JP6269546B2 - 自動運転装置 - Google Patents

Description

本発明の種々の側面は、自動運転装置に関する。

従来、特許文献１に記載されているように、自車両の自動運転を実行するとともに、自動運転中における自車両の運転者による操舵操作、アクセル操作及びブレーキ操作のいずれかの操作量が所定の閾値以上である場合には、実行中の自動運転を手動運転に切り替える自動運転装置が知られている。

米国特許第８６７０８９１号明細書

ところで、上記のような自動運転装置では、自動運転から手動運転に切り替わる際の操作性を向上させつつ、誤操作による手動運転への切替を低減することが求められる。しかしながら、運転者による運転操作の操作量に対して自動運転を手動運転に切り替えるための閾値が高過ぎる場合には、運転者の意図的な運転操作に対して自動運転から手動運転に切り替わり難くなり、操作性が低下する。一方、当該閾値が低過ぎる場合には、運転者の誤操作によって容易に自動運転から手動運転に切り替わり易くなり、誤操作が自車両の挙動に反映し易くなる。そのため、改善が望まれている。

そこで本発明は、自動運転から手動運転に切り替わる際の操作性を向上させ、且つ誤操作による手動運転への切替を低減する自動運転装置を提供することを目的とする。

本発明の一側面は、自車両の自動運転を実行するとともに、自動運転中における自車両の運転者による操舵操作の操舵操作量が手動運転切替閾値以上である場合には、実行中の自動運転を手動運転に切り替える自動運転装置であって、自動運転中における操舵操作量を取得する取得部と、自車両周囲の障害物を認識する認識部と、手動運転切替閾値を計算する計算部と、自動運転を実行するとともに、操舵操作量が手動運転切替閾値以上である場合には、実行中の自動運転を手動運転に切り替える制御部とを備え、計算部は、操舵操作の方向が障害物から遠ざかる方向及び障害物が存在しない方向のいずれかになると予測される場合よりも、操舵操作の方向が障害物に近づく方向になると予測される場合に、より大きな手動運転切替閾値を計算する自動運転装置である。

この構成によれば、計算部により、運転者の操舵操作の操舵操作量に対して自動運転を手動運転に切り替えるための手動運転切替閾値が、操舵操作の方向が障害物から遠ざかる方向及び障害物が存在しない方向のいずれかになると予測される場合よりも、操舵操作の方向が障害物に近づく方向になると予測される場合に、より大きな値に計算される。このため、例えば、運転者が障害物を認識しているために操舵操作の方向が障害物から遠ざかる方向になる場合や、障害物が無い場合には、自動運転から手動運転に切り替わり易くなるため、自動運転から手動運転に切り替わる際の操作性が向上する。一方、例えば、運転者が障害物を認識しておらず、操舵操作の方向が障害物に近づく方向になると予測される場合には、自動運転から手動運転に切り替わり難くなるため、誤操作による手動運転への切替を低減することができる。

この場合、操舵操作の方向ごとの手動運転切替閾値を表示する表示部をさらに備えてもよい。

この構成によれば、表示部により、操舵操作の方向ごとの手動運転切替閾値が表示されるため、運転者が自動運転から手動運転に切り替える際の状況を認識し易くなる。

本発明の一側面によれば、自動運転から手動運転に切り替わる際の操作性を向上させ、且つ誤操作による手動運転への切替を低減することができる。

実施形態に係る自動運転装置の構成を示すブロック図である。 図１の自動運転装置の動作を示すフローチャートである。 障害物が１つの場合の状況を示す図である。 障害物が２つの場合の状況を示す図である。 危険度に対する手動運転切替閾値の線形な関数を示すグラフである。 図５の関数を用いた危険度に対する手動運転切替閾値の計算を示す図である。 危険度に対する手動運転切替閾値の関数の別の例を示すグラフである。 危険度に対する手動運転切替閾値の関数の別の例を示すグラフである。 （ａ）は左方向への操舵トルクよりも右方向への操舵トルクに対して自動運転から手動運転へと切り替える手動運転切替閾値が大きいグラフであり、（ｂ）は右方向への操舵トルクよりも左方向への操舵トルクに対して自動運転から手動運転へと切り替える手動運転切替閾値が大きいグラフである。 表示器が表示する手動運転切替閾値の例を示す図である。 （ａ）は操舵トルクが手動運転切替閾値よりも大きい場合の運転状態を示すグラフであり、（ｂ）は操舵トルクが手動運転切替閾値よりも小さい場合の運転状態を示すグラフである。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。図１に示すように、自動運転装置１００は、乗用車、電動車椅子、身体障害者用の乗用車などの自車両Ｖに搭載される。自動運転装置１００は、自車両Ｖの自動運転を実行する。自動運転とは、自車両Ｖの加速、減速及び操舵等の運転操作が自車両Ｖのドライバーの運転操作によらずに実行されることを意味する。本実施形態の自動運転装置１００は、自車両Ｖの自動運転を実行するとともに、自動運転中における自車両Ｖの運転者による操舵操作の操舵操作量が手動運転切替閾値以上である場合に、実行中の自動運転を手動運転に切り替える。手動運転切替閾値とは、自車両Ｖの運転者による操舵操作の操舵操作量に対して、実行中の自動運転を手動運転に切り替えるための判定に用いられる閾値である。

図１に示すように、自動運転装置１００は、外部センサ１、ＧＰＳ（Global Positioning System）受信部２、内部センサ３、地図データベース４、ナビゲーションシステム５、アクチュエータ６、ＨＭＩ（Human Machine Interface）７、補助機器Ｕ及びＥＣＵ１０を備えている。

外部センサ１は、自車両Ｖの周辺情報である外部状況を検出する検出機器である。外部センサ１は、カメラ、レーダー（Radar）、及びライダー（LIDER：LaserImaging Detection and Ranging）のうち少なくとも一つを含む。

カメラは、自車両Ｖの外部状況を撮像する撮像機器である。カメラは、例えば、自車両Ｖのフロントガラスの裏側に設けられている。カメラは、単眼カメラであってもよく、ステレオカメラであってもよい。ステレオカメラは、例えば両眼視差を再現するように配置された二つの撮像部を有している。ステレオカメラの撮像情報には、奥行き方向の情報も含まれている。カメラは、自車両Ｖの外部状況に関する撮像情報をＥＣＵ１０へ出力する。

レーダーは、電波を利用して自車両Ｖの外部の障害物を検出する。電波は、例えばミリ波である。レーダーは、電波を自車両Ｖの周囲に送信し、障害物で反射された電波を受信して障害物を検出する。レーダーは、例えば障害物までの距離又は方向を障害物に関する障害物情報として出力することができる。レーダーは、検出した障害物情報をＥＣＵ１０へ出力する。なお、センサーフュージョンを行う場合には、反射された電波の受信情報をＥＣＵ１０へ出力してもよい。

ライダーは、光を利用して自車両Ｖの外部の障害物を検出する。ライダーは、光を自車両Ｖの周囲に送信し、障害物で反射された光を受信することで反射点までの距離を計測し、障害物を検出する。ライダーは、例えば障害物までの距離又は方向を障害物情報として出力することができる。ライダーは、検出した障害物情報をＥＣＵ１０へ出力する。なお、センサーフュージョンを行う場合には、反射された光の受信情報をＥＣＵ１０へ出力してもよい。なお、カメラ、ライダー及びレーダーは、必ずしも重複して備える必要はない。

ＧＰＳ受信部２は、３個以上のＧＰＳ衛星から信号を受信して、自車両Ｖの位置を示す位置情報を取得する。位置情報には、例えば緯度及び経度が含まれる。ＧＰＳ受信部２は、測定した自車両Ｖの位置情報をＥＣＵ１０へ出力する。なお、ＧＰＳ受信部２に代えて、自車両Ｖが存在する緯度及び経度が特定できる他の手段を用いてもよい。

内部センサ３は、自車両Ｖの走行状態に応じた情報及び自車両Ｖの運転者による操舵操作の操舵操作量を検出する検出器である。内部センサ３は、自車両Ｖの走行状態に応じた情報を検出するために、車速センサ、加速度センサ及びヨーレートセンサのうち少なくとも一つを含む。また、内部センサ３は、操舵操作量を検出するために、ステアリングセンサを含む。

車速センサは、自車両Ｖの速度を検出する検出器である。車速センサとしては、例えば、自車両Ｖの車輪又は車輪と一体に回転するドライブシャフトなどに対して設けられ、車輪の回転速度を検出する車輪速センサが用いられる。車速センサは、自車両Ｖの速度を含む車速情報（車輪速情報）をＥＣＵ１０へ出力する。

加速度センサは、自車両Ｖの加速度を検出する検出器である。加速度センサは、例えば、自車両Ｖの前後方向の加速度を検出する前後加速度センサと、自車両Ｖの横加速度を検出する横加速度センサとを含んでいる。加速度センサは、自車両Ｖの加速度を含む加速度情報をＥＣＵ１０へ出力する。

ヨーレートセンサは、自車両Ｖの重心の鉛直軸周りのヨーレート（回転角速度）を検出する検出器である。ヨーレートセンサとしては、例えばジャイロセンサが用いられる。ヨーレートセンサは、自車両Ｖのヨーレートを含むヨーレート情報をＥＣＵ１０へ出力する。

ステアリングセンサは、例えば自車両の運転者によるステアリングホイールに対する操舵操作の操舵操作量を検出する検出器である。ステアリングセンサが検出する操舵操作量は、例えば、ステアリングホイールの操舵角又はステアリングホイールに対する操舵トルクである。ステアリングセンサは、例えば、自車両Ｖのステアリングシャフトに対して設けられる。ステアリングセンサは、ステアリングホイールの操舵角又はステアリングホイールに対する操舵トルクを含む情報をＥＣＵ１０へ出力する。

なお、自車両Ｖが電動車椅子又は身体障害者用の乗用車であり、自車両Ｖの運転者による操舵操作がジョイスティックに対して行われる場合は、自動運転装置１００は、ジョイステックの操舵角を検出するセンサを備えていてもよい。

地図データベース４は、地図情報を備えたデータベースである。地図データベース４は、例えば、自車両Ｖに搭載されたＨＤＤ（Hard disk drive）内に形成されている。地図情報には、例えば、道路の位置情報、道路形状の情報、交差点及び分岐点の位置情報が含まれる。道路形状の情報には、例えばカーブ、直線部の種別、カーブの曲率などが含まれる。さらに、自動運転装置１００が建物又は壁などの遮蔽構造物の位置情報、又はＳＬＡＭ（Simultaneous Localization and Mapping）技術を使用する場合には、地図情報に外部センサ１の出力信号を含ませてもよい。なお、地図データベース４は、自車両Ｖと通信可能な情報処理センターなどの施設のコンピュータに記憶されていてもよい。

ナビゲーションシステム５は、自車両Ｖの運転者によって地図上に設定された目的地までの案内を自車両Ｖの運転者に対して行う装置である。ナビゲーションシステム５は、ＧＰＳ受信部２によって測定された自車両Ｖの位置情報と地図データベース４の地図情報とに基づいて、自車両Ｖの走行するルートを算出する。ルートは、例えば複数車線の区間において自車両Ｖが走行する走行車線を特定したルートでもよい。ナビゲーションシステム５は、例えば、自車両Ｖの位置から目的地に至るまでの目標ルートを計算し、ディスプレイの表示及びスピーカの音声出力により目標ルートの報知を運転者に対して行う。ナビゲーションシステム５は、例えば自車両Ｖの目標ルートの情報をＥＣＵ１０へ出力する。なお、ナビゲーションシステム５は、自車両Ｖと通信可能な情報処理センターなどの施設のコンピュータに記憶された情報を用いてもよい。あるいは、ナビゲーションシステム５により行われる処理の一部が、施設のコンピュータによって行われてもよい。

アクチュエータ６は、自車両Ｖの走行制御を実行する装置である。アクチュエータ６は、スロットルアクチュエータ、ブレーキアクチュエータ及びステアリングアクチュエータを少なくとも含む。スロットルアクチュエータは、ＥＣＵ１０からの制御信号に応じてエンジンに対する空気の供給量（スロットル開度）を制御し、自車両Ｖの駆動力を制御する。なお、自車両Ｖがハイブリッド車又は電気自動車である場合には、スロットルアクチュエータを含まず、動力源としてのモータにＥＣＵ１０からの制御信号が入力されて当該駆動力が制御される。

ブレーキアクチュエータは、ＥＣＵ１０からの制御信号に応じてブレーキシステムを制御し、自車両Ｖの車輪へ付与する制動力を制御する。ブレーキシステムとしては、例えば、液圧ブレーキシステムを用いることができる。ステアリングアクチュエータは、電動パワーステアリングシステムのうち操舵トルクを制御するアシストモータの駆動を、ＥＣＵ１０からの制御信号に応じて制御する。これにより、ステアリングアクチュエータは、自車両Ｖの操舵トルクを制御する。

ＨＭＩ７は、自車両Ｖの乗員（運転者を含む）と自動運転装置１００との間で情報の出力及び入力をするためのインターフェイスである。ＨＭＩ７は、例えば、乗員に画像情報を表示するためのディスプレイパネル、音声出力のためのスピーカ及び乗員が入力操作を行うための操作ボタン又はタッチパネルなどを備えている。後述するように、本実施形態においては、ＨＭＩ７は、インスツルメントパネル等に手動運転切替閾値を表示する表示器を有している。ＨＭＩ７は、無線で接続された携帯情報端末を利用して、乗員に対する情報の出力を行ってもよく、携帯情報端末を利用して乗員による入力操作を受け付けてもよい。

補助機器Ｕは、通常、自車両Ｖの運転者によって操作され得る機器である。補助機器Ｕは、アクチュエータ６に含まれない機器を総称したものである。ここでの補助機器Ｕは、例えば方向指示灯、前照灯、ワイパー等を含む。

ＥＣＵ１０は、自車両Ｖの自動運転を制御する。ＥＣＵ１０は、ＣＰＵ[Central Processing Unit]、ＲＯＭ[Read Only Memory]、ＲＡＭ[Random Access Memory]等を有する電子制御ユニットである。ＥＣＵ１０は、取得部１１、認識部１２、走行計画生成部１３、計算部１４、表示部１５及び制御部１６を有している。ＥＣＵ１０では、ＲＯＭに記憶されているプログラムをＲＡＭにロードし、ＣＰＵで実行することで、上記の取得部１１等の各部の制御を実行する。ＥＣＵ１０は、複数の電子制御ユニットから構成されていてもよい。

取得部１１は、内部センサ３により取得された情報に基づいて、自動運転中における自車両の運転者による操舵操作の操舵操作量を取得する。操舵操作量は、例えば、ステアリングホイールの操舵角、ステアリングホイールに対する操舵トルク、ジョイスティックの操舵角である。

認識部１２は、外部センサ１により取得された情報に基づいて、自車両Ｖ周囲の障害物を認識する。認識部１２が認識する障害物としては、例えば、歩行者、他車両、自動二輪車及び自転車等の移動物や、縁石、ガードレール、ポール、中央分離帯、建物及び樹木等の静止物が含まれる。認識部１２は、障害物の属性（障害物の硬さ、形状等の障害物の持つ性質）、位置、距離、方向、速度及び加速度に関する情報を取得する。

走行計画生成部１３は、ナビゲーションシステム５で計算された目標ルート、認識部１２により認識された自車両Ｖ周囲の障害物に関する情報、及び地図データベース４から取得された地図情報に基づいて、自車両Ｖの走行計画を生成する。走行計画は、目標ルートにおいて自車両Ｖが進む軌跡である。走行計画には、例えば、各時刻における自車両Ｖの速度、加速度、減速度、方向及び舵角等が含まれる。走行計画生成部１３は、目標ルート上において自車両Ｖが安全、法令順守、走行効率などの基準を満たした走行をするような走行計画を生成する。さらに、走行計画生成部１３は、自車両Ｖ周囲の障害物の状況に基づき、障害物との接触を回避するように自車両Ｖの走行計画を生成する。

計算部１４は、取得部１１により取得された自動運転中における操舵操作量に係る操舵操作の方向と、認識部１２により取得された障害物の位置、距離及び速度等の障害物の状態に関する情報と、内部センサ３により取得された自車両Ｖの走行状態とに基づいて、手動運転切替閾値を計算する。後述するように、計算部１４は、障害物の状態及び自車両Ｖの状態に応じて障害物に対する危険度を計算し、当該危険度に基づいて操舵操作の方向ごとの手動運転切替閾値を計算する。ＥＣＵ１０には、障害物の状態及び自車両Ｖの状態に対応した危険度の関数と、当該危険度に対応した手動運転切替閾値の関数とが記憶されている。

表示部１５は、操舵操作の方向ごとの手動運転切替閾値をＨＭＩ７の表示器に表示する。なお、表示部１５及びＨＭＩ７の手動運転切替閾値を表示するための表示器は必須ではなく、自動運転装置１００から省略してもよい。

制御部１６は、走行計画生成部１３で生成した走行計画に基づいて自車両Ｖの走行を自動で制御する。制御部１６は、走行計画に応じた制御信号をアクチュエータ６に出力する。これにより、制御部１６は、走行計画に沿って自車両Ｖの自動運転が実行されるように、自車両Ｖの走行を制御する。また、制御部１６は、取得部１１により取得された操舵操作量が、計算部１４により計算された手動運転切替閾値以上である場合には、実行中の自動運転を手動運転に切り替える。

次に、自動運転装置１００で実行される処理について説明する。図２に示すように、ＥＣＵ１０の制御部１６は、走行計画生成部１３が生成した走行計画に基づいて、自車両Ｖの自動運転を実行する（Ｓ１）。なお、自動運転の開始においては、例えば、自車両ＶのイグニションがＯＮとなると、外部センサ１及びＥＣＵ１０の認識部１２により認識された自車両Ｖ周囲の障害物に基づいて制御部１６が自動運転が可能かを判断する。自動運転が可能な場合は、制御部１６はＨＭＩ７により乗員に自動運転が可能である旨を報知する。乗員がＨＭＩ７に所定の入力操作を行うことにより、自動運転装置１００は自動運転を開始する。ＥＣＵ１０の認識部１２は、自車両Ｖ周囲の障害物を認識する（Ｓ２）。ＥＣＵ１０の計算部１４は、障害物の状態及び自車両Ｖの状態に応じて障害物の危険度を計算する（Ｓ３）。

以下、危険度の計算について説明する。図３に示すように、自車両Ｖの近傍に障害物Ａが存在する状況を想定する。自車両Ｖが自動運転により走行すると仮定した場合の軌跡Ｌａと、自車両Ｖが運転者の操舵操作に従って様々な方向ｄ（ｉ）（ｉ＝１〜ｍ，ｍは任意の自然数）へ走行すると仮定した場合のそれぞれの軌跡Ｌ（ｉ）（ｉ＝１〜ｍ，ｍは任意の自然数）とが予測される。図３には例として、運転者の操舵操作により自車両Ｖの方向が障害物Ａの方向になると仮定した場合の軌跡Ｌｍを示す。計算部１４は、外部センサ１、ＧＰＳ受信部２及び内部センサ３により取得された情報に基づいて、自車両Ｖの位置、方向（舵角）、速度及び加速度等の自車両Ｖの現在の状態量Ｘ０を取得する。

このように、計算部１４は、自車両Ｖが運転者の操舵操作に従って様々な方向ｄ（ｉ）へ走行すると仮定した場合のそれぞれにおいて、自車両Ｖの任意のｔ秒後の状態量Ｘ（ｉ）（ｉ＝１〜ｍ，ｍは任意の自然数）を予測する。一方、計算部１４は、認識部１２により認識された情報に基づいて、障害物Ａの属性、位置、距離、方向、速度及び加速度等の障害物Ａの現在の状態量Ｘａ０を取得する。計算部１４は、障害物Ａのｔ秒後の状態量Ｘａを予測する。

計算部１４は、自車両Ｖの状態量Ｘ（ｉ）と障害物Ａの状態量Ｘａとを予め設定された関数ｆに入力し、危険度Ｒｉ＝ｆ（Ｘ（ｉ），Ｘａ）を計算する。関数ｆは、例えば、自車両Ｖの状態量Ｘ（ｉ）の位置に関する情報をｘ（ｉ）とし、障害物Ａの状態量Ｘａの位置に関する情報をｘａとした場合に、自車両Ｖと障害物Ａとの距離Ｄａ＝｜ｘ（ｉ）−ｘａ｜に基づいて、危険度Ｒ（ｉ）＝１／Ｄａと設定することができる（ｉ＝１〜ｍ，ｍは任意の自然数）。このようにして、計算部１４は、障害物Ａが存在する状況において、自車両Ｖが運転者の操舵操作に従って様々な方向ｄ（ｉ）へ走行すると仮定した場合それぞれについて、任意のｔ秒後の危険度Ｒ（ｉ）を計算する。

別の例として、図４に示すように、自車両Ｖの近傍に障害物Ａ及び障害物Ｂが存在する状況を想定する。このように認識部１２により認識された障害物が複数ある場合には、計算部１４は、上述したような障害物の状態量の予測を全ての障害物に対して実行し、複数の障害物が存在する状況において、自車両Ｖが運転者の操舵操作に従って様々な方向へ走行すると仮定した場合それぞれについて、任意のｔ秒後の危険度Ｒ（ｉ）を計算する。計算部１４は、障害物Ｂの現在の状態量Ｘｂ０を取得し、障害物Ｂのｔ秒後の状態量Ｘｂを予測する。計算部１４は、自車両Ｖの状態量Ｘ（ｉ）と障害物Ａの状態量Ｘａと障害物Ｂの状態量Ｘｂとを予め設定された関数ｆに入力し、危険度Ｒ（ｉ）＝ｆ（Ｘ（ｉ），Ｘａ，Ｘｂ）を計算する。関数ｆは、例えば、障害物Ｂの状態量Ｘｂの位置に関する情報をｘｂとした場合に、自車両Ｖと障害物Ｂとの距離Ｄｂ＝｜ｘ（ｉ）−ｘｂ｜に基づいて、危険度Ｒ（ｉ）＝（１／Ｄａ）＋（１／Ｄｂ）と設定することができる。同様に、例えば、自車両Ｖの近傍に障害物Ａ〜障害物Ｋが存在する状況では、自車両Ｖと障害物Ｋとの距離Ｄｋ＝｜ｘ−ｘｋ｜に基づいて、危険度Ｒ（ｉ）＝（１／Ｄａ）＋…＋（１／Ｄｋ）と設定することができる（Ｋ及びｋは任意の自然数）。

以上のようにして、計算部１４は、自車両Ｖが運転者の操舵操作に従って様々な方向ｄ（ｉ）へ走行すると仮定した場合それぞれにおける危険度Ｒ（ｉ）を計算する。本実施形態では、計算部１４は、障害物Ａ，Ｂに近づく方向ほど高い危険度Ｒ（ｉ）を計算する。また、障害物Ａ，Ｂが自車両Ｖの周囲に存在しない場合には、計算部１４は、距離Ｄａ，Ｄｂが無限大であるとして、危険度Ｒ（ｉ）＝０を計算する。

なお、計算部１４は、障害物Ａの状態量Ｘａ及び障害物Ｂの状態量Ｘｂの内で、障害物Ａ及び障害物Ｂの速度、加速度、属性に関する情報又はこれらの組合せに基づいて、危険度Ｒ（ｉ）を算出してもよい。

図２に示すように、計算部１４は、運転者の操舵操作による様々な方向の危険度Ｒ（ｉ）に基づいて手動運転切替閾値を計算する（Ｓ４）。ＥＣＵ１０には、例えば、図５に示すような危険度Ｒ（ｉ）に対する手動運転切替閾値Ｔｔｈ（ｉ）の関数が記憶されている。図５において、Ｔｔｈ＿０は、手動運転切替閾値Ｔｔｈの内で基準となる値である。Ｔｔｈ＿ｍａｘは、手動運転切替閾値Ｔｔｈ（ｉ）の最大値である。Ｔｔｈ＿ｍｉｎは、手動運転切替閾値Ｔｔｈ（ｉ）の最小値である。Ｒ０は、危険度Ｒ（ｉ）の内で基準となる値である。Ｒｍａｘは、手動運転切替閾値Ｔｔｈ（ｉ）を変化させる危険度Ｒ（ｉ）の最大値である。Ｒｍｉｎは、手動運転切替閾値Ｔｔｈ（ｉ）を変化させる危険度Ｒ（ｉ）の最小値である。

図５の例では、危険度Ｒ（ｉ）＞Ｒｍａｘでは、手動運転切替閾値Ｔｔｈ（ｉ）＝Ｔｔｈ＿ｍａｘと飽和値になり、危険度Ｒ（ｉ）＜Ｒｍｉｎでは、手動運転切替閾値Ｔｔｈ（ｉ）＝Ｔｔｈ＿ｍｉｎと飽和値になる。Ｒｍｉｎ≦危険度Ｒ≦Ｒｍａｘでは、危険度Ｒ（ｉ）が増加するに従って線形的に手動運転切替閾値Ｔｔｈ（ｉ）が増加する。例えば、図６に示すように、計算部１４は、ある危険度Ｒ（ｉ）に対する手動運転切替閾値Ｔｔｈ（ｉ）を計算する。また、自車両Ｖの周囲に障害物が存在しないために危険度Ｒ（ｉ）＝０である場合は、計算部１４は、手動運転切替閾値Ｔｔｈ（ｉ）＝Ｔｔｈ＿ｍｉｎを計算する。

なお、図７に示すように、危険度Ｒ（ｉ）に対する手動運転切替閾値Ｔｔｈ（ｉ）の関数は、Ｒｍｉｎ≦危険度Ｒ（ｉ）≦Ｒｍａｘでは、危険度Ｒ（ｉ）が増加するに従って非線形的に手動運転切替閾値Ｔｔｈ（ｉ）が増加し、危険度Ｒ（ｉ）が危険度Ｒ０に近い値であるほど、危険度Ｒ（ｉ）の増大及び減少それぞれに対する手動運転切替閾値Ｔｔｈ（ｉ）の増大率及び減少率が大きい関数にしてもよい。また、図８に示すように、危険度Ｒ（ｉ）に対する手動運転切替閾値Ｔｔｈ（ｉ）の関数は、Ｒｍｉｎ≦危険度Ｒ（ｉ）≦Ｒｍａｘでは、危険度Ｒが増加するに従って非線形的に手動運転切替閾値Ｔｔｈ（ｉ）が増加し、危険度Ｒ（ｉ）が危険度Ｒ０から遠い値であるほど、危険度Ｒ（ｉ）の増大及び減少それぞれに対する手動運転切替閾値Ｔｔｈ（ｉ）の増大率及び減少率が大きい関数にしてもよい。いずれの場合も、図５の例と同様に、危険度Ｒ（ｉ）＞Ｒｍａｘでは、手動運転切替閾値Ｔｔｈ（ｉ）＝Ｔｔｈ＿ｍａｘであり、危険度Ｒ（ｉ）＜Ｒｍｉｎでは、手動運転切替閾値Ｔｔｈ（ｉ）＝Ｔｔｈ＿ｍｉｎに設定することができる。

本実施形態では、計算部１４は、障害物に近づく方向ｄ（ｉ）ほど高い危険度Ｒ（ｉ）を計算し、危険度Ｒ（ｉ）が増加するに従って手動運転切替閾値Ｔｔｈ（ｉ）が増加する。また、自車両Ｖの周囲に障害物が無い場合は、計算部１４は、手動運転切替閾値Ｔｔｈ（ｉ）＝Ｔｔｈ＿ｍｉｎを計算する。したがって、計算部１４は、操舵操作量に係る操舵操作の方向ｄ（ｉ）が障害物から遠ざかる方向及び障害物が存在しない方向のいずれかである場合よりも、操舵操作量に係る操舵操作の方向ｄ（ｉ）が障害物に近づく方向である場合に、より大きな手動運転切替閾値Ｔｔｈ（ｉ）を計算する。

以上のようにして、自車両Ｖが運転者の操舵操作に従って様々な方向ｄ（ｉ）へ走行すると仮定した場合それぞれにおける危険度Ｒ（ｉ）に応じた手動運転切替閾値Ｔｔｈ（ｉ）が計算される。図９（ａ）（ｂ）において、自車両Ｖの運転者による操舵操作の操舵操作量が操舵トルクＴで表された例を示す。図９では、簡略化のため、例えば、右方向１５°〜４５°等の代表的な方向ｄ（ｉ）の範囲の危険度Ｒ（ｉ）の平均値に応じた手動運転切替閾値Ｔｔｈ＿ｐを右方向への操舵トルクＴに対する手動運転切替閾値に規定し、左方向１５°〜４５°等の代表的な方向ｄ（ｉ）の範囲の危険度Ｒ（ｉ）の平均値に応じた手動運転切替閾値Ｔｔｈ＿ｎを左方向への操舵トルクＴに対する手動運転切替閾値に規定する。

あるいは、図９では、例えば、右方向３０°等の代表的な方向ｄ（ｉ）の危険度Ｒ（ｉ）に応じた手動運転切替閾値Ｔｔｈ＿ｐを右方向への操舵トルクＴに対する手動運転切替閾値に規定し、左方向３０°等の代表的な方向ｄ（ｉ）の危険度Ｒ（ｉ）に応じた手動運転切替閾値Ｔｔｈ＿ｎを左方向への操舵トルクＴに対する手動運転切替閾値に規定してもよい。

図９（ａ）の例では、自動運転の実行中に、右方向への操舵操作に対しては手動運転に切り替わり難く、左方向への運転操作に対しては手動運転に切り替わり易い。一方、図９（ｂ）の例では、自動運転の実行中に、右方向への操舵操作に対しては手動運転に切り替わり易く、左方向への運転操作に対しては手動運転に切り替わり難い。

図２に示すように、ＥＣＵ１０の表示部１５は、計算部１４により計算された操舵方向ごとの手動運転切替閾値ＴｔｈをＨＭＩ７に表示する（Ｓ５）。図１０に示すように、ＨＭＩ７はインスツルメントパネル等に操舵操作の方向ごとの手動運転切替閾値を表示する表示器７０を有する。図１０の例では、図９（ａ）（ｂ）のように計算された手動運転切替閾値を表示する。表示器７０は、扇形の表示枠７６を含む。扇形の表示枠７６は、扇形の一対の半径の線分となる半径線７７，７８と、扇形の円周となる円周線７９とを含む。表示器７０には、表示枠７６の中に、現在の自車両Ｖの運転者による操舵操作の操舵操作量を示す表示針７１と、表示枠７６の扇形の円周線７９の外に、左右の操舵方向それぞれの手動運転切替閾値Ｔｔｈ Ｌ，Ｔｔｈ Ｒを示す手動運転切替閾値表示７２，７３を含む。

表示針７１は、その両端に固定端７４及び指示端７５を含む。固定端７４は、扇形の表示枠７６の中心に回転可能なように固定されている。指示端７５は、固定端７４を中心として、表示枠７６の円周線７９に沿って回転する。指示端７５は、現在の操舵操作量を示す。現在の操舵操作量が０である場合は、指示端７５は鉛直上向きの方向を指す。現在の操舵操作量が左右何れかに０より大きな値である場合は、指示端７５は鉛直上向きの方向から当該操舵操作量に応じた角度の方向を指す。

手動運転切替閾値表示７２，７３は、扇形の表示枠７６の円周線７９の外側に表示される。手動運転切替閾値表示７２，７３は、表示枠７６の円周線７９の外側において、計算部１４により計算された手動運転切替閾値に対応した位置に表示される。手動運転切替閾値表示７２，７３の位置は、手動運転切替閾値の変動に伴い変動する。図１０の例では、表示枠７６の半径線７７，７８は手動運転切替閾値表示７２，７３の位置に対応した位置に表示され、円周線７９は半径線７７，７８の線端の位置に応じた長さに変動する。したがって、扇形の表示枠７６の形状も、手動運転切替閾値表示７２，７３の変動に伴い変動する。なお、表示枠７６の半径線７７，７８及び円周線７９は表示枠７６が一定の扇形の形状になるように固定され、手動運転切替閾値表示７２，７３の位置のみが時間の経過に伴い変動してもよい。

表示器７０の表示により、運転者は、左右それぞれの操舵操作に対する手動運転への切り替わり易さを直感的に把握し易くなる。なお、計算部１４により計算された手動運転切替閾値が小さい場合には、同じ大きさの操舵操作量及び手動運転切替閾値に対して、表示針７１及び手動運転切替閾値表示７２，７３の０の値を示す位置からの変動量をより大きくしてもよい。これにより、手動運転切替閾値が小さい場合にも、表示器７０による表示を見易くすることができる。

なお、計算部１４により、右方向への操舵トルクＴに対する手動運転切替閾値Ｔｔｈ＿ｐ及び左方向への操舵トルクＴに対する手動運転切替閾値Ｔｔｈ＿ｎのみならず、例えば、計算部１４により、自車両Ｖが運転者の操舵操作に従って様々な方向ｄ（ｉ）（例えば、左右それぞれに０°〜９０°の方向又は左右それぞれに０°〜１８０°の方向）へ走行すると仮定した場合それぞれにおける危険度Ｒ（ｉ）に応じた手動運転切替閾値Ｔｔｈ（ｉ）が計算される場合は、表示器７０は、当該方向ｄ（ｉ）についての手動運転切替閾値Ｔｔｈ（ｉ）を表示してもよい。あるいは、表示器７０は、自車両Ｖが運転者の操舵操作に従って右方向０°〜９０°の方向又は右方向０°〜１８０°の方向に走行すると仮定した場合の手動運転切替閾値Ｔｔｈ＿ｎの最大値及び最小値を表示し、自車両Ｖが運転者の操舵操作に従って左方向０°〜９０°の方向又は左方向０°〜１８０°の方向に走行すると仮定した場合の手動運転切替閾値Ｔｔｈ＿ｎの最大値及び最小値を表示してもよい。

また、表示器７０は、上記例のみにとどまらず、水平方向に平行な一対の長辺と垂直方向に平行な一対の短辺とを有する長方形の表示枠を含んでいてもよい。長方形の表示枠の中に、現在の自車両Ｖの運転者による操舵操作の操舵操作量を示す表示針と、長方形の表示枠の一対の短辺の近傍に、左右の操舵方向それぞれの手動運転切替閾値を示す手動運転切替閾値表示を含んでいてもよい。

この場合、表示針は、長方形の表示枠の左右の短辺それぞれの間を移動しつつ、現在の操舵操作量を示す。現在の操舵操作量が０である場合は、表示針は表示器７０の中央に位置する。左右の手動運転切替閾値表示は、長方形の表示枠の短辺の外側において、計算部１４により計算された手動運転切替閾値に対応した位置に表示される。左右の手動運転切替閾値表示の位置は、手動運転切替閾値の変動に伴い変動する。左右の手動運転切替閾値の位置の変動に伴い、長方形の表示枠の短辺の位置も変動する。長方形の表示枠の一対の長辺の長さは、表示枠の短辺の位置の変動に伴い変動する。なお、長方形の表示枠は一定の長方形の形状になるように固定され、左右の手動運転切替閾値表示の位置のみが手動運転切替閾値の変動に伴い変動してもよい。

図２に示すように、ＥＣＵ１０の取得部１１は、上述したＳ２〜Ｓ５の処理と並行して、自動運転中における自車両Ｖの運転者による操舵操作の操舵操作量を取得する（Ｓ６）。なお、取得部１１は、上述したＳ２〜Ｓ５の処理の後に、操舵操作量を取得してもよい。図２及び図１１（ａ）に示すように、操舵操作量（操舵トルクＴ）が手動運転切替閾値Ｔｔｈ以上である場合は（Ｓ７）、制御部１６は実行中の自動運転を手動運転に切り替える（Ｓ８）。一方、図２及び図１１（ｂ）に示すように、操舵操作量（操舵トルクＴ）が手動運転切替閾値Ｔｔｈ未満である場合は（Ｓ７）、制御部１６は実行中の自動運転を続行する。

本実施形態によれば、計算部１４により、運転者の操舵操作の操舵操作量に対して自動運転を手動運転に切り替えるための手動運転切替閾値Ｔｔｈが、操舵操作の方向が障害物から遠ざかる方向及び障害物が存在しない方向のいずれかである場合よりも、操舵操作の方向が障害物に近づく方向である場合に、より大きな値に計算される。このため、例えば、運転者が障害物を認識しているために操舵操作の方向が障害物から遠ざかる方向である場合や、障害物が無い場合には、自動運転から手動運転に切り替わり易くなるため、自動運転から手動運転に切り替わる際の操作性が向上する。一方、例えば、運転者が障害物を認識しておらず、操舵操作の方向が障害物に近づく方向である場合には、自動運転から手動運転に切り替わり難くなるため、誤操作による手動運転への切替を低減することができる。

例えば、自車両Ｖが走行する道路の路端に縁石、側溝等の立体構造物が無い状況において、運転者が路端に自車両Ｖを寄せる操舵操作に対しては、自動運転から手動運転に切り替わり易くなるため、操作性が向上する。一方、例えば、自車両Ｖの周囲に側溝や低いガードレール等の運転者から認識し難い障害物が有る状況では、自動運転から手動運転に切り替わり難くすることにより、運転者が認識していない障害物に自車両Ｖが接近するような誤操作を防止することができる。

また、本実施形態では、表示部１５により、操舵操作の方向ごとの手動運転切替閾値Ｔｔｈが表示されるため、運転者が自動運転から手動運転に切り替える際の状況を認識し易くなる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく様々な形態で実施される。例えば、上記実施形態では、表示部１５により、操舵操作の方向ごとの手動運転切替閾値Ｔｔｈが表示されたが、表示部１５は必須の構成ではない。また、操舵操作の方向が障害物に近づく方向である場合に、表示部１５及びＨＭＩ７のスピーカにより自車両Ｖの運転者に対して音声による警報が報知されてもよい。あるいは、表示部１５及びＨＭＩ７のスピーカにより、操舵操作の方向ごとの手動運転切替閾値Ｔｔｈが自車両Ｖの運転者に対して音声により報知されてもよい。

１…外部センサ、２…ＧＰＳ受信部、３…内部センサ、４…地図データベース、５…ナビゲーションシステム、６…アクチュエータ、７…ＨＭＩ、Ｕ…補助機器、１０…ＥＣＵ、１１…取得部、１２…認識部、１３…走行計画生成部、１４…計算部、１５…表示部、１６…制御部、７０…表示器、７１…表示針、７２，７３…手動運転切替閾値表示、７４…固定端、７５…指示端、７６…表示枠、７７，７８…半径線、７９…円周線、１００…自動運転装置、Ｖ…自車両、Ａ，Ｂ…障害物。

Claims (2)

1. 自車両の自動運転を実行するとともに、前記自動運転中における前記自車両の運転者による操舵操作の操舵操作量が手動運転切替閾値以上である場合には、実行中の前記自動運転を手動運転に切り替える自動運転装置であって、
   前記自動運転中における前記操舵操作量を取得する取得部と、
   前記自車両周囲の障害物を認識する認識部と、
   前記手動運転切替閾値を計算する計算部と、
   前記自動運転を実行するとともに、前記操舵操作量が前記手動運転切替閾値以上である場合には、実行中の前記自動運転を手動運転に切り替える制御部と、
   を備え、
   前記計算部は、前記操舵操作の方向が前記障害物から遠ざかる方向及び前記障害物が存在しない方向のいずれかになると予測される場合よりも、前記操舵操作の方向が前記障害物に近づく方向になると予測される場合に、より大きな前記手動運転切替閾値を計算する、自動運転装置。
2. 前記操舵操作の方向ごとの前記手動運転切替閾値を表示する表示部をさらに備えた、請求項１に記載の自動運転装置。
   

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