在位置が表示される。
【0011】以下、本実施形態の作用を説明する。本実
施形態では、自動運転が可能な高速道路等において、ド
ライバ10が運転モードスイッチ35を自動運転モード
に切換えると、DCU21による自動運転が開始され
る。DCU21は、走行レーン1の白線や他車両の挙動
等を前部カメラ17や前部および後部レーダ18,19
により認識すると共に、通信機14,15から入力した
位置情報や制限速度情報の他、車速センサ25やヨーレ
ートセンサ26、gセンサ27等の出力に基づいて操舵
量や目標車速等を決定し、上述したアクチュエータ3
0,31,32を駆動制御する。これにより、適切な車
速や車間距離を保った自動運転が行われ、追突等が防止
されると共に、ドライバ10も運転から開放される。ま
た、ドライバ10が運転モードスイッチ35をドライバ
運転モードに切換えると、DCU21による自動運転が
中止され、休憩のためにサービスエリア等に進入するこ
とができる。
【0012】さて、本実施形態では、自動車2が走行を
開始すると、図3〜図6に示した運転モード切換制御サ
ブルーチンが、所定の制御インターバルでDCU21に
より繰り返し実行される。このサブルーチンを開始する
と、DCU21は、先ず図3のステップS2で、現在自
動運転中であるか否かを判定し、この判定がYes(肯
定)であれば、ステップS4で表示装置34の画面上に
「自動運転中」の表示を行わせる。尚、この際に、道路
地図と自車両の現在位置や進行方向等も画面上に表示さ
せるようにしてもよい。次に、DCU21は、ステップ
S6で、運転モードの切換えがないか否か(すなわち、
ドライバ10が運転モードスイッチ35をドライバ運転
モードに切り換えていないか否か)を判定し、この判定
がYesであれば、ステップS8で、現在走行中のレーン
が自動運転レーンであるか否かを判定する。そして、こ
の判定もYesであれば、自動運転を続行して、スタート
に戻る。
【0013】一方、ステップS6あるいはS8の判定が
No(否定)であった場合、DCU21は、図4のステ
ップS10で、スピーカ33から「自動運転解除の準備
をして下さい」との音声情報を発する。これにより、ド
ライバ10は運転の準備、すなわち、外部環境や自車両
の走行状態を認識・把握する。次に、DCU21は、ス
テップS12で、スピーカ33から「自動操舵を解除し
ます、準備して下さい」との音声情報を発し、これによ
り、ドライバ10はステアリングホイールを握って、走
行レーン1の屈曲等に合わせて操舵を開始する。尚、こ
の時点ではステアリングアクチュエータ30が操舵を行
っているため、ドライバ10は、ステアリングホイール
の動きに手を合わせていることになる。次に、DCU2
1は、ステップS14で自動操舵を解除し、ステアリン
グ11をドライバ10に委ねる。これにより、ドライバ
10は、外部環境等に応じて、白線に沿った走行や車線
変更等を行うことが可能となる。
【0014】ステップS14で自動操舵の解除を行う
と、DCU21は、ステップS16で、走行偏差が所定
の許容範囲以下であるか否かを判定する。尚、走行偏差
とは、目標走行軌跡と実走行軌跡とのずれ量であり、本
実施形態では、前部カメラ17で認識した白線の位置情
報やヨーレートセンサ26やgセンサ27等の出力から
得られる。そして、ステップS16の判定がNo、すな
わち、ドライバ10が的確な操舵を行っていないと判断
した場合、DCU21は、ステップS16の判定を繰り
返し行う。
【0015】ステップS16の判定がYesとなった場
合、DCU21は、次にステップS18で、「自動アク
セルと自動ブレーキを解除します、準備して下さい」と
の音声情報を発する。これにより、ドライバ10は、ア
クセルペダルに足を掛けると共に、ブレーキペダルもす
ぐに踏み込める体勢をとる。尚、この時点では実際には
アクセルアクチュエータ31やブレーキアクチュエータ
32が加速や制動を行っているため、ドライバ10は、
アクセルペダル等の動きに足を合わせていることにな
る。次に、DCU21は、ステップS20で自動アクセ
ルと自動ブレーキとを解除し、アクセル12とブレーキ
13とをドライバ10に委ねる。これにより、ドライバ
10は、全ての運転操作を自分も判断に基づいて行うこ
とになり、自動運転モードからドライバ運転モードへの
切換えが終了する。DCU21は、次に、ステップS2
2で表示装置34の画面上での「自動運転中」の表示を
中止した後、スタートに戻る。
【0016】一方、ステップS2での判定がNo、すな
わち、現在自動運転中でない場合、DCU21は、図5
のステップS24で、現在走行中のレーンが自動運転レ
ーンであるか否かを判定する。そして、この判定がNo
であった場合には、DCU21は、更にステップS26
で、運転モードスイッチ35の切換えがないか否か(す
なわち、ドライバ10が運転モードスイッチ35を自動
運転モードに切り換えていないか否か)を判定し、この
判定がYesの場合にはスタートに戻り、Noの場合には
ステップS28で「本レーンでは、自動運転できませ
ん」との音声情報を発する。
【0017】ステップS24の判定がYesであった場
合、DCU21は、図6のステップS30で運転モード
スイッチ35の切換えがないか否か(すなわち、ドライ
バ10が運転モードスイッチ35を自動運転モードに切
り換えていないか否か)を判定する。そして、この判定
がYesの場合には、DCU21は、ステップS32で、
「自動運転が可能です」との音声情報を発し、自動走行
レーンに進入したことをドライバ10に認識させる。ス
テップS30の判定がNo、すなわち、ドライバ10が
自動運転モードを選択した場合、DCU21は、ステッ
プS34で、「自動運転を開始します、ハンドルやアク
セルをはなしても構いません」との音声情報を発する。
次に、DCU21は、ステップS36で自動操舵を開始
した後、ステップS38で自動アクセルと自動ブレーキ
とを開始する。これにより、ドライバ10は、全ての運
転操作をDCU21に委ねることになり、ドライバ運転
モードから自動運転モードへの切換えが終了する。DC
U21は、次に、ステップS40で表示装置34の画面
上に「自動運転中」の表示を行わせた後、スタートに戻
る。
【0018】このように、本実施形態では、ドライバ運
転モードから自動運転モードへの切換えに際しては全て
の運転操作手段を一度に切換えるが、自動運転モードか
らドライバ運転モードへの切換えに際しては段階的に切
換えるようにしたため、ドライバの負担が急激に増加す
ることがなくなり、他車両等への接近等が起こり難くな
った。
【0019】以上で具体的実施形態の説明を終えるが、
本発明の態様は上記実施形態に限られるものではない。
例えば、上記実施形態では、自動運転モードからドライ
バ運転モードへの切換えに際して、ステアリングから切
換えるようにしたが、以下のような方法を採ってもよ
い。すなわち、切換時において走行路が屈曲していた
り、並進車両(例えば、前方70m,後方40m程度の
範囲で)が存在する場合には、アクセルおよびブレーキ
から先に切換え、走行路に勾配があったり、同一レーン
に先行車両や後続車量(例えば、前方70m,後方40
m程度の範囲で)が存在する場合には、ステアリングか
ら先に切換えるようにしてもよい。また、具体的な装置
構成や制御の手順等については、本発明の主旨を逸脱し
ない範囲で変更することが可能である。
【0020】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明の
請求項1によれば、自動車に搭載され、当該自動車のス
テアリング装置、アクセル装置、およびブレーキ装置か
らなる複数の運転操作手段をアクチュエータにより駆動
して自動運転を行う自動運転モードと、前記複数の運転
操作手段をドライバの操作に委ねるドライバ運転モード
とを有する自動運転装置において、前記ドライバ運転モ
ードから前記自動運転モードへの切換時には前記複数の
運転操作手段を同時に自動運転モードに切換え、前記自
動運転モードから前記ドライバ運転モードへの切換時に
は前記複数の運転操作手段を段階的にドライバ運転モー
ドに切換えるようにしたため、ドライバの負担が急増す
ることが防止される。
【0021】特に前記自動運転モードから前記ドライバ
運転モードへの切換時には、アクセル装置およびブレー
キ装置よりも先行させて前記ステアリング装置をドライ
バ運転モードに切り換えるので、道路勾配や先行車両の
挙動等に対するドライバの認識が遅れても、先行車両や
後続車両に接近する虞がなくなる。
【0022】また、本発明の請求項2によれば、請求項
の自動運転装置において、前記アクセル装置とブレー
キ装置とのドライバ運転モードへの切換えは、前記ステ
アリング装置のドライバ運転モードへの切換え後におけ
る目標走行軌跡と実走行軌跡とのずれ量が所定値以下で
ある場合に行うようにしたため、ドライバの覚醒状態が
低下した場合等にも、不用意なアクセルやブレーキの操
作がなされることがなくなる。
【0023】また、本発明の請求項3によれば、請求項
1または2の自動運転装置において、前記両運転モード
間の切換時にドライバに音声情報を発する音声情報発生
手段を備えるようにしたため、ドライバが運転モードの
切換えをより確実に認識できるようになる。また、本発
明の請求項4では、請求項1〜3の自動運転装置におい
て、ドライバに前記両運転モードに係わる情報を表示す
る表示手段を備えるようにしたため、ドライバが運転モ
ードの切換え等をより確実に認識できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る自動運転システムの一実施形態を
示した概念図である。
【図2】自動運転装置を搭載した自動車の概略構成図で
ある。
【図3】運転モード切換制御サブルーチンの手順を示し
たフローチャートである。
【図4】運転モード切換制御サブルーチンの手順を示し
たフローチャートである。
【図5】運転モード切換制御サブルーチンの手順を示し
たフローチャートである。
【図6】運転モード切換制御サブルーチンの手順を示し
たフローチャートである。
【符号の説明】
1 走行レーン 2 自動車 3 ビーコン 4 緊急情報指令塔 5 人工衛星 10 ドライバー 11 ステアリング 12 アクセル 13 ブレーキ 17 前部カメラ 18 前部レーダ 19 後部レーダ 21 DCU 30 ステアリングアクチュエータ 31 アクセルアクチュエータ 32 ブレーキアクチュエータ 33 スピーカ 34 表示装置 35 運転モードスイッチ
フロントページの続き (72)発明者 井上 紀夫 東京都港区芝五丁目33番8号 三菱自動 車工業株式会社内 (72)発明者 菅原 正 東京都港区芝五丁目33番8号 三菱自動 車工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平4−12144(JP,A) 特開 平2−117441(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B60K 31/00 B60K 41/00 B60R 16/02 650 B62D 6/00 F02D 29/02 G05B 7/02 G05D 1/02

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 自動車に搭載され、当該自動車のステア
    リング装置、アクセル装置、およびブレーキ装置からな
    る複数の運転操作手段をそれぞれアクチュエータにより
    駆動して自動運転を行う自動運転モードと、前記複数の
    運転操作手段をドライバの操作に委ねるドライバ運転モ
    ードとを有する自動運転装置において、 前記ドライバ運転モードから前記自動運転モードへの切
    換時には前記複数の運転操作手段を同時に自動運転モー
    ドに切換え、前記自動運転モードから前記ドライバ運転
    モードへの切換時には前記アクセル装置およびブレーキ
    装置に先行させて前記ステアリング装置をドライバ運転
    モードに切換えることを特徴とする自動運転装置。
  2. 【請求項2】 前記アクセル装置とブレーキ装置とのド
    ライバ運転モードへの切換えは、前記ステアリング装置
    のドライバ運転モードへの切換え後における目標走行軌
    跡と実走行軌跡とのずれ量が所定値以下である場合に行
    うことを特徴とする、請求項1に記載の自動運転装置。
  3. 【請求項3】 前記両運転モード間の切換時にドライバ
    に音声情報を発する音声情報発生手段を備えたことを特
    徴とする、請求項1または2に記載の自動運転装置。
  4. 【請求項4】 ドライバに前記両運転モードに係わる情
    報を表示する表示手段を備えたことを特徴とする、請求
    1〜3のいずれかに記載の自動運転装置。
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