JP6275187B2 - 車両制御システム、車両制御方法、および車両制御プログラム - Google Patents

Description

本発明は、車両制御システム、車両制御方法、および車両制御プログラムに関する。

近年、自車両の速度制御と操舵制御とのうち、少なくとも一方を自動的に行う技術（以下、「自動運転」と称する）についての研究が進められている。これに関連して、地図情報に含まれる任意のリンクを走行する際の駆動エネルギーの消費量を算出し、車両の駆動エネルギーの残量と、駆動エネルギーの消費量とに基づいて、車両の駆動エネルギーの残量が所定のしきい値を下回らない経路のうち最少のコストを有する推奨経路を演算することを特徴とするナビゲーション装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１１−０７５３８２号公報

しかしながら、自動運転によるエネルギー量の消費により、車両のエネルギー量が不足する場合に、自動運転に対する制御が考慮されていない場合があった。

本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、車両のエネルギー量に基づく自動運転に係る制御を適切に行うことができる車両制御システム、車両制御方法、および車両制御プログラムを提供することを目的の一つとする。

請求項１記載の発明は、車両の速度制御と操舵制御とのうち少なくとも一方を自動的に行う自動運転を実行する自動運転制御部（１２０）と、前記自動運転によって前記車両のエネルギー量が不足する場合に、前記自動運転に係る機能を制限する機能制限部（１９６）と、を備え、前記機能制限部は、前記車両のエネルギー量が不足する場合に、前記自動運転により利用される周辺監視装置の監視対象範囲を制限すると共に、前記自動運転による前記車両の車線変更、分岐、または合流のうち少なくとも一つを禁止する、車両制御システム（１００）である。

請求項２記載の発明は、請求項１に記載の車両制御システムにおいて、前記機能制限部は、前記自動運転において前記車両から見た制御方向ごとに、前記自動運転に係る機能を制限するものである。

請求項３記載の発明は、請求項１または２に記載の車両制御システムにおいて、前記機能制限部は、前記エネルギー量の不足に伴って前記自動運転に係る機能を制限する場合に、前記車両の前方側の状況に基づく制御を優先させるものである。

請求項４記載の発明は、請求項１から３のうち、いずれか１項に記載の車両制御システムであって、前記機能制限部は、前記自動運転に係る機能ごとのエネルギー量に基づいて、前記自動運転に係る機能ごとに停止させるものである。

請求項５記載の発明は、請求項１から４のうち、いずれか１項に記載の車両制御システムであって、前記自動運転によって前記車両の現在位置から目的地までの走行経路を前記車両が走行する際に、前記走行経路における行動計画または経路状況に基づいて、消費することが予測される消費予測エネルギー量を導出するエネルギー量導出部（１９２）を更に備え、前記機能制限部は、前記エネルギー量導出部により導出された消費予測エネルギー量に基づいて、前記自動運転に係る機能を制限するものである。

請求項６記載の発明は、車両の前方、側方、および後方を認識可能な外界認識部（１４２）と、前記外界認識部による認識結果に基づいて、前記車両の軌道を生成する軌道生成部（１４６）と、前記軌道生成部により生成された軌道に基づいて、速度制御と操舵制御の少なくとも一方を制御する運転制御部（１２０）と、前記運転制御部による制御によって、前記車両のエネルギー量が不足する場合に、前記車両の運転制御に係る一部を制限する制限部（１９６）と、を備え、前記制限部は、前記車両のエネルギー量が不足する場合に、前記外界認識部による前記車両の後方の認識を制限する、車両制御システムである。

請求項７記載の発明は、請求項６に記載の車両制御システムであって、前記制限部は、前記外界認識部による前記車両の後方の認識を制限してから所定時間経過後も前記車両のエネルギー量が不足している場合に、前記車両の後方に加えて、前記車両の側方の認識を制限するものである。

請求項８記載の発明は、車載コンピュータ（１００）が、車両の速度制御と操舵制御とのうち少なくとも一方を自動的に行う自動運転を実行し、前記自動運転によって前記車両のエネルギー量が不足する場合に、前記自動運転に係る機能を制限し、更に、前記車両のエネルギー量が不足する場合に、前記自動運転により利用される周辺監視装置の監視対象範囲を制限すると共に、前記自動運転による前記車両の車線変更、分岐、または合流のうち少なくとも一つを禁止する、車両制御方法である。

請求項９記載の発明は、車載コンピュータ（１００）に、車両の速度制御と操舵制御とのうち少なくとも一方を自動的に行う自動運転を実行させ、前記自動運転によって前記車両のエネルギー量が不足する場合に、前記自動運転に係る機能を制限させ、更に、前記車両のエネルギー量が不足する場合に、前記自動運転により利用される周辺監視装置の監視対象範囲を制限すると共に、前記自動運転による前記車両の車線変更、分岐、または合流のうち少なくとも一つを禁止させる、車両制御プログラムである。

請求項１、６、７、９および１０に記載の発明によれば、車両のエネルギー量に基づく自動運転に係る制御を適切に行うことができる。

請求項２および３に記載の発明によれば、自動運転において重要度の高い方向の制御を優先させることができ、自動運転における安全性を確保することができる。

請求項４に記載の発明によれば、より効率的なエネルギー量の抑止を実現することができる。

請求項５に記載の発明によれば、車両のエネルギー量に基づく自動運転に係る制御を適切に行うことができる。

請求項８に記載の発明によれば、消費予測エネルギー量と、車両のエネルギー量とに基づいて、車両のエネルギー量の不足を精度よく検出することができる。

各実施形態の車両制御システム１００が搭載される車両の構成要素を示す図である。 車両制御システム１００を中心とした機能構成図である。 ＨＭＩ７０の構成図である。 自車位置認識部１４０により走行車線Ｌ１に対する自車両Ｍの相対位置が認識される様子を示す図である。 ある区間について生成された行動計画の一例を示す図である。 軌道生成部１４６の構成の一例を示す図である。 軌道候補生成部１４６Ｂにより生成される軌道の候補の一例を示す図である。 軌道候補生成部１４６Ｂにより生成される軌道の候補を軌道点Ｋで表現した図である。 車線変更ターゲット位置ＴＡを示す図である。 ３台の周辺車両の速度を一定と仮定した場合の速度生成モデルを示す図である。 ＨＭＩ制御部１７０の構成の一例を示す図である。 モード別操作可否情報１８５の一例を示す図である。 エネルギー制御部１９０の構成の一例を示す図である。 機能制限情報１８６の一例を示す図である。 本実施形態における機能制限とエネルギー残量との関係を示す図である。 機能制限の実施の際に通知される画面例を示す図である。 機能制限が解除された際に通知される画面例を示す図である。 機能制限処理の一例を示すフローチャートである。

以下、図面を参照し、本発明の車両制御システム、車両制御方法、および車両制御プログラムの実施形態について説明する。

図１は、各実施形態の車両制御システム１００が搭載される車両（以下、「自車両Ｍ」と称する）の構成要素を示す図である。車両制御システム１００が搭載される車両は、例えば、二輪や三輪、四輪等の自動車であり、ディーゼルエンジンやガソリンエンジン等の内燃機関を動力源とした自動車や、電動機を動力源とした電気自動車、内燃機関および電動機を兼ね備えたハイブリッド自動車等を含む。電気自動車は、例えば、二次電池、水素燃料電池、金属燃料電池、アルコール燃料電池等の電池により放電される電力を使用して駆動される。

図１に示すように、自車両Ｍには、ファインダ２０−１から２０−７、レーダ３０−１から３０−６、およびカメラ４０等のセンサと、ナビゲーション装置５０と、車両制御システム１００とが搭載される。

ファインダ２０−１から２０−７は、例えば、照射光に対する散乱光を測定し、対象までの距離を測定するＬＩＤＡＲ（Light Detection and Ranging、或いはLaser Imaging Detection and Ranging）である。例えば、ファインダ２０−１は、フロントグリル等に取り付けられ、ファインダ２０−２および２０−３は、車体の側面やドアミラー、前照灯内部、側方灯付近等に取り付けられる。ファインダ２０−４は、トランクリッド等に取り付けられ、ファインダ２０−５および２０−６は、車体の側面や尾灯内部等に取り付けられる。上述したファインダ２０−１から２０−６は、例えば、水平方向に関して１５０度程度の検出領域を有している。また、ファインダ２０−７は、ルーフ等に取り付けられる。ファインダ２０−７は、例えば、水平方向に関して３６０度の検出領域を有している。

レーダ３０−１および３０−４は、例えば、奥行き方向の検出領域が他のレーダよりも広い長距離ミリ波レーダである。また、レーダ３０−２、３０−３、３０−５、３０−６は、レーダ３０−１および３０−４よりも奥行き方向の検出領域が狭い中距離ミリ波レーダである。

以下、ファインダ２０−１から２０−７を特段区別しない場合は、単に「ファインダ２０」と記載し、レーダ３０−１から３０−６を特段区別しない場合は、単に「レーダ３０」と記載する。レーダ３０は、例えば、ＦＭ−ＣＷ（Frequency Modulated Continuous Wave）方式によって物体を検出する。

カメラ４０は、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の固体撮像素子を利用したデジタルカメラである。カメラ４０は、車両前面に設けられたフロントウインドウの上部やルームミラー裏面等に取り付けられる。カメラ４０は、例えば、周期的に繰り返し自車両Ｍの前方を撮像する。カメラ４０は、複数のカメラを含むステレオカメラであってもよい。

なお、図１に示す構成はあくまで一例であり、構成の一部が省略されてもよいし、更に別の構成が追加されてもよい。

図２は、車両制御システム１００を中心とした機能構成図である。自車両Ｍには、ファインダ２０、レーダ３０、およびカメラ４０等を含む検知デバイス（周辺監視装置）ＤＤと、ナビゲーション装置５０と、通信装置５５と、車両センサ６０と、ＨＭＩ（Human Machine Interface）７０と、エネルギー残量計測部９５と、車両制御システム１００と、走行駆動力出力装置２００と、ステアリング装置２１０と、ブレーキ装置２２０とが搭載される。これらの装置や機器は、ＣＡＮ（Controller Area Network）通信線等の多重通信線やシリアル通信線、無線通信網等によって互いに接続される。なお、特許請求の範囲における車両制御システムは、「車両制御システム１００」のみを指しているのではなく、車両制御システム１００以外の構成（例えば、検知デバイスＤＤ、ＨＭＩ７０、エネルギー残量計測部９５等）を含んでもよい。

ナビゲーション装置５０は、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）受信機や地図情報（ナビ地図）、ユーザインターフェースとして機能するタッチパネル式表示装置、スピーカ、マイク等を備える。ナビゲーション装置５０は、ＧＮＳＳ受信機によって自車両Ｍの位置を特定し、その位置から車両乗員（乗員）によって指定された目的地まで自車両Ｍを誘導するための経路（走行経路、誘導経路）を導出する。また、ナビゲーション装置５０は、自車両Ｍの位置の代わりに、車両乗員によって指定された位置（例えば最寄駅等）から目的地に至るまでの経路を導出してもよい。

例えば、ナビゲーション装置５０は、自車両Ｍの現在位置、または車両乗員により指定された任意の位置を誘導開始地点として扱い、この誘導開始地点から目的地である誘導終了地点に至るまでの複数の経路候補のそれぞれについて所定の評価条件に従って評価する。所定の評価条件は、走行時間や走行距離が最短のもの、有料道路等に費やす費用が最安のもの、高速道路であるもの、といった条件である。このような所定の評価条件は、車両乗員の操作によって任意に変更されてよい。例えば、ナビゲーション装置５０は、上記評価条件の合致判定をする際、走行時間、走行距離、有料道路の有無および料金といった評価項目を用いて、複数の経路候補のそれぞれを評価する。

そして、ナビゲーション装置５０は、所定の評価条件に合致する経路候補のうち、全ての評価項目を考慮して総合的に最も評価の高い経路候補、または一部の評価項目について最も評価の高い経路候補を誘導経路として導出する。なお、評価条件には、車両乗員による操作によって重みが付けられてよい。例えば、走行時間が短くなる経路候補ほど誘導経路としてより優先的に導出されるように重みが付けられてよい。

ナビゲーション装置５０は、導出した誘導経路を示す情報を車両制御システム１００に出力する。なお、誘導経路を示す情報には、誘導経路として選択されなかったものの、例えば２番目や３番目に評価が高かった経路候補を示す情報が含まれてもよい。誘導経路を示す情報は、後述する車両制御システム１００の記憶部１８０に誘導経路情報１８２として記憶される。

また、ナビゲーション装置５０は、例えば、車両センサ６０の出力を利用したＩＮＳ（Inertial Navigation System）によって自車両Ｍの位置を特定および補完してもよい。また、ナビゲーション装置５０は、車両制御システム１００が手動運転モードを実行している際に、目的地に至る誘導経路について音声やナビ表示によって案内を行ってよい。なお、自車両Ｍの位置を特定するための構成や経路候補を評価するための構成は、ナビゲーション装置５０とは独立して設けられてもよい。また、ナビゲーション装置５０は、例えば、ユーザの保有するスマートフォンやタブレット端末等の端末装置の機能によって実現されてもよい。この場合、端末装置と車両制御システム１００との間で、無線または有線による通信によって情報の送受信が行われる。

通信装置５５は、例えば、セルラー網やＷｉ−Ｆｉ網、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＤＳＲＣ（Dedicated Short Range Communication）等を利用した無線通信を行う。例えば、通信装置５５は、ＶＩＣＳ（登録商標）（Vehicle Information and Communication System）等の道路の交通状況を監視するシステムの情報提供用サーバと無線通信を行い、自車両Ｍが走行している道路や走行予定の道路の交通状況を示す情報（以下、「交通情報」と称する）を取得する。交通情報には、前方の渋滞情報、渋滞地点の所要時間、事故・故障車・工事情報、速度規制・車線規制情報、駐車場の位置、駐車場・サービスエリア・パーキングエリアの満車・空車情報等の情報が含まれる。また、通信装置５５は、道路の側帯等に設けられた無線ビーコンと通信を行ったり、自車両Ｍの周囲を走行する他車両と車車間通信を行ったりすることで、上記交通情報を取得してもよい。

車両センサ６０は、車速を検出する車速センサ、加速度を検出する加速度センサ、鉛直軸回りの角速度を検出するヨーレートセンサ、自車両Ｍの向きを検出する方位センサ等を含む。

図３は、ＨＭＩ７０の構成図である。ＨＭＩ７０は、例えば、運転操作系の構成と、非運転操作系の構成とを備える。これらの境界は明確なものではなく、運転操作系の構成が非運転操作系の機能を備えること（或いはその逆）があってもよい。

ＨＭＩ７０は、運転操作系の構成として、例えば、アクセルペダル７１、アクセル開度センサ７２およびアクセルペダル反力出力装置７３と、ブレーキペダル７４およびブレーキ踏量センサ（或いはマスター圧センサ等）７５と、シフトレバー７６およびシフト位置センサ７７と、ステアリングホイール７８、ステアリング操舵角センサ７９およびステアリングトルクセンサ８０と、その他運転操作デバイス８１とを含む。

アクセルペダル７１は、車両乗員による加速指示（或いは戻し操作による減速指示）を受け付けるための操作子である。アクセル開度センサ７２は、アクセルペダル７１の踏み込み量を検出し、踏み込み量を示すアクセル開度信号を車両制御システム１００に出力する。なお、車両制御システム１００に出力するのに代えて、走行駆動力出力装置２００、ステアリング装置２１０、またはブレーキ装置２２０に直接出力することがあってもよい。以下に説明する他の運転操作系の構成についても同様である。アクセルペダル反力出力装置７３は、例えば車両制御システム１００からの指示に応じて、アクセルペダル７１に対して操作方向と反対向きの力（操作反力）を出力する。

ブレーキペダル７４は、車両乗員による減速指示を受け付けるための操作子である。ブレーキ踏量センサ７５は、ブレーキペダル７４の踏み込み量（或いは踏み込み力）を検出し、検出結果を示すブレーキ信号を車両制御システム１００に出力する。

シフトレバー７６は、車両乗員によるシフト段の変更指示を受け付けるための操作子である。シフト位置センサ７７は、車両乗員により指示されたシフト段を検出し、検出結果を示すシフト位置信号を車両制御システム１００に出力する。

ステアリングホイール７８は、車両乗員による旋回指示を受け付けるための操作子である。ステアリング操舵角センサ７９は、ステアリングホイール７８の操作角を検出し、検出結果を示すステアリング操舵角信号を車両制御システム１００に出力する。ステアリングトルクセンサ８０は、ステアリングホイール７８に加えられたトルクを検出し、検出結果を示すステアリングトルク信号を車両制御システム１００に出力する。

その他運転操作デバイス８１は、例えば、ジョイスティック、ボタン、ダイヤルスイッチ、ＧＵＩ（Graphical User Interface）スイッチ等である。その他運転操作デバイス８１は、加速指示、減速指示、旋回指示等を受け付け、車両制御システム１００に出力する。

ＨＭＩ７０は、非運転操作系の構成として、例えば、表示装置８２、スピーカ８３、接触操作検出装置８４およびコンテンツ再生装置８５と、各種操作スイッチ８６と、シート８８およびシート駆動装置８９と、ウインドウガラス９０およびウインドウ駆動装置９１と、車室内カメラ９２と、空調装置９３とを含む。上述したＨＭＩ７０の非運転操作系の構成の一部は、操作内容を受け付ける「操作受付部」の一例であり、また情報を出力する「出力部」の一例である。

表示装置８２は、例えば、インストルメントパネルの各部、助手席や後部座席に対向する任意の箇所等に取り付けられる、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）や有機ＥＬ（Electroluminescence）表示装置等である。また、表示装置８２は、フロントウインドシールドやその他のウインドウに画像を投影するＨＵＤ（Head Up Display）であってもよい。スピーカ８３は、音声を出力する。接触操作検出装置８４は、表示装置８２がタッチパネルである場合に、表示装置８２の表示画面における接触位置（タッチ位置）を検出して、車両制御システム１００に出力する。なお、表示装置８２がタッチパネルでない場合、接触操作検出装置８４は省略されてよい。

コンテンツ再生装置８５は、例えば、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）再生装置、ＣＤ（Compact Disc）再生装置、テレビジョン受信機、各種案内画像の生成装置等を含む。表示装置８２、スピーカ８３、接触操作検出装置８４およびコンテンツ再生装置８５は、一部または全部がナビゲーション装置５０と共通する構成であってもよい。

各種操作スイッチ８６は、車室内の任意の箇所に配置される。各種操作スイッチ８６には、自動運転の開始（或いは将来の開始）および停止を指示する自動運転切替スイッチ８７を含む。自動運転切替スイッチ８７は、ＧＵＩ（Graphical User Interface）スイッチ、機械式スイッチのいずれであってもよい。また、各種操作スイッチ８６は、シート駆動装置８９やウインドウ駆動装置９１を駆動するためのスイッチを含んでもよい。

シート８８は、車両乗員が着座するシートである。シート駆動装置８９は、シート８８のリクライニング角、前後方向位置、ヨー角等を自在に駆動する。ウインドウガラス９０は、例えば各ドアに設けられる。ウインドウ駆動装置９１は、ウインドウガラス９０を開閉駆動する。

車室内カメラ９２は、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の固体撮像素子を利用したデジタルカメラである。車室内カメラ９２は、バックミラーやステアリングボス部、インストルメントパネル等、運転操作を行う車両乗員の少なくとも頭部を撮像可能な位置に取り付けられる。車室内カメラ９２は、例えば、周期的に繰り返し車両乗員を撮像する。空調装置９３は、車室内の温度や湿度、風量等を調整する。

図２に戻り、エネルギー残量計測部９５は、上述した検知デバイスＤＤ等の周辺監視装置やナビゲーション装置５０、通信装置５５、車両センサ６０、及びＨＭＩ７０の各機器（運転操作系または非運転操作系等）を稼働させるために、自車両Ｍに設けられた電池（バッテリー）等のエネルギー量（残量）を計測する。また、エネルギー残量計測部９５は、自車両Ｍの動力源を駆動させるためのエネルギーの残量を計測してもよい。例えば、エネルギー残量計測部９５は、自車両Ｍが内燃機関を動力源とした自動車である場合、内燃機関において燃焼させるガソリン等の液体燃料の残量を計測してもよい。また、エネルギー残量計測部９５は、例えば、自車両Ｍが電動機を動力源とした自動車である場合、電動機を駆動する電力を出力する電池の残量を計測してもよい。また、エネルギー残量計測部９５は、自車両Ｍが内燃機関および電動機を兼ね備えたハイブリッド自動車である場合、液体燃料および電池の双方の残量を計測してもよい。

また、エネルギー残量計測部９５により計測される電池（バッテリー）は、走行駆動力出力装置２００のエンジンに接続され、そのエンジンによる出力の一部を用いて充電されてもよい。また、上述した電池は、充電設備がある施設や、非接触充電レーンを有した道路等で充電されてもよい。エネルギー残量計測部９５は、エネルギー残量として、例えば上述した電池の充電率（ＳＯＣ：State Of Charge）を計測してもよい。なお本明細書で言う「充電率」とは、「充電量」と読み替えられてもよい。

次に、車両制御システム１００の説明に先立って、走行駆動力出力装置２００、ステアリング装置２１０、およびブレーキ装置２２０について説明する。

走行駆動力出力装置２００は、車両が走行するための走行駆動力（トルク）を駆動輪に出力する。走行駆動力出力装置２００は、例えば、自車両Ｍが内燃機関を動力源とした自動車である場合、エンジン、変速機、およびエンジンを制御するエンジンＥＣＵ（Electronic Control Unit）を備え、自車両Ｍが電動機を動力源とした電気自動車である場合、走行用モータおよび走行用モータを制御するモータＥＣＵを備え、自車両Ｍがハイブリッド自動車である場合、エンジン、変速機、およびエンジンＥＣＵと走行用モータおよびモータＥＣＵとを備える。走行駆動力出力装置２００がエンジンのみを含む場合、エンジンＥＣＵは、後述する走行制御部１６０から入力される情報に従って、エンジンのスロットル開度やシフト段等を調整する。走行駆動力出力装置２００が走行用モータのみを含む場合、モータＥＣＵは、走行制御部１６０から入力される情報に従って、走行用モータに与えるＰＷＭ信号のデューティ比を調整する。走行駆動力出力装置２００がエンジンおよび走行用モータを含む場合、エンジンＥＣＵおよびモータＥＣＵは、走行制御部１６０から入力される情報に従って、互いに協調して走行駆動力を制御する。

ステアリング装置２１０は、例えば、ステアリングＥＣＵと、電動モータとを備える。電動モータは、例えば、ラックアンドピニオン機構に力を作用させて転舵輪の向きを変更する。ステアリングＥＣＵは、車両制御システム１００から入力される情報、或いは入力されるステアリング操舵角またはステアリングトルクの情報に従って電動モータを駆動し、転舵輪の向きを変更させる。

ブレーキ装置２２０は、例えば、ブレーキキャリパーと、ブレーキキャリパーに油圧を伝達するシリンダと、シリンダに油圧を発生させる電動モータと、制動制御部とを備える電動サーボブレーキ装置である。電動サーボブレーキ装置の制動制御部は、走行制御部１６０から入力される情報に従って電動モータを制御し、制動操作に応じたブレーキトルクが各車輪に出力されるようにする。電動サーボブレーキ装置は、ブレーキペダルの操作によって発生させた油圧を、マスターシリンダを介してシリンダに伝達する機構をバックアップとして備えてよい。なお、ブレーキ装置２２０は、上記説明した電動サーボブレーキ装置に限らず、電子制御式油圧ブレーキ装置であってもよい。電子制御式油圧ブレーキ装置は、走行制御部１６０から入力される情報に従ってアクチュエータを制御して、マスターシリンダの油圧をシリンダに伝達する。また、ブレーキ装置２２０は、走行駆動力出力装置２００に含まれ得る走行用モータによる回生ブレーキを含んでもよい。

［車両制御システム］
以下、車両制御システム１００について説明する。車両制御システム１００は、例えば、一以上のプロセッサまたは同等の機能を有するハードウェアにより実現される。車両制御システム１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサ、記憶装置、および通信インターフェースが内部バスによって接続されたＥＣＵ（Electronic Control Unit）、或いはＭＰＵ（Micro-Processing Unit）等が組み合わされた構成であってよい。

車両制御システム１００は、例えば、目標車線決定部１１０と、自動運転制御部１２０と、走行制御部１６０と、ＨＭＩ制御部１７０と、記憶部１８０と、エネルギー制御部１９０とを備える。自動運転制御部１２０は、例えば、自動運転モード制御部１３０と、自車位置認識部１４０と、外界認識部１４２と、行動計画生成部１４４と、軌道生成部１４６と、切替制御部１５０とを備える。

目標車線決定部１１０、自動運転制御部１２０の各部、走行制御部１６０、ＨＭＩ制御部１７０、およびエネルギー制御部１９０のうち一部または全部は、プロセッサがプログラム（ソフトウェア）を実行することにより実現される。また、これらのうち一部または全部は、ＬＳＩ（Large Scale Integration）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等のハードウェアによって実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアの組み合わせによって実現されてもよい。

記憶部１８０には、例えば、高精度地図情報１８１、誘導経路情報１８２、目標車線情報１８３、行動計画情報１８４、モード別操作可否情報１８５、および機能制限情報１８６等の情報が格納される。記憶部１８０は、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、フラッシュメモリ等で実現される。プロセッサが実行するプログラムは、予め記憶部１８０に格納されていてもよいし、車載インターネット設備等を介して外部装置からダウンロードされてもよい。また、プログラムは、そのプログラムを格納した可搬型記憶媒体が図示しないドライブ装置に装着されることで記憶部１８０にインストールされてもよい。また、車両制御システム１００のコンピュータ（車載コンピュータ）は、複数のコンピュータ装置によって分散化されたものであってもよい。

目標車線決定部１１０は、例えば、ＭＰＵにより実現される。目標車線決定部１１０は、ナビゲーション装置５０から出力された誘導経路情報１８２を参照して、誘導経路を複数のブロックに分割する。目標車線決定部１１０は、例えば、車両進行方向に関して１００［ｍ］毎に誘導経路を分割する。そして、目標車線決定部１１０は、高精度地図情報１８１を参照して、ブロックごとに分割した誘導経路内において、自車両Ｍを走行させる目標車線を決定する。目標車線決定部１１０は、例えば、左から何番目の車線を走行するといった決定を行う。目標車線決定部１１０は、例えば、誘導経路において分岐箇所や合流箇所等が存在する場合、自車両Ｍが、分岐先に進行するための合理的な経路を走行できるように、目標車線を決定する。目標車線決定部１１０により決定された目標車線は、目標車線情報１８３として記憶部１８０に記憶される。

高精度地図情報１８１は、ナビゲーション装置５０が有するナビ地図よりも高精度な地図情報である。高精度地図情報１８１は、例えば、車線の中央の情報あるいは車線の境界の情報等を含んでいる。また、高精度地図情報１８１には、道路情報、交通規制情報、住所情報（住所・郵便番号）、施設情報、電話番号情報等が含まれてよい。道路情報には、高速道路、有料道路、国道、都道府県道といった道路の種別を表す情報や、道路の車線数、各車線の幅員、道路の勾配、道路の位置（経度、緯度、高さを含む３次元座標）、車線のカーブの曲率、車線の合流および分岐ポイントの位置、道路に設けられた標識等の情報が含まれる。交通規制情報には、工事や交通事故、渋滞等によって車線が封鎖されているといった情報が含まれる。

自動運転制御部１２０は、例えば自動運転の度合が異なる複数の運転モードのいずれかを実施することで、自車両の速度制御と操舵制御との少なくとも一方を自動的に行う。なお、速度制御とは、例えば自車両Ｍの加減速に関する制御であり、加減速には加速および減速のうち、一方または双方が含まれる。また、自動運転制御部１２０は、ＨＭＩ７０等の操作受付部により受け付けられた操作等に基づいて、自車両Ｍの速度制御と操舵制御との双方を自車両Ｍの運転者の操作に基づいて行う手動運転を制御する。

自動運転モード制御部１３０は、自動運転制御部１２０が実行する自動運転モードを決定する。本実施形態における自動運転のモードには、以下のモードが含まれる。なお、以下はあくまで一例であり、自動運転のモード数は任意に決定されてよい。

［モードＡ］
モードＡは、最も自動運転の度合が高いモードである。モードＡが実施されている場合、複雑な合流制御等、全ての車両制御が自動的に行われるため、車両乗員は自車両Ｍの周辺や状態を監視する必要がない（周辺監視義務なし）。

［モードＢ］
モードＢは、モードＡの次に自動運転の度合が高いモードである。モードＢが実施されている場合、原則として全ての車両制御が自動的に行われるが、場面に応じて自車両Ｍの運転操作が車両乗員に委ねられる。このため、車両乗員は自車両Ｍの周辺や状態を監視している必要がある（周辺監視義務あり）。

［モードＣ］
モードＣは、モードＢの次に自動運転の度合が高いモードである。モードＣが実施されている場合、車両乗員は、場面に応じた確認操作をＨＭＩ７０に対して行う必要がある。モードＣでは、例えば、車線変更のタイミングが車両乗員に通知され、車両乗員がＨＭＩ７０に対して車線変更を指示する操作を行った場合に、自動的な車線変更が行われる。このため、車両乗員は自車両Ｍの周辺や状態を監視している必要がある（周辺監視義務あり）。なお、本実施形態において、自動制御の度合が最も低いモードは、例えば自動運転を行わず、自車両Ｍの速度制御と操舵制御との双方を自車両Ｍの車両乗員の操作に基づいて行う手動運転モードであってもよい。手動運転モードの場合には、車両乗員（運転者）に対して、当然に周辺監視義務が必要となる。

自動運転モード制御部１３０は、ＨＭＩ７０に対する車両乗員の操作、行動計画生成部１４４により決定されたイベント、軌道生成部１４６により決定された走行態様等に基づいて、自動運転のモードを決定する。自動運転のモードは、ＨＭＩ制御部１７０に通知される。また、自動運転のモードには、自車両Ｍの検知デバイスＤＤの性能等に応じた限界が設定されてもよい。例えば、検知デバイスＤＤの性能が低い場合には、モードＡは実施されないものとしてよい。いずれのモードにおいても、ＨＭＩ７０における運転操作系の構成に対する操作によって、手動運転モードに切り替えること（オーバーライド）は可能である。

自動運転制御部１２０の自車位置認識部１４０は、記憶部１８０に格納された高精度地図情報１８１と、ファインダ２０、レーダ３０、カメラ４０、ナビゲーション装置５０、または車両センサ６０から入力される情報とに基づいて、自車両Ｍが走行している車線（走行車線）、および、走行車線に対する自車両Ｍの相対位置を認識する。

自車位置認識部１４０は、例えば、高精度地図情報１８１から認識される道路区画線のパターン（例えば実線と破線の配列）と、カメラ４０によって撮像された画像から認識される自車両Ｍの周辺の道路区画線のパターンとを比較することで、走行車線を認識する。この認識において、ナビゲーション装置５０から取得される自車両Ｍの位置やＩＮＳによる処理結果が加味されてもよい。

図４は、自車位置認識部１４０により走行車線Ｌ１に対する自車両Ｍの相対位置が認識される様子を示す図である。自車位置認識部１４０は、例えば、自車両Ｍの基準点（例えば重心）の走行車線中央ＣＬからの乖離ＯＳ、および自車両Ｍの進行方向の走行車線中央ＣＬを連ねた線に対してなす角度θを、走行車線Ｌ１に対する自車両Ｍの相対位置として認識する。なお、これに代えて、自車位置認識部１４０は、走行車線Ｌ１のいずれかの側端部に対する自車両Ｍの基準点の位置等を、走行車線に対する自車両Ｍの相対位置として認識してもよい。自車位置認識部１４０により認識される自車両Ｍの相対位置は、目標車線決定部１１０に提供される。

外界認識部１４２は、ファインダ２０、レーダ３０、カメラ４０等から入力される情報に基づいて、周辺車両の位置、および速度、加速度等の状態を認識する。周辺車両とは、例えば、自車両Ｍの周辺を走行する車両であって、自車両Ｍと同じ方向に走行する車両である。周辺車両の位置は、他車両の重心やコーナー等の代表点で表されてもよいし、他車両の輪郭で表現された領域で表されてもよい。周辺車両の「状態」とは、上記各種機器の情報に基づいて把握される、周辺車両の加速度、車線変更をしているか否か（あるいは車線変更をしようとしているか否か）を含んでもよい。また、外界認識部１４２は、周辺車両に加えて、ガードレールや電柱、駐車車両、歩行者その他の物体の位置を認識してもよい。

行動計画生成部１４４は、自動運転のスタート地点、および／または自動運転の目的地を設定する。自動運転のスタート地点は、自車両Ｍの現在位置であってもよいし、自動運転を指示する操作がなされた地点でもよい。行動計画生成部１４４は、そのスタート地点と自動運転の目的地との間の区間において、行動計画を生成する。なお、これに限らず、行動計画生成部１４４は、任意の区間について行動計画を生成してもよい。

行動計画は、例えば、順次実行される複数のイベントで構成される。イベントには、例えば、自車両Ｍを減速させる減速イベントや、自車両Ｍを加速させる加速イベント、走行車線を逸脱しないように自車両Ｍを走行させるレーンキープイベント、走行車線を変更させる車線変更イベント、自車両Ｍに前走車両を追い越させる追い越しイベント、分岐ポイントにおいて所望の車線に変更させたり、現在の走行車線を逸脱しないように自車両Ｍを走行させたりする分岐イベント、本線に合流するための合流車線において自車両Ｍを加減速させ、走行車線を変更させる合流イベント、自動運転の開始地点で手動運転モードから自動運転モードに移行させたり、自動運転の終了予定地点で自動運転モードから手動運転モードに移行させたりするハンドオーバイベント等が含まれる。行動計画生成部１４４は、目標車線決定部１１０により決定された目標車線が切り替わる箇所において、車線変更イベント、分岐イベント、または合流イベントを設定する。行動計画生成部１４４によって生成された行動計画を示す情報は、行動計画情報１８４として記憶部１８０に格納される。

図５は、ある区間について生成された行動計画の一例を示す図である。図示するように、行動計画生成部１４４は、目標車線情報１８３が示す目標車線上を自車両Ｍが走行するために必要な行動計画を生成する。なお、行動計画生成部１４４は、自車両Ｍの状況変化に応じて、目標車線情報１８３に拘わらず、動的に行動計画を変更してもよい。例えば、行動計画生成部１４４は、車両走行中に外界認識部１４２によって認識された周辺車両の速度が閾値を超えたり、自車線に隣接する車線を走行する周辺車両の移動方向が自車線方向に向いたりした場合に、自車両Ｍが走行予定の運転区間に設定されたイベントを変更する。例えば、レーンキープイベントの後に車線変更イベントが実行されるようにイベントが設定されている場合において、外界認識部１４２の認識結果によって当該レーンキープイベント中に車線変更先の車線後方から車両が閾値以上の速度で進行してきたことが判明した場合、行動計画生成部１４４は、レーンキープイベントの次のイベントを、車線変更イベントから減速イベントやレーンキープイベント等に変更してよい。この結果、車両制御システム１００は、外界の状態に変化が生じた場合においても、安全に自車両Ｍを自動走行させることができる。

図６は、軌道生成部１４６の構成の一例を示す図である。軌道生成部１４６は、例えば、走行態様決定部１４６Ａと、軌道候補生成部１４６Ｂと、評価・選択部１４６Ｃとを備える。

走行態様決定部１４６Ａは、例えば、レーンキープイベントを実施する際に、定速走行、追従走行、低速追従走行、減速走行、カーブ走行、障害物回避走行等のうちいずれかの走行態様を決定する。この場合、走行態様決定部１４６Ａは、自車両Ｍの前方に他車両が存在しない場合に、走行態様を定速走行に決定する。また、走行態様決定部１４６Ａは、前走車両に対して追従走行するような場合に、走行態様を追従走行に決定する。また、走行態様決定部１４６Ａは、渋滞場面等において、走行態様を低速追従走行に決定する。また、走行態様決定部１４６Ａは、外界認識部１４２により前走車両の減速が認識された場合や、停車や駐車等のイベントを実施する場合に、走行態様を減速走行に決定する。また、走行態様決定部１４６Ａは、外界認識部１４２により自車両Ｍがカーブ路に差し掛かったことが認識された場合に、走行態様をカーブ走行に決定する。また、走行態様決定部１４６Ａは、外界認識部１４２により自車両Ｍの前方に障害物が認識された場合に、走行態様を障害物回避走行に決定する。また、走行態様決定部１４６Ａは、車線変更イベント、追い越しイベント、分岐イベント、合流イベント、ハンドオーバイベント等を実施する場合に、それぞれのイベントに応じた走行態様を決定する。

軌道候補生成部１４６Ｂは、走行態様決定部１４６Ａにより決定された走行態様に基づいて、軌道の候補を生成する。図７は、軌道候補生成部１４６Ｂにより生成される軌道の候補の一例を示す図である。図７は、自車両Ｍが車線Ｌ１から車線Ｌ２に車線変更する場合に生成される軌道の候補を示している。

軌道候補生成部１４６Ｂは、図７に示すような軌道を、例えば、将来の所定時間ごとに、自車両Ｍの基準位置（例えば重心や後輪軸中心）が到達すべき目標位置（軌道点Ｋ）の集まりとして決定する。図８は、軌道候補生成部１４６Ｂにより生成される軌道の候補を軌道点Ｋで表現した図である。軌道点Ｋの間隔が広いほど、自車両Ｍの速度は速くなり、軌道点Ｋの間隔が狭いほど、自車両Ｍの速度は遅くなる。従って、軌道候補生成部１４６Ｂは、加速したい場合には軌道点Ｋの間隔を徐々に広くし、減速したい場合は軌道点の間隔を徐々に狭くする。

このように、軌道点Ｋは速度成分を含むものであるため、軌道候補生成部１４６Ｂは、軌道点Ｋのそれぞれに対して目標速度を与える必要がある。目標速度は、走行態様決定部１４６Ａにより決定された走行態様に応じて決定される。

ここで、車線変更（分岐を含む）を行う場合の目標速度の決定手法について説明する。軌道候補生成部１４６Ｂは、まず、車線変更ターゲット位置（或いは合流ターゲット位置）を設定する。車線変更ターゲット位置は、周辺車両との相対位置として設定されるものであり、「どの周辺車両の間に車線変更するか」を決定するものである。軌道候補生成部１４６Ｂは、車線変更ターゲット位置を基準として３台の周辺車両に着目し、車線変更を行う場合の目標速度を決定する。

図９は、車線変更ターゲット位置ＴＡを示す図である。図中、Ｌ１は自車線を表し、Ｌ２は隣接車線を表している。ここで、自車両Ｍと同じ車線で、自車両Ｍの直前を走行する周辺車両を前走車両ｍＡ、車線変更ターゲット位置ＴＡの直前を走行する周辺車両を前方基準車両ｍＢ、車線変更ターゲット位置ＴＡの直後を走行する周辺車両を後方基準車両ｍＣと定義する。自車両Ｍは、車線変更ターゲット位置ＴＡの側方まで移動するために加減速を行う必要があるが、この際に前走車両ｍＡに追いついてしまうことを回避しなければならない。このため、軌道候補生成部１４６Ｂは、３台の周辺車両の将来の状態を予測し、各周辺車両と干渉しないように目標速度を決定する。

図１０は、３台の周辺車両の速度を一定と仮定した場合の速度生成モデルを示す図である。図中、ｍＡ、ｍＢおよびｍＣから延出する直線は、それぞれの周辺車両が定速走行したと仮定した場合の進行方向における変位を示している。自車両Ｍは、車線変更が完了するポイントＣＰにおいて、前方基準車両ｍＢと後方基準車両ｍＣとの間にあり、且つ、それ以前において前走車両ｍＡよりも後ろにいなければならない。このような制約の下、軌道候補生成部１４６Ｂは、車線変更が完了するまでの目標速度の時系列パターンを、複数導出する。そして、目標速度の時系列パターンをスプライン曲線等のモデルに適用することで、図８に示すような軌道の候補を複数導出する。なお、３台の周辺車両の運動パターンは、図１０に示すような定速度に限らず、定加速度、定ジャーク（躍度）を前提として予測されてもよい。

評価・選択部１４６Ｃは、軌道候補生成部１４６Ｂにより生成された軌道の候補に対して、例えば、計画性と安全性の二つの観点で評価を行い、走行制御部１６０に出力する軌道を選択する。計画性の観点からは、例えば、既に生成されたプラン（例えば行動計画）に対する追従性が高く、軌道の全長が短い場合に軌道が高く評価される。例えば、右方向に車線変更することが望まれる場合に、一旦左方向に車線変更して戻るといった軌道は、低い評価となる。安全性の観点からは、例えば、それぞれの軌道点において、自車両Ｍと物体（周辺車両等）との距離が遠く、加減速度や操舵角の変化量等が小さいほど高く評価される。

切替制御部１５０は、自動運転切替スイッチ８７から入力される信号に基づいて自動運転モードと手動運転モードとを相互に切り替える。また、切替制御部１５０は、ＨＭＩ７０における運転操作系の構成に対する加速、減速または操舵を指示する操作に基づいて、自動運転モードから手動運転モードに切り替える。例えば、切替制御部１５０は、ＨＭＩ７０における運転操作系の構成から入力された信号の示す操作量が閾値を超えた状態が、基準時間以上継続した場合に、自動運転モードから手動運転モードに切り替える（オーバーライド）。また、切替制御部１５０は、オーバーライドによる手動運転モードへの切り替えの後、所定時間の間、ＨＭＩ７０における運転操作系の構成に対する操作が検出されなかった場合に、自動運転モードに復帰させてもよい。

走行制御部１６０は、軌道生成部１４６によって生成された軌道を、予定の時刻通りに自車両Ｍが通過するように、走行駆動力出力装置２００、ステアリング装置２１０、およびブレーキ装置２２０を制御する。

図１１は、ＨＭＩ制御部１７０の構成の一例を示す図である。ＨＭＩ制御部１７０は、例えば、モード別制御部１７２と、情報提供部１７４とを備える。

モード別制御部１７２は、自動運転制御部１２０により自動運転のモードの情報が通知されると、モード別操作可否情報１８５を参照して、自動運転のモードの種別に応じてＨＭＩ７０を制御する。

図１２は、モード別操作可否情報１８５の一例を示す図である。図１２に示すモード別操作可否情報１８５は、運転モードの項目として、例えば「手動運転モード」と、「自動運転モード」とを有する。また、「自動運転モード」として、上述した「モードＡ」、「モードＢ」、および「モードＣ」等を有する。また、モード別操作可否情報１８５は、非運転操作系の項目として、ナビゲーション装置５０に対する操作である「ナビゲーション操作」、コンテンツ再生装置８５に対する操作である「コンテンツ再生操作」、表示装置８２に対する操作である「インストルメントパネル操作」等を有する。図１２に示すモード別操作可否情報１８５の例では、上述した運転モードごとに非運転操作系に対する車両乗員の操作の可否が設定されているが、対象のインターフェース装置は、これに限定されるものではない。

モード別制御部１７２は、自動運転制御部１２０から取得したモードの情報に基づいてモード別操作可否情報１８５を参照することで、使用が許可される装置と、使用が許可されない装置とを判定する。また、モード別制御部１７２は、判定結果に基づいて、非運転操作系のＨＭＩ７０、またはナビゲーション装置５０に対する車両乗員からの操作の受け付けの可否を制御する。

例えば、車両制御システム１００が実行する運転モードが手動運転モードの場合、車両乗員は、ＨＭＩ７０の運転操作系の構成（例えば、アクセルペダル７１、ブレーキペダル７４、シフトレバー７６、およびステアリングホイール７８等）を操作する。また、車両制御システム１００が実行する運転モードが自動運転モードのモードＢ、モードＣ等である場合、車両乗員には、自車両Ｍの周辺監視義務が課される。このような場合、車両乗員の運転以外の行動（例えばＨＭＩ７０の操作等）により注意が散漫になること（ドライバーディストラクション）を防止するため、モード別制御部１７２は、ＨＭＩ７０の非運転操作系の一部または全部に対する操作を受け付けないように制御を行う。この際、モード別制御部１７２は、自車両Ｍの周辺監視を行わせるために、外界認識部１４２により認識された自車両Ｍの周辺車両の存在やその周辺車両の状態を、表示装置８２等の出力部に画像等で表示させるとともに、自車両Ｍの走行時の場面に応じた確認操作をＨＭＩ７０から受け付けてもよい。

また、モード別制御部１７２は、運転モードが自動運転のモードＡである場合、ドライバーディストラクションの規制を緩和し、操作を受け付けていなかった非運転操作系に対する車両乗員の操作を受け付ける制御を行ってよい。例えば、モード別制御部１７２は、表示装置８２に映像を表示させたり、スピーカ８３に音声を出力させたり、コンテンツ再生装置８５にＤＶＤ等からコンテンツを再生させたりする。なお、コンテンツ再生装置８５が再生するコンテンツには、ＤＶＤ等に格納されたコンテンツの他、例えば、テレビ番組等の娯楽、エンターテイメントに関する各種コンテンツが含まれてよい。また、図１２に示す「コンテンツ再生操作」は、このような娯楽、エンターテイメントに関するコンテンツ操作を意味するものであってよい。

情報提供部１７４は、後述するエネルギー制御部１９０による判定結果に基づいて、ＨＭＩ７０の表示装置８２やスピーカ８３等を用いて、種々の情報を車両乗員に通知する。通知する情報の詳細については後述する。

図１３は、エネルギー制御部１９０の構成の一例を示す図である。エネルギー制御部１９０は、例えば、エネルギー量導出部１９２と、エネルギー量不足判定部１９４と、機能制限部１９６とを備える。なお、エネルギー制御部１９０における各処理は、所定時間ごとに繰り返し実行される。

エネルギー量導出部１９２は、自動運転によって自車両Ｍの現在位置から目的地までの走行経路を自車両Ｍが走行する際に、走行経路における行動計画または経路状況に基づいて、自車両Ｍが目的地に到達するまでに消費することが予測される将来のエネルギー量（以下、「消費予測エネルギー量」と称する）を導出する。エネルギー量導出部１９２は、例えば、ナビゲーション装置５０により出力された誘導経路情報１８２に基づいて、自車両Ｍが現在位置から目的地に到達するまでの消費予測エネルギー量を導出する。例えば、エネルギー量導出部１９２は、現在位置から目的地に到達するまでの間、誘導経路が示す道路の法定速度や平均速度等の基準となる速度と同じ速度で自車両Ｍが走行するものと仮定し、この間に自車両Ｍが消費するエネルギー量を消費予測エネルギー量として導出する。

また、エネルギー量導出部１９２は、例えば、過去に消費したエネルギー量を単位時間や単位距離等で除算した値を指標として、将来の消費予測エネルギー量を導出してもよい。また、エネルギー量導出部１９２は、通信装置５５によって取得された交通情報を参照して、誘導経路が示す道路において渋滞や事故等が生じていることが判明した場合には、渋滞や事故等が解消されるまでの時間等を考慮して、消費予測エネルギー量を導出してもよい。

また、エネルギー量導出部１９２は、自動運転における機能ごとに消費されるエネルギー量を導出してもよい。例えば、自動運転において周辺を監視する周辺監視装置（例えば検知デバイスＤＤ）は、それぞれのデバイス（例えばファインダ２０、レーダ３０、カメラ４０等）の機能が異なる。したがって、周辺監視装置ごとに、使用時の単位時間や単位距離あたりの消費予測エネルギー量を導出してもよい。これにより、例えば検知デバイスＤＤに含まれるファインダ２０、レーダ３０、およびカメラ４０において、カメラ４０よりファインダ２０の方が稼働時の消費予測エネルギー量が大きく、またファインダ２０よりレーダ３０の方が稼働時の消費予測エネルギー量が大きい等の情報を把握することができる。

エネルギー量不足判定部１９４は、自車両Ｍによる自動運転によって、自車両Ｍのエネルギー量が不足するか否かを判定する。エネルギー量不足判定部１９４は、現在または将来のエネルギー不足を判定する。

例えば、エネルギー量不足判定部１９４は、エネルギー残量計測部９５により計測されたエネルギー残量が、予め設定された閾値以下になった場合に、エネルギー量が不足していると判定する。また、エネルギー量不足判定部１９４は、所定時間または所定距離あたりに消費される消費予測エネルギー量と、エネルギー残量計測部９５により計測されたエネルギー量（残量）とに基づき、目的地までの残りの走行時間または走行距離に対してエネルギーが不足するか否かを判定してもよい。例えば、エネルギー量不足判定部１９４は、単位時間または単位距離あたりに消費される消費予測エネルギー量に、目的地までの残りの走行時間または走行距離を乗算した値が、エネルギー残量を超える場合に、エネルギー量が不足すると判定する。

機能制限部１９６は、エネルギー量不足判定部１９４により、現在または将来においてエネルギーが不足すると判定された場合に、自車両Ｍの自動運転に係る機能を制限する。例えば、機能制限部１９６は、自動運転において自車両Ｍから見た制御方向ごとに、自動運転に係る機能を制限してもよい。例えば、機能制限部１９６は、自車両Ｍのエネルギー量が不足する場合に、自動運転により利用される周辺監視装置の監視対象範囲を制限する。周辺監視装置は、上述した検知デバイスＤＤであってもよく、上述した外界認識部１４２を含んでいてもよい。例えば、機能制限部１９６は、記憶部１８０に記憶された機能制限情報１８６を参照し、自動運転における自車両Ｍの機能制限を実施する。

図１４は、機能制限情報１８６の一例を示す図である。図１４の例において。機能制限情報１８６の項目としては、例えば「周辺監視装置」と「制限モード」とを有する。「周辺監視装置」としては、例えば自動運転における自車両Ｍの周辺監視を行う各検知デバイスＤＤ（ファインダ２０、レーダ３０、およびカメラ４０等）が設定されている。ファインダ２０およびレーダ３０については、例えば図１に示すファインダ２０−１から２０−７、レーダ３０−１から３０−６に対して、自車両Ｍの設置位置に応じて、それぞれ自車両Ｍの前方、右側方、左側方、及び後方のうち、少なくとも１つが割り当てられている。

例えば、ファインダ（前方）の場合、図１に示すファインダ２０−１から２０−３が対象になる。また、ファインダ（右側方）の場合、ファインダ２０−３、２０−６が対象になる。また、ファインダ（左側方）の場合、ファインダ２０−２、２０−５が対象になる。また、ファインダ（後方）の場合、ファインダ２０−４から２０−６が対象になる。なお、ファインダ２０−７は、水平方向に関して３６０度の検出領域を有しているため、どの制限モードにおいても、監視を停止する。また、レーダ３０−１から３０−６についても上述ファインダと同様に割り当てることができる。また、カメラ４０は、自車両Ｍの前方を撮像するため、監視対象は、自車両Ｍの前方となる。

また、図１４に示す「制限モード」は、消費されるエネルギー量を抑止するため、監視を停止させる対象の周辺監視装置が設定されている。図１４の例において、「監視」とは、自動運転において、自車両Ｍから見た対象の制御方向（例えば前方、右側方、左側方、または後方）の監視（検知）機能を実施することを示し、この場合には、対象デバイスが稼働しているため、エネルギーを消費する。また、「停止」とは、その制御方向における監視機能を停止していることを示し、この場合には、対象デバイスが停止しているため、エネルギーを消費しない。

図１４の例では、制限モードとして、「制限１」〜「制限３」のモードが設定されているが、設定モードの数についてはこれに限定されるものではなく、少なくとも１つの制限モードが設定されていればよい。また、複数の制限モードが設定されている場合には、各モードにより、抑止されるエネルギー量が異なるため、モードの選択により機能制限を緩和したり、強化したりすることができる。例えば、図１４の例では、「制限１」よりも「制限２」の方が、消費されるエネルギー量を抑止でき、また「制限２」よりも「制限３」の方が、消費されるエネルギー量を抑止できる。なお、何も制限を行わない場合には、図１４による周辺監視装置の全てが稼働している。

図１４の例において、制限モードの「制限１」では、ファインダ（後方）と、レーダ（後方）による自車両Ｍの後方の監視機能を停止している。また、「制限２」では、制限１の制限内容に加えて、ファインダ（右側方）、ファインダ（右側方）、レーダ（右側方）、およびレーダ（右側方）による監視機能を停止している。また、「制限３」では、制限１の制限内容に加えて、単位時間に消費するエネルギー量が、カメラ４０およびファインダ（前方）より大きいレーダ（前方）による監視機能を停止している。

このように、エネルギー量の不足に伴って自動運転により実施される自車両Ｍの機能を制限する場合に、自車両Ｍの前方側の状況に基づく制御を優先させることで、走行中における危険度の高い前方の安全性を確保することができる。また、エネルギー量が不足して自動運転により実施される自車両Ｍの機能を制限する場合に、周辺監視装置における機能ごとのエネルギー量に基づいて停止する機能を選択することで、より効率的なエネルギー量の抑止を実現することができる。

したがって、自車両Ｍのエネルギー量の不足により、自車両Ｍの機能を制限する場合、機能制限部１９６は、最初に「制限１」の制限モードによる制御を行い、その制御を開始してから所定時間経過後も自車両Ｍのエネルギー量が不足している場合に、制限モードを「制限２」に変更して自動運転に係る機能の制限を強化する。更に、機能制限部１９６は、「制限２」に変更してから所定時間経過後も自車両Ｍのエネルギー量が不足している場合に、制限モードを「制限３」に変更して自動運転に係る機能の制限を強化する。このように、段階的に制限範囲を変更することで、適切なエネルギー調整を行うことができる。

また、エネルギー残量の不足が解消された場合、機能制限部１９６は、一段階ごとに制限範囲を元に戻してもよく（制限の緩和）、制限モードの種別に関係なく制限を解除してもよい。これにより、抑止するエネルギー量を調整することができるため、例えば将来のためにエネルギー量（電力）を残したり、または目的地で使い切る等のエネルギーマネージメントを実現することができる。

なお、上述した制限モードによる制限の実施により、自動運転による自車両Ｍの側方及び後方の領域うち、一方または双方のセンシングによる監視機能を停止した場合、機能制限部１９６は、自動運転による自車両Ｍの車線変更を禁止してもよく、自動運転による自車両Ｍの分岐および合流のうち、一方または双方を禁止してもよい。これにより、自車両Ｍの側方及び後方の領域のうち、一方または双方の監視を停止したとしても、自動運転の安全性を確保することができる。

なお、機能制限部１９６による機能制限の実施に伴って、上述した自車両Ｍの車線変更、分岐、または合流を禁止する場合、行動計画生成部１４４は、対象の車線変更イベント、分岐イベント、または合流イベントが実施しない条件で、行動計画情報１８４として記憶された行動計画を再生成する。なお、目的地までの経路の走行を実現するために、車線変更、分岐、または合流が必要である地点については、周辺監視装置における監視対象範囲の制限を解除して、車線変更、分岐、または合流等を実施する。つまり、機能制限部１９６は、自車両Ｍのエネルギー量が不足する場合に、自動運転による自車両Ｍの側方及び後方の領域うち、一方または双方の監視を停止し、自車両Ｍが車線変更、分岐、または合流を行う場合にのみ、その直前に一時的に監視を行い、車線変更、分岐、または合流が終了した後、再び対象範囲の監視を停止する。また、行動計画生成部１４４は、上述した自動運転の機能制限が解除された場合に、車線変更、分岐、または合流等の実施を含めた行動計画の再生成を行ってもよい。

また、機能制限部１９６は、自車両Ｍのエネルギー量が不足する場合に、自動運転を手動運転に切り替えるような制御を行うように、自動運転制御部１２０に制御指示を出力してもよい。これにより、自動運転におけるエネルギー消費をなくすことができる。

なお、エネルギー残量計測部９５により計測される電池（バッテリー）等は、上述したように走行駆動力出力装置２００のエンジンに接続され、そのエンジンによる出力の一部を用いて充電することができる。例えば、車両制御システム１００は、上述した機能制限を行うことで、消費されるエネルギー量が抑止されるため、自車両Ｍの走行中の充電によりエネルギー残量が増加して、エネルギー量の不足が解消される可能性がある。そのため、機能制限部１９６は、機能制限中に、エネルギー量不足判定部１９４による判定結果において、エネルギー量が不足していないと判定された場合、自車両Ｍの車両運転に係る機能制限を解除する。

図１５は、本実施形態における機能制限とエネルギー残量との関係を示す図である。なお、図１５の例では、横軸に自車両Ｍの目的地までの走行中の時間を示し、縦軸にエネルギー残量の一例として充電率（ＳＯＣ）を示している。また、図１５では、自車両Ｍが自動運転を開始してから終了するまでの流れの一例を説明する。充電率は、エネルギー残量計測部９５により所定時間ごとに計測され、エネルギー制御部１９０に伝達される。

図１５の例において、電池（バッテリー）の充電率には、許容上限値ＰＨＶと許容下限値ＰＬＶとが設定されている。エネルギー制御部１９０は、自車両Ｍの自動運転時において電池の充電率を許容上限値ＰＨＶと許容下限値ＰＬＶとの間に維持するように、自動運転に係る機能制限を行う。

例えば、図１５に示す自動運転開始前（時刻Ｔ０前）では、手動運転により図１２に示すようにＨＭＩ７０等の使用制限が行われるとともに、自動運転等による制御が行われていないため、自車両Ｍの単位時間あたりに消費されるエネルギー量は少ない。そのため、充電率が許容上限値に近い値となる。

自車両Ｍが時刻Ｔ０で自動運転が開始されると、自動運転に係る機能（検知デバイスＤＤによる検知、自動運転制御部１２０による各種制御等、ＨＭＩ７０による出力）の実施により、消費されるエネルギー量が増加する。したがって、充電率は、徐々に低下する。

ここで、時間Ｔ１において、充電率が閾値Ｔｈ以下になった場合、エネルギー量不足判定部１９４は、エネルギー量が不足する（例えば許容下限値ＰＬＶ以下になる可能性がある）と判定する。機能制限部１９６は、上述の判定結果に基づいて機能制限を実施する。

なお、上述したように複数の制限モードがある場合には、エネルギー量の抑止が小さいモード（例えば、図１４における制限１）から機能制限を行い、エネルギー量の不足が所定時間以上継続するようであれば、現在の制限モードよりも抑止量の大きい制限モード（例えば、図１４における制限３）で自動運転に係る機能の制限を行ってもよい。また、図１５の例では、予め設定された閾値を基準にエネルギー量の不足を判定したが、これに限定されるものではなく、例えばエネルギー量導出部１９２により導出される目的地までの消費予測エネルギー量を用いて、充電率との比較を行い、エネルギー量が不足するか否かを判定してもよい。

また、自車両Ｍの自動運転に係る機能制限により充電率が上がり、再び閾値Ｔｈを超えた場合、エネルギー量不足判定部１９４は、エネルギー量の不足が解消されたと判定する。機能制限部１９６は、上述の判定結果に基づいて機能制限を解除する。なお、機能制限の解除は、充電率が閾値Ｔｈを超えた直後に行わずに、閾値Ｔｈを超えてから所定時間経過後に機能制限を解除してもよい。これにより、機能制限の実施と解除が頻繁に切り替わることを防止することができる。

また、図１５の例では、時間Ｔ３において自動運転モードが終了され、手動運転が開始されたため、再び充電率が増加していくことになる。エネルギー制御部１９０は、上述した機能制限処理を行うことで、車両のエネルギー量に基づく自動運転に係る制御を適切に行うことができる。したがって、自車両Ｍにおける適切なエネルギーマネージメントを実現することができる。

機能制限部１９６は、上述した機能制限の内容に関する情報をＨＭＩ制御部１７０に出力する。

ＨＭＩ制御部１７０における情報提供部１７４は、機能制限部１９６により自車両Ｍの機能制限を実施する場合に、ＨＭＩ７０のナビゲーション装置５０、表示装置８２、スピーカ８３等を用いて、所定の情報を自車両Ｍの車両乗員に通知する。所定の情報とは、例えばエネルギー量が不足していることを示す情報、または機能制限の実施内容に関する情報、機能制限が解除された（元の監視対象範囲に戻った）ことを示す情報等である。

［画面例］
次に、情報提供部１７４により車両乗員に通知される通知例について、図を用いて説明する。なお、以下の説明では、表示装置８２の画面表示により、自車両Ｍの車両乗員に通知される例について説明するが、これに限定されるものではなく、例えばナビゲーション装置５０による画面表示、またはスピーカ８３による音声出力等により、車両乗員に通知してもよい。

図１６は、機能制限の実施の際に通知される画面例を示す図である。エネルギー制御部１９０は、上述したエネルギー量の不足判定により、エネルギー量が不足していると判定された場合に、所定の制限モードによる自車両Ｍの機能制限を行うとともに、ＨＭＩ制御部１７０に対し、自動運転に係る機能を制限する旨の情報を出力する。

ＨＭＩ制御部１７０は、エネルギー制御部１９０により自動運転に係る機能が制限されることを示す情報が入力されると、対応する通知用のメッセージ情報３００を表示装置８２に出力する。図１６の例では、メッセージ情報３００として「エネルギー残量が不足しているため、機能制限が実施されました。」が画面に表示されている。なお、他のメッセージ情報３００としては、例えば実施されている制限モードの内容や、機能制限により行動計画の再生成が行われたことを示す情報、エネルギー補給施設等に立ち寄ってエネルギーの補給を実施するように車両乗員に促す情報等があるが、これらに限定されるものではない。なお、エネルギー補給施設とは、例えば、ガソリンスタンドや充電スタンド等のように、自車両Ｍの動力源を駆動させるためのエネルギーや自動運転に係る各機能を目的地まで制限なく稼働できるエネルギーを補給することができる施設である。

また、本実施形態における機能制限が解除または緩和された場合も、ＨＭＩ制御部１７０は、表示装置８２を介して、車両乗員にその旨の通知を行う。図１７は、機能制限が解除された際に通知される画面例を示す図である。エネルギー制御部１９０は、上述したエネルギー量の不足判定により、エネルギー量が不足していないと判定された場合に、自車両Ｍの機能制限を解除するとともに、ＨＭＩ制御部１７０に対し、自動運転に係る機能の制限を解除する旨の情報を出力する。

ＨＭＩ制御部１７０は、エネルギー制御部１９０により自動運転に係る機能の制限が解除されることを示す情報が入力されると、対応する通知用のメッセージ情報３０２を表示装置８２等の出力部に出力する。図１７の例では、メッセージ情報３０２として「エネルギー残量の不足が解消されましたので、機能制限を解除します。」が表示装置８２の画面に表示されている。なお、他のメッセージ情報３００としては、例えば実施されている制限モードの内容や、機能制限の解除により行動計画の再生成が行われたことを示す情報等があるが、これに限定されるものではない。上述した画面例等により通知を行うことで、車両乗員は、自車両Ｍにおける制御内容を把握することができ、自動運転における安心感を得ることができる。

[処理フロー]
以下、本実施形態の車両制御システム１００における制御処理について、フローチャートを用いて説明する。なお、以下の説明では、自車両Ｍの自動運転に係る機能制限処理について説明するが、車両制御システム１００が行う各種制御処理については、これに限定されるものではない。

図１８は、機能制限処理の一例を示すフローチャートである。図１８の例において、エネルギー制御部１９０は、エネルギー残量計測部９５により計測された自車両Ｍのエネルギー量（残量）を取得する（ステップＳ１００）。また、エネルギー量導出部１９２は、消費予測エネルギー量を導出する（ステップＳ１０２）。

次に、エネルギー量不足判定部１９４は、ステップＳ１００の処理で取得した自車両Ｍのエネルギー量と、ステップＳ１０２の処理で取得した消費予測エネルギー量とを比較する（ステップＳ１０４）。なお、ステップＳ１０４の処理では、エネルギー量と、消費予測エネルギー量とを比較するが、例えば、自車両Ｍの現在のエネルギー量と、予め設定された閾値とを比較してもよい。上述した閾値との比較を行う場合、上述した消費予測エネルギー量の導出処理は、行わなくてもよい。

エネルギー量不足判定部１９４は、自車両Ｍのエネルギー量と消費予測エネルギー量との比較結果において、エネルギー量が不足するか否かを判定する（ステップＳ１０６）。例えば、自車両Ｍのエネルギー量から得られる目的地までの消費エネルギー量が、消費予測エネルギー量より少ない場合、エネルギー量不足判定部１９４は、エネルギー量が不足すると判定する。なお、エネルギー量不足判定部１９４は、自車両Ｍのエネルギー残量が予め設定された閾値に満たない場合、エネルギー量が不足すると判定してもよい。

エネルギー量が不足する場合、機能制限部１９６は、自車両Ｍの自動運転に係る機能を制限する（ステップＳ１０８）。なお、制限モードが複数設定されている場合には、エネルギー量の抑止が小さいモードから機能制限を行い、エネルギー量の不足が所定時間以上継続するようであれば、現在の制限モードよりも抑止量の多い制限モードで自動運転に係る機能の制限を行ってもよい。

次に、機能制限部１９６は、自動運転に係る機能が制限されたことを示す情報をＨＭＩ制御部１７０に出力し、ＨＭＩ制御部１７０を介して出力部（例えば、ナビゲーション装置５０、表示装置８２、およびスピーカ８３のうち、少なくとも１つ）により車両乗員に通知させて（ステップＳ１１０）、本フローチャートの処理を終了する。なお、ステップＳ１１０の処理では、すでに自動運転に係る機能が制限されたことを出力部により出力している場合に、ステップＳ１１０の処理を省略してもよく、通知する内容に変更があった場合に出力部により通知してもよい。

また、エネルギー量が不足しない場合、機能制限部１９６は、自車両Ｍが自動運転に係る機能を制限しているか否かを判定する（ステップＳ１１２）。自動運転に係る機能を制限している場合、機能制限部１９６は、自動運転に係る機能の制限を解除する（ステップＳ１１４）。次に、機能制限部１９６は、自動運転に係る機能の制限が解除されたことを示す情報をＨＭＩ制御部１７０に出力し、ＨＭＩ制御部１７０を介して出力部により車両乗員に通知させて（ステップＳ１１６）、本フローチャートの処理を終了する。また、ステップＳ１１２の処理において、自動運転に係る機能を制限していない場合、そのまま本フローチャートにおける処理を終了する。なお、図１８に示す処理は、例えば自動運転が実行されている間や処理の開始指示を受け付けてから終了指示を受け付けるまで、所定の時間間隔で繰り返し実行される。

なお、上述した実施形態では、自動運転に係る機能の一例として、主に検知デバイスＤＤ等における機能について説明したが、これに限定されるものではなく、例えばＨＭＩ７０の非運転操作系に対する入出力に関する機能の制限を行ってもよく、これらを組み合わせた制限を行ってもよい。ＨＭＩ７０の非運転操作系に対する機能制限としては、例えば、空調装置９３を停止させたり、コンテンツ再生装置８５を使用不可にする等があるが、これに限定されるものではない。

以上説明した実施形態によれば、車両の速度制御と操舵制御とのうち少なくとも一方を自動的に行う自動運転によって車両のエネルギー量が不足する場合に、自動運転に係る機能を制限することで、目的地までの車両の自動運転に係る制御を適切に行うことができる。

以上、本発明を実施するための形態について実施形態を用いて説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形及び置換を加えることができる。

２０…ファインダ、３０…レーダ、４０…カメラ、ＤＤ…検知デバイス、５０…ナビゲーション装置、５５…通信装置、６０…車両センサ、７０…ＨＭＩ、９５…エネルギー残量計測部、１００…車両制御システム、１１０…目標車線決定部、１２０…自動運転制御部、１３０…自動運転モード制御部、１４０…自車位置認識部、１４２…外界認識部、１４４…行動計画生成部、１４６…軌道生成部、１４６Ａ…走行態様決定部、１４６Ｂ…軌道候補生成部、１４６Ｃ…評価・選択部、１５０…切替制御部、１６０…走行制御部、１７０…ＨＭＩ制御部、１８０…記憶部、１９０…エネルギー制御部、１９２…エネルギー量導出部、１９４…エネルギー量不足判定部、１９６…機能制限部、２００…走行駆動力出力装置、２１０…ステアリング装置、２２０…ブレーキ装置、Ｍ…自車両

Claims (9)

1. 車両の速度制御と操舵制御とのうち少なくとも一方を自動的に行う自動運転を実行する自動運転制御部と、
   前記自動運転によって前記車両のエネルギー量が不足する場合に、前記自動運転に係る機能を制限する機能制限部と、
   を備え、
   前記機能制限部は、前記車両のエネルギー量が不足する場合に、前記自動運転により利用される周辺監視装置の監視対象範囲を制限すると共に、前記自動運転による前記車両の車線変更、分岐、または合流のうち少なくとも一つを禁止する、
   車両制御システム。
2. 前記機能制限部は、
   前記自動運転において前記車両から見た制御方向ごとに、前記自動運転に係る機能を制限する、
   請求項１に記載の車両制御システム。
3. 前記機能制限部は、
   前記エネルギー量の不足に伴って前記自動運転に係る機能を制限する場合に、前記車両の前方側の状況に基づく制御を優先させる、
   請求項１または２に記載の車両制御システム。
4. 前記機能制限部は、
   前記自動運転に係る機能ごとのエネルギー量に基づいて、前記自動運転に係る機能ごとに停止させる、
   請求項１から３のうち、いずれか１項に記載の車両制御システム。
5. 前記自動運転によって前記車両の現在位置から目的地までの走行経路を前記車両が走行する際に、前記走行経路における行動計画または経路状況に基づいて、消費することが予測される消費予測エネルギー量を導出するエネルギー量導出部を更に備え、
   前記機能制限部は、前記エネルギー量導出部により導出された消費予測エネルギー量に基づいて、前記自動運転に係る機能を制限する、
   請求項１から４のうち、いずれか１項に記載の車両制御システム。
6. 車両の前方、側方、および後方を認識可能な外界認識部と、
   前記外界認識部による認識結果に基づいて、前記車両の軌道を生成する軌道生成部と、
   前記軌道生成部により生成された軌道に基づいて、速度制御と操舵制御の少なくとも一方を制御する運転制御部と、
   前記運転制御部による制御によって、前記車両のエネルギー量が不足する場合に、前記車両の運転制御に係る一部を制限する制限部と、
   を備え、
   前記制限部は、前記車両のエネルギー量が不足する場合に、前記外界認識部による前記車両の後方の認識を制限する、
   車両制御システム。
7. 前記制限部は、前記外界認識部による前記車両の後方の認識を制限してから所定時間経過後も前記車両のエネルギー量が不足している場合に、前記車両の後方に加えて、前記車両の側方の認識を制限する、
   請求項６に記載の車両制御システム。
8. 車載コンピュータが、
   車両の速度制御と操舵制御とのうち少なくとも一方を自動的に行う自動運転を実行し、
   前記自動運転によって前記車両のエネルギー量が不足する場合に、前記自動運転に係る機能を制限し、
   更に、前記車両のエネルギー量が不足する場合に、前記自動運転により利用される周辺監視装置の監視対象範囲を制限すると共に、前記自動運転による前記車両の車線変更、分岐、または合流のうち少なくとも一つを禁止する、
   車両制御方法。
9. 車載コンピュータに、
   車両の速度制御と操舵制御とのうち少なくとも一方を自動的に行う自動運転を実行させ、
   前記自動運転によって前記車両のエネルギー量が不足する場合に、前記自動運転に係る機能を制限させ、
   更に、前記車両のエネルギー量が不足する場合に、前記自動運転により利用される周辺監視装置の監視対象範囲を制限すると共に、前記自動運転による前記車両の車線変更、分岐、または合流のうち少なくとも一つを禁止させる、
   車両制御プログラム。

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