JP6461443B2 - 自動運転制御計画策定装置および自動運転制御計画の策定方法 - Google Patents

Description

本発明は、車両の自動運転制御計画を策定する技術に関し、特に、自動運転で走行中の車両を手動運転に切り替えるための準備区間を定める技術に関する。

自動運転で走行中の車両が自動運転区間（自動運転の実施が計画された区間）の終点に近づくと、運転者に手動運転への切り替えを促す通知を行う自動運転支援システムが提案されている。例えば、下記の特許文献１には、手動運転に切り替えたときに運転者にかかる運転負荷が大きいと判断される区間を除外して、自動運転から手動運転へ切り替えるための区間（以下「運転切替準備区間」という）を定める自動運転支援システムが提案されている。

特開２０１５−１５７６０４号公報

特許文献１の技術のように、運転者の運転負荷が大きい区間が運転切替準備区間から除外されれば、手動運転に切り替える際の運転者の負担を軽くできる。しかし、その分だけ運転切替準備区間の実質的な長さが短くなるという問題が生じる。特許文献１では、運転切替準備区間が十分な長さを有していなければ、十分な長さを確保できるまで運転切替準備区間の全体を手前にずらすことによって上記の問題を解決している。

しかし、運転切替準備区間を手前にずらすと、運転切替準備区間の終点すなわち自動運転区間の終点も手前にずれるため、自動運転区間が短くなってしまう。つまり、自動運転の実施によって運転者の負担を減らすことができる区間が短くなり、結果として運転者の負担を増やすことに繋がる。

本発明は以上のような課題を解決するためになされたものであり、自動運転区間の長さを維持しつつ、十分な長さの運転切替準備区間を確保できる自動運転制御計画策定装置を提供することを目的とする。

本発明に係る自動運転制御計画策定装置は、自車両を自動運転させる区間である自動運転区間の計画および自動運転区間の終盤において自車両を自動運転から手動運転へ切り替えるための区間である運転切替準備区間の計画を含む、自動運転制御計画を作成する自動運転制御計画作成部と、運転切替準備区間の各地点について、運転者が自車両を手動運転する場合に運転者にかかる運転負荷を予測する運転負荷算出部と、運転負荷算出部が予測した各地点の運転負荷に基づき、運転切替準備区間から、自動運転から手動運転への切り替えを許可しない区間である切替不許可区間を抽出する運転切替許可判定部と、運転切替準備区間内に切替不許可区間が存在した場合、切替不許可区間の長さに応じて、運転切替準備区間を長くするように運転切替準備区間の始点を変更する運転切替準備区間補償部と、を備えるものである。

本発明によれば、運転切替準備区間内に切替不許可区間が存在すると、その長さに基づき運転切替準備区間の始点の位置が変更されることによって、運転切替準備区間の長さが確保される。また、運転切替準備区間の全体をずらすのとは異なり、自動運転区間の長さは維持される。

この発明の目的、特徴、局面、および利点は、以下の詳細な説明と添付図面とによって、より明白となる。

実施の形態１に係る車両制御システムの構成を示すブロック図である。 運転負荷の算出方法の例を示す図である。 運転負荷の算出方法の例を示す図である。 運転負荷の算出方法の例を示す図である。 運転負荷の算出方法の例を示す図である。 運転切替準備区間補償部の動作を説明するための図である。 運転切替準備区間補償部の動作を説明するための図である。 運転切替準備区間補償部の動作を説明するための図である。 補償区間の長さの算出方法の例を示す図である。 補償区間の長さの算出方法の例を示す図である。 補償区間の長さの算出方法の例を示す図である。 通知装置の表示部の配置例を示す図である。 車両制御システムの動作を示すフローチャートである。 自動運転制御計画策定装置が行う自動運転制御計画策定処理を示すフローチャートである。 切替可否通知画像の例を示す図である。 切替可否通知画像の例を示す図である。 自動運転終了時に通知装置の表示部に表示する画像の例を示す図である。 切替可否通知画像の例を示す図である。 切替可否通知画像の例を示す図である。 切替可否通知画像の例を示す図である。 切替可否通知画像の例を示す図である。 切替可否通知画像の例を示す図である。 切替可否通知画像の例を示す図である。 切替可否通知画像の例を示す図である。 切替可否通知画像の例を示す図である。 切替可否通知画像の例を示す図である。 自動運転制御計画策定装置のハードウェア構成の例を示す図である。 自動運転制御計画策定装置のハードウェア構成の例を示す図である。 実施の形態２に係る車両制御システムの構成を示すブロック図である。

＜実施の形態１＞
図１は、実施の形態１に係る車両制御システムの構成を示すブロック図である。図１のように、当該車両制御システムは、走行制御装置１、制駆動機構２、操舵機構３、手動運転装置４、自動運転制御計画策定装置１０、位置情報取得装置２０、地図情報記憶装置２１、通知処理装置２２、周辺情報検出装置３０および通知装置４０を含んでいる。周辺情報検出装置３０には、当該車両制御システムを搭載した車両のカメラ３１、ミリ波レーダ３２、超音波センサ３３およびレーザレーダ３４が接続されている。以下、当該車両制御システムを搭載した車両を「自車両」といい、自車両以外の車両を「他車両」という。

走行制御装置１は、制駆動機構２および操舵機構３を制御することで、自車両の走行を制御する。制駆動機構２は、自車両の走行速度の制御および前進と後退の切り替えを行うための機構であり、例えばアクセル、ブレーキ、シフト等が含まれる。操舵機構３は、自車両の進行方向を左右に曲げるための機構であり、例えばステアリング等が含まれる。

手動運転装置４は、自車両を手動運転するための操作手段であり、例えばハンドル、アクセルペダル、ブレーキペダル、シフトレバーなどが含まれる。

周辺情報検出装置３０は、自車両に搭載されたカメラ３１、ミリ波レーダ３２、超音波センサ３３、レーザレーダ３４などから、自車両の自動運転に必要とされる自車両周辺の状況に関する情報（以下「周辺情報」という）を取得する。周辺情報検出装置３０が取得する周辺情報としては、例えば、自車両が走行中の道路の車線の位置、自車両の周辺に存在する他車両、歩行者および障害物の位置、信号機の状態などが考えられる。

自動運転制御計画策定装置１０は、自車両の走行予定経路に基づいて、自車両の自動運転制御計画を策定する。自動運転制御計画策定装置１０が策定する自動運転制御計画には、走行予定経路において自車両を自動運転させる区間である「自動運転区間」の計画と、自動運転区間の終盤において自車両を自動運転から手動運転へ切り替えるための区間である「運転切替準備区間」の計画とが含まれる。なお、自車両の走行予定経路は、自車両のナビゲーションシステム（不図示）により設定される。自車両の走行予定経路は、ユーザが設定した目的地までの経路でもよいし、自車両の走行履歴から推定した経路でもよい。また、自車両の走行予定経路を求めるナビゲーションシステムは、自車両に搭載されていてもよいし、携帯電話やスマートフォンなどのナビゲーション機能を利用したものでもよい。説明の簡単のため、本実施の形態では、自車両の走行予定経路は前もって設定されているものとする。

自車両の運転権限が運転者にあるとき、走行制御装置１は、運転者による手動運転装置４の操作に従って制駆動機構２および操舵機構３を制御することで、自車両の手動運転を実施する。一方、自車両の運転権限が走行制御装置１にあるとき、走行制御装置１は、自動運転制御計画策定装置１０により策定された自動運転制御計画に従って制駆動機構２および操舵機構３を制御することで、自車両の自動運転が実施される。

また、走行制御装置１は、自車両を自動運転させる際、制駆動機構２に対し、例えば、自車両を一定速度で走行させる制御、前方の他車両との車間距離を一定に保つ制御、歩行者や障害物の手前で停止させる制御などを行う。また、走行制御装置１は、操舵機構３に対し、例えば、自車両が走行中の車線から逸脱しないための制御、自車両が歩行者や障害物などを避けるための制御などを行う。これら制駆動機構２および操舵機構３の制御を組み合わせることで、自車両を他車両（先行車両）に追従して走行させたり、走行予定経路に沿って走行させたりすることが可能になる。

ここで、日本のＳＩＰ（戦略的イノベーション創造プログラム）自動走行システム研究開発計画（内閣府、2016年6月23日）には、自動車の自動運転の自動化レベル（自動運転レベル）について、次のように定義されている。

レベル１：加速・操舵・制動のいずれかをシステムが行う状態
レベル２：加速・操舵・制動のうち複数の操作をシステムが行う状態
レベル３：加速・操舵・制動を全てシステムが行い、システムが要請したときは運転者が対応する状態
レベル４：加速・操舵・制動を全て運転者以外が行い、運転者が全く関与しない状態
なお、上記「システム」とは、自動車が自律センサや通信等により得られる情報から道路環境などを判断し、自動車の加速・操舵・制動の全てあるいは一部を行う仕組みを意味している。図１の車両制御システムにおいては、走行制御装置１が「システム」に該当する。

各レベルの定義から分かるように、自動車の運転権限は、レベル３以上ではシステム側にあり、レベル２以下では運転者側にある。本実施の形態において、「自動運転」はレベル３の自動運転を指し、「手動運転」はレベル２以下の自動運転および加速・操舵・制動の全てを運転者が行う状態（レベル０）を指すものとする。また、実施の形態では、説明の簡単のため、レベル４の自動運転制御は扱わないものとする。

図１のように、自動運転制御計画策定装置１０には、位置情報取得装置２０、地図情報記憶装置２１および通知処理装置２２が接続されている。

位置情報取得装置２０は、自車両の現在位置の情報を取得する。具体的には、位置情報取得装置２０は、例えばＧＰＳ（Global Positioning System）などのＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）の衛星から送信される測位信号を受信し、その測位信号から自車両の現在位置を算出する。

地図情報記憶装置２１は、地図情報を記憶した記憶媒体である。地図情報記憶装置２１に記憶されている地図情報は、道路網の情報だけでなく、自動運転制御に用いられる各種の情報（例えば各道路の制限速度や路面標示の明瞭度など）も記憶されている。ここでは、地図情報記憶装置２１が自車両に搭載されているものとするが、地図情報記憶装置２１は、無線通信を介して自動運転制御計画策定装置１０に地図情報を提供するサーバーとして構成されていてもよい。

次に、自動運転制御計画策定装置１０の詳細について説明する。図１のように、自動運転制御計画策定装置１０は、自動運転制御計画作成部１１、運転負荷算出部１２、運転切替許可判定部１３および運転切替準備区間補償部１４を備えている。

自動運転制御計画作成部１１は、自車両の走行予定経路と、地図情報記憶装置２１に記憶されている地図情報とに基づいて、自車両の自動運転制御計画を作成する。上述したように、自動運転制御計画には、自車両を自動運転させる区間である自動運転区間の計画と、自動運転区間の終盤において自車両を自動運転から手動運転へ切り替えるための区間である運転切替準備区間の計画とが含まれる。自動運転区間には、例えば自動車専用道路や高速道路など、予め自動運転制御が許可された区間が割り当てられる。運転切替準備区間には、自動運転区間の最後の一定長の区間が割り当てられる。運転切替準備区間の長さは距離で規定されてもよいし、走行に要する時間の長さで規定されてもよい。

運転負荷算出部１２は、運転切替準備区間の各地点について、運転者が自車両を手動運転する場合に運転者にかかる運転負荷を予測する。この運転負荷は、各地点の道路形状または道路属性に基づいて算出される。図２〜図４に、運転負荷の算出方法の例を示す。

図２は、各地点の運転負荷Ｗ１を、その地点を自車両が走行するときに生じる横加速度ｇに基づいて算出する例を示している。横加速度ｇは、道路の曲率と自車両の走行速度によって決まり、道路の曲率および走行速度が大きいほど、大きな値をとる。図２の例では、横加速度ｇが０．０７Ｇ未満と予測される地点の運転負荷Ｗ１を０点、横加速度ｇが０．０７Ｇ以上０．１Ｇ未満と予測される地点の運転負荷Ｗ１を１点、横加速度ｇが０．１Ｇ以上０．２Ｇ未満と予測される地点の運転負荷Ｗ１を３点、横加速度ｇが０．２Ｇ以上と予測される地点の運転負荷Ｗ１を５点と定めている。ここでは、各地点の運転負荷Ｗ１を横加速度ｇで評価したが、自車両の走行速度を考慮せずに、その地点の道路の曲率のみで評価してもよい。

図３は、各地点の運転負荷Ｗ２を、その地点の見通しの悪さに基づいて算出する例を示している。見通せる距離ｄは、道路の形状や建物の位置などから計算できる。図３の例では、見通せる距離ｄが１００ｍ以上の地点の運転負荷Ｗ２を０点、見通せる距離が５０ｍ以上１００ｍ未満の地点の運転負荷Ｗ２を２点、見通せる距離ｄが５０ｍ未満の地点の運転負荷Ｗ２を３点と定めている。

図４は、各地点の運転負荷Ｗ３を、その地点の道路属性に基づいて算出する例を示している。図４の例では、交差点の運転負荷Ｗ３を５点、道路の分岐点および合流点の運転負荷を共に３点、その他の地点（分岐、合流等の無い地点）を０点と定めている。

各地点の運転負荷は、複数の項目に基づいて算出してもよい。例えば、各地点の運転負荷を、横加速度ｇから算出した運転負荷Ｗ１と、見通しの悪さ（見通せる距離ｄ）から算出した運転負荷Ｗ２と、道路属性から算出した運転負荷Ｗ３との合計としてもよい。

また、図２〜図４では、運転負荷Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３が離散的な値（点）をとる例を示したが、運転負荷は連続的な値をとってもよい。例えば、図５のグラフは、横加速度の大きさに対して運転負荷が二次曲線的に高くなる連続的な値をとるように規定した例を示している。

図１に戻り、自動運転制御計画策定装置１０の運転切替許可判定部１３は、運転負荷算出部１２が予測した各地点の運転負荷に基づいて、運転切替準備区間から、自動運転から手動運転への切り替えを許可しない区間である「切替不許可区間」を抽出する。具体的には、運転切替許可判定部１３は、運転負荷が高いと予測される区間を切替不許可区間として抽出する。以下では、運転切替準備区間のうちの切替不許可区間以外の部分を「切替許可区間」ということもある。

切替不許可区間の抽出方法としては、例えば、運転負荷が予め定められた閾値を超える地点を含む区間を切替不許可区間とする方法が考えられる。例えば、図２のように横加速度ｇから算出した運転負荷Ｗ１と、図３のように見通しの悪さ（見通せる距離ｄ）から算出した運転負荷Ｗ２と、図４のように道路属性から算出した運転負荷Ｗ３との合計が、３点を超える地点の前後３０ｍの区間を切替不許可区間とすることなど考えられる。

あるいは、運転切替準備区間を予め複数の区間に区切り、各区間の運転負荷をその区間に属する地点の運転負荷の最高値と定義し、運転負荷が閾値を超える区間を切替不許可区間としてもよい。例えば、運転切替準備区間を５０ｍ間隔で区切り、図２のように横加速度ｇから算出した運転負荷Ｗ１と、図３のように見通しの悪さ（見通せる距離ｄ）から算出した運転負荷Ｗ２と、図４のように道路属性から算出した運転負荷Ｗ３との合計が、３点を超える地点を含む区間を切替不許可区間とすることなどが考えられる。

再び図１へ戻り、自動運転制御計画策定装置１０の運転切替準備区間補償部１４は、運転切替準備区間内に切替不許可区間が存在した場合、その切替不許可区間の長さに応じて、運転切替準備区間を長くするように運転切替準備区間の始点を変更する。

図６〜図８は、この運転切替準備区間補償部１４の動作を模式的に示す図である。例えば自動運転制御計画作成部１１が、図６のように自動運転区間の最後に長さＬＰ０の運転切替準備区間を設けた自動運転制御計画を作成したとする（符号「ＡＰ」は運転切替準備区間の始点を示している）。また、運転切替許可判定部１３が、図７のように運転切替準備区間内にＮ個の切替不許可区間を抽出したとする。切替不許可区間では自動運転から手動運転への切り替えが許可されないため、運転切替準備区間の実質的な長さは、Ｎ個の切替不許可区間の長さの合計分だけ短くなってしまう。この場合、運転切替準備区間補償部１４は、図８のように、運転切替準備区間の始点ＡＰの位置を手前（自車両に近い側）に移動させることで運転切替準備区間を長くする。それにより、切替不許可区間の存在によって実質的に短くなった運転切替準備区間の長さが補償される。

この運転切替準備区間補償部１４の処理によって、運転切替準備区間内に切替不許可区間が存在しても、運転切替準備区間の実質的な長さは十分に確保される。また、運転切替準備区間補償部１４は、運転切替準備区間の終点（すなわち自動運転区間の終点）の位置を移動させないため、自動運転区間の長さは維持される。

ここで、運転切替準備区間の長さを補償するために運転切替準備区間補償部１４が延ばした部分、つまり、補償前の運転切替準備区間の始点ＡＰの位置と、補償後の運転切替準備区間の始点ＡＰの位置との間の区間を「補償区間」という。補償区間の長さをＬＣとすると、補償後の運転切替準備区間の長さＬＰ１は、ＬＰ１＝ＬＰ０＋ＬＣと表される。

図８には、補償区間の長さＬＣを、切替不許可区間の長さ（切替不許可区間が複数ある場合はその合計長）と等しくする例を示した。すなわち、Ｎ個の切替不許可区間それぞれの長さをＬＤ［ｘ］とすると、補償区間の長さＬＣは、ＬＣ＝ＬＤ［１］＋・・・＋ＬＤ［Ｎ］と表される。この場合、切替許可区間（運転切替準備区間のうちの切替不許可区間以外の部分）の長さと補償区間の長さとの関係は、図９のグラフのようになる。この方法によれば、運転切替準備区間の実質的な長さを、切替不許可区間が存在しない場合と同等にすることができる。

ただし、運転切替準備区間補償部１４は、余裕をもって十分以上の長さの運転切替準備区間を定めるため、運転切替準備区間の実質的な長さが多少短くなっても支障はないと考えられる。そのため、切替不許可区間の長さが予め定められた閾値よりも短い場合、または、切替不許可区間を除く運転切替準備区間の長さが予め定められた閾値よりも長い場合には、運転切替準備区間を長くしなくてもよい。例えば、切替不許可区間の長さが、運転切替準備区間の長さの２０％以下のときは、運転切替準備区間を長くしないようにしてもよい。この場合、切替許可区間の長さと補償区間の長さとの関係は、図１０のグラフで表される。

また、同様の理由で、運転切替準備区間補償部１４が、運転切替準備区間を長くする量（すなわち補償区間の長さ）を、切替不許可区間の長さよりも短くしてもよい。例えば、補償区間の長さを、切替不許可区間の長さの８０％としてもよい。この場合、切替許可区間の長さと補償区間の長さとの関係は、図１１のグラフで表される。

再び図１に戻り、自動運転制御計画策定装置１０の自動運転制御計画作成部１１は、運転切替準備区間補償部１４によって運転切替準備区間が補償された後の自動運転制御計画を、通知処理装置２２へと送る。

通知処理装置２２は、自動運転制御計画策定装置１０から取得した自動運転制御計画と、位置情報取得装置２０が取得した自車両の現在位置と、地図情報記憶装置２１に記憶されている地図情報とに基づいて、自車両の運転者に情報を提示する通知装置４０を制御する。それにより、通知処理装置２２は、各種の情報を運転者に通知することができる。

例えば、自車両が運転切替準備区間に入るとき、通知処理装置２２は、通知装置４０を用いて、その旨を運転者に通知する。また、自車両が運転切替準備区間に入った後、通知処理装置２２は、通知装置４０を用いて、自車両が切替不許可区間内に位置しているか否かを運転者に通知する。通知処理装置２２が行う通知の具体例は後に示す。

本実施の形態では、通知装置４０は、情報を画像として出力する表示部４１と、情報を音声として出力する音声出力部４２とを備えている。表示部４１が設置される位置は、運転者が視認しやすい位置であれば、自車両内の任意の場所でよい。例えば図１２のように、自車両の運転席のインストルメントパネル６０内に表示部４１を配設することが考えられる。

通知装置４０の表示部４１は、自車両に搭載されたカーナビゲーションシステムの画面でもよい。また、音声出力部４２は、自車両に搭載されたオーディオシステムのスピーカでもよい。さらに、通知装置４０は、携帯電話、スマートフォンなど、表示手段と音声出力手段を有する他の装置を利用して実現されていてもよい。

図１では、通知処理装置２２を自動運転制御計画策定装置１０とは別の装置として示したが、通知処理装置２２は、自動運転制御計画策定装置１０に内蔵されていてもよい。つまり、自動運転制御計画策定装置１０と通知処理装置２２とは一体的に構成されていてもよい。

図１３は、実施の形態１に係る車両制御システムの動作を示すフローチャートである。また、図１４は、図１３のフローにおける「自動運転制御計画策定処理」（ステップＳ１０１）を示すフローチャートである。以下、図１３および図１４を参照しつつ、実施の形態１に係る車両制御システムの動作を説明する。なお、図１３のフローは、自車両の自動運転が実施されるときに実行される。

運転者が、自車両の自動運転を実施するための操作を行うと、自動運転制御計画策定装置１０は、自動運転制御計画を策定する処理である「自動運転制御計画策定処理」を実行する（ステップＳ１０１）。

自動運転制御計画策定処理では、自動運転制御計画策定装置１０において、図１４に示すフローが実行される。まず、自動運転制御計画作成部１１が、自車両の走行予定経路と、地図情報記憶装置２１から取得した地図情報に基づいて、自動運転制御計画を作成する（ステップＳ２０１）。自動運転制御計画には、自動運転区間の計画と運転切替準備区間の計画とが含まれている。

次に、運転負荷算出部１２が、ステップＳ２０１で計画された運転切替準備区間の各地点について、運転者が自車両を手動運転する場合の運転負荷を算出する（ステップＳ２０２）。続いて、運転切替許可判定部１３が、ステップＳ２０２で算出された各地点の運転負荷に基づいて、運転負荷の高い区間を切替不許可区間として抽出する（ステップＳ２０３）。さらに、運転切替許可判定部１３は、抽出した切替不許可区間の長さを算出する（ステップＳ２０４）。切替不許可区間が複数存在する場合には、ステップＳ２０４ではそれらの長さの合計が算出される。

そして、運転切替準備区間補償部１４が、図７および図８で示したように、ステップＳ２０４で算出された切替不許可区間の長さに基づき、運転切替準備区間の始点を変更して、運転切替準備区間を長くする（ステップＳ２０５）。

図１４の自動運転制御計画策定処理が行われることで、運転切替準備区間内に切替不許可区間が存在しても、運転切替準備区間に十分な長さが確保される。なお、ステップＳ２０３で切替不許可区間が１つも抽出されなかった場合、切替不許可区間の長さは０になるので、ステップＳ２０４およびステップＳ２０５をスキップしてもよい。

図１３に戻り、ステップＳ１０１の自動運転制御計画策定処理が完了すると、走行制御装置１が、自車両の自動運転を開始する（ステップＳ１０２）。つまり、自車両の運転権限が運転者から走行制御装置１へと移行し、走行制御装置１は、ステップＳ１０１で策定された自動運転制御計画、および周辺情報検出装置３０が取得した周辺情報に基づいて、制駆動機構２および操舵機構３を自動制御する。

自車両の自動運転が行われている間、通知処理装置２２は、位置情報取得装置２０が取得した自車両の現在位置と、地図情報記憶装置２１に記憶されている地図情報とに基づいて、自車両が運転切替準備区間に到達したか否かを確認する（ステップＳ１０３）。通知処理装置２２は、自車両が運転切替準備区間に到達するまでの間（ステップＳ１０３でＮＯ）、待機する。

自車両が運転切替準備区間に到達すると（ステップＳ１０３でＹＥＳ）、通知処理装置２２は、通知装置４０を用いて、運転切替準備区間の開始を運転者へ通知する（ステップＳ１０４）。ステップＳ１０４の通知の具体例としては、例えば、通知処理装置２２が、自車両が運転切替準備区間に入るタイミングで、通知装置４０の音声出力部４２から、「運転切替準備区間に入りました。」という音声メッセージを出力させることが考えられる。

ステップＳ１０４の通知は、運転切替準備区間に入るタイミングよりも前に行われてもよい。例えば、通知処理装置２２が、自車両が運転切替準備区間に入る１分前のタイミングで、通知装置４０の音声出力部４２から、「１分後に運転切替準備区間に入ります。」という音声メッセージを出力させてもよい。

自車両が運転切替準備区間に到達した後、通知処理装置２２は、自車両と切替不許可区間との位置関係を示す画像を、通知装置４０の表示部４１に表示させる（ステップＳ１０５）。通知処理装置２２は、この画像を表示部４１に表示させることによって、自車両が切替不許可区間に位置しているか否かの情報、すなわち、自車両を手動運転に切り替え可能か否かの情報を、運転者に通知する。以下、自車両と切替不許可区間との位置関係を示す画像を「切替可否通知画像」という。

図１５および図１６は、切替可否通知画像の例を示す図である。例えば、運転切替準備区間の始点が、自動運転区間の終点に到達する２０分前の地点として規定されている場合、自車両が運転切替準備区間に入ると、通知処理装置２２は、図１５のような切替可否通知画像を通知装置４０の表示部４１に表示させる。図１５の切替可否通知画像は、切替不許可区間を含む運転切替準備区間を直線的に表現した画像である区間表示バー１００に、自車両の位置を示す画像である自車位置マーク１０１を合成した画像である。区間表示バー１００には、切替不許可区間に対応する位置を示す切替不許可区間マーク１００ａが含まれる。また、図１５の切替可否通知画像には、自動運転が解除されるまでの残り時間（自車両が運転切替準備区間の終点に到達するまでの残り時間）も表示されている。

図１５の状態から、自車両が走行すると、通知処理装置２２は、自車両の位置の変化に合わせて切替可否通知画像における自車位置マーク１０１の表示位置を変化させる。自車両が切替不許可区間に入ると、通知処理装置２２は、図１６のように、切替可否通知画像に「手動運転への切替不許可」という文字メッセージを追加する。

また、通知処理装置２２は、通知装置４０の音声出力部４２を用いて、自車両が切替不許可区間に位置しているか否かの情報を運転者に通知してもよい。例えば、自車両が切替不許可区間に入るタイミングで、音声出力部４２に「手動運転の切り替えが禁止されました。」という音声メッセージを出力させ、切替不許可区間から出るタイミングで音声出力部４２から「手動運転の切り替えが可能になりました」という音声メッセージを出力させるとよい。

図１３に戻り、走行制御装置１は、自車両の自動運転を実施している間、自車両の現在位置が切替許可区間かどうかを確認する（ステップＳ１０６）。自車両の現在位置が切替許可区間であるとき（ステップＳ１０６でＹＥＳ）、走行制御装置１は、運転者が自車両を手動操作に切り替えるための操作（以下「手動運転切替操作」という）を行ったかどうかを確認する（ステップＳ１０７）。手動運転切替操作としては、例えば、手動運転装置４を用いたオーバーライド操作などが考えられる。ただし、手動運転切替操作は、運転者が自車両を手動運転に切り替える意思を走行制御装置１へ伝達可能なものであればよく、手動運転装置４以外の操作入力装置（不図示）を用いて行われてもよい。

自車両が切替許可区間を走行しているときに手動運転切替操作が行われれば（ステップＳ１０７でＹＥＳ）、通知処理装置２２が、通知装置４０を用いて、自動運転の終了を運転者へ通知して（ステップＳ１０９）、走行制御装置１が自動運転を終了させる（ステップＳ１１０）。その結果、自車両の運転権限が走行制御装置１から運転者へ移行し、運転者が手動運転装置４を用いて自車両を手動運転することになる。

ステップＳ１０９の通知としては、「自動運転を終了し、手動運転へ切り替えます。」といった音声メッセージでもよいし、図１７のように、「自動運転を終了し、手動運転へ切り替えます。」という文字メッセージを表示部４１に表示させてもよい。

自車両が切替不許可区間を走行中の場合（ステップＳ１０６でＮＯ）、ならびに、自車両が切替許可区間を走行中でも手動運転切替操作が行われない場合（ステップＳ１０７でＮＯ）には、走行制御装置１は、運転切替準備区間の終点に到達したかを確認する（ステップＳ１０８）。

自車両が運転切替準備区間の終点に到達していなければ（ステップＳ１０８でＮＯ）、ステップＳ１０５へ戻り、自車両の自動運転が継続される。自車両が運転切替準備区間の終点に到達した場合（ステップＳ１０８でＹＥＳ）、通知処理装置２２が通知装置４０を用いて自動運転の終了を運転者へ通知し（ステップＳ１０９）、走行制御装置１が自動運転を終了させる（ステップＳ１１０）。その結果、自車両の運転権限が走行制御装置１から運転者へ移行し、運転者が手動運転装置４を用いて自車両を手動運転することになる。

上の説明では、ステップＳ１０８でＹＥＳと判断された場合、すなわち、手動運転切替操作が行われないまま自車両が運転切替準備区間の終点に到達した場合でも、ステップＳ１１０で手動運転が開始される例を示した。しかし、手動運転切替操作が行われないまま自車両が運転切替準備区間の終点に到達した場合には、運転者が手動運転を行う準備ができていない状態であるとも考えられる。よって、その場合には、走行制御装置１が、自動運転で自車両を路肩など停止可能な場所に移動させて停止させるようにしてもよい。

ここで、図１５および図１６に示した切替可否通知画像の幾つかの変更例を示す。図１５および図１６では、表示部４１の画面において、区間表示バー１００の表示位置を一定位置に固定し、自車位置マーク１０１の表示位置を自車両の現在位置の変化に合わせて動かす例を示した。しかし、図１８および図１９のように、自車位置マーク１０１の表示位置を一定位置に固定し、区間表示バー１００を自車両の現在位置の変化に合わせてスクロールさせてもよい。

また、図２０のように、表示部４１に表示させる切替可否通知画像を、自車両の位置および切替不許可区間の位置を示す地図の画像１１０（以下「地図画像１１０」という）としてもよい。図２０の地図画像１１０においては、自車両の位置は自車位置マーク１１１によって示されている。また、地図画像１１０では、自動運転区間と、運転切替準備区間の切替許可区間および切替不許可区間と、自動運転不許可区間とが、それぞれ異なる色で表示されており、それによって自動運転区間の位置が示されている。

図２０の地図画像１１０では、自動運転区間、切替許可区間、切替不許可区間および自動運転不許可区間が全て異なる色で表示される例を示した。しかし、切替不許可区間は、自動運転から手動運転への切り替えが許可されない点で、通常の自動運転区間（自動運転区間のうち切替不許可区間を除く区間）と同じであるため、図２１のように、切替不許可区間の色を通常の自動運転区間と同じ色にしてもよい。

また、図２２〜図２５に示すように、自車両が、自動運転区間に位置するときと、切替許可区間に位置するときと、切替不許可区間に位置するときと、自動運転不許可区間に位置するときとで、自車位置マーク１１１の色を変化させてもよい。図２２〜図２５では、表示部４１の画面において、地図画像１１０の表示位置を一定位置に固定し、自車位置マーク１１１の表示位置を自車両の現在位置の変化に合わせて動かす例を示している。しかし、図２６のように、自車位置マーク１１１の表示位置を一定位置に固定し、地図画像１１０を自車両の現在位置の変化に合わせてスクロールさせてもよい。

図２７および図２８は、それぞれ自動運転制御計画策定装置１０のハードウェア構成の一例を示す図である。図１に示した自動運転制御計画策定装置１０の各要素（自動運転制御計画作成部１１、運転負荷算出部１２、運転切替許可判定部１３および運転切替準備区間補償部１４）は、例えば図２７に示す処理回路５０により実現される。すなわち、処理回路５０は、自動運転区間の計画および運転切替準備区間の計画を含む自動運転制御計画を作成する自動運転制御計画作成部１１と、運転切替準備区間の各地点について、運転者が自車両を手動運転する場合に運転者にかかる運転負荷を予測する運転負荷算出部１２と、運転負荷算出部１２が予測した各地点の運転負荷に基づき、運転切替準備区間から切替不許可区間を抽出する運転切替許可判定部１３と、切替不許可区間の長さに応じて運転切替準備区間を長くするように運転切替準備区間の始点を変更する運転切替準備区間補償部１４と、を備える。処理回路５０には、専用のハードウェアが適用されてもよいし、メモリに格納されるプログラムを実行するプロセッサ（ＣＰＵ（Central Processing Unit）、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、ＤＳＰ（Digital Signal Processor））が適用されてもよい。

処理回路５０が専用のハードウェアである場合、処理回路５０は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、またはこれらを組み合わせたものなどが該当する。自動運転制御計画策定装置１０の各要素の機能のそれぞれは、複数の処理回路で実現されてもよいし、それらの機能がまとめて一つの処理回路で実現されてもよい。

図２８は、処理回路５０がプロセッサ５１を用いて構成されている場合における自動運転制御計画策定装置１０のハードウェア構成を示している。この場合、自動運転制御計画策定装置１０の各要素の機能は、ソフトウェア等（ソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェア）との組み合わせにより実現される。ソフトウェア等はプログラムとして記述され、メモリ５２に格納される。処理回路５０としてのプロセッサ５１は、メモリ５２に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、各部の機能を実現する。すなわち、自動運転制御計画策定装置１０は、処理回路５０により実行されるときに、自動運転区間の計画および運転切替準備区間の計画を含む自動運転制御計画を作成する処理と、運転切替準備区間の各地点について、運転者が自車両を手動運転する場合に運転者にかかる運転負荷を予測する処理と、運転負荷算出部１２が予測した各地点の運転負荷に基づき、運転切替準備区間から切替不許可区間を抽出する処理と、切替不許可区間の長さに応じて運転切替準備区間を長くするように運転切替準備区間の始点を変更する処理と、が結果的に実行されることになるプログラムを格納するためのメモリ５２を備える。換言すれば、このプログラムは、自動運転制御計画策定装置１０の各要素の動作の手順や方法をコンピュータに実行させるものであるともいえる。

ここで、メモリ５２は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリー、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable Read Only Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）などの、不揮発性または揮発性の半導体メモリ、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）およびそのドライブ装置等、または、今後使用されるあらゆる記憶媒体であってもよい。

以上、自動運転制御計画策定装置１０の各要素の機能が、ハードウェアおよびソフトウェア等のいずれか一方で実現される構成について説明した。しかしこれに限ったものではなく、自動運転制御計画策定装置１０の一部の要素を専用のハードウェアで実現し、別の一部の要素をソフトウェア等で実現する構成であってもよい。例えば、一部の要素については専用のハードウェアとしての処理回路５０でその機能を実現し、他の一部の要素についてはプロセッサ５１としての処理回路５０がメモリ５２に格納されたプログラムを読み出して実行することによってその機能を実現することが可能である。

以上のように、自動運転制御計画策定装置１０は、ハードウェア、ソフトウェア等、またはこれらの組み合わせによって、上述の各機能を実現することができる。

＜実施の形態２＞
図２９は、本発明の実施の形態２に係る車両制御システムの構成を示すブロック図である。図２９の車両制御システムの構成は、図１の構成に対し、交通情報取得装置２３を追加した構成となっている。交通情報取得装置２３は、例えば渋滞情報や工事区間情報、車線規制情報などの交通情報を取得する。将来的に、道路網を走行する全ての他車両の現在位置の情報、走行予定経路の情報、車種の情報を外部のサーバーから取得できる環境が整えば、交通情報取得装置２３は、それらの情報を取得してもよい。

実施の形態２では、運転負荷算出部１２は、交通情報取得装置２３が取得する情報を考慮に入れて、運転切替準備区間内の各区間の運転負荷を算出する。例えば、交通情報を考慮して、渋滞発生区間や工事区間、車線規制区間などは運転負荷を高めに見積もるようにするとよい。

また、他車両の現在位置および走行予定経路の情報から、自車両が運転切替準備区間を走行するときに自車両の周辺に存在するであろう他車両の状況を予測し、その予測結果を考慮に入れて運転負荷を算出してもよい。例えば、自車両が運転切替準備区間を走行するときに自車両の周辺に位置すると予測される他車両の車種を検出し、自車両の周辺に、自車両とは車格（例えば、ボディサイズやエンジンまたはモーターの最大出力などの区分）が大きく異なる他車両が存在すると予測される区間は他の区間よりも運転負荷を高く見積もるようにすることが考えられる。

また、運転負荷算出部１２は、交通情報取得装置２３が取得する情報から、自車両が運転切替準備区間を走行するときの自車両の自動運転の状況を予測し、その予測結果を考慮に入れて運転負荷を算出してもよい。例えば、自車両が他車両を追い越しすることが予測される区間や、車線変更を行うと予測される区間では、運転負荷を高めに見積もるようにすることが考えられる。

運転負荷算出部１２が、交通情報取得装置２３が取得する情報に基づいて各区間の運転負荷を算出することを除いて、車両制御システムの動作は実施の形態１（図１３および図１４）と同様である。ただし、交通情報や他車両の走行予定経路は時間によって変化するため、自車両の自動運転が開始された後も、交通情報取得装置２３が取得した情報に変化が生じたとき、あるいは一定時間ごとに、自動運転制御計画策定装置１０が図１４の自動運転制御計画策定処理を実行して、自動運転制御計画を更新してもよい。

実施の形態２によれば、交通情報や他車両の状況、自車両の自動運転の状況などを考慮して、それらの状況に応じた自動運転制御計画を策定することができる。

なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

この発明は詳細に説明されたが、上記した説明は、すべての局面において、例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。

１ 走行制御装置、２ 制駆動機構、３ 操舵機構、４ 手動運転装置、１０ 自動運転制御計画策定装置、１１ 自動運転制御計画作成部、１２ 運転負荷算出部、１３ 運転切替許可判定部、１４ 運転切替準備区間補償部、２０ 位置情報取得装置、２１ 地図情報記憶装置、２２ 通知処理装置、２３ 交通情報取得装置、３０ 周辺情報検出装置、３１ カメラ、３２ ミリ波レーダ、３３ 超音波センサ、３４ レーザレーダ、４０ 通知装置、４１ 表示部、４２ 音声出力部、５０ 処理回路、５１ プロセッサ、５２ メモリ、６０ インストルメントパネル、１００ 区間表示バー、１００ａ 切替不許可区間マーク、１０１ 自車位置マーク、１１０ 地図画像、１１１ 自車位置マーク。

Claims (20)

1. 自車両を自動運転させる区間である自動運転区間の計画および前記自動運転区間の終盤において前記自車両を自動運転から手動運転へ切り替えるための区間である運転切替準備区間の計画を含む、自動運転制御計画を作成する自動運転制御計画作成部と、
   前記運転切替準備区間の各地点について、運転者が前記自車両を手動運転する場合に前記運転者にかかる運転負荷を予測する運転負荷算出部と、
   前記運転負荷算出部が予測した各地点の運転負荷に基づき、前記運転切替準備区間から、自動運転から手動運転への切り替えを許可しない区間である切替不許可区間を抽出する運転切替許可判定部と、
   前記運転切替準備区間内に前記切替不許可区間が存在した場合、前記切替不許可区間の長さに応じて、前記運転切替準備区間を長くするように前記運転切替準備区間の始点を変更する運転切替準備区間補償部と、
   を備える自動運転制御計画策定装置。
2. 前記運転負荷算出部は、前記運転切替準備区間の各地点の道路形状または道路属性に基づいて前記運転負荷を算出する
   請求項１に記載の自動運転制御計画策定装置。
3. 前記運転負荷算出部は、交通情報を考慮に入れて前記運転負荷を算出する
   請求項１に記載の自動運転制御計画策定装置。
4. 前記運転負荷算出部は、前記運転切替準備区間を走行するときに前記自車両の周辺に存在する他車両の状況を予測し、前記他車両の状況の予測結果を考慮に入れて前記運転負荷を算出する
   請求項１に記載の自動運転制御計画策定装置。
5. 前記運転負荷算出部は、前記運転切替準備区間を走行するときの前記自車両の自動運転の状況を予測し、前記自車両の自動運転の状況の予測結果を考慮に入れて前記運転負荷を算出する
   請求項１に記載の自動運転制御計画策定装置。
6. 前記運転切替準備区間補償部は、前記切替不許可区間の長さに基づいて、前記運転切替準備区間を長くする量を決定する
   請求項１に記載の自動運転制御計画策定装置。
7. 前記運転切替準備区間補償部は、前記切替不許可区間と同じ長さだけ前記運転切替準備区間を長くする
   請求項６に記載の自動運転制御計画策定装置。
8. 前記運転切替準備区間補償部は、前記切替不許可区間よりも短い長さだけ前記運転切替準備区間を長くする
   請求項６に記載の自動運転制御計画策定装置。
9. 前記運転切替準備区間補償部は、前記切替不許可区間の長さが予め定められた閾値よりも短いときは、前記運転切替準備区間を長くしない
   請求項６に記載の自動運転制御計画策定装置。
10. 前記運転切替準備区間補償部は、前記切替不許可区間を除く前記運転切替準備区間の長さが予め定められた閾値よりも長いときは、前記運転切替準備区間を長くしない
    請求項６に記載の自動運転制御計画策定装置。
11. 前記運転者への通知を行う通知装置を用いて、前記自車両が前記運転切替準備区間に入ることを前記運転者に通知する通知処理装置をさらに備える
    請求項１に記載の自動運転制御計画策定装置。
12. 前記自車両が前記運転切替準備区間に入ることの通知は、前記自車両が前記運転切替準備区間に入る前のタイミングで行われる
    請求項１１に記載の自動運転制御計画策定装置。
13. 前記運転者への通知を行う通知装置を用いて、前記自車両が前記切替不許可区間内に位置しているか否かを前記運転者に通知する通知処理装置をさらに備える
    請求項１に記載の自動運転制御計画策定装置。
14. 前記通知装置は表示部を備えており、
    前記通知処理装置は、前記自車両と前記切替不許可区間との位置関係を示す画像を前記表示部に表示させる
    請求項１３に記載の自動運転制御計画策定装置。
15. 前記自車両と前記切替不許可区間との位置関係を示す画像は、前記切替不許可区間を含む前記運転切替準備区間を直線的に表現した画像に、前記自車両の位置を示す画像を合成した画像である
    請求項１４に記載の自動運転制御計画策定装置。
16. 前記通知処理装置は、前記自車両の位置を示す画像を前記表示部の画面の一定位置に表示し、前記運転切替準備区間を直線的に表現した画像を、前記自車両の位置の変化に応じてスクロールさせる
    請求項１５に記載の自動運転制御計画策定装置。
17. 前記自車両と前記切替不許可区間との位置関係を示す画像は、前記自車両の位置および前記切替不許可区間の位置を示す地図の画像である
    請求項１４に記載の自動運転制御計画策定装置。
18. 前記通知処理装置は、前記地図の画像を前記自車両の位置の変化に応じてスクロールさせる
    請求項１７に記載の自動運転制御計画策定装置。
19. 前記表示部は、前記自車両のインストルメントパネル内に配置されている
    請求項１４に記載の自動運転制御計画策定装置。
20. 自動運転制御計画策定装置における自動運転制御計画の策定方法であって、
    前記自動運転制御計画策定装置の自動運転制御計画作成部が、自車両を自動運転させる区間である自動運転区間の計画および前記自動運転区間の終盤において前記自車両を自動運転から手動運転へ切り替えるための区間である運転切替準備区間の計画を含む、自動運転制御計画を作成し、
    前記自動運転制御計画策定装置の運転負荷算出部が、前記運転切替準備区間の各地点について、運転者が前記自車両を手動運転する場合に前記運転者にかかる運転負荷を予測し、
    前記自動運転制御計画策定装置の運転切替許可判定部が、前記運転負荷算出部が予測した各地点の運転負荷に基づき、前記運転切替準備区間から、自動運転から手動運転への切り替えを許可しない区間である切替不許可区間を抽出し、
    前記自動運転制御計画策定装置の運転切替準備区間補償部が、前記運転切替準備区間内に前記切替不許可区間が存在した場合、前記切替不許可区間の長さに応じて前記運転切替準備区間を長くするように、前記運転切替準備区間の始点を変更する、
    自動運転制御計画の策定方法。

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