JP6846431B2 - 車両制御システム、車両制御方法、および車両制御プログラム - Google Patents

Description

本発明は、車両制御システム、車両制御方法、および車両制御プログラムに関する。

近年、目的地までの経路に沿って自車両が自動的に走行するように制御する技術について研究が進められている。これに関連して、運転者の操作により自車両の自動運転の開始を指示がなされた場合に、自動運転の目的地が設定されているか否かに基づいて自動運転のモードを決定し、目的地が設定されていない場合は、自動運転のモードを、自車両の現在の走行路に沿って走行する自動運転又は自動停車に決定する運転支援装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

国際公開第２０１１／１５８３４７号

しかしながら、従来の技術では、自動運転時における運転席に着座する乗員の交代については考慮されていなかった。

本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、自動運転中において、スムーズに運転席に着座する乗員の交代を行わせることができる車両制御システム、車両制御方法、および車両制御プログラムを提供することを目的の一つとする。

（１）：車両の加減速または操舵のうち少なくとも一方を自動的に制御する自動運転を実行する自動運転制御部と、前記自動運転制御部により実行される自動運転のモードを設定する設定部であって、前記車両の乗員が運転席に着座している必要のあるモードで自動運転が実行されており且つ所定の条件が成立した場合に、前記自動運転のモードを、前記運転席に着座する乗員の交代を可能にする交代可能モードに設定するモード設定部と、を備え、前記自動運転制御部は、自動運転の度合が異なる複数の自動運転モードのうちから選択した自動運転モードを実行し、前記モード設定部は、前記自動運転制御部により実行されている自動運転モードに応じて第１の所定時間を設定し、前記交代可能モードを設定してから第１の所定時間経過後、前記交代可能モードを無効にする車両制御システムである。

（２）：上記（１）の車両制御システムであって、前記車両の乗員が運転席に着座しているか否かを判定する着座判定部を更に備え、前記モード設定部は、前記交代可能モードが設定されていない場合において、前記着座判定部により前記車両の乗員が運転席に着座していないと判定された場合に、情報出力部に警報を出力させる。

（３）：上記（１）の車両制御システムであって、前記車両の乗員が運転席に着座しているか否かを判定する着座判定部を更に備え、前記自動運転制御部は、前記モード設定部により前記交代可能モードが設定されていない場合において、前記着座判定部により前記車両の乗員が運転席に着座していないと判定された場合に、前記自動運転の実行を停止する。

（４）：上記（１）の車両制御システムであって、前記モード設定部は、前記第１の所定時間に関する情報を情報出力部に出力させる。

（５）：上記（１）から（４）のうちいずれかの車両制御システムであって、前記所定の条件は、前記車両の走行状態が所定の走行状態であるときに成立する。

（６）：上記（５）の車両制御システムであって、前記所定の走行状態とは、前記車両が自動車専用道路を走行している状態である。

（７）：上記（５）の車両制御システムであって、前記所定の走行状態とは、前記車両が走行している車線を維持して走行している状態である。

（８）：上記（５）の車両制御システムであって、前記所定の走行状態とは、前記車両が車線変更、追い越し走行、合流ポイントの走行、および、分岐ポイントの走行のいずれも行っていない状態である。

（９）：上記（５）の車両制御システムであって、前記所定の走行状態は、所定時間以内において、前記車両が車線変更、追い越し走行、合流ポイントの走行、分岐ポイントの走行、および、前記自動運転の終了のいずれも行う予定がない状態である。

（１０）：上記（１）から（９）のうちいずれかの車両制御システムであって、前記所定の条件は、前記車両の乗員によって所定の操作が実行されたことを含む。

（１１）：上記（１）から（１０）のうちいずれかの車両制御システムであって、前記自動運転制御部は、前記交代可能モードを実行中である場合、自動運転に関する一部の機能を制限する。

（１２）：上記（１１）の車両制御システムであって、前記一部の機能とは、車線変更を実行する機能、追い越しを実行する機能、合流車線から本線に合流する走行を実行する機能、または前記車両が分岐ポイントにおいて本線から分岐車線に向かって走行を実行する機能、目的地を変更する機能のうち少なくとも１つ以上の機能である。

（１３）：上記（１）から（１２）のうちいずれかの車両制御システムであって、前記自動運転制御部は、前記交代可能モードに設定されている場合、自動的に制御する他車両との距離を、前記交代可能モードが設定されていない場合に比して長くする。

（１４）：上記（１）から（１３）のうちいずれかの車両制御システムであって、前記モード設定部により交代可能モードに設定された場合、前記乗員が着座する運転席の形態を変化させる運転席制御部を更に備える。

（１５）：上記（１）の車両制御システムであって、前記車両の乗員が運転席に着座しているか否かを判定する着座判定部を更に備え、前記モード設定部は、前記交代可能モードに設定した後、前記着座判定部により乗員の交代が検知された場合に、前記交代可能モードを終了する。

（１６）：車載コンピュータが、車両の加減速または操舵のうち少なくとも一方を自動的に制御する自動運転を実行する自動運転制御部により実行される自動運転のモードを設定し、前記車両の乗員が運転席に着座している必要のあるモードで自動運転が実行されており且つ所定の条件が成立した場合に、前記自動運転のモードを、前記運転席に着座する乗員の交代を可能にする交代可能モードに設定する車両制御方法であって、自動運転の度合が異なる複数の自動運転モードのうちから選択した自動運転モードを実行し、前記自動運転制御部により実行されている自動運転モードに応じて第１の所定時間を設定し、前記交代可能モードを設定してから第１の所定時間経過後、前記交代可能モードを無効にする車両制御方法である。

（１７）：車載コンピュータに、車両の加減速または操舵のうち少なくとも一方を自動的に制御する自動運転を実行する自動運転制御部により実行される自動運転のモードを設定させる処理と、前記車両の乗員が運転席に着座している必要のあるモードで自動運転が実行されており且つ所定の条件が成立した場合に、前記自動運転のモードを、前記運転席に着座する乗員の交代を可能にする交代可能モードに設定させる処理と、を実行させる車両制御プログラムであって、自動運転の度合が異なる複数の自動運転モードのうちから選択した自動運転モードを実行させる処理と、前記自動運転制御部により実行されている自動運転モードに応じて第１の所定時間を設定させる処理と、前記交代可能モードを設定してから第１の所定時間経過後、前記交代可能モードを無効にさせる処理と、を実行させる車両制御プログラムである。

上記（１）、（１５）−（１７）によれば、モード設定部が、車両の乗員が運転席に着座している必要のあるモードで自動運転が実行されており且つ所定の条件が成立した場合に、運転席に着座する乗員の交代を可能にする交代可能モードにモードを設定することにより、自動運転中において、スムーズに運転席に着座する車両の乗員の交代を行わせることができる。

上記（２）、（３）によれば、モード設定部は、交代可能モードが設定されていない場合において、車両の乗員が運転席に着座していないと判定された場合に、情報出力部に警報を出力させたり、自動運転の実行を停止させたりすることに安全性をより向上させることができる。

上記（４）によれば、モード設定部は、第１の所定時間に関する情報を情報出力部に出力させることにより、車両の乗員は交代可能モードの残存時間など交代可能モードに関する情報を認識することができる。

上記（５）−（９）によれば、所定の条件は、車両の走行状態が所定の走行状態であるときに成立する。具体的には、車両の挙動が安定した状態であるときに、所定の条件は成立することにより、車両の乗員の交代がよりスムーズにできる。

上記（１０）によれば、所定の条件は、前記車両の乗員によって所定の操作が実行されたことを含むため、より確実に交代可能モードを設定することができる。

上記（１１）、（１２）によれば、交代可能モードを実行中である場合、自動運転に関する一部の機能が制限されるため、交代可能モードが設定されているときの車両の挙動が安定する。

上記（１３）によれば、交代可能モードを実行中である場合、交代可能モードが設定されていない場合に比して車間距離が長くなるため、前走車両が減速した場合であっても車両の挙動が大きく変化することを抑制することができる。

上記（１４）によれば、交代可能モードに設定された場合、前記車両の乗員が着座する運転席の形態を変化させることにより、車両の乗員は着座および非着座を容易に行うことができる。

自動運転制御ユニット１００を含む車両システム１の構成図である。 自車位置認識部１２２により走行車線Ｌ１に対する自車両Ｍの相対位置および姿勢が認識される様子を示す図である。 推奨車線に基づいて目標軌道が生成される様子を示す図である。 モード設定部１２４を中心に実行される処理の流れを示すフローチャートである。 表示部３４に表示される画像ＩＭの一例を示す図である。 運転席９４が変化する様子の一例を示す図である。 所定の条件を満たす走行状態と、所定の条件を満たさない走行状態との一例を示す図である。 所定の条件を満たすリンクＩＤと、所定の条件を満たさないリンクＩＤとの一例を示す図である。 第２実施形態のモード設定部１２４により実行される処理の流れを示すフローチャートである。 表示部３４に表示される画像ＩＭ１の一例を示す図である。 第３実施形態の行動計画生成部１２３により実行される処理の流れを示すフローチャートである。

以下、図面を参照し、本発明の車両制御システム、車両制御方法、および車両制御プログラムの実施形態について説明する。

以下、図面を参照し、本発明の車両制御システム、車両制御方法、および車両制御プログラムの実施形態について説明する。

＜第１実施形態＞
［全体構成］
図１は、自動運転制御ユニット１００を含む車両システム１の構成図である。車両システム１が搭載される車両は、例えば、二輪や三輪、四輪等の車両であり、その駆動源は、ディーゼルエンジンやガソリンエンジンなどの内燃機関、電動機、或いはこれらの組み合わせである。電動機は、内燃機関に連結された発電機による発電電力、或いは二次電池や燃料電池の放電電力を使用して動作する。

車両システム１は、例えば、カメラ１０と、レーダ装置１２と、ファインダ１４と、物体認識装置１６と、通信装置２０と、ＨＭＩ（Human Machine Interface）３０と、ＥＴＣ（Electronic Toll Collection system）車載器４０と、ナビゲーション装置５０と、ＭＰＵ（Micro-Processing Unit）６０と、車両センサ７０と、運転操作子８０と、車室内カメラ９０と、運転席駆動部９２と、運転席９４と、自動運転制御ユニット１００と、走行駆動力出力装置２００と、ブレーキ装置２１０と、ステアリング装置２２０とを備える。これらの装置や機器は、ＣＡＮ（Controller Area Network）通信線等の多重通信線やシリアル通信線、無線通信網等によって互いに接続される。なお、図１に示す構成はあくまで一例であり、構成の一部が省略されてもよいし、更に別の構成が追加されてもよい。「車両制御システム」は、例えば、車室内カメラ９０と、行動計画生成部１２３と、モード設定部１２４と、着座判定部１３０と、走行制御部１４１とを含む。

カメラ１０は、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の固体撮像素子を利用したデジタルカメラである。カメラ１０は、車両システム１が搭載される車両（以下、自車両Ｍと称する）の任意の箇所に一つまたは複数が取り付けられる。前方を撮像する場合、カメラ１０は、フロントウインドシールド上部やルームミラー裏面等に取り付けられる。カメラ１０は、例えば、周期的に繰り返し自車両Ｍの周辺を撮像する。カメラ１０は、ステレオカメラであってもよい。

レーダ装置１２は、自車両Ｍの周辺にミリ波などの電波を放射すると共に、物体によって反射された電波（反射波）を検出して少なくとも物体の位置（距離および方位）を検出する。レーダ装置１２は、自車両Ｍの任意の箇所に一つまたは複数が取り付けられる。レーダ装置１２は、ＦＭ−ＣＷ（Frequency Modulated Continuous Wave）方式によって物体の位置および速度を検出してもよい。

ファインダ１４は、照射光に対する散乱光を測定し、対象までの距離を検出するＬＩＤＡＲ（Light Detection and Ranging、或いはLaser Imaging Detection and Ranging）である。ファインダ１４は、自車両Ｍの任意の箇所に一つまたは複数が取り付けられる。

物体認識装置１６は、カメラ１０、レーダ装置１２、およびファインダ１４のうち一部または全部による検出結果に対してセンサフュージョン処理を行って、物体の位置、種類、速度などを認識する。物体認識装置１６は、認識結果を自動運転制御ユニット１００に出力する。

通信装置２０は、例えば、セルラー網やＷｉ−Ｆｉ網、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＤＳＲＣ（Dedicated Short Range Communication）などを利用して、自車両Ｍの周辺に存在する他車両と通信し、或いは無線基地局を介して各種サーバ装置と通信する。

ＨＭＩ３０は、自車両Ｍの乗員に対して各種情報を提示すると共に、乗員による入力操作を受け付ける。ＨＭＩ３０は、交代可能モード設定スイッチ３２や表示部３４、各種表示装置、スピーカ、ブザー、タッチパネル、スイッチ、キーなどを含む。表示部３４は、例えば、入力操作部と一体として形成された、いわゆるタッチパネルである。交代可能モード設定スイッチ３２の機能については後述する。

ナビゲーション装置５０は、例えば、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）受信機５１と、ナビＨＭＩ５２と、経路決定部５３とを備え、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）やフラッシュメモリなどの記憶装置に第１地図情報５４を保持している。ＧＮＳＳ受信機は、ＧＮＳＳ衛星から受信した信号に基づいて、自車両Ｍの位置を特定する。自車両Ｍの位置は、車両センサ７０の出力を利用したＩＮＳ（Inertial Navigation System）によって特定または補完されてもよい。ナビＨＭＩ５２は、表示装置、スピーカ、タッチパネル、キーなどを含む。ナビＨＭＩ５２は、前述したＨＭＩ３０と一部または全部が共通化されてもよい。経路決定部５３は、例えば、ＧＮＳＳ受信機５１により特定された自車両Ｍの位置（或いは入力された任意の位置）から、ナビＨＭＩ５２を用いて乗員により入力された目的地までの経路を、第１地図情報５４を参照して決定する。第１地図情報５４は、例えば、道路を示すリンクと、リンクによって接続されたノードとによって道路形状が表現された情報である。第１地図情報５４は、道路の曲率やＰＯＩ（Point Of Interest）情報などを含んでもよい。経路決定部５３により決定された経路は、ＭＰＵ６０に出力される。また、ナビゲーション装置５０は、経路決定部５３により決定された経路に基づいて、ナビＨＭＩ５２を用いた経路案内を行ってもよい。なお、ナビゲーション装置５０は、例えば、ユーザの保有するスマートフォンやタブレット端末等の端末装置の機能によって実現されてもよい。また、ナビゲーション装置５０は、通信装置２０を介してナビゲーションサーバに現在位置と目的地を送信し、ナビゲーションサーバから返信された経路を取得してもよい。

ＭＰＵ６０は、例えば、推奨車線決定部６１として機能し、ＨＤＤやフラッシュメモリなどの記憶装置に第２地図情報６２を保持している。推奨車線決定部６１は、ナビゲーション装置５０から提供された経路を複数のブロックに分割し（例えば、車両進行方向に関して１００［ｍ］毎に分割し）、第２地図情報６２を参照してブロックごとに目標車線を決定する。推奨車線決定部６１は、左から何番目の車線を走行するといった決定を行う。推奨車線決定部６１は、経路において分岐箇所や合流箇所などが存在する場合、自車両Ｍが、分岐先に進行するための合理的な経路を走行できるように、推奨車線を決定する。

第２地図情報６２は、第１地図情報５４よりも高精度な地図情報である。第２地図情報６２は、例えば、車線の中央の情報あるいは車線の境界の情報等を含んでいる。また、第２地図情報６２には、道路情報、交通規制情報、住所情報（住所・郵便番号）、施設情報、電話番号情報などが含まれてよい。道路情報には、高速道路、有料道路、国道、都道府県道といった道路の種別を表す情報や、道路の車線数、各車線の幅員、道路の勾配、道路の位置（経度、緯度、高さを含む３次元座標）、車線のカーブの曲率、車線の合流および分岐ポイントの位置、道路に設けられた標識等の情報が含まれる。第２地図情報６２は、通信装置２０を用いて他装置にアクセスすることにより、随時、アップデートされてよい。

車両センサ７０は、自車両Ｍの速度を検出する車速センサ、加速度を検出する加速度センサ、鉛直軸回りの角速度を検出するヨーレートセンサ、自車両Ｍの向きを検出する方位センサ等を含む。

運転操作子８０は、例えば、アクセルペダル、ブレーキペダル、シフトレバー、ステアリングホイールその他の操作子を含む。運転操作子８０には、操作量あるいは操作の有無を検出するセンサが取り付けられており、その検出結果は、自動運転制御ユニット１００、もしくは、走行駆動力出力装置２００、ブレーキ装置２１０、およびステアリング装置２２０のうち一方または双方に出力される。

車室内カメラ９０は、運転席９４および運転席９４付近に存在する乗員を中心に車室内の風景を撮像する。車室内カメラ９０の撮像画像は、自動運転制御ユニット１００に出力される。運転席駆動部９２（運転席制御部）は、自動運転制御ユニット１００の指示によって、運転席９４の位置や運転席９４の背もたれの角度を変化させる。

自動運転制御ユニット１００は、例えば、第１制御部１２０と、着座判定部１３０と、第２制御部１４０とを備える。第１制御部１２０と着座判定部１３０と第２制御部１４０とは、それぞれ、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサがプログラム（ソフトウェア）を実行することで実現される。また、各機能部のうち一部または全部は、ＬＳＩ（Large Scale Integration）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）などのハードウェアによって実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアの協働によって実現されてもよい。

第１制御部１２０は、例えば、外界認識部１２１と、自車位置認識部１２２と、行動計画生成部１２３とを備える。

外界認識部１２１は、カメラ１０、レーダ装置１２、およびファインダ１４から物体認識装置１６を介して入力される情報に基づいて、周辺車両の位置、および速度、加速度等の状態を認識する。周辺車両の位置は、その周辺車両の重心やコーナー等の代表点で表されてもよいし、周辺車両の輪郭で表現された領域で表されてもよい。周辺車両の「状態」とは、周辺車両の加速度やジャーク、あるいは「行動状態」（例えば車線変更をしている、またはしようとしているか否か）を含んでもよい。また、外界認識部１２１は、周辺車両に加えて、ガードレールや電柱、駐車車両、歩行者その他の物体の位置を認識してもよい。

自車位置認識部１２２は、例えば、自車両Ｍが走行している車線（走行車線）、並びに走行車線に対する自車両Ｍの相対位置および姿勢を認識する。自車位置認識部１２２は、例えば、第２地図情報６２から得られる道路区画線のパターン（例えば実線と破線の配列）と、カメラ１０によって撮像された画像から認識される自車両Ｍの周辺の道路区画線のパターンとを比較することで、走行車線を認識する。この認識において、ナビゲーション装置５０から取得される自車両Ｍの位置やＩＮＳによる処理結果が加味されてもよい。

そして、自車位置認識部１２２は、例えば、走行車線に対する自車両Ｍの位置や姿勢を認識する。図２は、自車位置認識部１２２により走行車線Ｌ１に対する自車両Ｍの相対位置および姿勢が認識される様子を示す図である。自車位置認識部１２２は、例えば、自車両Ｍの基準点（例えば重心）の走行車線中央ＣＬからの乖離ＯＳ、および自車両Ｍの進行方向の走行車線中央ＣＬを連ねた線に対してなす角度θを、走行車線Ｌ１に対する自車両Ｍの相対位置および姿勢として認識する。なお、これに代えて、自車位置認識部１２２は、自車線Ｌ１のいずれかの側端部に対する自車両Ｍの基準点の位置などを、走行車線に対する自車両Ｍの相対位置として認識してもよい。自車位置認識部１２２により認識される自車両Ｍの相対位置は、推奨車線決定部６１および行動計画生成部１２３に提供される。

行動計画生成部１２３は、推奨車線決定部６１により決定された推奨車線を走行するように、且つ、自車両Ｍの周辺状況に対応できるように、自動運転において順次実行されるイベントを決定する。イベントには、例えば、一定速度で同じ走行車線を走行する定速走行イベント、前走車両に追従する追従走行イベント、車線変更イベント、合流イベント、分岐イベント、緊急停止イベント、自動運転を終了して手動運転に切り替えるためのハンドオーバイベントなどがある。また、これらのイベントの実行中に、自車両Ｍの周辺状況（周辺車両や歩行者の存在、道路工事による車線狭窄など）に基づいて、回避のための行動が計画される場合もある。

行動計画生成部１２３は、自車両Ｍが将来走行する目標軌道を生成する。目標軌道は、例えば、速度要素を含んでいる。例えば、目標軌道は、所定のサンプリング時間（例えば０コンマ数［ｓｅｃ］程度）ごとに将来の基準時刻を複数設定し、それらの基準時刻に到達すべき目標地点（軌道点）の集合として生成される。このため、軌道点同士の間隔が広い場合、その軌道点の間の区間を高速に走行することを示している。

図３は、推奨車線に基づいて目標軌道が生成される様子を示す図である。図示するように、推奨車線は、目的地までの経路に沿って走行するのに都合が良いように設定される。行動計画生成部１２３は、推奨車線の切り替わり地点の所定距離手前（イベントの種類に応じて決定されてよい）に差し掛かると、車線変更イベント、分岐イベント、合流イベントなどを起動する。各イベントの実行中に、障害物を回避する必要が生じた場合には、図示するように回避軌道が生成される。

行動計画生成部１２３は、例えば、目標軌道の候補を複数生成し、安全性と効率性の観点に基づいて、その時点での最適な目標軌道を選択する。

モード設定部１２４および着座判定部１３０の処理の詳細については後述する。

第２制御部１４０は、走行制御部１４１を備える。走行制御部１４１は、行動計画生成部１２３によって生成された目標軌道を、予定の時刻通りに自車両Ｍが通過するように、走行駆動力出力装置２００、ブレーキ装置２１０、およびステアリング装置２２０を制御する。

走行駆動力出力装置２００は、車両が走行するための走行駆動力（トルク）を駆動輪に出力する。走行駆動力出力装置２００は、例えば、内燃機関、電動機、および変速機などの組み合わせと、これらを制御するＥＣＵとを備える。ＥＣＵは、走行制御部１４１から入力される情報、或いは運転操作子８０から入力される情報に従って、上記の構成を制御する。

ブレーキ装置２１０は、例えば、ブレーキキャリパーと、ブレーキキャリパーに油圧を伝達するシリンダと、シリンダに油圧を発生させる電動モータと、ブレーキＥＣＵとを備える。ブレーキＥＣＵは、走行制御部１４１から入力される情報、或いは運転操作子８０から入力される情報に従って電動モータを制御し、制動操作に応じたブレーキトルクが各車輪に出力されるようにする。ブレーキ装置２１０は、運転操作子８０に含まれるブレーキペダルの操作によって発生させた油圧を、マスターシリンダを介してシリンダに伝達する機構をバックアップとして備えてよい。なお、ブレーキ装置２１０は、上記説明した構成に限らず、走行制御部１４１から入力される情報に従ってアクチュエータを制御して、マスターシリンダの油圧をシリンダに伝達する電子制御式油圧ブレーキ装置であってもよい。

ステアリング装置２２０は、例えば、ステアリングＥＣＵと、電動モータとを備える。電動モータは、例えば、ラックアンドピニオン機構に力を作用させて転舵輪の向きを変更する。ステアリングＥＣＵは、走行制御部１４１から入力される情報、或いは運転操作子８０から入力される情報に従って、電動モータを駆動し、転舵輪の向きを変更させる。

［モード設定］
以下、自動運転におけるモード設定について説明する。モード設定部１２４は、行動計画生成部１２３により決定されたイベントや、目標軌道等に基づいて、自動運転モードを決定する。実施形態における自動運転モードには、例えば、自動運転の度合が高い第１自動運転モードと、第１自動運転モードに比して自動運転の度合が低い第２自動運転モードと、交代可能モードとが含まれる。第１自動運転モードは、車両の乗員が周辺を監視する必要がなく、乗員が運転席９４に着座している必要がない自動運転モードである。第２自動運転モードは、例えば、車両の乗員が周辺を監視する必要があり、いずれかの乗員が運転席９４に着座している必要がある自動運転モードである。「監視する必要がある」とは、自動運転が予期せず停止する可能性があり、直ちに乗員が手動運転で引き継ぐ必要があることを意味する。

交代可能モードは、第２自動運転モードで自動運転が実行されており且つ所定の条件が成立した場合に、一時的に設定される自動運転のモードである。交代可能モードが設定されている場合、一時的に乗員が運転席９４から離れ、他の乗員が運転席９４に着座することで運転席９４に着座する乗員の交代が可能となる。詳細は、図４のフローチャートを用いて説明する。

また、交代可能モードは、他の自動運転モードに比して、より自車両Ｍの走行状態や挙動が安定するように自車両Ｍを制御する自動運転モードである。モード設定部１２４が交代可能モードを設定した場合に、以下のような制御が、行動計画生成部１２３により実行される。例えば、行動計画生成部１２３は、自動的に制御する他車両との車間距離を、交代可能モードが設定されていない場合に比して長くする。また、行動計画生成部１２３は、加減速を他の自動運転モードに比して抑制する。

なお、交代可能モードが終了した場合、交代可能モードが実行される前に実行されていた自動運転モードが実行されてもよいし、イベントや周辺の状況に基づいて決定された自動運転モードが実行されてもよい。

［着座判定部の処理］
着座判定部１３０は、自車両Ｍの乗員が運転席９４に着座しているか否かを判定する。着座判定部１３０は、例えば、車室内カメラ９０により撮像された画像に対して画像認識処理を実行する。例えば、着座判定部１３０は、画像において、周辺の画素との輝度差が大きい画素、或いは画素群を特徴点（エッジ）として求め、特徴点から人物および運転席９４の輪郭を認識する。また、着座判定部１３０は、特徴点の分布から眼や鼻、口といった特徴箇所を認識してもよい。

また、予め実験などにより取得された、何も置かれていないときに運転席９４が撮像された画像から求められた特徴点から認識された輪郭が、自動運転制御ユニット１００に含まれる記憶装置に記憶されている。また、予め実験などで取得された、人物の輪郭（非着座状態の（運転席９４から離席しようとしている）人物の輪郭や着座状態の人物の輪郭等を含む人物の様々な状態ごとの輪郭）が記憶装置に記憶されている。

着座判定部１３０は、予め記憶装置に記憶された運転席９４の輪郭と、車室内カメラ９０により撮像された画像（車内画像）の認識処理結果とを比較して、着座している人物と推定される輪郭（或いは前述した特徴箇所）が運転席９４の輪郭に追加されている場合、運転席９４に人物が着座していることを認識し、追加されていない場合は、運転席９４に乗員が着座していないことを認識する。

また、上述した画像認識処理に代えて、運転席９４に設けられた重量センサや、圧力センサ、光透過型の物体認識センサ等の検知結果に基づいて、人物の着座や非着座（離席）が認識されてもよい。

［フローチャート］
図４は、モード設定部１２４を中心に実行される処理の流れを示すフローチャートである。本フローチャートの処理は、自動運転が実行されている場合に行われる処理である。まず、モード設定部１２４が、実行されている自動運転モードについて着座が必要な自動運転モード（第２自動運転モード）であるか否かを判定する（ステップＳ１００）。着座が必要である自動運転モードでない場合は、本フローチャートの処理は終了する。

着座が必要な自動運転モードである場合、着座判定部１３０は、車室内カメラ９０により撮像された画像に対する画像認識処理を実行し、乗員が運転席９４に着座しているか否かを判定する（ステップＳ１０２）。乗員が運転席９４に着座している場合、モード設定部１２４が、所定の条件が成立しているか否かを判定する（ステップＳ１０４）。所定の条件の詳細については後述する。

所定の条件が成立していない場合、本フローチャートの１ルーチンの処理は終了する。所定の条件が成立している場合、モード設定部１２４は、乗員によって所定の操作がされたか否かを判定する（ステップＳ１０６）。所定の操作とは、乗員が乗員の交代の意思を示す操作である。例えば、所定の操作とは、乗員によって交代可能モード設定スイッチ３２が押下されたことである。モード設定部１２４は、交代可能モード設定スイッチ３２が押下された場合、交代可能モード設定スイッチ３２が押下されたことを示す情報を取得する。なお、所定の操作がされたことは、所定の条件が成立する場合の条件に含まれてもよい。所定時間の間に、所定の操作がされなかった場合、本フローチャートの処理は終了する。

所定の操作がされると、モード設定部１２４は、交代可能モードに設定する（ステップＳ１０８）。交代可能モードに設定されると、運転席９４に着座した乗員が一時的に離席することが許容される。すなわち、運転席９４に着座する乗員の交代が許容される。次に、モード設定部１２４は、着座判定部１３０の画像処理結果に基づいて、乗員の交代が行われたか否かを判定する（ステップＳ１１０）。例えば、モード設定部１２４は、画像認識処理の結果に基づいて、ステップＳ１０２で認識された乗員が離席し、他の乗員が運転席９４に着座した場合、乗員は交代したと判定する。なお、人物が同一人物であるか否かの判定は、例えば画像認識処理によって抽出された顔の特徴点が比較されることによって判定される。

また、モード設定部１２４は、画像認識処理の結果に基づいて、ステップＳ１０２で認識された乗員が離席し、離席した乗員が再び着座した場合も、乗員は交代したとみなしてもよい。すなわち、交代可能モードが設定されている場合、運転席９４に着座した乗員は、一時的に離席して、後部座席などに物を取りに行ったり、用事を済ませたりすることができる。また、乗員が交代した場合に乗員によって交代可能モード設定スイッチ３２が押下された場合に、モード設定部１２４は、乗員の交代がされたと判定してもよい。

乗員の交代が行われた場合、モード設定部１２４は、交代可能モードを終了する（ステップＳ１１２）。乗員の交代が行われなかった場合、モード設定部１２４は、第１の所定時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ１１４）。第１の所定時間とは、交代可能モードが継続する時間である。第１の所定時間の間、乗員の交代が可能となる。また、第１の所定時間の長さは、車両の乗員がＨＭＩ３０の操作部を操作することによって事前に設定されてよい。

第１の所定時間が経過していない場合は、ステップＳ１１０の処理に戻る。第１の所定時間が経過した場合、モード設定部１２４は、ステップＳ１１２の処理に進む。モード設定部１２４は、第１の所定時間が経過した場合は、交代可能モードを無効にする。このとき、モード設定部１２４は、ＨＭＩ３０に警報を出力させて乗員の交代を促す。また、第１制御部１２０が、自車両Ｍを直ちに停車させてもよい。

ここで、モード設定部１２４は、ステップＳ１０８で交代可能モードに設定した場合、第１の所定時間を表示部３４に表示させる。図５は、表示部３４に表示される画像ＩＭの一例を示す図である。モード設定部１２４は、第１の所定時間の残存時間を示す情報（第１の所定時間に関する情報）を含む画像ＩＭを表示部３４に表示させる。残存時間は、交代可能モードを設定したときからの時間の経過に応じて変化する。

また、モード設定部１２４は、ステップＳ１０８で交代可能モードを設定した場合、運転席駆動部９２を制御して、運転席９４の形態を変化させる。例えば、運転席駆動部９２は、運転席９４が着座および非着座を行うことが容易なように運転席９４を変化させる。図６は、運転席９４が変化する様子の一例を示す図である。図６の上図は変化前の運転席９４を示し、図６の下図は変化後の運転席９４を示している。例えば、モード設定部１２４は、交代可能モードを設定した場合、運転席９４を水平方向であって、自車両Ｍの後方側に移動させる。これにより、乗員とステアリングホイールとの距離は、距離Ｌ１から距離Ｌ１より長い距離Ｌ２に変化する。また、例えば、モード設定部１２４は、交代可能モードに設定した場合、運転席９４の背もたれを角度α程度後方側に傾ける。また、運転席駆動部９２は、運転席９４に乗員が着座した場合、運転席９４は変化前の状態に戻す。このように、モード設定部１２４は、運転席９４を変化させることにより、乗員および交代する乗員の利便性を向上させることができる。

また、ステアリングホイールが、位置や角度を変化させることが可能な態様で設けられている場合、交代可能モードが設定された場合、ステアリングホイールの位置や角度が運転席９４の乗員が離席しやすいように変化してもよい。この場合、例えば、ステアリングホイールはフロントウインドシールドの方向に角度が変化したり、位置が移動したりする。

図４のフローチャートの説明に戻る。ステップＳ１０２で乗員が運転席９４に着座していない場合、モード設定部１２４は、警報を出力する（ステップＳ１１６）。次に、モード設定部１２４は、第２の所定時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ１１８）。第２の所定時間とは、自動運転を継続することができない状態であると判定されたときから、自車両Ｍを停止させるための制御が開始されるまでの時間である。乗員が運転席９４に着座していない状態は、自動運転を継続することができない状態である。なお、自動運転制御ユニット１００や、カメラ１０、レーダ装置１２、ファインダ１４等に異常が検知された場合（例えば異常な測定値や制御値が検知された場合）も、自動運転を継続できない状態であると判定される。

第２の所定時間が経過していない場合、ステップＳ１０２の処理に戻る。第２の所定時間が経過した場合、第１制御部１２０は、自動運転の実行を停止する制御を開始する（ステップＳ１２０）。この場合、自動運転制御ユニット１００は、自車両Ｍを直ちに停車させてもよいし、ハンドオーバを促す情報をＨＭＩ３０に出力させてもよい。これにより本フローチャートの処理は終了する。

［所定の条件の詳細］
ここで、交代可能モードを設定する条件である所定の条件について説明する。所定の条件とは、例えば自車両Ｍの走行状態が所定の走行状態であるときに成立する。所定の走行状態とは、例えば、比較的、自車両Ｍの走行状態が安定している走行状態である。

図７は、所定の条件を満たす走行状態と、所定の条件を満たさない走行状態との一例を示す図である。例えば、走行車線を逸脱しないように自車両Ｍを走行させるレーンキープは、所定の条件を満たす走行状態である。これに対して、走行車線を変更させる車線変更（車線変更イベントに対応する走行）、分岐ポイントにおいて所望の車線に変更させたり、現在の走行車線を逸脱しないように自車両Ｍを走行させたりする分岐ポイントの走行（分岐イベントに対応する走行）、合流ポイントにおいて本線に合流するための合流車線において自車両Ｍを加減速させ、走行車線を変更させる合流ポイントの走行（合流イベントに対応する走行）、自車両Ｍに前走車両を追い越させる追い越し走行（追い越しイベントに対応する走行）、自車両Ｍを所定の加速度以上で加速させる加速走行（加速走行イベントに対応する走行）、および自車両Ｍを所定の減速度以上で減速させる減速走行（減速走行イベントに対応する走行）のうちいずれかの走行状態である場合、所定の条件を満たさない。

また、上述した走行状態に相当するイベントが行動計画生成部１２３により生成され、所定の時間以内に実行される予定である場合も、所定の条件を満たさないと判定される。また、自動運転モードから手動運転モードに移行させたりするハンドオーバイベントが、所定の時間以内に実行される予定である場合も、所定の条件を満たさないと判定される。また、ステアリングホイールを車両の乗員が把持する必要がない自動運転モードから把持する必要がある自動運転モードに移行させるイベントが、所定の時間以内に実行される予定である場合も、所定の条件を満たさないと判定される。なお、走行状態と、走行状態が所定の条件を満たすか否かを示す情報との対応関係は、自動運転制御ユニット１００に含まれる記憶装置に記憶されている。

また、所定の走行状態とは、所定のリンクを走行している状態である。図８は、所定の条件を満たすリンクＩＤと、所定の条件を満たさないリンクＩＤとの一例を示す図である。例えば、リンクＩＤごとに所定の条件を満たすか否かを示す情報が対応付けられていてもよい。例えば、比較的、車両の走行が安定すると想定される道路に対応するリンクＩＤについては所定の条件を満たすことを示す情報が対応付けられ、比較的、車両の走行が安定しないと想定される道路に対応するリンクＩＤについては所定の条件を満たさないことを示す情報が対応付けられている。

車両の走行が安定すると想定される道路とは、例えばカーブや勾配等を有さない自動車専用道路や、幹線道路等である。また、トンネル内に設けられていない自動車専用道路や、幹線道路等である。従って、これらの自動車専用道路等に対応するリンクＩＤは、所定の条件を満たすリンクである。車両の走行が安定しないと想定される道路とは、例えばカーブや勾配等を有する道路や、トンネル内に設けられた道路等である。従って、これらの道路に対応するリンクＩＤは、所定の条件を満たさないリンクである。なお、上述したリンクＩＤと所定の条件を満たすか否かを示す情報とは、例えば、第２地図情報６２に記憶されている。

また、所定の条件は、走行状態に関するイベントおよびリンクＩＤのうち、一方が所定の条件を満たしている場合に成立してもよいし、双方が所定の条件を満たしている場合に成立してもよい。

上述したように、交代可能モードが設定された場合、交代可能モードが設定されることにより、より走行状態が安定するように自動運転を実行される。この結果、乗員の交代をよりスムーズに行うことができる。

以上説明した第１実施形態によれば、モード設定部１２４が、車両の乗員が運転席９４に着座している必要のあるモードで自動運転が実行されており且つ所定の条件が成立した場合に、自動運転のモードを、運転席９４に着座する乗員の交代を可能にする交代可能モードに設定することにより、自動運転中において、スムーズに運転席９４に着座する乗員の交代を行わせることができる。

＜第２実施形態＞
以下、第２実施形態について説明する。第１実施形態では、車両の乗員が運転席９４に着座している必要がない第１自動運転モードが存在するものとした。第２実施形態では、車両の乗員が運転席９４に着座している必要がない自動運転モードが存在せず、自動運転が実施されている場合は、原則として、いずれかの乗員が運転席９４に着座している必要があるものとする。従って、第２実施形態のモード設定部１２４は、実行されている自動運転モードについて着座が必要な自動運転モードであるか否かを判定しない。

図９は、第２実施形態のモード設定部１２４により実行される処理の流れを示すフローチャートである。第２実施形態では、実行されている自動運転モードについて、運転席９４への着座が必要な自動運転モードであるか否かを判定する処理は省略される。このため、まず、着座判定部１３０が、車室内カメラ９０により撮像された画像に対する画像認識処理を実行し、乗員が運転席９４に着座しているか否かを判定する（ステップＳ２００）。以降の処理は、第１実施形態の図４のフローチャートの処理と同様であるため説明を省略する。図４のフローチャートのステップＳ１０２からＳ１２０は、それぞれ図９のフローチャートのステップＳ２００からＳ２１８に対応する。

なお、第２実施形態のステップＳ２１２の第１の所定時間は、交代可能モードが設定される前に設定されていた自動運転モードに応じて変更されてよい。第１の所定時間は、例えば、自動運転の度合が高い第１自動運転モードで自動運転が行われていた場合は、自動運転の度合が低い第２自動運転モードで自動運転が行われている場合に比して長い傾向に設定される。第１自動運転モードは、第２自動運転モードに比して周辺監視義務の程度が低いためである。

以上説明した第２実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。

＜第３実施形態＞
以下、第３実施形態について説明する。第３実施形態では、交代可能モードが設定されている場合に、車両の乗員によって指示されたイベント（機能）の一部が制限される。

交代可能モードでは、車線変更イベント、分岐イベント、合流イベント、追い越しイベント、所定の加速度以上で加速する加速走行イベント、または所定の減速度以上で減速する減速走行イベントのうち、少なくとも１つ以上のイベントが制限される。また、交代可能モードでは、行動計画生成部１２３が目的地を変更する機能を実行することが制限される。上述したイベントが行われると、車両の挙動が大きく変化する可能性があり、乗員の交代がスムーズに行えない場合があるためである。

例えば、車両の乗員は、自動運転中に、ＨＭＩ３０の表示部３４に表示された画像ＩＭ１に含まれる操作ボタンＢ１からＢ７のうちいずれかの操作ボタンを選択操作することによって、所望のイベントを自車両Ｍに実行させることができる。図１０は、表示部３４に表示される画像ＩＭ１の一例を示す図である。操作ボタンＢ１からＢ７は、それぞれ車線変更イベント、直前に存在する分岐ポイントで分岐を行わせる分岐イベント、合流車線から本線に直ぐに合流させる合流イベント、追い越しイベント、所定の加速度以上で加速させる加速走行イベント、所定の減速度以上で減速させる減速走行イベント、目的地を変更させて変更した目的地に向けて走行させるイベントを実行させるためのボタンである。なお、操作ボタンに代えて、機械的なスイッチが操作されることで上述したイベントが指示されて実行されてもよい。例えば、方向指示器（ウインカー）に対する操作が、車線変更イベントを発生させる指示であってもよい。

第３実施形態では、交代可能モードが設定されている場合に、車両の乗員によって上述したイベントを実行させる指示された場合、イベントの実行を制限する。

図１１は、第３実施形態の行動計画生成部１２３により実行される処理の流れを示すフローチャートである。まず、行動計画生成部１２３が、車両の乗員から上述したイベントの実行の指示を受け付けるまで待機する（ステップＳ３００）。イベントの実行を受け付けた場合、行動計画生成部１２３は、モード設定部１２４により交代可能モードが設定されているか否かを判定する（ステップＳ３０２）。交代可能モードが設定されている場合、行動計画生成部１２３は、受け付けたイベントの実行を制限する（ステップＳ３０４）。この場合、行動計画生成部１２３は、受け付けたイベントの実行を制限することを示す情報をＨＭＩ３０に出力させてもよい。

交代可能モードが設定されていない場合、行動計画生成部１２３は、受け付けたイベントの実行する（ステップＳ３０６）。これにより本フローチャートの処理は終了する。

以上説明した第３実施形態によれば、交代可能モードを実行中である場合、自動運転に関する一部の機能が制限されるため、運転席９４に着座する乗員の交代時に車両の挙動が大きく変化することを抑制することができる。

以上、本発明を実施するための形態について実施形態を用いて説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形及び置換を加えることができる。

１‥車両システム、９０…車室内カメラ、１００‥自動運転制御ユニット、１２０‥第１制御部、１２１‥外界認識部、１２２‥自車位置認識部、１２３‥行動計画生成部、１２４…モード設定部、１３０‥着座判定部、１４０…第２制御部、１４１‥走行制御部

Claims (17)

1. 車両の加減速または操舵のうち少なくとも一方を自動的に制御する自動運転を実行する自動運転制御部と、
   前記自動運転制御部により実行される自動運転のモードを設定する設定部であって、前記車両の乗員が運転席に着座している必要のあるモードで自動運転が実行されており且つ所定の条件が成立した場合に、前記自動運転のモードを、前記運転席に着座する乗員の交代を可能にする交代可能モードに設定するモード設定部と、を備え、
   前記自動運転制御部は、自動運転の度合が異なる複数の自動運転モードのうちから選択した自動運転モードを実行し、
   前記モード設定部は、
   前記自動運転制御部により実行されている自動運転モードに応じて第１の所定時間の長さを設定し、
   前記交代可能モードを設定してから直前に実行されていた前記自動運転モードに応じて設定された第１の所定時間経過後、前記交代可能モードを無効にする、
   車両制御システム。
2. 前記車両の乗員が運転席に着座しているか否かを判定する着座判定部を更に備え、
   前記モード設定部は、前記交代可能モードが設定されていない場合において、前記着座判定部により前記車両の乗員が運転席に着座していないと判定された場合に、情報出力部に警報を出力させる、
   請求項１記載の車両制御システム。
3. 前記車両の乗員が運転席に着座しているか否かを判定する着座判定部を更に備え、
   前記自動運転制御部は、前記モード設定部により前記交代可能モードが設定されていない場合において、前記着座判定部により前記車両の乗員が運転席に着座していないと判定された場合に、前記自動運転の実行を停止する、
   請求項１記載の車両制御システム。
4. 前記モード設定部は、前記第１の所定時間に関する情報を情報出力部に出力させる、
   請求項１記載の車両制御システム。
5. 前記所定の条件は、前記車両の走行状態が所定の走行状態であるときに成立する、
   請求項１から４のうちいずれか１項記載の車両制御システム。
6. 前記所定の走行状態とは、前記車両が自動車専用道路を走行している状態である、
   請求項５記載の車両制御システム。
7. 前記所定の走行状態とは、前記車両が走行している車線を維持して走行している状態である、
   請求項５記載の車両制御システム。
8. 前記所定の走行状態とは、前記車両が車線変更、追い越し走行、合流ポイントの走行、および、分岐ポイントの走行のいずれも行っていない状態である、
   請求項５記載の車両制御システム。
9. 前記所定の走行状態は、所定時間以内において、前記車両が車線変更、追い越し走行、合流ポイントの走行、分岐ポイントの走行、および、前記自動運転の終了のいずれも行う予定がない状態である、
   請求項５記載の車両制御システム。
10. 前記所定の条件は、前記車両の乗員によって所定の操作が実行されたことを含む、
    請求項１から９のうちいずれか１項記載の車両制御システム。
11. 前記自動運転制御部は、前記交代可能モードを実行中である場合、自動運転に関する一部の機能を制限する、
    請求項１から１０のうちいずれか１項記載の車両制御システム。
12. 前記一部の機能とは、車線変更を実行する機能、追い越しを実行する機能、合流車線から本線に合流する走行を実行する機能、または前記車両が分岐ポイントにおいて本線から分岐車線に向かって走行を実行する機能、目的地を変更する機能のうち少なくとも１つ以上の機能である、
    請求項１１記載の車両制御システム。
13. 前記自動運転制御部は、前記交代可能モードに設定されている場合、自動的に制御する他車両との距離を、前記交代可能モードが設定されていない場合に比して長くする、
    請求項１から１２のうちいずれか１項記載の車両制御システム。
14. 前記モード設定部により交代可能モードに設定された場合、前記乗員が着座する運転席の形態を変化させる運転席制御部を更に備える、
    請求項１から１３のうちいずれか１項記載の車両制御システム。
15. 前記車両の乗員が運転席に着座しているか否かを判定する着座判定部を更に備え、
    前記モード設定部は、前記交代可能モードに設定した後、前記着座判定部により乗員の交代が検知された場合に、前記交代可能モードを終了する、
    請求項１記載の車両制御システム。
16. 車載コンピュータが、
    車両の加減速または操舵のうち少なくとも一方を自動的に制御する自動運転を実行する自動運転制御部により実行される自動運転のモードを設定し、
    前記車両の乗員が運転席に着座している必要のあるモードで自動運転が実行されており且つ所定の条件が成立した場合に、前記自動運転のモードを、前記運転席に着座する乗員の交代を可能にする交代可能モードに設定する車両制御方法であって、
    自動運転の度合が異なる複数の自動運転モードのうちから選択した自動運転モードを実行し、
    前記自動運転制御部により実行されている自動運転モードに応じて第１の所定時間の長さを設定し、
    前記交代可能モードを設定してから直前に実行されていた前記自動運転モードに応じて設定された第１の所定時間経過後、前記交代可能モードを無効にする、
    車両制御方法。
17. 車載コンピュータに、
    車両の加減速または操舵のうち少なくとも一方を自動的に制御する自動運転を実行する自動運転制御部により実行される自動運転のモードを設定させる処理と、
    前記車両の乗員が運転席に着座している必要のあるモードで自動運転が実行されており且つ所定の条件が成立した場合に、前記自動運転のモードを、前記運転席に着座する乗員の交代を可能にする交代可能モードに設定させる処理と、を実行させる車両制御プログラムであって、
    自動運転の度合が異なる複数の自動運転モードのうちから選択した自動運転モードを実行させる処理と、
    前記自動運転制御部により実行されている自動運転モードに応じて第１の所定時間の長さを設定させる処理と、
    前記交代可能モードを設定してから直前に実行されていた前記自動運転モードに応じて設定された第１の所定時間経過後、前記交代可能モードを無効にさせる処理と、を実行させる、
    車両制御プログラム。

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