JP6885003B2 - 車両制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両制御装置に関する。

車両が自動運転可能な状態である場合に、運転者に自動運転可能であることを報知し、報知に対する運転者からの入力操作に基づいて自動運転を開始する車両制御装置がある。このような車両制御装置が、例えば特許文献１に記載されている。

米国特許第８６７０８９１号明細書

特許文献１に記載された車両制御装置では、運転者から入力操作がされた場合に、車両の運転状態を手動運転状態から自動運転状態にすぐに切り替えられる。しかしながら、入力操作に応じてすぐに自動運転が開始されると、運転状態がすぐに切り替えられることなるため、運転者が違和感を覚えることが考えられる。

そこで、本発明の一側面は、自動運転状態に切り替え可能な場合に、運転者の運転操作を妨げることなく運転状態の切り替えの意図を受け付けて、運転者の意図を反映させつつ運転状態を切り替えることができる車両制御装置を提供することを目的とする。

本発明の一側面は、車両の周辺環境と車両の状態とに基づいて生成された走行計画、又は、車両の位置と車両の周辺環境と車両の状態と地図情報とに基づいて生成された走行計画を利用して走行する車両の運転状態を切り替え可能な車両制御装置であって、車両の運転席に着座する運転者が足を置く載置部において、車両のアクセルペダル及びブレーキペダルよりも車両の左側に設けられた切替ペダルと、切替ペダルの踏み込み状態を検出する踏込状態検出部と、車両の運転状態を、走行計画を用いて車両の走行を制御する自動運転状態、車両のステアリングの操作、アクセルペダルの操作、及びブレーキペダルの操作のうち少なくとも１つに関する運転者の運転操作の操作量と走行計画とに基づいて運転操作と協調して車両を走行させる協調運転状態、並びに、運転者の運転操作の操作量を車両の走行に反映させる手動運転状態に切り替える運転状態切替部と、を備え、運転状態切替部は、走行計画の生成の有無に加え、車両の周辺環境、車両の状態、及び車両の位置の認識精度の少なくともいずれかに基づいて車両の運転状態を自動運転状態に切り替え可能か否かを判定し、踏込状態検出部によって切替ペダルの踏み込みが検出された場合、切替ペダルの踏み込み量に応じて運転者による運転操作の操作量の介入度を算出し、手動運転状態から自動運転状態に切り替え可能であり且つ切替ペダルの踏み込みが検出されていない場合、車両の運転状態を手動運転状態とし、手動運転状態から自動運転状態に切り替え可能であり且つ切替ペダルの踏み込みが検出されており、算出された介入度が運転者による運転操作の操作量の介入がない状態の場合、車両の運転状態を自動運転状態に切り替え、手動運転状態から自動運転状態に切り替え可能であり且つ切替ペダルの踏み込みが検出されており、算出された介入度が運転者による運転操作の操作量の介入がある状態の場合、車両の運転状態を協調運転状態に切り替える。

この車両制御装置では、自動運転状態に切り替え可能であり、且つ、アクセルペダル及びブレーキペダルよりも左側に設けられた切替ペダルの踏み込みが検出された場合、切替ペダルの踏み込み状態に応じて車両の運転状態が切り替えられる。すなわち、運転者は、車両の運転操作（アクセルペダルの操作、ブレーキペダルの操作、及びステアリングの操作）に関わらない左足で切替ペダルを踏み込むことで、運転状態の切り替えの意図を車両制御装置に伝えることができる。車両制御装置は、切替ペダルの踏み込み状態に応じて車両の運転状態を切り替えることにより、運転者の意図を反映させつつ運転状態を切り替えることができる。このように、車両制御装置は、自動運転状態に切り替え可能な場合に、運転者の運転操作を妨げることなく運転状態の切り替えの意図を受け付けて、運転者の意図を反映させつつ運転状態を切り替えることができる。

本発明の一側面によれば、自動運転状態に切り替え可能な場合に、運転者の運転操作を妨げることなく運転状態の切り替えの意図を受け付けて、運転者の意図を反映させつつ運転状態を切り替えることができる。

図１は、第１実施形態に係る車両制御装置の構成を示すブロック図である。 図２は、図１のＥＣＵを説明するブロック図である。 図３（ａ）及び図３（ｂ）は、切替ペダルの構成を示す図である。 図４は、踏込状態検出部における切替ペダルの踏み込み状態の検出結果の一例を示す図である。 図５は、運転状態を切り替える場合における、各運転状態と、ペダルの踏み込み量と、介入度との関係を示す図である。 図６は、走行計画生成処理の一例を説明するフローチャートである。 図７は、車両の運転状態を切り替える処理の一例を説明するフローチャートである。 図８は、第２実施形態に係る車両制御装置の構成を示すブロック図である。 図９は、図８のＥＣＵを説明するブロック図である。 図１０は、切替ペダルの踏み込み状態の一例を示す図である。 図１１は、運転状態を切り替える場合における、各運転状態と、ペダルの状態と、ペダルの踏み込み力と、介入度との関係を示す図である。 図１２は、車両の運転状態を切り替える処理の一例を説明するフローチャートである。 図１３は、変形例において、運転状態を切り替える場合における各運転状態と、ペダルの踏み込み量と、介入度との関係を示す図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

［第１実施形態］
まず、第１実施形態について説明する。図１は、第１実施形態に係る車両制御装置１００の構成を示すブロック図である。図２は、図１の車両制御装置１００におけるＥＣＵ（Electronic Control Unit）１０を説明するブロック図である。図１に示すように、車両制御装置１００は、乗用車などの車両Ｖに搭載される。車両制御装置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、切替ペダル５、ナビゲーションシステム６、アクチュエータ７、ＨＭＩ（Human Machine Interface）８、及び、ＥＣＵ１０を備えている。

外部センサ１は、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（LIDAR：LaserImaging Detection and Ranging）のうち少なくとも一つを含む。

カメラは、車両Ｖの外部状況を撮像する撮像機器である。カメラは、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、車両Ｖの外部状況に関する撮像情報をＥＣＵ１０へ送信する。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、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。

レーダーは、電波を利用して車両Ｖの外部の物体を検出する。電波は、例えばミリ波である。レーダーは、電波を車両Ｖの周囲に送信し、物体で反射された電波を受信して物体を検出する。レーダーは、例えば物体までの距離又は方向を物体情報として出力することができる。レーダーは、検出した物体情報をＥＣＵ１０へ出力する。

ライダーは、光を利用して車両Ｖの外部の物体を検出する。ライダーは、光を車両Ｖの周囲に送信し、物体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、物体を検出する。ライダーは、例えば物体までの距離又は方向を物体情報として出力することができる。ライダーは、検出した物体情報をＥＣＵ１０へ出力する。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、車両Ｖの位置を示す位置情報を取得する。位置情報には、緯度及び経度が含まれる。ＧＰＳ受信部２は、測定した車両Ｖの位置情報をＥＣＵ１０へ出力する。なお、ＧＰＳ受信部２に代えて、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、車両Ｖの走行状態に応じた情報、及び車両Ｖの運転者の運転操作に応じた情報を検出する検出器である。内部センサ３は、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、運転操作情報を検出するために、アクセルペダルセンサ、ブレーキペダルセンサ及びステアリングセンサのうち少なくとも一つを含む。

車速センサは、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、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、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、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、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、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、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、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、ジャイロセンサを用いることができる。ヨーレートセンサは、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。

アクセルペダルセンサは、アクセルペダルの踏み込み量を検出する検出器である。アクセルペダルの踏み込み量は、所定位置を基準としたアクセルペダルの位置（ペダル位置）である。所定位置は、定位置であってもよいし、所定のパラメータによって変更された位置であってもよい。アクセルペダルセンサは、車両Ｖのアクセルペダルのシャフト部分に対して設けられる。アクセルペダルセンサは、アクセルペダルの踏み込み量に応じた操作情報をＥＣＵ１０へ出力する。なお、アクセルペダルセンサは、後述する走行計画に含まれるアクセルペダルの制御目標値に応じてアクセルペダルのペダル位置が移動する場合には、アクセルペダル操作及びシステム制御入力の両方が反映されたペダル位置を検出する。一方、アクセルペダルセンサは、後述する走行計画に含まれるアクセルペダルの制御目標値に応じてアクセルペダルのペダル位置が移動しない場合には、アクセルペダル操作に応じたペダル位置を検出する。

ブレーキペダルセンサは、ブレーキペダルの踏み込み量を検出する検出器である。ブレーキペダルの踏み込み量は、所定位置を基準としたブレーキペダルの位置（ペダル位置）である。所定位置は、定位置であってもよいし、所定のパラメータによって変更された位置であってもよい。ブレーキペダルセンサは、ブレーキペダルのシャフト部分に対して設けられる。ブレーキペダルセンサは、ブレーキペダルの操作力（ブレーキペダルに対する踏力やマスタシリンダの圧力など）を検出してもよい。ブレーキペダルセンサは、ブレーキペダルの踏み込み量又は操作力に応じた操作情報をＥＣＵ１０へ出力する。なお、ブレーキペダルセンサは、後述する走行計画に含まれるブレーキペダルの制御目標値に応じてブレーキペダルのペダル位置が移動する場合には、ブレーキペダル操作及びシステム制御入力の両方が反映されたペダル位置を検出する。一方、ブレーキペダルセンサは、後述する走行計画に含まれるブレーキペダルの制御目標値に応じてブレーキペダルのペダル位置が移動しない場合には、ブレーキペダル操作に応じたペダル位置を検出する。

ステアリングセンサは、ステアリングの回転状態を検出する検出器である。回転状態の検出値は、操舵トルク又は舵角である。ステアリングセンサは、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、ステアリングの操舵トルク又は舵角を含む情報をＥＣＵ１０へ出力する。なお、ステアリングセンサは、後述する走行計画に含まれるステアリングの制御目標値に応じてステアリングが回転する場合には、ステアリング操作及びシステム制御入力の両方が反映された操舵トルク又は舵角を検出する。一方、ステアリングセンサは、後述する走行計画に含まれるステアリングの制御目標値に応じてステアリングが回転しない場合には、ステアリング操作に応じた操舵トルク又は舵角を検出する。

地図データベース４は、地図情報を記憶するデータベースである。地図データベース４は、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、道路の位置情報、道路形状の情報（例えばカーブ、直線部の種別、カーブの曲率等）、交差点及び分岐点の位置情報、及び建物の位置情報等が含まれる。なお、地図データベース４は、車両Ｖと通信可能な情報処理センター等の施設のコンピュータに記憶されていてもよい。

切替ペダル５は、車両Ｖの運転者によって踏み込まれるペダルである。切替ペダル５は、車両Ｖの室内において、運転席に着座する運転者が足を置く載置部に設けられている。また、切替ペダル５は、載置部において、車両Ｖのアクセルペダル及びブレーキペダルよりも車両Ｖの左側に設けられている。すなわち、切替ペダル５は、運転者が左足によって踏み込み可能な位置に設けられている。

図３（ａ）及び図３（ｂ）は、切替ペダルの構成を示す図である。切替ペダル５は、図３（ａ）に示すように、基端部側がペダル支持部に回動可能に固定され、先端部側が運転者によって踏み込まれることで回動するアーム５１を有するペダルであってもよい。また、切替ペダル５は、図３（ｂ）に示すように、運転者によって踏み込まれることで押下されるボタン部５２を有するペダルであってもよい。

また、切替ペダル５には、切替ペダル５の踏み込み状態を検出するストロークセンサ５０（図２参照）が設けられている。このストロークセンサ５０は、切替ペダル５が踏み込まれているか否かの検出に加え、運転者によって切替ペダル５が踏み込まれた場合の踏み込み量を検出することができる。切替ペダル５が図３（ａ）に示すペダルの場合、ストロークセンサ５０は、切替ペダル５の踏み込み量として、アーム５１の回動量（ストローク量）に応じた信号をＥＣＵ１０へ出力する。また、切替ペダル５が図３（ｂ）に示すペダルの場合、ストロークセンサ５０は、切替ペダル５の踏み込み量として、ボタン部５２の押下量（ストローク量）に応じた信号をＥＣＵ１０へ出力する。

ナビゲーションシステム６は、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６は、ＧＰＳ受信部２によって測定された車両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、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６は、車両Ｖの位置から目的地に至るまでの目標ルートを演算し、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６は、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６は、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６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７は、車両の走行制御を実行する装置である。アクチュエータ７は、エンジンアクチュエータ、ブレーキアクチュエータ、及び操舵アクチュエータを少なくとも含む。エンジンアクチュエータは、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を変更（例えばスロットル開度を変更）することで、車両Ｖの駆動力を制御する。なお、エンジンアクチュエータは、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、動力源としてのモータの駆動力を制御する。

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、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、液圧ブレーキシステムを用いることができる。なお、ブレーキアクチュエータは、車両Ｖが回生ブレーキシステムを備えている場合、液圧ブレーキシステム及び回生ブレーキシステムの両方を制御してもよい。操舵アクチュエータは、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、操舵アクチュエータは、車両Ｖの操舵トルクを制御する。

ＨＭＩ８は、車両Ｖの乗員（運転者を含む）と車両制御装置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。ＨＭＩ８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。図２に示すように、ＨＭＩ８は、運転者の自動運転開始の要求操作を入力する入力部である自動運転ＯＮ／ＯＦＦスイッチ８０を含む。自動運転ＯＮ／ＯＦＦスイッチ８０は、運転者により自動運転終了に係る要求操作を入力できる構成であってもよい。自動運転ＯＮ／ＯＦＦスイッチ８０は、運転者により自動運転開始又は終了に係る要求操作がなされると、自動運転開始又は自動運転終了を示す情報をＥＣＵ１０へ出力する。なお、入力部は、スイッチに限られるものではなく、自動運転開始又は終了の運転者の意図を判断可能な情報を入力できるものであれば何でもよい。例えば、入力部は、自動運転開始ボタン、自動運転終了ボタンなどであってもよいし、運転者が操作可能な画面に表示されたスイッチ又はボタンのオブジェクトであってもよい。ＨＭＩ８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。

図１及び図２に示すＥＣＵ１０は、車両Ｖの自動走行を制御する。ＥＣＵ１０は、ＣＰＵ（CentralProcessing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）などを有する電子制御ユニットである。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、各種の制御を実行する。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。

図１及び図２に示すように、ＥＣＵ１０は、車両位置認識部１１、外部状況認識部１２、走行状態認識部１３、走行計画生成部１４、踏込状態検出部１５、運転操作情報取得部１６、及び、運転状態切替部１７を備えている。

車両位置認識部１１は、ＧＰＳ受信部２で受信した車両Ｖの位置情報、及び地図データベース４の地図情報に基づいて、地図上における車両Ｖの位置（以下、「車両位置」という）を認識する。なお、車両位置認識部１１は、ナビゲーションシステム６で用いられる車両位置を該ナビゲーションシステム６から取得して認識してもよい。車両位置認識部１１は、道路などの外部に設置されたセンサで車両Ｖの車両位置が測定され得る場合、このセンサから通信によって車両位置を取得してもよい。

外部状況認識部１２は、外部センサ１の検出結果に基づいて、車両Ｖの外部状況（周辺環境）を認識する。検出結果には、例えばカメラの撮像情報、レーダセンサの障害物情報などが含まれる。外部状況は、例えば、車両Ｖに対する走行車線の白線の位置もしくは車線中心の位置及び道路幅、道路の形状を含んでもよい。道路の形状は、例えば走行車線の曲率、外部センサ１の見通し推定に有効な路面の勾配変化、うねりなどであってもよい。また、外部状況は、車両Ｖの周辺の障害物などの物体の状況であってもよい。物体の状況は、例えば、固定障害物と移動障害物を区別する情報、車両Ｖに対する障害物の位置、車両Ｖに対する障害物の移動方向、車両Ｖに対する障害物の相対速度などを含んでもよい。

走行状態認識部１３は、内部センサ３の検出結果に基づいて、車両Ｖの走行状態（車両の状態）を認識する。内部センサ３の検出結果には、車速センサの車速情報、加速度センサの加速度情報、ヨーレートセンサのヨーレート情報などが含まれる。車両Ｖの走行状態を示す情報には、車速、加速度、又はヨーレートが含まれる。

走行計画生成部１４は、車両Ｖの走行を制御する際に用いる走行計画を生成し、生成した走行計画を運転状態切替部１７へ出力する。走行計画を生成するため、走行計画生成部１４は、ナビゲーションシステム６で演算された目標ルート、車両位置認識部１１で認識された車両位置、走行状態認識部１３で認識された車両Ｖの走行状態、及び、外部状況認識部１２で認識された車両Ｖの外部状況に基づいて、車両Ｖの進路を生成する。進路は、目標ルートにおいて車両Ｖが進む軌跡である。走行計画生成部１４は、目標ルート上において車両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に進路を生成する。さらに、走行計画生成部１４は、車両Ｖの周辺の物体の状況に基づき、物体との接触を回避するように車両Ｖの進路を生成する。

なお、本明細書で説明する目標ルートには、特許５３８２２１８号公報（ＷＯ２０１１／１５８３４７号公報）に記載された「運転支援装置」、又は、特開２０１１−１６２１３２号公報に記載された「自動運転装置」における道なり走行ルートのように、目的地の設定が運転者から明示的に行われていない際に、外部状況や地図情報に基づき自動的に生成される走行ルートも含まれる。

走行計画生成部１４は、生成した進路に応じた走行計画を生成する。すなわち、走行計画生成部１４は、車両Ｖの位置と、車両Ｖの周辺情報である外部状況と、車両Ｖの走行状態と、地図データベース４の地図情報とに少なくとも基づいて、地図上に予め設定された目標ルートに沿った走行計画を生成する。走行計画生成部１４は、車両Ｖの進路を車両Ｖに固定された座標系での目標位置ｐと、目標位置における目標速度ｖとの二つの要素からなる組、すなわち配位座標（ｐ、ｖ）を複数含む走行計画を生成する。複数の目標位置ｐのそれぞれは、車両Ｖに固定された座標系でのｘ座標もしくはｙ座標の位置、又はそれらと等価な情報を少なくとも有する。なお、走行計画は、車両Ｖの挙動を示す情報を含んでいればよく、配位座標を含む計画に限定されるものではない。走行計画は、車両Ｖの挙動を示す情報として、目標速度ｖのかわりに目標時刻ｔを含んでもよく、さらに、目標時刻ｔとその時点での車両Ｖの方位に関する情報を含んでもよい。

一般的には、走行計画は、概ね現在時刻から数秒先の将来までの計画を示すデータで充分である。しかし、交差点の右折、車両Ｖの追い越しなどの状況によっては、数十秒先の計画を示すデータが必要となる場合がある。このような場合を想定して、走行計画の配位座標の数を可変、且つ配位座標間の距離も可変としてもよい。さらに、隣接する配位座標を繋ぐ曲線を、スプライン関数などを用いて近似し、近似した曲線のパラメータを走行計画としてもよい。走行計画の生成方法は、車両Ｖの挙動を表すことができるものであればよく、任意の公知な方法を採用することができる。

走行計画には、例えば車両制御装置１００が車両制御をする際に目標とする制御値が含まれる。例えば、走行計画は、目標ルートに沿った進路を車両Ｖが走行する際における、車両Ｖの車速、加減速度及びステアリングの操舵トルクなどの推移を示すデータとしてもよい。つまり、走行計画は、車両Ｖの速度パターン、加減速度パターン及び操舵トルクパターンを含んでいてもよい。あるいは、車両Ｖの速度パターン、加減速度パターンに代えてアクセルペダルの制御目標値及びブレーキペダルの制御目標値の推移を示すデータとしてもよい。走行計画生成部１４は、旅行時間（車両Ｖが目的地に到着するまでに要される所要時間）が最も短くなるように、走行計画を生成してもよい。

速度パターンとは、進路上に所定間隔（例えば、１ｍ）で設定された目標制御位置に対して、目標制御位置ごとに時間に関連付けられて設定された目標車速からなるデータである。加減速度パターンとは、進路上に所定間隔（例えば、１ｍ）で設定された目標制御位置に対して、目標制御位置ごとに時間に関連付けられて設定された目標加減速度からなるデータである。操舵パターンとは、進路上に所定間隔（例えば、１ｍ）で設定された目標制御位置に対して、目標制御位置ごとに時間に関連付けられて設定された目標操舵トルクからなるデータである。アクセルペダルの制御目標値及びブレーキペダルの制御目標値の推移を示すデータとは、進路上に所定間隔（例えば、１ｍ）で設定された目標制御位置に対して、目標制御位置ごとに時間に関連付けられて設定されたペダル位置からなるデータである。

踏込状態検出部１５は、ストロークセンサ５０の検出結果に基づいて、切替ペダル５の踏み込み状態を検出する。具体的には、踏込状態検出部１５は、切替ペダル５が踏み込まれたか否か、及び切替ペダル５の踏み込み量を検出する。踏込状態検出部１５は、検出した切替ペダル５の踏み込み状態を運転状態切替部１７へ出力する。

ここで、図４に、踏込状態検出部１５における切替ペダル５の踏み込み状態の検出結果の一例を示す。図４に示す例では、時刻ｔ１において運転者による切替ペダル５の踏み込みが開始され、時刻ｔ２で切替ペダル５の踏み込みが終了している。すなわち、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間、運転者によって切替ペダル５が踏み込まれている。このとき、ストロークセンサ５０によって、切替ペダル５の踏み込み量に応じた信号が出力される。同様に、時刻ｔ３において運転者による切替ペダル５の踏み込みが開始され、時刻ｔ４で切替ペダル５の踏み込みが終了している。すなわち、時刻ｔ３から時刻ｔ４までの間、運転者によって切替ペダル５が踏み込まれている。また、時刻ｔ５において運転者による切替ペダル５の踏み込みが開始され、時刻ｔ６で切替ペダル５の踏み込みが終了している。すなわち、時刻ｔ５から時刻ｔ６までの間、運転者によって切替ペダル５が踏み込まれている。

運転操作情報取得部１６は、内部センサ３の検出結果に基づいて、運転者の運転操作に応じた情報である運転操作情報を取得する。例えば、運転操作情報取得部１６は、運転操作情報として、車両Ｖのステアリング操作、アクセル操作及びブレーキ操作の操作量を取得する。

ステアリング操作は、例えば運転者によるステアリングホイールの回転操作である。つまり、ステアリング操作に関する運転操作情報には、ステアリングホイールの操作量（操舵トルク又は舵角）が含まれる。運転操作情報取得部１６は、走行計画に含まれるステアリングの制御目標値（目標操舵トルク、目標操舵角）に応じて車両Ｖのステアリングが回転する場合には、ステアリングセンサにより検出された車両Ｖのステアリングの回転状態検出値と、走行計画生成部１４により生成された走行計画に含まれるステアリングの制御目標値との差分を、ステアリング操作の操作量として取得する。なお、制御目標値とのズレを検出できればよいため、例えば回転状態検出値の微分値と制御目標値の微分値との差分であってもよい。一方、運転操作情報取得部１６は、走行計画に含まれるステアリングの制御目標値に応じてステアリングが回転しない場合には、ステアリングセンサにより検出された車両Ｖのステアリングの回転状態検出値をステアリング操作の操作量として取得する。何れにしても、運転操作情報取得部１６は、運転者の操作量の絶対値を取得すればよい。

アクセル操作は、例えば運転者によるアクセルペダルの踏み込み操作である。つまり、アクセル操作に関する運転操作情報には、アクセルペダルの操作量（踏み込み量）に応じた情報が含まれる。ブレーキ操作は、例えば運転者によるブレーキペダルの踏み込み操作である。つまり、ブレーキペダル操作に関する運転操作情報には、ブレーキペダルの操作量（踏み込み量）に応じた情報が含まれる。なお、アクセル操作及びブレーキ操作についても、上述したステアリング操作と同様に、システム制御値に応じてペダル位置が変更される場合には、検出値と制御目標値との差分を算出し、運転者の操作量の絶対値を取得する。つまり、運転操作情報取得部１６は、走行計画に含まれるアクセルペダルの制御目標値に応じて車両Ｖのアクセルペダルのペダル位置が移動する場合には、車両Ｖのアクセルペダルのペダル位置検出値と走行計画に含まれるアクセルペダルの制御目標値との差分をアクセル操作の操作量として取得する。アクセルペダルの制御目標値は、走行計画に含まれる車両Ｖの車速、加減速度などから導出されてもよい。同様に、運転操作情報取得部１６は、走行計画に含まれるブレーキペダルの制御目標値に応じて車両Ｖのブレーキペダルのペダル位置が移動する場合には、車両Ｖのブレーキペダルのペダル位置検出値と走行計画に含まれるブレーキペダルの制御目標値との差分をブレーキ操作の操作量として取得する。ブレーキペダルの制御目標値は、走行計画に含まれる車両Ｖの車速、加減速度などから導出されてもよい。運転操作情報取得部１６は、運転操作情報を運転状態切替部１７へ出力する。

運転状態切替部１７は、車両Ｖの運転状態を、自動運転状態、協調運転状態、及び手動運転状態のいずれかに切り替える。ここで、自動運転状態とは、走行計画を用いて車両Ｖの走行を制御する状態である。つまり、自動運転状態は、運転者が運転操作を行うことなく、運転者の介入が行われない状態で車両制御装置１００の制御のみで車両Ｖの走行が実現している状態である。協調運転状態とは、走行計画及び運転者の運転操作の操作量に基づいて運転者の運転操作と協調して車両Ｖを走行させる運転状態である。つまり、協調運転状態は、運転者と車両制御装置１００との両方が車両Ｖの走行に関係可能な状態であり、システム介入が可能な状態で運転者の運転操作の操作量に基づいて車両Ｖの走行が実現している状態である。手動運転状態とは、運転者の運転操作の操作量を車両Ｖの走行に反映させた状態である。つまり、手動運転状態は、システム介入ができない状態で運転者の運転操作の操作量が車両Ｖの走行に反映されている状態である。なお、ここでの運転者の運転操作とは、ステアリング操作、アクセル操作、及び、ブレーキ操作を含んでいる。

また、運転状態切替部１７は、車両Ｖの運転状態を自動運転状態に切り替え可能な場合、踏込状態検出部１５によって検出された切替ペダル５の踏み込み状態に基づいて、車両Ｖの運転状態を自動運転状態、協調運転状態、及び手動運転状態のいずれかに切り替える。更に、運転状態切替部１７は、切替ペダル５の踏み込み状態に基づいて車両Ｖの運転状態を協調運転状態に切り替える際に、踏込状態検出部１５で検出された切替ペダル５の踏み込み量に基づいて、協調運転状態における運転者の運転操作の操作量の介入度合いを変更する。

具体的には、運転状態切替部１７は、自動運転判定部１７ａ、運転状態決定部１７ｂ、及び、走行制御部１７ｃを備えている。自動運転判定部１７ａは、走行計画生成部１４における走行計画の生成の有無に加え、外部状況認識部１２で認識された車両Ｖの周辺環境、走行状態認識部１３で認識された車両Ｖの状態、及び車両位置認識部１１で認識された車両Ｖの位置の認識精度の少なくともいずれかに基づいて車両Ｖの運転状態を自動運転状態に切り替え可能か否かを判定する。走行計画が生成されていない場合には、車両Ｖの運転状態を自動運転状態に切り替えることができないため、自動運転判定部１７ａは、自動運転状態に切り替え不可と判定する。自動運転判定部１７ａによって行われる車両Ｖの周辺環境等に基づいて自動運転状態に切り替え可能か否かを判定する処理は、走行計画が生成されていることが前提となる。

以下、走行計画が生成されている場合に、自動運転判定部１７ａが車両Ｖの周辺環境等に基づいて自動運転状態に切り替え可能か否かを判定する処理の具体例について説明する。例えば、自動運転判定部１７ａは、走行状態認識部１３で認識された車両Ｖの状態が、自動運転制御に適する場合には、自動運転状態に切り替え可能と判定する。具体的には、自動運転判定部１７ａは、例えば、車両Ｖが所定の操舵角以上の操舵角で転舵中でない場合に、自動運転状態に切り替え可能と判定することができる。例えば、自動運転判定部１７ａは、外部状況認識部１２で認識された車両Ｖの周辺環境が、自動運転制御に適する場合には、自動運転状態に切り替え可能と判定する。具体的には、自動運転判定部１７ａは、例えば、車両Ｖの死角付近に他車両が存在しない場合、自動運転状態に切り替え可能と判定することができる。例えば、自動運転判定部１７ａは、車両位置認識部１１で認識された車両Ｖの位置の認識精度が、自動運転制御に適する場合には、自動運転状態に切り替え可能と判定する。具体的には、自動運転判定部１７ａは、例えば、地図データベース４の地図情報と車両Ｖの位置情報とのマッチング精度が高い場合に、自動運転状態に切り替え可能と判定することができる。

運転状態決定部１７ｂは、自動運転ＯＮ／ＯＦＦスイッチ８０に対して自動運転開始に係る要求操作が入力されており、且つ、自動運転判定部１７ａによって自動運転状態に切り替え可能であると判定されている場合に、踏込状態検出部１５によって検出された切替ペダル５の踏み込み状態に基づいて、車両の運転状態を自動運転状態、協調運転状態、及び手動運転状態のいずれかに切り替える決定を行う。

図５は、運転状態を切り替える場合における、各運転状態と、切替ペダル５の踏み込み量と、介入度との関係を示す図である。図５に示す例では、時刻ｔ１０において、自動運転ＯＮ／ＯＦＦスイッチ８０に対して自動運転開始に係る要求操作が入力されていることと、自動運転判定部１７ａによって自動運転状態に切り替え可能であると判定されていることの２つの条件が成立したとする。すなわち、時刻ｔ１０以降において、運転状態決定部１７ｂは、踏込状態検出部１５によって検出された切替ペダル５の踏み込み状態に基づいて、車両Ｖの運転状態を自動運転状態、協調運転状態、及び手動運転状態のいずれかに切り替える決定を行う。

なお、運転状態決定部１７ｂは、自動運転ＯＮ／ＯＦＦスイッチ８０の要求操作に基づくことなく、自動運転判定部１７ａによって自動運転状態に切り替え可能であると判定されている場合に、踏込状態検出部１５によって検出された切替ペダル５の踏み込み状態に基づいて、車両Ｖの運転状態を自動運転状態、協調運転状態、及び手動運転状態のいずれかに切り替える決定を行ってもよい。

ここで、時刻ｔ１０までの間は、自動運転状態への切り替えができない状態、又は自動運転状態への切り替えの要求操作が無い状態であるため、運転状態決定部１７ｂは、車両Ｖの運転状態を手動運転状態とする決定を行う。時刻ｔ１０以降は、車両Ｖの運転状態を自動運転状態等へ切り替え可能な状態である。

自動運転状態等への切り替えが可能となる時刻ｔ１０以降において、運転状態決定部１７ｂは、踏込状態検出部１５によって切替ペダル５の踏み込みが検出されていない場合、車両Ｖの運転状態を手動運転状態とする決定を行う（図５に時刻ｔ１０から時刻ｔ１１までの間）。踏込状態検出部１５によって切替ペダル５の踏み込みが検出された場合（図５の時刻ｔ１１から時刻ｔ１４までの間）、切替ペダル５の踏み込み量に応じて、車両Ｖの運転状態を協調運転状態及び自動運転状態のいずれかとする決定を行う。

運転状態決定部１７ｂは、切替ペダル５が完全に踏み込まれている場合（踏み込み量がＭａｘの場合）、車両Ｖの運転状態を自動運転状態に切り替える決定を行う（図５における時刻ｔ１２から時刻ｔ１３までの間）。一方、運転状態決定部１７ｂは、切替ペダル５が踏み込まれているものの、完全に踏み込まれていない場合（踏み込み量がＭａｘでない場合）、車両Ｖの運転状態を協調運転状態に切り替える決定を行う（図５における時刻ｔ１１から時刻ｔ１２までの間、及び時刻ｔ１３から時刻ｔ１４までの間）。運転状態決定部１７ｂは、踏込状態検出部１５によって切替ペダル５の踏み込みが解除されたことが検出された場合（図５における時刻ｔ１４）、車両Ｖの運転状態を手動運転状態に切り替える決定を行う。

また、運転状態決定部１７ｂは、切替ペダル５が踏み込まれた場合、切替ペダル５の踏み込み量に応じて、運転者の運転操作の操作量の介入度を算出する。運転状態決定部１７ｂは、切替ペダル５の踏み込み量が大きくなるにしたがって、介入度の値が小さくなるように介入度を算出する。図５に示す例において、運転状態決定部１７ｂは、切替ペダル５の踏み込み量に応じて、０以上、且つ１以下の間で介入度を算出する。

運転状態決定部１７ｂは、車両Ｖの運転状態として協調運転状態又は自動運転状態が決定されている場合、運転操作情報取得部１６で取得された運転操作情報に基づいて、車両Ｖの運転状態を協調運転状態又は自動運転状態から手動運転状態に切り替える決定（オーバーライドの決定）を行う。具体的には、運転状態決定部１７ｂは、運転者の運転操作の操作量が所定の操作閾値を超えた場合に、車両Ｖの運転状態を協調運転状態又は自動運転状態から手動運転状態に切り替える決定を行う。例えば、運転状態決定部１７ｂは、ステアリングホイールの操作量が所定の操作閾値を超えた場合、アクセルペダルの操作量が所定の操作閾値を超えた場合、及び、ブレーキペダルの操作量が所定の操作閾値を超えた場合の少なくともいずれかの場合に、車両Ｖの運転状態を協調運転状態又は自動運転状態から手動運転状態に切り替える決定を行う。但し、車両Ｖの運転状態を協調運転状態又は自動運転状態から手動運転状態に切り替える決定を運転状態決定部１７ｂが行うことは必須では無い。

走行制御部１７ｃは、運転状態決定部１７ｂによって決定された運転状態で車両Ｖを走行させる。車両Ｖの運転状態が自動運転状態であれば、走行制御部１７ｃは、走行計画生成部１４で生成した走行計画に基づいて、アクチュエータ７へ制御信号を出力し、自動運転状態となるように車両Ｖの走行を制御する。車両Ｖの運転状態が協調運転状態であれば、走行制御部１７ｃは、走行計画生成部１４で生成した走行計画及び運転操作情報取得部１６により取得された運転者の運転操作に基づいてアクチュエータ７へ制御信号を出力し、運転者の運転操作と協調して車両Ｖを走行させる。車両Ｖの運転状態が手動運転状態であれば、走行制御部１７ｃは、運転操作情報取得部１６により取得された運転者の運転操作に基づく制御信号をアクチュエータ７へ出力し、運転者の運転操作を車両Ｖの走行に反映させる。これにより、走行制御部１７ｃは、自動運転状態、協調運転状態及び手動運転状態の３つの状態を実現する。

また、走行制御部１７ｃは、運転状態決定部１７ｂによって決定された運転状態が協調運転状態である場合、運転状態決定部１７ｂで算出された介入度に基づいて、運転者の運転操作の操作量の介入度合いを変更する。これにより、協調運転状態におけるシステム介入度合いを変更することができる。具体的には、走行制御部１７ｃは、運転者の運転操作の操作量及び走行計画に基づく制御目標値に対して、介入度を用いて重み付けを行った値に基づいて、協調運転状態となるように車両Ｖの走行を制御する。

一例として、制御目標がステアリングホイールの操舵トルクの場合、運転操作情報取得部１６で検出される操舵トルクをＴ_Ｄ、走行計画に基づいて得られるシステム入力トルクをＴ_Ｓとすると、次の式（１）に基づいて、目標操舵トルクＴ_Ｒを算出する。
Ｔ_Ｒ＝ｗ×Ｔ_Ｄ＋（１−ｗ）×Ｔ_Ｓ ・・・ （１）
ここで、ｗは、重み係数であり、運転状態決定部１７ｂで算出された介入度ｐを用いる（すなわち、ｗ＝ｐ）。これにより、介入度ｐが小さい場合、目標操舵トルクＴ_Ｒは、システム入力トルクＴ_Ｓの影響を大きく受ける。介入度ｐが大きくなるにしたがって、目標操舵トルクＴ_Ｒは、システム入力トルクＴ_Ｓの影響が小さくなり、運転者によって操作された操舵トルクＴ_Ｄの影響が大きくなる。介入度ｐが最大の場合（ｐ＝１の場合）、目標操舵トルクＴ_Ｒは、運転者によって操作された操舵トルクＴ_Ｄの影響のみを受け、操舵トルクＴ_Ｄと等しくなる。

なお、上記では、制御目標がステアリングホイールの操舵トルクの場合に、介入度ｐに基づいて運転者の運転操作の介入度合いを変更する例を説明したが、他の制御目標値についても同様に介入度ｐに基づいて運転者の運転操作の介入度合いを変更することができる。制御目標値としては、例えば、ステアリングホイールの操舵角（目標操舵角）、ブレーキペダルの踏み込み量（目標踏み込み量）、及び減速目標量など、種々の制御目標値であってもよい。

図５に示す例では、時刻ｔ１１から時刻ｔ１２までの間は車両Ｖの運転状態は協調運転状態であるが、切替ペダル５の踏み込み量の増加に伴って、走行計画に基づくシステム介入が強く反映されるように、車両Ｖの走行が制御される。切替ペダル５が完全に踏み込まれて介入度ｐが０となると（時刻ｔ１２）、自動運転状態で車両Ｖの走行が制御される（時刻ｔ１２から時刻ｔ１３の間）。時刻ｔ１３から時刻ｔ１４において、切替ペダル５の踏み込みが徐々に解除されると、切替ペダル５の踏み込み量の減少に伴って、運転者による運転操作が強く反映されるように、車両Ｖの走行が制御される。

次に、車両制御装置１００が走行計画を生成する処理について説明する。図６は、走行計画生成処理の一例を説明するフローチャートである。図６に示す制御処理は、例えば自動運転ＯＮ／ＯＦＦスイッチ８０に自動運転開始の要求操作が入力された後、自動運転終了の要求操作がされるまでの間、所定時間毎に繰り返し実行される。また、車両制御装置１００において車両Ｖの自動運転制御が可能な状態のときに自動運転状態に自動的に切り替える場合、車両制御装置１００は、自動運転制御が可能な状態となったときに図６に示す処理を開始し、自動運転制御が不可能な状態となるまでの間、又は自動運転ＯＮ/ＯＦＦスイッチ８０に自動運転終了の要求操作がされるまでの間、所定時間毎に繰り返しこの処理を実行してもよい。

図６に示すように、まず、車両位置認識部１１は、ＧＰＳ受信部２で受信した車両Ｖの位置情報及び地図データベース４の地図情報から、車両位置を認識する。外部状況認識部１２は、外部センサ１の検出結果から、車両Ｖの外部状況を認識する。走行状態認識部１３は、内部センサ３の検出結果から、車両Ｖの走行状態を認識する（Ｓ１）。そして、走行計画生成部１４は、ナビゲーションシステム６の目標ルート、車両位置、車両Ｖの外部状況、及び車両Ｖの走行状態から、車両Ｖの走行計画を生成する（Ｓ２）。このように、車両Ｖの走行計画が生成される。

次に、車両Ｖの運転状態が手動運転状態のときに、運転者による切替ペダル５の踏み込みに応じた協調運転状態及び自動運転状態への切り替え処理について説明する。図７は、車両Ｖの運転状態を手動運転状態から協調運転状態及び自動運転状態へ切り替える処理の一例を説明するフローチャートである。図７に示す処理は、例えば自動運転ＯＮ／ＯＦＦスイッチ８０に自動運転開始の要求操作が入力された後、自動運転終了の要求操作がされるまでの間、所定時間毎に繰り返し実行される。また、車両制御装置１００において車両Ｖの自動運転制御が可能な状態のときに自動運転状態に自動的に切り替える場合、車両制御装置１００は、車両ＶのイグニッションがＯＦＦとなるまでの間、所定時間毎に図７に示す処理を繰り返し実行してもよい。

図７に示すように、自動運転判定部１７ａは、走行計画の生成の有無に加え、車両Ｖの周辺環境、車両Ｖの状態、及び車両Ｖの位置の認識精度の少なくともいずれかに基づいて車両Ｖの運転状態を自動運転状態に切り替え可能か否かを判定する（Ｓ１０１）。車両Ｖの運転状態を自動運転状態に切り替え可能でない場合（Ｓ１０１：ＮＯ）、運転状態決定部１７ｂは、車両Ｖの運転状態を手動運転状態とする決定を行う（Ｓ１０２）。走行制御部１７ｃは、手動運転状態となるように車両Ｖの走行を制御する（Ｓ１０３）。

車両Ｖの運転状態を自動運転状態に切り替え可能である場合（Ｓ１０１：ＹＥＳ）、運転状態決定部１７ｂは、踏込状態検出部１５によって切替ペダル５の踏み込みが検出されているか否かを判定する（Ｓ１０４）。切替ペダル５の踏み込みが検出されていない場合（Ｓ１０４：ＮＯ）、運転状態決定部１７ｂは、Ｓ１０２以降の処理を行う。

切替ペダル５の踏み込みが検出されている場合（Ｓ１０４：ＹＥＳ）、運転状態決定部１７ｂは、踏込状態検出部１５によって検出されている切替ペダル５の現在の踏み込み量に基づいて、運転者の運転操作の介入度を算出する（Ｓ１０５）。運転状態決定部１７ｂは、算出した介入度が０か否かを判定する（Ｓ１０６）。なお、介入度が０とは、切替ペダル５が完全に踏み込まれている場合である。介入度が０でない場合（Ｓ１０６：ＮＯ）、運転状態決定部１７ｂは、車両Ｖの運転状態を協調運転状態とする決定を行う（Ｓ１０７）。走行制御部１７ｃは、算出された介入度に応じた協調運転状態となるように車両Ｖの走行を制御する（Ｓ１０８）。

一方、介入度が０である場合（Ｓ１０６：ＹＥＳ）、運転状態決定部１７ｂは、車両Ｖの運転状態を自動運転状態とする決定を行う（Ｓ１０９）。走行制御部１７ｃは、自動運転状態となるように車両Ｖの走行を制御する（Ｓ１１０）。

以上のように、第１実施形態に係る車両制御装置１００では、自動運転状態に切り替え可能であり、且つ、アクセルペダル及びブレーキペダルよりも左側に設けられた切替ペダル５の踏み込みが検出された場合、切替ペダル５の踏み込み状態に応じて車両Ｖの運転状態が切り替えられる。すなわち、運転者は、車両Ｖの運転操作（アクセルペダルの操作、ブレーキペダルの操作、及びステアリングの操作）に関わらない左足で切替ペダル５を踏み込むことで、運転状態の切り替えの意図を車両制御装置１００に伝えることができる。

車両制御装置１００は、切替ペダル５の踏み込み状態に応じて車両Ｖの運転状態を切り替えることにより、運転者の意図を反映させつつ運転状態を切り替えることができる。このように、車両制御装置１００は、自動運転状態に切り替え可能な場合に、運転者の運転操作を妨げることなく運転状態の切り替えの意図を受け付けて、運転者の意図を反映させつつ運転状態を切り替えることができる。

［第２実施形態］
次に、第２実施形態について説明する。図８は、第２実施形態に係る車両制御装置１００Ａの構成を示すブロック図である。図９は、図８の車両制御装置１００ＡにおけるＥＣＵ１０Ａを説明するブロック図である。なお、本実施形態の説明では、第１実施形態と同一の構成及び処理については説明を省略し、第１実施形態と異なる点について説明する。本実施形態の車両制御装置１００Ａは、第１実施形態の車両制御装置１００のストロークセンサ５０に代えて踏力センサ５０Ａを備えている。また、第２実施形態のＥＣＵ１０Ａは、第１実施形態のＥＣＵ１０の踏込状態検出部１５及び運転状態切替部１７に代えて、処理内容の異なる踏込状態検出部１５Ａ及び運転状態切替部１７Ａを備えている。

踏力センサ５０Ａは、切替ペダル５の踏み込み状態を検出するセンサである。踏力センサ５０Ａは、切替ペダル５が運転者によって最も踏み込まれた状態である場合に、切替ペダル５が踏み込まれたことを示すＯＮ信号をＥＣＵ１０Ａへ出力する。また、踏力センサ５０Ａは、切替ペダル５が最も踏み込まれた状態が維持されている間、ＯＮ信号をＥＣＵ１０Ａへ出力し続ける。踏力センサ５０Ａは、切替ペダル５が最も踏み込まれた状態でない場合には、ＯＮ信号をＥＣＵ１０Ａへ出力しない。図１０は、切替ペダルの踏み込み状態の一例を示す図である。図１０に示す例では、時刻ｔ２１、及び時刻ｔ２２のときに、運転者によって切替ペダル５が最も踏み込まれた状態となり、踏力センサ５０ＡからＥＣＵ１０ＡへＯＮ信号が出力されている。また、時刻ｔ２３から時刻ｔ２４の間は運転者によって切替ペダル５が最も踏み込まれた状態が維持された状態であり、この間、踏力センサ５０ＡからＥＣＵ１０ＡへＯＮ信号が出力され続けている。

また、踏力センサ５０Ａは、切替ペダル５が踏み込まれているか否かの検出に加え、運転者によって切替ペダル５が最も踏み込まれたときの踏み込み力を検出することができる。切替ペダル５が図３（ａ）に示すペダルの場合、踏力センサ５０Ａは、踏み込み力として、運転者によって踏まれることによってアーム５１に加わる力に応じた信号をＥＣＵ１０Ａへ出力する。また、切替ペダル５が図３（ｂ）に示すペダルの場合、踏力センサ５０Ａは、切替ペダル５の踏み込み力として、運転者によって踏まれることによってボタン部５２に加わる力に応じた信号をＥＣＵ１０Ａへ出力する。

踏込状態検出部１５Ａは、踏力センサ５０Ａの検出結果に基づいて、切替ペダル５の踏み込み状態を検出する。具体的には、踏込状態検出部１５Ａは、切替ペダル５が踏み込まれたか否か、及び切替ペダル５の踏み込み力を検出する。ここでは、踏込状態検出部１５Ａは、切替ペダル５が最も踏み込まれた場合（すなわちＯＮ信号を受信した場合）に、切替ペダル５が踏み込まれたと検出する。踏込状態検出部１５Ａは、検出した切替ペダル５の踏み込み状態を運転状態切替部１７Ａへ出力する。

ここで、踏込状態検出部１５Ａにおける切替ペダル５の踏み込み状態の検出結果の一例について図１１を用いて説明する。図１１における上から２番目のグラフに示すように、時刻ｔ３２、時刻ｔ３３、時刻ｔ３４、及び時刻ｔ３５において、運転者によって切替ペダル５が踏み込まれている。また、図１１における上から３番目のグラフに示すように、時刻ｔ３２、時刻ｔ３３、時刻ｔ３４、及び時刻ｔ３５において、運転者によって切替ペダル５が踏み込まれたときの踏み込み力が踏込状態検出部１５Ａによって検出されている。

運転状態切替部１７Ａは、車両Ｖの運転状態を自動運転状態に切り替え可能な場合、踏込状態検出部１５Ａによって検出された切替ペダル５の踏み込み状態に基づいて、車両Ｖの運転状態を自動運転状態、協調運転状態、及び手動運転状態のいずれかに切り替える。更に、運転状態切替部１７は、切替ペダル５の踏み込み状態に基づいて車両Ｖの運転状態を協調運転状態に切り替える際に、踏込状態検出部１５で検出された切替ペダル５の踏み込み力に基づいて、協調運転状態における運転者の運転操作の操作量の介入度合いを変更する。

具体的には、運転状態切替部１７Ａは、自動運転判定部１７ｄ、運転状態決定部１７ｅ、走行制御部１７ｆを備えている。本実施形態における自動運転判定部１７ｄ及び走行制御部１７ｆは、第１実施形態における自動運転判定部１７ａ及び走行制御部１７ｃと同様の処理を行う。本実施形態における運転状態決定部１７ｅは、第１実施形態における運転状態決定部１７ｂに対して、車両Ｖの運転状態を自動運転状態から手動運転状態に切り替える決定を行う処理、及び協調運転状態から手動運転状態に切り替える決定を行う処理が主に異なっている。以下、第１実施形態の運転状態決定部１７ｂと異なる点を中心に説明する。

図１１は、運転状態を切り替える場合における、各運転状態と、切替ペダル５の状態と、切替ペダル５の踏み込み力と、介入度との関係を示す図である。図１１に示す例では、時刻ｔ３１において、自動運転ＯＮ／ＯＦＦスイッチ８０に対して自動運転開始に係る要求操作が入力されていることと、自動運転判定部１７ｄによって自動運転状態に切り替え可能であると判定されていることの２つの条件が成立したとする。すなわち、時刻ｔ３１以降において、運転状態決定部１７ｅは、踏込状態検出部１５Ａによって検出された切替ペダル５の踏み込み状態に基づいて、車両Ｖの運転状態を自動運転状態、協調運転状態、及び手動運転状態のいずれかに切り替える決定を行う。

運転状態決定部１７ｅは、時刻ｔ３１以降において、車両Ｖの運転状態が手動運転状態のときに踏込状態検出部１５Ａによって切替ペダル５の踏み込みが検出された場合（図１１の時刻ｔ３２及びｔ３４）、車両Ｖの運転状態を手動運転状態から協調運転状態又は自動運転状態に切り替える決定を行う。運転状態決定部１７ｅは、車両Ｖの運転状態が協調運転状態又は自動運転状態のときに、踏込状態検出部１５Ａによって切替ペダル５の踏み込みが検出された場合（図１１の時刻ｔ３３及びｔ３５）、車両Ｖの運転状態を協調運転状態又は自動運転状態から手動運転状態に切り替える決定を行う。

すなわち、自動運転ＯＮ／ＯＦＦスイッチ８０に対して自動運転開始に係る要求操作が入力され、且つ自動運転判定部１７ｄによって自動運転状態に切り替え可能であると判定されている場合、運転状態決定部１７ｅは、踏込状態検出部１５Ａによって切替ペダル５の踏み込みが検出される毎に、車両Ｖの運転状態を、手動運転状態と、協調運転状態又は自動運転状態とに交互に切り替える。

なお、車両Ｖの運転状態が手動運転状態のときに切替ペダル５の踏み込みが検出された場合、運転状態決定部１７ｅは、切替ペダル５の踏み込み力に応じて、車両Ｖの運転状態を協調運転状態及び自動運転状態のいずれかとする決定を行う。具体的には、運転状態決定部１７ｅは、切替ペダル５の踏み込み力が最も大きい場合（踏み込み力がＭａｘの場合）、車両Ｖの運転状態を自動運転状態に切り替える決定を行う（図１１における時刻ｔ３４）。一方、運転状態決定部１７ｂは、切替ペダル５の踏み込み力が最も大きくない場合（踏み込み力がＭａｘでない場合）、車両Ｖの運転状態を協調運転状態に切り替える決定を行う（図１１における時刻ｔ３２）。

なお、切替ペダル５の踏み込み力が最も大きい場合とは、踏込状態検出部１５Ａによって検出される踏み込み力の値が所定値以上の場合を、切替ペダル５の踏み込み力が最も大きい場合としてもよい。または、踏力センサ５０Ａで検出可能な最大の踏み込み力が検出された場合を、切替ペダル５の踏み込み力が最も大きい場合としてもよい。

また、運転状態決定部１７ｅは、切替ペダル５が踏み込まれた場合、切替ペダル５の踏み込み力に応じて、運転者の運転操作の操作量の介入度を算出する。運転状態決定部１７ｅは、切替ペダル５の踏み込み力が大きくなるにしたがって、介入度の値が小さくなるように介入度を算出する。図１２に示す例において、運転状態決定部１７ｅは、切替ペダル５の踏み込み力に応じて、０以上、且つ１以下の間で介入度を算出する。なお、運転状態決定部１７ｅは、車両Ｖの運転状態が手動運転状態のときに切替ペダル５が踏まれた場合に、介入度を算出すればよい。

走行制御部１７ｆは、運転状態決定部１７ｅによって決定された運転状態が協調運転状態である場合、運転状態決定部１７ｅで算出された介入度に基づいて、運転者の運転操作の操作量の介入度合いを変更する。

図１１に示す例では、時刻ｔ３２において切替ペダル５が踏み込まれることにより手動運転状態から協調運転状態に切り替えられる。また、このときの切替ペダル５の踏み込み力に応じて運転状態決定部１７ｅによって介入度ｐが算出される。走行制御部１７ｃは、時刻ｔ３２以降において協調運転状態の制御を行う際に、算出された介入度ｐに応じた介入度合いとなるように車両Ｖの走行を制御する。時刻ｔ３３において切替ペダル５が踏み込まれると、協調運転状態から手動運転状態へ切り替えられる。そして、時刻ｔ３４において切替ペダル５が踏み込まれると、切替ペダル５の踏み込み力が最大であるため、手動運転状態から自動運転状態へ切り替えられる。時刻ｔ３５において、切替ペダル５が踏み込まれると、自動運転状態から手動運転状態へ切り替えられる。

運転状態決定部１７ｅは、車両Ｖの運転状態として協調運転状態又は自動運転状態が決定されている場合、第１実施形態における運転状態決定部１７ｂと同様に、車両Ｖの運転状態を協調運転状態又は自動運転状態から手動運転状態に切り替える決定（オーバーライドの決定）を行う。

次に、車両Ｖの運転状態が手動運転状態のときに、運転者による切替ペダル５の踏み込みに応じた協調運転状態又は自動運転状態への切り替え処理について説明する。図１２は、車両Ｖの運転状態を手動運転状態から協調運転状態又は自動運転状態へ切り替える処理の一例を説明するフローチャートである。図１２に示す処理は、例えば自動運転ＯＮ／ＯＦＦスイッチ８０に自動運転開始の要求操作が入力された後、自動運転終了の要求操作がされるまでの間、所定時間毎に繰り返し実行される。また、車両制御装置１００において車両Ｖの自動運転制御が可能な状態のときに自動運転状態に自動的に切り替える場合、車両制御装置１００は、車両ＶのイグニッションがＯＦＦとなるまでの間、所定時間毎に図１２に示す処理を繰り返し実行してもよい。

図１２に示すように、自動運転判定部１７ｄは、走行計画の生成の有無に加え、車両Ｖの周辺環境、車両Ｖの状態、及び車両Ｖの位置の認識精度の少なくともいずれかに基づいて車両Ｖの運転状態を自動運転状態に切り替え可能か否かを判定する（Ｓ２０１）。車両Ｖの運転状態を自動運転状態に切り替え可能でない場合（Ｓ２０１：ＮＯ）、運転状態決定部１７ｅは、車両Ｖの運転状態を手動運転状態とする決定を行う（Ｓ２０２）。走行制御部１７ｆは、手動運転状態となるように車両Ｖの走行を制御する（Ｓ２０３）。

車両Ｖの運転状態を自動運転状態に切り替え可能である場合（Ｓ２０１：ＹＥＳ）、運転状態決定部１７ｅは、車両Ｖの現在の運転状態が手動運転状態であるか否かを判定する（Ｓ２０４）。車両Ｖの現在の運転状態が手動運転状態である場合（Ｓ２０４：ＹＥＳ）、運転状態決定部１７ｅは、踏込状態検出部１５Ａによって切替ペダル５の踏み込みが検出されたか否かを判定する（Ｓ２０５）。切替ペダル５の踏み込みが検出された場合（Ｓ２０５：ＹＥＳ）、運転状態決定部１７ｅは、踏込状態検出部１５Ａによって直近に検出された切替ペダル５の踏み込み力に基づいて、介入度を算出する（Ｓ２０６）。運転状態決定部１７ｅは、算出した介入度が０か否かを判定する（Ｓ２０７）。

介入度が０である場合（Ｓ２０７：ＹＥＳ）、運転状態決定部１７ｅは、車両Ｖの運転状態を自動運転状態とする決定を行う（Ｓ２０８）。走行制御部１７ｆは、自動運転状態となるように車両Ｖの走行を制御する（Ｓ２０９）。介入度が０でない場合（Ｓ２０７：ＮＯ）、運転状態決定部１７ｅは、車両Ｖの運転状態を協調運転状態とする決定を行う（Ｓ２１０）。走行制御部１７ｆは、算出された介入度に応じた協調運転状態となるように車両Ｖの走行を制御する（Ｓ２１１）。

一方、切替ペダル５の踏み込みが検出されていない場合（Ｓ２０５：ＮＯ）、運転状態決定部１７ｅは、車両Ｖの現在の運転状態が手動運転状態の場合（Ｓ２０５の次にＳ２１９の処理を行う場合）、車両Ｖの運転状態として手動運転状態を維持する決定を行う（Ｓ２１９）。なお、車両Ｖの現在の運転状態が協調運転状態又は自動運転状態の場合（Ｓ２１２の次にＳ２１９の処理を行う場合）、運転状態決定部１７ｅは、車両Ｖの運転状態を協調運転状態又は自動運転状態から手動運転状態に切り替える決定を行う（Ｓ２１９）。そして、走行制御部１７ｆは、手動運転状態となるように車両Ｖの走行を制御する（Ｓ２２０）。

車両Ｖの現在の運転状態が手動運転状態でない場合（Ｓ２０４：ＮＯ）、運転状態決定部１７ｅは、踏込状態検出部１５Ａによって切替ペダル５の踏み込みが検出されたか否かを判定する（Ｓ２１２）。切替ペダル５の踏み込みが検出された場合（Ｓ２１２：ＹＥＳ）、運転状態決定部１７ｅは、Ｓ２１９の処理へ進む。一方、切替ペダル５の踏み込みが検出されない場合（Ｓ２１２：ＮＯ）、運転状態決定部１７ｅは、踏込状態検出部１５Ａによって直近に検出された切替ペダル５の踏み込み力に基づいて、介入度を算出する（Ｓ２１３）。運転状態決定部１７ｅは、算出した介入度が０か否かを判定する（Ｓ２１４）。

介入度が０でない場合（Ｓ２１４：ＮＯ）、運転状態決定部１７ｅは、車両Ｖの運転状態として協調運転状態を維持する決定を行う（Ｓ２１５）。走行制御部１７ｆは、算出された介入度に応じた協調運転状態が維持されるように、車両Ｖの走行を制御する（Ｓ２１６）一方、介入度が０である場合（Ｓ２１４：ＹＥＳ）、運転状態決定部１７ｅは、車両Ｖの運転状態として自動運転状態を維持する決定を行う（Ｓ２１７）。走行制御部１７ｆは、自動運転状態が維持されるように車両Ｖの走行を制御する（Ｓ２１８）。

以上のように、第２実施形態に係る車両制御装置１００Ａでは、自動運転状態に切り替え可能であり、且つ、アクセルペダル及びブレーキペダルよりも左側に設けられた切替ペダル５の踏み込みが検出された場合、切替ペダル５の踏み込み状態に応じて車両Ｖの運転状態が切り替えられる。すなわち、運転者は、車両Ｖの運転操作（アクセルペダルの操作、ブレーキペダルの操作、及びステアリングの操作）に関わらない左足で切替ペダル５を踏み込むことで、運転状態の切り替えの意図を車両制御装置１００Ａに伝えることができる。

車両制御装置１００Ａは、切替ペダル５の踏み込み状態に応じて車両Ｖの運転状態を切り替えることにより、運転者の意図を反映させつつ運転状態を切り替えることができる。このように、車両制御装置１００Ａは、自動運転状態に切り替え可能な場合に、運転者の運転操作を妨げることなく運転状態の切り替えの意図を受け付けて、運転者の意図を反映させつつ運転状態を切り替えることができる。

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ものではない。例えば、第１実施形態において、車両制御装置１００は、車両Ｖが自動運転状態である状態が所定時間ｔ_auto以上継続した場合、切替ペダル５の踏み込み量が減少しても、車両Ｖの運転状態として自動運転状態を維持してもよい。この場合、車両制御装置１００は、運転操作情報取得部１６で取得された運転操作情報に基づいて上述したオーバーライドの決定がされた場合に、車両Ｖの運転状態を自動運転状態から手動運転状態に切り替える。具体的には、図１３に示す例では、時刻ｔ４０において、自動運転ＯＮ／ＯＦＦスイッチ８０に対して自動運転開始に係る要求操作が入力されていることと、自動運転判定部１７ａによって自動運転状態に切り替え可能であると判定されていることの２つの条件が成立したとする。また、図１３に示す例では、時刻ｔ４２において、運転状態決定部１７ｂによって車両Ｖの運転状態を自動運転状態とする決定が行われている。図１３に示す例では、時刻ｔ４２以降において車両Ｖが自動運転状態である状態が所定時間ｔ_auto以上継続しているため、時刻ｔ４３において切替ペダル５の踏み込み量が減少しても、車両Ｖの運転状態として自動運転状態が維持される。

第１実施形態の車両制御装置１００は、自動運転判定部１７ａによって自動運転状態への切り替えが可能と判定された場合、運転者に対して自動運転状態への切り替えが可能である旨の報知を行ってもよい。報知の後、車両制御装置１００は、運転者により自動運転ＯＮ／ＯＦＦスイッチ８０に対して自動運転開始に係る要求操作が入力された場合に、上述したように手動運転状態から協調運転状態又は自動運転状態への切り替え処理を実行してもよい。第２実施形態の車両制御装置１００Ａも同様に、自動運転状態への切り替えが可能と判定された場合に報知を行い、自動運転開始に係る要求操作が入力された場合に、上述したように手動運転状態から協調運転状態又は自動運転状態への切り替え処理を実行してもよい。

例えば、運転状態決定部１７ｂ，１７ｅで算出された介入度に基づいて、運転者の運転操作の操作量の介入度合いを変更する際に、式（１）に基づいて目標操舵トルクなどを算出したが、式（１）を用いた方法以外の方法によって介入度合いを変更してもよい。

第１実施形態において、協調運転状態となるように車両Ｖの走行を制御する際に、切替ペダル５の踏み込み量に基づいて運転者の介入度合いを変更する処理を行うことは必須では無い。同様に、第２実施形態において、協調運転状態となるように車両Ｖの走行を制御する際に、切替ペダル５の踏み込み力に基づいて運転者の介入度合いを変更する処理を行うことは必須では無い。

走行計画生成部１４は、車両Ｖの位置と、車両Ｖの外部状況と、車両Ｖの走行状態と、地図データベース４の地図情報とに基づいて走行計画を生成することに限定されない。例えば、走行計画生成部１４は、外部状況認識部１２で認識された車両Ｖの外部状況と、走行状態認識部１３で認識された車両Ｖの走行状態とに基づいて、操舵に関する走行計画を生成してもよい。この操舵に関する走行計画とは、例えば、走行状態認識部１３で認識された白線に沿って車両Ｖを走行させるための計画であってもよい。また、例えば、走行計画生成部１４は、外部状況認識部１２で認識された車両Ｖの外部状況と、走行状態認識部１３で認識された車両Ｖの走行状態とに基づいて、速度に関する走行計画を生成してもよい。この速度に関する走行計画とは、例えば、車両Ｖの前方を走行する車両に追従して車両Ｖを走行させる走行計画であってもよい。また、例えば、走行計画生成部１４は、外部状況認識部１２で認識された車両Ｖの外部状況と、走行状態認識部１３で認識された車両Ｖの走行状態とに基づいて、操舵及び速度に関する走行計画を生成してもよい。この操舵及び速度に関する走行計画とは、車両Ｖの前方の障害物を回避するように車両Ｖの操舵及び速度を制御するための走行計画であってもよい。走行計画生成部１４が生成する走行計画は上述した走行計画に限定されず、車両Ｖの走行を制御するために用いられる走行計画であれば、他の走行計画であってもよい。

また、上記各実施形態において、切替ペダル５をアクセルペダル及びブレーキペダルの左側に設けたが、左足でアクセルペダル及びブレーキペダルを操作する車両の場合には、これらのペダルの右側に切替ペダル５を設けてもよい。

５…切替ペダル、１５，１５Ａ…踏込状態検出部、１７，１７Ａ…運転状態切替部、１００，１００Ａ…車両制御装置、Ｖ…車両。

Claims (1)

1. 車両の周辺環境と前記車両の状態とに基づいて生成された走行計画、又は、前記車両の位置と前記車両の周辺環境と前記車両の状態と地図情報とに基づいて生成された走行計画を利用して走行する前記車両の運転状態を切り替え可能な車両制御装置であって、
   前記車両の運転席に着座する運転者が足を置く載置部において、前記車両のアクセルペダル及びブレーキペダルよりも前記車両の左側に設けられた切替ペダルと、
   前記切替ペダルの踏み込み状態を検出する踏込状態検出部と、
   前記車両の運転状態を、前記走行計画を用いて前記車両の走行を制御する自動運転状態、前記車両のステアリングの操作、前記アクセルペダルの操作、及び前記ブレーキペダルの操作のうち少なくとも１つに関する前記運転者の運転操作の操作量と前記走行計画とに基づいて前記運転操作と協調して前記車両を走行させる協調運転状態、並びに、前記運転者の運転操作の操作量を前記車両の走行に反映させる手動運転状態に切り替える運転状態切替部と、を備え、
   前記運転状態切替部は、
   前記走行計画の生成の有無に加え、前記車両の周辺環境、前記車両の状態、及び前記車両の位置の認識精度の少なくともいずれかに基づいて前記車両の運転状態を前記自動運転状態に切り替え可能か否かを判定し、
   前記踏込状態検出部によって前記切替ペダルの踏み込みが検出された場合、前記切替ペダルの踏み込み量に応じて運転者による運転操作の操作量の介入度を算出し、
   前記手動運転状態から前記自動運転状態に切り替え可能であり且つ前記切替ペダルの踏み込みが検出されていない場合、前記車両の運転状態を前記手動運転状態とし、
   前記手動運転状態から前記自動運転状態に切り替え可能であり且つ前記切替ペダルの踏み込みが検出されており、算出された前記介入度が前記運転者による運転操作の操作量の介入がない状態の場合、前記車両の運転状態を前記自動運転状態に切り替え、
   前記手動運転状態から前記自動運転状態に切り替え可能であり且つ前記切替ペダルの踏み込みが検出されており、算出された前記介入度が前記運転者による運転操作の操作量の介入がある状態の場合、前記車両の運転状態を前記協調運転状態に切り替える、車両制御装置。

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