JP7112216B2

JP7112216B2 - 車両の走行制御システム

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Publication number: JP7112216B2
Application number: JP2018043332A
Authority: JP
Inventors: 哉小山; 亮介難波; 雅人溝口; 元希財前
Original assignee: Subaru Corp
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2018-03-09
Filing date: 2018-03-09
Publication date: 2022-08-03
Anticipated expiration: 2038-03-09
Also published as: JP2019156057A

Description

本発明は、車両の自動走行制御を実施する走行制御システムに関する。

自動車等の車両においては、例えば特開２００７－１９６８０９号公報に開示されているように、運転者によるステアリングホイールの保持を前提とせずに車両の自動運転を行う走行制御システムが知られている。運転者によるステアリングホイールの保持を前提としない自動運転とは、ＳＡＥによる定義（ＳＡＥＪ３０１６＿２０１６０９）のレベル３以上に相当する。

また、運転者によるステアリングホイールの保持を前提としない自動運転の実行時において、運転者がステアリングホイール、アクセルペダルまたはブレーキペダルを用いて運転に介入した場合には、手動運転または運転者によるステアリングホイールの保持を前提とした自動運転に切り替える技術も知られている。

特開２００７－１９６８０９号公報

運転者によるステアリングホイールの保持を前提としない自動運転の実行時において、運転者による介入操作に応じて当該自動運転を終了してしまうと、運転者の運転姿勢が整う前に当該自動運転が終了してしまう可能性がある。例えば、周囲の車両の接近等に対して運転者が走行制御システムよりも敏感に反応して咄嗟にブレーキペダルを踏み込んだ場合、運転者がステアリングホイールを保持していない状態で自動運転が終了する可能性がある。

本発明は前述した問題を解決するものであり、運転者による介入操作に応じてステアリングホイールの保持を前提としない自動運転を終了する場合において、運転者が運転姿勢を整えることができる走行制御システムを提供することを目的とする。

本発明の一態様の走行制御システムは、車両に搭載され、前記車両の操舵および加減速の制御を含む自動走行制御を行う走行制御システムであって、前記車両の運転者の操作に従って前記車両の操舵および加減速を実施する手動運転モード、運転者によるステアリングホイールの保持を前提として前記自動走行制御を実施する第１運転支援モード、および運転者によるステアリングホイールの保持を必要とせずに前記自動走行制御を実施する第２運転支援モード、を選択的に実行して前記車両の走行制御を行う走行制御装置と、前記走行制御装置による前記第２運転支援モードの自動走行制御の実行時において、運転者による当該自動走行制御への介入操作を検出する操作検出装置と、を備え、前記走行制御装置は、前記第２運転支援モードの自動走行制御の実行時において検出した前記介入操作が前記車両の操舵制御および加減速制御のいずれに対するものであるかを判定する第１ステップと、前記第１ステップの後に、前記車両の操舵制御および加減速制御のうち、前記介入操作が行われた一方については運転者による操作に応じる制御に切り替え、前記介入操作が行われていない他方については前記第２運転支援モードの自動走行制御と同等の制御を維持する一時的な自動制御縮退処理を実行する第２ステップと、前記第２ステップの後に、前記介入操作が行われていない前記他方についての介入操作が追加された場合に前記手動運転モードまたは前記第１運転支援モードを開始する第３ステップと、を実行する。

本発明によれば、運転者による介入操作に応じてステアリングホイールの保持を前提としない自動運転を終了する場合において、運転者が運転姿勢を整えることができる走行制御システムを提供することができる。

走行制御システムの構成図である。自動運転終了処理を示すフローチャートである。

以下に、本発明の好ましい形態について図面を参照して説明する。なお、以下の説明に用いる各図においては、各構成要素を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、構成要素毎に縮尺を異ならせてあるものであり、本発明は、これらの図に記載された構成要素の数量、構成要素の形状、構成要素の大きさの比率、および各構成要素の相対的な位置関係のみに限定されるものではない。

図１において、符号１は、自動車等の車両の走行制御システムであり、車両の自律的な自動運転を含む走行制御を実施する。以下では、走行制御システム１が搭載される車両のことを自車両と称する。

自車両は、運転者が運転操作を行うための操作部２０１を備える。操作部２０１は、アクセルペダル２０１ａ、ブレーキペダル２０１ｂおよびステアリングホイール２０１ｓを含む。操作部２０１には、自車両の手動運転と自動運転を切り替える操作を行うスイッチが含まれていてもよい。

走行制御システム１は、走行制御装置１００を中心として、状態量検出装置１０、外部環境認識装置２０、加減速制御装置３０、操舵制御装置４０、操作検出装置５０、および警報制御装置６０等が情報通信ネットワーク１５０を介して互いに接続されて構成されている。

状態量検出装置１０は、車速センサ、加速度センサ、角速度センサおよび舵角センサ等を備え、自車両の車速、前後方向の加速度、ヨーレート、舵角等の状態量を検出する。なお、状態量検出装置１０に含まれる複数のセンサの少なくとも一部は、自車両が備える他の装置に付属するセンサを共用する形態であってもよい。例えば、状態量検出装置１０に含まれる自車両のヨーレートを検出する角速度センサは、自車両が備える横滑り防止装置が備える角速度センサと共用であってもよい。

外部環境認識装置２０は、自車両の外部環境を認識するセンサ等からの情報に基づいて自車両前方の道路形状、および自車両の周囲に存在する物体の位置や形状を認識し、当該認識結果を出力する。外部環境認識装置２０は、例えば、カメラによって撮像された画像に既知の画像処理を施すことによって自車両前方の道路形状および物体の位置や形状を認識し、またミリ波レーダやレーザレーダ等のレーダ装置によって自車両の周囲に存在する物体の位置を認識する。

なお、外部環境認識装置２０は、ＧＮＳＳ等の測位装置により検出される自車両の位置情報と、予め記憶している地図情報と、に基づいて自車両前方の道路形状を認識してもよい。また、外部環境認識装置２０は、路車間通信等の車外インフラとの無線通信によって取得した情報に基づいて自車両前方の道路形状を認識してもよい。

加減速制御装置３０は、運転者による操作部２０１の操作および後述する走行制御装置１００から出力される指示に基づき、自車両が備える原動機および制動装置の動作を制御する電子制御装置である。加減速制御装置３０は、自車両の加速および減速と発進および停止を制御する。言い換えれば、加減速制御装置３０は、自車両の前後方向の運動を制御する。

自車両が備える原動機は、１つまたは複数の内燃機関であってもよいし、１つまたは複数の電動モータであってもよいし、これらの組み合わせであってもよい。また、制動装置は、自車両の運動エネルギーを熱エネルギーに変換して制動力を発生する形態に限られず、自車両の運動エネルギーを電気エネルギーに変換する形態のものであってもよい。

なお、実際の加減速制御装置３０は、原動機を制御する電子制御装置および制動装置を制御する電子制御装置の複数の電子制御装置を含み、これらが情報通信ネットワーク１５０を介して協調動作することにより実現されている。

操舵制御装置４０は、運転者による操作部２０１の操作および後述する走行制御装置１００から出力される指示に基づき、自車両が備える操舵装置の動作を制御する電子制御装置である。なお、操舵装置は、舵角の変更によって自車両にヨーモーメントを付加する形態の装置に加えて、左右輪における制動力差または駆動力差の発生によって自車両にヨーモーメントを付加する形態の装置をさらに備えていてもよい。操舵制御装置４０は、操舵装置の動作により発生する自車両のヨーモーメントを制御する。すなわち、操舵制御装置４０は、自車両の左右方向の運動を制御する。

操作検出装置５０は、運転者による操作部２０１の操作を検出する。操作検出装置５０は、アクセルペダル２０１ａの操作を検出するアクセルペダルセンサ５０ａ、ブレーキペダル２０１ｂの操作を検出するブレーキペダルセンサ５０ｂ、およびステアリングホイール２０１ｓの操作を検出するステアリングセンサ５０ｓを含む。操作検出装置５０の一部または全部の構成は、状態量検出装置１０の構成を兼ねていてもよい。

アクセルペダルセンサ５０ａは、例えばアクセルペダル２０１ａの踏み込み量を検出するセンサである。また、ブレーキペダルセンサ５０ｂは、例えばブレーキ液圧を検出するセンサである。また、ステアリングセンサ５０ｓは、例えば、運転者がステアリングホイール２０１ｓに加えるトルクを検出する操舵トルクセンサである。

なお、ブレーキペダルセンサ５０ｂは、自車両のブレーキランプの点灯を制御するためのブレーキペダル２０１ｂの操作を検出するスイッチを含んでいてもよい。また、ステアリングセンサ５０ｓは、ステアリングホイール２０１ｓに設けられたタッチセンサを含んでいてもよい。

警報制御装置６０は、運転者に向けた警報を発生する報知装置を制御する電子制御装置である。報知装置は、例えば画像や文字を表示する表示装置、光を発する発光装置、音を発するスピーカ、振動を発するアクチュエータ、またはこれらの組み合わせ、を含む。

走行制御装置１００は、加減速制御装置３０および操舵制御装置４０を制御する電子制御装置であり、自車両の走行制御を行う。走行制御装置１００は、状態量検出装置１０、外部環境認識装置２０および操作検出装置５０により検出される自車両の状態量および外部環境の認識結果と、運転者による操作部２０１の操作の認識結果との情報に基づいて、加減速制御装置３０および操舵制御装置４０を制御する。

本実施形態の走行制御装置１００は、手動運転モード、第１運転支援モードおよび第２運転支援モードを含む複数の運転モード（動作モード）を備え、これらを選択的に実行して自車両の走行制御を行う。

ここで、自車両の走行制御とは、自車両の加減速および操舵の制御が少なくとも含まれる。また、自車両の走行制御には、自車両の外部環境の認識結果に対する反応の実行も含まれる場合もある。

手動運転モードは、運転者が、操作部２０１を用いて、自車両の加減速および操舵の一方または両方を制御する運転モードである。すなわち、手動運転モードは、運転者が自車両の走行制御の全てを実施する場合と、運転者が自車両の走行制御の一部を実施し残りの走行制御を走行制御装置１００が実施する場合と、を含む。前者の場合は、自動車の自動運転レベルの定義のうちの、いわゆるＳＡＥによる定義のレベル０に相当し、後者の場合はレベル１に相当する（ＳＡＥＪ３０１６＿２０１６０９）。以下では、ＳＡＥによる定義の自動運転レベルについて、ＳＡＥレベル０、ＳＡＥレベル１等と称するものとする。

また、手動運転モードでは、運転者に、自車両の外部環境の認識と、当該外部環境の認識結果への反応の決定が求められる。

第１運転支援モードは、ＳＡＥレベル２に相当する。すなわち、第１運転支援モードは、走行制御装置１００が自車両の加減速および操舵の両方を制御するが、運転者による自車両の外部環境の認識と、当該外部環境の認識結果への反応の決定と、の実行が必要とされる運転モードである。

具体的に本実施形態では、走行制御装置１００は、第１運転支援モードを実行する際に、運転者によるステアリングホイール２０１ｓの保持を要求する。言い換えれば、本実施形態では、走行制御装置１００は、ステアリングセンサ５０ｓにより、運転者によるステアリングホイール２０１ｓの保持を検出している場合に、第１運転支援モードを実行することができる。したがって、第１運転支援モードとは、運転者によるステアリングホイール２０１ｓの保持を前提とした自動走行制御である。

第２運転支援モードは、ＳＡＥレベル３または４に相当する。すなわち、第２運転支援モードは、走行制御装置１００が自車両の加減速および操舵の両方を制御し、また走行制御装置１００が自車両の外部環境の認識と、当該外部環境の認識結果への反応の決定も実行する運転モードである。

すなわち、第２運転支援モードとは、運転者によるステアリングホイール２０１ｓの保持を必要としない自動走行制御である。

走行制御装置１００、例えば運転者が操作部２０１を用いることによって入力される指示に応じて、手動運転モード、第１運転支援モードおよび第２運転支援モードを選択的に実行する。

本実施形態では一例として、第２運転支援モードはＳＡＥレベル３に相当するものとする。したがって、走行制御装置１００による第２運転支援モードの実行時において、自動運転の継続が困難となった場合には、走行制御装置１００による第２運転支援モードの走行制御動作は縮退運転状態となり、運転者による走行制御の一部または全部の引き継ぎが必要とされる。

第２運転支援モードの実行時において、自動運転の継続が困難となる場合とは、例えば自動運転に対応する路車間通信設備等のインフラが設けられた道路から自車両が退出する場合や、外部環境認識装置２０による道路の認識が不可能となる場合等に発生し得る。

第２運転支援モードの実行時において、自動運転の継続が困難となった場合には、走行制御装置１００は、第２運転支援モードの実行を終了して手動運転モードまたは第１運転支援モードを実行する。そして、当該運転モードの移行時には、走行制御装置１００は、警報制御装置６０を制御して、運転者に第２運転支援モードの終了と走行制御の引き継ぎ要求を報知する。

また、第２運転支援モードの実行時において、運転者による操作部２０１を用いた走行制御への介入操作を検出した場合に、走行制御装置１００は、第２運転支援モードの実行を終了して手動運転モードまたは第１運転支援モードを実行する。自動運転中の自車両の走行制御への運転者による介入操作は、オーバーライド等と称される。

図２は、第２運転支援モードの実行時において、運転者による介入操作を検出した場合に走行制御装置１００が実行する自動運転終了処理のフローチャートである。

具体的に、走行制御装置１００は、第２運転支援モードの実行時において、操作検出装置５０が備えるアクセルペダルセンサ５０ａ、ブレーキペダルセンサ５０ｂおよびステアリングセンサ５０ｓのいずれかによって運転者の介入操作を検出した場合に、図２に示す図２に示す自動運転終了処理を実行する。

自動運転終了処理では、まずステップＳ１０において、走行制御装置１００は、操作検出装置５０が検出した運転者の介入操作が、操舵制御に対するものであるか否かを判定する。運転者による介入操作は、自車両の操舵制御または加減速制御に対するものであるから、言い換えれば、ステップＳ１０では、走行制御装置１００は、操作検出装置５０が検出した運転者による介入操作が、操舵制御および加減速制御のいずれに対するものであるかを判定する。

ステップＳ１０において、運転者による介入操作が操舵制御であると判定した場合には、走行制御装置１００は、ステップＳ２０に移行する。すなわち、介入操作がステアリングセンサ５０ｓによって検出されたものであれば、走行制御装置１００は、ステップＳ２０に移行する。ステップＳ２０では、走行制御装置１００は、操舵自動制御縮退処理を実行する。

操舵自動制御縮退処理の実行期間中は、走行制御装置１００は、自車両の操舵制御については手動運転モードと同等または第１運転支援モードと同等の制御を実行し、自車両の加減速制御については第２運転支援モードと同等の制御を実行する。

すなわち、走行制御装置１００が操舵自動制御縮退処理を実行している期間中は、自車両の操舵制御は、ＳＡＥレベル０から２のいずれかに相当する状態となり、自車両の加減速制御は、ＳＡＥレベル３に相当する状態が維持される。

したがって、ステップＳ２０の操舵自動制御縮退処理の実行期間中は、運転者による介入操作に従った自車両の操舵制御が行われるとともに、自車両の加減速制御については走行制御装置１００による自動制御が継続される。

ステップＳ３０では、走行制御装置１００は、操舵自動制御縮退処理の実行期間中に、運転者による加減速制御に対する介入操作がさらに追加されたか否かを判定する。

ステップＳ３０の判定において、加減速制御に対する介入操作がさらに追加されたと判定した場合には、走行制御装置１００は、ステップＳ１１０に移行する。ステップＳ１１０では、走行制御装置１００は、警報制御装置６０を制御し、第２運転支援モードから手動運転モードまたは第１運転支援モードへの運転モードの切り替えを報知装置を用いて運転者に報知する。

そして、ステップＳ１２０において、走行制御装置１００は、手動運転モードと同等または第１運転支援モードの実行を開始する。ステップＳ１２０の実行により、自動運転終了処理は終了する。

また、ステップＳ３０のＮＯへの分岐およびステップＳ４０のＮＯへの分岐のループに示すように、操舵自動制御縮退処理の実行期間中に、加減速制御に対する介入操作が追加されない場合には、走行制御装置１００は、操作検出装置５０によって操舵制御への介入操作の終了を検出するまで待機する。

ステップＳ４０のＹＥＳへの分岐に示すように、操舵自動制御縮退処理の実行期間中において、操作検出装置５０によって操舵制御への介入操作の終了を検出した場合には、走行制御装置１００は、ステップＳ１１０に移行する。

ステップＳ１１０では、走行制御装置１００は、警報制御装置６０を制御し、第２運転支援モードから手動運転モードまたは第１運転支援モードへの運転モードの切り替えを報知装置を用いて運転者に報知する。

一方、ステップＳ１０において、運転者による介入操作が加減速制御であると判定した場合には、走行制御装置１００は、ステップＳ５０に移行する。すなわち、介入操作がアクセルペダルセンサ５０ａまたはブレーキペダルセンサ５０ｂによって検出されたものであれば、走行制御装置１００は、ステップＳ５０に移行する。ステップＳ５０では、走行制御装置１００は、加減速自動制御縮退処理を実行する。

加減速自動制御縮退処理の実行期間中は、走行制御装置１００は、自車両の加減速制御については手動運転モードと同等または第１運転支援モードと同等の制御を実行し、自車両の操舵制御については第２運転支援モードと同等の制御を実行する。

すなわち、走行制御装置１００が加減速自動制御縮退処理を実行している期間中は、自車両の加減速制御は、ＳＡＥレベル０から２のいずれかに相当する状態となり、自車両の操舵制御は、ＳＡＥレベル３に相当する状態が維持される。

したがって、ステップＳ５０の加減速自動制御縮退処理の実行期間中は、運転者による介入操作に従った自車両の加減速制御が行われるとともに、自車両の操舵制御については走行制御装置１００による自動制御が継続される。

ステップＳ６０では、走行制御装置１００は、加減速自動制御縮退処理の実行期間中に、運転者による操舵制御に対する介入操作がさらに追加されたか否かを判定する。

ステップＳ６０の判定において、操舵制御に対する介入操作がさらに追加されたと判定した場合には、走行制御装置１００は、ステップＳ１１０に移行する。ステップＳ１１０では、走行制御装置１００は、警報制御装置６０を制御し、第２運転支援モードから手動運転モードまたは第１運転支援モードへの運転モードの切り替えを報知装置を用いて運転者に報知する。

また、ステップＳ６０のＮＯへの分岐およびステップＳ７０のＮＯへの分岐のループに示すように、加減速自動制御縮退処理の実行期間中に、操舵制御に対する介入操作が追加されない場合には、走行制御装置１００は、操作検出装置５０によって加減速制御への介入操作の終了を検出するまで待機する。

ステップＳ７０のＹＥＳへの分岐に示すように、加減速自動制御縮退処理の実行期間中において、操作検出装置５０によって加減速制御への介入操作の終了を検出した場合には、走行制御装置１００は、ステップＳ１１０に移行する。

以上に説明したように、走行制御装置１００は、第２運転支援モードの自動走行制御の実行時において検出した介入操作が自車両の操舵制御に対するものである場合には、操舵については手動運転モードと同等または第１運転支援モードと同等の制御を実行し、かつ加減速については第２運転支援モードと同等の制御を維持する操舵自動制御縮退処理を実行し、その後、手動運転モードまたは前記第１運転支援モードに移行する。

また、走行制御装置１００は、第２運転支援モードの自動走行制御の実行時において検出した介入操作が自車両の加減速制御に対するものである場合には、加減速については手動運転モードと同等または第１運転支援モードと同等の制御を実行し、かつ操舵については第２運転支援モードと同等の制御を維持する加減速自動制御縮退処理を実行し、その後、手動運転モードまたは前記第１運転支援モードに移行する。

すなわち、走行制御装置１００は、第２運転支援モードの自動走行制御の実行時において、運転者による介入操作を検出した場合には、手動運転モードまたは第１運転支援モードに移行するが、この第２運転支援モードの終了時において、自車両の操舵制御および加減速制御のうち、運転者による介入操作が行われた一方については運転者による操作に応じる制御（ＳＡＥレベル０から２のいずれかに相当する制御）に切り替え、介入操作が行われていない他方については走行制御装置１００による自動制御（ＳＡＥレベル３に相当する制御）を維持する一時的な自動制御縮退処理を実行する。

本実施形態の走行制御システム１を備える自車両が第２運転支援モードで自動走行中である場合において、例えば運転者がステアリングホイール２０１ｓを操作すると、走行制御装置１００は、操舵自動制御縮退処理を実行した後に手動運転モードまたは前記第１運転支援モードに移行する。また例えば、本実施形態の走行制御システム１を備える自車両が第２運転支援モードで自動走行中である場合において、運転者がアクセルペダル２０１ａまたはブレーキペダル２０１ｂを操作すると、走行制御装置１００は、加減速自動制御縮退処理を実行した後に手動運転モードまたは前記第１運転支援モードに移行する。

第２運転支援モードの自動走行中における運転者の介入操作は、例えば自車両前方への他車両の急な割り込み等に対して運転者が走行制御装置１００よりも敏感に反応する場合等に起こり得る。

運転者によるステアリングホイールの保持を必要としない第２運転支援モードの自動走行中において、運転者が咄嗟の判断により介入操作を行う場合、運転者の姿勢が整っていない可能性が考えられ、ステアリングホイール２０１ｓによる介入操作と、ペダル（アクセルペダル２０１ａまたはブレーキペダル２０１ｂ）による介入操作のうちいずれか一方が先行して行われ、他方の実行が遅れる可能性がある。

ここで、本実施形態の走行制御システム１では、即時に手動運転モードまたは前記第１運転支援モードに移行せずに、一時的な自動制御縮退処理を実行するため、咄嗟の介入操作後に運転者がステアリングホイール２０１ｓとペダルの操作が可能な姿勢を整えるまでの時間を生み出すとともに、当該時間中において自車両の走行制御の一部が走行制御装置１００および運転者の制御下から離れてしまうことを防止することができる。以上に説明したように、本実施形態の走行制御システム１によれば、運転者による介入操作に応じてステアリングホイールの保持を前提としない自動運転を終了する場合において、運転者が運転姿勢を確実に整えることができる。

本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲および明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う車両の走行制御装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。

１走行制御システム、
１０状態量検出装置、
２０外部環境認識装置、
３０加減速制御装置、
４０操舵制御装置、
５０操作検出装置、
５０ａアクセルペダルセンサ、
５０ｂブレーキペダルセンサ、
５０ｓステアリングセンサ、
６０警報制御装置、
１００走行制御装置、
１５０情報通信ネットワーク、
２０１操作部、
２０１ａアクセルペダル、
２０１ｂブレーキペダル、
２０１ｓステアリングホイール。

Claims

車両に搭載され、前記車両の操舵および加減速の制御を含む自動走行制御を行う走行制御システムであって、
前記車両の運転者の操作に従って前記車両の操舵および加減速を実施する手動運転モード、運転者によるステアリングホイールの保持を前提として前記自動走行制御を実施する第１運転支援モード、および運転者によるステアリングホイールの保持を必要とせずに前記自動走行制御を実施する第２運転支援モード、を選択的に実行して前記車両の走行制御を行う走行制御装置と、
前記走行制御装置による前記第２運転支援モードの自動走行制御の実行時において、運転者による当該自動走行制御への介入操作を検出する操作検出装置と、
を備え、
前記走行制御装置は、
前記第２運転支援モードの自動走行制御の実行時において検出した前記介入操作が前記車両の操舵制御および加減速制御のいずれに対するものであるかを判定する第１ステップと、
前記第１ステップの後に、前記車両の操舵制御および加減速制御のうち、前記介入操作が行われた一方については運転者による操作に応じる制御に切り替え、前記介入操作が行われていない他方については前記第２運転支援モードの自動走行制御と同等の制御を維持する一時的な自動制御縮退処理を実行する第２ステップと、
前記第２ステップの後に、前記介入操作が行われていない前記他方についての介入操作が追加された場合に前記手動運転モードまたは前記第１運転支援モードを開始する第３ステップと、
を実行することを特徴とする走行制御システム。