JP7177818B2 - 車両制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両の停止動作を制御する車両制御装置に関する。

この種の装置として、従来、信号機が設置された交差点を自車両が通過するときに、路車間通信等を介して信号機の灯色が赤色に切り換わるまでの時間を取得し、取得した時間と自車両の現在の位置および走行速度とに基づいて、交差点を停止せずに通過できるか否かを判定するようにした装置が知られている（例えば特許文献１参照）。特許文献１記載の装置は、自車両が交差点を停止せずに通過できないと判定したとき、交差点を停止せずに通過できるように自車両を加速させる。

特開２０１７－９１１５１号公報

ところで、信号機の灯色が赤色に切り換わるまでの時間が短いときには、灯色が赤色に切り換わる前に減速を開始し、赤色に切り換わった時点で余裕をもって停止線で停止することが好ましい。しかしながら、赤色に切り換わる前に減速を開始したのでは、乗員にとって違和感がある。

本発明の一態様である車両制御装置は、走行中の自車両の位置および走行速度を検出する検出部と、自車両の進行方向に位置し、進行許可を表す第１表示形態と、停止線での停止指示を表す第３表示形態と、第１表示形態から第３表示形態への切換の予告を表す第２表示形態と、に表示形態を切り換え可能に構成された信号機の切換予定情報を取得する取得部と、取得部により取得された切換予定情報に含まれる第１表示形態から第３表示形態に切り換わるまでに要する余裕時間と、自車両の位置および走行速度とに基づいて、自車両を停止線で停止させる停止動作を行うか否かを判定する判定部と、判定部により停止動作を行うと判定されると、第１表示形態から第２表示形態に切り換わるまで所定減速度以下の第１減速度以下の減速度で自車両を減速させ、第２表示形態に切り換わった後、自車両が停止線で停止するように第１減速度より大きい第２減速度で自車両を減速させる停止制御部と、走行駆動力を発生する駆動力発生部と、自車両を減速させる制動装置と、を備える。停止制御部は、取得部により取得された切替予定情報に含まれる信号機の現在の表示態様が第１表示態様であるときに判定部により停止動作を行うと判定されると、第１表示形態から第２表示形態に切り換わるまでの間、制動装置を作動させることなく、走行駆動力が減少するように駆動力発生部を制御して、第１減速度以下の減速度で自車両を減速させる。

本発明によれば、交差点において信号機の灯色が赤色に切り換わるときに、乗員にとって違和感がないように自車両を停止させることができる。

本発明の実施形態に係る車両制御装置が適用される自動運転車両の走行系の概略構成を示す図。 本発明の実施形態に係る車両制御装置の全体構成を概略的に示すブロック図。 交差点の一例を示す図。 図２のコントローラの構成をより詳細に示すブロック図。 停止動作時の車両の位置と走行速度の関係の一例を示す図。 停止動作時の車両の位置と走行速度の関係の他の例を示す図。 停止動作時の車両の位置と走行速度の関係の他の例を示す図。 図４のコントローラのＣＰＵで実行される処理の一例を示すフローチャート。

以下、図１～図６を参照して本発明の実施形態について説明する。本発明の実施形態に係る車両制御装置は、自動運転機能を有する車両（自動運転車両）に適用される。図１は、本実施形態に係る車両制御装置が適用される自動運転車両１００（単に車両または自車両と呼ぶこともある）の走行系の概略構成を示す図である。車両１００は、ドライバによる運転操作が不要な自動運転モードでの走行だけでなく、ドライバの運転操作による手動運転モードでの走行も可能である。なお、本実施形態では、アクセル操作、ブレーキ操作および操舵の全ての操作が不要な運転モードを自動運転モードと呼ぶ。

図１に示すように、車両１００は、エンジン１と、変速機２とを有する。エンジン１は、スロットルバルブ１１を介して供給される吸入空気とインジェクタ１２から噴射される燃料とを適宜な割合で混合し、点火プラグ等により点火して燃焼させ、これにより回転動力を発生する内燃機関（例えばガソリンエンジン）である。なお、ガソリンエンジンに代えてディーゼルエンジン等、各種エンジンを用いることもできる。吸入空気量はスロットルバルブ１１により調節され、スロットルバルブ１１の開度は、電気信号により作動するスロットル用アクチュエータの駆動によって変更される。スロットルバルブ１１の開度およびインジェクタ１２からの燃料の噴射量（噴射時期、噴射時間）はコントローラ４０（図２）により制御される。

変速機２は、エンジン１と駆動輪３との間の動力伝達径路に設けられ、エンジン１からの回転を変速し、かつエンジン１からのトルクを変換して出力する。変速機２で変速された回転は駆動輪３に伝達され、これにより車両１００が走行する。なお、エンジン１の代わりに、あるいはエンジン１に加えて、駆動源としての走行用モータを設け、電気自動車やハイブリッド自動車として車両１００を構成することもできる。

変速機２は、例えば複数の変速段に応じて変速比を段階的に変更可能な有段変速機である。なお、変速比を無段階に変更可能な無段変速機を、変速機２として用いることもできる。図示は省略するが、トルクコンバータを介してエンジン１からの動力を変速機２に入力してもよい。変速機２は、例えばドグクラッチや摩擦クラッチなどの係合要素２１を備え、油圧制御装置２２が油圧源から係合要素２１への油の流れを制御することにより、変速機２の変速段を変更することができる。油圧制御装置２２は、電気信号により駆動する制御弁を有し、制御弁の駆動に応じて係合要素２１への圧油の流れを変更することで、適宜な変速段を設定できる。

図２は、本実施形態に係る車両制御装置１０の全体構成を概略的に示すブロック図である。図２に示すように、車両制御装置１０は、コントローラ４０と、コントローラ４０にそれぞれ電気的に接続された外部センサ群３１と、内部センサ群３２と、入出力装置３３と、測位センサ３４と、地図データベース３５と、ナビゲーション装置３６と、通信ユニット３７と、走行用アクチュエータ（以下、単にアクチュエータと呼ぶ）ＡＣとを主に有する。

外部センサ群３１は、車両１００の周辺情報である外部状況を検出する複数のセンサの総称である。例えば外部センサ群３１には、車両１００の全方位の照射光に対する散乱光を測定して車両１００から周辺の障害物までの距離を測定するライダ、電磁波を照射し反射波を検出することで車両１００の周辺の他車両や障害物等を検出するレーダが含まれる。また例えば外部センサ群３１には、車両１００に搭載され、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子を有して車両１００の周辺（前方、後方および側方）を撮像するカメラや、車両１００の周辺からの音の信号を入力するマイクロホン（以下、単にマイクと称する）などが含まれる。外部センサ群３１により検出された信号および外部センサ群３１に入力された信号はコントローラ４０に送信される。

内部センサ群３２は、車両１００の走行状態や車内の状態を検出する複数のセンサの総称である。例えば内部センサ群３２には、車両１００の車速を検出する車速センサ、車両１００の前後方向の加速度および左右方向の加速度（横加速度）をそれぞれ検出する加速度センサ、エンジン１の回転数を検出するエンジン回転数センサ、車両１００の重心の鉛直軸回りの回転角速度を検出するヨーレートセンサ、スロットルバルブ１１の開度（スロットル開度）を検出するスロットル開度センサなどが含まれる。手動運転モードでのドライバの運転操作、例えばアクセルペダルの操作、ブレーキペダルの操作、ステアリングの操作等を検出するセンサも内部センサ群３２に含まれる。内部センサ群３２による検出信号はコントローラ４０に送信される。

入出力装置３３は、ドライバから指令が入力されたり、ドライバに対し情報が出力されたりする装置の総称である。例えば入出力装置３３には、操作部材の操作によりドライバが各種指令を入力する各種スイッチ、ドライバが音声で指令を入力するマイク、ドライバに表示画像を介して情報を提供する表示部、ドライバに音声で情報を提供するスピーカなどが含まれる。各種スイッチには、自動運転モードおよび手動運転モードのいずれかを指令する手動自動切換スイッチ（ＳＷ）が含まれる。

手動自動切換スイッチは、例えばドライバが手動操作可能なスイッチとして構成され、スイッチ操作に応じて、自動運転機能を有効化した自動運転モードまたは自動運転機能を無効化した手動運転モードへの切換指令を出力する。手動自動切換スイッチの操作によらず、所定の走行条件が成立したときに、手動運転モードから自動運転モードへの切換、あるいは自動運転モードから手動運転モードへの切換を指令することもできる。すなわち、手動自動切換スイッチが自動的に切り換わることで、モード切換を手動ではなく自動で行うこともできる。

測位センサ３４は、例えばＧＰＳセンサであって、ＧＰＳ衛星から送信された測位信号を受信し、受信した信号に基づいて車両１００の絶対位置（緯度、経度など）を測定する。なお、測位センサ３４には、ＧＰＳセンサだけでなく準天頂軌道衛星から送信される電波を利用して測位するセンサも含まれる。測位センサ３４からの信号（測定結果を示す信号）はコントローラ４０に送信される。

地図データベース３５は、ナビゲーション装置３６に用いられる一般的な地図情報を記憶する装置であり、例えばハードディスクにより構成される。地図情報には、道路の位置情報、道路形状（曲率など）の情報、交差点や分岐地点の位置情報が含まれる。なお、地図データベース３５に記憶される地図情報は、コントローラ４０の記憶部４２に記憶される高精度な地図情報とは異なる。

ナビゲーション装置３６は、ドライバにより入力された目的地までの道路上の目標経路を探索するとともに、目標経路に沿った案内を行う装置である。目的地の入力および目標経路に沿った案内は、入出力装置３３を介して行われる。目標経路は、測位センサ３４により測定された車両１００の現在位置と、地図データベース３５に記憶された地図情報とに基づいて演算される。

通信ユニット３７は、インターネット回線などの無線通信網を含むネットワークを介して図示しない各種サーバと通信し、地図情報および交通情報などを定期的に、あるいは任意のタイミングでサーバから取得する。取得した地図情報は、地図データベース３５や記憶部４２に出力され、地図情報が更新される。取得した交通情報には、渋滞情報や、信号が赤から青に変わるまでの残り時間等の信号情報が含まれる。

アクチュエータＡＣは、車両１００の走行動作に関する各種機器を作動するための機器
である。アクチュエータＡＣには、図１に示すエンジン１のスロットルバルブ１１の開度（スロットル開度）を調整するスロットル用アクチュエータ、係合要素２１への油の流れを制御して変速機２の変速段を変更する変速用アクチュエータ、車両１００を減速させるブレーキ装置（制動装置）４を作動するブレーキ用アクチュエータ、およびステアリング装置を駆動する操舵用アクチュエータなどが含まれる。

コントローラ４０は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）により構成される。なお、エンジン制御用ＥＣＵ、変速機制御用ＥＣＵ等、機能の異なる複数のＥＣＵを別々に設けることができるが、図２では、便宜上、これらＥＣＵの集合としてコントローラ４０が示される。コントローラ４０は、ＣＰＵ等の演算部４１と、ＲＯＭ，ＲＡＭ，ハードディスク等の記憶部４２と、図示しないその他の周辺回路とを有するコンピュータを含んで構成される。

記憶部４２には、車線の中央位置の情報や車線位置の境界の情報等を含む高精度の詳細な地図情報が記憶される。より具体的には、地図情報として、道路情報、交通規制情報、住所情報、施設情報、電話番号情報等が記憶される。道路情報には、高速道路、有料道路、国道などの道路の種別を表す情報、道路の車線数、各車線の幅員、道路の勾配、道路の３次元座標位置、車線のカーブの曲率、車線の合流ポイントおよび分岐ポイントの位置、道路標識、中央分離帯の有無等の情報が含まれる。交通規制情報には、工事等により車線の走行が制限または通行止めとされている情報などが含まれる。記憶部４２には、変速動作の基準となるシフトマップ（変速線図）、各種制御のプログラム、プログラムで用いられる閾値等の情報も記憶される。

演算部４１は、自動走行に関する機能的構成として、自車位置認識部４３と、外界認識部４４と、行動計画生成部４５と、走行制御部４６とを有する。

自車位置認識部４３は、測位センサ３４で受信した車両１００の位置情報および地図データベース３５の地図情報に基づいて、地図上の車両１００の位置（自車位置）を認識する。なお、自車位置認識部４３は、記憶部４２に記憶された地図情報（建物の形状などの情報）と、外部センサ群３１が検出した車両１００の周辺情報とを用いて自車位置を認識してもよく、これにより自車位置を高精度に認識することができる。例えば、自車位置認識部４３は、記憶部４２に記憶された地図情報と、外部センサ群３１のカメラにより撮像された車両１００の周囲の画像データとを用いて自車位置を認識することができる。また、道路上や道路脇の外部に設置されたセンサで自車位置を測定可能であるとき、そのセンサと通信ユニット３７を介して通信することにより、自車位置を高精度に認識することもできる。

外界認識部４４は、ライダ、レーダ、カメラ等の外部センサ群３１からの信号に基づいて車両１００の周囲の外部状況を認識する。外界認識部４４は、例えば車両１００の周辺を走行する周辺車両（前方車両や後方車両）の位置や速度や加速度、車両１００の周囲に停車または駐車している周辺車両の位置、および他の物体の位置や状態などを認識する。他の物体には、標識、信号機、道路の境界線や停止線、建物、ガードレール、電柱、看板、歩行者、自転車等が含まれる。他の物体の状態には、信号機の灯色（赤、青、黄）、歩行者や自転車の移動速度や向きなどが含まれる。

行動計画生成部４５は、例えばナビゲーション装置３６で演算された目標経路と、自車位置認識部４３で認識された自車位置と、外界認識部４４で認識された外部状況とに基づいて、現時点から所定時間先までの車両１００の走行軌道（目標軌道）を生成する。目標経路上に目標軌道の候補となる複数の軌道が存在するときには、行動計画生成部４５は、その中から法令を順守し、かつ効率よく安全に走行する等の基準を満たす最適な軌道を選択し、選択した軌道を目標軌道とする。そして、行動計画生成部４５は、生成した目標軌道に応じた行動計画を生成する。

行動計画には、現時点から所定時間Ｔ（例えば５秒）先までの間に単位時間Δｔ（例え
ば０．１秒）毎に設定される走行計画データ、すなわち単位時間Δｔ毎の時刻に対応付けて設定される走行計画データが含まれる。走行計画データは、単位時間毎の車両１００の位置データと車両状態のデータとを含む。位置データは、例えば道路上の２次元座標位置を示す目標点のデータであり、車両状態のデータは、車速を表す車速データと車両１００の向きを表す方向データなどである。走行計画は単位時間毎に更新される。

行動計画生成部４５は、現時点から所定時間Ｔ先までの単位時間Δｔ毎の位置データを時刻順に接続することにより、目標軌道を生成する。このとき、目標軌道上の単位時間Δｔ毎の各目標点の車速（目標車速）に基づいて、単位時間Δｔ毎の加速度（目標加速度）を算出する。すなわち、行動計画生成部４５は、目標車速と目標加速度とを算出する。なお、目標加速度を走行制御部４６で算出するようにしてもよい。

行動計画生成部４５は、目標軌道を生成する際に、まず走行態様を決定する。具体的には、前方車両に追従する追従走行、前方車両を追い越すための追い越し走行、走行車線を変更する車線変更走行、高速道路や有料道路の本線に合流する合流走行、走行車線を逸脱しないように車線を維持するレーンキープ走行、定速走行、減速走行または加速走行等の走行態様を決定する。そして、走行態様に基づいて目標軌道を生成する。

走行制御部４６は、自動運転モードにおいて、行動計画生成部４５で生成された目標軌道に沿って車両１００が走行するように各アクチュエータＡＣを制御する。すなわち、単位時間毎の目標点Ｐを車両１００が通過するように、スロットル用アクチュエータ、変速用アクチュエータ、ブレーキ用アクチュエータ、および操舵用アクチュエータなどをそれぞれ制御する。

より具体的には、走行制御部４６は、自動運転モードにおいて道路勾配などにより定まる走行抵抗を考慮して、行動計画生成部４５で算出された単位時間毎の目標加速度を得るための要求駆動力を算出する。そして、例えば内部センサ群３２により検出された実加速度が目標加速度となるようにアクチュエータＡＣをフィードバック制御する。すなわち、車両１００が目標車速および目標加速度で走行するようにアクチュエータＡＣを制御する。なお、手動運転モードでは、走行制御部４６は、内部センサ群３２により取得されたドライバからの走行指令（アクセル開度等）に応じて各アクチュエータＡＣを制御する。

ところで、図３に示すように、道路ＲＤを走行中の車両１００の進行方向前方（図における右方向）の交差点ＩＳに信号機ＳＧが設けられているとき、路車間通信（Ｖ２Ｉ通信）等により路側機（不図示）から車両１００へ信号機ＳＧの切換予定情報が送信されるときがある。なお道路ＲＤは、左側通行の片側一車線の道路である。また、以下では、進行許可を表す青色（緑色）と、停止線での停止指示を表す赤色と、青色から赤色への切換の予告を表す黄色とに表示形態を切り換え可能に構成された信号機を例にする。また、切換予定情報には、信号機の現在の灯色や、灯色の切り換えタイミングを特定可能な情報が含まれる。

車両制御装置１０は、通信ユニット３７を介して路側機から切換予定情報を受信すると、切換予定情報に基づいて、信号機ＳＧが赤色に切り換わるまでに要する余裕時間を求める。そして、車両制御装置１０は、余裕時間と車両１００の位置および車速（走行速度）とに基づいて、信号機ＳＧが赤色に切り換わるまでに車両１００が交差点ＩＳを通過できないと判断すると、車両１００を停止線（信号機ＳＧに対応する停止線ＳＬ）で停止させる停止動作を行う。このとき、信号機ＳＧが赤色に切り換わる前に停止動作を開始すると、乗員にとって違和感がある。特に、信号機ＳＧが青色のとき、すなわち信号機ＳＧが黄色に切り換わる前に停止動作を開始すると、乗員に対して違和感を生じさせやすい。そこで、このような問題を解消するため、本実施形態では、車両制御装置１０を以下のように構成する。

図４は、図２のコントローラ４０の構成、主に行動計画生成部４５の構成をより詳細に示すブロック図である。図４に示すように、車両制御装置１０は、機能的構成として、取得部４５１と、判定部４５２と、生成部４５３とを有する。

取得部４５１は、信号機ＳＧの切換予定情報を取得する。より詳細には、取得部４５１は、通信ユニット３７を介したＶ２Ｉ通信により不図示の路側機から信号機ＳＧの切換予定情報を受信する。

判定部４５２は、取得部４５１により取得された切換予定情報に基づいて、信号機ＳＧが青色から赤色に切り換わるまでに要する余裕時間を算出する。判定部４５２は、算出した余裕時間と、自車位置認識部４３により認識された車両１００の位置（信号機ＳＧまでの距離）および内部センサ群３２（車速センサ）により検出された車両１００の走行速度とに基づいて、停止動作を行うか否かを判定する。

生成部４５３は、判定部４５２により停止動作を行うと判定されると、停止動作時の行動計画を生成する。このとき、生成部４５３は、信号機ＳＧが青色から黄色に切り換わるまで所定減速度（以下、第１減速度とも呼ぶ）以下の減速度で車両１００を減速させるように、停止動作時の行動計画を生成する。第１減速度は、車両１００が減速していることに乗員が気づかない程度の減速度（例えば－０．０３Ｇ）であって、ブレーキランプが作動しない程度の減速度である。なお、減速度とは、車両１００の加速度（前後方向の加速度）の負の値である。また、以下では、車両１００を第１減速度以下の減速度で減速させる停止動作を予備減速と呼び、車両１００が停止線ＳＬで停止するように車両１００を減速させる、予備減速後の停止動作を基本減速と呼ぶ。

なお、判定部４５２は、停止動作を行うと判定したとき、停止動作時に予備減速が必要であるか否かを判定する。生成部４５３は、判定部４５２により予備減速が必要であると判定されると、予備減速と基本減速とを行う行動計画を生成する。一方、判定部４５２により予備減速が不要であると判定されると、生成部４５３は、基本減速のみ行う行動計画を生成する。

ここで、予備減速が必要であるか否かの判定について説明する。図５Ａおよび図５Ｂは、車両１００の位置（停止線ＳＬからの距離）と、車両１００の走行速度との関係を示す図である。図５Ａおよび図５Ｂにおいて、特性Ｐ０は、信号機ＳＧが黄色に切り換わる前に停止線ＳＬを通過することが可能な車両１００の位置と走行速度の関係を示す。車両１００の現在位置に対応する特性Ｐ０の値（走行速度）よりも車両１００の現在の走行速度の方が大きいとき、車両１００は、信号機ＳＧが黄色に切り換わる前に停止線ＳＬを通過可能である。特性Ｐ１は、減速時に許容される最大減速度（例えば、－０．３Ｇ）で車両１００を減速したときに予想される、車両１００の位置ｄと走行速度Ｖの関係を示す。特性Ｐ２は、第１減速度より大きく最大減速度より小さい第２減速度（例えば、－０．２Ｇ）で車両１００を減速したときに予想される、車両１００の位置ｄと走行速度Ｖの関係を示す。第２減速度は、官能評価等の結果に基づいて予め設定される。

図５Ａの特性Ｐ３１は、車両１００が位置ｄ１１で予備減速を開始したときに予想される、車両１００の位置と走行速度の関係を示す。なお、位置ｄ１１における車両１００の走行速度はＶ１１である。このとき、判定部４５２は、車両１００の現在の位置（信号機ＳＧまでの距離）と走行速度とに基づいて、予備減速が終了する位置およびその位置における車両１００の走行速度を予測（算出）する。図５Ａに示すように、予備減速が終了する位置ｄ２１における車両１００の走行速度Ｖ２１が、位置ｄ２１における特性Ｐ２の値よりも小さいと予測されるとき、判定部４５２は、予備減速不要と判定する。このとき、生成部４５３は、予備減速を行わずに基本減速のみを行う行動計画を作成する。なお、図５Ａでは、図面の簡略化のため、予備減速終了時点までの特性Ｐ３１を示す。

図５Ｂの特性Ｐ３２は、車両１００が位置ｄ１２で予備減速を開始したときに予想される、車両１００の位置と走行速度の関係を示す。なお、位置ｄ１２における車両１００の走行速度はＶ１２（＞Ｖ１１）である。図５Ｂに示すように、予備減速が終了する位置ｄ２２における車両１００の走行速度Ｖ２２が、位置ｄ２２における特性Ｐ２の値以上であると予測されるとき、判定部４５２は、予備減速が必要であると判定する。このとき、生成部４５３は、予備減速と基本減速とを行う行動計画を作成する。なお、図５Ｂでは、図面の簡略化のため予備減速時の特性Ｐ３２のみを示す。このように、予備減速が終了する位置における車両１００の走行速度が特性Ｐ２の値以上であると予測されるときに予備減速を行うことで、予備減速を行わなければ余裕時間内に車両１００が停止線ＳＬを通過できるにも拘わらず、予備減速が不要に行われてしまうことを抑制できる。

なお、車両１００を減速させるときに減速度を急激に変化させると、ジャーク（減速度の変化率）が所定範囲を超え、乗員に不快感を生じさせる。特に、車両１００が加速しているときに予備減速が開始されるとジャークはさらに大きくなり、乗員の不快感がより大きくなる。したがって、ジャークを考慮した停止動作が行われることが好ましい。より詳細には、予備減速では、ジャークが所定範囲を超えないように、すなわち、減速度を徐々に第１減速度に近づけるように、車両１００が減速されることが好ましい。基本減速が開始されたときも同様に、減速度を徐々に大きくするように車両１００が減速されることが好ましい。

車両制御装置１０がジャークを考慮して停止動作を行うように構成されているときには、予備減速が必要であるか否かの判定は次のようにして行われる。例えば、図５Ａに示す状況において位置ｄ１１における車両１００の加速度がａ０（＞０）であるとき、ジャークを考慮した停止動作が行われると、図５Ｃに示すような特性（車両１００の位置と走行速度との関係）Ｐ３３が得られる。なお、車両制御装置１０がジャークを考慮して停止動作を行うように構成されているとき、判定部４５２は、予備減速が終了する位置ｄ２３ではなく所定位置ｄｘにおける走行速度Ｖｘが、所定位置ｄｘにおける特性Ｐ２の値以上であると予測されるとき、予備減速が必要であると判定する。所定位置ｄｘは、基本減速を開始した車両１００の減速度が第２減速度に達すると予測される、車両１００の位置である。一方、所定位置ｄｘにおける走行速度Ｖｘが特性Ｐ２の値より小さいと予測されるとき、判定部４５２は、予備減速不要と判定する。これにより、ジャークを考慮して停止動作を行うように車両制御装置１０が構成されているときにも、予備減速を行わなければ余裕時間内に車両１００が停止線ＳＬを通過できるにも拘わらず、予備減速が不要に行われてしまうことを抑制できる。なお、判定部４５２は、自車位置認識部４３により認識された車両１００の現在の位置（信号機ＳＧまでの距離）と内部センサ群３２（車速センサおよび加速度センサ）により検出された走行速度および加速度とに基づいて、所定位置ｄｘを予測（算出）する。

走行制御部４６は、生成部４５３により生成された行動計画に従って車両１００の停止動作を制御する停止制御を行う。なお、走行制御部４６は、行動計画に従って予備減速を行うとき、ブレーキ用アクチュエータを駆動させることなく、スロットル用アクチュエータを制御してスロットルバルブ１１の開度を小さくして走行駆動力を低減させる。なお、車両１００が電気自動車であって、車両１００に駆動源としての走行用モータを設けられているときには、走行用モータを制御して走行駆動力を低減させる。

図６は、予め記憶部４２等に記憶されたプログラムに従い、図４のコントローラ４０のＣＰＵで実行される処理の一例を示すフローチャートである。このフローチャートに示す処理は、例えば、コントローラ４０に電源が投入されると開始され、所定周期で繰り返される。なお、以下では、ジャークを考慮して停止動作を行うように車両制御装置１０が構成されているときの処理を説明する。

ステップＳ１１で、信号機ＳＧの切換予定情報が取得されたか否かを判定する。より具体的には、図３に示すように車両１００が交差点ＩＳに向かって走行中であるとき、通信ユニット３７を介して路側機から信号機ＳＧの切換予定情報を受信したか否かを判定する。ステップＳ１１は肯定されるまで繰り返される。ステップＳ１１で肯定さると、ステップＳ１２で、ステップＳ１１で取得した切換予定情報に基づいて、信号機ＳＧが現在青信号であるか、すなわち信号機ＳＧの現在の灯色が青色であるか否かを判定する。ステップＳ１２で否定されると処理を終了して、信号機ＳＧの現在の灯色に応じた走行制御を行う。なお、このとき行われる走行制御については説明を省略する。

ステップＳ１２で肯定されると、ステップＳ１３で、信号機ＳＧが赤色に切り換わるまでに要する余裕時間と車両１００の現在の位置および走行速度に基づいて、車両１００を停止線ＳＬで停止させるか否かを判定する。例えば、現在の走行速度で車両１００を走行させたときに余裕時間内に車両１００が停止線ＳＬを通過できないと予測されるとき、車両１００を停止線ＳＬで停止させると判定する。ステップＳ１３で否定されると、処理を終了する。この場合、車両１００は、停止線ＳＬで停止せずに交差点ＩＳを通過する。

ステップＳ１３で肯定されると、ステップＳ１４で、予備減速が必要か否かを判定する。具体的には、車両１００の現在の位置、走行速度、および加速度に基づいて、停止動作（ジャークを考慮した停止動作）を行ったときの所定位置（図５Ｃの所定位置ｄｘ）における車両１００の走行速度を予測する。そして、予測した所定位置における車両１００の走行速度が特性Ｐ２の値以上であると予測されるとき、予備減速が必要であると判定する。

ステップＳ１４で否定されると、処理を終了する。ステップＳ１４で肯定されると、ステップＳ１５で、予備減速終了時点における車両１００の走行速度の目標値（以下、予備減速目標値と呼ぶ）を設定し、ステップＳ１６で、予備減速を開始する。図５Ｃに示す例では、予備減速目標値としてＶ２３が設定される。次いで、ステップＳ１７で、予備減速終了条件が成立したか否かを判定する。予備減速終了条件は、車両１００の走行速度が予備減速目標値に達したとき、または、信号機ＳＧが青信号でなくなったときに成立する。

ステップＳ１７は肯定されるまで繰り返される。すなわち、予備減速は、予備減速終了条件が成立するまで行われる。ステップＳ１７で肯定されると、ステップＳ１８で、基本減速を開始する。次いで、ステップＳ１９で、基本減速終了条件が成立したか否かを判定する。基本減速終了条件は、車両１００の走行速度が０になると、すなわち車両１００が停止すると成立する。ステップＳ１９は肯定されるまで繰り返される。ステップＳ１９で肯定されると、処理を終了する。

本発明の実施形態によれば以下のような作用効果を奏することができる。
（１）車両制御装置１０は、走行中の自車両（車両１００）の位置を検出する測位センサ３４と、自車両の走行速度を検出する内部センサ群３２と、自車両の進行方向に位置し、進行許可を表す第１表示形態と、停止線（図３の停止線ＳＬ）での停止指示を表す第３表示形態と、第１表示形態から第３表示形態への切換の予告を表す第２表示形態と、に表示形態を切り換え可能に構成された信号機（図３の信号機ＳＧ）の切換予定情報を取得する取得部４５１と、取得部４５１により取得された切換予定情報に含まれる第１表示形態から第３表示形態に切り換わるまでに要する余裕時間と、自車両の位置および走行速度とに基づいて、自車両を停止線で停止させる停止動作を行うか否かを判定する判定部４５２と、判定部４５２により停止動作を行うと判定されると、第１表示形態から第２表示形態に切り換わるまで所定減速度以下の減速度で自車両を減速させ、第２表示形態に切り換わった後、自車両が停止線で停止するように自車両を減速させる走行制御部４６と、を備える。これにより、交差点において信号機が赤色に切り換わるときに、乗員に違和感を生じさせることなく自車両を停止させることができる。

（２）車両制御装置１０は、走行駆動力を発生する駆動力発生部を構成する、エンジン１および変速機２を備える。走行制御部４６は、判定部４５２により停止動作を行うと判定されると、第１表示形態から第２表示形態に切り換わるまでの間、走行駆動力が減少するように駆動力発生部（エンジン１および変速機２）を制御して、所定減速度以下の減速度で自車両を減速させる。また、車両制御装置１０は、自車両を減速させる制動装置４を備える。走行制御部４６は、判定部４５２により停止動作を行うと判定されると、第１表示形態から第２表示形態に切り換わるまでの間、制動装置４を作動させることなく、駆動力発生部（エンジン１および変速機２）を制御して自車両を減速させ、第２表示形態に切り換わった後、制動装置４を作動させて自車両を減速させる。これにより、予備減速において、ブレーキ装置を作動させることなく車両１００を減速させることができる。よって、乗員にとって違和感がない予備減速を行うことができる。

（３）走行制御部４６は、判定部４５２により停止動作を行うと判定されると、第１表示形態から第２表示形態に切り換わる時点における自車両の走行速度の目標値を決定し、第１表示形態から第２表示形態に切り換わる時点で自車両の走行速度が目標値になるように、第１表示形態から第２表示形態に切り換わるまでの間、所定減速度以下の減速度で自車両を減速させる。このように、予備減速終了時（基本減速開始時）における車両１００の走行速度が目標値になるように停止制御することで、予備減速中に外的要因（他車両の割り込みなど）により車両１００の走行速度が変動したときでも、基本減速終了時に車両１００を停止線の位置で停止させることができる。

（４）走行制御部４６は、減速度の変化率であるジャークが所定範囲以下となるように、自車両の停止動作を制御する。これにより、車両１００が加速しているときに停止動作が開始されたときでも、減速度（加速度）の変化による乗員への不快感を抑制することができる。また、ジャークにより車両１００の停止位置が停止線の位置からずれてしまうことを抑制できる。

なお、上記実施形態では、進行許可を表す青色（緑色）と、停止線での停止指示を表す赤色と、青色から赤色への切換の予告を表す黄色とに表示形態を切り換え可能に構成されている信号機を例にして説明したが、上記実施形態に係る車両制御装置１０による車両１００の停止制御は、車両１００が他の表示形態を有する信号機が設けられた箇所を通過するときにも適用可能である。例えば、信号機ＳＧは、道路工事現場の仮設用信号機のように、進行許可を表す青色（緑色）と、停止線での停止指示を表す赤色と、青色から赤色へ切り換わるまでの秒数表示とに、表示形態を切り換え可能に構成された信号機であってもよい。また例えば、信号機ＳＧは、青色（緑色）の矢印灯火で進行許可を表す矢印式信号機であってもよい。

また、上記実施形態では、測位センサ３４が、走行中の車両１００の位置を検出し、内部センサ群３２（車速センサ）が、車両１００の走行速度を検出するようにしたが、検出部の構成はこれに限定されない。例えば、外部センサ群３１（カメラやレーダ、ライダ）により取得された情報と記憶部４２に記憶された地図情報とに基づいて、走行中の車両１００の位置を検出してもよい。

また、上記実施形態では、走行制御部４６が、第１表示形態から第３表示形態に切り換わるまでに要する余裕時間と、車両１００の位置および走行速度とに基づいて、車両１００を停止線で停止させる停止動作を制御するようにしたが、停止制御部の構成はこれに限定されない。停止制御部は、その他のパラメータを用いて車両１００を停止線で停止させてもよい。

また、上記実施形態では、図３に示すように車両１００の進行方向前方に他の車両（前方車両）が存在しない場合を例にして説明したが、走行制御部４６は、外界認識部４４により認識される前方車両との距離や前方車両の速度および加速度を考慮して、車両１００の停止制御を行ってもよい。また、走行制御部４６は、路車間通信や車車間通信（Ｖ２Ｖ通信）を介して前方車両から受信した情報や外界認識部４４により認識される情報に基づいて前方車両が停止線で停止すると予測されるときには、停止線の位置で停止した前方車両の後方に車両１００を停止させるように停止制御を行ってもよい。

また、上記実施形態では、取得部４５１が、通信ユニット３７を介したＶ２Ｉ通信により路側機から信号機ＳＧの切換予定情報を受信するようにしたが、取得部の構成は上述したものに限らない。例えば、取得部は、車両１００が交差点付近を走行するときに外部センサ群３１（カメラ）により認識される信号機の切り換わりタイミングを示す情報を、記憶部４２に切換予定情報として記憶させてもよい。そして、次回信号機ＳＧを通過するとき、取得部は、記憶部４２に記憶された切換予定情報を読み出してもよい。また、取得部は、路側機から受信した切換予定情報が、車両１００が走行中の車線（自車レーン）に対応する信号機の切換予定情報であるか否かを判定して、自車レーンに対応しない信号機の切換予定情報を取得しないようにしてもよい。例えば、対応する信号機の位置情報が切換予定情報に含まれるとき、その位置情報に基づいて、自車レーンに対応する信号機の切換予定情報であるか否かを判定してもよい。

さらに、上記実施形態では、車両制御装置１０を自動運転車両に適用したが、車両制御装置１０は、自動運転車両以外の車両にも適用可能である。例えば、ＡＤＡＳ（Advanced driver-assistance systems）を備える手動運転車両にも車両制御装置１０を適用することができる。

以上の説明はあくまで一例であり、本発明の特徴を損なわない限り、上述した実施形態および変形例により本発明が限定されるものではない。上記実施形態と変形例の一つまたは複数を任意に組み合わせることも可能であり、変形例同士を組み合わせることも可能である。

１０ 車両制御装置、４０ コントローラ、４３ 自車位置認識部、４４ 外界認識部、４５ 行動計画生成部、４６ 走行制御部、１００ 車両、４５１ 取得部、４５２ 判定部、４５３ 生成部

Claims (4)

1. 走行中の自車両の位置および走行速度を検出する検出部と、
   前記自車両の進行方向に位置し、進行許可を表す第１表示形態と、停止線での停止指示を表す第３表示形態と、前記第１表示形態から前記第３表示形態への切換の予告を表す第２表示形態と、に表示形態を切り換え可能に構成された信号機の切換予定情報を取得する取得部と、
   前記取得部により取得された切換予定情報に含まれる前記第１表示形態から前記第３表示形態に切り換わるまでに要する余裕時間と、前記自車両の位置および走行速度とに基づいて、前記自車両を前記停止線で停止させる停止動作を行うか否かを判定する判定部と、
   前記判定部により停止動作を行うと判定されると、前記第１表示形態から前記第２表示形態に切り換わるまで第１減速度以下の減速度で前記自車両を減速させ、前記第２表示形態に切り換わった後、前記自車両が前記停止線で停止するように前記第１減速度より大きい第２減速度で前記自車両を減速させる停止制御部と、
   走行駆動力を発生する駆動力発生部と、
   前記自車両を減速させる制動装置と、を備え、
   前記停止制御部は、前記判定部により停止動作を行うと判定されると、前記第１表示形態から前記第２表示形態に切り換わるまでの間、前記制動装置を作動させることなく、前記走行駆動力が減少するように前記駆動力発生部を制御して、前記第１減速度以下の減速度で前記自車両を減速させることを特徴とする車両制御装置。
2. 請求項１に記載の車両制御装置において、
   前記停止制御部は、前記第２表示形態に切り換わった後、前記制動装置を作動させて前記自車両を前記第２減速度で減速させることを特徴とする車両制御装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の車両制御装置において、
   前記停止制御部は、前記判定部により停止動作を行うと判定されると、前記第１表示形態から前記第２表示形態に切り換わる時点における前記自車両の走行速度の目標値を決定し、前記第１表示形態から前記第２表示形態に切り換わる時点で前記自車両の走行速度が前記目標値になるように、前記第１減速度以下の減速度で前記自車両を減速させることを特徴とする車両制御装置。
4. 請求項１から請求項３のうちのいずれか１項に記載の車両制御装置において、
   前記停止制御部は、減速度の変化率であるジャークが所定範囲以下となるように、前記自車両の停止動作を制御することを特徴とする車両制御装置。

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