JP7259716B2 - 車両制御システム及び車両制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、車両を制御する車両制御技術に関する。特に、本発明は、車両の自動運転を制御する自動運転制御を含む車両制御技術に関する。

特許文献１は、自動運転車両の制御装置を開示している。制御装置の記憶部は、自動運転車両が駐停車する予定の位置である第１の駐停車予定位置を記憶する。また、制御装置は、撮像部により撮影された撮像画像に基づいて、駐停車不可領域を決定する。制御装置は、第１の駐停車予定位置と駐停車不可領域とに基づいて、第１の駐停車予定位置に自動運転車両を駐停車することが可能であるか否かを判定する。第１の駐停車予定位置に自動運転車両を駐停車することができない場合、制御装置は、自動運転車両が駐停車する予定の位置を第２の駐停車予定位置に変更する。そして、制御装置は、第２の駐停車予定位置までの経路を設定し、その経路に基づいて自動運転車両の移動を制御する。

特許文献２は、自動運転制御装置を開示している。自動運転制御装置は、自動化レベル２の自動運転制御を行う予防安全システムと、自動化レベル３の自動運転制御を行う自動運転システムとを備える。予防安全システムによる自動運転制御が行われているときに当該予防安全システムが故障すると、自動運転制御は、自動運転システムによるものに移行する。逆に、自動運転システムによる自動運転制御が行われているときに当該自動運転システムが故障すると、自動運転制御は、予防安全システムによるものに移行する。

特開２０１８－１２２６５０号公報 特開２０１７－１５７０６７号公報

自動運転中の車両において失陥が発生した場合、車両を停止させる緊急停止制御を実行することが考えられる。その緊急停止制御に、上記の特許文献１に記載されている手法を適用することを考える。

上記の特許文献１に記載されている技術によれば、撮像部により撮影された撮像画像に基づいて駐停車不可領域が決定される。そして、その駐停車不可領域に基づいて、所定の位置に車両を駐停車することが可能であるか否かが判定される。しかしながら、車両において失陥が発生した場合には、撮像画像だけに基づいて、所定の位置に車両を駐停車することが可能であるか否かを判定するだけでは不十分である。何故なら、失陥した機能によっては、車両の運動性能等が制限され、自動運転を狙い通りに行うことが困難になる可能性があるからである。自動運転が狙い通りに行われない場合、車両が所定の位置まで到達することができなくなる、あるいは、所定の位置で停止することができなくなるおそれがある。

本発明の１つの目的は、自動運転の最中に車両の一部の機能が失陥した場合に、車両を適切な位置に停止させることができる技術を提供することにある。

第１の観点は、車両を制御する車両制御システムに関連する。
車両制御システムは、
車両の運転環境を示す運転環境情報が格納される記憶装置と、
運転環境情報に基づいて車両の自動運転を制御する自動運転制御を実行するプロセッサと
を備える。
プロセッサは、更に、自動運転の最中に車両の一部の機能が失陥した場合に車両を停止させる緊急停止制御を実行する。
緊急停止制御において、プロセッサは、
失陥した一部の機能の情報である失陥状態情報を取得し、
失陥状態情報と運転環境情報に基づいて、一部の機能が失陥した車両であっても自動運転によって到達して停止することが可能な目標停車位置を決定し、
車両が目標停車位置に向かって走行して目標停車位置に停止するように自動運転制御を実行する。

第２の観点は、第１の観点に加えて、次の特徴を更に有する。
運転環境情報は、地図情報を含む。
地図情報には、車両において失陥が発生した場合に車両を停止させるエリアの候補である停車候補エリアが登録されている。
プロセッサは、地図情報に登録されている停車候補エリアに含まれるように目標停車位置を決定する。

第３の観点は、第２の観点に加えて、次の特徴を更に有する。
停車候補エリアには優先度が設定されている。
高優先度エリアは、優先度が第１優先度である停車候補エリアである。
低優先度エリアは、優先度が第１優先度よりも低い第２優先度である停車候補エリアである。
高優先度エリアと低優先度エリアの両方が目標停車位置となり得る場合、プロセッサは、高優先度エリアに含まれるように目標停車位置を決定する。

第４の観点は、第３の観点に加えて、次の特徴を更に有する。
高優先度エリアにおける道路曲率は、低優先度エリアにおける道路曲率よりも低い。

第５の観点は、第３の観点に加えて、次の特徴を更に有する。
余裕幅は、車両と同じ方向に走行する他車両が通行可能な道路領域の道路幅と車両の車幅との差である。
高優先度エリアにおける余裕幅は、低優先度エリアにおける余裕幅よりも大きい。

第６の観点は、第３の観点に加えて、次の特徴を更に有する。
交差点の周囲の高優先度エリア及び低優先度エリアは、交差点に進入する前に車両が存在するレーンに応じて変化する。

第７の観点は、第１～第６の観点のいずれかに加えて、次の特徴を更に有する。
プロセッサは、失陥状態情報で示される一部の機能が失陥した車両の性能を示す車両性能情報を取得する。
そして、プロセッサは、車両の性能と運転環境情報に基づいて、一部の機能が失陥した車両が自動運転によって到達して停止することが可能な目標停車位置を決定する。

第８の観点は、車両を制御する車両制御方法に関連する。
車両制御方法は、
車両の運転環境を示す運転環境情報に基づいて、車両の自動運転を制御する自動運転制御を実行するステップと、
自動運転の最中に車両の一部の機能が失陥した場合、車両を停止させる緊急停止制御を実行するステップと
を含む。
緊急停止制御を実行するステップは、
失陥した一部の機能の情報である失陥状態情報を取得するステップと、
失陥状態情報と運転環境情報に基づいて、一部の機能が失陥した車両であっても自動運転によって到達して停止することが可能な目標停車位置を決定するステップと、
車両が目標停車位置に向かって走行して目標停車位置に停止するように自動運転制御を実行するステップと
を含む。

第１の観点によれば、自動運転の最中に車両の一部の機能が失陥した場合、車両制御システムは、その失陥した機能に関する失陥状態情報を取得する。車両制御システムは、失陥状態情報で示される機能が失陥した車両であっても自動運転によって到達して停止することが可能な目標停車位置を決定する。そして、車両制御システムは、決定した目標停車位置に向かって車両が走行して停止するように自動運転制御を実行する。これにより、失陥発生時に車両を適切な目標停車位置に停止させることが可能となる。言い換えれば、緊急停止制御を適切に実行することが可能となる。

第２の観点によれば、地図情報に登録されている停車候補エリアを参照することにより目標停車位置が決定される。従って、より適切な目標停車位置が得られる。また、地図情報に登録されている停車候補エリアを参照することにより、目標停車位置の探索範囲を絞り込むことができる。このことは、プロセッサの処理負荷及び処理時間の軽減の観点から好ましい。

第３の観点によれば、優先度の高い目標停車位置に車両を停止させることが可能となる。言い換えれば、緊急停止制御を更に適切に実行することが可能となる。

第４の観点によれば、見通しの良い高優先度エリアに車両が停止するため、停止した車両及び周辺車両の安全性が向上する。

第５の観点によれば、余裕幅の大きい高優先度エリアに車両が停止するため、他車両がより円滑に走行することが可能となる。

第６の観点によれば、交差点の周囲の高優先度エリア及び低優先度エリアは、その交差点に進入する前に車両が存在するレーンに応じて変化する。これにより、失陥発生時の状況に応じて、より精密に目標停車位置を決定することが可能となる。

第７の観点によれば、失陥が発生した車両の性能に基づいて目標停車位置を適切に決定することが可能となる。

第８の観点によれば、第１の観点と同じ効果が得られる。

本発明の第１の実施の形態に係る車両制御システムの概要を説明するための概念図である。 本発明の第１の実施の形態に係る緊急停止制御を説明するための概念図である。 本発明の第１の実施の形態に係る緊急停止制御の一例を説明するための概念図である。 本発明の第１の実施の形態に係る緊急停止制御の他の例を説明するための概念図である。 本発明の第１の実施の形態に係る緊急停止制御の更に他の例を説明するための概念図である。 本発明の第１の実施の形態に係る車両及び車両制御システムの構成例を示すブロック図である。 本発明の第１の実施の形態における運転環境情報の例を示すブロック図である。 本発明の第１の実施の形態に係る緊急停止制御に関連する処理を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態における停車候補エリアの一例を説明するための概念図である。 本発明の第２の実施の形態における停車候補エリアの他の例を説明するための概念図である。 本発明の第２の実施の形態における目標停車位置の決定方法を説明するための概念図である。 本発明の第３の実施の形態における高優先度エリアと低優先度エリアの設定の第１の例を説明するための概念図である。 本発明の第３の実施の形態における高優先度エリアと低優先度エリアの設定の第２の例を説明するための概念図である。 本発明の第３の実施の形態における高優先度エリアと低優先度エリアの設定の第３の例を説明するための概念図である。 本発明の第３の実施の形態における高優先度エリアと低優先度エリアの設定の第３の例を説明するための概念図である。

添付図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。

１．第１の実施の形態
１－１．概要
図１は、第１の実施の形態に係る車両制御システム１０の概要を説明するための概念図である。車両制御システム１０は、車両１を制御する。典型的には、車両制御システム１０は、車両１に搭載されている。あるいは、車両制御システム１０の少なくとも一部は、車両１の外部の外部装置に配置され、リモートで車両１を制御してもよい。つまり、車両制御システム１０は、車両１と外部装置とに分散的に配置されてもよい。

車両１は、自動運転可能な自動運転車両である。ここで、自動運転とは、車両１の操舵、加速、及び減速を、ドライバの操作から独立して自動的に行うことを意味する。車両制御システム１０は、車両１の自動運転を制御する「自動運転制御」を実行する。

自動運転制御では、典型的には、目標トラジェクトリＴＲが用いられる。目標トラジェクトリＴＲは、車両１が走行する道路内における車両１の目標位置［Ｘ（ｔ），Ｙ（ｔ）］及び目標速度［ＶＸ（ｔ），ＶＹ（ｔ）］を含む。図１に示される例において、Ｘ方向は車両１の前方方向であり、Ｙ方向はＸ方向と直交する平面方向である。但し、座標系（Ｘ，Ｙ）は、図１で示された例に限られない。目標位置［Ｘ（ｔ），Ｙ（ｔ）］及び目標速度［ＶＸ（ｔ），ＶＹ（ｔ）］は、時間ｔの関数である。目標速度［ＶＸ（ｔ），ＶＹ（ｔ）］は、目標位置［Ｘ（ｔ），Ｙ（ｔ）］毎に設定されてもよい。つまり、目標位置［Ｘ（ｔ），Ｙ（ｔ）］と目標速度［ＶＸ（ｔ），ＶＹ（ｔ）］は、互いに関連付けられてもよい。車両制御システム１０は、このような目標トラジェクトリＴＲに車両１が追従するように車両１の走行（操舵、加速、及び減速）を制御することによって、自動運転制御を行う。

次に、自動運転中の車両１において失陥が発生した場合を考える。失陥が発生した場合、その失陥状態によっては自動運転の継続が困難になる可能性がある。そこで、自動運転の最中に車両１の一部の機能が失陥した場合、車両制御システム１０は、車両１を停止させる「緊急停止制御」を実行する。

図２は、緊急停止制御を説明するための概念図である。緊急停止制御において車両１を停止させる目標位置は、以下、「目標停車位置ＰＴＳ」と呼ばれる。車両制御システム１０は、目標停車位置ＰＴＳを決定（設定）する。そして、車両制御システム１０は、車両１が目標停車位置ＰＴＳに向かって走行して目標停車位置ＰＴＳに停止するように自動運転制御を実行する。ここでの自動運転制御（緊急停止制御）は、少なくとも減速制御を含み、必要に応じて操舵制御を更に含んでいてもよい。典型的には、車両制御システム１０は、車両１が現在位置から目標停車位置ＰＴＳに向かって走行して目標停車位置ＰＴＳに停止するような目標トラジェクトリＴＲ（緊急停止トラジェクトリ）を生成する。そして、車両制御システム１０は、生成した目標トラジェクトリＴＲに車両１が追従するように車両１の走行を制御する。

図２に示される例では、車両１を路肩に退避させるように目標停車位置ＰＴＳ及び目標トラジェクトリＴＲが設定されている。路肩は、地図情報に予め記録されていてもよいし、車両１に搭載されているセンサ（カメラ等）によって検出されてもよい。但し、目標停車位置ＰＴＳは、路肩に限定されない。

本実施の形態によれば、目標停車位置ＰＴＳを決定するにあたり、車両１のどのような機能が失陥したのかが考慮される。何故なら、失陥した機能によっては、車両１の運動性能やセンサ性能が制限され、自動運転を狙い通りに行うことが困難になる可能性があるからである。自動運転が狙い通りに行われない場合、車両１が目標停車位置ＰＴＳまで到達することができなくなる、あるいは、目標停車位置ＰＴＳで停止することができなくなるおそれがある。逆に、失陥した機能を考慮することによって、当該機能が失陥した車両１であっても自動運転によって到達して停止することができる適切な目標停車位置ＰＴＳを決定することが可能となる。

より詳細には、自動運転の最中に車両の一部の機能が失陥した場合、車両制御システム１０は、その失陥した機能を示す「失陥状態情報」を取得する。典型的には、失陥状態情報は、失陥が発生した部品（部位）を示す。ここで、部品とは、車両１に何らかの機能を提供する装置や機器を意味する。部品としては、操舵装置、駆動装置、制動装置、センサ、通信装置、ライト、エアコン、等が例示される。失陥状態情報は、更に、失陥の程度（度合い）を示していてもよい。

車両制御システム１０は、失陥状態情報で示される機能が失陥した車両１であっても自動運転によって到達して停止することが可能な目標停車位置ＰＴＳを決定する。例えば、車両制御システム１０は、失陥状態情報に基づいて、「無効停車エリアＡＩＮ」と「有効停車エリアＡＥＦ」を設定する。無効停車エリアＡＩＮは、失陥状態情報で示される機能が失陥した車両１では到達して停止することができないエリアである。一方、有効停車エリアＡＥＦは、失陥状態情報で示される機能が失陥した車両１であっても到達して停止することができるエリアである。車両制御システム１０は、有効停車エリアＡＥＦの中から目標停車位置ＰＴＳを決定する。

図３を参照して、目標停車位置ＰＴＳの決定の一例を説明する。図３では、車両１の制動装置が失陥した状況を考える。失陥状態情報は、制動装置が失陥したことを示す。制動装置が失陥した場合、バックアップ制動装置が作動するとする。但し、通常時と比較して、減速性能（最大減速度）は低下し、制動距離は長くなる。

仮に制動装置が失陥していなければ、車両１は、目標停車位置ＰＴＳ０までに十分に減速して、目標停車位置ＰＴＳ０に停止することができる。しかしながら、制動装置が失陥した状況では、減速性能が低下するため、車両１は目標停車位置ＰＴＳ０に停止することができない。そこで、車両制御システム１０は、制動装置が失陥した車両１であっても停止することができる目標停車位置ＰＴＳ１を、目標停車位置ＰＴＳとして決定する。

図３に示される例では、無効停車エリアＡＩＮは、制動装置が失陥した車両１では停止することができないエリアである。一方、有効停車エリアＡＥＦは、制動装置が失陥した車両１であっても停止することができるエリアである。車両制御システム１０は、車両１の位置、方位、速度、運動性能（例：最大操舵角、バックアップ制動装置によって実現可能な最大減速度）、等に基づいて、無効停車エリアＡＩＮと有効停車エリアＡＥＦを算出する。そして、車両制御システム１０は、有効停車エリアＡＥＦの中から目標停車位置ＰＴＳ（ＰＴＳ１）を決定する。当然のことながら、有効停車エリアＡＥＦに駐車車両等の障害物が存在する場合には、その障害物を避けるように目標停車位置ＰＴＳは決定される。

尚、有効停車エリアＡＥＦは無限遠まで延びている必要はない。例えば、失陥発生から車両１が停止するまでの時間について、最大許容時間があらかじめ設定される。そして、有効停車エリアＡＥＦは、車両１がその最大許容時間以内に到達して停止することができる大きさに設定される。

図４を参照して、目標停車位置ＰＴＳの決定の他の例を説明する。図４では、車両１に搭載されているレーダ、特に車両１の左方向の状況を認識する左方向レーダが失陥した状況を考える。失陥状態情報は、左方向レーダが失陥したことを示す。左方向レーダが失陥した場合、左方向の認識性能が通常時よりも低下する。従って、安全確保のため、左側の路肩への退避行動や左方向への車線変更は行わないことが好ましい。

図４に示される例において、車両１の現在の走行車線は車線Ｌ１である。仮に左方向レーダが失陥していなければ、車両１が車線Ｌ１を左方向に逸脱して目標停車位置ＰＴＳ０に停止するように自動運転制御を実行することが許される。しかしながら、左方向レーダが失陥した状況では、車両１が車線Ｌ１を左方向に逸脱するように自動運転制御を実行することは好ましくない。従って、車両制御システム１０は、車両１が安全に停止することができる車線Ｌ１内の目標停車位置ＰＴＳ１を、目標停車位置ＰＴＳとして決定する。

図４に示される例では、無効停車エリアＡＩＮは、左方向レーダが失陥した車両１では到達することができないエリアである。一方、有効停車エリアＡＥＦは、左方向レーダが失陥した車両１であっても到達して停止することができるエリアである。車両制御システム１０は、車線情報、車両１の位置、方位、速度、運動性能（例：最大操舵角、最大減速度）、等に基づいて、無効停車エリアＡＩＮと有効停車エリアＡＥＦを算出する。そして、車両制御システム１０は、有効停車エリアＡＥＦの中から目標停車位置ＰＴＳ（ＰＴＳ１）を決定する。

図５を参照して、目標停車位置ＰＴＳの決定の更に他の例を説明する。図５では、車両１に搭載されている通信装置が失陥した状況を考える。失陥状態情報は、通信装置が失陥したことを示す。既出の図３及び図４の場合と異なり、通信装置が失陥しても車両１の運動性能や認識性能は変わらない。従って、通信装置の失陥は考慮されるが、結果として決定される目標停車位置ＰＴＳは変わらない（ＰＴＳ０＝ＰＴＳ１）。

図５に示される例では、無効停車エリアＡＩＮは、通信装置が失陥した車両１では到達して停止することができないエリアである。一方、有効停車エリアＡＥＦは、通信装置が失陥した車両１であっても到達して停止することができるエリアである。車両制御システム１０は、車両１の位置、方位、速度、運動性能、等に基づいて、無効停車エリアＡＩＮと有効停車エリアＡＥＦを算出する。そして、車両制御システム１０は、有効停車エリアＡＥＦの中から目標停車位置ＰＴＳ（ＰＴＳ１）を決定する。

以上に説明されたように、本実施の形態によれば、自動運転の最中に車両１の一部の機能が失陥した場合、車両制御システム１０は、その失陥した機能に関する失陥状態情報を取得する。車両制御システム１０は、失陥状態情報で示される機能が失陥した車両１であっても自動運転によって到達して停止することが可能な目標停車位置ＰＴＳを決定する。そして、車両制御システム１０は、決定した目標停車位置ＰＴＳに向かって車両１が走行して停止するように自動運転制御を実行する。これにより、失陥発生時に車両１を適切な目標停車位置ＰＴＳに停止させることが可能となる。言い換えれば、緊急停止制御を適切に実行することが可能となる。

以下、本実施の形態に係る車両制御システム１０について更に詳しく説明する。

１－２．構成例
図６は、本実施の形態に係る車両１及び車両制御システム１０の構成例を示すブロック図である。車両１は、センサ群２０、走行装置３０、通信装置４０、ライト５０、エアコン６０、及び制御装置１００を備えている。車両制御システム１０は、少なくとも制御装置１００を含んでいる。車両制御システム１０は、更に、センサ群２０、走行装置３０、通信装置４０、等を含んでいてもよい。

センサ群２０は、位置センサ２１、認識センサ２２、車両状態センサ２３、等を含んでいる。位置センサ２１は、車両１の位置及び方位（姿勢）を検出する。位置センサ２１としては、ＧＰＳ（Global Positioning System）センサが例示される。認識センサ２２は、車両１の周囲の状況を検出する。認識センサ２２としては、カメラ、ライダー（LIDAR: Laser Imaging Detection and Ranging）、レーダ、ソナー、等が例示される。車両状態センサ２３は、車両１の状態を検出する。車両状態センサ２３としては、車速センサ、ヨーレートセンサ、横加速度センサ、操舵角センサ、操舵トルクセンサ、アクセルセンサ、ブレーキセンサ、等が例示される。

走行装置３０は、操舵装置３１、駆動装置３２、及び制動装置３３を含んでいる。操舵装置３１は、車両１の車輪を転舵する。例えば、操舵装置３１は、パワーステアリング（EPS: Electric Power Steering）装置を含んでいる。駆動装置３２は、駆動力を発生させる動力源である。駆動装置３２としては、エンジン、電動機、インホイールモータ等が例示される。制動装置３３は、制動力を発生させる。失陥に備えて、各装置は冗長構成を有していてもよい。冗長構成の場合、メイン装置の失陥時には、バックアップ装置が作動する。

通信装置４０は、車両１の外部と通信を行う。例えば、通信装置４０は、車両１の外部の管理サーバと通信ネットワークを介して通信を行う。通信装置４０は、周囲のインフラとの間でＶ２Ｉ通信（路車間通信）を行ってもよい。通信装置４０は、周辺車両との間でＶ２Ｖ通信（車車間通信）を行ってもよい。

ライト５０は、車両１の前方を照らす。エアコン６０は、車両１の室内温度を調整する。

制御装置１００は、車両１を制御する。典型的には、制御装置１００は、プロセッサ１１０及び記憶装置１２０を備えるマイクロコンピュータである。制御装置１００は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）とも呼ばれる。記憶装置１２０には、各種情報が格納される。記憶装置１２０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。プロセッサ１１０は、各種処理を実行する。プロセッサ１１０がコンピュータプログラムである制御プログラムを実行することにより、制御装置１００による各種処理が実現される。制御プログラムは、記憶装置１２０に格納されている、あるいは、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。

例えば、制御装置１００（プロセッサ１１０）は、車両１の運転環境を示す運転環境情報２００を取得する。運転環境情報２００は、記憶装置１２０に格納される。

図７は、運転環境情報２００の例を示すブロック図である。運転環境情報２００は、車両位置情報２１０、周辺状況情報２２０、車両状態情報２３０、通信情報２４０、地図情報２５０、等を含んでいる。

車両位置情報２１０は、車両１の位置及び方位（姿勢）を示す情報であり、位置センサ２１による検出結果から得られる。

周辺状況情報２２０は、車両１の周囲の状況を示す情報であり、認識センサ２２による検出結果から得られる。典型的には、周辺状況情報２２０は、車両１の周辺の物体の相対位置及び相対速度を含む。車両１の周辺の物体としては、周辺車両（先行車両、後続車両、等）、歩行者、路側物、白線、等が例示される。

車両状態情報２３０は、車両１の状態を示す情報であり、車両状態センサ２３による検出結果から得られる。車両１の状態としては、車速、ヨーレート、横加速度、操舵角、操舵トルク、等が例示される。

通信情報２４０は、通信装置４０を通して得られる情報である。例えば、通信情報２４０は、周辺車両情報や道路交通情報を含む。制御装置１００は、通信装置４０を通して外部と通信を行うことにより、通信情報２４０を取得する。

地図情報２５０は、車線配置、道路形状、等を示す。制御装置１００は、地図データベースから、必要なエリアの地図情報２５０を取得する。地図データベースは、車両１に搭載されている所定の記憶装置に格納されていてもよいし、車両１の外部の管理サーバに格納されていてもよい。後者の場合、制御装置１００は、通信装置４０を介して管理サーバと通信を行い、必要な地図情報２５０を取得する。

また、制御装置１００（プロセッサ１１０）は、車両１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。制御装置１００は、走行装置３０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、制御装置１００は、操舵装置３１の動作を制御することによって、車両１の操舵（転舵）を制御する。また、制御装置１００は、駆動装置３２の動作を制御することによって、車両１の加速を制御する。また、制御装置１００は、制動装置３３の動作を制御することによって、車両１の減速を制御する。

車両走行制御は、自動運転制御を含む。制御装置１００（プロセッサ１１０）は、運転環境情報２００に基づいて、自動運転制御を行う。より詳細には、制御装置１００は、自動運転中の車両１の走行プランを生成する。走行プランは、現在の走行車線を維持して走行する、車線変更を行う、障害物を回避する、等を含む。更に、制御装置１００は、走行プランに従って車両１が走行するために必要な目標トラジェクトリＴＲを、運転環境情報２００に基づいて生成する。そして、制御装置１００は、車両１が目標トラジェクトリＴＲに追従するように車両走行制御を実行する。

更に、制御装置１００（プロセッサ１１０）は、上述の緊急停止制御を実行する。すなわち、自動運転の最中に車両１の一部の機能が失陥した場合、制御装置１００は、車両１を停止させるように自動運転制御を実行する。以下、緊急停止制御に関連する処理を更に詳しく説明する。

１－３．緊急停止制御
図８は、本実施の形態に係る緊急停止制御に関連する処理を示すフローチャートである。車両１は自動運転中であり、制御装置１００は自動運転制御を実行しているとする。

ステップＳ１００において、制御装置１００は、車両１において失陥が発生したか否かを判定する。例えば、制御装置１００は、故障診断機能を備えている。制御装置１００は、故障診断機能を用いることによって、車両１の各部品が失陥したか否かを判定する。車両１の各部品としては、位置センサ２１、認識センサ２２、車両状態センサ２３、操舵装置３１、駆動装置３２、制動装置３３、通信装置４０、ライト５０、エアコン６０、等が例示される。

他の例として、センサ群２０の各センサは、自身の故障診断機能によって失陥発生を検知してもよい。失陥発生を検知したセンサは、エラーコードを制御装置１００に送信する。制御装置１００は、エラーコードを受け取ることによって、センサの失陥を認識する。あるいは、制御装置１００は、センサからの出力信号を一定期間受信しない場合、当該センサが失陥したと判定してもよい。

失陥が発生していない場合（ステップＳ１００；Ｎｏ）、今回のサイクルにおける処理は終了する。一方、失陥が発生した場合（ステップＳ１００；Ｙｅｓ）、処理は、ステップＳ２００に進む。

ステップＳ２００において、制御装置１００は、失陥した機能を示す失陥状態情報３００を取得する。典型的には、失陥状態情報３００は、失陥が発生した部品を示す。失陥状態情報３００は、更に、失陥の程度（度合い）を示していてもよい。失陥状態情報３００は、記憶装置１２０に格納される。その後、処理はステップＳ３００に進む。

ステップＳ３００において、制御装置１００は、運転環境情報２００と失陥状態情報３００に基づいて、目標停車位置ＰＴＳを決定する目標停車位置決定処理を実行する。

より詳細には、ステップＳ３１０において、制御装置１００は、失陥状態情報３００に基づいて、車両性能情報を取得する。車両性能情報は、失陥状態情報３００で示される機能が失陥した車両１の性能を示す。ここで、車両１の性能としては、運動性能とセンサ性能が挙げられる。

運動性能は、最大操舵角、最大加速度、及び最大減速度を含む。最大操舵角は、操舵装置３１の性能仕様から得られる。最大加速度は、駆動装置３２の性能仕様から得られる。最大減速度は、制動装置３３の性能仕様から得られる。操舵装置３１、駆動装置３２、及び制動装置３３の失陥は、それぞれ、最大操舵角、最大加速度、及び最大減速度に影響を与える。典型的には、操舵装置３１、駆動装置３２、及び制動装置３３の失陥は、それぞれ、最大操舵角、最大加速度、及び最大減速度を減少させる。

センサ性能は、センサ群２０に含まれる各センサの性能である。例えば、センサ性能は、認識センサ２２の認識性能を含む。認識性能は、認識センサ２２の種類、個数、及びカバーレンジに依存する。認識センサ２２の失陥は、認識性能を低下させる。例えば、左方向レーダの失陥は、左方向の認識性能を低下させる（図４参照）。また、夜間におけるライト５０の失陥も、認識性能を低下させる。

ステップＳ３２０において、制御装置１００は、運転環境情報２００と車両性能情報に基づいて、有効停車エリアＡＥＦと無効停車エリアＡＩＮを設定する（図３、図４、図５参照）。有効停車エリアＡＥＦは、失陥により性能が低下した車両１であっても到達して停止することができるエリアである。無効停車エリアＡＩＮは、失陥により性能が低下した車両１では到達して停止することができないエリアである。制御装置１００は、車両１の位置、方位、速度、加速度、運動性能、センサ性能、等に基づいて、有効停車エリアＡＥＦと無効停車エリアＡＩＮを算出する。車両１の位置及び方位は、車両位置情報２１０から得られる。車両１の速度や加速度は、車両状態情報２３０から得られる。車両１の運動性能及びセンサ性能は、車両性能情報から得られる。

尚、有効停車エリアＡＥＦは無限遠まで延びている必要はない。例えば、失陥発生から車両１が停止するまでの時間について、最大許容時間があらかじめ設定される。そして、有効停車エリアＡＥＦは、車両１がその最大許容時間以内に到達して停止することができる大きさに設定される。

ステップＳ３３０において、制御装置１００は、有効停車エリアＡＥＦの中から目標停車位置ＰＴＳを決定する。制御装置１００は、有効停車エリアＡＥＦのうち車両１の現在位置から最も近い位置を目標停車位置ＰＴＳに設定してもよい。有効停車エリアＡＥＦに駐車車両等の障害物が存在する場合には、その障害物を避けるように目標停車位置ＰＴＳは決定される。障害物の位置は、周辺状況情報２２０から得られる。

制動装置３３が失陥した場合の目標停車位置ＰＴＳの例は、図３で示された通りである。認識センサ２２のうち左方向レーダが失陥した場合の目標停車位置ＰＴＳの例は、図４で示された通りである。操舵装置３１が失陥した場合、図４と同様に目標停車位置ＰＴＳが設定されてもよい。夜間、ライト５０のうち左ライトが失陥した場合、図４と同様に目標停車位置ＰＴＳが設定されてもよい。通信装置４０が失陥した場合の目標停車位置ＰＴＳの例は、図５で示された通りである。エアコン６０が失陥した場合、図５と同様に目標停車位置ＰＴＳが設定されてもよい。

ステップＳ３００において目標停車位置ＰＴＳが決定すると、処理は、ステップＳ４００に進む。

ステップＳ４００において、制御装置１００は、車両１が目標停車位置ＰＴＳに向かって走行して目標停車位置ＰＴＳに停止するように自動運転制御を実行する。より詳細には、制御装置１００は、車両１が現在位置から目標停車位置ＰＴＳに向かって走行して目標停車位置ＰＴＳに停止するような目標トラジェクトリＴＲを生成する（ステップＳ４１０）。そして、制御装置１００は、生成した目標トラジェクトリＴＲに車両１が追従するように車両１の走行を制御する（ステップＳ４２０）。

１－４．効果
以上に説明されたように、本実施の形態によれば、自動運転の最中に車両１の一部の機能が失陥した場合、制御装置１００は、その失陥した機能に関する失陥状態情報３００を取得する。制御装置１００は、失陥状態情報３００で示される機能が失陥した車両１であっても自動運転によって到達して停止することが可能な目標停車位置ＰＴＳを決定する。そして、制御装置１００は、決定した目標停車位置ＰＴＳに向かって車両１が走行して停止するように自動運転制御を実行する。これにより、失陥発生時に車両１を適切な目標停車位置ＰＴＳに停止させることが可能となる。言い換えれば、緊急停止制御を適切に実行することが可能となる。

２．第２の実施の形態
第２の実施の形態では、地図情報２５０に「停車候補エリアＡＣ」があらかじめ登録されている。停車候補エリアＡＣは、車両１において失陥が発生した場合に車両１を停止させるエリアの候補である。緊急停止制御において、制御装置１００は、地図情報２５０を参照して、停車候補エリアＡＣに含まれるように目標停車位置ＰＴＳを決定する。

図９及び図１０は、停車候補エリアＡＣの例を説明するための概念図である。停車候補エリアＡＣを説明するために、まず、「停車禁止エリアＡＸ」について説明する。停車禁止エリアＡＸは、車両の駐停車が禁止されているエリアであり、道路交通法等によって定められている。図９に示される例では、停車禁止エリアＡＸは、横断歩道及びその周辺の所定幅のエリアを含んでいる。図１０に示される例では、停車禁止エリアＡＸは、交差点及びその周辺の所定幅のエリアを含んでいる。その他、消防設備の前のエリア等も停車禁止エリアＡＸに含まれる。このような停車禁止エリアＡＸも、地図情報２５０にあらかじめ登録されていてもよい。

停車候補エリアＡＣは、道路上の停車禁止エリアＡＸ以外のエリアの中から選ばれる。典型的には、停車候補エリアＡＣは、停車禁止エリアＡＸ以外のエリアの一部である。例えば、停車候補エリアＡＣは、停車した車両１の安全確保の観点から選ばれる。図９及び図１０に例示されるように、停車候補エリアＡＣは、道路端に比較的近いエリアであってもよい。好適には、停車候補エリアＡＣは、路肩や路側帯を含むように設定される。

図１１は、本実施の形態における目標停車位置ＰＴＳの決定方法を説明するための概念図である。制御装置１００は、地図情報２５０に登録されている停車候補エリアＡＣに含まれるように目標停車位置ＰＴＳを決定する。より詳細には、制御装置１００は、停車候補エリアＡＣと有効停車エリアＡＥＦがオーバーラップするエリアの中から目標停車位置ＰＴＳを決定（選択）する。

図１１に示される例では、２つの停車候補エリアＡＣ１、ＡＣ２が示されている。停車候補エリアＡＣ１は、無効停車エリアＡＩＮに含まれており、有効停車エリアＡＥＦとオーバーラップしていない。一方、停車候補エリアＡＣ２は、有効停車エリアＡＥＦとオーバーラップしている。目標停車位置ＰＴＳは、停車候補エリアＡＣ２と有効停車エリアＡＥＦがオーバーラップするエリアに含まれる。

例えば、制御装置１００は、有効停車エリアＡＥＦを算出し、その後、有効停車エリアＡＥＦとオーバーラップする停車候補エリアＡＣ２を地図情報２５０から読み出す。あるいは、制御装置１００は、地図情報２５０から停車候補エリアＡＣ１、ＡＣ２を読みだし、その後、停車候補エリアＡＣ１、ＡＣ２の中で有効停車エリアＡＥＦを算出してもよい。

本実施の形態によれば、地図情報２５０に登録されている停車候補エリアＡＣを参照することにより、目標停車位置ＰＴＳが決定される。従って、より適切な目標停車位置ＰＴＳが得られる。例えば、目標停車位置ＰＴＳが停車禁止エリアＡＸに含まれることが防止される。また、地図情報２５０に登録されている停車候補エリアＡＣを参照することにより、目標停車位置ＰＴＳの探索範囲を絞り込むことができる。このことは、制御装置１００（プロセッサ１１０）の処理負荷及び処理時間の軽減の観点から好ましい。

３．第３の実施の形態
第３の実施の形態では、停車候補エリアＡＣに優先度が設定される。つまり、停車候補エリアＡＣは、優先度と関連付けられて、地図情報２５０に登録されている。緊急停止制御において、制御装置１００は、なるべく優先度の高い停車候補エリアＡＣに含まれるように目標停車位置ＰＴＳを決定する。

説明のため、優先度の異なる２種類の停車候補エリアＡＣを考える。「高優先度エリアＡＣＨ」は、優先度が第１優先度である停車候補エリアＡＣである。「低優先度エリアＡＣＬ」は、優先度が第１優先度よりも低い第２優先度である停車候補エリアＡＣである。高優先度エリアＡＣＨと低優先度エリアＡＣＬの両方が目標停車位置ＰＴＳ（有効停車エリアＡＥＦ）となり得る場合、制御装置１００は、高優先度エリアＡＣＨに含まれるように目標停車位置ＰＴＳを決定する。これにより、優先度の高い目標停車位置ＰＴＳに車両１を停止させることが可能となる。言い換えれば、緊急停止制御を更に適切に実行することが可能となる。

以下、本実施の形態における高優先度エリアＡＣＨと低優先度エリアＡＣＬの設定の様々な例を説明する。

３－１．第１の例
図１２は、高優先度エリアＡＣＨと低優先度エリアＡＣＬの設定の第１の例を示している。第１の例では、優先度は、道路構造の観点から設定される。具体的には、直線区間は高優先度エリアＡＣＨに設定され、カーブ区間は低優先度エリアＡＣＬに設定される。一般化すれば、高優先度エリアＡＣＨにおける道路曲率は、低優先度エリアＡＣＬにおける道路曲率よりも低い。見通しの良い高優先度エリアＡＣＨに車両１が停止するため、停止した車両１及び周辺車両の安全性が向上する。

同様に、道路勾配に基づいて高優先度エリアＡＣＨと低優先度エリアＡＣＬが設定されてもよい。高優先度エリアＡＣＨにおける道路勾配は、低優先度エリアＡＣＬにおける道路勾配よりも低い。

３－２．第２の例
図１３は、高優先度エリアＡＣＨと低優先度エリアＡＣＬの設定の他の例を示している。第２の例では、優先度は、車両１が停止したときのトラフィックの円滑さの観点から設定される。例えば、図１３に示されるようにゼブラゾーンに隣接するエリアに車両１が停止したとき、車両１と同じ方向に走行する他車両２は、余裕を持って車両１を避けることができる。従って、ある程度の幅のゼブラゾーンに隣接するエリアが高優先度エリアＡＣＨに設定される。

一般化すると、余裕幅ＷＭは、車両１と同じ方向に走行する他車両２が通行可能な道路領域の道路幅Ｗ２と、車両１の車幅Ｗ１との差である（ＷＭ＝Ｗ２－Ｗ１）。余裕幅ＷＭが大きいほど、優先度は高くなる。すなわち、高優先度エリアＡＣＨにおける余裕幅ＷＭは、低優先度エリアＡＣＬにおける余裕幅ＷＭよりも大きい。例えば、余裕幅ＷＭが閾値Ｗｔｈ以上であるエリアが高優先度エリアＡＣＨに設定され、余裕幅ＷＭが閾値Ｗｔｈ未満であるエリアが低優先度エリアＡＣＬに設定される。

道路幅Ｗ２は、地図情報２５０から得られる。車両１の車幅Ｗ１は、例えば、所定値であると仮定される。その仮定の下で、優先度が設定され、地図情報２５０に登録される。

あるいは、車両１の実際の車幅Ｗ１を示す車幅情報が用意されてもよい。その場合、制御装置１００は、地図情報２５０と車幅情報に基づいて、優先度（高優先度エリアＡＣＨ、低優先度エリアＡＣＬ）を可変的に設定する。例えば、地図情報２５０には、車幅Ｗ１が所定値であると仮定したときの優先度が基準優先度として登録される。制御装置１００は、車幅情報で示される実際の車幅Ｗ１に応じて、優先度を基準優先度から増減させる。例えば、トラック等の大型車両に対する高優先度エリアＡＣＨは、普通車両に対する高優先度エリアＡＣＨよりも狭くなる。

第２の例によれば、余裕幅ＷＭの大きい高優先度エリアＡＣＨに車両１が停止するため、他車両２がより円滑に走行することが可能となる。

３－３．第３の例
第３の例では、交差点の手前で失陥が発生する場合を考える。多くの場合、交差点の手前には様々な種類のレーンが存在する。様々な種類のレーンとしては、直進レーン、左折レーン、直進／左折レーン、及び右折レーンが例示される。車両１がどのレーンに存在するかに応じて、車両１が進むべき方向は変わる。従って、交差点の周囲の高優先度エリアＡＣＨ及び低優先度エリアＡＣＬは、その交差点に進入する前に車両１が存在するレーンに応じて動的に変化する。

例えば、図１４は、車両１が交差点の手前の右折レーンに存在する場合を示している。この場合、高優先度エリアＡＣＨは、右折先のレーン内に設けられる。

他の例として、図１５は、車両１が交差点の手前の直進／左折レーンに存在する場合を示している。この場合、高優先度エリアＡＣＨは、直進方向のレーン及び左折先のレーンの中に設けられる。

制御装置１００は、車両位置情報２１０と地図情報２５０に基づいて、車両１がどのレーンに存在するかを認識することができる。また、地図情報２５０には、各停車候補エリアＡＣの優先度のデフォルト値が登録されている。制御装置１００は、車両１が存在するレーンに応じて、各停車候補エリアＡＣの優先度をデフォルト値から増減させる。

このように、第３の例によれば、交差点の周囲の高優先度エリアＡＣＨ及び低優先度エリアＡＣＬは、その交差点に進入する前に車両１が存在するレーンに応じて動的に変化する。これにより、失陥発生時の状況に応じて、より精密に目標停車位置ＰＴＳを決定することが可能となる。

１ 車両
１０ 車両制御システム
２０ センサ群
３０ 走行装置
４０ 通信装置
５０ ライト
６０ エアコン
１００ 制御装置
１１０ プロセッサ
１２０ 記憶装置
２００ 運転環境情報
２１０ 車両位置情報
２２０ 周辺状況情報
２３０ 車両状態情報
２４０ 通信情報
２５０ 地図情報
３００ 失陥状態情報
ＡＣ 停車候補エリア
ＡＣＨ 高優先度エリア
ＡＣＬ 低優先度エリア
ＡＸ 停車禁止エリア
ＡＥＦ 有効停車エリア
ＡＩＮ 無効停車エリア
ＰＴＳ 目標停車位置
ＴＲ 目標トラジェクトリ

Claims (6)

1. 車両を制御する車両制御システムであって、
   前記車両の運転環境を示す運転環境情報が格納される記憶装置と、
   前記運転環境情報に基づいて前記車両の自動運転を制御する自動運転制御を実行するプロセッサと
   を備え、
   前記プロセッサは、更に、前記自動運転の最中に前記車両の一部の機能が失陥した場合に前記車両を停止させる緊急停止制御を実行し、
   前記緊急停止制御において、前記プロセッサは、
   失陥した前記一部の機能の情報である失陥状態情報を取得し、
   前記失陥状態情報と前記運転環境情報に基づいて、前記一部の機能が失陥した前記車両であっても前記自動運転によって到達して停止することが可能な目標停車位置を決定し、
   前記車両が前記目標停車位置に向かって走行して前記目標停車位置に停止するように前記自動運転制御を実行し、
   前記運転環境情報は、地図情報を含み、
   前記地図情報には、前記車両において失陥が発生した場合に前記車両を停止させるエリアの候補である停車候補エリアが登録されており、
   前記停車候補エリアには優先度が設定されており、
   高優先度エリアは、前記優先度が第１優先度である前記停車候補エリアであり、
   低優先度エリアは、前記優先度が前記第１優先度よりも低い第２優先度である前記停車候補エリアであり、
   前記高優先度エリアにおける道路勾配は、前記低優先度エリアにおける道路勾配よりも低く、
   前記プロセッサは、前記地図情報に登録されている前記停車候補エリアに含まれるように前記目標停車位置を決定し、
   前記高優先度エリアと前記低優先度エリアの両方が前記目標停車位置となり得る場合、前記プロセッサは、前記高優先度エリアに含まれるように前記目標停車位置を決定する
   車両制御システム。
2. 請求項１に記載の車両制御システムであって、
   前記高優先度エリアにおける道路曲率は、前記低優先度エリアにおける道路曲率よりも低い
   車両制御システム。
3. 請求項１に記載の車両制御システムであって、
   余裕幅は、前記車両と同じ方向に走行する他車両が通行可能な道路領域の道路幅と前記車両の車幅との差であり、
   前記高優先度エリアにおける前記余裕幅は、前記低優先度エリアにおける前記余裕幅よりも大きい
   車両制御システム。
4. 請求項１に記載の車両制御システムであって、
   交差点の周囲の前記高優先度エリア及び前記低優先度エリアは、前記交差点に進入する前に前記車両が存在するレーンに応じて変化する
   車両制御システム。
5. 請求項１乃至４のいずれか一項に記載の車両制御システムであって、
   前記プロセッサは、
   前記失陥状態情報で示される前記一部の機能が失陥した前記車両の性能を示す車両性能情報を取得し、
   前記車両の前記性能と前記運転環境情報に基づいて、前記一部の機能が失陥した前記車両が前記自動運転によって到達して停止することが可能な前記目標停車位置を決定する
   車両制御システム。
6. 車両を制御する車両制御方法であって、
   前記車両の運転環境を示す運転環境情報に基づいて、前記車両の自動運転を制御する自動運転制御を実行するステップと、
   前記自動運転の最中に前記車両の一部の機能が失陥した場合、前記車両を停止させる緊急停止制御を実行するステップと
   を含み、
   前記緊急停止制御を実行するステップは、
   失陥した前記一部の機能の情報である失陥状態情報を取得するステップと、
   前記失陥状態情報と前記運転環境情報に基づいて、前記一部の機能が失陥した前記車両であっても前記自動運転によって到達して停止することが可能な目標停車位置を決定するステップと、
   前記車両が前記目標停車位置に向かって走行して前記目標停車位置に停止するように前記自動運転制御を実行するステップと
   を含み、
   前記運転環境情報は、地図情報を含み、
   前記地図情報には、前記車両において失陥が発生した場合に前記車両を停止させるエリアの候補である停車候補エリアが登録されており、
   前記停車候補エリアには優先度が設定されており、
   高優先度エリアは、前記優先度が第１優先度である前記停車候補エリアであり、
   低優先度エリアは、前記優先度が前記第１優先度よりも低い第２優先度である前記停車候補エリアであり、
   前記高優先度エリアにおける道路勾配は、前記低優先度エリアにおける道路勾配よりも低く、
   前記目標停車位置を決定するステップは、
   前記地図情報に登録されている前記停車候補エリアに含まれるように前記目標停車位置を決定することと、
   前記高優先度エリアと前記低優先度エリアの両方が前記目標停車位置となり得る場合、前記高優先度エリアに含まれるように前記目標停車位置を決定することと
   を含む
   車両制御方法。

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