JP2015024746A - 自動運転制御装置及び自動運転制御方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】自動運転走行コントローラ103は、自動走行制御を行う自動運転モードと、運転者による手動運転を可能とする手動運転モードとを切替可能とする。そして、自動運転走行コントローラ103は、一般道から高速道路の本線合流地点に至るランプウェイ経路において、前後挙動発生機能を有する前記車両挙動発生装置(アクセル装置108及びブレーキ装置107)を、左右挙動発生機能を有する車両挙動発生装置(転舵装置109)に対して先行して手動運転モードから自動運転モードに切り替える。
【選択図】 図4
Description
しかしながら、上記特許文献1に記載の技術にあっては、手動運転モードから自動運転モードへの切り替え時に、複数の運転操作手段を同時に自動運転モードに切り替える構成となっている。
そこで、本発明は、自動運転モードによる運転者の運転操作支援と、自動運転モードに対する運転者の違和感の解消とを実現することができる自動運転制御装置及び自動運転制御方法を提供することを課題としている。
また、自動運転モード切替部は、一般道から高速道路の本線合流地点までのランプウェイ経路において、自車両に車両前後方向の車両挙動を発生する前後挙動発生機能を有する車両挙動発生装置を、自車両に車両幅方向の車両挙動を発生する左右挙動発生機能を有する車両挙動発生装置に対して先行して手動運転モードから自動運転モードに切り替える。
(第1の実施の形態)
(構成)
図1は、本実施形態に係る車両用運転姿勢制御装置の構成を示す概念図である。
図中、符号101は外部走行環境検出装置、符号102は自車両状態検出装置である。外部走行環境検出装置101は、例えばカメラやレーザーレーダ、GPSセンサなどを備え、前方車両との車間距離や自車走行位置などの走行中の自車両の外部状況を認識する。外部走行環境検出装置101で認識した外部状況の情報は、自動運転走行コントローラ103に入力する。
自動運転走行コントローラ103は、例えばCPUやメモリ等からなるマイクロコンピュータで構成する。
この自動運転走行コントローラ103は、外部走行環境検出装置101と自車両状態検出装置102とから受けとった情報に基づいて車内外の状況を判断し、その判断結果に応じて自車両が自動的に走行するように舵角や車速を制御する自動走行制御を行う。この自動走行制御は、車両の乗員の一人が常時運転することを必要としない制御である。
これにより、ブレーキ液圧制御アクチュエータ104はブレーキ装置107を制御し、スロットル開度制御アクチュエータ105はアクセル装置108を制御する。また、舵角制御アクチュエータ106は転舵装置109を制御する。このように、アクセル、ブレーキ、或いはステアリングを自動的に作動して、運転者が運転操作をしなくても自車両が自律的に走行するようにする。なお、以下の説明では、アクセル装置108を自動的に作動する制御を自動アクセル制御、ブレーキ装置107を自動的に作動する制御を自動ブレーキ制御、転舵装置109(ステアリング)を自動的に作動する制御を自動ステアリング制御という。
上記自動走行制御は、運転者が自動/手動走行切り替えスイッチ111を操作して自動運転モードを示す状態になっており、且つ自動運転走行コントローラ103が、種々の情報から自動走行制御が可能であると判断したときにのみ行う。ここで、自動走行制御が不可能な状況とは、運転者の都合による目的地や経路の変更、他車両の急な割り込み、天候の急変などがある。
手動運転モードでは、運転者による操作子(ブレーキペダル、アクセルペダル、ステアリングホイール)の操作に応じて複数の車両挙動発生装置(ブレーキ装置107、アクセル装置108、転舵装置109)のうち対応する車両挙動発生装置を作動する手動運転を行う。
さらに、自動運転走行コントローラ103は、緊急時や報知が必要な場合に、ブザーや警報装置などの報知装置112により、運転者および同乗者にこれを報知する。
また、自動運転走行コントローラ103は、一般道(高速道路入口の料金所)から高速道路本線合流に至るランプウェイ経路上において、手動運転モードから自動運転モードへの切り替えを段階的に行うものとする。そして、このときの自動化レベルを、通知インジケータ113によって表示すると共に、スピーカー114を用いて自動運転モードへの移行を運転者に報知(音声案内)する。
日本では、高速道路を走行する場合、高速道路入口の料金所を通過した後、ランプウェイを走行して高速道路本線に合流する。料金所の通過から本線合流に至る道路形状は、図2(a)〜(i)に示すように様々な形態があり、周辺地形や本線と料金所の位置関係などによって道路形状が異なる。
しかしながら、多くの場合、(1)料金所を通過後、周囲車両に注意を払いながら加速し、(2)大きな前後加速度(前後G)を生じないようにランプウェイを旋回、(3)その後、本線上の走行車両との相対速度を小さくなるように走行して本線に合流する、というプロセスを経る。
本実施形態では、料金所を通過したA地点を経てランプウェイの旋回入口B地点に至る経路を加速ゾーンと定義する。また、B地点からランプウェイを走行して本線合流C地点に接近する経路を旋回ゾーンと定義する。さらに、C地点から本線への合流を完了するD地点までを合流ゾーンと定義する。
なお、本実施形態における「高速道路」とは、米国等のフリーウェイを含む高速巡航可能な道路を示し、「ランプウェイ」とは、一般道本線と高速道路本線とをつなぐ道路を示す。
ここで、車両前後制御とは、自車両に車両前後方向の車両挙動を発生する前後挙動発生機能を有する車両挙動発生装置(ブレーキ装置107、アクセル装置108)を駆動する制御である。また、車両左右制御とは、自車両に車両幅方向の車両挙動を発生する左右車両挙動装置(転舵装置109)を駆動する制御である。
先ずステップS1で、自動運転走行コントローラ103は、GPSセンサを利用して自車両の現在位置情報を検出し、ステップS2に移行する。
ステップS2では、自動運転走行コントローラ103は、前記ステップS1で検出した自車両の現在位置情報に基づいて自車両が高速道路入口の料金所を通過したか否かを判定する。そして、料金所を通過していないと判定した場合には前記ステップS1に移行し、自車両が料金所を通過したと判定するとステップS3に移行する。
ステップS4では、自動運転走行コントローラ103は、自動アクセル制御及び自動ブレーキ制御(以下、単に自動アクセル)の自動運転モードの比率、即ち車両前後制御の自動化率を徐々に増加する。ここでは、自動運転モードの比率と手動運転モードの比率との和が常に1となるように、自動運転モードの比率を0から徐々に増加すると共に、手動運転モードの比率を1から徐々に減少するものとする。そして、自車両が、本線合流が完了するD地点に到達したときに、自動運転モードの比率が1となるようにする。
なお、自動運転モードの比率を0から1へ徐々に増加する際、当該比率を線形に変化するようにしてもよいし、非線形に変化するようにしてもよい。
また、このステップS4では、自動運転走行コントローラ103は、自車両が前後Gピーク位置を通過した直後である場合には、自動アクセルの自動運転モードへの移行を開始することを運転者に報知する。ここでは、自動運転走行コントローラ103は、スピーカー114を用いて、例えば「これより、自動アクセルの自動モードへの移行を開始します。」と音声案内する。
また、このステップS6では、自動運転走行コントローラ103は、自車両が横Gピーク位置を通過した直後である場合には、自動ステアの自動運転モードへの移行を開始することを運転者に報知する。ここでは、自動運転走行コントローラ103は、スピーカー114を用いて、例えば「これより、自動ステアの自動モードへの移行を開始します。」と音声案内する。
次に、本実施形態の動作について、図6を参照しながら説明する。
ここでは、自車両が一般道から高速道路に進入する場合について説明する。
自車両が高速道路入口の料金所を通過すると(図4のステップS2でYes)、自動運転走行コントローラ103は、自車両の前後G及び横Gの監視を開始する。この時点では自車両は手動運転モードで走行しており、自動アクセル及び自動ステアの自動運転モード比率はそれぞれ0である。そのため、通知インジケータ113の表示はゼロとなっている。したがって、運転者は、自身のアクセル操作、ブレーキ操作及びステアリング操作によって車両を走行させなければならないことを認識することができる。
そして、このとき自動運転走行コントローラ103は、「これより、自動アクセルの自動モードへの移行を開始します。」と音声案内すると共に、自動化レベル「1」をインジケータ表示する。
この旋回ゾーンを通過すると、次に自車両は本線に合流するための合流ゾーンに進入する。本線への合流を開始するC地点から本線への合流を完了するD地点までの間は、自車両は本線上の走行車両との相対速度が小さくなるように走行して本線に合流する。その間、自動アクセルの自動運転モード比率及び自動ステアの自動運転モード比率は、それぞれ1に向けて徐々に増加する。
そして、時刻t3で自車両がD地点に到達し、本線への合流が完了すると(ステップS7でYes)、自動運転走行コントローラ103は、自動化レベル「3」をインジケータ表示し、自動運転モード移行処理を終了する。このようにして、手動運転モードから自動運転モードに完全に移行する。
これにより、高速道路の本線合流前の料金所通過から高速道路の本線合流に至るランプウェイ経路において、手動運転モードから自動運転モードへ滑らかに移行することができる。
このため、できるだけ早期に自動運転モードへの切り替えを完了して、料金所から本線合流に至るランプウェイ経路の走行負担を軽減することが望ましい。しかしながら、自動運転モードでの自動アクセル及び自動ステアの駆動方法が、運転者の運転戦略と一致しないと、これが運転者の違和感となってしまう。
したがって、料金所通過から高速道路の本線合流に至るランプウェイ経路における、加速や旋回といった状況に応じて、運転者自身の運転操作と自動走行制御による運転操作とを使い分けることができ、自動運転モードに対する運転者の違和感を低減することができる。
また、料金所通過から高速道路の本線合流に至るランプウェイ経路において、運転者に自動化率を3段階のインジケータで通知する。これにより、自動運転モードの比率が変化している過程において、運転者は自分自身が実行しなければならないアクセル操作やステアリング操作の量を把握することができる。
さらに、ブレーキ装置107、アクセル装置108及び転舵装置109が車両挙動発生装置に対応している。また、通知インジケータ113が表示部に対応し、スピーカー114が音声案内部に対応している。
また、図4の処理が自動運転モード切替部に対応している。
本実施形態では、以下の効果が得られる。
(1)自動運転走行コントローラ103は、自車両を自動的に走行させる自動走行制御を行う。また、自動運転走行コントローラ103は、自動走行制御を行う自動運転モードと、自動走行制御を解除して運転者による手動運転を可能とする手動運転モードとを切替可能とする。そして、自動運転走行コントローラ103は、一般道から高速道路の本線合流地点までのランプウェイ経路において、前後挙動発生機能を有する車両挙動発生装置(アクセル装置108及びブレーキ装置107)を、左右挙動発生機能を有する車両挙動発生装置(転舵装置109)に対して先行して手動運転モードから自動運転モードに切り替える。
したがって、自動運転モードによる運転者の運転操作を支援することと、自動運転モードに対する運転者の違和感を解消することとを実現することができる。その結果、運転者は、違和感(不安感や不信感など)を抱くことなく、安心して高速道路の自動運転モードを利用することができる。
このように、前後Gが高い位置、すなわち自動運転モードの運転操作に対して運転者が違和感を覚える位置では、運転者が自らアクセル操作及びブレーキ操作を実行し、その位置を過ぎた時点から自動アクセルの自動運転モードの比率を徐々に増大することができる。したがって、自動運転モードに対する運転者の違和感をより適切に解消することができる。
このように、横Gが高い位置、すなわち自動運転モードの運転操作に対して運転者が違和感を覚える位置では、運転者が自らステアリング操作を実行し、その位置を過ぎた時点から自動ステアの自動運転モードの比率を徐々に増大することができる。したがって、自動運転モードに対する運転者の違和感をより適切に解消することができる。
これにより、料金所通過から高速道路の本線合流に至るランプウェイ経路において、手動運転モードから自動運転モードへの移行を滑らかに行うことができる。
(5)自動運転走行コントローラ103は、自動運転モードへの切り替え開始を、音声情報を用いて運転者に報知する。
これにより、運転者は、自分自身が実行しなければならない運転操作(アクセル操作、ブレーキ操作、ステアリング操作)のタイミングを適切に認識することができる。
これにより、時々刻々と変化する自動化レベルを運転者に通知することができるので、運転者は自動運転システムの状態を容易に把握することができる。したがって、自動運転モードの比率が変化している過程において、運転者は自分自身が実行しなければならない運転操作(アクセル操作、ブレーキ操作、ステアリング操作)の量を適切に認識することができる。
このように、一般道から高速道路の本線合流に至るランプウェイ経路において、複数の車両挙動発生装置を手動運転モードから自動運転モードへ段階的に切り替える。したがって、自動運転モードによる運転者の運転操作を支援することと、自動運転モードに対する運転者の違和感を解消することとを実現することができる。その結果、運転者は、違和感(不安感や不信感など)を抱くことなく、安心して高速道路の自動運転モードを利用することができる。
(1)上記実施形態においては、図4のステップS3で、瞬時瞬時の前後Gを検出して前後Gピークを検出する場合について説明したが、システム負荷を低減するために、この処理を以下の処理に代えることもできる。
先ず、自車両が料金所を通過したとき、本線合流位置とランプウェイ経路とを検出する(経路検出部)。次に、そのときの自車両の現在位置と、本線合流地点と、ランプウェイ経路とから、本線合流位置までの走行距離を算出する(走行距離算出部)。また、算出した走行距離と現在速度と本線走行速度とから、本線合流までの平均前後Gを算出する。
さらに、平均前後Gの算出に際し、本線走行速度として高速速度の制限速度を用いることで、本線走行速度を容易に設定することができる。また、本線走行速度として本線を走行する他車両の走行速度を用いることで、本線を走行する車両の走行を妨げることなく、適切に合流することができる。
先ず、自車両が料金所を通過したとき(ランプウェイ入口手前を走行していると判定したとき)、本線合流位置とランプウェイ経路とを検出する(経路検出部)。次に、そのときの自車両の現在位置から本線合流に至る経路の曲率と走行速度の予測値とを設定する(予測部)。また、設定した曲率及び走行速度から、当該経路を走行したときの平均旋回横Gを算出する。
これにより、逐次、旋回横Gピーク位置を通過したか否かの判定をする必要がなくなり、システム負荷を低減することができる。
(1)上記実施形態においては、3段階のインジケータ表示を行う場合について説明したが、少なくとも2段階以上であればよい。また、料金所通過から本線合流に至るランプウェイ経路上において、時々刻々変化する自動化レベルを運転者に通知する機能を逸脱しない範囲で、その他の通知手段を採用することもできる。
(2)上記実施形態においては、自車両の旋回状態として自車両の横加速度(横G)を検出し、自車両が横Gピーク位置を通過したときに自動ステアの自動運転モードへの切り替えを開始する場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、旋回状態として旋回半径や自車両のヨーレート等を検出し、これらに基づいて旋回状態のピークを検出するようにしてもよい。
Claims (8)
- 自車両に車両前後方向の車両挙動を発生する前後挙動発生機能、及び自車両に車両幅方向の車両挙動を発生する左右挙動発生機能をそれぞれ有する複数の車両挙動発生装置と、
自車両を自動的に走行させる自動走行制御を行う自動運転モードと、前記自動走行制御を解除して運転者による手動運転を可能とする手動運転モードとを切り替える運転モード切替部と、を備え、
前記運転モード切替部は、一般道から高速道路の本線合流地点までのランプウェイ経路において、前記前後挙動発生機能を有する前記車両挙動発生装置を、前記左右挙動発生機能を有する前記車両挙動発生装置に対して先行して手動運転モードから自動運転モードに切り替える自動運転モード切替部を備えることを特徴とする自動運転制御装置。 - 自車両の前後加速度を検出する前後加速度検出部を備え、
前記自動運転モード切替部は、
前記ランプウェイ経路を走行中に、前記前後加速度検出部で検出した自車両の前後加速度に基づいて、自車両が、当該前後加速度がピークとなる位置を通過したと判定したとき、前記前後挙動発生機能を有する前記車両挙動発生装置の自動運転モードへの切り替えを開始することを特徴とする請求項1に記載の自動運転制御装置。 - 自車両の旋回状態を検出する旋回状態検出部を備え、
前記自動運転モード切替部は、
前記ランプウェイ経路を走行中に、前記旋回状態検出部で検出した自車両の旋回状態に基づいて、自車両が、当該旋回状態がピークとなる位置を通過したと判定したとき、前記左右挙動発生機能を有する前記車両挙動発生装置の自動運転モードへの切り替えを開始することを特徴とする請求項1又は2に記載の自動運転制御装置。 - 前記自動運転モード切替部は、
前記車両挙動発生装置を自動運転モードへ切り替える際に、当該車両挙動発生装置の自動化率を徐々に増加することを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の自動運転制御装置。 - 前記自動運転モード切替部による自動運転モードへの切り替え開始を、音声情報を用いて運転者に報知する音声案内部を備えることを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載の自動運転制御装置。
- 前記自動運転モード切替部による自動運転モードへの切り替え状況を、2段階以上のインジケータを用いて表示する表示部を備えることを特徴とする請求項1〜5の何れか1項に記載の自動運転制御装置。
- 自車両の現在位置情報を検出する現在位置検出部と、
自車両の車速を検出する車速検出部と、を備え、
前記旋回状態検出部は、自車両の旋回状態として自車両の横加速度を検出し、
前記自動運転モード切替部は、
前記現在位置検出部で検出した自車両の現在位置情報に基づいて、自車両が前記ランプウェイの入口手前を走行していると判定したとき、前記高速道路の本線合流地点及び前記ランプウェイ経路を検出する経路検出部と、
前記経路検出部で検出したランプウェイ経路の曲率と、当該ランプウェイ経路の走行速度とを予測する予測部と、
前記予測部で予測したランプウェイ経路の曲率及び走行速度に基づいて、当該ランプウェイ経路を走行したときの旋回横加速度を算出し、これを暫定最大横加速度として設定する暫定最大横加速度設定部と、
前記暫定最大横加速度設定部で暫定最大横加速度を設定してから一定時間以内に、前記旋回状態検出部で前記暫定最大横加速度を超える横加速度を非検出であるとき、当該暫定最大横加速度を最大横加速度として更新する最大横加速度設定部と、
前記旋回状態検出部で検出した横加速度が、前記最大横加速度設定部で設定した最大横加速度に達したとき、旋回状態のピークを検出したと判断する旋回状態ピーク検出部と、を備えることを特徴とする請求項2〜6の何れか1項に記載の自動運転制御装置。 - 自車両を自動的に走行させる自動走行制御を行う自動運転モードと、前記自動走行制御を解除して運転者による手動運転を可能とする手動運転モードとを切替可能とし、
一般道から高速道路の本線合流地点までのランプウェイ経路において、自車両に車両前後方向の車両挙動を発生する前後挙動発生機能を有する車両挙動発生装置を、自車両に車両幅方向の車両挙動を発生する左右挙動発生機能を有する車両挙動発生装置に対して先行して手動運転モードから自動運転モードに切り替えることを特徴とする自動運転制御方法。
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