JP7283411B2 - 車両制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動運転から手動運転への運転交代を制御する車両制御装置に関する。

車両に搭載されたカメラにより取得された、車両の周辺状況を示す画像を用いて車両制御装置が車両の走行を制御する技術が知られている。車両制御装置による車両の走行の制御（以下、「自動運転」ともいう）が開始されると、運転者は、各種運転操作を行う必要がなくなる。

車両の周辺状況、運転者の状態等に基づいて定められる運転交代要求状況を満たした場合、車両制御装置は、自動運転を終了して手動運転に移行するため運転者に注意を喚起する運転交代要求を実行する。運転交代要求による注意喚起を受けた運転者は、余裕を持って手動運転を開始することができる。

特許文献１には、運転者の覚醒度が自動運転からの交代後に遭遇する状況に対応可能な程度となるように、運転者への運転交代要求を行う車両制御装置が記載されている。特許文献１に記載の車両制御装置は、運転交代の後に運転者に要求される要求値を状況情報に基づき設定し、運転者の状態が要求値を満たすように、運転者への提示を行う覚醒装置の作動内容を決定する。

特開２０１９－０３８４７１号公報

運転交代すべき状況となったときに運転者による運転操作が行われている場合、運転交代要求がなされないまま運転交代が行われる。この場合、運転者は運転交代が行われたことを認識できない可能性がある。また、運転交代が行われたことを認識できたとしても、運転交代要求がなされないことを運転者が故障と認識する可能性がある。

本発明は、運転者が運転交代を確実に認識できるよう運転交代を制御可能な車両制御装置を提供することを目的とする。

本発明にかかる車両制御装置は、所定の運転交代要求条件を満たした場合、走行中に運転者の運転操作を必要としない自動運転モードから走行中に運転者の運転操作を必要とする手動運転モードへ運転交代すべき状況であることを運転者に通知する運転交代通知部と、運転交代要求条件を満たしてから交代禁止期間が経過するまでは運転交代を実行せず、運転交代条件を満たしてから交代禁止期間が経過した後、かつ、運転交代要求条件を満たしてから交代禁止期間より長い運転交代期間が経過するまでに、運転者の運転操作が検出された場合に、運転交代を実行する運転交代制御部と、を備える。

本発明にかかる車両制御装置によれば、運転者に運転交代を確実に通知することができる。

車両制御装置が実装される車両の概略構成図である。 車両における運転交代制御の概要を説明する図である。 ＥＣＵのハードウェア模式図である。 ＥＣＵが有するプロセッサの機能ブロック図である。 車両制御処理のフローチャートである。

以下、図面を参照して、運転者が運転交代を確実に認識できるよう運転交代を制御可能な車両制御装置について詳細に説明する。ただし、本発明は図面または以下に記載される実施形態に限定されないことを理解されたい。

車両制御装置は、所定の運転交代要求条件を満たした場合、自動運転モードから手動運転モードへ運転交代すべき状況であることを運転者に通知する。自動運転モードは、走行中に運転者の運転操作を必要としない走行モードであり、手動運転モードは、走行中に運転者の運転操作を必要とする走行モードである。運転交代要求条件を満たしたときに運転者の運転操作が検出されている場合、車両制御装置は、予め設定した交代禁止期間が経過した後に運転交代を実行する。これにより、車両制御装置は、運転者が運転交代を確実に認識できるよう運転交代を制御することができる。

以下では、自動運転から手動運転への運転交代を制御する車両制御装置の実施形態について説明する。

図１は、車両制御装置が実装される車両の概略構成図である。

車両Ｖは、走行部１と、カメラ２と、ＥＣＵ３（Electronic Control Unit）と、ステアリングホイール４と、自動運転終了スイッチ５と、ＳＣ６（Steering Controller）と、車内ネットワーク７とを有する。

走行部１は、車両Ｖの走行速度の増減および操舵を行う。走行部１は、例えば車両Ｖに動力を供給するエンジン、車両Ｖの走行速度を減少させるブレーキ、および車両Ｖを操舵するステアリング機構を有する。

カメラ２は、車両近傍の状況を検出するためのセンサの一例である。カメラ２は、車室内の前方上部に、前方を向けて配置され、フロントガラスを介して車両Ｖの周辺の状況を撮影し、周辺の状況に対応した画像を出力する。

ＥＣＵ３は、車両制御装置の一例であり、入力された信号に基づいて演算を実行し、演算結果を出力する電子制御装置である。ＥＣＵ３の構成は後述する。

ステアリングホイール４は、運転操作受付部の一例であり、ステアリング機構の動作を要求する運転者の操作を受け付ける。ステアリング機構の動作を要求する操作は、例えば、ステアリングホイール４を右回りまたは左回りに回転させる操作である。車両Ｖは、他の運転操作受付部として、不図示のアクセルペダルおよびブレーキペダルを有する。

自動運転終了スイッチ５は、例えばステアリングホイール４の近傍に設けられるスイッチである。自動運転終了スイッチ５は、自動運転モードの終了および手動運転の開始を希望する運転者の操作を受け付けて、その操作に応じた操作信号を生成する。

ＳＣ６は、ステアリングホイール４および自動運転終了スイッチ５の状態に応じた信号を生成してＥＣＵ３へ出力する。

走行部１、カメラ２、ＥＣＵ３、ＳＣ６は、車内ネットワーク７を介して通信可能に接続される。車内ネットワーク７は、例えばＣＡＮ（Controller Area Network）に準拠した通信ネットワークである。

図２は車両制御の概要を説明する図であり、車両Ｖが自動運転モードで走行している時刻t1において、運転交代要求条件を満たしたことを示している。

車両制御装置は、時刻t1から運転交代禁止期間が経過する時刻t2まで、運転操作の検出の有無にかかわらず運転交代を実行せず、自動運転を継続する。そして、車両制御装置は、時刻t2に運転交代禁止期間が経過した後、かつ、運転交代要求条件を満たしてから運転交代期間が経過する時刻t3までに運転操作が検出された場合、自動運転から手動運転への運転交代を行う。すなわち、図２の例では、時刻t2から時刻t3までの間に運転操作が検出された場合に、車両制御装置は自動運転から手動運転への運転交代を行う。

運転交代期間は、運転交代通知を受けた運転者が運転交代に備えるために設けられる期間であり、例えば４秒間である。運転交代禁止期間は、運転交代通知を受けた運転者が通知を認識するために設けられる期間であり、例えば２秒間である。

車両制御装置は、運転交代要求条件を満たした場合、運転交代すべき状況であることを通知する。運転交代の通知は、運転交代が終了した時点、または運転交代期間が経過した時点で終了する。

図３は、ＥＣＵ３のハードウェア模式図である。

ＥＣＵ３は、カメラ２の出力する画像に基づいて走行部１を制御することにより車両Ｖを自動運転モードで自律的に走行させる。また、ＥＣＵ３は、車両Ｖに搭載された機器の出力する信号に基づいて運転交代要求条件を満たしたか否かを判定する。そして、ＥＣＵ３は、運転交代要求条件を満足したときに運転者の運転操作が検出されている場合、運転交代禁止期間が経過した後に運転交代を実行する。そのために、ＥＣＵ３は、入出力インタフェース３１と、メモリ３２と、プロセッサ３３とを備える。

入出力インタフェース３１は、通信部の一例であり、ＥＣＵ３と他の装置とのデータの入出力を行うためのインタフェース回路を有する。入出力インタフェース３１は、受信したデータをプロセッサ３３に供給する。また、入出力インタフェース３１は、プロセッサ３３から供給されたデータを外部に出力する。入出力インタフェース３１は、例えばＣＡＮに準拠した通信を行うための回路である。

メモリ３２は、記憶部の一例であり、揮発性の半導体メモリおよび不揮発性の半導体メモリを有する。メモリ３２は、プロセッサ３３による処理に用いられる各種データ、例えば運転交代要求条件および運転交代禁止期間、および、各種アプリケーションプログラム、例えば自動運転制御を実行する自動運転制御プログラム等を記憶する。

プロセッサ３３は、制御部の一例であり、１以上のプロセッサおよびその周辺回路を有する。プロセッサ３３は、論理演算ユニット、数値演算ユニット、またはグラフィック処理ユニットといった他の演算回路をさらに有していてもよい。

図４は、ＥＣＵ３が有するプロセッサ３３の機能ブロック図である。

ＥＣＵ３のプロセッサ３３は、機能ブロックとして、自動運転制御部３３１と、運転交代通知部３３２と、運転交代制御部３３３とを有する。プロセッサ３３が有するこれらの各部は、プロセッサ３３上で実行されるプログラムによって実装される機能モジュールである。あるいは、プロセッサ３３が有するこれらの各部は、独立した集積回路、マイクロプロセッサ、またはファームウェアとしてＥＣＵ３に実装されてもよい。

自動運転制御部３３１は、入出力インタフェース３１を介して、車内ネットワーク７に接続されたカメラ２が出力する画像を受信する。自動運転制御部３３１は、受信した画像を、画像に表された地物を検出するように予め学習された識別器に入力することにより、車両Ｖの周辺の地物を特定する。地物とは、道路の周辺に存在する物体または表示であり、例えば道路上で車線を区分するために表示される車線区画線および車両Ｖ以外の走行車両が含まれる。

識別器は、例えば、入力側から出力側に向けて直列に接続された複数の層を有する畳み込みニューラルネットワーク（ＣＮＮ）とすることができる。予め汚れを含む画像と汚れを含まない画像とを教師データとして用いてＣＮＮに入力し、学習を行うことにより、ＣＮＮは汚れを含む画像を検出する識別器として動作する。また、識別器は、サポートベクターマシン（ＳＶＭ）とすることができる。予め汚れを含む画像と汚れを含まない画像とを分離するサポートベクトルを定めることにより、ＳＶＭは汚れを含む画像を検出する識別器として動作する。

自動運転制御部３３１は、受信した画像から特定された地物に基づいて、車両Ｖが目的地に向かう経路において車線を適切に走行するよう、車内ネットワーク７を介して走行部１に制御信号を出力する。例えば、自動運転制御部３３１は、車線区画線との距離を一定に保つように、走行部１に制御信号を出力する。また、自動運転制御部３３１は、前を走行する他の車両との距離を一定に保つように、走行部１に制御信号を出力する。

運転交代通知部３３２は、自動運転制御部３３１の制御による走行中に、入出力インタフェース３１を介して受信した信号等に基づいて、運転交代要求条件を満たしたか否かを判定する。運転交代要求条件を満たしたと判定した場合、運転交代通知部３３２は、運転交代すべき状況であることを通知する。

運転交代要求条件は、運転者による自動運転終了スイッチ５が操作されたときにＳＣ６が出力する信号、自動運転が不能になったときに自動運転制御部３３１が出力する信号、またはカメラ２の動作不具合のときにカメラ２が出力する信号のいずれかを受信することである。運転交代要求条件は、予めメモリ３２に記憶される。なお、運転交代要求条件として、その他の信号を受信することであってもよく、これらの信号のうち複数の信号を受信することであってもよい。運転交代要求条件は、例えば、運転者による所定の複数のスイッチの操作に応じて出力される信号を受信すること、イグニションスイッチがオフにされたこと、運転者によりブレーキやアクセルが操作されたことを含んでもよい。

運転交代すべき状況であることの通知は、車室内に設けられた不図示のメーターディスプレイまたはヘッドアップディスプレイへの表示、不図示のスピーカからのビープ音の鳴動または音声の発話、不図示のシートベルトの振動等により行われる。また、運転交代すべき状況であることの通知は、上記のうち複数の組み合わせにより行われてもよい。

運転交代制御部３３３は、運転交代要求条件を満たしてから交代禁止期間が経過するまでは、自動運転モードから手動運転モードへの運転交代を実行しない。また、運転交代制御部３３３は、運転交代条件を満たしてから交代禁止期間が経過した後、かつ、運転交代要求条件を満たしてから運転交代期間が経過するまでに、運転者の運転操作が検出された場合に、運転交代を実行する。具体的には、運転交代制御部３３３は、運転交代の実行として、自動運転制御部３３１による走行部１の制御を終了させる。手動運転モードにおいて、走行部１は、運転操作受付部が受け付ける運転者の操作に基づいて動作する。

運転交代期間は、交代禁止期間より長い期間である。運転交代期間および交代禁止期間は、メモリ３２に予め記憶されている。

運転交代制御部３３３は、運転交代を実行した場合、運転交代通知部３３２に運転交代通知を終了させる。なお、運転交代制御部３３３は、運転交代を実行した場合、運転交代が実行されたことを示す交代実行通知を表示させるための交代通知信号を運転交代通知部３３２に送信してもよい。運転交代通知の終了または交代実行通知の表示により、運転者は車両が自動運転モードから手動運転モードに変更されたことを認識することができる。

図５は、車両制御処理のフローチャートである。プロセッサ３３は、車両Ｖが自動運転モードでの走行を行う間、車両制御処理を所定の周期で繰り返し実行する。

まず、運転交代通知部３３２は、所定の運転交代要求条件を満たしたか否かを判定し（ステップＳ１）、運転交代要求条件を満たすまでステップＳ１の判定を繰り返す。

運転交代要求条件を満たしたと判定した場合（ステップＳ１：Ｙ）、運転交代通知部３３２は、運転交代すべき状況であることを運転者に通知する（ステップＳ２）。

次に、運転交代制御部３３３は、運転交代要求条件を満たしてから交代禁止期間が経過したか否かを判定し（ステップＳ３）、交代禁止期間が経過するまでステップＳ３の判定を繰り返す。

交代禁止期間が経過したと判定した場合（ステップＳ３：Ｙ）、運転交代制御部３３３は、運転者の運転操作が検出されているか否かを判定する（ステップＳ４）。

運転者の運転操作が検出されていないと判定した場合（ステップＳ４：Ｎ）、運転交代制御部３３３は、運転交代期間が経過したか否かを判定する（ステップＳ５）。運転交代期間が経過していないと判定した場合（ステップＳ５：Ｎ）、運転交代制御部３３３はステップＳ４の処理を繰り返す。運転交代期間が経過したと判定した場合（ステップＳ５：Ｙ）、運転交代制御部３３３は車両制御処理を終了する。このとき、プロセッサ３３は、運転者が異常な状態にあると判断されたときに実行するよう定められた処理（例えば車両Ｖを路肩に停車させる制御など）を実行してもよい。

運転交代制御部３３３は、運転者の運転操作が検出されていると判定した場合（ステップＳ４：Ｙ）、運転交代制御部３３３は運転交代を実行し（ステップＳ６）、車両制御処理を終了する。

以上のようにＥＣＵ３が車両制御処理を実行することにより、ＥＣＵ３は、運転者に運転交代を確実に通知することができる。

変形例によれば、カメラ２は、車両Ｖの周辺における距離画像を取得するＬＩＤＡＲ（Light Detection and Ranging）センサであってもよい。距離画像は、各画素が当該画素に表わされた物体までに距離に応じた値を持つ画像である。

当業者は、本発明の精神および範囲から外れることなく、種々の変更、置換および修正をこれに加えることが可能であることを理解されたい。

Ｖ 車両
３ ＥＣＵ
３３１ 自動運転制御部
３３２ 運転交代通知部
３３３ 運転交代制御部

Claims (1)

1. 所定の運転交代要求条件を満たした場合、走行中に運転者の運転操作を必要としない自動運転モードから走行中に運転者の運転操作を必要とする手動運転モードへ運転交代すべき状況であることを運転者に通知する運転交代通知部と、
   前記運転交代要求条件を満たしてから交代禁止期間が経過するまでは前記運転交代を実行せず、前記運転交代要求条件を満たしてから前記交代禁止期間が経過した後、かつ、前記運転交代要求条件を満たしてから前記交代禁止期間より長い運転交代期間が経過するまでに、前記運転者の運転操作が検出された場合に、前記運転交代を実行する運転交代制御部と、
   を備える車両制御装置。

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