JP7226238B2 - 車両制御システム - Google Patents

Description

本発明は、自動運転を行う車両を制御する車両制御システムに関する。

特許文献１には、車両の自動運転を行う自動運転制御装置に関する技術が開示されている。この技術では、車両の走行状態、車両の周辺状況、および運転者の状態の少なくとも何れかを取得する検知手段の検知精度に基づいて、自動運転を行うための条件を満たしているか否かを判断する。そして、自動運転を行うための条件を満たしていないと判断された場合は、運転者に対して自動運転の解除を促す通知を行う等の制御を行う。

また、特許文献２には、プリクラッシュセーフティシステム（ＰＣＳ）に関する技術が開示されている。この技術のプリクラッシュセーフティシステムでは、衝突が避けられない自車の状況を事前に判断し、安全装備を早期に作動させることにより衝突被害を軽減する機能が実現される。

特開２０１４－１０６８５４号公報 特開２００６－１３６９号公報

車両の自動運転の最中は、自動運転を管理する自動運転システムによって目標トラジェクトリが生成される。車両は、生成された目標トラジェクトリに追従するように操舵、加速および減速を制御する車両走行制御を実行する。

ここで、上記のプリクラッシュセーフティシステムのように、車両の周囲の運転環境を事前に判断して車両走行制御の制御量への介入を行う予防安全制御が車両の自動運転の最中に実行される場合を考える。予防安全制御は安全に寄与する制御であるが、過剰な介入に対しては、乗員（ドライバ）が違和感や不安感を覚えるおそれがある。このような乗員の感覚は、現在の車両の運転に乗員がどれだけ関与しているかの度合によって変化する。このため、自動運転中の予防安全制御は、運転に対する乗員の関与度合の観点からの更なる最適化の余地がある。

本発明は、上述のような課題に鑑みてなされたもので、運転に対する乗員の関与度合に応じた予防安全制御の最適化を図ることができる車両制御システムを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、第１の発明は、自動運転を実行可能な車両を制御する車両制御システムに適用される。車両制御システムは、車両の走行計画に基づいて自動運転のための目標トラジェクトリを生成する第一ユニットと、車両が目標トラジェクトリに追従するように車両の操舵、加速、及び減速を制御する車両走行制御を実行する第二ユニットと、を備える。第一ユニットは、目標トラジェクトリを第二ユニットに送信するように構成される。自動運転の最中、第二ユニットは、車両走行制御の制御量である走行制御量を制御し、車両の周囲の運転環境を示す運転環境情報を取得し、運転環境情報に基づいて、車両と障害物との衝突を予防或いは回避するように走行制御量への介入を行う予防安全制御を実行するように構成される。そして、予防安全制御において、第二ユニットは、第一ユニットから受信した目標トラジェクトリと現在の車両の挙動との一致度合に基づいて、車両の運転に対する人の関与度合を示す運転関与度を算出し、運転関与度に基づいて、予防安全制御における走行制御量への介入度を変更するように構成される。

第２の発明は、第１の発明において、更に以下の特徴を備える。
予防安全制御において、第二ユニットは、運転関与度が低い場合、高い場合に比べて予防安全制御の作動タイミングを早くするように介入度を変更するように構成される。

第３の発明は、第１又は第２の発明において、更に以下の特徴を備える。
第一ユニットは、自動運転に関連する自動運転情報に基づいて運転関与度を算出し、運転関与度を第二ユニットに送信するように構成されてもよい。

第４の発明は、第３の発明において、更に以下の特徴を備える。
自動運転情報は、目標トラジェクトリの生成有無である。第一ユニットは、目標トラジェクトリを生成している場合、目標トラジェクトリを生成していない場合よりも運転関与度を低い値に算出するように構成される。

第５の発明は、第３の発明において、更に以下の特徴を備える。
自動運転情報は、人による車両の走行装置の操作量である。第一ユニットは、操作量に基づいて運転関与度を算出するように構成される。

第６の発明は、第１又は第２の発明において、更に以下の特徴を備える。
第一ユニットは、自動運転に関連する自動運転情報を第二ユニットに送信するように構成される。第二ユニットは、第一ユニットから取得した自動運転情報に基づいて、運転関与度を算出するように構成される。

第７の発明は、第６の発明において、更に以下の特徴を備える。
自動運転情報は、目標トラジェクトリである。第二ユニットは、受信した目標トラジェクトリが無効値である場合、有効値である場合よりも運転関与度を高い値に算出するように構成される。

第８の発明は、第６の発明において、更に以下の特徴を備える。
自動運転情報は目標トラジェクトリである。第二ユニットは、受信した目標トラジェクトリと現在の車両の挙動との一致度合に基づいて運転関与度を算出するように構成される。

本発明に係る車両制御システムによれば、第二ユニットは、車両の運転に対するドライバの関与度合を示す運転関与度を把握することができる。運転関与度が変わると、それに伴い予防安全制御に求められる性能も変化する。このため、本発明によれば、第二ユニットは、運転関与度を考慮した上で予防安全制御の介入度を決定することができる。これにより、乗員が違和感や不安感を覚えることを抑制するとともに、高い安全性を確保することが可能となる。

実施の形態１の車両制御システムの概要を説明するための構成例を示すブロック図である。 作動条件が成立する領域の一例を模式的に示した図である。 車両Ｍ１の先行車両Ｖ１が左折する状況を示した図である。 先行車両が左折する場合の予防安全制御の作動タイミングの一例を示す図である。 実施の形態１に係る第一ユニットの構成例を示すブロック図である。 実施の形態１に係る第一ユニットの第一制御装置において実行される目標トラジェクトリ生成処理の制御ルーチンを示すフローチャートである。 実施の形態１に係る第二ユニットの構成例を示すブロック図である。 実施の形態１の第二制御装置が実行する衝突回避制御に関する処理のルーチンを示すフローチャートである。 実施の形態１の第二制御装置が実行する介入度変更制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。 実施の形態１の車両制御システムの構成の変形例を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。ただし、以下に示す実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数に、この発明が限定されるものではない。また、以下に示す実施の形態において説明する構造やステップ等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、この発明に必ずしも必須のものではない。

１．実施の形態１．
１－１．実施の形態１の車両制御システムの全体構成
先ず、本実施の形態の車両制御システムの概略構成を説明する。図１は、実施の形態１の車両制御システムの概要を説明するための構成例を示すブロック図である。図１に示す車両制御システム１００は、車両に搭載される。以下、車両制御システム１００が搭載される車両を「車両Ｍ１」とも表記する。車両Ｍ１は、乗員（ドライバ）による手動運転に加えて、車両制御システム１００による自動運転を実行可能な自動運転機能付きの車両である。ここでの自動運転としては、ＳＡＥ（Society of Automotive Engineers）のレベル定義におけるレベル３以上の自動運転を想定している。なお、車両Ｍ１の動力源に限定はない。

車両制御システム１００は、車両Ｍ１を制御する。或いは、車両制御システム１００の少なくとも一部は、車両の外部の外部装置に配置され、リモートで車両を制御してもよい。つまり、車両制御システム１００は、車両Ｍ１と外部装置とに分散して配置されていてもよい。

図１に示すように、車両制御システム１００は、第一ユニット１０と、第二ユニット２０と、を含んで構成されている。第一ユニット１０は、車両Ｍ１の自動運転の管理を行うための自動運転システムである。第二ユニット２０は、車両Ｍ１の車両走行制御を行うための車両走行システムである。第一ユニット１０と第二ユニット２０は、物理的に別々の装置であってもよいし、同じ装置であってもよい。第一ユニット１０と第二ユニット２０が物理的に別々の装置である場合、それらは通信を介して必要な情報をやり取りする。以下、これらのシステムの機能について説明する。

第一ユニット１０は、第一情報取得装置１４を備えている。第一情報取得装置１４は、車両Ｍ１に搭載されたセンサ類を用いて各種情報を取得する。車両Ｍ１に搭載されたセンサによって取得される情報は、車両Ｍ１の運転環境を示す情報である。以下の説明では、この情報を「運転環境情報１４０」と表記する。運転環境情報１４０は、車両Ｍ１の位置を示す車両位置情報、車両Ｍ１の状態を示す車両状態情報、車両Ｍ１の周囲の状況を示す周辺状況情報、車両Ｍ１のドライバの状態を示すドライバ情報、等を含む。

第一ユニット１０は、目標トラジェクトリ生成処理を実行するための機能を備えている。目標トラジェクトリ生成処理では、地図情報が利用される。地図情報は、位置と関連付けられた各種情報を含む。なお、地図情報は、一般的な道路地図やナビゲーション地図に限られず、様々な観点の地図情報を含んでいてもよい。例えば、地図情報は、ガードレールや壁等に例示される道路上の静止物、路面、白線やポール又は看板等の特徴物の位置を含んでいてもよい。

第一ユニット１０は、地図情報及び運転環境情報１４０に基づいて、自動運転中の車両Ｍ１の走行計画を生成する。走行計画は、現在の走行車線を維持する、車線変更を行う、障害物を回避する、先行車両を追い越す、路肩に幅寄せして停車する、等を含む。そして、第一ユニット１０は、走行計画に従って車両Ｍ１が走行するために必要な目標トラジェクトリを生成する。

ここで、目標トラジェクトリは、少なくとも車両Ｍ１が走行する道路内における車両Ｍ１の目標位置［Ｘｉ、Ｙｉ］の集合を含む。なお、ここでのＸ方向は車両Ｍ１の前方方向であり、Ｙ方向はＸ方向と直行する平面方向である。なお、目標トラジェクトリは、更に、目標位置［Ｘｉ、Ｙｉ］毎の目標速度［ＶＸｉ、ＶＸｉ］を含んでいてもよい。第一ユニット１０は、生成した目標トラジェクトリを第二ユニット２０へ出力する。

第二ユニット２０は、車両Ｍ１の車両走行制御を行う運動制御機能部３０を含む。車両走行制御では、運動制御機能部３０は、車両Ｍ１の操舵、加速、及び減速に関わる制御量を制御する。それらの制御量は、以下、「走行制御量」と呼ばれる。車両Ｍ１の自動運転の最中、第二ユニット２０の運動制御機能部３０は、第一ユニット１０から目標トラジェクトリを受け取る。基本的に、運動制御機能部３０は、車両Ｍ１が目標トラジェクトリに追従するように、車両Ｍ１の走行制御量を制御する。典型的には、運動制御機能部３０は、車両Ｍ１の各種状態量と目標トラジェクトリとの偏差（例えば、横偏差、ヨー角センサ、速度偏差、等）を算出し、その偏差が減少するように走行制御量を算出する。

算出された走行制御量は、走行装置２６へと出力される。走行装置２６は、車両Ｍ１の駆動、制動、及び転舵を行うための装置を含んでいる。走行装置２６は、入力された走行制御量に基づいて車両Ｍ１の走行を制御する。

第二ユニット２０は、更に、車両Ｍ１の予防安全制御を行う予防安全機能部４０を含む。予防安全制御では、予防安全機能部４０は、車両Ｍ１と障害物との衝突を予防、回避、あるいは軽減することを目的として、車両Ｍ１の車両制御量への介入を行う。そのような予防安全制御としては、例えば衝突回避制御（ＰＣＳ）が例示される。衝突回避制御は、車両Ｍ１と周囲の回避対象の物体との衝突の回避を支援する。また、予防安全制御は、将来起こり得るリスクに備えて衝突回避制御（ＰＣＳ）よりも速いタイミングで車両Ｍ１の車両制御量を制御するリスク回避制御も含む。

衝突回避制御では、予防安全機能部４０は、車両Ｍ１の運転環境を示す運転環境情報に基づいて、衝突回避制御の作動条件が成立するか否かを判定する。ここでは、例えば、「車両Ｍ１から回避対象までの衝突余裕時間（TTC；Time To Collision）が所定のしきい値よりも小さいこと」が作動条件とされる。図２では、作動条件が成立する領域の一例を模式的に示している。この図に示す例では、車両Ｍ１が位置Ｐ１において作動条件成立領域に突入すると、予防安全機能部４０は、回避対象への衝突を回避するための走行制御量を算出する。予防安全機能部４０によって算出される走行制御量は、以下、「介入走行制御量」と呼ばれる。算出された介入走行制御量は、運動制御機能部３０へと出力される。

基本的に、運動制御機能部３０は、車両Ｍ１が目標トラジェクトリに追従するように、車両Ｍ１の走行制御量を演算している。但し、予防安全機能部４０から介入走行制御量が入力された場合、運動制御機能部３０は、入力された介入走行制御量を走行装置２６へと出力する。

１－２．実施の形態１の車両制御システムの特徴
次に、本実施の形態の車両制御システムの特徴について説明する。一例として、図３は、車両Ｍ１の先行車両Ｖ１が左折する状況を示している。車両Ｍ１が手動運転による走行中である場合、例えばドライバは先行車両Ｖ１の方向指示器の表示を認識して先行車両Ｖ１の左折の意思を把握することができる。このような状況では、ドライバは先行車両Ｖ１が左折することを想定して、必要以上に減速せずに先行車両Ｖ１に接近する場合がある。しかしながら、車両Ｍ１が先行車両Ｖ１に接近すると、例えば位置Ｐ２において予防安全制御の作動条件が成立し、走行制御量への介入（例えば減速）が行われる可能性がある。運転者が不要と考える減速が行われると、運転者は違和感や不安感を覚えるおそれがある。

一方において、車両Ｍ１が自動運転による走行中である場合、予防安全制御による走行制御量への介入が行われたとしても、車両Ｍ１に搭乗しているドライバは自らが主導して手動運転を行っている場合ほど違和感や不安感を覚えることがない。ドライバの運転行動に対する介入ではないからである。したがって、車両Ｍ１の自動運転が行われている場合には、例えば予防安全制御の作動タイミングを早めて車両Ｍ１の挙動変化を抑制し、安全性を高める制御も行い得る。

このように、ドライバの運転に対する関与度合が異なる状況では、予防安全制御に求められる性能が異なる。そこで、本実施の形態の車両制御システム１００では、車両Ｍ１の運転に対してドライバがどれだけ関与しているかを指標として、予防安全制御の最適化を図る。以下の説明では、この自動運転に対するドライバの関与度合を、「運転関与度」と呼ぶ。運転関与度は、例えば、以下のような指標から判断される。

車両Ｍ１が手動運転により走行している場合、自動運転により走行している場合よりも運転関与度は高い。また、車両Ｍ１の自動運転が行われている場合、実現されている自動運転レベル（例えばＳＡＥの自動運転レベル）が高いほど運転関与度は低い。車両Ｍ１の自動運転の最中に運転者が走行装置２６から操舵、加速或いは減速の操作を一時的に行うオーバーライドが行われている場合、オーバーライドが行われていない自動運転よりも運転関与度が高い。また、自動運転のオーバーライド中は、オーバーライドによる経過時間が長いほど運転関与度が高い。また、自動運転のオーバーライドの頻度が高い場合、低い場合に比べて運転関与度が高い。自動運転中の運転席に乗員がいない場合、乗員がいる場合よりも運転関与度が低い。運転者の運転に対する意識が低い場合、すなわち、わき見或いは居眠りなどをしている場合、そうでない場合に比べて運転関与度が低い。なお、運転関与度は、数値であってもよいし、ランクであってもよい。

運転関与度は、例えば以上のような指標を含む情報を用いて、第一ユニット１０にて算出される。このような情報は、以下「自動運転情報」と呼ばれる。なお、第一ユニット１０において実行される運転関与度算出処理については詳細を後述する。第一ユニット１０において算出された運転関与度は、第二ユニット２０へ出力される。

第二ユニット２０の予防安全機能部４０は、運転関与度に基づいて、予防安全制御の介入度を変更する。以下の説明では、この制御を「介入度変更制御」と呼ぶ。ここでの介入度は、目標トラジェクトリに基づいて算出された走行制御量に対する予防安全制御の介入度合である。介入度は、予防安全制御の作動条件（例えば、作動しきい値、作動タイミング）や作動量を変更することにより制御することができる。

図４は、先行車両が左折する場合の予防安全制御の作動タイミングの一例を示す図である。例えば、運転関与度が低い場合、予防安全機能部４０は、運転関与度が高い場合よりも予防安全制御の作動タイミングが早くなるように、作動条件を変更する。

このように、予防安全機能部４０は、運転関与度に基づいて、車両Ｍ１の運転者の関与度合が低い状況では、高い状況に比べて予防安全制御の作動タイミングが早くなるように作動条件を変更する。これにより、運転者が不要と感じ易い状況では予防安全制御の作動を抑制するとともに、運転者が不要と感じ難い状況では、予防安全制御の早めの作動によって車両挙動の変動を抑制して安全性を担保することができる。

以下、本実施の形態に係る車両制御システム１００の詳細な構成及びその動作について更に詳しく説明する。

１－３．第一ユニット１０の具体的な構成例
図５は、本実施の形態に係る第一ユニットの構成例を示すブロック図である。この図に示すように、第一ユニット１０は、車両Ｍ１の自動運転を管理するための第一制御装置１２を備えている。また、第一ユニット１０は、第一制御装置１２の入力側に接続された第一情報取得装置１４を備えている。

第一情報取得装置１４は、周辺状況センサ１４１、車両状態センサ１４２、車両位置センサ１４３、通信装置１４４、及びドライバ状態センサ１４５を含んで構成されている。

周辺状況センサ１４１は、車両Ｍ１の周辺情報を認識する。例えば、周辺状況センサ１４１は、カメラ（撮像装置）、ライダー（LIDAR: Laser Imaging Detection and Ranging）、及びレーダ等が例示される。周辺情報は、周辺状況センサ１４１によって認識された物標情報を含んでいる。物標としては、周辺車両、歩行者、路側物、障害物、白線、信号、等が例示される。物標情報は、車両Ｍ１に対する物標の相対位置及び相対速度を含んでいる。周辺状況センサ１４１において認識された周辺情報は、第一制御装置１２に随時送信される。

車両状態センサ１４２は、車両Ｍ１の状態示す車両情報を検出する。車両状態センサ１４２としては、車速センサ、横加速度センサ、ヨーレートセンサなどが例示される。車両状態センサ１４２で検出された車両情報は、第一制御装置１２に随時送信される。

車両位置センサ１４３は、車両Ｍ１の位置及び方位を検出する。例えば、車両位置センサ１４３は、ＧＰＳ（Global Positioning System）センサを含む。ＧＰＳセンサは、複数のＧＰＳ衛星から送信される信号を受信し、受信信号に基づいて車両Ｍ１の位置及び方位を算出する。車両位置センサ１４３は、周知の自己位置推定処理（localization）を行い、車両Ｍ１の現在位置の制度を高めてもよい。車両位置センサ１４３で検出された車両情報は、第一制御装置１２に随時送信される。

通信装置１４４は、車両と外部と通信を行う。例えば、通信装置１４４は、車両Ｍ１の外部装置と、通信ネットワークを介して通信を行う。ここでの外部装置は、路側機、周辺車両、周囲のインフラ、等が例示される。路側機は、例えば渋滞情報、車線別の交通情報、一時停止等の規制情報、死角位置の交通状況の情報等を送信するビーコン装置である。また、外部装置が周辺車両である場合、通信装置１４４は、周辺車両との間で車車間通信（Ｖ２Ｖ通信）を行う。さらに、外部装置が周辺のインフラである場合、通信装置１４４は、周囲のインフラとの間で路車間通信（Ｖ２Ｉ通信）を行う。

ドライバ状態センサ１４５は、車両Ｍ１を運転しているドライバの運転に対する意識レベルの指標を検出するものである。ここで検出されるドライバの意識レベルに指標は、例えば視線、心拍状態、呼吸状態、等である。ドライバの視線は、例えば車内に設置されたカメラによりドライバの視線を観察することで把握される。ドライバの心拍状態は、例えばステアリングホイールに内蔵された電極により、ステアリングホイールを握っているドライバの心拍数を検出することで把握される。また、ドライバの呼吸状態は、ドライバが着座する座席シートに内蔵された荷重センサの検出値の変化を観察することで把握される。なお、ドライバの意識レベルを検出する手法は特に限られず、後述する運転関与度算出処理において運転関与度を判定できる指標となるものであればよい。

第一制御装置１２は、車両制御システム１００における各種処理を行う情報処理装置である。典型的に、第一制御装置１２は、第一プロセッサ１２２、第一記憶装置１２４、および、第一入出力インターフェース１２６を備えるマイクロコンピュータである。第一制御装置１２は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）とも呼ばれる。

第一記憶装置１２４には、各種情報が格納される。例えば、第一記憶装置１２４には、第一情報取得装置１４によって取得された運転環境情報１４０が格納される。第一記憶装置１２４としては、揮発性メモリ、不揮発性メモリ、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）等、が例示される。

第一記憶装置１２４には、詳細な道路情報を含んだ地図情報が格納されている。この地図情報には、例えば道路の形状、レーン数、車線幅の情報等が含まれている。或いは、地図情報は、外部の管理サーバに格納されていてもよい。この場合、第一制御装置１２は、管理サーバと通信を行い、必要な地図情報を取得する。取得された地図情報は、第一記憶装置１２４に記録される。

第一プロセッサ１２２は、コンピュータプログラムである自動運転ソフトウェアを実行する。自動運転ソフトウェアは、第一記憶装置１２４に格納されている。或いは、自動運転ソフトウェアは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されている。第一プロセッサ１２２が自動運転ソフトウェアを実行することにより、第一制御装置１２の機能が実現される。

第一制御装置１２は、車両Ｍ１の自動運転の管理を行う。典型的には、第一制御装置１２は、車両Ｍ１の自動運転のための目標トラジェクトリを生成する目標トラジェクトリ生成処理を行う。

第一入出力インターフェース１２６は、第二ユニット２０との間で情報をやり取りするためのインターフェースである。第一制御装置１２において生成された目標トラジェクトリや自動運転情報は、第一入出力インターフェース１２６を介して第二ユニット２０へと出力される。

１－４．目標トラジェクトリ生成処理
図６は、本実施の形態に係る第一ユニットの第一制御装置において実行される目標トラジェクトリ生成処理の制御ルーチンを示すフローチャートである。なお、図６に示す制御ルーチンは、車両Ｍ１の自動運転中に所定の制御周期で繰り返し実行される。

図６に示す制御ルーチンでは、まず、第一制御装置１２は、第一情報取得装置１４から運転環境情報１４０を取得する（ステップＳ１００）。運転環境情報１４０は、第一記憶装置１２４に格納される。

次に、第一制御装置１２は、地図情報と運転環境情報１４０に基づいて、車両Ｍ１の自動運転のための目標トラジェクトリを生成する（ステップＳ１０２）。より詳細には、第一制御装置１２は、地図情報と運転環境情報１４０に基づいて、自動運転中の車両Ｍ１の走行計画を生成する。第一制御装置１２は、生成された走行計画に従って車両Ｍ１が走行するために必要な目標トラジェクトリを、運転環境情報１４０に基づいて生成する。

例えば、第一制御装置１２は、先行車両の追い越しのための目標トラジェクトリを生成する。より詳細には、第一制御装置１２は、周辺状況情報に基づいて先行車両を認識する。さらに、第一制御装置１２は、車両状態情報及び周辺状況情報に基づいて、車両Ｍ１と先行車両のそれぞれの将来の位置を予測し、車両Ｍ１が先行車両を回避して追い越すための目標トラジェクトリを生成する。

また、他の例として、第一制御装置１２は、車両Ｍ１を路肩に幅寄せするための目標トラジェクトリを生成する。より詳細には、第一制御装置１２は、地図情報、車両位置情報及び周辺状況情報に基づいて、目的地である路肩及びその周囲の人や構造物を認識する。そして、第一制御装置１２は、これらの情報に基づいて、車両Ｍ１が周囲の人や構造物を回避して路肩の停車するための目標トラジェクトリを生成する。

第一制御装置１２は、生成した目標トラジェクトリを第一入出力インターフェース１２６を介して第二ユニット２０に出力する（ステップＳ１０４）。目標トラジェクトリが更新される度に最新の目標トラジェクトリが第二ユニット２０に出力される。

１－５．第二ユニット２０の具体的な構成例
図７は、本実施の形態に係る第二ユニットの構成例を示すブロック図である。この図に示すように、第二ユニット２０は、第二制御装置２２、第二情報取得装置２４、及び走行装置２６を備えている。

第二情報取得装置２４は、周辺状況センサ２４１、及び車両状態センサ２４２を含んで構成されている。

周辺状況センサ２４１は、車両Ｍ１の周辺情報を認識する。例えば、周辺状況センサ２４１は、カメラ（撮像装置）、ライダー（LIDAR: Laser Imaging Detection and Ranging）、及びレーダ等が例示される。周辺情報は、周辺状況センサ２４１によって認識された物標情報を含んでいる。物標としては、周辺車両、歩行者、路側物、障害物、白線、信号、等が例示される。物標情報は、車両Ｍ１に対する物標の相対位置及び相対速度を含んでいる。周辺状況センサ２４１において認識された周辺情報は、第二制御装置２２に随時送信される。

車両状態センサ２４２は、車両Ｍ１の状態示す車両情報を検出する。車両状態センサ２４２としては、車速センサ、横加速度センサ、ヨーレートセンサなどが例示される。車両状態センサ２４２で検出された車両情報は、第二制御装置２２に随時送信される。以下の説明では、第二情報取得装置２４が取得する周辺情報及び車両情報を、「運転環境情報２４０」と表記する。

なお、第一情報取得装置１４と第二情報取得装置２４は、部分的に共通化されていてもよい。例えば、周辺状況センサ１４１と周辺状況センサ２４１は、同じであってもよい。車両状態センサ１４２と車両状態センサ２４２は、同じであってもよい。つまり、第一ユニット１０と第二ユニット２０が、第一情報取得装置１４あるいは第二情報取得装置２４の一部を共用してもよい。その場合、第一ユニット１０と第二ユニット２０は、必要な情報を互いにやり取りする。

また、第二情報取得装置２４は、周辺状況センサ２４１、及び車両状態センサ２４２に加えて、更に車両位置センサ１４３、通信装置１４４、或いはドライバ状態センサ１４５と同じ装置を備えていてもよい。

走行装置２６は、操舵装置、駆動装置、及び制動装置を含む。操舵装置は、車両Ｍ１の車輪を転舵する。駆動装置は、車両Ｍ１の駆動力を発生させる駆動源である。駆動装置としては、エンジンや電動機が例示される。制動装置は、車両Ｍ１に制動力を発生させる。

第二制御装置２２は、車両制御システム１００における各種処理を行う情報処理装置である。典型的に、第二制御装置２２は、第二プロセッサ２２２、第二記憶装置２２４、および、第二入出力インターフェース２２６を備えるマイクロコンピュータである。第二制御装置２２は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）とも呼ばれる。

第二記憶装置２２４には、各種情報が格納される。例えば、第二記憶装置２２４には、第二情報取得装置２４によって取得された周辺情報及び車両情報（運転環境情報２４０）が格納される。第二記憶装置２２４としては、揮発性メモリ、不揮発性メモリ、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）等、が例示される。

第二プロセッサ２２２は、コンピュータプログラムである車両走行制御ソフトウェアを実行する。車両走行制御ソフトウェアは、第二記憶装置２２４に格納されている。或いは、車両走行制御ソフトウェアは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されている。第二プロセッサ２２２が車両走行制御ソフトウェアを実行することにより、第二制御装置２２の機能が実現される。

具体的には、第二プロセッサ２２２が、車両走行制御に関する車両走行制御ソフトウェアを実行することにより、運動制御機能部３０の機能が実現される。また、第二プロセッサ２２２が、予防安全制御に関する車両走行制御ソフトウェアを実行することにより、予防安全機能部４０の機能が実現される。つまり、運動制御機能部３０及び予防安全機能部４０は、車両走行制御及び予防安全制御を行う機能として第二制御装置２２に組み込まれている。

なお、運動制御機能部３０と予防安全機能部４０は、物理的に異なる制御装置に組み込まれていてもよい。この場合、第二ユニット２０が、車両走行制御を行う運動制御機能部３０のための制御装置と予防安全制御を行う予防安全機能部４０のための制御装置を別個に備えていればよい。

第二入出力インターフェース２２６は、第一ユニット１０との間で情報をやり取りするためのインターフェースである。第一制御装置１２から出力された目標トラジェクトリや自動運転情報は、第二入出力インターフェース２２６を介して第二ユニット２０へと入力される。

１－６．車両走行制御
第二制御装置２２は、車両Ｍ１の操舵、加速、及び減速を制御する車両走行制御を実行する。典型的には、第二制御装置２２は、走行装置２６の動作を制御することによって車両走行制御を行う。具体的には、第二制御装置２２は、操舵装置を制御することによって車両Ｍ１の転舵を制御する。また、第二制御装置２２は、駆動装置を制御することによって車両Ｍ１の加速を制御する。第二制御装置２２は、制動装置を制御することによって車両Ｍ１の減速を制御する。

車両走行制御では、第二制御装置２２は、車両Ｍ１の自動運転の最中、第一ユニット１０から目標トラジェクトリを受け取る。基本的に、第二制御装置２２は、車両Ｍ１が目標トラジェクトリに追従するように、車両Ｍ１の走行制御量を制御する。典型的には、運動制御機能部３０は、車両Ｍ１の各種状態量と目標トラジェクトリとの偏差（例えば、横偏差、ヨー角センサ、速度偏差、等）を算出し、その偏差が減少するように車両走行制御を行う。

１－７．予防安全制御
第二制御装置２２は、車両Ｍ１の安全性の向上を目的として、車両走行制御の走行制御量に対して介入を行う予防安全制御を行う。典型的には、第二制御装置２２は、車両Ｍ１の自動運転中に、車両Ｍ１の衝突対象への衝突を回避する衝突回避制御を行う。図８は、第二制御装置２２が実行する衝突回避制御に関する処理のルーチンを示すフローチャートである。第二制御装置２２は、車両Ｍ１の自動運転中に、図８に示すルーチンを所定の制御周期で繰り返し実行する。

図８に示すルーチンが開始されると、第二制御装置２２は、第二情報取得装置２４から運転環境情報２４０を取得する（ステップＳ１１０）。取得されたそれらの情報は、第二記憶装置２２４に格納される。

次に、第二制御装置２２は、運転環境情報２４０に基づいて、回避対象となる物体を検知する（ステップＳ１１２）。次に、第二制御装置２２は、回避対象に対する予防安全制御の作動条件が成立するか否かを判定する（ステップＳ１１４）。ここでは、例えば、「車両Ｍ１から回避対象までの衝突余裕時間（TTC；Time To Collision）が所定のしきい値よりも小さいこと」が作動条件とされる。その結果、作動条件が成立しない場合、本ルーチンの処理は終了される。一方、作動条件が成立する場合、第二制御装置２２は、回避対象への衝突を回避するための介入走行制御量を算出する（ステップＳ１１６）。算出された介入走行制御量は、運動制御機能部３０へと出力される。

基本的に、運動制御機能部３０は、車両Ｍ１が目標トラジェクトリに追従するように、車両Ｍ１の走行制御量を演算している。但し、予防安全機能部４０から介入走行制御量が入力された場合、運動制御機能部３０は、予防安全機能部４０から入力された介入走行制御量に基づき走行制御量を修正する。典型的には、運動制御機能部３０は、予防安全機能部４０から介入走行制御量が入力された場合、介入走行制御量を最終的な走行制御量として出力する。

１－８．運転関与度算出処理
運転関与度は、例えば第一ユニット１０において算出される。典型的には、第一ユニット１０は、自動運転情報に基づいて運転関与度を算出する。自動運転情報が目標トラジェクトリ生成処理の実行有無である場合、第一ユニット１０は、目標トラジェクトリ生成処理が実行されている場合の運転関与度を、実行されていない場合のそれよりも低い値に算出する。

或いは、自動運転情報が走行装置２６の操作量から判断されるオーバーライドに関する情報を含む場合、第一ユニット１０は、オーバーライドが実行されている場合の運転関与度を、実行されていない場合のそれよりも高い値に算出する。

或いは、第一ユニット１０は、運転環境情報１４０に基づいて運転関与度を算出する。ここでの運転環境情報１４０は、ドライバ状態センサ１４５によって検出される意識レベルの指標を含む。第一ユニット１０は、運転環境情報１４０からドライバのわき見或いは居眠りなどによる運転意識レベルの低下が判断される場合、それが判断されない場合よりも運転関与度を低く算出する。第一ユニット１０は、このような運転関与度算出処理を所定の制御周期で実行している。第一ユニット１０において算出された運転関与度は、第二制御装置２２へ随時出力される。

或いは、運転関与度は、例えば第一ユニット１０から出力される自動運転情報に基づいて第二ユニット２０にて算出される。典型的には、自動運転情報が第一ユニット１０のＯＮ／ＯＦＦを表す情報である場合、第二ユニット２０は、第一ユニット１０がＯＮである場合の運転関与度を、ＯＦＦである場合のそれよりも低く算出する。また、自動運転情報が第一ユニット１０の目標トラジェクトリの生成有無を表す情報である場合、第二ユニット２０は、目標トラジェクトリが生成されている場合（例えば有効値が出力されている場合）の運転関与度を、生成されていない場合（例えば無効値が出力されている場合）のそれよりも低く算出する。或いは、自動運転情報が第一ユニット１０の目標トラジェクトリである場合、第二ユニット２０は、目標トラジェクトリと車両Ｍ１の挙動との一致度合が低いほど運転関与度を高く算出する。

なお、運転環境情報２４０にドライバ情報が含まれる場合、第二ユニット２０がドライバ情報に基づいて運転関与度を算出してもよい。或いは、第二ユニット２０は、第一ユニット１０から運転環境情報１４０を受信し、運転環境情報１４０に含まれるドライバ情報に基づいて運転関与度を算出してもよい。

１－９．介入度変更制御の具体的処理
本実施の形態の第二制御装置２２は、自動運転中の予防安全制御において、自動運転情報に基づいて介入度を変更する。

図９は、第二制御装置２２が実行する介入度変更制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。第二制御装置２２は、車両Ｍ１の自動運転中に、図９に示すルーチンを所定の制御周期で繰り返し実行する。

図９に示すルーチンが開始されると、第二制御装置２２は、第二情報取得装置２４から運転環境情報２４０（車両情報及び周辺情報）を取得する（ステップＳ１２０）。取得されたそれらの情報は、第二記憶装置２２４に記憶される。

次に、第二制御装置２２は、第一ユニット１０から運転関与度を取得する（ステップＳ１２２）。取得された運転関与度は、第二記憶装置２２４に格納される。

次に、第二制御装置２２は、運転関与度に応じて予防安全制御の作動条件を変更する（ステップＳ１２４）。ここでは、運転環境情報２４０に基づいて認識された回避対象に対する予防安全制御の作動条件を変更する。典型的には、第二制御装置２２は、運転関与度が低いほど、予防安全制御の作動タイミングが早くなるように回避対象に対する衝突予測時間（TTC）のしきい値を変更する。

このように、実施の形態１の車両制御システム１００によれば、運転関与度を用いて、予防安全制御の作動条件を変更すべきか否かの判断を行うことができる。これにより、運転者が違和感や不安感を覚える状況では予防安全制御の介入を抑制するとともに、運転者が違和感や不安感を覚え難い状況では安全性を高めることができる。

１－１０．変形例
実施の形態１の車両制御システム１００は、以下のように変形した態様を採用してもよい。

運転関与度は、第一ユニット１０から受信した自動運転情報に基づいて、第二ユニット２０おいて算出される構成でもよい。また、運転関与度は、第二ユニット２０が受信した運転環境情報に基づいて、第二ユニット２０おいて算出される構成でもよい。

予防安全機能部４０は、介入走行制御量を算出する機能に替えて、目標トラジェクトリを算出する機能を備えていてもよい。予防安全機能部４０が算出した目標トラジェクトリは、以下、「介入目標トラジェクトリ」と呼ばれる。この場合、算出された介入目標トラジェクトリは、運動制御機能部３０に出力される。運動制御機能部３０は、予防安全機能部４０から介入目標トラジェクトリが入力された場合、この介入目標トラジェクトリに基づいて走行制御量を算出すればよい。

第一制御装置１２と第二制御装置２２は、共通化された１つの制御装置として構成されていてもよい。図１０は、本実施の形態の車両制御システムの構成の変形例を示す図である。車両制御システム１００は、制御装置３００、情報取得装置３１０、及び走行装置３２０を備えている。情報取得装置３１０は、第一情報取得装置１４及び第二情報取得装置２４と同様の機能を備えている。走行装置３２０は、走行装置２６と同様の機能を備えている。

制御装置３００は、第一ユニット１０の第一制御装置１２としての機能と、第二ユニット２０の第二制御装置２２としての機能の両方の機能を備えている。制御装置３００は、プロセッサ３０２と記憶装置３０４とを備えている。プロセッサ３０２は、コンピュータプログラムである自動運転制御ソフトウェア及び車両走行制御ソフトウェアを実行する。これらのソフトウェアは、記憶装置３０４に格納されている。或いは、これらのソフトウェアは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されている。つまり、図１０に示す車両制御システム１００の変形例では、プロセッサ３０２がこれらのソフトウェアを実行することにより、第一制御装置１２及び第二制御装置２２の機能が実現される。

介入度変更制御における介入度の変更方法に限定はない。すなわち、第二制御装置２２は、予防安全制御の作動しきい値の変更や作動タイミングの変更に限らず、予防安全制御による作動量を変更することによって介入度を変更する構成でもよい。また、その変更形態に関しても、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜採用し得る。

第一ユニット１０と第二ユニット２０は、別々に設計、開発されてもよい。例えば、車両走行制御を担う第二ユニット２０は、メカや車両運動特性に精通している開発者（典型的には自動車メーカー）によって設計、開発される。この場合、第二ユニット２０の予防安全機能部４０の信頼度は極めて高い。そのような高信頼度の予防安全機能部４０を利用することを前提として、自動運転サービス提供者は、第一ユニット１０用のソフトウェアを設計、開発することができる。その意味で、第二ユニット２０は、自動運転サービスのためのプラットフォームであるといえる。

１０ 第一ユニット
１２ 第一制御装置
１４ 第一情報取得装置
２０ 第二ユニット
２２ 第二制御装置
２４ 第二情報取得装置
２６ 走行装置
３０ 運動制御機能部
４０ 予防安全機能部
１００ 車両制御システム
１２２ 第一プロセッサ
１２４ 第一記憶装置
１２６ 第一入出力インターフェース
１４０ 運転環境情報
１４１ 周辺状況センサ
１４２ 車両状態センサ
１４３ 車両位置センサ
１４４ 通信装置
１４５ ドライバ状態センサ
２２２ 第二プロセッサ
２２４ 第二記憶装置
２２６ 第二入出力インターフェース
２４０ 運転環境情報
２４１ 周辺状況センサ
２４２ 車両状態センサ
３００ 制御装置
３０２ プロセッサ
３０４ 記憶装置
３１０ 情報取得装置
３２０ 走行装置

Claims (2)

1. 自動運転を実行可能な車両を制御する車両制御システムであって、
   前記車両制御システムは、
   車両の走行計画に基づいて前記自動運転のための目標トラジェクトリを生成する第一ユニットと、
   前記車両が前記目標トラジェクトリに追従するように前記車両の操舵、加速、及び減速を制御する車両走行制御を実行する第二ユニットと、を備え、
   前記第一ユニットは、前記目標トラジェクトリを前記第二ユニットに送信するように構成され、
   前記自動運転の最中、前記第二ユニットは、
   前記車両走行制御の制御量である走行制御量を制御し、
   前記車両の周囲の運転環境を示す運転環境情報を取得し、
   前記運転環境情報に基づいて、前記車両と障害物との衝突を予防或いは回避するように前記走行制御量への介入を行う予防安全制御を実行するように構成され、
   前記予防安全制御において、前記第二ユニットは、
   前記第一ユニットから受信した前記目標トラジェクトリと現在の前記車両の挙動との一致度合に基づいて、前記車両の運転に対する人の関与度合を示す運転関与度を算出し、
   前記運転関与度に基づいて、前記予防安全制御における前記走行制御量への介入度を変更する
   ように構成されることを特徴とする車両制御システム。
2. 前記予防安全制御において、前記第二ユニットは、
   前記運転関与度が低い場合、高い場合に比べて前記予防安全制御の作動タイミングを早くするように前記介入度を変更するように構成されることを特徴とする請求項１に記載の車両制御システム。

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