JP7209681B2 - 車両制御装置、車両制御方法、及びプログラム - Google Patents

車両制御装置、車両制御方法、及びプログラム Download PDF

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Description

本発明は、車両制御装置、車両制御方法、及びプログラムに関する。
車両の操舵異常を検知することにより事故を防止する技術が知られている。例えば、特許文献1には、車両の操舵角を検出し、当該操舵角が閾値以上である場合に、操舵異常が発生したと判定する操舵制御装置が開示されている。
実開昭63-114303号公報
しかしながら、特許文献1に記載の操舵制御装置は、車両の操舵角に基づいて、操舵異常を判定するものであり、他のパラメータを考慮するものではなかった。さらに、特許文献1に記載の操舵制御装置は、単一の閾値を用いて車両の操舵異常を判定しているため、判定の確実性が低いという課題があった。
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、車両の操舵異常をより確実に判定することができる車両制御装置、車両制御方法、及びプログラムを提供することを目的の一つとする。
この発明に係る車両制御装置は、以下の構成を採用した。
(1):この発明の一態様に係る車両制御装置は、車両の目標軌道を生成する生成部と、前記目標軌道に追従するための目標舵角の第1時間における変化速度が第1閾値以上であるか否かを判定すると共に、前記目標舵角の第2時間における変化速度が第2閾値以上であるか否かを判定する判定部と、前記車両の運転モードを、第1の運転モードと、前記運転者に課されるタスクが前記第1の運転モードに比して軽度な第2の運転モードとを含む複数の運転モードのいずれかに決定するモード決定部と、を備え、前記モード決定部は、前記第2の運転モードに前記車両の運転モードを決定している場合において、前記判定部が、前記目標舵角の第1時間における変化速度が前記第1閾値以上であると判定したときと、前記目標舵角の第2時間における変化速度が前記第2閾値以上であると判定したときの双方において、前記車両の運転モードを前記第1の運転モードに変更し、前記第1時間は前記第2時間よりも長い時間であり、前記第1閾値は前記第2閾値よりも小さい値であるものである。
(2):この発明の一態様に係る車両制御装置は、車両の目標軌道に追従するための目標舵角を取得する取得部と、前記目標舵角の第1時間における変化速度が第1閾値以上であるか否かを判定すると共に、前記目標舵角の第2時間における変化速度が第2閾値以上であるか否かを判定する判定部と、前記車両の運転モードを、第1の運転モードと、前記運転者に課されるタスクが前記第1の運転モードに比して軽度な第2の運転モードとを含む複数の運転モードのいずれかに決定するモード決定部と、を備え、前記モード決定部は、前記第2の運転モードに前記車両の運転モードを決定している場合において、前記判定部が、前記目標舵角の第1時間における変化速度が前記第1閾値以上であり、かつ前記目標舵角の第2時間における変化速度が前記第2閾値以上であると判定したときに、前記車両の運転モードを前記第1の運転モードに変更し、前記第1時間は前記第2時間よりも長い時間であり、前記第1閾値は前記第2閾値よりも小さい値であるものである。
(3):上記(1)又は(2)の態様において、前記判定部は、前記車両の車速が高いほど、前記第1閾値又は前記第2閾値を小さく設定するものである。
(4):上記(1)から(3)のいずれかの態様において、前記判定部は、前記車両の車速がゼロから基準車速までの範囲にあるとき、前記第1閾値又は前記第2閾値を規定値に設定するものである。
(5):上記(4)の態様において、前記第2の運転モードは、前記車両の前方監視および前記車両のステアリングホイールの把持のいずれも前記運転者に課さず、かつ前記車両に対する上限車速が設定されている運転モードを含み、前記基準車速は前記上限車速であるものである。
(6):上記(1)から(5)のいずれかの態様において、前記判定部は、前記車両の操舵方向が切り戻し方向であるとき、前記操舵方向が切り増し方向であるときに比して、前記第1閾値又は前記第2閾値を大きく設定するものである。
(7):この発明の一態様に係る車両制御方法は、車両制御装置が、車両の目標軌道に追従するための目標舵角を取得し、前記目標舵角の第1時間における変化速度が第1閾値以上であるか否かを判定すると共に、前記目標舵角の第2時間における変化速度が第2閾値以上であるか否かを判定し、前記車両の運転モードを、第1の運転モードと、前記運転者に課されるタスクが前記第1の運転モードに比して軽度な第2の運転モードとを含む複数の運転モードのいずれかに決定し、前記第2の運転モードに前記車両の運転モードを決定している場合において、前記目標舵角の第1時間における変化速度が前記第1閾値以上であると判定したときと、前記目標舵角の第2時間における変化速度が前記第2閾値以上であると判定したときの双方において、前記車両の運転モードを前記第1の運転モードに変更し、前記第1時間は前記第2時間よりも長い時間であり、前記第1閾値は前記第2閾値よりも小さい値であるものである。
(8):この発明の一態様に係る車両制御方法は、車両制御装置が、車両の目標軌道に追従するための目標舵角を取得し、前記目標舵角の第1時間における変化速度が第1閾値以上であるか否かを判定すると共に、前記目標舵角の第2時間における変化速度が第2閾値以上であるか否かを判定し、前記車両の運転モードを、第1の運転モードと、前記運転者に課されるタスクが前記第1の運転モードに比して軽度な第2の運転モードとを含む複数の運転モードのいずれかに決定し、前記第2の運転モードに前記車両の運転モードを決定している場合において、前記目標舵角の第1時間における変化速度が前記第1閾値以上であり、かつ前記目標舵角の第2時間における変化速度が前記第2閾値以上であると判定したときに、前記車両の運転モードを前記第1の運転モードに変更し、前記第1時間は前記第2時間よりも長い時間であり、前記第1閾値は前記第2閾値よりも小さい値であるものである。
(9):この発明の一態様に係るプログラムは、車両制御装置のプロセッサに、車両の目標軌道に追従するための目標舵角を取得させ、前記目標舵角の第1時間における変化速度が第1閾値以上であるか否かを判定すると共に、前記目標舵角の第2時間における変化速度が第2閾値以上であるか否かを判定させ、前記車両の運転モードを、第1の運転モードと、前記運転者に課されるタスクが前記第1の運転モードに比して軽度な第2の運転モードとを含む複数の運転モードのいずれかに決定させ、前記第2の運転モードに前記車両の運転モードを決定している場合において、前記目標舵角の第1時間における変化速度が前記第1閾値以上であると判定したときと、前記目標舵角の第2時間における変化速度が前記第2閾値以上であると判定したときの双方において、前記車両の運転モードを前記第1の運転モードに変更させ、前記第1時間は前記第2時間よりも長い時間であり、前記第1閾値は前記第2閾値よりも小さい値であるものである。
(10):この発明の一態様に係るプログラムは、車両制御装置のプロセッサに、車両の目標軌道に追従するための目標舵角を取得させ、前記目標舵角の第1時間における変化速度が第1閾値以上であるか否かを判定すると共に、前記目標舵角の第2時間における変化速度が第2閾値以上であるか否かを判定させ、前記車両の運転モードを、第1の運転モードと、前記運転者に課されるタスクが前記第1の運転モードに比して軽度な第2の運転モードとを含む複数の運転モードのいずれかに決定させ、前記第2の運転モードに前記車両の運転モードを決定している場合において、前記目標舵角の第1時間における変化速度が前記第1閾値以上であり、かつ前記目標舵角の第2時間における変化速度が前記第2閾値以上であると判定したときに、前記車両の運転モードを前記第1の運転モードに変更させ、前記第1時間は前記第2時間よりも長い時間であり、前記第1閾値は前記第2閾値よりも小さい値であるものである。
上記(1)、(6)、(8)の態様によれば、車両の操舵異常をより確実に判定することができる。
上記(2)、(7)、(9)の態様によれば、車両の操舵異常に関する誤判定を防止することができる。
上記(3)及び(4)の態様によれば、ユーザへの危険性が低い運転モードの制御を行うことができる。
上記(5)の態様によれば、操舵方向に応じた柔軟な運転モードの制御を行うことができる。
実施形態に係る車両制御装置を利用した車両システムの構成図である。 第1制御部および第2制御部の機能構成図である。 運転モードと自車両Mの制御状態、およびタスクの対応関係の一例を示す図である。 操舵の切り増し時における車速と操舵速度の閾値との関係を示す図である。 操舵の切り戻し時における車速と操舵速度の閾値との関係を示す図である。 モード決定部によって実行される運転モードの変更処理の一例を示すフローチャートである。 モード決定部によって実行される運転モードの変更処理の別の例を示すフローチャートである。
以下、図面を参照し、本発明の車両制御装置、車両制御方法、および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、第1実施形態に係る車両制御装置を利用した車両システム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、LIDAR(Light Detection and Ranging)14と、物体認識装置16と、通信装置20と、HMI(Human Machine Interface)30と、車両センサ40と、ナビゲーション装置50と、MPU(Map Positioning Unit)60と、運転操作子80と、自動運転制御装置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。
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)の任意の箇所に取り付けられる。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。
LIDAR14は、自車両Mの周辺に光(或いは光に近い波長の電磁波)を照射し、散乱光を測定する。LIDAR14は、発光から受光までの時間に基づいて、対象までの距離を検出する。照射される光は、例えば、パルス状のレーザー光である。LIDAR14は、自車両Mの任意の箇所に取り付けられる。
物体認識装置16は、カメラ10、レーダ装置12、およびLIDAR14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装置100に出力する。物体認識装置16は、カメラ10、レーダ装置12、およびLIDAR14の検出結果をそのまま自動運転制御装置100に出力してよい。車両システム1から物体認識装置16が省略されてもよい。
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、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。
車両センサ40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。
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とを備える。ナビゲーション装置50は、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51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40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(以下、地図上経路)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。地図上経路は、MPU60に出力される。ナビゲーション装置50は、地図上経路に基づいて、ナビHMI52を用いた経路案内を行ってもよい。ナビゲーション装置50は、例えば、乗員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。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地図上経路と同等の経路を取得してもよい。
MPU60は、例えば、推奨車線決定部61を含み、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から提供された地図上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推奨車線を決定する。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、地図上経路に分岐箇所が存在する場合、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。第2地図情報62は、通信装置20が他装置と通信することにより、随時、アップデートされてよい。
ドライバモニタカメラ70は、例えば、CCDやCMOS等の固体撮像素子を利用したデジタルカメラである。ドライバモニタカメラ70は、自車両Mの運転席に着座した乗員(以下、運転者)の頭部を正面から(顔面を撮像する向きで)撮像可能な位置および向きで、自車両Mにおける任意の箇所に取り付けられる。例えば、ドライバモニタカメラ70は、自車両Mのインストルメントパネルの中央部に設けられたディスプレイ装置の上部に取り付けられる。
運転操作子80は、例えば、ステアリングホイール82の他、アクセルペダル、ブレーキペダル、シフトレバー、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、自動運転制御装置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のうち一部または全部に出力される。ステアリングホイール82は、「運転者による操舵操作を受け付ける操作子」の一例である。操作子は、必ずしも環状である必要は無く、異形ステアやジョイスティック、ボタンなどの形態であってもよい。ステアリングホイール82には、ステアリング把持センサ84が取り付けられている。ステアリング把持センサ84は、静電容量センサなどにより実現され、運転者がステアリングホイール82を把持している(力を加えられる状態で接していることをいう)か否かを検知可能な信号を自動運転制御装置100に出力する。
自動運転制御装置100は、例えば、第1制御部120と、第2制御部160とを備える。第1制御部120と第2制御部160は、それぞれ、例えば、CPU(Central Processing Unit)などのハードウェアプロセッサがプログラム(ソフトウェア)を実行することにより実現される。また、これらの構成要素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)、GPU(Graphics Processing Unit)などのハードウェア(回路部;circuitryを含む)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。プログラムは、予め自動運転制御装置100のHDDやフラッシュメモリなどの記憶装置(非一過性の記憶媒体を備える記憶装置)に格納されていてもよいし、DVDやCD-ROMなどの着脱可能な記憶媒体に格納されており、記憶媒体(非一過性の記憶媒体)がドライブ装置に装着されることで自動運転制御装置100のHDDやフラッシュメモリにインストールされてもよい。自動運転制御装置100は「車両制御装置」の一例であり、行動計画生成部140と第2制御部160を合わせたものが「運転制御部」の一例である。
図2は、第1制御部120および第2制御部160の機能構成図である。第1制御部120は、例えば、認識部130と、行動計画生成部140と、モード決定部150とを備える。第1制御部120は、例えば、AI(Artificial Intelligence;人工知能)による機能と、予め与えられたモデルによる機能とを並行して実現する。例えば、「交差点を認識する」機能は、ディープラーニング等による交差点の認識と、予め与えられた条件(パターンマッチング可能な信号、道路標示などがある)に基づく認識とが並行して実行され、双方に対してスコア付けして総合的に評価することで実現されてよい。これによって、自動運転の信頼性が担保される。
認識部130は、カメラ10、レーダ装置12、およびLIDAR14から物体認識装置16を介して入力された情報に基づいて、自車両Mの周辺にある物体の位置、および速度、加速度等の状態を認識する。物体の位置は、例えば、自車両Mの代表点(重心や駆動軸中心など)を原点とした絶対座標上の位置として認識され、制御に使用される。物体の位置は、その物体の重心やコーナー等の代表点で表されてもよいし、領域で表されてもよい。物体の「状態」とは、物体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、認識部130は、例えば、自車両Mが走行している車線(走行車線)を認識する。例えば、認識部130は、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。なお、認識部130は、道路区画線に限らず、道路区画線や路肩、縁石、中央分離帯、ガードレールなどを含む走路境界(道路境界)を認識することで、走行車線を認識してもよい。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。また、認識部130は、一時停止線、障害物、赤信号、料金所、その他の道路事象を認識する。
認識部130は、走行車線を認識する際に、走行車線に対する自車両Mの位置や姿勢を認識する。認識部130は、例えば、自車両Mの基準点の車線中央からの乖離、および自車両Mの進行方向の車線中央を連ねた線に対してなす角度を、走行車線に対する自車両Mの相対位置および姿勢として認識してもよい。これに代えて、認識部130は、走行車線のいずれかの側端部(道路区画線または道路境界)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。
行動計画生成部140は、原則的には推奨車線決定部61により決定された推奨車線を走行し、更に、自車両Mの周辺状況に対応できるように、自車両Mが自動的に(運転者の操作に依らずに)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、自車両Mの到達すべき地点(軌道点)を順に並べたものとして表現される。軌道点は、道なり距離で所定の走行距離(例えば数[m]程度)ごとの自車両Mの到達すべき地点であり、それとは別に、所定のサンプリング時間(例えば0コンマ数[sec]程度)ごとの目標速度および目標加速度が、目標軌道の一部として生成される。また、軌道点は、所定のサンプリング時間ごとの、そのサンプリング時刻における自車両Mの到達すべき位置であってもよい。この場合、目標速度や目標加速度の情報は軌道点の間隔で表現される。行動計画生成部140は、「生成部」の一例である。
行動計画生成部140は、目標軌道を生成するにあたり、自動運転のイベントを設定してよい。自動運転のイベントには、定速走行イベント、低速追従走行イベント、車線変更イベント、分岐イベント、合流イベント、テイクオーバーイベントなどがある。行動計画生成部140は、起動させたイベントに応じた目標軌道を生成する。
モード決定部150は、自車両Mの運転モードを、運転者に課されるタスクが異なる複数の運転モードのいずれかに決定する。モード決定部150は、例えば、運転者状態判定部152と、モード変更処理部154と、舵角速度判定部156とを備える。これらの個別の機能については後述する。
図3は、運転モードと自車両Mの制御状態、およびタスクの対応関係の一例を示す図である。自車両Mの運転モードには、例えば、モードAからモードEの5つのモードがある。制御状態すなわち自車両Mの運転制御の自動化度合いは、モードAが最も高く、次いでモードB、モードC、モードDの順に低くなり、モードEが最も低い。この逆に、運転者に課されるタスクは、モードAが最も軽度であり、次いでモードB、モードC、モードDの順に重度となり、モードEが最も重度である。なお、モードDまたはEでは自動運転でない制御状態となるため、自動運転制御装置100としては自動運転に係る制御を終了し、運転支援または手動運転に移行させるまでが責務である。以下、それぞれの運転モードの内容について例示する。
モードAでは、自動運転の状態となり、運転者には前方監視、ステアリングホイール82の把持(図ではステアリング把持)のいずれも課されない。但し、モードAであっても運転者は、自動運転制御装置100を中心としたシステムからの要求に応じて速やかに手動運転に移行できる体勢であることが要求される。なお、ここで言う自動運転とは、操舵、加減速のいずれも運転者の操作に依らずに制御されることをいう。前方とは、フロントウインドシールドを介して視認される自車両Mの進行方向の空間を意味する。モードAは、例えば、高速道路などの自動車専用道路において、上限車速(例えば50[km/h]程度)以下で自車両Mが走行しており、追従対象の前走車両が存在するなどの条件が満たされる場合に実行可能な運転モードであり、TJP(Traffic Jam Pilot)と称される場合もある。この条件が満たされなくなった場合、モード決定部150は、モードBに自車両Mの運転モードを変更する。
モードBでは、運転支援の状態となり、運転者には自車両Mの前方を監視するタスク(以下、前方監視)が課されるが、ステアリングホイール82を把持するタスクは課されない。モードCでは、運転支援の状態となり、運転者には前方監視のタスクと、ステアリングホイール82を把持するタスクが課される。モードDは、自車両Mの操舵と加減速のうち少なくとも一方に関して、ある程度の運転者による運転操作が必要な運転モードである。例えば、モードDでは、ACC(Adaptive Cruise Control)やLKAS(Lane Keeping Assist System)といった運転支援が行われる。モードEでは、操舵、加減速ともに運転者による運転操作が必要な手動運転の状態となる。モードD、モードEともに、当然ながら運転者には自車両Mの前方を監視するタスクが課される。
自動運転制御装置100(および運転支援装置(不図示))は、運転モードに応じた自動車線変更を実行する。自動車線変更には、システム要求による自動車線変更(1)と、運転者要求による自動車線変更(2)がある。自動車線変更(1)には、前走車両の車速が自車両の車速に比して基準以上に小さい場合に行われる、追い越しのための自動車線変更と、目的地に向けて進行するための自動車線変更(推奨車線が変更されたことによる自動車線変更)とがある。自動車線変更(2)は、車速や周辺車両との位置関係等に関する条件が満たされた場合において、運転者により方向指示器が操作された場合に、操作方向に向けて自車両Mを車線変更させるものである。
自動運転制御装置100は、モードAにおいて、自動車線変更(1)および(2)のいずれも実行しない。自動運転制御装置100は、モードBおよびCにおいて、自動車線変更(1)および(2)のいずれも実行する。運転支援装置(不図示)は、モードDにおいて、自動車線変更(1)は実行せず自動車線変更(2)を実行する。モードEにおいて、自動車線変更(1)および(2)のいずれも実行されない。
モード決定部150は、決定した運転モード(以下、現運転モード)に係るタスクが運転者により実行されない場合に、よりタスクが重度な運転モードに自車両Mの運転モードを変更する。
例えば、モードAにおいて運転者が、システムからの要求に応じて手動運転に移行できない体勢である場合(例えば許容エリア外の脇見を継続している場合や、運転困難となる予兆が検出された場合)、モード決定部150は、HMI30を用いて運転者に手動運転への移行を促し、運転者が応じなければ自車両Mを路肩に寄せて徐々に停止させ、自動運転を停止する、といった制御を行う。自動運転を停止した後は、自車両MはモードDまたはEの状態になり、運転者の手動操作によって自車両Mを発進させることが可能となる。以下、「自動運転を停止」に関して同様である。モードBにおいて運転者が前方を監視していない場合、モード決定部150は、HMI30を用いて運転者に前方監視を促し、運転者が応じなければ自車両Mを路肩に寄せて徐々に停止させ、自動運転を停止する、といった制御を行う。モードCにおいて運転者が前方を監視していない場合、或いはステアリングホイール82を把持していない場合、モード決定部150は、HMI30を用いて運転者に前方監視を、および/またはステアリングホイール82を把持するように促し、運転者が応じなければ自車両Mを路肩に寄せて徐々に停止させ、自動運転を停止する、といった制御を行う。
運転者状態判定部152は、上記のモード変更のために運転者の状態を監視し、運転者の状態がタスクに応じた状態であるか否かを判定する。例えば、運転者状態判定部152は、ドライバモニタカメラ70が撮像した画像を解析して姿勢推定処理を行い、運転者が、システムからの要求に応じて手動運転に移行できない体勢であるか否かを判定する。また、運転者状態判定部152は、ドライバモニタカメラ70が撮像した画像を解析して視線推定処理を行い、運転者が前方を監視しているか否かを判定する。
モード変更処理部154は、モード変更のための各種処理を行う。例えば、モード変更処理部154は、行動計画生成部140に路肩停止のための目標軌道を生成するように指示したり、運転支援装置(不図示)に作動指示をしたり、運転者に行動を促すためにHMI30の制御をしたりする。
舵角速度判定部156の機能については後述する。
第2制御部160は、行動計画生成部140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。
図2に戻り、第2制御部160は、例えば、取得部162と、速度制御部164と、操舵制御部166とを備える。取得部162は、行動計画生成部140により生成された目標軌道(軌道点)の情報を取得し、メモリ(不図示)に記憶させる。速度制御部164は、メモリに記憶された目標軌道に付随する速度要素に基づいて、走行駆動力出力装置200またはブレーキ装置210を制御する。操舵制御部166は、メモリに記憶された目標軌道の曲がり具合に応じて、ステアリング装置220を制御する。速度制御部164および操舵制御部166の処理は、例えば、フィードフォワード制御とフィードバック制御との組み合わせにより実現される。一例として、操舵制御部166は、自車両Mの前方の道路の曲率に応じたフィードフォワード制御と、目標軌道からの乖離に基づくフィードバック制御とを組み合わせて実行する。操舵制御部166は、さらに、メモリに記憶された目標軌道の曲がり具合と目標軌道に付随する速度要素、自車両Mのホイールベースやサスペンション特性などの諸元情報などに基づいて(これらに基づく関数やアルゴリズムなどを用いて)、目標舵角θを計算し、モード決定部150に送信する。
走行駆動力出力装置200は、自車両M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(Electronic Control Unit)とを備える。ECUは、第2制御部160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、第2制御部160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、第2制御部160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、第2制御部160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。
[操舵速度及に応じた制御]
以下、図4及び図5を参照して、モード決定部150によって実行される、操舵速度に応じたモードAまたはモードBの終了に関する制御の内容について説明する。
モード決定部150の舵角速度判定部156は、操舵制御部166から自車両Mの目標軌道に追従するための目標舵角θを取得し、当該目標舵角θの第1時間dt1における変化速度dθ/dt1が第1閾値以上であるか否かを判定すると共に、目標舵角θの第2時間dt2における変化速度dθ/dt2が第2閾値以上であるか否かを判定する。本実施形態において、第1時間dt1は第2時間dt2よりも長い時間であり、例えば、第1時間dt1は1秒、第2時間dt2は0.5秒に設定される。さらに、このとき求める変化速度は、第1時間dt1又は第2時間dt2にわたって計測された目標舵角θの変化の平均速度である。一般的に、第1時間dt1における変化速度dθ/dt1は、第2時間dt2における変化速度dθ/dt2よりも小さい傾向にあるため、舵角速度判定部156は、第1閾値を第2閾値よりも小さい値に設定する。モード変更処理部154は、モードA又はモードBの運転モードに自車両Mの運転モードを決定している場合において、舵角速度判定部156が、目標舵角θの第1時間dt1における変化速度dθ/dt1が第1閾値以上であると判定したときと、目標舵角θの第2時間dt2における変化速度dθ/dt2が第2閾値以上であると判定したときの双方において、運転モードをモードC、モードD、又はモードEに変更する。なお、本実施形態において、モード変更処理部154は、第1閾値に関する判定と、第2閾値に関する判定とのOR条件が成立したときにモードを変更するが、AND条件が成立したときにモードを変更してもよい。モードA又はモードBは、「第2の運転モード」の一例であり、モードC、モードD、又はモードEは、「第1の運転モード」の一例である。
図4は、操舵の切り増し時における車速Vと操舵速度dθ/dtに関する閾値Th1、Th2との関係を示す図である。ここで、操舵速度dθ/dtは、変化速度dθ/dt1及び変化速度dθ/dt2の総称である。「切り増し時」とは、操舵速度dθ/dtが正の値を取る状態を意味する。車速Vは、行動計画生成部140が生成し、モード決定部150に送信するものである。図4において、実線は、目標舵角θの第1時間dt1における変化速度dθ/dt1に関する閾値Th1(「第1閾値」の一例である)を示し、破線は、目標舵角θの第2時間dt2における変化速度dθ/dt2に関する閾値Th2(「第2閾値」の一例である)を示す。
図4に示す通り、舵角速度判定部156は、車速Vがゼロから基準車速V1までの範囲にあるとき、閾値Th1を規定値F1に設定する。このとき、規定値F1は、閾値Th1が取り得る値としては最大である。同様に、舵角速度判定部156は、車速Vがゼロから基準車速V1までの範囲にあるとき、閾値Th2を規定値F2に設定する。このとき、規定値F2は、閾値Th2が取り得る値としては最大である。これは、車速Vがゼロ以上基準車速V1以下の低速状態である場合、より大きな操舵速度dθ/dtで操舵が実行されても、ユーザへの危険性が低く、操舵異常が発生していないと想定されるためである。換言すると、舵角速度判定部156は、行動計画生成部140が生成した車速Vが高いほど、操舵によるユーザへの危険性も高まると想定されるため、操舵異常を判定するための閾値Th1及び閾値Th2を小さく設定する。
図5は、操舵の切り戻し時における車速Vと操舵速度dθ/dtに関する閾値Th3、Th4との関係を示す図である。「切り戻し時」とは、操舵速度dθ/dtが負の値を取る状態を意味する。図5において、実線は、目標舵角θの第1時間dt1における変化速度dθ/dt1に関する閾値Th3(「第1閾値」の他の例である)を示し、破線は、目標舵角θの第2時間dt2における変化速度dθ/dt2に関する閾値Th4(「第2閾値」の他の例である)を示す。閾値Th3及び閾値Th4の大小関係、並びに車速Vが高くなるほどこれらの閾値が低く設定される傾向は、図4の閾値Th1及び閾値Th2と同様である。
一方、図5において、舵角速度判定部156は、自車両Mの操舵方向が切り戻し方向であるとき、操舵方向が切り増し方向であるときに比して、閾値Th3を閾値Th1よりも大きく設定(すなわち、第1閾値を大きく設定)し、かつ閾値Th4を閾値Th2よりも大きく設定(すなわち、第2閾値を大きく設定)する。これは、自車両Mの操舵方向が切り戻し方向であるとき、自車両Mは元の進路に戻っている傾向があるため、より大きな操舵速度dθ/dtで操舵が実行されても、ユーザへの危険性が低く、操舵異常が発生していないと想定されるためである。すなわち、車速Vの大きさや、操舵方向に応じて、操舵異常を判定するための閾値を柔軟に設定することができる。
なお、図4及び図5において、舵角速度判定部156は、車速Vの増加に応じて、各種の閾値を折れ線状に減少させている。しかし、閾値の減少態様はこれに限られず、直線状、曲線状、階段状など、車速Vの増加に応じて閾値が減少する傾向であれば、いかなる態様で減少させてもよい。さらに、閾値Th3は閾値Th1よりも大きく設定し、閾値Th4は閾値Th2よりも大きく設定しているが、車速VがV1に達するまでの低車速領域においては、両者の値は同一であってもよい。これは、低車速領域においては、操舵の切り増しも切り戻しと同様にユーザへの危険性が低く、操舵異常が発生していないと想定されるためである。
次に、図6を参照して、モード決定部150によって実行される運転モードの変更処理について説明する。図6は、モード決定部150によって実行される運転モードの変更処理の一例を示すフローチャートである。当該フローチャートの処理は、第2の運転モードで自車両Mが走行し始めたときに開始されるものとする。
まず、モード決定部150は、操舵制御部166から目標舵角θを第1時間dt1にわたって取得し、当該第1時間dt1における変化速度である第1舵角速度dθ/dt1を計算する(S1)。次に、モード決定部150は、操舵制御部166から目標舵角θを第2時間dt2にわたって取得し、当該第2時間dt2における変化速度である第2舵角速度dθ/dt2を計算する(S2)。なお、説明の便宜上、S1及びS2を直列処理としているが、S1及びS2は並列処理であってもよい。
次に、モード決定部150は、計算した第1舵角速度dθ/dt1又は第2舵角速度dθ/dt2に基づいて、操舵方向が切り増し方向であるか否かを判定する(S3)。具体的には、モード決定部150は、計算した第1舵角速度dθ/dt1又は第2舵角速度dθ/dt2が正の値を取るときに操舵方向が切り増し方向であると判定する。ここで、dθ/dt1とdθ/dt2の符号が異なる場合があり、その場合に切り増しを定義できないことも想定されるが、そのような場合はそもそも高速に大きく操舵されている訳では無いため、S4~S8の処理をスキップして、S1の処理に戻ってもよい。
モード決定部150は、操舵方向が切り増し方向であると判定した場合、第1舵角速度dθ/dt1が閾値Th1以上であるか否かを判定する(S4)。モード決定部150は、第1舵角速度dθ/dt1が閾値Th1以上であると判定した場合、運転モードを第2の運転モードから第1の運転モードに変更し、処理を終了する(S6)。一方、モード決定部150は、第1舵角速度dθ/dt1が閾値Th1以上ではないと判定した場合、第2舵角速度dθ/dt2が閾値Th2以上であるか否かを判定する(S5)。モード決定部150は、第2舵角速度dθ/dt2が閾値Th2以上であると判定した場合、運転モードを第2の運転モードから第1の運転モードに変更する(S8)。一方、モード決定部150は、第2舵角速度dθ/dt2が閾値Th2以上ではないと判定した場合、処理を再びS1に戻す。
モード決定部150は、操舵方向が切り増し方向ではないと判定した場合、第1舵角速度dθ/dt1が閾値Th3以上であるか否かを判定する(S7)。モード決定部150は、第1舵角速度dθ/dt1が閾値Th3以上であると判定した場合、運転モードを第2の運転モードから第1の運転モードに変更し、処理を終了する(S6)。一方、モード決定部150は、第1舵角速度dθ/dt1が閾値Th3以上ではないと判定した場合、第2舵角速度dθ/dt2が閾値Th4以上であるか否かを判定する(S8)。モード決定部150は、第2舵角速度dθ/dt2が閾値Th4以上であると判定した場合、運転モードを第2の運転モードから第1の運転モードに変更する(S8)。一方、モード決定部150は、第2舵角速度dθ/dt2が閾値Th4以上ではないと判定した場合、処理を再びS1に戻す。
以上の処理により、モード決定部150は、第1舵角速度dθ/dt1を第1閾値と比較し、第2舵角速度dθ/dt2を第2閾値と比較して、第1舵角速度dθ/dt1が第1閾値以上であるか、又は第2舵角速度dθ/dt2が第2閾値以上である場合に、操舵異常と判定して運転モードを変更する。これにより、操舵異常を漏れなく確実に判定することができる。
<第2実施形態>
次に、図7を参照して、モード決定部150によって実行される運転モードの変更処理の別の例について説明する。図7は、モード決定部150によって実行される運転モードの変更処理の別の例を示すフローチャートである。図7において、S1からS3までの処理は、図6と同様のため、説明を省略する。
S3において、モード決定部150は、操舵方向が切り増し方向であると判定した場合、第1舵角速度dθ/dt1が閾値Th1以上であるか否かを判定する(S4)。モード決定部150は、第1舵角速度dθ/dt1が閾値Th1以上であると判定した場合、第2舵角速度dθ/dt2が閾値Th2以上であるか否かを判定する(S5)。一方、モード決定部150は、第1舵角速度dθ/dt1が閾値Th1以上ではないと判定した場合、処理を再びS1に戻す。モード決定部150は、第2舵角速度dθ/dt2が閾値Th2以上であると判定した場合、運転モードを第2の運転モードから第1の運転モードに変更する(S6)。一方、モード決定部150は、第2舵角速度dθ/dt2が閾値Th2以上ではないと判定した場合、再び処理をS1に戻す。
S3において、モード決定部150は、操舵方向が切り増し方向ではないと判定した場合、第1舵角速度dθ/dt1が閾値Th3以上であるか否かを判定する(S7)。モード決定部150は、第1舵角速度dθ/dt1が閾値Th3以上であると判定した場合、第2舵角速度dθ/dt2が閾値Th4以上であるか否かを判定する(S8)。一方、モード決定部150は、第1舵角速度dθ/dt1が閾値Th3以上ではないと判定した場合、処理を再びS1に戻す。モード決定部150は、第2舵角速度dθ/dt2が閾値Th4以上であると判定した場合、運転モードを第2の運転モードから第1の運転モードに変更する(S6)。一方、モード決定部150は、第2舵角速度dθ/dt2が閾値Th4以上ではないと判定した場合、再び処理をS1に戻す。
以上説明した第2実施形態によれば、モード決定部150は、第1実施形態とは異なり、第1舵角速度dθ/dt1が第1閾値以上であり、かつ第2舵角速度dθ/dt2が第2閾値以上である場合に操舵異常と判定して運転モードを変更する。これにより、モード決定部150による誤判定を防止することができる。
上記説明した実施形態は、以下のように表現することができる。
プログラムを記憶した記憶装置と、ハードウェアプロセッサと、を備え、前記ハードウェアプロセッサが前記記憶装置に記憶されたプログラムを実行することにより、
車両の目標軌道を生成し、
前記目標軌道に追従するための目標舵角の第1時間における変化速度が第1閾値以上であるか否かを判定すると共に、前記目標舵角の第2時間における変化速度が第2閾値以上であるか否かを判定し、
前記車両の運転モードを、第1の運転モードと、前記運転者に課されるタスクが前記第1の運転モードに比して軽度な第2の運転モードとを含む複数の運転モードのいずれかに決定するのもであり、
前記第2の運転モードに前記車両の運転モードを決定している場合において、前記目標舵角の第1時間における変化速度が前記第1閾値以上であると判定したときと、前記目標舵角の第2時間における変化速度が前記第2閾値以上であると判定したときの双方において、前記車両の運転モードを前記第1の運転モードに変更し、
前記第1時間は前記第2時間よりも長い時間であり、
前記第1閾値は前記第2閾値よりも小さい値である、
ように構成されている、車両制御装置。
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。
100 自動運転制御装置
120 第1制御部
130 認識部
140 行動計画生成部
150 モード決定部
152 運転者状態判定部
154 モード変更処理部
156 舵角速度判定部
160 第2制御部
162 取得部
164 速度制御部
166 操舵制御部

Claims (10)

  1. 車両の目標軌道を生成する生成部と、
    前記目標軌道に追従するための目標舵角の第1時間における変化速度が第1閾値以上であるか否かを判定すると共に、前記目標舵角の第2時間における変化速度が第2閾値以上であるか否かを判定する判定部と、
    前記車両の運転モードを、第1の運転モードと、運転者に課されるタスクが前記第1の運転モードに比して軽度な第2の運転モードとを含む複数の運転モードのいずれかに決定するモード決定部と、を備え、
    前記モード決定部は、前記第2の運転モードに前記車両の運転モードを決定している場合において、前記判定部が、前記目標舵角の第1時間における変化速度が前記第1閾値以上であると判定したときと、前記目標舵角の第2時間における変化速度が前記第2閾値以上であると判定したときの双方において、前記車両の運転モードを前記第1の運転モードに変更し、
    前記第1時間は前記第2時間よりも長い時間であり、
    前記第1閾値は前記第2閾値よりも小さい値であり、
    前記第1時間および前記第2時間は、前記変化速度の算出時点を基準時点として遡った期間である、
    車両制御装置。
  2. 車両の目標軌道に追従するための目標舵角を取得する取得部と、
    前記目標舵角の第1時間における変化速度が第1閾値以上であるか否かを判定すると共に、前記目標舵角の第2時間における変化速度が第2閾値以上であるか否かを判定する判定部と、
    前記車両の運転モードを、第1の運転モードと、運転者に課されるタスクが前記第1の運転モードに比して軽度な第2の運転モードとを含む複数の運転モードのいずれかに決定するモード決定部と、を備え、
    前記モード決定部は、前記第2の運転モードに前記車両の運転モードを決定している場合において、前記判定部が、前記目標舵角の第1時間における変化速度が前記第1閾値以上であり、かつ前記目標舵角の第2時間における変化速度が前記第2閾値以上であると判定したときに、前記車両の運転モードを前記第1の運転モードに変更し、
    前記第1時間は前記第2時間よりも長い時間であり、
    前記第1閾値は前記第2閾値よりも小さい値であり、
    前記第1時間および前記第2時間は、前記変化速度の算出時点を基準時点として遡った期間である、
    車両制御装置。
  3. 前記判定部は、前記車両の車速が高いほど、前記第1閾値又は前記第2閾値を小さく設定する、
    請求項1又は2に記載の車両制御装置。
  4. 前記判定部は、前記車両の車速がゼロから基準車速までの範囲にあるとき、前記第1閾値又は前記第2閾値を規定値に設定する、
    請求項1から3のいずれか1項に記載の車両制御装置。
  5. 前記第2の運転モードは、前記車両の前方監視および前記車両のステアリングホイールの把持のいずれも前記運転者に課されず、かつ前記車両に対する上限車速が設定されている運転モードを含み、
    前記基準車速は前記上限車速である、
    請求項4に記載の車両制御装置。
  6. 前記判定部は、前記車両の操舵方向が切り戻し方向であるとき、前記操舵方向が切り増し方向であるときに比して、前記第1閾値又は前記第2閾値を大きく設定する、
    請求項1から5のいずれか1項に記載の車両制御装置。
  7. 車両制御装置が、
    車両の目標軌道に追従するための目標舵角を取得し、
    前記目標舵角の第1時間における変化速度が第1閾値以上であるか否かを判定すると共に、前記目標舵角の第2時間における変化速度が第2閾値以上であるか否かを判定し、
    前記車両の運転モードを、第1の運転モードと、運転者に課されるタスクが前記第1の運転モードに比して軽度な第2の運転モードとを含む複数の運転モードのいずれかに決定し、
    前記第2の運転モードに前記車両の運転モードを決定している場合において、前記目標舵角の第1時間における変化速度が前記第1閾値以上であると判定したときと、前記目標舵角の第2時間における変化速度が前記第2閾値以上であると判定したときの双方において、前記車両の運転モードを前記第1の運転モードに変更し、
    前記第1時間は前記第2時間よりも長い時間であり、
    前記第1閾値は前記第2閾値よりも小さい値であり、
    前記第1時間および前記第2時間は、前記変化速度の算出時点を基準時点として遡った期間である、
    車両制御方法。
  8. 車両制御装置が、
    車両の目標軌道に追従するための目標舵角を取得し、
    前記目標舵角の第1時間における変化速度が第1閾値以上であるか否かを判定すると共に、前記目標舵角の第2時間における変化速度が第2閾値以上であるか否かを判定し、
    前記車両の運転モードを、第1の運転モードと、運転者に課されるタスクが前記第1の運転モードに比して軽度な第2の運転モードとを含む複数の運転モードのいずれかに決定し、
    前記第2の運転モードに前記車両の運転モードを決定している場合において、前記目標舵角の第1時間における変化速度が前記第1閾値以上であり、かつ前記目標舵角の第2時間における変化速度が前記第2閾値以上であると判定したときに、前記車両の運転モードを前記第1の運転モードに変更し、
    前記第1時間は前記第2時間よりも長い時間であり、
    前記第1閾値は前記第2閾値よりも小さい値であり、
    前記第1時間および前記第2時間は、前記変化速度の算出時点を基準時点として遡った期間である、
    車両制御方法。
  9. 車両制御装置のプロセッサに、
    車両の目標軌道に追従するための目標舵角を取得させ、
    前記目標舵角の第1時間における変化速度が第1閾値以上であるか否かを判定すると共に、前記目標舵角の第2時間における変化速度が第2閾値以上であるか否かを判定させ、
    前記車両の運転モードを、第1の運転モードと、運転者に課されるタスクが前記第1の運転モードに比して軽度な第2の運転モードとを含む複数の運転モードのいずれかに決定させ、
    前記第2の運転モードに前記車両の運転モードを決定している場合において、前記目標舵角の第1時間における変化速度が前記第1閾値以上であると判定したときと、前記目標舵角の第2時間における変化速度が前記第2閾値以上であると判定したときの双方において、前記車両の運転モードを前記第1の運転モードに変更させ、
    前記第1時間は前記第2時間よりも長い時間であり、
    前記第1閾値は前記第2閾値よりも小さい値であり、
    前記第1時間および前記第2時間は、前記変化速度の算出時点を基準時点として遡った期間である、
    プログラム。
  10. 車両制御装置のプロセッサに、
    車両の目標軌道に追従するための目標舵角を取得させ、
    前記目標舵角の第1時間における変化速度が第1閾値以上であるか否かを判定すると共に、前記目標舵角の第2時間における変化速度が第2閾値以上であるか否かを判定させ、
    前記車両の運転モードを、第1の運転モードと、運転者に課されるタスクが前記第1の運転モードに比して軽度な第2の運転モードとを含む複数の運転モードのいずれかに決定させ、
    前記第2の運転モードに前記車両の運転モードを決定している場合において、前記目標舵角の第1時間における変化速度が前記第1閾値以上であり、かつ前記目標舵角の第2時間における変化速度が前記第2閾値以上であると判定したときに、前記車両の運転モードを前記第1の運転モードに変更させ、
    前記第1時間は前記第2時間よりも長い時間であり、
    前記第1閾値は前記第2閾値よりも小さい値であり、
    前記第1時間および前記第2時間は、前記変化速度の算出時点を基準時点として遡った期間である、
    プログラム。
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