KR20160089285A - 자동 운전 차량 시스템 - Google Patents

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KR20160089285A
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히로미츠 우라노
겐타로 이치카와
다이스케 스가이와
도시키 긴도
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도요타지도샤가부시키가이샤
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Abstract

시스템은, 조작량 또는 계속 카운트를 취득하는 취득부와, 자동 운전 상태, 협조 운전 상태 및 수동 운전 상태로, 전환하는 전환부를 구비한다. 상기 전환부는, 자동 운전 상태 중에, 조작량이 개입 임계값 이상 또한 개시 임계값 미만이 되었을 때, 또는 계속 카운트가 제1 임계값 이상 또한 제2 임계값 미만이 되었을 때에는, 협조 운전 상태로 전환한다. 그 후, 조작량이 개입 임계값 미만이 되었을 때, 또는 계속 카운트가 제1 임계값 미만이 되었을 때에는, 자동 운전 상태로 전환하고, 조작량이 개시 임계값 이상으로 되었을 때, 또는 계속 카운트가 제2 임계값 이상으로 되었을 때에는, 수동 운전 상태로 전환한다.

Description

자동 운전 차량 시스템{AUTONOMOUS DRIVING VEHICLE SYSTEM}
본 발명은, 자동 운전 차량 시스템에 관한 것이다.
미국특허 제8527199호에는, 차량의 자동 운전을 행하는 차량 시스템이 기재되어 있다. 이 차량 시스템은, 자동 운전 모드, 일부 자동 운전 모드 및 비자동 운전 모드 중 어느 하나를 사용하여 차량을 제어한다.
그런데, 종래의 차량 시스템에 있어서, 3가지 모드의 전환을, 스위치 등을 사용하여 운전자가 행하는 것이 고려된다. 이 경우, 자동 운전 모드에서 차량이 제어되어 있을 때 운전자가 일시적으로 개입할 것을 요구할 때 운전자는 스위치를 조작하고, 개입 종료 후에 있어서 일부 자동 운전 모드 또는 비자동 운전 모드로부터 자동 운전 모드로의 전환할 때 운전자는 스위치를 조작할 필요가 있다. 이로 인해, 운전자가 번거로움을 느끼는 경우가 있다.
본 기술의 발명은, 자동 운전 상태의 차량에 대하여 운전자가 일시적으로 개입하는 경우에 운전자가 번거로움을 느끼는 것을 저감시킬 수 있는 자동 운전 차량 시스템을 제공한다.
본 발명의 형태에 따른 자동 운전 차량 시스템은, 상기 차량의 주변 정보를 검출하는 주변 정보 검출부와, 상기 주변 정보 검출부에 의해 검출된 상기 주변 정보 및 지도 정보에 기초하여, 지도상에 미리 설정된 목표 루트를 따라 주행 계획을 생성하는 주행 계획 생성부와, 상기 차량의 스티어링 조작, 액셀러레이터 조작 및 브레이크 조작 중 적어도 하나에 관한 운전자의 운전 조작의 조작량 또는 상기 운전 조작의 계속 시간에 따른 계속 카운트를 취득하는 운전 조작 정보 취득부를 포함하고, 상기 주행 계획을 사용하여 상기 차량의 주행을 제어하는 자동 운전 상태, 상기 주행 계획 및 상기 조작량에 기초하여 상기 운전 조작과 협조하여 상기 차량을 주행시키는 협조 운전 상태와, 상기 조작량을 상기 차량의 주행에 반영시키는 수동 운전 상태를, 상기 조작량 또는 상기 계속 카운트에 기초하여 전환하는 운전 상태 전환부이며, 상기 운전 상태 전환부는, 상기 운전 상태가 상기 자동 운전 상태인 경우에, 상기 조작량이 개입 판정 임계값 이상 또한 수동 운전 개시 임계값 미만이 되었을 때, 또는 상기 계속 카운트가 제1 임계값 이상 또한 제2 임계값 미만이 되었을 때에는, 상기 운전 상태를 상기 협조 운전 상태로 전환하고, 상기 운전 상태가 상기 협조 운전 상태인 경우에, 상기 조작량이 상기 개입 판정 임계값 미만이 되었을 때, 또는 상기 계속 카운트가 상기 제1 임계값 미만이 되었을 때에는, 상기 운전 상태를 상기 자동 운전 상태로 전환하고, 상기 조작량이 상기 수동 운전 개시 임계값 이상이 되었을 때, 또는 상기 계속 카운트가 상기 제2 임계값 이상이 되었을 때에는, 상기 운전 상태를 상기 수동 운전 상태로 전환한다.
본 발명의 일 측면에 따른 자동 운전 차량 시스템에서는, 운전 조작의 조작량 또는 운전 조작의 계속 시간에 따른 계속 카운트에 기초하여, 자동 운전 상태, 수동 운전 상태 및 협조 운전 상태 중 어느 하나로 전환된다. 예를 들어, 자동 운전 상태에서 주행중에 대형 차량의 대향차가 나타난 경우에, 대형 차량으로부터 조금 떨어진 위치에서 주행하도록 운전자가 운전 조작을 행하는 경우가 있다. 이 경우, 조작량이 개입 판정 임계값 이상 또한 수동 운전 개시 임계값 미만이 되었을 때, 또는 계속 카운트가 제1 임계값 이상 또한 제2 임계값 미만이 되었을 때, 운전 상태 전환부에 의해 운전 상태가 협조 운전 상태로 전환된다. 그리고, 대향차와 엇갈린 후에 운전자가 운전 조작을 멈추었을 때에는, 운전 상태 전환부에 의해 운전 상태가 자동 운전 상태로 전환된다. 이로 인해, 이 자동 운전 차량 시스템은, 자동 운전 상태의 차량에 대하여 운전자가 일시적으로 개입하는 경우에 운전자가 번거로움을 느끼는 것을 저감시킬 수 있다.
상기 형태에 있어서는, 운전 조작 정보 취득부는, 주행 계획에 포함되는 스티어링의 제어 목표값에 따라서 차량의 스티어링이 회전하는 경우에는, 차량의 스티어링의 회전 상태 검출값과 주행 계획에 포함되는 스티어링의 제어 목표값과의 차분을 스티어링 조작의 조작량으로서 취득해도 된다. 또는, 운전 조작 정보 취득부는, 주행 계획에 포함되는 액셀러레이터 페달의 제어 목표값에 따라서 차량의 액셀러레이터 페달의 페달 위치가 이동하는 경우에는, 차량의 액셀러레이터 페달의 페달 위치 검출값과 주행 계획에 포함되는 액셀러레이터 페달의 제어 목표값과의 차분을 액셀러레이터 조작의 조작량으로서 취득해도 된다. 또는, 운전 조작 정보 취득부는, 주행 계획에 포함되는 브레이크 페달의 제어 목표값에 따라서 차량의 브레이크 페달의 페달 위치가 이동하는 경우에는, 차량의 브레이크 페달의 페달 위치 검출값과 주행 계획에 포함되는 브레이크 페달의 제어 목표값과의 차분을 브레이크 조작의 조작량으로서 취득해도 된다.
이 경우, 운전 조작 정보 취득부는, 제어 목표값에 따라서 스티어링이 회전하고 있을 때, 또는 액셀러레이터 페달 혹은 브레이크 페달의 페달 위치가 이동하고 있을 때이더라도, 운전자의 조작량을 취득할 수 있다.
상기 형태에 있어서는, 운전 상태 전환부는, 운전 상태가 수동 운전 상태인 경우에, 조작량이 수동 운전 개시 임계값 미만이 되었을 때에도, 또는 계속 카운트가 제2 임계값 미만이 되었을 때에도, 운전 상태를 수동 운전 상태로 유지해도 된다. 이 경우, 자동 운전 차량 시스템은, 운전자가 수동 운전 상태의 계속을 의도하여 충분한 조작량으로의 운전 조작을 행한 경우 또는 운전 조작이 충분히 계속되었을 때에는, 자동 운전 상태로의 전환을 행하지 않기 때문에, 수동 운전 상태의 계속을 요망하는 운전자가 운전 상태의 전환의 번거로움을 느끼는 것을 저감시킬 수 있다.
상기 형태에 있어서는, 운전자의 자동 운전 개시의 요구 조작을 입력하는 입력부를 더 구비하고, 운전 상태 전환부는, 운전 상태가 수동 운전 상태인 경우에 입력부에 요구 조작이 입력될 때까지는, 운전 상태를 수동 운전 상태로 유지해도 된다. 이 경우, 자동 운전 차량 시스템은, 운전자의 자동 운전 개시의 요구가 있을 때까지 자동 운전 상태로의 전환을 행하지 않기 때문에, 수동 운전 상태의 계속을 요망하는 운전자가 운전 상태의 전환의 번거로움을 느끼는 것을 저감시킬 수 있다.
상기 형태에 있어서는, 운전 상태 전환부는, 차량의 운전 상태가 자동 운전 상태로부터 협조 운전 상태로 전환된 후, 조작량이 개입 판정 임계값 미만이 되었을 때이더라도 소정 임계값 이상인 경우, 또는 계속 카운트가 제1 임계값 미만이 되었을 때이더라도 제3 임계값 이상인 경우에는, 운전 상태를 협조 운전 상태로 유지해도 된다. 이 경우, 이 자동 운전 차량 시스템은, 조작량이 개입 판정 임계값과 거의 동등할 때 또는 계속 카운트가 제1 임계값과 거의 동등할 때, 운전 상태의 전환이 빈발하는 것을 회피할 수 있다.
상기 형태에 있어서는, 운전 상태 전환부는, 차량의 스티어링 조작, 액셀러레이터 조작 및 브레이크 조작 중 2 이상의 상기 조작량에 각각 대응하는 운전 상태가 상이한 경우, 또는 차량의 스티어링 조작, 액셀러레이터 조작 및 브레이크 조작 중 2 이상의 계속 카운트에 각각 대응하는 운전 상태가 상이한 경우, 협조 운전 상태인 차량의 운전 상태를 자동 운전 상태로 전환하는 것보다도 협조 운전 상태를 유지하는 것을 우선하고, 협조 운전 상태인 차량의 운전 상태의 유지보다도 수동 운전 상태로의 전환을 우선해도 된다.
이 경우, 예를 들어 운전자가 스티어링 조작과 액셀러레이터 조작을 행하는 경우에, 운전자가 수동 운전 상태로의 전환을 의도하여 스티어링 조작을 함과 함께 일시적인 액셀러레이터 조작을 했을 때, 이 자동 운전 차량 시스템은, 액셀러레이터 조작의 해제에 기초하여 자동 운전 상태로 전환되는 것을 회피할 수 있다.
상기 형태에 있어서는, 차량의 운전 상태가 협조 운전 상태인 경우, 조작량과 주행 계획에 기초하는 제어 목표값을 가중치 부여한 값을 사용하여 협조 운전이 행해지고, 조작량이 판정 임계값 이상인 경우에 있어서의 가중치 부여의 가중치와, 조작량이 판정 임계값 미만인 경우에 있어서의 가중치 부여의 가중치를 상이하게 해도 된다. 이 경우, 이 자동 운전 차량 시스템은, 협조 운전 상태에 있어서의 시스템 개입 정도를 변경할 수 있다.
상기 형태에 의하면, 자동 운전 상태의 차량에 대하여 운전자가 일시적으로 개입하는 경우에 운전자가 번거로움을 느끼는 것을 저감시킬 수 있다.
본 발명의 예시적 실시 양태의 특징, 이점과, 기술적 및 산업적 중요성이 첨부된 도면을 참조로 하기에 기술될 것이며, 도면에서의 유사 번호는 유사 요소를 나타내는 것이고, 여기서:
도 1은, 실시 형태에 따른 자동 운전 차량 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는, 도 1의 ECU를 설명하는 블록도이다.
도 3은, 스티어링 조작의 토크와 차량의 운전 상태의 천이와의 관계의 일례를 설명하는 도면이다.
도 4는, 주행 계획 생성 처리의 일례를 설명하는 흐름도이다.
도 5는, 조타 토크를 사용하여 수동 운전 상태인 차량의 운전 상태를 전환하는 전환 처리의 일례를 설명하는 흐름도이다.
도 6은, 조타 토크를 사용하여 자동 운전 상태 또는 협조 운전 상태인 차량의 운전 상태를 전환하는 전환 처리의 일례를 설명하는 흐름도이다.
도 7a는, 스티어링 조작에 따른 계속 카운트와 운전 상태의 천이와의 관계의 일례를 설명하는 도면이다.
도 7b는, 스티어링 조작에 따른 계속 카운트와 운전 상태의 천이와의 관계의 일례를 설명하는 도면이다.
도 7c는, 스티어링 조작에 따른 계속 카운트와 운전 상태의 천이와의 관계의 일례를 설명하는 도면이다.
도 8a는, 스티어링 조작에 따른 계속 카운트와 운전 상태의 천이와의 관계의 다른 예를 설명하는 도면이다.
도 8b는, 스티어링 조작에 따른 계속 카운트와 운전 상태의 천이와의 관계의 다른 예를 설명하는 도면이다.
도 8c는, 스티어링 조작에 따른 계속 카운트와 운전 상태의 천이와의 관계의 다른 예를 설명하는 도면이다.
도 9는, 스티어링 조작에 따른 계속 카운트를 사용하여 수동 운전 상태인 차량의 운전 상태를 전환하는 전환 처리의 일례를 설명하는 흐름도이다.
도 10은, 초기값 설정 처리를 설명하는 흐름도이다.
도 11은, 스티어링 조작에 따른 계속 카운트를 사용하여 자동 운전 상태 또는 협조 운전 상태인 차량의 운전 상태를 전환하는 전환 처리의 일례를 설명하는 흐름도이다.
도 12a는, 스티어링 조작 및 브레이크 조작과 차량의 운전 상태의 천이와의 관계의 일례를 설명하는 도면이다.
도 12b는, 스티어링 조작 및 브레이크 조작과 차량의 운전 상태의 천이와의 관계의 일례를 설명하는 도면이다.
도 13은, 조타 토크와 차량의 운전 상태의 천이와의 관계의 다른 예를 설명하는 도면이다.
도 14는, 협조 운전 상태에 있어서의 가중치 부여의 변경의 일례를 설명하는 도면이다.
이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명한다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 동일한 요소 또는 대응하는 요소에는 동일 부호를 붙이고, 중복되는 설명을 생략한다.
<제1 실시 형태>
도 1은, 제1 실시 형태에 따른 자동 운전 차량 시스템(100)의 구성을 나타내는 블록도이다. 도 2는, 도 1의 자동 운전 차량 시스템(100)에 있어서의 ECU(Electronic Control Unit)(10)를 설명하는 블록도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 자동 운전 차량 시스템(100)은, 승용차 등의 차량 V에 탑재된다. 자동 운전 차량 시스템(100)은, 외부 센서(주변 정보 검출부)(1), GPS(Global Positioning System) 수신부(2), 내부 센서(3), 지도 데이터베이스(4), 내비게이션 시스템(5), 액추에이터(6), HMI(Human Machine Interface)(7), 및 ECU(10)를 구비하고 있다.
외부 센서(1)는, 차량 V의 주변 정보인 외부 상황을 검출하는 기기이다. 외부 센서(1)는, 카메라, 레이더(Radar), 및 라이더(LIDAR: Laser Imaging Detection and Ranging) 중 적어도 하나를 포함한다.
카메라는, 차량 V의 외부 상황을 촬상하는 기기이다. 카메라는, 예를 들어 차량 V의 앞유리의 차실 내측에 설치되어 있다. 카메라는, 단안 카메라이어도 되며, 스테레오 카메라이어도 된다. 스테레오 카메라는, 예를 들어 양안 시차를 재현하도록 배치된 2개의 촬상부를 갖고 있다. 스테레오 카메라의 촬상 정보에는, 예를 들어 깊이 방향의 정보도 포함되어 있다. 카메라는, 차량 V의 외부 상황에 관한 촬상 정보를 ECU(10)로 출력한다. 카메라는 2개 이상의 촬상부를 갖고 있어도 된다.
레이더는, 전파를 이용하여 차량 V의 외부의 물체를 검출한다. 전파는, 예를 들어 밀리미터파이다. 레이더는, 전파를 차량 V의 주위로 송신하고, 물체에 의해 반사된 전파를 수신하여 물체를 검출한다. 레이더는, 예를 들어 물체까지의 거리 또는 방향을 물체 정보로서 출력할 수 있다. 레이더는, 검출한 물체 정보를 ECU(10)로 출력한다. 또한, 후단에 있어서 센서 퓨전(복수 종류의 센서 정보를 통합하여 처리함으로써 검출 정밀도를 향상시키는 방법)을 행하는 경우에는, 반사된 전파의 수신 정보를 ECU(10)로 출력해도 된다.
라이더는, 광을 이용하여 차량 V의 외부의 물체를 검출한다. 라이더는, 광을 차량 V의 주위로 송신하고, 물체에 의해 반사된 광을 수신함으로써 반사점까지의 거리를 계측하고, 물체를 검출한다. 라이더는, 예를 들어 물체까지의 거리 또는 방향을 물체 정보로서 출력할 수 있다. 라이더는, 검출한 물체 정보를 ECU(10)로 출력한다. 또한, 후단에 있어서 센서 퓨전을 행하는 경우에는, 반사된 광의 수신 정보를 ECU(10)로 출력해도 된다. 또한, 외부 센서(1)는, 카메라, 라이더 및 레이더 중에서 반드시 복수 구비할 필요는 없다.
GPS 수신부(2)는, 3개 이상의 GPS 위성으로부터 신호를 수신하여, 차량 V의 위치를 나타내는 위치 정보를 취득한다. 위치 정보에는, 예를 들어 위도 및 경도가 포함된다. GPS 수신부(2)는, 측정한 차량 V의 위치 정보를 ECU(10)로 출력한다. 또한, GPS 수신부(2) 대신에, 차량 V가 존재하는 위도 및 경도를 특정할 수 있는 다른 수단을 사용해도 된다.
내부 센서(3)는, 차량 V의 주행 상태에 따른 정보, 및 차량 V의 운전자의 운전 조작에 따른 정보(운전 조작 정보)를 검출하는 검출기이다. 내부 센서(3)는, 차량 V의 주행 상태에 따른 정보를 검출하기 위해서, 차속 센서, 가속도 센서, 및 요레이트 센서 중 적어도 하나를 포함한다. 또한, 내부 센서(3)는, 운전 조작 정보를 검출하기 위해서, 액셀러레이터 페달 센서, 브레이크 페달 센서 및 스티어링 센서 중 적어도 하나를 포함한다.
차속 센서는, 차량 V의 속도를 검출하는 검출기이다. 차속 센서로서는, 예를 들어 차량 V의 차륜 또는 차륜과 일체로 회전하는 드라이브 샤프트 등에 대하여 설치되고, 차륜의 회전 속도를 검출하는 차륜속 센서가 사용된다. 차속 센서는, 차량 V의 속도를 포함하는 차속 정보(차륜속 정보)를 ECU(10)로 출력한다.
가속도 센서는, 차량 V의 가속도를 검출하는 검출기이다. 가속도 센서는, 예를 들어 차량 V의 전후 방향의 가속도를 검출하는 전후 가속도 센서와, 차량 V의 횡가속도를 검출하는 횡가속도 센서를 포함하고 있다. 가속도 센서는, 차량 V의 가속도를 포함하는 가속도 정보를 ECU(10)로 출력한다.
요레이트 센서는, 차량 V의 무게 중심의 연직축 둘레의 요레이트(회전각속도)를 검출하는 검출기이다. 요레이트 센서로서는, 예를 들어 자이로 센서를 사용할 수 있다. 요레이트 센서는, 차량 V의 요레이트를 포함하는 요레이트 정보를 ECU(10)로 출력한다.
액셀러레이터 페달 센서는, 예를 들어 액셀러레이터 페달의 답입량을 검출하는 검출기이다. 액셀러레이터 페달의 답입량은, 예를 들어 소정 위치를 기준으로 한 액셀러레이터 페달의 위치(페달 위치)이다. 소정 위치는, 정위치이어도 되고, 소정의 파라미터에 의해 변경된 위치이어도 된다. 액셀러레이터 페달 센서는, 예를 들어 차량 V의 액셀러레이터 페달의 샤프트 부분에 대하여 설치된다. 액셀러레이터 페달 센서는, 액셀러레이터 페달의 답입량에 따른 조작 정보를 ECU(10)로 출력한다. 또한, 액셀러레이터 페달 센서는, 후술하는 주행 계획에 포함되는 액셀러레이터 페달의 제어 목표값에 따라서 액셀러레이터 페달의 페달 위치가 이동하는 경우에는, 액셀러레이터 페달 조작 및 시스템 제어 입력의 양쪽이 반영된 페달 위치를 검출한다. 한편, 액셀러레이터 페달 센서는, 후술하는 주행 계획에 포함되는 액셀러레이터 페달의 제어 목표값에 따라서 액셀러레이터 페달의 페달 위치가 이동하지 않는 경우에는, 액셀러레이터 페달 조작에 따른 페달 위치를 검출한다.
브레이크 페달 센서는, 예를 들어 브레이크 페달의 답입량을 검출하는 검출기이다. 브레이크 페달의 답입량은, 예를 들어 소정 위치를 기준으로 한 브레이크 페달의 위치(페달 위치)이다. 소정 위치는, 정위치이어도 되고, 소정의 파라미터에 의해 변경된 위치이어도 된다. 브레이크 페달 센서는, 예를 들어 브레이크 페달의 부분에 대하여 설치된다. 브레이크 페달 센서는, 브레이크 페달의 조작력 (브레이크 페달에 대한 답력이나 마스터 실린더의 압력 등)을 검출해도 된다. 브레이크 페달 센서는, 브레이크 페달의 답입량 또는 조작력에 따른 조작 정보를 ECU(10)로 출력한다. 또한, 브레이크 페달 센서는, 후술하는 주행 계획에 포함되는 브레이크 페달의 제어 목표값에 따라서 브레이크 페달의 페달 위치가 이동하는 경우에는, 브레이크 페달 조작 및 시스템 제어 입력의 양쪽이 반영된 페달 위치를 검출한다. 한편, 브레이크 페달 센서는, 후술하는 주행 계획에 포함되는 브레이크 페달의 제어 목표값에 따라서 브레이크 페달의 페달 위치가 이동하지 않는 경우에는, 브레이크 페달 조작에 따른 페달 위치를 검출한다.
스티어링 센서는, 예를 들어 스티어링의 회전 상태를 검출하는 검출기이다. 회전 상태의 검출값은, 예를 들어 조타 토크 또는 타각이다. 스티어링 센서는, 예를 들어 차량 V의 스티어링 샤프트에 대하여 설치된다. 스티어링 센서는, 스티어링의 조타 토크 또는 타각을 포함하는 정보를 ECU(10)로 출력한다. 또한, 스티어링 센서는, 후술하는 주행 계획에 포함되는 스티어링의 제어 목표값에 따라서 스티어링이 회전하는 경우에는, 스티어링 조작 및 시스템 제어 입력의 양쪽이 반영된 조타 토크 또는 타각을 검출한다. 한편, 스티어링 센서는, 후술하는 주행 계획에 포함되는 스티어링의 제어 목표값에 따라서 스티어링이 회전하지 않는 경우에는, 스티어링 조작에 따른 조타 토크 또는 타각을 검출한다.
지도 데이터베이스(4)는, 지도 정보를 구비한 데이터베이스이다. 지도 데이터베이스(4)는, 예를 들어 차량 V에 탑재된 HDD(Hard Disk Drive) 내에 형성되어 있다. 지도 정보에는, 예를 들어 도로의 위치 정보, 도로 형상의 정보, 교차점 및 분기점의 위치 정보가 포함된다. 도로 형상의 정보에는, 예를 들어 커브, 직선부의 종별, 커브의 곡률 등이 포함된다. 또한, 자동 운전 차량 시스템(100)이 건물 또는 벽 등의 차폐 구조물의 위치 정보, 또는 SLAM(Simultaneous Localization and Mapping) 기술을 사용하는 경우에는, 지도 정보에 외부 센서(1)의 출력 신호를 포함시켜도 된다. 또한, 지도 데이터베이스(4)는, 차량 V와 통신 가능한 정보 처리 센터 등의 시설의 컴퓨터에 기억되어 있어도 된다.
내비게이션 시스템(5)은, 차량 V의 운전자에 의해 지도상에 설정된 목적지까지의 안내를 차량 V의 운전자에 대하여 행하는 장치이다. 내비게이션 시스템(5)은, GPS 수신부(2)에 의해 측정된 차량 V의 위치 정보와 지도 데이터베이스(4)의 지도 정보에 기초하여, 차량 V의 주행하는 루트를 산출한다. 루트는, 예를 들어 복수 차선의 구간에 있어서 차량 V가 주행하는 주행 차선을 특정한 루트이더라도 된다. 내비게이션 시스템(5)은, 예를 들어 차량 V의 위치부터 목적지에 이르기까지의 목표 루트를 연산하고, 디스플레이의 표시 및 스피커의 음성 출력에 의해 목표 루트의 통지를 운전자에 대하여 행한다. 내비게이션 시스템(5)은, 예를 들어 차량 V의 목표 루트의 정보를 ECU(10)로 출력한다. 또한, 내비게이션 시스템(5)은, 차량 V와 통신 가능한 정보 처리 센터 등의 시설의 컴퓨터에 기억된 정보를 사용해도 된다. 또는, 내비게이션 시스템(5)에 의해 행해지는 처리의 일부가, 시설의 컴퓨터에 의해 행해져도 된다.
액추에이터(6)는, 차량 V의 주행 제어를 실행하는 장치이다. 액추에이터(6)는, 스로틀 액추에이터, 브레이크 액추에이터, 및 스티어링 액추에이터를 적어도 포함한다. 스로틀 액추에이터는, ECU(10)로부터의 제어 신호에 따라서 엔진에 대한 공기의 공급량(스로틀 개방도)을 제어하고, 차량 V의 구동력을 제어한다. 또한, 차량 V가 하이브리드차 또는 전기자동차인 경우에는, 스로틀 액추에이터를 포함하지 않고, 동력원으로서의 모터에 ECU(10)로부터의 제어 신호가 입력되어 당해 구동력이 제어된다.
브레이크 액추에이터는, ECU(10)로부터의 제어 신호에 따라서 브레이크 시스템을 제어하고, 차량 V의 차륜으로 부여하는 제동력을 제어한다. 브레이크 시스템으로서는, 예를 들어 액압 브레이크 시스템을 사용할 수 있다. 스티어링 액추에이터는, 전동 파워 스티어링 시스템 중 스티어링 토크를 제어하는 어시스트 모터의 구동을, ECU(10)로부터의 제어 신호에 따라서 제어한다. 이에 의해, 스티어링 액추에이터는, 차량 V의 스티어링 토크를 제어한다.
HMI(7)는, 차량 V의 탑승자(운전자를 포함함)와 자동 운전 차량 시스템(100)의 사이에서 정보의 출력 및 입력을 하기 위한 인터페이스이다. HMI(7)는, 예를 들어 탑승자에게 화상 정보를 표시하기 위한 디스플레이 패널, 음성 출력을 위한 스피커 및 탑승자가 입력 조작을 행하기 위한 조작 버튼 또는 터치 패널 등을 구비하고 있다. 도 2에 도시한 바와 같이, HMI(7)는, 탑승자에 의해 자동 운전 개시의 개시 요구 조작을 입력하는 입력부인 자동 운전 ON/OFF 스위치(70)를 포함한다. 자동 운전 ON/OFF 스위치(70)는, 탑승자에 의해 자동 운전 종료에 관한 종료 요구 조작을 입력할 수 있는 구성이어도 된다. 자동 운전 ON/OFF 스위치(70)는, 탑승자에 의해 자동 운전 개시 또는 종료에 관한 요구 조작이 이루어지면, 자동 운전 개시 또는 자동 운전 종료를 나타내는 정보를 ECU(10)로 출력한다. 또한, 입력부는, 스위치로 한정되는 것이 아니라, 자동 운전 개시 또는 종료의 운전자 의도를 판단 가능한 정보를 입력할 수 있는 것이면 어떠한 것이어도 된다. 예를 들어, 입력부는, 자동 운전 개시 버튼, 자동 운전 종료 버튼 등이어도 되고, 운전자가 조작 가능한 화면에 표시된 스위치 또는 버튼의 오브젝트이어도 된다. HMI(7)는, 자동 운전을 종료하는 목적지에 도달하는 경우, 탑승자에 목적지 도달을 통지한다. HMI(7)는, 무선으로 접속된 휴대 정보 단말기를 이용하여, 탑승자에 대한 정보의 출력을 행해도 되고, 휴대 정보 단말기를 이용하여 탑승자에 의한 입력 조작을 접수해도 된다. 또한, HMI(7)는 차량이 현재 자동 운전 상태, 협조 운전 상태 및 수동 운전 상태의 세 상태 중 어디에 있는지를 탑승자에게 표시하는 통지를 출력해도 된다.
도 1 및 도 2에 도시한 ECU(10)는, 차량 V의 자동 주행을 제어한다. ECU(10)는, CPU(Central Processing Unit), ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory) 등을 갖는 전자 제어 유닛이다. ECU(10)에서는, ROM에 기억되어 있는 프로그램을 RAM에 로드하고, CPU로 실행함으로써, 각종 제어를 실행한다. ECU(10)는, 복수의 전자 제어 유닛으로 구성되어 있어도 된다.
도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, ECU(10)는, 차량 위치 인식부(11), 외부 상황 인식부(12), 주행 상태 인식부 (13), 주행 계획 생성부 (14), 운전 조작 정보 취득부(15), 운전 상태 전환부(16), 및 주행 제어부(17)를 구비하고 있다.
차량 위치 인식부(11)는, GPS 수신부(2)에 의해 수신한 차량 V의 위치 정보 및 지도 데이터베이스(4)의 지도 정보에 기초하여, 지도상에 있어서의 차량 V의 위치(이하, 「차량 위치」라고 함)를 인식한다. 또한, 차량 위치 인식부(11)는, 내비게이션 시스템(5)에서 사용되는 차량 위치를 상기 내비게이션 시스템(5)으로부터 취득하여 인식해도 된다. 차량 위치 인식부(11)는, 도로 등의 외부에 설치된 센서에 의해 차량 V의 차량 위치가 측정될 수 있는 경우, 이 센서로부터 통신에 의해 차량 위치를 취득해도 된다.
외부 상황 인식부(12)는, 외부 센서(1)의 검출 결과에 기초하여, 차량 V의 외부 상황을 인식한다. 검출 결과에는, 예를 들어 카메라의 촬상 정보, 레이더의 물체 정보, 또는 라이더의 물체 정보 등이 포함된다. 외부 상황은, 예를 들어 차량 V에 대한 주행 차선의 흰 선의 위치 혹은 차선 중심의 위치 및 도로폭, 도로의 형상을 포함해도 된다. 도로의 형상은, 예를 들어 주행 차선의 곡률, 외부 센서(1)의 전망 추정에 유효한 노면의 구배 변화, 굴곡 등이어도 된다. 또한, 외부 상황은, 차량 V의 주변의 장해물 등의 물체의 상황이어도 된다. 물체의 상황은, 예를 들어 고정 장해물과 이동 장해물을 구별하는 정보, 차량 V에 대한 장해물의 위치, 차량 V에 대한 장해물의 이동 방향, 차량 V에 대한 장해물의 상대 속도 등을 포함해도 된다. 또한, 외부 상황 인식부(12)는, 외부 센서(1)의 검출 결과와 지도 정보를 대조하고, GPS 수신부(2) 등에 의해 취득되는 차량 V의 위치 및 방향을 보정하여 정밀도를 높여도 된다.
주행 상태 인식부(13)는, 내부 센서(3)의 검출 결과에 기초하여, 차량 V의 주행 상태를 인식한다. 내부 센서(3)의 검출 결과에는, 예를 들어 차속 센서의 차속 정보, 가속도 센서의 가속도 정보, 요레이트 센서의 요레이트 정보 등이 포함된다. 차량 V의 주행 상태를 나타내는 정보에는, 예를 들어 차속, 가속도, 또는 요레이트가 포함된다.
주행 계획 생성부(14)는, 예를 들어 내비게이션 시스템(5)에 의해 연산된 목표 루트, 차량 위치 인식부(11)에 의해 인식된 차량 위치, 및 외부 상황 인식부(12)에 의해 인식된 차량 V의 외부 상황(차량 위치, 방위를 포함함)에 기초하여, 차량 V의 진로를 생성한다. 진로는, 목표 루트에 있어서 차량 V가 진행하는 궤적이다. 주행 계획 생성부(14)는, 목표 루트 상에 있어서 차량 V가 안전, 법령 준수, 주행 효율 등의 기준을 만족한 주행을 하게 진로를 생성한다. 또한, 주행 계획 생성부(14)는, 차량 V의 주변의 물체 상황에 기초하여, 물체와의 접촉을 회피하도록 차량 V의 진로를 생성한다.
또한, 본 명세서에서 설명하는 목표 루트에는, 일본 특허 5382218(WO2011/158347)에 기재된 「운전 지원 장치」, 또는 일본 특허공개 제2011-162132호에 기재된 「자동 운전 장치」에 있어서의 길이 나 있는 방향을 따른 주행 루트와 같이, 목적지의 설정이 운전자로부터 명시적으로 행해지지 않을 때, 외부 상황이나 지도 정보에 기초하여 자동으로 생성되는 주행 루트도 포함된다.
주행 계획 생성부(14)는, 생성한 진로에 따른 주행 계획을 생성한다. 즉, 주행 계획 생성부(14)는, 차량 V의 주변 정보인 외부 상황과 지도 데이터베이스(4)의 지도 정보에 적어도 기초하여, 지도상에 미리 설정된 목표 루트를 따른 주행 계획을 생성한다. 주행 계획 생성부(14)는, 2개의 요소를 복수 조 포함하는 주행 계획을 생성하고, 2개의 요소는 차량 V의 진로를 나타내는 차량 V에 고정된 좌표계에서의 목표 위치 p와, 목표 위치에 있어서의 목표 속도 v를 포함한다. 즉, 주행 계획 생성부(14)는 배위 좌표(p, v)를 복수 포함하는 주행 계획을 생성해도 된다. 복수의 목표 위치 p의 각각은, 차량 V에 고정된 좌표계에서의 x 좌표 혹은 y 좌표의 위치, 또는 그들과 등가인 정보를 적어도 갖는다. 또한, 주행 계획은, 차량 V의 거동을 나타내는 정보를 포함하고 있으면 되며, 배위 좌표를 포함하는 계획으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 주행 계획은, 차량 V의 거동을 나타내는 정보로서, 목표 속도 v의 대신에 목표 시각 t를 포함해도 되며, 목표 시각 t와 그 시점에서의 차량 V의 방위에 관한 정보를 더 포함해도 된다.
일반적으로는, 주행 계획은, 대략 현재 시각으로부터 수 초 앞의 장래까지의 계획을 나타내는 데이터로 충분하다. 그러나, 교차점의 우회전, 차량 V의 추월 등의 상황에 따라서는, 수십 초 앞 까지의 계획을 나타내는 데이터가 필요해지는 경우가 있다. 이와 같은 경우를 상정하여, 주행 계획의 배위 좌표의 수를 가변, 또한 배위 좌표 간의 거리도 가변으로 하여도 된다. 또한, 인접하는 배위 좌표를 연결하는 곡선을, 스플라인 함수 등을 사용하여 근사하고, 근사한 곡선의 파라미터를 주행 계획으로 하여도 된다. 주행 계획의 생성 방법은, 차량 V의 거동을 나타낼 수 있는 것이면 되며, 예를 들어, 임의의 공지된 방법을 채용할 수 있다.
주행 계획에는, 예를 들어 자동 운전 차량 시스템(100)이 차량 제어를 할 때 목표로 하는 제어값이 포함된다. 예를 들어, 주행 계획은, 목표 루트를 따른 진로를 차량 V가 주행할 때에 있어서의, 차량 V의 차속, 가감 속도 및 스티어링의 조타 토크 등의 추이를 나타내는 데이터로 하여도 된다. 즉, 주행 계획은, 차량 V의 속도 패턴, 가감 속도 패턴 및 조타 토크 패턴을 포함하고 있어도 된다. 또는, 차량 V의 속도 패턴, 가감 속도 패턴 대신에 액셀러레이터 페달의 제어 목표값 및 브레이크 페달의 제어 목표값의 추이를 나타내는 데이터로 하여도 된다. 주행 계획 생성부(14)는, 여행 시간(차량 V가 목적지에 도착할 때까지 필요한 소요 시간)이 가장 짧아지도록, 주행 계획을 생성하여도 된다.
속도 패턴이란, 예를 들어 진로 상에 소정 간격(예를 들어 1m)으로 설정된 목표 제어 위치에 대하여, 목표 제어 위치마다 시간에 관련지어져 설정된 목표 차속으로 이루어지는 데이터이다. 가감 속도 패턴이란, 예를 들어 진로 상에 소정 간격(예를 들어 1m)으로 설정된 목표 제어 위치에 대하여 목표 제어 위치마다 시간에 관련지어져 설정된 목표 정도 속도로 이루어지는 데이터이다. 조타 패턴이란, 예를 들어 진로 상에 소정 간격(예를 들어 1m)으로 설정된 목표 제어 위치에 대하여 목표 제어 위치마다 시간에 관련지어져 설정된 목표 조타 토크로 이루어지는 데이터이다. 액셀러레이터 페달의 제어 목표값 및 브레이크 페달의 제어 목표값의 추이를 나타내는 데이터는, 예를 들어 진로 상에 소정 간격(예를 들어 1m)으로 설정된 목표 제어 위치에 대하여 목표 제어 위치마다 시간에 관련지어져 설정된 페달 위치로 이루어지는 데이터이다.
주행 계획 생성부(14)는, 예를 들어 자동 운전 ON/OFF 스위치(70)로부터 자동 운전 개시를 나타내는 정보를 취득한 경우에, 주행 계획을 생성한다. 또한, 주행 계획 생성부(14)는, 생성된 주행 계획을, 운전 조작 정보 취득부(15) 및 주행 제어부(17)로 출력한다. 또한, 운전 조작 정보 취득부(15)가 주행 계획을 사용할 필요가 없는 경우, 예를 들어 후술하는 바와 같이, 내부 센서(3)의 검출값만을 사용하여 운전 조작의 상태를 취득할 수 있는 경우에는, 주행 계획 생성부(14)는, 운전 조작 정보 취득부(15)로 주행 계획을 출력하지 않아도 된다.
운전 조작 정보 취득부(15)는, 내부 센서(3)의 검출 결과에 기초하여, 운전자의 운전 조작에 따른 정보인 운전 조작 정보를 취득한다. 예를 들어, 운전 조작 정보 취득부(15)는, 운전 조작 정보로서, 차량 V의 스티어링 조작, 액셀러레이터 조작 및 브레이크 조작 중 적어도 하나에 관한 운전자의 운전 조작의 조작량을 취득한다. 스티어링 조작은, 예를 들어 운전자에 의한 스티어링 휠의 회전 조작이다. 즉, 스티어링 조작에 관한 운전 조작 정보에는, 스티어링 휠의 조작량(조타 토크 또는 타각)이 포함된다. 운전 조작 정보 취득부(15)는, 주행 계획에 포함되는 스티어링의 제어 목표값(목표 조타 토크)에 따라서 차량 V의 스티어링이 회전하는 경우에는, 스티어링 센서에 의해 검출된 차량 V의 스티어링의 회전 상태 검출값과, 주행 계획 생성부(14)에 의해 생성된 주행 계획에 포함되는 스티어링의 제어 목표값과의 차분을, 스티어링 조작의 조작량으로서 취득한다. 또한, 제어 목표값과의 어긋남을 검출할 수 있으면 되기 때문에, 예를 들어 회전 상태 검출값의 미분값과 제어 목표값의 미분값과의 차분이어도 된다. 한편, 운전 조작 정보 취득부(15)는, 주행 계획에 포함되는 스티어링의 제어 목표값에 따라서 스티어링이 회전하지 않는 경우에는, 스티어링 센서에 의해 검출된 차량 V의 스티어링의 회전 상태 검출값을 스티어링 조작의 조작량으로서 취득한다. 어쨌든, 운전 조작 정보 취득부(15)는, 운전자의 조작량의 절댓값을 취득하면 된다. 액셀러레이터 조작은, 예를 들어 운전자에 의한 액셀러레이터 페달의 밟기 조작이다. 즉, 액셀러레이터 조작에 관한 운전 조작 정보에는, 액셀러레이터 페달의 조작량(답입량)에 따른 정보가 포함된다. 브레이크 조작은, 예를 들어 운전자에 의한 브레이크 페달의 밟기 조작이다. 즉, 브레이크 페달 조작에 관한 운전 조작 정보에는, 브레이크 페달의 조작량(답입량)에 따른 정보가 포함된다. 또한, 액셀러레이터 조작 및 브레이크 조작에 대해서도, 전술한 스티어링 조작과 마찬가지로, 시스템 제어값에 따라서 페달 위치가 변경되는 경우에는, 검출값과 제어 목표값의 차분을 산출하고, 운전자의 조작량의 절댓값을 취득한다. 즉, 운전 조작 정보 취득부(15)는, 주행 계획에 포함되는 액셀러레이터 페달의 제어 목표값에 따라서 차량 V의 액셀러레이터 페달의 페달 위치가 이동하는 경우에는, 차량 V의 액셀러레이터 페달의 페달 위치 검출값과 주행 계획에 포함되는 액셀러레이터 페달의 제어 목표값과의 차분을 액셀러레이터 조작의 조작량으로서 취득한다. 액셀러레이터 페달의 제어 목표값은, 주행 계획에 포함되는 차량 V의 차속, 가감 속도 등으로부터 도출되어도 된다. 마찬가지로, 운전 조작 정보 취득부(15)는, 주행 계획에 포함되는 브레이크 페달의 제어 목표값에 따라서 차량 V의 브레이크 페달의 페달 위치가 이동하는 경우에는, 차량 V의 브레이크 페달의 페달 위치 검출값과 주행 계획에 포함되는 브레이크 페달의 제어 목표값과의 차분을 브레이크 조작의 조작량으로서 취득한다. 브레이크 페달의 제어 목표값은, 주행 계획에 포함되는 차량 V의 차속, 가감 속도 등으로부터 도출되어도 된다. 운전 조작 정보 취득부(15)는, 운전 조작 정보를 운전 상태 전환부(16) 및 주행 제어부(17)로 출력한다.
운전 상태 전환부(16)는, 운전 조작 정보 취득부(15)에 의해 취득된 운전 조작 정보에 기초하여 차량 V의 운전 상태를 전환한다. 이하에서는, 운전 조작의 일례인 스티어링 조작의 조작량에 기초하여 운전 상태 전환부(16)가 차량 V의 운전 상태를 전환하는 경우를 설명한다.
도 3은, 스티어링 조작의 조작량과 차량 V의 운전 상태의 천이와의 관계의 일례를 설명하는 도면이다. 도 3에서는, 스티어링 조작의 조작량이 조타 토크인 경우를 일례로서 도시하고 있다. 도 3의 횡축은 조타 토크[T]이며, 종축은 운전 상태를 나타내고 있다. 도 3에 도시한 바와 같이, 차량 V의 운전 상태에는, 자동 운전 상태, 협조 운전 상태 및 수동 운전 상태의 3가지 상태가 있다.
자동 운전 상태란, 예를 들어 주행 계획을 사용하여 차량 V의 주행을 제어하는 상태이다. 즉, 자동 운전 상태는, 예를 들어 운전자가 스티어링 조작을 행하지 않고, 운전자의 개입이 행해지지 않는 상태에서 자동 운전 차량 시스템(100)의 제어만으로 차량 V의 주행이 실현되고 있는 상태이다. 협조 운전 상태란, 예를 들어 주행 계획 및 스티어링 조작의 조작량에 기초하여 스티어링 조작과 협조하여 차량 V를 주행시키는 운전 상태이다. 즉, 협조 운전 상태는, 운전자와 자동 운전 차량 시스템(100)과의 양쪽이 차량 V의 주행에 관계 가능한 상태이며, 시스템 개입이 가능한 상태에서 적어도 운전자의 스티어링 조작의 조작량에 기초하여 차량 V의 주행이 실현하고 있는 상태이다. 수동 운전 상태란, 운전자의 스티어링 조작의 조작량을 차량 V의 주행에 반영시킨 상태이다. 즉, 수동 운전 상태는, 시스템 개입을 할 수 없는 상태에서 운전자의 스티어링 조작의 조작량이 차량 V의 주행에 반영되고 있는 상태이다.
운전 상태 전환부(16)는, 자동 운전 상태, 협조 운전 상태 및 수동 운전 상태를 스티어링 조작에 따른 조타 토크에 기초하여 전환한다. 스티어링 조작에 따른 조타 토크가 개입 판정 임계값 T1 미만인 경우에는, 차량 V의 운전 상태는 자동 운전 상태로 된다. 개입 판정 임계값 T1은, 미리 설정된 값이며, 운전자의 조작 개입의 유무를 판정하기 위한 임계값이다. 제1 실시 형태에서는, 개입 판정 임계값 T1은, 자동 운전 상태로부터 협조 운전 상태로의 전환을 판정하기 위해서 사용되는 임계값이다. 스티어링 조작에 따른 조타 토크가 개입 판정 임계값 T1 이상 또한 수동 운전 개시 임계값 T2 미만인 경우에는, 차량 V의 운전 상태는 협조 운전 상태로 된다. 수동 운전 개시 임계값 T2는, 미리 설정된 값이며, 협조 운전 상태로부터 수동 운전 상태로의 전환을 판정하기 위한 임계값이다. 스티어링 조작에 따른 조타 토크가 수동 운전 개시 임계값 T2 이상인 경우에는, 차량 V의 운전 상태는 수동 운전 상태로 된다.
다음으로, 차량 V의 운전 상태의 결정(유지 또는 천이)에 대하여 설명한다. 처음에, 자동 운전 상태의 유지 또는 천이를 설명한다. 운전 상태 전환부(16)는, 차량 V의 운전 상태가 자동 운전 상태인 경우에, 스티어링 조작에 따른 조타 토크가 개입 판정 임계값 T1 미만일 때에는, 차량 V의 운전 상태를 자동 운전 상태로 유지한다. 이에 의해, 예를 들어 운전자가 의도치 않고 스티어링 휠에 접촉한 경우 등, 자동 운전의 해제를 의도하지 않은 스티어링 조작이 검출된 경우에도, 자동 운전 상태가 해제되지 않는다. 이로 인해, 운전 상태 전환부(16)는, 운전자가 의도하지 않은 자동 운전 해제 시마다, 운전자가 자동 운전 개시의 지시를 행하기 위해서 자동 운전 ON/OFF 스위치(70)를 조작하는 것을 피할 수 있으므로, 운전자가 번거로움을 느끼는 것을 저감시킬 수 있다.
또한, 운전 상태 전환부(16)는, 차량 V의 운전 상태가 자동 운전 상태인 경우에, 스티어링 조작에 따른 조타 토크가 개입 판정 임계값 T1 이상 또한 수동 운전 개시 임계값 T2 미만이 되었을 때에는, 차량 V의 운전 상태를 협조 운전 상태로 전환한다. 이에 의해, 예를 들어 운전자가 자동 운전 상태의 차량에 개입하기 위해서 개입 판정 임계값 T1 이상 또한 수동 운전 개시 임계값 T2 미만의 조작량으로 스티어링 휠을 조작한 경우에는, 차량 V의 운전 상태가 자동 운전 상태로부터 협조 운전 상태로 천이한다. 예를 들어, 자동 운전 상태에서 주행중에 대형 차량의 대향차가 나타난 경우에 있어서, 대형 차량으로부터 조금 떨어진 위치에서 일시적으로 주행하도록 운전자가 스티어링 조작을 행했을 때, 운전 상태 전환부(16)에 의해 차량 V의 운전 상태가 협조 운전 상태로 전환된다. 이 경우, 차량 V는 시스템 개입이 가능한 상태에서 운전자의 스티어링 조작에 기초하여 주행하기 때문에, 자동 운전 차량 시스템(100)은, 운전자의 스티어링 조작에 기초하는 위치에서 차량 V를 주행시킬 수 있다.
운전 상태 전환부(16)는, 차량 V의 운전 상태가 자동 운전 상태인 경우에, 스티어링 조작에 따른 조타 토크가 수동 운전 개시 임계값 T2 이상으로 되었을 때에는, 차량 V의 운전 상태를 수동 운전 상태로 전환해도 된다. 즉, 차량 V의 운전 상태는, 협조 운전 상태를 거치지 않고, 자동 운전 상태로부터 수동 운전 상태로 직접 천이해도 된다.
다음으로, 협조 운전 상태의 유지 또는 천이를 설명한다. 운전 상태 전환부(16)는, 차량 V의 운전 상태가 협조 운전 상태인 경우에, 스티어링 조작에 따른 조타 토크가 개입 판정 임계값 T1 미만으로 되었을 때에는, 차량 V의 운전 상태를 협조 운전 상태로부터 자동 운전 상태로 전환한다. 이에 의해, 예를 들어 대향차인 대형 차량으로부터 조금 떨어진 위치에서 주행하도록 운전자가 스티어링 조작을 행함과 함께 대향차와 엇갈린 후에 운전자가 스티어링 조작을 멈추었을 때에는, 운전 상태 전환부(16)에 의해 차량 V의 운전 상태가 협조 운전 상태로부터 자동 운전 상태로 전환된다. 이와 같이, 조작 개입이 일시적인 경우에, 스티어링 조작에 따른 조타 토크에 기초하여 자동 운전 상태에 자동으로 전환되기 때문에, 운전 상태 전환부(16)는, 일시적인 자동 운전의 해제 시마다, 운전자가 자동 운전 개시의 지시를 행하기 위해서 자동 운전 ON/OFF 스위치(70)를 조작하는 것을 피할 수 있으므로, 운전자가 번거로움을 느끼는 것을 저감시킬 수 있다.
운전 상태 전환부(16)는, 차량 V의 운전 상태가 협조 운전 상태인 경우에, 스티어링 조작에 따른 조타 토크가 개입 판정 임계값 T1 이상 또한 수동 운전 개시 임계값 T2 미만을 유지하고 있을 때에는, 협조 운전 상태를 유지한다. 이때, 주행 계획에 기초하는 제어 목표값과 운전자의 조작량을 합산한 조작량을 차량 V의 주행에 반영해도 되고, 주행 계획에 기초하는 제어 목표값보다도 작은 조작량과 운전자의 조작량을 합산한 조작량을 차량 V의 주행에 반영해도 된다. 주행 계획에 기초하는 제어 목표값보다도 작은 조작량은 0을 포함한다. 주행 계획에 기초하는 제어 목표값보다도 작은 조작량이 0인 경우에는, 시스템 개입을 할 수 있는 상태에서 운전자의 스티어링 조작에 따른 조타 토크가 차량 V의 주행에 반영된다. 그리고, 운전 상태 전환부(16)는, 차량 V의 운전 상태가 협조 운전 상태인 경우에, 스티어링 조작에 따른 조타 토크가 수동 운전 개시 임계값 T2 이상으로 되었을 때에는, 차량 V의 운전 상태를 협조 운전 상태로부터 수동 운전 상태로 전환한다. 이에 의해, 시스템 개입을 할 수 없는 상태에서 운전자의 스티어링 조작에 따른 조타 토크가 차량 V의 주행에 반영된다.
다음으로, 수동 운전 상태의 유지 또는 천이를 설명한다. 운전 상태 전환부(16)는, 차량 V의 운전 상태가 수동 운전 상태인 경우에, 스티어링 조작에 따른 조타 토크가 수동 운전 개시 임계값 T2 미만이 되었을 때에도, 차량 V의 운전 상태를 수동 운전 상태로 유지한다. 이 경우, 운전자가 수동 운전 상태의 계속을 의도하여 충분한 조작량에서의 스티어링 조작을 행했을 때에는, 이후에 있어서 자동 운전 상태 또는 협조 운전 상태로의 전환이 한정, 예를 들어 자동 운전 상태 또는 협조 운전 상태로의 전환이 금지 또는 제한되기 때문에, 운전자가 자동 운전 종료의 지시를 행하기 위해서 자동 운전 ON/OFF 스위치(70)를 조작할 필요가 없어질 수 있다. 이로 인해, 운전자가 번거로움을 느끼는 것을 저감시킬 수 있다.
운전 상태 전환부(16)는, 차량 V의 운전 상태가 수동 운전 상태인 경우에 자동 운전 ON/OFF 스위치(70)에 자동 운전 개시의 요구 조작이 입력될 때까지는, 수동 운전 상태를 유지한다. 즉, 자동 운전 개시의 요구 조작이 입력될 때까지, 조타 토크가 수동 운전 개시 임계값 T2 미만으로 된 경우라도 협조 운전 상태 또는 자동 운전 상태로 천이하는 것을 제한한다. 또한, 수동 운전 상태를 유지하는 기간은 상기로 한정되지 않고, 예를 들어 운전 상태 전환부(16)는, 미리 정한 기간에 있어서 수동 운전 상태를 유지해도 된다. 또한, 자동 운전 개시의 요구 조작의 입력은 자동 운전 ON/OFF 스위치(70)로 한정되지 않고, 공지된 입력 수단을 사용할 수 있다.
이상, 도 3을 이용하여 설명한 바와 같이, 자동 운전 상태와 협조 운전 상태 사이의 천이는, 개입 판정 임계값 T1과 스티어링 조작에 기초하는 조타 토크와의 비교에 의해 판정되고, 도 3 중의 화살표로 나타낸 바와 같이, 가역적인 천이가 된다. 한편, 협조 운전 상태와 수동 운전 상태의 천이는, 수동 운전 개시 임계값 T2와 스티어링 조작에 기초하는 조타 토크의 비교에 의해 판정되지만, 도 3 중의 화살표로 나타낸 바와 같이, 협조 운전 상태로부터 수동 운전 상태로의 천이만이 허용되고 있는 불가역적인 천이이다. 운전 상태 전환부(16)는, 운전 상태에 관한 정보를 주행 제어부(17)로 출력한다.
주행 제어부(17)는, 운전 상태 전환부(16)에 의해 결정한 운전 상태에서 차량 V를 주행시킨다. 차량 V의 운전 상태가 자동 운전 상태이면, 주행 제어부(17)는, 주행 계획 생성부(14)에 의해 생성한 주행 계획에 기초하여, 액추에이터(6)로 제어 신호를 출력하고, 차량 V의 주행을 제어한다. 차량 V의 운전 상태가 협조 운전 상태이면, 주행 제어부(17)는, 주행 계획 생성부(14)에 의해 생성한 주행 계획 및 운전 조작 정보 취득부(15)에 의해 취득된 스티어링 조작에 따른 조타 토크에 기초하여 액추에이터(6)로 제어 신호를 출력하고, 스티어링 조작과 협조하여 차량 V를 주행시킨다. 차량 V의 운전 상태가 수동 운전 상태이면, 주행 제어부(17)는, 운전 조작 정보 취득부(15)에 의해 취득된 스티어링 조작에 따른 조타 토크에 기초하는 제어 신호를 액추에이터(6)로 출력하고, 스티어링 조작에 따른 조타 토크를 차량 V의 주행에 반영시킨다. 이에 의해, 주행 제어부(17)는, 자동 운전 상태, 협조 운전 상태 및 수동 운전 상태의 3가지 상태를 실현한다.
다음으로, 자동 운전 차량 시스템(100)이 행하는 처리에 대하여 설명한다. 도 4는, 주행 계획 생성 처리의 일례를 설명하는 흐름도이다. 도 4에 도시한 제어 처리는, 예를 들어 자동 운전 ON/OFF 스위치(70)에 자동 운전 개시의 요구 조작이 입력되었을 때 실행된다.
도 4에 도시한 바와 같이, 우선, 차량 위치 인식부(11)는, GPS 수신부(2)에 의해 수신한 차량 V의 위치 정보 및 지도 데이터베이스(4)의 지도 정보로부터, 차량 위치를 인식한다. 외부 상황 인식부(12)는, 외부 센서(1)의 검출 결과로부터, 차량 V의 외부 상황을 인식한다. 주행 상태 인식부(13)는, 내부 센서(3)의 검출 결과로부터, 차량 V의 주행 상태를 인식한다(S1). 그리고, 주행 계획 생성부(14)는, 내비게이션 시스템(5)의 목표 루트, 차량 위치, 차량 V의 외부 상황 및 차량 V의 주행 상태로부터, 차량 V의 주행 계획을 생성한다(S2). 이와 같이, 차량 V의 주행 계획이 생성된다.
다음으로, 자동 운전 차량 시스템(100)이 행하는 차량 V의 운전 상태의 전환 처리에 대하여 설명한다. 도 5는, 스티어링 조작에 따른 조타 토크를 사용하여 수동 운전 상태인 차량 V의 운전 상태를 전환하는 전환 처리의 일례를 설명하는 흐름도이다. 도 5에 도시한 제어 처리는, 차량 V가 수동 운전 상태인 경우에 소정의 주기로 반복 실행된다.
도 5에 도시한 바와 같이, 우선, 운전 상태 전환부(16)는, 차량 V의 운전 상태가 수동 운전 상태인 경우에 자동 운전 ON/OFF 스위치(70)에 자동 운전 개시의 요구 조작이 입력되었는지 여부를 판정한다(S10). 운전 상태 전환부(16)는, 자동 운전 ON/OFF 스위치(70)에 자동 운전 개시의 요구 조작이 입력되었다고 판정된 경우에는, 개입 판정 임계값 T1을 사용한 판정 처리(S12)를 행한다.
운전 상태 전환부(16)는, S12에 나타내는 개입 판정 임계값 T1을 사용한 판정 처리로서, 내부 센서(3)의 검출 결과에 기초하는 조타 토크가 개입 판정 임계값 T1 미만인지 여부를 판정한다. 운전 상태 전환부(16)는, 내부 센서(3)의 검출 결과에 기초하는 조타 토크가 개입 판정 임계값 T1 미만이라고 판정된 경우에는, 차량 V의 운전 상태를 자동 운전 상태로 전환한다(S14). S14에 나타내는 전환 처리가 종료되면, 도 5에 도시한 흐름도를 종료한다. 또한, 차량 V의 운전 상태는 수동 운전 상태로부터 자동 운전 상태로 천이하고, 도 5에 도시한 흐름도의 전제인 수동 운전 상태가 아니게 되기 때문에, 이후에 도 5에 도시한 흐름도를 반복하는 처리는 행해지지 않고, 후술하는 도 6에 도시한 흐름도가 개시된다.
한편, 운전 상태 전환부(16)는, 내부 센서(3)의 검출 결과에 기초하는 조타 토크가 개입 판정 임계값 T1 미만이 아니라고 판정된 경우에는, 수동 운전 개시 임계값 T2를 사용한 판정 처리(S16)를 행한다. 운전 상태 전환부(16)는, S16에 나타내는 수동 운전 개시 임계값 T2를 사용한 판정 처리로서, 내부 센서(3)의 검출 결과에 기초하는 조타 토크가 수동 운전 개시 임계값 T2 미만인지 여부를 판정한다. 운전 상태 전환부(16)는, 내부 센서(3)의 검출 결과에 기초하는 조타 토크가 수동 운전 개시 임계값 T2 미만이라고 판정된 경우에는, 차량 V의 운전 상태를 협조 운전 상태로 전환한다(S18). S18에 나타내는 전환 처리가 종료되면, 도 5에 도시한 흐름도를 종료한다. 또한, 차량 V의 운전 상태는 수동 운전 상태로부터 협조 운전 상태로 천이하고, 도 5에 도시한 흐름도의 전제인 수동 운전 상태가 아니게 되기 때문에, 이후에 도 5에 도시한 흐름도를 반복하는 처리는 행해지지 않고, 후술하는 도 6에 도시한 흐름도가 개시된다.
한편, 운전 상태 전환부(16)는, 내부 센서(3)의 검출 결과에 기초하는 조타 토크가 수동 운전 개시 임계값 T2 미만이 아니라고 판정된 경우에는, 수동 운전 상태를 유지한다(S20). 마찬가지로, 운전 상태 전환부(16)는, 자동 운전 ON/OFF 스위치(70)에 자동 운전 개시의 요구 조작이 입력되지 않았다고 판정된 경우에는, 수동 운전 상태를 유지한다(S20). 그리고, 도 5에 도시한 흐름도를 종료한다. 또한, 운전 상태는 수동 운전 상태로부터 천이하지 않았기 때문에, 이 후에 도 5에 도시한 흐름도가 반복하여 실행된다.
다음으로, 차량 V의 운전 상태가 자동 운전 상태 또는 협조 운전 상태인 경우에 있어서, 자동 운전 차량 시스템(100)이 행하는 차량 V의 운전 상태의 전환 처리에 대하여 설명한다. 도 6은, 조타 토크를 사용하여 자동 운전 상태 또는 협조 운전 상태인 차량 V의 운전 상태를 전환하는 전환 처리의 일례를 설명하는 흐름도이다. 도 6에 도시한 제어 처리는, 차량 V가 자동 운전 상태 또는 협조 운전 상태인 경우에 소정의 주기로 반복 실행된다.
도 6에 도시한 바와 같이, 우선, 운전 상태 전환부(16)는, S32에 나타내는 개입 판정 임계값 T1을 사용한 판정 처리로서, 내부 센서(3)의 검출 결과에 기초하는 조타 토크가 개입 판정 임계값 T1 미만인지 여부를 판정한다. 운전 상태 전환부(16)는, 내부 센서(3)의 검출 결과에 기초하는 조타 토크가 개입 판정 임계값 T1 미만이라고 판정된 경우에는, 차량 V의 운전 상태를 자동 운전 상태로 결정한다(S34). 즉, 운전 상태 전환부(16)는, 차량 V의 운전 상태가 자동 운전 상태인 경우에는, 자동 운전 상태를 유지하고, 차량 V의 운전 상태가 협조 운전 상태인 경우에는, 자동 운전 상태로 전환한다. S34에 나타내는 처리가 종료되면, 도 6에 도시한 흐름도를 종료한다. 또한, 차량 V의 운전 상태는 수동 운전 상태로 천이하지 않았기 때문에, 이 후에 도 6에 도시한 흐름도가 반복하여 실행된다.
한편, 운전 상태 전환부(16)는, 내부 센서(3)의 검출 결과에 기초하는 조타 토크가 개입 판정 임계값 T1 미만이 아니라고 판정된 경우에는, 수동 운전 개시 임계값 T2를 사용한 판정 처리(S36)를 행한다. 운전 상태 전환부(16)는, S36에 나타내는 수동 운전 개시 임계값 T2를 사용한 판정 처리로서, 내부 센서(3)의 검출 결과에 기초하는 조타 토크가 수동 운전 개시 임계값 T2 미만인지 여부를 판정한다. 운전 상태 전환부(16)는, 내부 센서(3)의 검출 결과에 기초하는 조타 토크가 수동 운전 개시 임계값 T2 미만이라고 판정된 경우에는, 차량 V의 운전 상태를 협조 운전 상태로 결정한다(S38). 즉, 운전 상태 전환부(16)는, 차량 V의 운전 상태가 자동 운전 상태인 경우에는, 협조 운전 상태로 전환하고, 차량 V의 운전 상태가 협조 운전 상태인 경우에는, 협조 운전 상태를 유지한다. S38에 나타내는 처리가 종료되면, 도 6에 도시한 흐름도를 종료한다. 또한, 차량 V의 운전 상태는 수동 운전 상태로 천이하지 않았기 때문에, 이 후에 도 6에 도시한 흐름도가 반복하여 실행된다.
한편, 운전 상태 전환부(16)는, 내부 센서(3)의 검출 결과에 기초하는 조타 토크가 수동 운전 개시 임계값 T2 미만이 아니라고 판정된 경우에는, 수동 운전 상태로 전환한다(S40). 그리고, 도 6에 도시한 흐름도를 종료한다. 또한, 차량 V의 운전 상태는 자동 운전 상태 또는 협조 운전 상태로부터 수동 운전 상태로 천이하고, 도 6에 도시한 흐름도의 전제인 자동 운전 상태 또는 협조 운전 상태가 아니게 되기 때문에, 이 후에 도 6에 도시한 흐름도를 반복하는 처리는 행해지지 않고, 도 5에 도시한 흐름도가 개시된다.
이상, 도 5, 도 6에 도시한 바와 같이, 운전 상태 전환부(16)에 의해, 자동 운전 상태, 협조 운전 상태 및 수동 운전 상태가 스티어링 조작에 따른 조타 토크에 기초하여 전환된다. 또한, 도 5, 도 6에서는, 자동 운전 상태 및 협조 운전 상태인 경우에, 자동 운전 ON/OFF 스위치(70)에 자동 운전 개시의 요구 조작이 입력된 후에 자동 운전 종료의 요구 조작이 입력되었을 때에 대해서는 도시를 생략하였지만, 이 경우, 운전 상태 전환부(16)는, 자동 운전 상태 및 협조 운전 상태로부터 수동 운전 상태로 전환하는 처리를 행한다.
상기 설명에서는, 운전 조작의 일례인 스티어링 조작의 조작량(조타 토크)에 기초하여 운전 상태 전환부(16)가 차량 V의 운전 상태를 전환하는 경우를 설명하였지만, 조타 토크를 타각으로 치환해도 되고, 액셀러레이터 페달 또는 브레이크 페달의 답입량(페달 위치)으로 치환해도 된다. 즉, 운전 상태 전환부(16)는, 스티어링 조작의 타각에 기초하여 차량 V의 운전 상태를 전환해도 되고, 액셀러레이터 페달 또는 브레이크 페달의 답입량에 기초하여 차량 V의 운전 상태를 전환해도 된다.
이상, 제1 실시 형태에 따른 자동 운전 차량 시스템(100)에서는, 운전 조작의 조작량에 기초하여, 차량 V의 운전 상태가 자동 운전 상태, 수동 운전 상태 및 협조 운전 상태 중 어느 하나로 전환된다. 예를 들어, 자동 운전 상태에서 주행중에 대형 차량의 대향차가 나타난 경우에, 대형 차량으로부터 조금 떨어진 위치에서 주행하도록 운전자가 운전 조작을 행했을 때에는, 조작량이 개입 판정 임계값 T1 이상 또한 수동 운전 개시 임계값 T2 미만이 되었을 때, 운전 상태 전환부(16)에 의해 차량 V의 운전 상태가 협조 운전 상태로 전환된다. 그리고, 대향차와 엇갈린 후에 운전자가 운전 조작을 멈추었을 때에는, 운전 상태 전환부(16)에 의해 차량 V의 운전 상태가 자동 운전 상태로 전환된다. 이로 인해, 이 자동 운전 차량 시스템(100)은, 자동 운전 상태의 차량 V에 대하여 운전자가 일시적으로 개입하는 경우에 운전자가 번거로움을 느끼는 것을 저감시킬 수 있다.
또한, 제1 실시 형태에 따른 자동 운전 차량 시스템(100)에서는, 운전 조작 정보 취득부(15)는, 주행 계획에 포함되는 스티어링의 제어 목표값에 따라서 차량 V의 스티어링이 회전하는 경우에는, 차량 V의 스티어링의 회전 상태 검출값과 주행 계획에 포함되는 스티어링의 제어 목표값과의 차분을 스티어링 조작의 조작량으로서 취득할 수 있다. 또한, 운전 조작 정보 취득부(15)는, 주행 계획에 포함되는 액셀러레이터 페달의 제어 목표값에 따라서 차량 V의 액셀러레이터 페달의 페달 위치가 이동하는 경우에는, 차량 V의 액셀러레이터 페달의 페달 위치 검출값과 주행 계획에 포함되는 액셀러레이터 페달의 제어 목표값과의 차분을 액셀러레이터 조작의 조작량으로서 취득할 수 있다. 또한, 운전 조작 정보 취득부(15)는, 주행 계획에 포함되는 브레이크 페달의 제어 목표값에 따라서 차량 V의 브레이크 페달의 페달 위치가 이동하는 경우에는, 차량 V의 브레이크 페달의 페달 위치 검출값과 주행 계획에 포함되는 브레이크 페달의 제어 목표값과의 차분을 브레이크 조작의 조작량으로서 취득할 수 있다. 즉, 운전 조작 정보 취득부(15)는, 제어 목표값에 따라서 스티어링이 회전하고 있을 때, 또는 액셀러레이터 페달 또는 브레이크 페달의 페달 위치가 이동하고 있을 때이더라도, 운전자의 조작량을 취득할 수 있다. 다시 말하면, 운전 조작 정보 취득부(15)는, 시스템측이 운전자의 조작부를 움직이게 하고 있는 경우이더라도, 당해 조작부에 대한 운전자의 운전 조작의 조작량을 취득할 수 있다.
또한, 제1 실시 형태에 따른 자동 운전 차량 시스템(100)에서는, 운전 상태 전환부(16)는, 차량 V의 운전 상태가 수동 운전 상태인 경우에, 조작량이 수동 운전 개시 임계값 미만이 되었을 때에도, 운전 상태를 수동 운전 상태로 유지할 수 있다. 자동 운전 차량 시스템(100)은, 운전자가 수동 운전 상태의 계속을 의도하여 충분한 조작량에서의 운전 조작을 행한 경우 또는 운전 조작이 충분히 계속되었을 때에는, 자동 운전 상태로의 전환을 행하지 않기 때문에, 수동 운전 상태의 계속을 요망하는 운전자가 운전 상태의 전환의 번거로움을 느끼는 것을 저감시킬 수 있다.
또한, 제1 실시 형태에 따른 자동 운전 차량 시스템(100)에서는, 운전자의 자동 운전 개시의 요구 조작을 입력하는 자동 운전 ON/OFF 스위치(70)를 더 구비하고, 운전 상태 전환부(16)는, 차량 V의 운전 상태가 수동 운전 상태인 경우에 자동 운전 ON/OFF 스위치(70)에 요구 조작이 입력될 때까지는, 차량 V의 운전 상태를 수동 운전 상태로 유지할 수 있다. 따라서, 자동 운전 차량 시스템(100)은, 운전자로부터 자동 운전 개시의 요구가 있을 때까지 자동 운전 상태로의 전환을 행하지 않기 때문에, 수동 운전 상태의 계속을 요망하는 운전자가 운전 상태의 전환의 번거로움을 느끼는 것을 저감시킬 수 있다.
<제2 실시 형태>
다음으로, 제2 실시 형태에 따른 자동 운전 차량 시스템에 대하여 설명한다. 본 실시 형태의 설명에서는, 제1 실시 형태와 동일한 구성 및 처리에 대해서는 설명을 생략하고, 제1 실시 형태와 상이한 점에 대하여 설명한다.
본 실시 형태에 따른 자동 운전 차량 시스템은, 제1 실시 형태에 따른 자동 운전 차량 시스템(100)과 동일 구성이며, ECU(10)의 운전 조작 정보 취득부(15) 및 운전 상태 전환부(16)의 기능만이 상이하다.
운전 조작 정보 취득부(15)는, 차량 V의 스티어링 조작, 액셀러레이터 조작 및 브레이크 조작 중 적어도 하나에 관한 운전자의 운전 조작의 계속 시간에 따른 계속 카운트를, 운전 조작 정보로서 취득한다. 운전 조작의 계속 시간이란, 소정의 임계값 이상의 조작량이 계속되는 시간이다. 예를 들어, 운전자의 운전 조작이 스티어링 조작인 경우, 스티어링 조작의 계속 시간은, 소정의 임계값 이상의 조타 토크의 입력이 계속된 시간이다. 예를 들어, 운전자의 운전 조작이 액셀러레이터 조작 또는 브레이크 조작인 경우, 액셀러레이터 조작 또는 브레이크 조작의 계속 시간은, 소정의 임계값 이상의 페달 답입량이 계속된 시간이다. 소정의 임계값은, 미리 설정된 값이며, 운전자의 조작 개입의 유무를 판정하기 위한 임계값이다. 예를 들어, 소정의 임계값은, 제1 실시 형태에 있어서 설명된 개입 판정 임계값 T1을 사용해도 된다. 또한, 소정의 임계값은, 스티어링 조작, 액셀러레이터 조작 및 브레이크 조작의 각각에 대하여 설정된다. 계속 카운트란, 운전 조작의 계속 시간에 따라서 카운트된 값이다. 계속 카운트는, 예를 들어 운전 조작의 계속 시간이 커질수록 큰 값으로 된다. 계속 카운트의 산출 방법에 대해서는 후술한다. 또한, 운전 조작이 중단되었을 때에는 소정의 임계값 이상의 조타 토크가 입력되지 않은 상태로 된다. 이 경우에는, 계속 카운트가 리셋된다. 운전 조작 정보 취득부(15)는, 계측한 계속 카운트를 운전 상태 전환부(16)로 출력한다.
운전 상태 전환부(16)는, 운전 조작 정보 취득부(15)에 의해 취득된 계속 카운트에 기초하여 차량 V의 운전 상태를 전환한다. 이하에서는, 운전 조작의 일례인 스티어링 조작의 계속 카운트에 기초하여 운전 상태 전환부(16)가 차량 V의 운전 상태를 전환하는 경우를 설명한다.
도 7a 내지 7c는, 스티어링 조작에 따른 계속 카운트와 차량 V의 운전 상태의 천이와의 관계의 일례를 설명하는 도면이다. 도 7a에 도시한 횡축은 계속 카운트[sec]이며, 종축은 운전 상태를 나타내고 있다. 도 7a에 도시한 바와 같이, 차량 V의 운전 상태에는, 자동 운전 상태, 협조 운전 상태 및 수동 운전 상태의 3가지 상태가 있다. 이 운전 상태의 내용은, 제1 실시 형태와 동일하다.
운전 상태 전환부(16)는, 자동 운전 상태, 협조 운전 상태 및 수동 운전 상태를 스티어링 조작에 따른 계속 카운트에 기초하여 전환한다. 스티어링 조작에 따른 계속 카운트가 제1 임계값 K1 미만인 경우에는, 차량 V의 운전 상태는 자동 운전 상태로 된다. 제1 임계값 K1은, 미리 설정된 값이며, 자동 운전 상태로부터 협조 운전 상태로의 전환을 판정하기 위해 사용되는 임계값이다. 스티어링 조작에 따른 계속 카운트가 제1 임계값 K1 이상 또한 제2 임계값 K2 미만인 경우에는, 차량 V의 운전 상태는 협조 운전 상태로 된다. 제2 임계값 K2는, 미리 설정된 값이며, 협조 운전 상태로부터 수동 운전 상태로의 전환을 판정하기 위한 임계값이다. 스티어링 조작에 따른 계속 카운트가 제2 임계값 K2 이상인 경우에는, 차량 V의 운전 상태는 수동 운전 상태로 된다.
다음으로, 차량 V의 운전 상태의 결정(유지 또는 천이)에 대하여 설명한다. 처음에, 자동 운전 상태의 유지 또는 천이를 설명한다. 운전 상태 전환부(16)는, 차량 V의 운전 상태가 자동 운전 상태인 경우에, 스티어링 조작에 따른 계속 카운트가 제1 임계값 K1 미만일 때에는, 차량 V의 운전 상태를 자동 운전 상태로 유지한다. 이에 의해, 예를 들어 소정기간 동안, 운전자가 의도치 않고 스티어링 휠에 접촉한 경우 등, 자동 운전의 해제를 의도하지 않은 운전 조작이 검출된 경우이더라도, 자동 운전 상태가 해제되지 않는다. 이로 인해, 운전 상태 전환부(16)는, 운전자가 의도하지 않은 자동 운전 해제 시마다, 운전자에 의한 자동 운전 개시의 지시를 행하기 위해서 자동 운전 ON/OFF 스위치(70)의 조작을 피할 수 있다. 이로 인해, 운전자가 번거로움을 느끼는 것을 저감시킬 수 있다.
또한, 운전 상태 전환부(16)는, 차량 V의 운전 상태가 자동 운전 상태인 경우에, 스티어링 조작에 따른 계속 카운트가 제1 임계값 K1 이상 또한 제2 임계값 K2 미만이 되었을 때에는, 차량 V의 운전 상태를 협조 운전 상태로 전환한다. 이에 의해, 예를 들어 운전자가 자동 운전 상태의 차량 V에 개입하기 위해서 제1 임계값 K1 이상 또한 제2 임계값 K2 미만의 계속 카운트로 스티어링 휠을 조작한 경우에는, 차량 V의 운전 상태가 자동 운전 상태로부터 협조 운전 상태로 천이한다. 예를 들어, 자동 운전 상태에서 주행중에 대형 차량의 대향차가 나타난 경우에 있어서, 대형 차량으로부터 조금 떨어진 위치에서 일시적으로 주행하도록, 소정의 기간, 운전자가 스티어링 조작을 행했을 때, 운전 상태 전환부(16)에 의해 차량 V의 운전 상태가 협조 운전 상태로 전환된다. 이 경우, 차량 V는 시스템 개입이 가능한 상태에서 운전자의 스티어링 조작량에 기초하여 주행하기 때문에, 운전자의 운전 조작에 기초하는 위치에서 차량 V를 주행시킬 수 있다.
운전 상태 전환부(16)는, 차량 V의 운전 상태가 자동 운전 상태인 경우에, 스티어링 조작에 따른 계속 카운트가 제2 임계값 K2 이상으로 되었을 때에는, 차량 V의 운전 상태를 수동 운전 상태로 전환해도 된다. 즉, 차량 V의 운전 상태는, 협조 운전 상태를 거치지 않고, 자동 운전 상태로부터 수동 운전 상태로 직접 천이해도 된다.
다음으로, 협조 운전 상태의 유지 또는 천이를 설명한다. 운전 상태 전환부(16)는, 차량 V의 운전 상태가 협조 운전 상태인 경우에, 스티어링 조작에 따른 계속 카운트가 제1 임계값 K1 미만이 되었을 때에는, 차량 V의 운전 상태를 협조 운전 상태로부터 자동 운전 상태로 전환한다. 이에 의해, 예를 들어 대향차인 대형 차량으로부터 조금 떨어진 위치에서 주행하도록 운전자가 운전 조작을 행함과 함께 대향차와 엇갈린 후에 운전자가 운전 조작을 멈추었을 때에는, 운전 상태 전환부(16)에 의해 차량 V의 운전 상태가 협조 운전 상태로부터 자동 운전 상태로 전환된다. 이와 같이, 조작 개입이 일시적인 경우에, 스티어링 조작에 따른 계속 카운트에 기초하여 자동 운전 상태로 자동으로 전환되기 때문에, 운전 상태 전환부(16)는, 일시적인 자동 운전의 해제 시마다, 운전자가 자동 운전 개시의 지시를 행하기 위해서 자동 운전 ON/OFF 스위치(70)를 조작하는 것을 피할 수 있다. 이로 인해, 운전 상태 전환부(16)는, 운전자가 번거로움을 느끼는 것을 저감시킬 수 있다.
운전 상태 전환부(16)는, 차량 V의 운전 상태가 협조 운전 상태인 경우에, 스티어링 조작에 따른 계속 카운트가 제1 임계값 K1 이상 또한 제2 임계값 K2 미만을 유지하고 있을 때에는, 협조 운전 상태를 유지한다. 그리고, 운전 상태 전환부(16)는, 차량 V의 운전 상태가 협조 운전 상태인 경우에, 스티어링 조작에 따른 계속 카운트가 제2 임계값 K2 이상으로 되었을 때에는, 차량 V의 운전 상태를 협조 운전 상태로부터 수동 운전 상태로 전환한다. 이에 의해, 시스템 개입을 할 수 없는 상태에서 운전자의 스티어링 조작의 조작량이 차량 V의 주행에 반영된다.
다음으로, 수동 운전 상태의 유지 또는 천이를 설명한다. 운전 상태 전환부(16)는, 차량 V의 운전 상태가 수동 운전 상태인 경우에, 스티어링 조작에 따른 계속 카운트가 제2 임계값 K2 미만이 되었을 때에도, 운전 상태를 수동 운전 상태로 유지한다. 이 경우, 운전자가 수동 운전 상태의 계속을 의도하여, 장기간, 스티어링 조작을 행했을 때에는, 이후에 있어서 자동 운전 상태 또는 협조 운전 상태로의 전환이 한정, 예를 들어 자동 운전 상태 또는 협조 운전 상태로의 전환이 금지 또는 제한되기 때문에, 운전자가 자동 운전 종료의 지시를 행하기 위해서 자동 운전 ON/OFF 스위치(70)를 조작할 필요가 없어질 수 있다. 이로 인해, 운전자가 번거로움을 느끼는 것을 저감시킬 수 있다.
운전 상태 전환부(16)는, 차량 V의 운전 상태가 수동 운전 상태인 경우에 자동 운전 ON/OFF 스위치(70)에 자동 운전 개시의 요구 조작이 입력될 때까지는, 수동 운전 상태를 유지한다. 즉, 자동 운전 개시의 요구 조작이 입력될 때까지, 스티어링 조작에 따른 계속 카운트가 제2 임계값 K2 미만이 된 경우라도 협조 운전 상태 또는 자동 운전 상태로 천이하는 것을 제한한다. 또한, 수동 운전 상태를 유지하는 기간은 상기로 한정되지 않으며, 예를 들어 운전 상태 전환부(16)는, 미리 정한 기간에 있어서 수동 운전을 유지해도 된다. 또한, 자동 운전 개시의 요구 조작의 입력은 자동 운전 ON/OFF 스위치(70)로 한정되지 않으며, 공지된 입력 수단을 사용할 수 있다.
이상, 도 7a를 이용하여 설명한 바와 같이, 자동 운전 상태와 협조 운전 상태 사이의 천이는, 제1 임계값 K1과 스티어링 조작에 기초하는 계속 카운트와의 비교에 의해 판정되고, 가역적인 천이이다. 한편, 협조 운전 상태와 수동 운전 상태의 천이는, 제2 임계값 K2와 스티어링 조작에 기초하는 계속 카운트와의 비교에 의해 판정되지만, 협조 운전 상태로부터 수동 운전 상태로의 천이만이 허용되고 있는 불가역적인 천이이다다.
다음으로, 스티어링 조작에 따른 계속 카운트의 가산 처리에 대하여 설명한다. 스티어링 조작에 따른 계속 카운트의 가산 처리는, 일반적으로 공지된 카운트업 기능을 사용한 처리이다. 예를 들어, 운전 상태 전환부(16)는, 스티어링 조작에 따른 계속 카운트의 초기값을 세트하고, ECU(10)에 구비되는 CPU의 처리 주기마다, 계속 카운트의 초기값 또는 전회값에 CPU의 처리 시간을 가산하는 카운트업을 행한다. 운전 상태 전환부(16)는, 소정의 임계값 이상의 조타 토크의 입력이 있는지 여부를 판정하고, 입력이 있는 경우에는, 가산 처리를 행한다. 이 가산 처리에 대하여, 도 7a를 이용하여 설명한다. 도 7a에서는, 자동 운전 상태에 있어서 가산 처리가 행해진 경우를 나타내고 있다. 도 7a의 원으로 표현된 속 빈 점은 시간에서 주어진 점에서 스티어링 조작에 따른 현재의 계속 카운트를 나타내고 있다. 즉, 도 7a에서는, 소정의 임계값 이상의 조타 토크가 입력되고, 스티어링 조작에 따른 계속 카운트가 가산 처리에 의해 증가하고 있다. 스티어링 조작에 따른 계속 카운트가 제1 임계값 K1 미만일 때에는, 차량 V의 운전 상태가 자동 운전 상태로 유지되고, 스티어링 조작에 따른 계속 카운트가 제1 임계값 K1 이상으로 되었을 때, 차량 V의 운전 상태가 자동 운전 상태로부터 협조 운전 상태로 전환된다. 이와 같이, 가산 처리에 의해 스티어링 조작에 따른 계속 카운트가 증가하고, 차량 V의 운전 상태가 전환된다.
또한, 카운트업은, CPU의 처리 시간에 소정의 계수를 적산하고, 적산된 값을 스티어링 조작에 따른 계속 카운트의 전회값에 가산하는 카운트업을 행해도 된다. 또한, 소정의 계수를 운전자의 소정의 임계값 이상인 운전자에 의해 입력된 조타 토크의 누적값으로 하여도 된다. 이 경우, 스티어링 조작에 따른 계속 카운트의 증가 스피드를 스티어링 조작에 따른 조작량에 의해 조정할 수 있기 때문에, 운전자는 수동 운전 상태로 바로 전환할 수도 있다.
다음으로, 소정의 임계값 이상의 조타 토크의 입력이 더이상 없는 경우의 스티어링 조작에 따른 계속 카운트의 처리에 대하여 설명한다. 운전 상태 전환부(16)는, 소정의 임계값 이상의 조타 토크의 더이상 입력이 없는 경우, 스티어링 조작에 따른 계속 카운트를 0으로 리셋한다. 이 처리에 대하여, 도 7b, 도 7c를 이용하여 설명한다. 도 7b는, 도 7a에 도시한 계속 카운트 후에, 소정의 임계값 이상의 조타 토크가 더이상 입력되지 않게 된 경우이다. 이 경우, 스티어링 조작에 따른 계속 카운트는 0으로 리셋되고, 자동 운전 상태로 전환된다. 그 후, 소정의 임계값 이상의 조타 토크가 입력된 경우, 도 7c에 도시한 바와 같이, 계속 카운트가 0으로부터 카운트된다.
또한, 운전 상태 전환부(16)는, 스티어링 조작이 중단되었을 때에는, 계속 카운트를 0으로 리셋함과 함께, 스티어링 조작에 따른 계속 카운트의 전회값을 기억부, 예를 들어 메모리, 에 기억하고, 스티어링 조작이 재개되었을 때, 기억된 전회값을 스티어링 조작에 따른 계속 카운트의 초기값으로 설정할 수 있다. 즉, 운전 조작 정보 취득부(15)는, 운전 조작이 중단되었을 때에는, 스티어링 조작에 따른 계속 카운트의 카운트를 중단할 수 있다. 또는, 운전 조작 정보 취득부(15)는, 스티어링 조작이 중단되었을 때에는, 스티어링 조작에 따른 계속 카운트의 전회값을 기억부에 기억함과 함께, 기억부에 기억된 전회값을 시간 경과에 따라서 감산하고, 감산된 전회값을 스티어링 조작에 따른 계속 카운트의 초기값으로 설정해도 된다. 즉, 운전 조작 정보 취득부(15)는, 계속 카운트의 초기값을 변경하여 설정할 수 있다. 이 설정 처리는, 일반적인 공지된 카운트다운 기능을 사용할 수 있다. 예를 들어, ECU(10)에 구비되는 CPU의 처리 주기마다, CPU의 처리 시간을, 기억부에 기억된 계속 카운트의 전회값으로부터 감산하는 카운트다운이 행해진다. 또한, 운전 조작 정보 취득부(15)는, 계속 카운트의 전회값이 0인 경우에는, 카운트다운을 행하지 않는다. 또한, 운전 조작 정보 취득부(15)는, CPU의 처리 시간에 소정의 계수를 적산하고, 적산된 값을 계속 카운트의 전회값으로부터 감산하는 카운트다운을 행해도 된다. 이와 같이 구성함으로써, 계속 카운트의 초기값 감소 스피드를 조정할 수 있다.
도 8a 내지 8c는, 운전 조작의 계속 카운트와 차량 V의 운전 상태의 천이와의 관계의 다른 예를 설명하는 도면이다. 도 8a에 도시한 횡축은 계속 카운트[sec]이며, 종축은 차량 V의 운전 상태를 나타내고 있다. 도 8a는, 도 7a와 마찬가지로, 자동 운전 상태에 있어서 가산 처리가 행해진 경우를 나타내고 있다. 도 8b는, 도 8a에 도시한 계속 카운트일 때, 소정의 임계값 이상의 조타 토크가 입력되지 않게 된 경우에서의, 기억부에 기억된 계속 카운트의 초기값(초기 계속 카운트)이다. 도 8c는, 도 8b의 후에, 소정의 임계값 이상의 조타 토크가 입력된 경우의 계속 카운트를 나타내고 있다. 소정의 임계값 이상의 조타 토크가 계속해서 입력되면, 도 8a에 도시한 바와 같이 계속 카운트는 카운트업되고, 차량 V의 운전 상태는 자동 운전 상태로부터 협조 운전 상태로 전환된다. 그 후, 소정의 임계값 이상의 조타 토크가 더이상 입력되지 않게 된 경우, 계속 카운트는 0으로 리셋되고, 자동 운전 상태로 전환됨과 함께, 도 8b에 도시한 바와 같이, 기억된 초기값으로 되는 초기 계속 카운트가 카운트다운된다. 그 후, 소정의 임계값 이상의 조타 토크가 입력된 경우, 도 8c에 도시한 바와 같이, 감산된 전회값이 초기값으로서 설정되고, 계속 카운트의 카운트업이 재개됨과 함께, 차량 V의 운전 상태는 자동 운전 상태로부터 협조 운전 상태로 전환된다. 이와 같이, 계속 카운트를 일시적으로 중단할 수 있다. 계속 카운트를 리셋 후에, 전회값을 사용하여 카운트다운을 재개시킴으로써, 전회까지의 운전자의 의도를 반영시킨 계속 카운트를 사용할 수 있으므로, 계속 카운트를 0으로 리셋하는 경우에 비하여, 수동 운전 상태로 전환할 때까지의 시간을 단축할 수 있다.
다음으로, 자동 운전 차량 시스템(100)이 행하는 차량 V의 운전 상태의 전환 처리에 대하여 설명한다. 도 9는, 스티어링 조작의 계속 카운트를 사용하여 수동 운전 상태인 차량 V의 운전 상태를 전환하는 전환 처리의 일례를 설명하는 흐름도이다. 도 9에 도시한 제어 처리는, 차량 V가 수동 운전 상태인 경우에 소정의 주기로 반복하여 실행된다.
도 9에 도시한 바와 같이, 우선, 운전 상태 전환부(16)는, 차량 V의 운전 상태가 수동 운전 상태인 경우에 자동 운전 ON/OFF 스위치(70)에 자동 운전 개시의 요구 조작이 입력되었는지 여부를 판정한다(S44). 운전 상태 전환부(16)는, 자동 운전 ON/OFF 스위치(70)에 자동 운전 개시의 요구 조작이 입력되었다고 판정된 경우에는, 개입 판정 임계값 T1을 사용한 판정 처리(S46)를 행한다.
운전 상태 전환부(16)는, S46에 나타내는 개입 판정 임계값 T1을 사용한 판정 처리로서, 내부 센서(3)의 검출 결과에 기초하는 조작량(조타 토크)이 개입 판정 임계값 T1 미만인지 여부를 판정한다. 운전 상태 전환부(16)는, 내부 센서(3)의 검출 결과에 기초하는 조타 토크가 개입 판정 임계값 T1 미만이 아니라고 판정된 경우에는, 계속 카운트의 가산 처리(S48)로 이행한다.
운전 상태 전환부(16)는, S48에 나타내는 가산 처리로서, 스티어링 조작의 계속 카운트를 증가시키는 처리를 행한다. 그 후, 운전 상태 전환부(16)는, S52에 나타내는 제1 임계값 K1을 사용한 판정 처리로서, 스티어링 조작의 계속 카운트가 제1 임계값 K1 미만인지 여부를 판정한다. 운전 상태 전환부(16)는, 스티어링 조작의 계속 카운트가 제1 임계값 K1 미만이라고 판정된 경우에는, 운전 상태를 자동 운전 상태로 전환한다(S54). S54에 나타내는 처리가 종료되면, 도 9에 도시한 흐름도를 종료한다. 또한, 차량 V의 운전 상태는 수동 운전 상태로부터 자동 운전 상태로 천이하고, 도 9에 도시한 흐름도의 전제인 수동 운전 상태가 아니게 되기 때문에, 이 후에 도 9에 도시한 흐름도를 반복하는 처리는 행해지지 않고, 후술하는 도 11에 도시한 흐름도가 개시된다.
한편, 운전 상태 전환부(16)는, 스티어링 조작의 계속 카운트가 제1 임계값 K1 미만이 아니라고 판정된 경우에는, 제2 임계값 K2를 사용한 판정 처리(S56)를 행한다. 운전 상태 전환부(16)는, S56에 나타내는 제2 임계값 K2를 사용한 판정 처리로서, 스티어링 조작의 계속 카운트가 제2 임계값 K2 미만인지 여부를 판정한다. 운전 상태 전환부(16)는, 스티어링 조작의 계속 카운트가 제2 임계값 K2 미만이라고 판정된 경우에는, 차량 V의 운전 상태를 협조 운전 상태로 전환한다(S58). S58에 나타내는 전환 처리가 종료되면, 도 9에 도시한 흐름도를 종료한다. 또한, 차량 V의 운전 상태는 수동 운전 상태로부터 협조 운전 상태로 천이하고, 도 9에 도시한 흐름도의 전제인 수동 운전 상태가 아니게 되기 때문에, 이 후에 도 9에 도시한 흐름도를 반복하는 처리는 행해지지 않고, 후술하는 도 11에 도시한 흐름도가 개시된다.
한편, 운전 상태 전환부(16)는, 스티어링 조작의 계속 카운트가 제2 임계값 K2 미만이 아니라고 판정된 경우에는, 수동 운전 상태를 유지한다(S60). 마찬가지로, 운전 상태 전환부(16)는, 자동 운전 ON/OFF 스위치(70)에 자동 운전 개시의 요구 조작이 입력되지 않았다고 판정된 경우에는, 수동 운전 상태를 유지한다(S60). 그리고, 도 9에 도시한 흐름도를 종료한다. 또한, 차량 V의 운전 상태는 수동 운전 상태로부터 천이하지 않았기 때문에, 이 후에 도 9에 도시한 흐름도가 반복하여 실행된다.
또한, S46에 있어서, 운전 상태 전환부(16)는, 내부 센서(3)의 검출 결과에 기초하는 조타 토크가 개입 판정 임계값 T1 미만이라고 판정된 경우에는, 초기값 설정 처리(S50)로 이행한다. S50의 처리에서는, 계속 카운트의 초기값으로서 0, 기억된 전회값, 또는 감산 처리된 전회값을 입력한다.
여기서, 계속 카운트의 초기값이 변경되는 경우를 상세히 설명한다. 도 10은, S50의 초기값 설정 처리를 설명하는 흐름도이다. 도 10에 도시한 바와 같이, 처음에, 운전 상태 전환부(16)는, 현재의 계속 카운트가 0인지 여부를 판정한다(S500). 계속 카운트가 0이라고 판정된 경우에는, 운전 상태 전환부(16)는, 도 10에 도시한 흐름도를 종료한다. 한편, 계속 카운트가 0이 아니라고 판정된 경우에는, 운전 상태 전환부(16)는, 초기 계속 카운트의 판독 처리(S502)를 행한다.
운전 상태 전환부(16)는, S502에 나타내는 초기 계속 카운트의 판독 처리로서, 기억부에 기억된 초기 계속 카운트를 판독한다. 기억부에 기억된 초기 계속 카운트는, 내부 센서(3)의 검출 결과에 기초하는 조타 토크가 개입 판정 임계값 T1 미만이라고 판정된 경우에, 운전 상태 전환부(16)에 의해 기억부에 기억된 계속 카운트를 초기값으로서 갱신된다. 따라서, S502에 나타내는 판독 처리의 첫회는, 내부 센서(3)의 검출 결과에 기초하는 조타 토크가 개입 판정 임계값 T1 미만이라고 판정된 시점에서의 계속 카운트를, 초기 계속 카운트로서 판독하는 처리로 된다. 그리고, 내부 센서(3)의 검출 결과에 기초하는 조타 토크가 개입 판정 임계값 T1 이상이라고 판정될 때까지 계속되는 이후의 판독 처리는, 갱신된 초기 계속 카운트(즉 초기 계속 카운트의 전회값)를 초기 계속 카운트로서 판독하는 처리로 된다. 운전 상태 전환부(16)는, 초기 계속 카운트의 판독 처리가 완료되면, 초기 계속 카운트의 감산 처리(S504)로 이행한다.
운전 상태 전환부(16)는, S504에 나타내는 초기 계속 카운트의 감산 처리로서, S502의 처리에 의해 판독된 초기 계속 카운트를 감소시킨다. 운전 상태 전환부(16)는, 초기 계속 카운트의 감산 처리가 완료되면, 초기 계속 카운트의 기입 처리(S506)로 이행한다.
운전 상태 전환부(16)는, S506에 나타내는 초기 계속 카운트의 기입 처리로서, S504의 처리에 의해 감산된 초기 계속 카운트를 기억부에 기억한다. 운전 상태 전환부(16)는, 초기 계속 카운트의 기입 처리가 완료되면, 도 10에 도시한 흐름도를 종료한다.
이상, 도 10에 도시한 흐름도가 실행됨으로써, 초기 계속 카운트가 기억되고, 중단되고 있던 스티어링 조작의 복귀 시에 있어서의 계속 카운트의 초기값으로 설정된다.
도 9의 흐름도로 되돌아가서, S50의 처리가 종료되면, 운전 상태 전환부(16)는, 차량 V의 운전 상태를 자동 운전 상태로 전환한다(S54). 그리고, S54에 나타내는 처리가 종료되면, 도 9에 도시한 흐름도를 종료한다. 또한, 차량 V의 운전 상태는 수동 운전 상태로부터 자동 운전 상태로 천이하고, 도 9에 도시한 흐름도의 전제인 수동 운전 상태가 아니게 되기 때문에, 이 후에 도 9에 도시한 흐름도를 반복하는 처리는 행해지지 않고, 후술하는 도 11에 도시한 흐름도가 개시된다.
다음으로, 차량 V의 운전 상태가 자동 운전 상태 또는 협조 운전 상태인 경우에 있어서, 자동 운전 차량 시스템(100)이 행하는 차량 V의 운전 상태의 전환 처리에 대하여 설명한다. 도 11은, 운전 조작의 계속 카운트를 사용하여 자동 운전 상태 또는 협조 운전 상태인 차량 V의 운전 상태를 전환하는 전환 처리의 일례를 설명하는 흐름도이다. 도 11에 도시한 제어 처리는, 차량 V가 자동 운전 상태 또는 협조 운전 상태인 경우에 소정의 주기로 반복 실행된다.
도 11에 도시한 바와 같이, 우선, 운전 상태 전환부(16)는, S66에 나타내는 개입 판정 임계값 T1을 사용한 판정 처리로서, 내부 센서(3)의 검출 결과에 기초하는 조작량(토크)이 개입 판정 임계값 T1 미만인지 여부를 판정한다. 운전 상태 전환부(16)는, 내부 센서(3)의 검출 결과에 기초하는 토크가 개입 판정 임계값 T1 미만이 아니라고 판정된 경우에는, 계속 카운트의 가산 처리(S68)로 이행한다.
운전 상태 전환부(16)는, S68에 나타내는 가산 처리로서, 계속 카운트를 증가시키는 처리를 행한다. 그 후, 운전 상태 전환부(16)는, S72에 나타내는 제1 임계값 K1을 사용한 판정 처리로서, 계속 카운트가 제1 임계값 K1 미만인지 여부를 판정한다. 운전 상태 전환부(16)는, 계속 카운트가 제1 임계값 K1 미만이라고 판정된 경우에는, 차량 V의 운전 상태를 자동 운전 상태로 결정한다(S74). 즉, 운전 상태 전환부(16)는, 차량 V의 운전 상태가 자동 운전 상태인 경우에는, 자동 운전 상태를 유지하고, 차량 V의 운전 상태가 협조 운전 상태인 경우에는, 자동 운전 상태로 전환한다. S74에 나타내는 처리가 종료되면, 도 11에 도시한 흐름도를 종료한다. 또한, 차량 V의 운전 상태는 수동 운전 상태로 천이하지 않았기 때문에, 이 후에 도 11에 도시한 흐름도가 반복하여 실행된다.
한편, 운전 상태 전환부(16)는, 계속 카운트가 제1 임계값 K1 미만이 아니라고 판정된 경우에는, 제2 임계값 K2를 사용한 판정 처리(S76)를 행한다. 운전 상태 전환부(16)는, S76에 나타내는 제2 임계값 K2를 사용한 판정 처리로서, 계속 카운트가 제2 임계값 K2 미만인지 여부를 판정한다. 운전 상태 전환부(16)는, 계속 카운트가 제2 임계값 K2 미만이라고 판정된 경우에는, 차량 V의 운전 상태를 협조 운전 상태로 결정한다(S78). 즉, 운전 상태 전환부(16)는, 차량 V의 운전 상태가 자동 운전 상태인 경우에는, 협조 운전 상태로 전환하고, 차량 V의 운전 상태가 협조 운전 상태인 경우에는, 협조 운전 상태를 유지한다. S78에 나타내는 처리가 종료되면, 도 11에 도시한 흐름도를 종료한다. 또한, 운전 상태는 수동 운전 상태로 천이하지 않았기 때문에, 이 후에 도 11에 도시한 흐름도가 반복하여 실행된다.
한편, 운전 상태 전환부(16)는, 계속 카운트가 제2 임계값 K2 미만이 아니라고 판정된 경우에는, 수동 운전 상태로 전환한다(S80). 그리고, 도 11에 도시한 흐름도를 종료한다. 또한, 차량 V의 운전 상태는 자동 운전 상태 또는 협조 운전 상태로부터 수동 운전 상태로 천이하고, 도 11에 도시한 흐름도의 전제인 자동 운전 상태 또는 협조 운전 상태가 아니게 되기 때문에, 이 후에 도 11에 도시한 흐름도를 반복하는 처리는 행해지지 않고, 도 9에 도시한 흐름도가 개시된다.
또한, S66에 있어서, 운전 상태 전환부(16)는, 내부 센서(3)의 검출 결과에 기초하는 조타 토크가 개입 판정 임계값 T1 미만이라고 판정된 경우에는, 초기값 설정 처리(S70)로 이행한다. S70의 처리에서는, 계속 카운트의 초기값으로서 0, 기억된 전회값, 또는 감산 처리된 전회값을 입력한다. 이 초기값 설정 처리는, S50의 처리와 동일하므로 설명은 생략한다.
이상, 도 9 내지 도 11에 도시한 바와 같이, 운전 상태 전환부(16)에 의해, 자동 운전 상태, 협조 운전 상태 및 수동 운전 상태가 계속 카운트에 기초하여 전환된다. 또한, 도 9, 도 11에서는, 자동 운전 상태 또는 협조 운전 상태인 경우에, 자동 운전 ON/OFF 스위치(70)에 자동 운전 개시의 요구 조작이 입력된 후에 자동 운전 종료의 요구 조작이 입력되었을 때에 대해서는 도시를 생략하였지만, 이 경우, 운전 상태 전환부(16)는, 자동 운전 상태 또는 협조 운전 상태로부터 수동 운전 상태로 전환하는 처리를 행한다.
상기 설명에서는, 운전 조작의 일례인 스티어링 조작의 조작량(조타 토크)의 계속 카운트에 기초하여 운전 상태 전환부(16)가 차량 V의 운전 상태를 전환하는 경우를 설명하였지만, 조타 토크를 타각으로 치환해도 되고, 액셀러레이터 페달 또는 브레이크 페달의 답입량(페달 위치)으로 치환해도 된다. 즉, 운전 상태 전환부(16)는, 스티어링 조작의 타각의 계속 카운트에 기초하여 차량 V의 운전 상태를 전환해도 되고, 액셀러레이터 페달 또는 브레이크 페달의 답입량에 기초하여 차량 V의 운전 상태를 전환해도 된다.
이상, 제2 실시 형태에 따른 자동 운전 차량 시스템(100)에서는, 운전 조작의 계속 카운트에 기초하여, 자동 운전 상태, 수동 운전 상태 및 협조 운전 상태 중 어느 하나로 전환된다. 예를 들어, 자동 운전 상태에서 주행중에 대형 차량의 대향차가 나타난 경우에, 대형 차량으로부터 조금 떨어진 위치에서 주행하도록 운전자가 운전 조작을 행했을 때에는, 계속 카운트가 제1 임계값 K1 이상 또한 제2 임계값 K2 미만이 되었을 때, 운전 상태 전환부(16)에 의해 차량 V의 운전 상태가 협조 운전 상태로 전환된다. 그리고, 대향차와 엇갈린 후에 운전자가 운전 조작을 멈추었을 때에는, 운전 상태 전환부(16)에 의해 차량 V의 운전 상태가 자동 운전 상태로 전환된다. 이로 인해, 이 자동 운전 차량 시스템(100)은, 자동 운전 상태의 차량 V에 대하여 운전자가 일시적으로 개입하는 경우에 운전자가 번거로움을 느끼는 것을 저감시킬 수 있다.
또한, 제2 실시 형태에 따른 자동 운전 차량 시스템(100)에서는, 계속 시간에 따른 계속 카운트를 채용함으로써, 큰 조작량을 입력하지 않고, 수동 운전 상태에의 천이를 실현할 수 있다. 이로 인해, 차량의 거동을 방해하지 않고 수동 운전 상태로 천이시킬 수 있다.
이상, 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 전술한 실시 형태로 한정되지 않는다. 본 발명은 전술한 실시 형태를 비롯하여, 당업자의 지식에 기초하여 다양한 변경, 개량을 한 다양한 형태로 실시할 수 있다.
<변형예 1>
전술한 실시 형태에서는, 스티어링 조작, 액셀러레이터 조작 및 브레이크 조작 중 하나의 조작에 기초하여 운전 상태를 전환하는 예를 설명하였지만, 2 이상의 조작량에 기초하여, 운전 상태를 전환해도 된다. 도 12a 및 12b는, 스티어링 조작 및 브레이크 조작과 차량 V의 운전 상태의 천이와의 관계의 일례를 설명하는 도면이다. 도 12a에 도시한 횡축은 조타 토크[T]이며, 종축은 차량 V의 운전 상태를 나타내고 있다. 도 12b에 도시한 횡축은 브레이크 답입량[deg]이며, 종축은 차량 V의 운전 상태를 나타내고 있다. 여기서, 도 12a에 도시한 바와 같이, 조타 토크의 검출값이 TS이며, 검출값 TS가 개입 판정 임계값 T1 미만이라고 하자. 한편, 도 12b에 도시한 바와 같이, 브레이크 답입량의 검출값이 TB이며, 검출값 TB가 개입 판정 임계값 T3 이상 또한 수동 운전 개시 임계값 T4 미만이라고 하자. 이 경우, 조타 토크에 의해 판단된 경우에는 자동 운전 상태로 되고, 브레이크 답입량에 의해 판단된 경우에는 협조 운전 상태로 된다. 이와 같이, 2 이상의 조작량에 각각 대응하는 차량 V의 운전 상태가 상이하게 된다.
운전 상태 전환부(16)는, 차량 V의 운전 상태가 자동 운전 상태인 경우에, 조타 토크에 대응하는 운전 상태가 자동 운전 상태, 브레이크 답입량에 대응하는 운전 상태가 협조 운전 상태일 때에는, 차량 V의 운전 상태를 협조 운전 상태로 전환한다. 마찬가지로, 운전 상태 전환부(16)는, 차량 V의 운전 상태가 자동 운전 상태인 경우에, 조타 토크에 대응하는 운전 상태가 협조 운전 상태, 브레이크 답입량에 대응하는 운전 상태가 자동 운전 상태일 때에는, 차량 V의 운전 상태를 협조 운전 상태로 전환한다. 또한, 운전 상태 전환부(16)는, 차량 V의 운전 상태가 협조 운전 상태인 경우에, 조타 토크에 대응하는 운전 상태가 자동 운전 상태, 브레이크 답입량에 대응하는 운전 상태가 협조 운전 상태일 때에는, 차량 V의 운전 상태를 협조 운전 상태로 유지한다. 마찬가지로, 운전 상태 전환부(16)는, 차량 V의 운전 상태가 협조 운전 상태인 경우에, 조타 토크에 대응하는 운전 상태가 협조 운전 상태, 브레이크 답입량에 대응하는 운전 상태가 자동 운전 상태일 때에는, 차량 V의 운전 상태를 협조 운전 상태로 유지한다. 이와 같이, 자동 운전 상태의 유지 또는 자동 운전 상태로의 전환보다도, 협조 운전 상태로의 전환 또는 협조 운전 상태의 유지가 우선된다. 즉, 도 12a 및 12b의 예에서는, 차량 V의 운전 상태가 협조 운전 상태로 된다.
그리고, 운전 상태 전환부(16)는, 차량 V의 운전 상태가 협조 운전 상태인 경우에, 조타 토크에 대응하는 운전 상태가 협조 운전 상태, 브레이크 답입량에 대응하는 운전 상태가 수동 운전 상태일 때에는, 차량 V의 운전 상태를 수동 운전 상태로 전환한다. 마찬가지로, 운전 상태 전환부(16)는, 차량 V의 운전 상태가 협조 운전 상태인 경우에, 조타 토크에 대응하는 운전 상태가 수동 운전 상태, 브레이크 답입량에 대응하는 운전 상태가 협조 운전 상태일 때에는, 차량 V의 운전 상태를 수동 운전 상태로 전환한다. 이와 같이, 협조 운전 상태의 유지보다도, 수동 운전 상태로의 전환이 우선된다.
변형예 1에 따른 자동 운전 차량 시스템에 의하면, 운전자가 스티어링 조작과 액셀러레이터 조작을 행하는 경우에, 운전자가 수동 운전 상태로의 전환을 의도하여 스티어링 조작을 함과 함께 일시적인 액셀러레이터 조작을 했을 때, 액셀러레이터 조작의 해제에 기초하여 자동 운전 상태로 전환되는 것을 회피할 수 있다. 즉, 운전자의 의도가 가장 반영된 운전 조작에 기초하여, 운전 상태를 전환할 수 있다. 또한, 상기 변형예 1은, 운전 조작의 조작량을 사용하여 운전 상태를 전환하는 경우를 예로서 설명하였지만, 운전 조작의 계속 카운트를 사용하여 운전 상태를 전환하는 경우에도 적용할 수 있어, 동일한 효과를 발휘할 수 있다.
<변형예 2>
전술한 실시 형태에서는, 자동 운전 상태로부터 협조 운전 상태로의 전환의 임계값과, 협조 운전 상태로부터 자동 운전 상태로의 전환의 임계값을, 동일한 임계값을 사용한 경우를 설명하였지만, 동일하지 않은 임계값을 사용해도 된다. 도 13은, 조타 토크와 차량 V의 운전 상태의 천이와의 관계의 다른 예를 설명하는 도면이다. 도 13에 도시한 바와 같이, 자동 운전 상태로부터 협조 운전 상태로의 전환의 임계값을 T1로 하고, 협조 운전 상태로부터 자동 운전 상태로의 전환의 임계값을 T1보다도 작은 임계값 T0(소정 히스테리시스(hysteresis) 임계값)으로 할 수 있다. 즉, 차량 V의 운전 상태가 자동 운전 상태로부터 협조 운전 상태로 전환된 후, 조작량이 개입 판정 임계값 T1 미만이 되었을 때이더라도 임계값 T0 이상인 경우에는, 운전 상태를 협조 운전 상태로 유지하게 된다. 이 경우, 임계값 부근에서 상태의 전환이 빈발하는 것을 회피할 수 있다. 구체적으로는, 조작량이 개입 판정 임계값 T1과 거의 동등할 때, 운전 상태의 전환이 빈발하는 것을 회피할 수 있다. 또한, 상기 변형예 2는, 운전 조작의 조작량을 사용하여 운전 상태를 전환하는 경우를 예로서 설명하였지만, 운전 조작의 계속 카운트를 사용하여 운전 상태를 전환하는 경우에도 적용할 수 있어, 동일한 효과를 발휘할 수 있다. 이 경우, 차량 V의 운전 상태가 자동 운전 상태로부터 협조 운전 상태로 전환된 후, 조작량에 기초하는 계속 카운트가 제1 임계값 미만이 되었을 때이더라도 제3 임계값 이상인 경우에는, 운전 상태를 협조 운전 상태로 유지하게 된다. 제3 임계값은, 소정 히스테리시스 임계값이며, 협조 운전 상태로부터 자동 운전 상태로의 전환의 임계값이다.
<변형예 3>
전술한 실시 형태의 협조 운전 상태에서는, 운전자의 조작량과, 주행 계획에 기초하는 제어 목표값을 가중치 부여한 값을 사용하여 협조 운전을 행해도 된다. 이와 같이 설정함으로써, 협조 운전 상태에 있어서의 시스템 개입 정도를 변경할 수 있으므로, 차량 거동을 고려하여 운전 상태의 추이를 행할 수 있다. 예를 들어, 제어 목표가 조타 토크인 경우, 운전자의 조타 토크를 TD, 시스템 입력 토크를 TS로 하면, 이하의 수식을 사용하여 목표 조타 토크 TR을 도출해도 된다. TR=w1·TD+w2·TS이며, w1 및 w2가 가중치이다. 가중치 w1, w2는, 상수이어도 되고, 가변이어도 된다. 가중치 w1, w2는, 예를 들어 차량 V의 속도에 따라서 변경해도 된다. 도 14는, 협조 운전 상태에 있어서의 가중치 부여의 변경의 일례를 설명하는 도면이다. 도 14에서는, 개입 판정 임계값 T1보다도 크고 수동 운전 개시 임계값 T2보다도 작은 범위에 임계값 TX(판정 임계값)를 설정하고, 임계값 T1 내지 TX의 구간 M1에 있어서의 가중치 w1, w2와, 임계값 TX 내지 T2의 구간 M2에 있어서의 가중치 w1, w2를 상이하게 하고 있다. 판정 임계값이란, 협조 운전 상태에 있어서의 운전자 입력과 시스템 입력의 가중치 부여를 조작량에 따라서 변경하기 위한 임계값이다. 여기에서는, 구간 M1에서는, 주행 계획에 기초하는 제어 목표값 쪽이 운전자의 조작량보다도 가중치를 크게 설정하고(w1<w2), 구간 M2에서는, 주행 계획에 기초하는 제어 목표값 쪽이 운전자의 조작량보다도 가중치를 작게 설정하고 있다(w1>w2). 이와 같이, 임계값을 설정하여 협조 운전 상태에 있어서의 가중치 부여의 변경을 행해도 된다. 또한, 도 14에서는, 임계값을 하나 설정하여 가중치를 변경하는 예를 설명하였지만, 2 이상의 임계값을 설정하여 가중치를 변경해도 된다.
<변형예 4>
또한 예시적인 실시형태에서, 운전 조작의 계속 카운트는 스티어링 조작, 엘셀러레이터 조작 및 브레이트 조작 중 적어도 하나를 포함하는 연속적인 계속으로 계산될 수 있다. 예를 들어, 운전자가 스티어링 조작 및 엑셀러레이터 조작을 연속으로 행하였을 때, 운전 조작 정보 취득부(15)는 스티어링 조작을 위해 설정된 소정 임계값 이상인 스티어링 조작의 시작으로부터 시작하여, 엑셀러레이터 조작을 위해 설정된 소정 임계값 이상인 엑셀러레이터 조작을 통해 연속적으로 계속 카운트로서 계속을 취득할 수 있다. 즉, 운전 조작 중 하나가 그 각각의 임계값 이상인 정도로 연속적으로 실행되는 한, 계속 카운트는 연장될 수 있다.

Claims (9)

  1. 차량의 운전 상태를 전환 가능한 자동 운전 차량 시스템에 있어서,
    상기 차량의 주변 정보를 검출하는 주변 정보 검출부(1)와,
    상기 주변 정보 검출부에 의해 검출된 상기 주변 정보 및 지도 정보에 기초하여, 지도상에 미리 설정된 목표 루트를 따라 주행 계획을 생성하는 주행 계획 생성부(14)와,
    상기 차량의 스티어링 조작, 액셀러레이터 조작 및 브레이크 조작 중 적어도 하나에 관한 운전자의 운전 조작의 조작량 또는 상기 운전 조작의 계속 시간에 따른 계속 카운트를 취득하는 운전 조작 정보 취득부(15)
    를 포함하고,
    상기 주행 계획을 사용하여 상기 차량의 주행을 제어하는 자동 운전 상태, 상기 주행 계획 및 상기 조작량에 기초하여 상기 운전 조작과 협조하여 상기 차량을 주행시키는 협조 운전 상태와, 상기 조작량을 상기 차량의 주행에 반영시키는 수동 운전 상태를, 상기 조작량 또는 상기 계속 카운트에 기초하여 전환하는 운전 상태 전환부(16)이고,
    상기 운전 상태 전환부(16)는,
    상기 운전 상태가 상기 자동 운전 상태인 경우에, 상기 조작량이 개입 판정 임계값 이상 또한 수동 운전 개시 임계값 미만이 되었을 때, 또는 상기 계속 카운트가 제1 임계값 이상 또한 제2 임계값 미만이 되었을 때에는, 상기 운전 상태를 상기 협조 운전 상태로 전환하고,
    상기 운전 상태가 상기 협조 운전 상태인 경우에, 상기 조작량이 상기 개입 판정 임계값 미만이 되었을 때, 또는 상기 계속 카운트가 상기 제1 임계값 미만이 되었을 때에는, 상기 운전 상태를 상기 자동 운전 상태로 전환하고, 상기 조작량이 상기 수동 운전 개시 임계값 이상으로 되었을 때, 또는 상기 계속 카운트가 상기 제2 임계값 이상으로 되었을 때에는, 상기 운전 상태를 상기 수동 운전 상태로 전환하는 것을 특징으로 하는, 자동 운전 차량 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 운전 조작 정보 취득부는, 상기 주행 계획에 포함되는 스티어링의 제어 목표값에 따라서 상기 차량의 스티어링이 회전하는 경우에는, 상기 차량의 스티어링 회전 상태 검출값과 상기 주행 계획에 포함되는 스티어링의 제어 목표값과의 차분을 상기 스티어링 조작의 조작량으로서 취득하는 것을 특징으로 하는, 자동 운전 차량 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 운전 조작 정보 취득부는, 상기 주행 계획에 포함되는 액셀러레이터 페달의 제어 목표값에 따라서 상기 차량의 액셀러레이터 페달의 페달 위치가 이동하는 경우에는, 상기 차량의 액셀러레이터 페달의 페달 위치 검출값과 상기 주행 계획에 포함되는 액셀러레이터 페달의 제어 목표값과의 차분을 상기 액셀러레이터 조작의 조작량으로서 취득하는 것을 특징으로 하는, 자동 운전 차량 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 운전 조작 정보 취득부는, 상기 주행 계획에 포함되는 브레이크 페달의 제어 목표값에 따라서 상기 차량의 브레이크 페달의 페달 위치가 이동하는 경우에는, 상기 차량의 브레이크 페달의 페달 위치 검출값과 상기 주행 계획에 포함되는 브레이크 페달의 제어 목표값과의 차분을 상기 브레이크 조작의 조작량으로서 취득하는 것을 특징으로 하는, 자동 운전 차량 시스템.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 운전 상태 전환부는, 상기 운전 상태가 상기 수동 운전 상태인 경우에, 상기 조작량이 상기 수동 운전 개시 임계값 미만이 되었을 때에도, 또는 상기 계속 카운트가 상기 제2 임계값 미만이 되었을 때에도, 상기 운전 상태를 상기 수동 운전 상태로 유지하는 것을 특징으로 하는, 자동 운전 차량 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 운전자의 자동 운전 개시의 요구 조작을 입력하는 입력부를 더 구비하고, 상기 운전 상태 전환부는, 상기 운전 상태가 상기 수동 운전 상태인 경우에 상기 입력부에 상기 요구 조작이 입력될 때까지는, 상기 운전 상태를 상기 수동 운전 상태로 유지하는 것을 특징으로 하는, 자동 운전 차량 시스템.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 운전 상태 전환부는, 상기 운전 상태가 상기 자동 운전 상태로부터 상기 협조 운전 상태로 전환된 후, 상기 조작량이 상기 개입 판정 임계값 미만이 되었을 때이더라도 소정 임계값 이상인 경우, 또는 상기 계속 카운트가 상기 제1 임계값 미만이 되었을 때이더라도 제3 임계값 이상인 경우에는, 상기 운전 상태를 상기 협조 운전 상태로 유지하는 것을 특징으로 하는, 자동 운전 차량 시스템.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 운전 상태 전환부는, 상기 차량의 스티어링 조작, 액셀러레이터 조작 및 브레이크 조작 중 2 이상의 상기 조작량에 각각 대응하는 상기 운전 상태가 상이한 경우, 또는 상기 차량의 스티어링 조작, 액셀러레이터 조작 및 브레이크 조작 중 2 이상의 상기 계속 카운트에 각각 대응하는 상기 운전 상태가 상이한 경우, 상기 협조 운전 상태인 상기 차량의 상기 운전 상태를 상기 자동 운전 상태로 전환하는 것보다도 상기 협조 운전 상태를 유지하는 것을 우선하고, 상기 협조 운전 상태인 상기 차량의 상기 운전 상태의 유지보다도 상기 수동 운전 상태로의 전환을 우선하는 것을 특징으로 하는, 자동 운전 차량 시스템.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 운전 상태가 상기 협조 운전 상태인 경우, 상기 조작량과 상기 주행 계획에 기초하는 제어 목표값을 가중치 부여한 값을 사용하여 협조 운전이 행해지고, 상기 조작량이 판정 임계값 이상인 경우에 있어서의 가중치 부여의 가중치와, 상기 조작량이 상기 판정 임계값 미만인 경우에 있어서의 가중치 부여의 가중치를 상이하게 하는 것을 특징으로 하는, 자동 운전 차량 시스템.
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