JP7272241B2 - 車両走行制御装置及び車両制御システム - Google Patents

Description

本発明は自動運転車両に用いて好適な車両走行制御装置及び車両制御システムに関する。

特許文献１には、走行計画作成部により目標ルート及び周辺情報に基づいて車両の走行計画を作成し、走行制御部により走行計画に基づいて車両を自動で走行させる従来技術が開示されている。走行計画作成部は、走行計画として、目標ルートにおいて車両が進む軌跡である目標軌跡を生成する。このとき、走行計画作成部は、車両の周辺の障害物の状況に基づき、障害物との接触を回避するように車両の目標軌跡を生成する。走行計画作成部と走行制御部とは、異なるＥＣＵに含めることができる。

特開２０１６－２０３８８２号公報

特許文献１に記載の従来技術では、障害物の存在を考慮して走行計画が立案されている。しかし、例えば、先行車両の急停車や車両の前への人の飛び出しなど、障害物の予期しない急な動きや突発的な障害物の出現により生じた危険に対しては、走行計画で対応することは難しい。障害物との衝突を回避する技術としては、車両の走行制御に介入することによって危険を回避する危険回避制御が知られている。ＰＣＳ（Pre-Crash Safety）は、その一例である。ＰＣＳは、衝突の可能性のある障害物を検知した場合、自動のブレーキ制御により車両を減速或いは停止させたり、自動の操舵制御により車両の進行方向を変化させたりすることで、障害物との衝突を回避する。

ＰＣＳのような危険回避制御を特許文献１に記載の従来技術に適用する場合、通常は走行計画に基づいて自動走行制御が行われる。そして、衝突の可能性のある障害物を検知した場合、危険回避制御の自動走行制御への介入が行われる。危険回避制御と自動走行制御とは上手く協調される必要がある。

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、車両の走行を自動で制御するにあたり、危険回避制御と自動走行制御とを協調させることを目的とする。

まず、本発明に係る車両走行制御装置について説明する。本発明に係る車両走行制御装置は、自動運転を行う車両を制御する車載の車両走行制御装置であって、１又は複数のプログラムにより動作するＥＣＵを備える。ＥＣＵは、１又は複数のプログラムの実行により、以下の動作を実行する。第１の動作として、ＥＣＵは、車両の走行計画を立案し、走行計画に基づいて車両の第１目標トラジェクトリを生成する機能を備えた自動運転制御装置と通信する。第２の動作として、ＥＣＵは、自動運転制御装置から受信した第１目標トラジェクトリに沿って車両を自動で走行させるための自動走行制御を行う。第３の動作として、ＥＣＵは、車両の周辺環境に関する情報に基づいて危険を予測する。第４の動作として、ＥＣＵは、危険が予測された場合、危険を回避するための第２目標トラジェクトリを生成し、自動走行制御へ介入して第１目標トラジェクトリに代えて第２目標トラジェクトリに沿って車両を自動で走行させる危険回避制御を行う。第５の動作として、ＥＣＵは、危険回避制御を開始したときに、自動運転制御装置による、危険回避制御からの復帰を考慮した第１目標トラジェクトリの生成を可能とするための危険回避制御に関する情報として、危険回避制御を行ったことを知らせる介入通知を自動運転制御装置に送信する。第６の動作として、ＥＣＵは、危険回避制御の開始後も、自動運転制御装置によって危険回避制御からの復帰を見越して所定時間ごとに生成される現在の車両の状態を始点とした第１目標トラジェクトリを受信し続ける。第７の動作として、ＥＣＵは、危険回避制御から自動走行制御への復帰時には、車両の追従対象を第２目標トラジェクトリから第１目標トラジェクトリに切り替えるとともに、危険回避制御の介入が解除されたことを知らせる介入解除通知を自動運転制御装置に送信する。

上記構成を有する車両走行制御装置によれば、危険が予測された場合には、危険回避制御を実行することによって危険を回避することができるとともに、車両制御システムから自動運転制御装置に対して、危険回避制御からの復帰を考慮した第１目標トラジェクトリの生成を可能とするための危険回避制御に関する情報を送信することができる。自動運転制御装置は、危険回避制御に関する情報に基づいて、現在の車両の状態を始点とした第１目標トラジェクトリを、危険回避制御からの復帰を見越して生成することができる。

次に、本発明に係る車両制御システムについて説明する。本発明の第２の観点に係る車両制御システムは、車両の周辺環境に関する情報を取得する１又は複数の車載センサを有し、その１又は複数の車載センサから得た情報に基づいて車両の走行を自動で制御する車両制御システムであって、１又は複数のプログラムにより動作する１又は複数のＥＣＵを備える。１又は複数のＥＣＵは、１又は複数のプログラムの実行により、走行計画立案部、自動走行制御部、及び危険回避制御部として動作する。走行計画立案部は、１又は複数の車載センサの少なくとも一つから得られる情報を含む入力された情報に基づいて車両の走行計画を立案する。自動走行制御部は、走行計画に沿って車両を自動で走行させるための自動走行制御を行う。危険回避制御部は、１又は複数の車載センサの少なくとも一つから得られる情報に基づいて危険を予測し、危険が予測された場合には、危険を回避するために自動走行制御へ介入する危険回避制御を行う。危険回避制御部は、危険回避制御を実行した場合、危険回避制御に関する情報を走行計画立案部に入力する。

上記構成を有する車両制御システムによれば、危険が予測された場合には、危険回避制御を実行することによって危険を回避することができるとともに、危険回避制御部から走行計画立案部に対して危険回避制御に関する情報を送信することができる。走行計画立案部は、危険回避制御に関する情報に基づいて、危険回避制御が実行された後の走行計画を立案することができる。

上記構成を有する車両制御システムにおいて、危険回避制御部は、危険回避制御に関する情報として、危険回避制御の実行の通知を走行計画立案部に入力してもよい。これによれば、危険回避制御部から走行計画立案部に対して危険回避制御が実行されたという事実を知らせることができる。

上記構成を有する車両制御システムにおいて、１又は複数のＥＣＵは、第１のＥＣＵと第２のＥＣＵとを含み、第１のＥＣＵは、走行計画立案部として動作し、第２のＥＣＵは、自動走行制御部及び危険回避制御部として動作してもよい。これによれば、例えば、第２のＥＣＵは車両に固定のＥＣＵとし、第１のＥＣＵは車両に対して着脱可能なＥＣＵとすることができる。これにより、車両の走行を制御するＥＣＵは車両間で共通としつつ、走行計画を立案するＥＣＵは、自動運転車両を使ったサービスの提供主体が独自に用意することが可能となる。

本発明によれば、危険回避制御が実行された状況において、走行計画の立案主体に対して危険回避制御に関する有用な情報を提供することができる。走行計画の立案主体は、提供された有用な情報に基づいて、危険回避制御が実行された後の走行計画を立案することができる。これにより、危険回避制御と自動走行制御との協調が可能となる。

本発明の第１の実施の形態に係る車両制御システムにおいて自動走行制御中に実行される危険回避制御の第１の例を示す図である。 本発明の第１の実施の形態に係る車両制御システムにおいて自動走行制御中に実行される危険回避制御の第２の例を示す図である。 本発明の第１の実施の形態に係る車両制御システムにおいて自動走行制御中に実行される危険回避制御の第３の例を示す図である。 本発明の第１の実施の形態に係る車両制御システムとそれが適用された車両の構成例を示す図である。 本発明の第１の実施の形態に係る車両制御システムによる処理の具体例を説明するための図である。 本発明の第１の実施の形態に係る車両制御システムによる処理を示すシーケンス図である。 本発明の第１の実施の形態に係る車両制御システムの第１の他の構成例を示す図である。 本発明の第１の実施の形態に係る車両制御システムの第２の他の構成例を示す図である。 本発明の第２の実施の形態に係る車両制御システムにおいて自動走行制御中に実行される危険回避制御の第１の例を示す図である。 本発明の第２の実施の形態に係る車両制御システムにおいて自動走行制御中に実行される危険回避制御の第２の例を示す図である。 本発明の第２の実施の形態に係る車両制御システムの構成例を示す図である。 本発明の第２の実施の形態に係る車両制御システムによる処理の具体例を説明するための図である。

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．第１の実施の形態
１－１．自動走行制御と危険回避制御
本実施の形態に係る車両制御システムは、車両を自動で走行させる自動走行制御と、車両に及ぶ危険を回避する危険回避制御とを実行可能に構成された車両制御システムである。本実施の形態に係る自動走行制御では、例えばＳＡＥ（Society of Automotive Engineers）のレベル定義においてレベル３以上の自動運転レベルが実現される。

自動走行制御は、車両の走行計画に基づいて行われる。走行計画は、目的地までの最適なルートに沿って車両を交通規則に従いながら安全に走行させるように立案される。走行計画には、現在の走行車線を維持する、車線変更を行う等の動作が含まれる。自動走行制御では、走行計画を基礎として目標トラジェクトリが生成される。目標トラジェクトリは、最終的に車両が採るべき走行軌道であり、車両前方の全ての障害物との衝突を考慮した上で決定される。目標トラジェクトリは、車両が走行する道路内における車両の目標位置の集合（この集合を目標軌跡ともいう）と、目標位置毎の目標速度とを含む。自動走行制御では、目標トラジェクトリに車両を追従させるために、車両と目標トラジェクトリとの間の偏差（横偏差、ヨー角偏差、速度偏差、等）を算出し、その偏差が減少するように車両の操舵、制動、又は駆動を制御することが行われる。

危険回避制御は、車両に及ぶ危険を回避するように行われる、車両の操舵あるいは制動、もしくはその両方に対する制御である。場合によっては、駆動に対する制御も危険回避制御に含まれる。本明細書における車両に及ぶ危険とは、センサによって検出可能であり、且つ、車両の制御によって回避することができる類の危険を意味する。その代表的なものが、障害物を含む物体との衝突である。自動走行制御の実行中に車両に及ぶ危険が予測された場合には、危険回避制御の自動走行制御への介入が行われる。

ここで、図１乃至図３を参照して、本実施の形態に係る車両制御システム１０において自動走行制御中に実行される危険回避制御のいくつかの例を説明する。なお、車両制御システム１０は、自動運転が可能な車両１に搭載されている。ただし、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いてもよい。

図１乃至図３に示す各例では、走行計画に基づく目標トラジェクトリＴＲ１を連続する白矢印で表している。走行計画に基づく目標トラジェクトリＴＲ１は、以下、「第１目標トラジェクトリＴＲ１」と呼ばれる。第１目標トラジェクトリＴＲ１を構成している白矢印は、単位時間当たりの変位ベクトルを示している。白矢印の先端位置が各時刻における目標位置であり、白矢印の長さは目標速度を示している。図１乃至図３に示す各例では、車両１を一定速度で直進させるような第１目標トラジェクトリＴＲ１が生成されている。

危険回避制御では、走行計画に基づく第１目標トラジェクトリＴＲ１とは異なる危険回避のための目標トラジェクトリＴＲ２が生成される。危険回避のための目標トラジェクトリＴＲ２は、以下、「第２目標トラジェクトリＴＲ２」と呼ばれる。第２目標トラジェクトリＴＲ２を構成している黒矢印は、単位時間当たりの変位ベクトルを示している。黒矢印の先端位置が各時刻における目標位置であり、黒矢印の長さは危険回避制御での目標速度を示している。危険回避制御では、第２目標トラジェクトリＴＲ２に車両を追従させるように、車両の操舵又は制動を制御することが行われる。

図１乃至図３に示す各例は、左側から飛び出し歩行者（回避対象）が第１目標トラジェクトリＴＲ１上に突然現れた場合を示している。図１に示される例では、車両１を回避対象の右側に回避させる走行軌跡を描く第２目標トラジェクトリＴＲ２が生成されている。つまり、この例では、目標トラジェクトリのうち走行軌跡への介入が行われている。図２に示される例では、車両１を強く減速させて回避対象の手前で停止させる第２目標トラジェクトリＴＲ２が生成されている。つまり、この例では、目標トラジェクトリのうち走行速度への介入が行われている。図３に示される例では、車両１を回避対象の右側に回避させると同時に、横方向の加速度を抑えるために車両１を減速させる第２目標トラジェクトリＴＲ２が生成されている。つまり、この例では、目標トラジェクトリのうち走行軌跡と走行速度への介入が行われている。

このように危険回避制御が自動走行制御へ介入した場合、第１目標トラジェクトリＴＲ１と第２目標トラジェクトリＴＲ２との比較から明らかなように、車両１の動作は走行計画の実現に要求される動作とは異なったものとなる。危険回避制御と自動走行制御とは上手く協調される必要がある。本実施の形態に係る車両制御システム１０は、危険回避制御と自動走行制御とを協調させるための構成を備えている。以下、本実施の形態に係る車両制御システム１０の構成について説明する。

１－２．車両制御システムの構成及び機能
図４は、本実施の形態に係る車両制御システム１０とそれが適用された車両１の構成例を示す図である。車両１は、車両制御システム１０と、車両制御システム１０に情報を入力する車載センサ２０と、車両制御システム１０から出力される信号によって動作する車両アクチュエータ３０とを備える。

車載センサ２０は、自律センサ２１、車両状態センサ２２及びＧＰＳセンサ２３を含む。自律センサ２１は、車両１の周辺環境に関する情報を取得するセンサであり、例えばカメラ、ミリ波レーダ、ＬｉＤＡＲ等のセンサを含む。自律センサ２１で得られた情報に基づき、車両１の周辺に存在する物体の検知、検知した物体の車両１に対する相対位置や相対速度の計測、及び検知した物体の形状の認識等の処理が行われる。車両状態センサ２２は、車両１の運動に関する情報を取得するセンサであり、例えば車輪速センサ、加速度センサ、ヨーレートセンサ、操舵角センサ等のセンサを含む。ＧＰＳセンサ２３は、車両１の現在位置に関する情報の取得に用いられる。

車両アクチュエータ３０は、車輪１を操舵する操舵アクチュエータ３１、車両１を駆動する駆動アクチュエータ３２、及び車両１を制動する制動アクチュエータ３３を含む。操舵アクチュエータ３１には、例えば、パワーステアリングシステム、ステアバイワイヤ操舵システム、後輪操舵システムが含まれる。駆動アクチュエータ３２には、例えば、エンジン、ＥＶシステム、ハイブリッドシステムが含まれる。制動アクチュエータ３３には、例えば、油圧ブレーキ、電力回生ブレーキが含まれる。

車両制御システム１０は、自動運転制御装置１００及び車両走行制御装置２００を備える。自動運転制御装置１００と車両走行制御装置２００は、それぞれが独立したＥＣＵ（Electronic Control Unit）であり、少なくともプロセッサと記憶装置とを備える。記憶装置は、主記憶装置と補助記憶装置とを含む。自動運転制御装置１００と車両走行制御装置２００との間では、ＣＡＮ通信やイーサネット（登録商標）規格の通信等の有線通信や無線通信を介して必要な情報の入出力が行われる。車両走行制御装置２００は車両１に固定のＥＣＵとし、自動運転制御装置１００は車両１に対して着脱可能なＥＣＵとすることができる。

自動運転制御装置１００は、車両制御システム１０の機能のうち、車両１の自動運転の管理を担う。自動運転制御装置１００が備える記憶装置には、プロセッサで実行可能な自動運転制御プログラムとそれに関連する種々のデータとが記憶されている。データには地図情報が含まれている。この地図情報は予め記憶装置に記憶されていてもよいし、インターネットを介して外部サーバからダウンロードされてもよいし、外部サーバ上の地図情報が参照されるのでもよい。自動運転制御プログラムがプロセッサで実行されることにより、プロセッサは、車載センサ２０からセンサ情報を取得し、地図上における車両１の位置を認識するとともに、車両１の周辺の状況を認識する。プロセッサは、地図上における車両１の位置と車両１の周辺の状況に基づいて、自動運転中の車両１の走行計画を立案する。さらに、プロセッサは、走行計画に基づいて第１目標トラジェクトリＴＲ１を生成し、第１目標トラジェクトリＴＲ１を車両走行制御装置２００に出力する。

車両走行制御装置２００は、車両制御システム１０の機能のうち、自動走行制御を担う。車両走行制御装置２００が備える記憶装置には、プロセッサで実行可能な自動走行制御プログラムとそれに関連する種々のデータとが記憶されている。自動走行制御プログラムがプロセッサで実行されることにより、プロセッサは、車両１が目標トラジェクトリに追従するように車両アクチュエータ３０を操作し、車両１の操舵、駆動、及び制動を制御する。車両１の自動運転中、車両走行制御装置２００は、自動運転制御装置１００から第１目標トラジェクトリＴＲ１を受け取る。基本的に、車両走行制御装置２００は、車両１が第１目標トラジェクトリＴＲ１に追従するように自動走行制御を行う。

車両走行制御装置２００が備える記憶装置には、さらに、プロセッサで実行可能な危険回避制御プログラムとそれに関連する種々のデータとが記憶されている。危険回避制御プログラムがプロセッサで実行されることにより、プロセッサは、危険回避制御装置２０１として機能する。つまり、危険回避制御装置２０１はハードウェアとして存在するのではなく、プロセッサによる危険回避制御プログラムの実行によってソフトウェア的に実現される。

危険回避制御装置２０１は、車載センサ２０から得られる情報に基づいて車両１に及ぶ危険を予測する。具体例として、危険回避制御装置２０１は、自律センサ２１によって車両１の前方の障害物を検知し、自律センサ２１及び車両状態センサ２２から得られる情報に基づいて障害物との衝突の可能性を予測する。危険が予測されること、つまり、障害物との衝突が予測されることが危険回避制御の一つの作動条件である。危険回避制御の作動条件が成立した場合、危険回避制御装置２０１は、危険回避のための第２目標トラジェクトリＴＲ２を生成することにより、自動走行制御へ介入する。

自動運転の最中に危険回避制御の作動条件が成立して第２目標トラジェクトリＴＲ２が生成された場合、車両走行制御装置２００は、第１目標トラジェクトリＴＲ１に優先して第２目標トラジェクトリＴＲ２を使用する。つまり、車両走行制御装置２００は、車両１が第２目標トラジェクトリＴＲ２に追従するように車両アクチュエータ３０を操作し、車両１の操舵、駆動、及び制動を制御する。

さらに、車両走行制御装置２００は、危険回避制御装置２０１による自動走行制御への介入が行われた場合、介入通知を自動運転制御装置１００に送信する機能を有する。介入通知は、危険回避制御に関する情報の通知である。介入通知の一つの例は、危険回避制御の実行を知らせるフラグである。介入通知の別の例は、危険回避制御の実行とその介入手段を示す情報である。危険回避制御の介入手段とは、危険回避制御の自動走行制御への介入が目標軌跡への介入なのか、目標速度への介入なのか、或いは目標軌跡と目標速度の両方への介入なのかを意味する。

自動運転制御装置１００は、車両走行制御装置２００から介入通知を受けとる。自動運転制御装置１００は、通常、第１目標トラジェクトリＴＲ１に対する車両１の実際のトラジェクトリが大きくずれている場合、車両１の制御系或いは構造系に異常が生じているものと判断し、所定の異常処理を実行する。異常処理には、例えば、ＨＭＩを介して異常を乗員に知らせることや、自動運転を停止して手動運転に切り替えることが含まれる。しかし、介入通知を受けとった場合、自動運転制御装置１００は、たとえ車両１が第１目標トラジェクトリＴＲ１に沿って走行していなくても、異常処理は実行しない。

詳しくは、介入通知が危険回避制御の実行を知らせるフラグである場合、自動運転制御装置１００は、通常通り、第１目標トラジェクトリＴＲ１の演算を継続する。すなわち、自動運転制御装置１００は、地図上における車両１の現在位置と車両１の周辺の状況に基づいて車両１の走行計画を立案し、その走行計画に基づいて第１目標トラジェクトリＴＲ１を生成する。危険回避制御の実行中も第１目標トラジェクトリＴＲ１の演算を継続しておくことで、危険回避制御が解除された後の目標トラジェクトリの連続性が確保される。

介入通知が危険回避制御の実行とその介入手段を示す情報である場合、自動運転制御装置１００は、通常通り、第１目標トラジェクトリＴＲ１の演算を継続する。危険回避制御の介入が目標軌跡への介入である場合、自動運転制御装置１００は、目標速度については車両走行制御装置２００への出力を継続する。危険回避制御の介入が目標速度への介入である場合、自動運転制御装置１００は、目標軌跡については車両走行制御装置２００への出力を継続する。危険回避制御の実行中も第１目標トラジェクトリＴＲ１の演算を継続し、介入されていない目標値については出力し続けておくことで、危険回避制御が解除された後の目標トラジェクトリの連続性が確保される。

自動運転制御装置１００は、危険回避制御の自動走行制御への介入があった場合、介入の状況に応じて、第１目標トラジェクトリＴＲ１の作成に係る判断基準のパラメータを変更する。例えば、先行車に対して車両１を減速させる第１目標トラジェクトリＴＲ１が生成されたのにも関わらず、危険回避制御の介入があった場合、自動運転制御装置１００は、減速判断をするための閾値を変更し、減速判断を早めにできるようにする。また、障害物を操舵で回避する第１目標トラジェクトリＴＲ１が生成されたのにも関わらず、操舵で回避しない危険回避制御が行われた場合には、自動運転制御装置１００は、操舵で回避しにくくなるように判断基準のパラメータを変更する。危険回避制御の介入の頻度が高いようであれば、自動運転制御装置１００は、第１目標トラジェクトリＴＲ１の最高速度を下げることで、危険回避制御の介入の頻度を低減する。

上述の車両制御システム１０の構成及び機能と請求項との関係は以下の通りである。自動運転制御装置１００は「走行計画立案部」に相当し、車両走行制御装置２００は「自動走行制御部」に相当し、危険回避制御装置２０１は「危険回避制御部」に相当する。

１－３．車両制御システムによる処理の具体例
図５は、本実施の形態に係る車両制御システム１０による処理の具体例を説明するための図である。図５では、現在時刻ｔにおける第１目標トラジェクトリＴＲ１（ｔ）を破線の矢印で示している。現在時刻ｔは車両１の現在位置に対応する時刻である。第１目標トラジェクトリＴＲ１（ｔ）は回避対象と干渉するため、危険回避制御装置２０１による危険回避制御が実行され、第２目標トラジェクトリＴＲ２（ｔ）が生成される。危険回避制御の実行を受けて、車両走行制御装置２００から自動運転制御装置１００へ介入通知が送信される。

自動運転制御装置１００は、車両走行制御装置２００から介入通知を受けとると、危険回避制御からの復帰後を考慮して第１目標トラジェクトリＴＲ１を演算する。詳しくは、自動運転制御装置１００は、通常、走行計画に基づいて第１目標トラジェクトリＴＲ１を生成しているが、危険回避制御の介入時は、第１目標トラジェクトリＴＲ１は車両走行制御装置２００では採用されず、代わりに危険回避制御装置２０１で生成された第２目標トラジェクトリＴＲ２が採用される。その間、自動運転制御装置１００は、危険回避制御の終了後に第１目標トラジェクトリＴＲ１に滑らかに復帰できるよう、現在の車両１の状態を始点とした第１目標トラジェクトリＴＲ１を作り続ける。以下、これについて具体的に説明する。

時刻ｔで危険回避制御が開始された場合、車両１は、第２目標トラジェクトリＴＲ２（ｔ）に追従するように走行動作を制御される。そして、時刻ｔよりも１ステップ将来の時刻ｔ＋１では、車両１は、第２目標トラジェクトリＴＲ２（ｔ）の位置Ｐ２（ｔ＋１）に位置し、速度Ｖ２（ｔ＋１）を有する。ただし、Ｐ２はＸＹ座標系における位置ベクトル、Ｖ２は速度ベクトルである。図５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。

自動運転制御装置１００は、時刻ｔ＋１での車両１の位置Ｐ２（ｔ＋１）及び速度Ｖ２（ｔ＋１）を含む車両状態に基づいて、時刻ｔ＋１における第１目標トラジェクトリＴＲ１（ｔ＋１）を生成する。同様に、自動運転制御装置１００は、時刻ｔ＋ｉ（ｉは２以上の整数）での車両１の位置Ｐ２（ｔ＋ｉ）及び速度Ｖ２（ｔ＋ｉ）を含む車両状態に基づいて、時刻ｔ＋ｉにおける第１目標トラジェクトリＴＲ１（ｔ＋ｉ）を生成する。

図５に示される例では、時刻ｔ＋４において危険回避制御が解除されている。時刻ｔ＋４以降は、第１目標トラジェクトリＴＲ１（ｔ＋４）に追従するように車両１の走行動作が制御される。自動運転制御装置１００は、時刻ｔ＋４での車両１の位置Ｐ２（ｔ＋４）及び速度Ｖ２（ｔ＋４）を含む車両状態に基づいて、第２目標トラジェクトリＴＲ２（ｔ）と滑らかに連続するように第１目標トラジェクトリＴＲ１（ｔ＋４）を作成する。その結果、危険回避制御が解除された後に車両１の挙動が乱れることは抑制される。

１－４．車両制御システムによる処理の流れ
本実施の形態に係る車両制御システム１０による上述の処理は、図６に示す通りシーケンス図で表すことができる。このシーケンス図は、最小限のフラグで、危険回避制御の介入から走行計画に基づく自動走行制御へ復帰するためのシーケンスを表している。

まず、自動運転制御装置１００から車両走行制御装置２００へのメッセージｍ１０１において、第１目標トラジェクトリＴＲ１が送信される。車両走行制御装置２００は、車両１が第１目標トラジェクトリＴＲ１に追従するように車両１の走行動作を制御する。

危険回避制御の自動走行制御への介入が行われる場合、危険回避制御装置２０１は、車両走行制御装置２００へメッセージｍ２０１を送る。メッセージｍ２０１では、自動走行制御へ介入する第２目標トラジェクトリＴＲ２が送信される。

危険回避制御装置２０１からのメッセージｍ２０１を受けて、車両走行制御装置２００は自動運転制御装置１００へメッセージｍ３０１を送る。メッセージｍ３０１では、危険回避制御の介入を知らせる介入通知が送信される。また、危険回避制御装置２０１からのメッセージｍ２０１を受けて、車両走行制御装置２００は、車両１の追従対象を第１目標トラジェクトリＴＲ１から第２目標トラジェクトリＴＲ２へ切り替える。

自動運転制御装置１００は、介入通知を受けた後、車両走行制御装置２００へメッセージｍ１０２を送る。メッセージｍ１０２では、危険回避制御からの復帰を見越して第１目標トラジェクトリＴＲ１が送信される。ただし、車両走行制御装置２００は、第２目標トラジェクトリＴＲ２へ車両１を追従させる走行制御を継続する。

危険回避制御の介入が解除される場合、危険回避制御装置２０１は、車両走行制御装置２００へメッセージｍ２０２を送る。メッセージｍ２０２では、危険回避制御の自動走行制御への介入の解除が通知される。危険回避制御装置２０１からのメッセージｍ２０２を受けて、車両走行制御装置２００は、車両１の追従対象を第１目標トラジェクトリＴＲ１へ戻す。

車両１の追従対象を第１目標トラジェクトリＴＲ１に戻すとともに、車両走行制御装置２００は自動運転制御装置１００へメッセージｍ３０２を送る。メッセージｍ３０２では、危険回避制御の介入が解除されたことを知らせる介入解除通知が送信される。

自動運転制御装置１００は、介入解除通知を受けた後、車両走行制御装置２００へのメッセージｍ１０３において、通常の第１目標トラジェクトリＴＲ１を送信する。車両走行制御装置２００は、第１目標トラジェクトリＴＲ１へ車両１を追従させる走行制御を継続する。

１－５．車両制御システムの他の構成例
次に、本実施の形態に係る車両制御システムの他の構成例について説明する。図７は、本実施の形態に係る車両制御システムの第１の他の構成例を示す図である。この構成例では、車両制御システム１０は４つのＥＣＵ、すなわち、認識ＥＣＵ３０１、トラジェクトリ生成ＥＣＵ３０２、危険回避制御ＥＣＵ３０３、及び自動走行制御ＥＣＵ３０４から構成されている。

認識ＥＣＵ３０１は、車載センサ２０からセンサ情報を取得し、地図上における車両１の位置を認識するとともに、車両１の周辺の状況を認識する。認識ＥＣＵ３０１による認識結果は、トラジェクトリ生成ＥＣＵ３０２と危険回避制御ＥＣＵ３０３に入力される。ただし、入力される認識結果の種類はトラジェクトリ生成ＥＣＵ３０２と危険回避制御ＥＣＵ３０３とで必ずしも同一ではない。

トラジェクトリ生成ＥＣＵ３０２は、認識ＥＣＵ３０１から入力される認識結果に基づいて走行計画を立案し、走行計画に基づいて第１目標トラジェクトリＴＲ１を生成する。トラジェクトリ生成ＥＣＵ３０２は、第１目標トラジェクトリＴＲ１を危険回避制御ＥＣＵ３０３に入力する。

危険回避制御ＥＣＵ３０３は、認識ＥＣＵ３０１から入力される認識結果に基づいて車両１に及ぶ危険を予測する。車両１に及ぶ危険の代表例は、障害物との衝突のおそれである。そのような危険が予測されない場合、危険回避制御ＥＣＵ３０３は、トラジェクトリ生成ＥＣＵ３０２から入力された第１目標トラジェクトリＴＲ１をそのまま自動走行制御ＥＣＵ３０４に入力する。

一方、危険が予測された場合、例えば障害物との衝突が予測された場合、危険回避制御ＥＣＵ３０３は、危険を回避するための第２目標トラジェクトリＴＲ２を生成する。そして、危険回避制御ＥＣＵ３０３は、自動走行制御ＥＣＵ３０４による自動走行制御に介入し、第２目標トラジェクトリＴＲ２を自動走行制御ＥＣＵ３０４に入力する。また、危険回避制御ＥＣＵ３０３は、危険回避制御の介入を知らせる介入通知をトラジェクトリ生成ＥＣＵ３０２に入力する。

自動走行制御ＥＣＵ３０４は、基本的には、第１目標トラジェクトリＴＲ１に車両１を追従させるように車両アクチュエータ３０の各操作量を決定し、車両１の操舵、駆動又は制動を制御する。しかし、危険回避制御ＥＣＵ３０３による介入時、つまり、第１目標トラジェクトリＴＲ１に代えて第２目標トラジェクトリＴＲ２が入力される場合、自動走行制御ＥＣＵ３０４は、第２目標トラジェクトリＴＲ２に車両１を追従させるように車両アクチュエータ３０の各操作量を決定し、車両１の操舵又は制動を制御する。

図７に示す構成例と図４に示す構成例との対応関係は次の通りである。図４に示す自動運転制御装置１００が有する機能は、図７では、認識ＥＣＵ３０１とトラジェクトリ生成ＥＣＵ３０２とに分けられている。図４に示す車両走行制御装置２００が有する機能は、図７では、認識ＥＣＵ３０１と危険回避制御ＥＣＵ３０３と自動走行制御ＥＣＵ３０４とに分けられている。請求項との関係においては、認識ＥＣＵ３０１とトラジェクトリ生成ＥＣＵ３０２とは「走行計画立案部」に相当し、自動走行制御ＥＣＵ３０４は「自動走行制御部」に相当し、認識ＥＣＵ３０１と危険回避制御ＥＣＵ３０３とは「危険回避制御部」に相当する。

図８は、本実施の形態に係る車両制御システムの第２の他の構成例を示す図である。この構成例では、車両制御システム１０は５つのＥＣＵ、すなわち、認識ＥＣＵ３１１、トラジェクトリ生成ＥＣＵ３１２、危険回避制御ＥＣＵ３１３、調停ＥＣＵ３１４、及び自動走行制御ＥＣＵ３１５から構成されている。また、図８において一点鎖線で示す追加ＥＣＵ３１６を車両制御システム１０に追加することも可能である。

認識ＥＣＵ３１１は、車載センサ２０からセンサ情報を取得し、地図上における車両１の位置を認識するとともに、車両１の周辺の状況を認識する。認識ＥＣＵ３１１による認識結果は、トラジェクトリ生成ＥＣＵ３１２と危険回避制御ＥＣＵ３１３に入力される。また、追加ＥＣＵ３１６が設けられる場合には、認識結果は追加ＥＣＵ３１６にも入力される。ただし、入力される認識結果の種類はトラジェクトリ生成ＥＣＵ３１２と危険回避制御ＥＣＵ３１３と追加ＥＣＵ３１６とで必ずしも同一ではない。

トラジェクトリ生成ＥＣＵ３１２は、認識ＥＣＵ３１１から入力される認識結果に基づいて走行計画を立案し、走行計画に基づいて第１目標トラジェクトリＴＲ１を生成する。ただし、追加ＥＣＵ３１６が設けられる場合には、認識結果に基づく走行計画の立案を追加ＥＣＵ３１６が行い、走行計画に基づく第１目標トラジェクトリＴＲ１の生成をトラジェクトリ生成ＥＣＵ３１２が行う。トラジェクトリ生成ＥＣＵ３１２は、第１目標トラジェクトリＴＲ１を調停ＥＣＵ３１４に入力する。

危険回避制御ＥＣＵ３１３は、認識ＥＣＵ３１１から入力される認識結果に基づいて、障害物との衝突等の車両１に及ぶ危険を予測する。そして、危険が予測された場合、危険回避制御ＥＣＵ３１３は、危険を回避するための第２目標トラジェクトリＴＲ２を生成する。そして、危険回避制御ＥＣＵ３１３は、第２目標トラジェクトリＴＲ２を調停ＥＣＵ３１４に入力する。

調停ＥＣＵ３１４は、第１目標トラジェクトリＴＲ１のみが入力されている場合、第１目標トラジェクトリＴＲ１を自動走行制御ＥＣＵ３１５に入力する。しかし、第１目標トラジェクトリＴＲ１とともに第２目標トラジェクトリＴＲ２も入力されている場合、調停ＥＣＵ３１４は、第２目標トラジェクトリＴＲ２を自動走行制御ＥＣＵ３１５に入力し、危険回避制御を自動走行制御に介入させる。この場合、調停ＥＣＵ３１４は、危険回避制御の介入を知らせる介入通知をトラジェクトリ生成ＥＣＵ３１２に入力する。

自動走行制御ＥＣＵ３１５は、基本的には、第１目標トラジェクトリＴＲ１に車両１を追従させるように車両アクチュエータ３０の各操作量を決定し、車両１の操舵、駆動又は制動を制御する。しかし、第１目標トラジェクトリＴＲ１に代えて第２目標トラジェクトリＴＲ２が入力される場合、自動走行制御ＥＣＵ３１５は、第２目標トラジェクトリＴＲ２に車両１を追従させるように車両アクチュエータ３０の各操作量を決定し、車両１の操舵又は制動を制御する。

図８に示す構成例と図４に示す構成例との対応関係は次の通りである。図４に示す自動運転制御装置１００が有する機能は、図８では、認識ＥＣＵ３１１とトラジェクトリ生成ＥＣＵ３１２とに分けられているか、又は、認識ＥＣＵ３１１とトラジェクトリ生成ＥＣＵ３１２と追加ＥＣＵ３１６とに分けられている。図４に示す車両走行制御装置２００が有する機能は、図８では、認識ＥＣＵ３１１と危険回避制御ＥＣＵ３１３と調停ＥＣＵ３１４と自動走行制御ＥＣＵ３１５とに分けられている。請求項との関係においては、認識ＥＣＵ３１１とトラジェクトリ生成ＥＣＵ３１２とは「走行計画立案部」に相当する。あるいは、認識ＥＣＵ３１１とトラジェクトリ生成ＥＣＵ３１２と追加ＥＣＵ３１６とは「走行計画立案部」に相当する。自動走行制御ＥＣＵ３１５は「自動走行制御部」に相当し、認識ＥＣＵ３１１と危険回避制御ＥＣＵ３１３と調停ＥＣＵ３１４とは「危険回避制御部」に相当する。

図４、図７及び図８に示す構成例以外にも、本実施の形態に係る車両制御システム１０は様々な構成をとることができる。例えば、車両制御システム１０を一つのＥＣＵで構成し、そのＥＣＵで実行可能なプログラムによって走行計画立案部、自動走行制御部、及び危険回避制御部を実現してもよい。

２．第２の実施の形態
２－１．危険回避制御の自動走行制御への介入形態
第１の実施の形態では、車両に及ぶ危険が予測された場合の自動走行制御への介入が目標トラジェクトリへの介入であるのに対し、本実施の形態に係る車両制御システムでは、車両アクチュエータの操作量に対する介入が行われる。

図９及び図１０を参照して、本実施の形態に係る車両制御システムにおいて自動走行制御中に実行される危険回避制御のいくつかの例を説明する。図９に示す例では、車両の目標操作量の一つである目標操舵角度と時間との関係がグラフで表されている。破線で示す目標操舵角度は、走行計画に基づいて計算された目標トラジェクトリを実現するための第１目標操舵角度ＯＭ１である。実線で示す目標操舵角度は、危険回避のための第２目標操舵角度ＯＭ２である。図９は、左側から飛び出し歩行者（回避対象）が突然現れたため、車両を回避対象の右側に回避させるように危険回避制御が作動した例を示している。第１目標操舵角度ＯＭ１に代えて第２目標操舵角度ＯＭ２に従い操舵アクチュエータを操作することにより、図１に示す第２目標トラジェクトリＴＲ２のような車両の動作が実現され、回避対象との衝突は回避される。

図１０に示す例では、車両の目標減速度と時間との関係がグラフで表されている。破線で示す目標減速度は、走行計画に基づいて計算された目標トラジェクトリを実現するための第１目標減速度ＯＭ１である。実線で示す目標減速度は、危険回避のための第２目標減速度ＯＭ２である。図１０は、車両の前方に飛び出し歩行者（回避対象）が突然現れたため、車両を強く減速させて回避対象の手前で停止させるように危険回避制御が作動した例を示している。第１目標減速度ＯＭ１に代えて第２目標減速度ＯＭ２に従い制動アクチュエータを操作することにより、図２に示す第２目標トラジェクトリＴＲ２のような車両の動作が実現され、回避対象との衝突は回避される。

また、図示は省略するが、目標操作量と目標減速度の両方に危険回避制御が介入することによって、図３に示す第２目標トラジェクトリＴＲ２のような車両の動作を実現することもできる。

２－２．車両制御システムの構成及び機能
図１１は、本実施の形態に係る車両制御システム１２の構成例を示す図である。この構成例では、車両制御システム１２は６つのＥＣＵ、すなわち、認識ＥＣＵ３２１、トラジェクトリ生成ＥＣＵ３２２、トラジェクトリ追従制御ＥＣＵ３２３、危険回避制御ＥＣＵ３２４、調停ＥＣＵ３２５、及び自動走行制御ＥＣＵ３２６から構成されている。

認識ＥＣＵ３２１は、車載センサ２０からセンサ情報を取得し、地図上における車両１の位置を認識するとともに、車両１の周辺の状況を認識する。認識ＥＣＵ３２１による認識結果は、トラジェクトリ生成ＥＣＵ３２２と危険回避制御ＥＣＵ３２４に入力される。ただし、入力される認識結果の種類はトラジェクトリ生成ＥＣＵ３２２と危険回避制御ＥＣＵ３２４とで必ずしも同一ではない。

トラジェクトリ生成ＥＣＵ３２２は、認識ＥＣＵ３２１から入力される認識結果に基づいて走行計画を立案し、走行計画に基づいて第１目標トラジェクトリＴＲ１を生成する。トラジェクトリ生成ＥＣＵ３２２は、第１目標トラジェクトリＴＲ１をトラジェクトリ追従制御ＥＣＵ３２３に入力する。

トラジェクトリ追従制御ＥＣＵ３２３は、第１目標トラジェクトリＴＲ１に車両１を追従させるための車両アクチュエータ３０の操作量である第１目標操作量ＯＭ１を算出する。第１目標操作量ＯＭ１には、目標操舵角度、目標加速度、及び目標減速度が含まれる。ただし、目標加速度と目標減速度はどちらか一方が算出される。トラジェクトリ追従制御ＥＣＵ３２３は、第１目標操作量ＯＭ１を調停ＥＣＵ３２５に入力する。

危険回避制御ＥＣＵ３２４は、認識ＥＣＵ３２１から入力される認識結果に基づいて、障害物との衝突等の車両１に及ぶ危険を予測する。そして、危険が予測された場合、危険回避制御ＥＣＵ３２４は、危険を回避するための第２目標トラジェクトリＴＲ２を生成する。さらに、危険回避制御ＥＣＵ３２４は、第２目標トラジェクトリＴＲ２に車両１を追従させるための車両アクチュエータ３０の操作量である第２目標操作量ＯＭ２を算出する。第２目標操作量ＯＭ２には、基本的には、目標操舵角度及び目標減速度が含まれる。ただし、場合によっては、目標加速度も第２目標操作量ＯＭ２に含まれる。例えば、自動走行制御によるレーンチェンジにおいて、車両１がレーンチェンジ先の車両と接近しすぎる場合には、目標操舵角度の修正とともに並走状態から抜け出すための目標加速度が生成される。危険回避制御ＥＣＵ３２４は、第２目標操作量ＯＭ２を調停ＥＣＵ３２５に入力する。

調停ＥＣＵ３２５は、第１目標操作量ＯＭ１のみが入力されている場合、第１目標操作量ＯＭ１を自動走行制御ＥＣＵ３２６に入力する。しかし、第１目標操作量ＯＭ１とともに第２目標操作量ＯＭ２も入力されている場合、調停ＥＣＵ３２５は、第２目標操作量ＯＭ２を自動走行制御ＥＣＵ３２６に入力し、危険回避制御を自動走行制御に介入させる。この場合、調停ＥＣＵ３２５は、危険回避制御の介入を知らせる介入通知をトラジェクトリ生成ＥＣＵ３２２に入力する。

自動走行制御ＥＣＵ３２６は、基本的には、第１目標操作量ＯＭ１に従って車両アクチュエータ３０を操作し、車両１の操舵、駆動又は制動を制御する。しかし、第１目標操作量ＯＭ１に代えて第２目標操作量ＯＭ２が入力される場合、自動走行制御ＥＣＵ３２６は、第２目標操作量ＯＭ２に従って車両アクチュエータ３０を操作し、車両１の操舵、駆動又は制動を制御する。

上述の車両制御システム１２の構成及び機能と請求項との関係は以下の通りである。認識ＥＣＵ３２１とトラジェクトリ生成ＥＣＵ３２２とトラジェクトリ追従制御ＥＣＵ３２３とは「走行計画立案部」に相当する。自動走行制御ＥＣＵ３２６は「自動走行制御部」に相当し、認識ＥＣＵ３２１と危険回避制御ＥＣＵ３２４と調停ＥＣＵ３２５とは「危険回避制御部」に相当する。

図１１に示す構成例以外にも、本実施の形態に係る車両制御システム１２は様々な構成をとることができる。例えば、図４に示す第１の実施の形態に係る車両制御システム１０の構成例のように、自動運転制御装置１００と車両走行制御装置２００とで車両制御システム１２を構成してもよい。その場合、自動運転制御装置１００から車両走行制御装置２００へは第１目標操作量ＯＭ１を送信し、危険回避制御装置２０１で第２目標操作量ＯＭ２を生成すればよい。また、車両制御システム１２を一つのＥＣＵで構成し、そのＥＣＵで実行可能なプログラムによって走行計画立案部、自動走行制御部、及び危険回避制御部を実現してもよい。

２－３．車両制御システムによる処理の具体例
図１２は、本実施の形態に係る車両制御システム１２による処理の具体例を説明するための図である。図１２では、現在時刻ｔにおける第１目標操舵角ＯＭ１（ｔ）を破線で示している。現在時刻ｔは車両１の現在位置に対応する時刻である。第１目標操舵角ＯＭ１（ｔ）による操舵では回避対象と干渉するため、危険回避制御ＥＣＵ３２４による危険回避制御が実行され、第２目標操舵角ＯＭ２（ｔ）が生成される。危険回避制御の実行を受けて、調停ＥＣＵ３２５からトラジェクトリ生成ＥＣＵ３２２へ介入通知が送信される。

トラジェクトリ生成ＥＣＵ３２２は、調停ＥＣＵ３２５から介入通知を受けとると、危険回避制御からの復帰後を考慮して第１目標トラジェクトリＴＲ１を演算する。つまり、トラジェクトリ生成ＥＣＵ３２２は、危険回避制御の終了後に第１目標トラジェクトリＴＲ１に滑らかに復帰できるよう、現在の車両１の状態を始点とした第１目標トラジェクトリＴＲ１を作り続ける。そして、トラジェクトリ追従制御ＥＣＵ３２３は、第１目標トラジェクトリＴＲ１に車両１を追従させるための第１目標操舵角ＯＭ１を作り続ける。以下、これについて具体的に説明する。

時刻ｔで危険回避制御が開始された場合、時刻ｔでの車両１の位置及び姿勢から回避対象を回避してもとの走行経路に戻るように第２目標操舵角ＯＭ２（ｔ）が決定される。危険回避制御が解除されるまで、車両１は、各時刻で計算される第２目標操舵角ＯＭ２に従って操舵される。

時刻ｔよりも１ステップ将来の時刻ｔ＋１では、時刻ｔ＋１での車両１の位置及び姿勢を基点にして回避対象を回避しつつ元の走行経路に戻るように第１目標操舵角ＯＭ１（ｔ＋１）が決定される。同様に、時刻ｔ＋ｉ（ｉは２以上の整数）では、時刻ｔ＋ｉでの車両１の位置及び姿勢を基点にして回避対象を回避しつつ元の走行経路に戻るように第１目標操舵角ＯＭ１（ｔ＋ｉ）が決定される。

図１２に示される例では、時刻ｔ＋３において危険回避制御が解除されている。時刻ｔ＋３以降は、車両１は第１目標操舵角ＯＭ１（ｔ＋３）に従って操舵される。第１目標操舵角ＯＭ１（ｔ＋３）は、第２目標操舵角ＯＭ２（ｔ）と滑らかに連続するように生成されているので、第１目標操舵角ＯＭ１（ｔ＋３）に従って操舵されることで、危険回避制御が解除された後の車両１の挙動の乱れは抑制される。

１ 車両
１０，１２ 車両制御システム
２０ 車載センサ
３０ 車両アクチュエータ
１００ 自動運転制御装置
２００ 車両走行制御装置
２０１ 危険回避制御装置
３０１、３１１、３２１ 認識ＥＣＵ
３０２、３１２、３２２ トラジェクトリ生成ＥＣＵ
３０３、３１３、３２４ 危険回避制御ＥＣＵ
３０４、３１５、３２６ 自動走行制御ＥＣＵ
３１４、３２５ 調停ＥＣＵ
３１６ 追加ＥＣＵ
３２３ トラジェクトリ追従制御ＥＣＵ
ＴＲ１ 第１目標トラジェクトリ
ＴＲ２ 第２目標トラジェクトリ
ＯＭ１ 第１目標操作量
ＯＭ２ 第２目標操作量

Claims (1)

1. 自動運転を行う車両の走行を制御する車載の車両走行制御装置であって、
   １又は複数のプログラムにより動作するＥＣＵを備え、
   前記ＥＣＵは、前記１又は複数のプログラムの実行により、
   前記車両の走行計画を立案し、前記走行計画に基づいて前記車両の目標トラジェクトリを生成する機能を備えた自動運転制御装置と通信し、
   前記自動運転制御装置から受信した前記目標トラジェクトリに沿って前記車両を自動で走行させるための自動走行制御を行い、
   前記車両の周辺環境に関する情報に基づいて危険を予測し、前記危険が予測された場合には、前記危険を回避するための目標トラジェクトリを生成し、前記自動走行制御へ介入して前記目標トラジェクトリに代えて前記危険を回避するための目標トラジェクトリに沿って前記車両を自動で走行させる危険回避制御を行い、
   前記危険回避制御を開始したときに、前記危険回避制御からの復帰を考慮した前記自動運転制御装置による前記目標トラジェクトリの生成を可能とするための前記危険回避制御に関する情報として、前記危険回避制御を行ったことを知らせる介入通知を前記自動運転制御装置に送信し、
   前記危険回避制御の開始後も、前記自動運転制御装置によって前記危険回避制御からの復帰を見越して所定時間ごとに生成される現在の前記車両の状態を始点とした前記目標トラジェクトリを受信し続け、
   前記危険回避制御から前記自動走行制御への復帰時には、前記車両の追従対象を、前記危険を回避するための目標トラジェクトリから前記自動運転制御装置から受信した前記目標トラジェクトリに切り替えるとともに、前記危険回避制御の介入が解除されたことを知らせる介入解除通知を前記自動運転制御装置に送信する
   ことを特徴とする車両走行制御装置。

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