JP6628818B2 - 車両走行制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、手動運転モードと自動運転モードとに切換可能な車両走行制御装置に関する。

この種の装置として、従来、車両の状態と周辺環境とが自動運転に適しているか否かを判断し、自動運転に適していると判断されると、手動運転モードから自動運転モードへの切換を許可する一方、適していないと判断されると、手動運転モードから自動運転モードへの切換を禁止するようにした装置が知られている（例えば特許文献１参照）。

特許文献１：特開２０１６−８８３３４号公報

ところで、自動運転モードにおいては、手動運転モードとは異なった車両の走行駆動力が要求されることがある。このため、手動運転モードから自動運転モードに切り換えられたときに、乗員の意図した走行駆動力が発揮されないことがあり、乗員にとっての違和感が大きい。

本発明の一態様は、走行駆動力を発生するための機器を制御する車両走行制御装置であり、手動運転モードまたは自動運転モードを指令する運転モード指令部と、自動運転モードにおける行動計画を生成する行動計画生成部と、車速を検出する車速検出部と、車速検出部により検出された車速と行動計画生成部により生成された行動計画に含まれる目標車速との偏差が所定値以下であるか否かを判定する車速判定部と、自動運転モード時に行動計画生成部で生成された行動計画に従い機器を制御する走行制御部と、を備える。走行制御部は、手動運転モードで加速走行中に運転モード指令部により手動運転モードから自動運転モードへの切換が指令されると、手動運転モードから自動運転モードに切り換えるとともに、少なくとも車速判定部により偏差が所定値以下であると判定されるまで、手動運転モード時の加速度を維持するように機器を制御する。

本発明によれば、手動運転モードでの加速走行中に自動運転モードへの切換が指令されたときであっても、違和感なく自動運転モードへ切り換えることができる。

本発明の実施形態に係る車両走行制御装置が適用される自動運転車両の走行系の概略構成を示す図。 本発明の実施形態に係る車両走行制御装置の全体構成を示すブロック図。 図２の行動計画生成部で生成された行動計画の一例を示す図。 本発明の実施形態に係る車両走行制御装置による変速制御に用いられるシフトマップの一例を示す図。 本発明の実施形態に係る車両走行制御装置の要部構成を示すブロック図。 図５の走行制御部で実行される処理の一例を示すフローチャート。 本発明の実施形態に係る車両走行制御装置による動作の一例を示すタムチャート。 本発明の実施形態に係る車両走行制御装置による動作の他の例を示すタムチャート。 本発明の実施形態に係る車両走行制御装置による動作のさらなる他の例を示すタムチャート。

以下、図１〜図９を参照して本発明の実施形態について説明する。本発明の実施形態に係る車両走行制御装置は、自動運転機能を有する車両（自動運転車両）に適用される。図１は、本実施形態に係る車両走行制御装置が適用される自動運転車両（他車両と区別して自車両と呼ぶこともある）の走行系の概略構成を示す図である。自車両は、ドライバによる運転操作が不要な自動運転モードでの走行だけでなく、ドライバの運転操作による手動運転モードでの走行も可能である。

図１に示すように、自車両は、エンジン１と、変速機２とを有する。エンジン１は、スロットルバルブ１１を介して供給される吸入空気とインジェクタ１２から噴射される燃料とを適宜な割合で混合し、点火プラグ等により点火して燃焼させ、これにより回転動力を発生する内燃機関（例えばガソリンエンジン）である。なお、ガソリンエンジンに代えてディーゼルエンジン等、各種エンジンを用いることもできる。吸入空気量はスロットルバルブ１１により調節され、スロットルバルブ１１の開度は、電気信号により作動するスロットル用アクチュエータ１３の駆動によって変更される。スロットルバルブ１１の開度およびインジェクタ１２からの燃料の噴射量（噴射時期、噴射時間）はコントローラ４０（図２）により制御される。

変速機２は、エンジン１と駆動輪３との間の動力伝達径路に設けられ、エンジン１からの回転を変速し、かつエンジン１からのトルクを変換して出力する。変速機２で変速された回転は駆動輪３に伝達され、これにより車両が走行する。なお、エンジン１の代わりに、あるいはエンジン１に加えて、駆動源としての走行用モータを設け、電気自動車やハイブリッド自動車として自車両を構成することもできる。

変速機２は、例えば複数の変速段（例えば６段）に応じて変速比を段階的に変更可能な有段変速機である。なお、変速比を無段階に変更可能な無段変速機を、変速機２として用いることもできる。図示は省略するが、トルクコンバータを介してエンジン１からの動力を変速機２に入力してもよい。変速機２は、例えばドグクラッチや摩擦クラッチなどの係合要素２１を備え、油圧制御装置２２が係合要素２１への油の流れを制御することにより、変速機２の変速段を変更することができる。油圧制御装置２２は、電気信号により作動するソレノイドバルブなどのバルブ機構（便宜上、変速用アクチュエータ２３と呼ぶ）を有し、変速用アクチュエータ２３の作動に応じて係合要素２１への圧油の流れを変更することで、適宜な変速段を設定できる。

図２は、本発明の実施形態に係る車両走行制御装置１００の全体構成を概略的に示すブロック図である。図２に示すように、車両走行制御装置１００はコントローラ４０を中心として構成され、コントローラ４０と、コントローラ４０にそれぞれ電気的に接続された外部センサ群３１と、内部センサ群３２と、入出力装置３３と、ＧＰＳ受信機３４と、地図データベース３５と、ナビゲーション装置３６と、通信ユニット３７と、アクチュエータＡＣとを主に有する。

外部センサ群３１は、自車両の周辺情報である外部状況を検出する複数のセンサの総称である。例えば外部センサ群３１には、自車両の全方位の照射光に対する散乱光を測定して自車両から周辺の障害物までの距離を測定するライダ、電磁波を照射し反射波を検出することで自車両の周辺の他車両や障害物等を検出するレーダ、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子を有して自車両の周辺（前方、後方および側方）を撮像する車載カメラなどが含まれる。

内部センサ群３２は、自車両の走行状態を検出する複数のセンサの総称である。例えば内部センサ群３２には、エンジン１の回転数を検出するエンジン回転数センサ、自車両の車速を検出する車速センサ、自車両の前後方向の加速度および左右方向の加速度をそれぞれ検出する加速度センサ、自車両の重心の鉛直軸回りの回転角速度を検出するヨーレートセンサ、スロットルバルブ１１の開度（スロットル開度）を検出するセンサなどが含まれる。手動運転モードでのドライバの運転操作、例えばアクセルペダルの操作、ブレーキペダルの操作、ステアリングの操作等を検出するセンサも内部センサ群３２に含まれる。

入出力装置３３は、ドライバから指令が入力されたり、ドライバに対し情報が出力されたりする装置の総称である。例えば入出力装置３３は、操作部材の操作によりドライバが各種指令を入力する各種スイッチ、ドライバが音声で指令を入力するマイク、ドライバに表示画像を介して情報を提供するディスプレイ、ドライバに音声で情報を提供するスピーカ等を有する。図２には、入出力装置３３を構成する各種スイッチの一例として、複数の走行モード（ノーマルモード、スポーツモードなど）のいずれかを指令する走行モード切換スイッチ３３ａと、自動運転モードおよび手動運転モードのいずれかを指令する手動自動切換スイッチ３３ｂとが示される。

走行モード切換スイッチ３３ａは、例えば押圧式のスイッチにより構成され、走行モード選択スイッチがオン操作されると燃費性能よりも動力性能を重視したスポーツモードが、オフ操作されると燃費性能と動力性能とを両立させたノーマルモードが指令される。なお、ノーマルモードとスポーツモードとに限らず、例えば動力性能よりも燃費性能を優先したエコモード等、他の走行モードを指令可能に構成することもできる。手動自動切換スイッチ３３ｂは、例えば押圧式のスイッチにより構成され、手動自動切換スイッチ３３ｂがオン操作されると自動運転モードが、オフ操作されると手動運転モードが指令される。なお、手動自動切換スイッチ３３ｂの操作によらず、所定の走行条件が成立したときに、手動運転モードから自動運転モードへの切換、あるいは自動運転モードから手動運転モードへの切換が指令されるようにしてもよい。

ＧＰＳ受信機３４は、複数のＧＰＳ衛星からの測位信号を受信し、これにより自車両の絶対位置（緯度、経度など）を測定する。

地図データベース３５は、ナビゲーション装置３６に用いられる一般的な地図情報を記憶する装置であり、例えばハードディスクにより構成される。地図情報には、道路の位置情報、道路形状（曲率など）の情報、交差点や分岐点の位置情報が含まれる。なお、地図データベース３５に記憶される地図情報は、コントローラ４０の記憶部４２に記憶される高精度な地図情報とは異なる。

ナビゲーション装置３６は、ドライバにより入力された目的地までの道路上の目標経路を探索するとともに、目標経路に沿った案内を行う装置である。目的地の入力および目標経路に沿った案内は、入出力装置３３を介して行われる。目標経路は、ＧＰＳ受信機３４により測定された自車両の現在位置と、地図データベース３５に記憶された地図情報とに基づいて演算される。

通信ユニット３７は、インターネット回線などの無線通信網を含むネットワークを介して図示しない各種サーバと通信し、地図情報および交通情報などを定期的に、あるいは任意のタイミングでサーバから取得する。取得した地図情報は、地図データベース３５や記憶部４２に出力され、地図情報が更新される。取得した交通情報には、渋滞情報や、信号が赤から青に変わるまでの残り時間等の信号情報が含まれる。

アクチュエータＡＣは、車両の走行を制御するために設けられる。アクチュエータＡＣには、エンジン１のスロットルバルブ１１の開度（スロットル開度）を調整するスロットル用アクチュエータ１３、変速機２の変速段を変更する変速用アクチュエータ２３、制動装置を作動するブレーキ用アクチュエータ、およびステアリング装置を駆動する操舵アクチュエータが含まれる。

コントローラ４０は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）により構成される。なお、エンジン制御用ＥＣＵ、変速機制御用ＥＣＵ等、機能の異なる複数のＥＣＵを別々に設けることができるが、図２では、便宜上、これらＥＣＵの集合としてコントローラ４０が示される。コントローラ４０は、ＣＰＵ等の演算部４１と、ＲＯＭ，ＲＡＭ，ハードディスク等の記憶部４２と、図示しないその他の周辺回路とを有するコンピュータを含んで構成される。

記憶部４２には、車線の中央位置の情報や車線位置の境界の情報等を含む高精度の詳細な地図情報が記憶される。より具体的には、地図情報として、道路情報、交通規制情報、住所情報、施設情報、電話番号情報等が記憶される。道路情報には、高速道路、有料道路、国道などの道路の種別を表す情報、道路の車線数、各車線の幅員、道路の勾配、道路の３次元座標位置、車線のカーブの曲率、車線の合流ポイントおよび分岐ポイントの位置、道路標識等の情報が含まれる。交通規制情報には、工事等により車線の走行が制限または通行止めとされている情報などが含まれる。記憶部４２には、変速動作の基準となるシフトマップ（変速線図）、各種制御のプログラム、プログラムで用いられる閾値等の情報も記憶される。

演算部４１は、機能的構成として、自車位置認識部４３と、外界認識部４４と、行動計画生成部４５と、走行制御部４６とを有する。

自車位置認識部４３は、ＧＰＳ受信機３４で受信した自車両の位置情報および地図データベース３５の地図情報に基づいて、地図上の自車両の位置（自車位置）を認識する。記憶部４２に記憶された地図情報（建物の形状などの情報）と、外部センサ群３１が検出した車両の周辺情報とを用いて自車位置を認識してもよく、これにより自車位置を高精度に認識することができる。なお、道路上や道路脇の外部に設置されたセンサで自車位置を測定可能であるとき、そのセンサと通信ユニット３７を介して通信することにより、自車位置を高精度に認識することもできる。

外界認識部４４は、カメラ、ライダ、レーダ等の外部センサ群３１からの信号に基づいて自車両の周囲の外部状況を認識する。例えば自車両の周辺を走行する周辺車両の位置や速度や加速度、自車両の周囲に停車または駐車している周辺車両の位置、および他の物体の位置や状態などを認識する。他の物体には、標識、信号機、道路の境界線や停止線、建物、ガードレール、電柱、看板、歩行者、自転車等が含まれる。他の物体の状態には、信号機の色（赤、青、黄）、歩行者や自転車の移動速度や向きなどが含まれる。

行動計画生成部４５は、例えばナビゲーション装置３６で演算された目標経路と、自車位置認識部４３で認識された自車位置と、外界認識部４４で認識された外部状況とに基づいて、現時点から所定時間先までの自車両の走行軌道（目標軌道）を生成する。目標経路上に目標軌道の候補となる複数の軌道が存在するときには、行動計画生成部４５は、その中から法令を順守し、かつ効率よく安全に走行する等の基準を満たす最適な軌道を選択し、選択した軌道を目標軌道とする。そして、行動計画生成部４５は、生成した目標軌道に応じた行動計画を生成する。

行動計画には、現時点から所定時間Ｔ（例えば５秒）先までの間に単位時間Δｔ（例えば０．１秒）毎に設定される走行計画データ、すなわち単位時間Δｔ毎の時刻に対応付けて設定される走行計画データが含まれる。走行計画データは、単位時間Δｔ毎の自車両の位置データと車両状態のデータとを含む。位置データは、例えば道路上の２次元座標位置を示すデータであり、車両状態のデータは、車速を表す車速データと自車両の向きを表す方向データなどである。したがって、所定時間Ｔ内に目標車速まで加速する場合、目標車速のデータが行動計画に含まれる。車両状態のデータは、単位時間Δｔ毎の位置データの変化から求めることができる。走行計画は単位時間Δｔ毎に更新される。

図３は、行動計画生成部４５で生成された行動計画の一例を示す図である。図３では、自車両１０１が車線変更して前方車両１０２を追い越すシーンの走行計画が示される。図３の各点Ｐは、現時点から所定時間Ｔ先までの単位時間Δｔ毎の位置データに対応し、これら各点Ｐを時刻順に接続することにより、目標軌道１０３が得られる。なお、行動計画生成部４５では、追い越し走行以外に、走行車線を変更する車線変更走行、走行車線を逸脱しないように車線を維持するレーンキープ走行、減速走行または加速走行等に対応した種々の行動計画が生成される。

行動計画生成部４５は、目標軌道を生成する際に、まず走行態様を決定し、走行態様に基づいて目標軌道を生成する。例えばレーンキープ走行に対応した行動計画を作成する際には、まず定速走行、追従走行、減速走行、カーブ走行等の走行態様を決定する。具体的には、行動計画生成部４５は、自車両の前方に他車両（前方車両）が存在しない場合に、走行態様を定速走行に決定し、前方車両が存在する場合に、追従走行に決定する。追従走行においては、例えば車速に応じて前方車両との間の車間距離を適切に制御するように、行動計画生成部４５が走行計画データを生成する。

さらに行動計画生成部４５は、外部センサ群３１の信号に基づいて障害物の有無を判定するとともに、障害物を回避するための回避動作が必要か否かを判定する。そして、障害物の回避動作が必要と判定すると、行動計画生成部４５は、障害物を回避するように行動計画（目標軌道）を生成する。

走行制御部４６は、自動運転モードにおいて、行動計画生成部４５で生成された目標軌道１０３に沿って自車両が走行するように各アクチュエータＡＣを制御する。例えば、単位時間Δｔ毎に図３の各点Ｐを自車両１０１が通過するように、スロットル用アクチュエータ１３、変速用アクチュエータ２３、ブレーキ用アクチュエータ、および操舵アクチュエータをそれぞれ制御する。

より具体的には、走行制御部４６は、自動運転モードにおいて、行動計画生成部４５で生成された行動計画のうち、目標軌道１０３（図３）上の単位時間Δｔ毎の各点Ｐの車速に基づいて、単位時間Δｔ毎の加速度（目標加速度）を算出する。さらに、道路勾配などにより定まる走行抵抗を考慮してその目標加速度を得るための要求駆動力を算出する。そして、例えば内部センサ群３２により検出された実加速度が目標加速度となるようにアクチュエータＡＣをフィードバック制御する。なお、手動運転モードでは、走行制御部４６は、内部センサ群３２により取得されたドライバからの走行指令（アクセル開度等）に応じて各アクチュエータＡＣを制御する。

変速機２の制御について説明する。走行制御部４６は、予め記憶部４２に記憶された変速動作の基準となるシフトマップを用いて、変速用アクチュエータ２３に制御信号を出力し、これにより変速機２の変速動作を制御する。

図４は、記憶部４２に記憶されたシフトマップの一例を示す図である。図中、横軸は車速Ｖ、縦軸は要求駆動力Ｆである。なお、要求駆動力Ｆはアクセル開度（自動運転モードでは擬似的アクセル開度）またはスロットル開度に一対一で対応し、アクセル開度またはスロットル開度が大きくなるに従い要求駆動力Ｆは大きくなる。したがって、縦軸をアクセル開度またはスロットル開度に読み替えることもできる。

特性ｆ１（実線）は、自動運転モードにおけるｎ＋１段からｎ段へのダウンシフトに対応するダウンシフト線の一例であり、特性ｆ２（実線）は、自動運転モードにおけるｎ段からｎ＋１段へのアップシフトに対応するアップシフト線の一例である。特性ｆ３（点線）は、手動運転モードにおけるｎ＋１段からｎ段へのダウンシフトに対応するダウンシフト線の一例であり、特性ｆ４（点線）は、手動運転モードにおけるｎ段からｎ＋１段へのアップシフトに対応するアップシフト線の一例である。なお、特性ｆ３，ｆ４は、例えばノーマルモードにおけるダウンシフト線およびアップシフト線であり、スポーツモードにおけるダウンシフト線およびアップシフト線は、特性ｆ３，ｆ４をそれぞれ高車速側にシフトした特性となる。特性ｆ３，ｆ４は、特性ｆ１，ｆ２よりも高車速側に設定される。

図４に示すように、例えば作動点Ｑ１からのダウンシフトに関し、要求駆動力Ｆが一定のまま車速Ｖが減少して、作動点Ｑ１がダウンシフト線（特性ｆ１，ｆ３）を超えると（矢印Ａ）、変速機２がｎ＋１段からｎ段へとダウンシフトする。車速Ｖが一定のまま要求駆動力Ｆが増加した場合も、作動点Ｑ１がダウンシフト線を超えて、変速機２がダウンシフトする。

一方、例えば作動点Ｑ２からのアップシフトに関し、要求駆動力Ｆが一定のまま車速Ｖが増加して、作動点Ｑ２がアップシフト線（特性ｆ２，ｆ４）を越えると（矢印Ｂ）、変速機２はｎ段からｎ＋１段へとアップシフトする。車速Ｖが一定のまま要求駆動力Ｆが減少した場合も、作動点Ｑ２がアップシフト線を越えて変速機２がアップシフトする。なお、変速段が大きいほど、ダウンシフト線およびアップシフト線は、高車速側にずらして設定される。

手動運転モード（ノーマルモード）の特性ｆ３，ｆ４は、動力性能と燃費性能とを両立させる特性であり、特性ｆ３，ｆ４を高車速側にシフトしたスポーツモードの特性（不図示）は、燃費性能よりも動力性能を重視した特性である。これに対し、自動運転モードの特性ｆ１，ｆ２は、動力性能よりも燃費性能や静粛性能を重視した特性である。すなわち、特性ｆ１，ｆ２は特性ｆ３，ｆ４よりも低車速側に設定されるため、自動運転モード時にはアップシフトのタイミングが早く、かつ、ダウンシフトのタイミングが遅くなり、手動運転モード時よりも高速段で走行されやすい。

このような車両走行制御装置１００において、例えば手動運転モードでの加速走行中に、手動自動切換スイッチ３３ｂの切換により手動運転モードから自動運転モードに切り換わった場合を想定する。このとき、ダウンシフト線が特性ｆ４から特性ｆ２に変化すると、変速機２が早期にアップシフトし、車両走行の加速度が減少するおそれがある。その結果、ドライバにとっての所望の加速感が得られず、違和感が大きい。このような事象を避けるために、自動運転モードへの切換自体を禁止すると、ドライバが手動での運転操作を継続しなければならず、ドライバの負担が増大する。この点を考慮し、本実施形態では、以下のように車両走行制御装置１００を構成する。

図５は、本発明の実施形態に係る車両走行制御装置１００の要部構成を示すブロック図であり、特に走行制御部４６での変速制御に関する構成を示す。図５に示すように、走行制御部４６には、車速センサ３２ａと、加速度センサ３２ｂと、アクセル開度センサ３２ｃと、走行モード切換スイッチ３３ａと、手動自動切換スイッチ３３ｂと、行動計画生成部４５と、記憶部４２とからの信号が入力される。このうち、車速センサ３２ａと加速度センサ３２ｂとアクセル開度センサ３２ｃとは、図２の内部センサ群３２の一部を構成する。走行制御部４６は、これらの入力信号に基づいて所定の処理を実行し、スロットル用アクチュエータ１３と変速用アクチュエータ２３とに制御信号を出力する。

より具体的には、走行制御部４６は、機能的構成として、運転モード切換部４６１と、クルーズ判定部４６２と、変速制御部４６３と、スロットル制御部４６４とを有する。

運転モード切換部４６１は、走行モード切換スイッチ３３ａと手動自動切換スイッチ３３ｂとからの信号に基づいて運転モードを切り換える。例えば手動運転モード時に、走行モード切換スイッチ３３ａからの信号に応じてノーマルモードまたはスポーツモードに切り換える。また、手動自動切換スイッチ３３ｂからの信号に応じて手動運転モードまたは自動運転モードに切り換える。

クルーズ判定部４６２は、車速センサ３２ａからの信号に基づいて自車両がクルーズ走行状態（第１クルーズ走行状態、第２クルーズ走行状態、第３クルーズ走行状態）であるか否かを判定する。例えば車速センサ３２ａにより検出された車速Ｖと目標車速Ｖａとの偏差ΔＶが第１所定値ΔＶ１以下のとき、第１クルーズ走行状態と判定する。検出された車速Ｖと目標車速Ｖａとの偏差ΔＶが第１所定値ΔＶ１よりも小さい第２所定値ΔＶ２以下のとき、第２クルーズ走行状態と判定する。第２クルーズ走行状態が所定時間Δｔ１継続すると、第３クルーズ走行状態と判定する。

なお、車速センサ３２ａの代わりに、加速度センサ３２ｂからの信号に基づいて第１クルーズ走行状態、第２クルーズ走行状態および第３クルーズ走行状態であるか否かを判定するようにしてもよい。具体的には、加速度センサ３２ｂにより検出された走行加速度が第１所定値以下のとき、第１クルーズ走行状態と判定し、第１所定値よりも小さい第２所定値以下のとき、第２クルーズ走行状態と判定し、さらに第２クルーズ走行状態が所定時間継続すると、第３クルーズ走行状態と判定するようにしてもよい。

変速制御部４６３は、手動運転モードにおいて、車速センサ３２ａにより検出された車速とアクセル開度センサ３２ｃにより検出されたアクセル開度とに基づいて、記憶部４２に記憶された特性（例えば図４の特性ｆ３，ｆ４）に従い変速用アクチュエータ２３に制御信号を出力し、変速機２をアップシフトまたはダウンシフトする。自動運転モードにおいては、車速センサ３２ａにより検出された車速と行動計画生成部４５から出力された要求駆動力とに基づいて、記憶部４２に記憶された特性（例えば図４の特性ｆ１，ｆ２）に従い変速用アクチュエータ２３に制御信号を出力し、変速機２をアップシフトまたはダウンシフトする。

さらに変速制御部４６３は、手動運転モードにおいて所定値Ｇａ以上の加速度で走行中に、自動運転への切換が指令されると、クルーズ判定部４６２によりクルーズ走行状態（例えば第３クルーズ走行状態）と判定されるまで、手動運転用のシフトマップに従い変速動作を制御する。そして、クルーズ判定部４６２により第３クルーズ走行状態と判定されると、自動運転用のシフトマップに従い変速動作を制御する。クルーズ判定部４６２により第３クルーズ走行状態と判定される前であっても、行動計画生成部４５により、障害物の回避動作が必要と判定されると、自動運転用のシフトマップに従い変速動作を制御する。

スロットル制御部４６４は、手動運転モード時にはドライバのアクセルペダルの操作に応じて、自動運転モード時には要求駆動力に応じて、それぞれスロットル用アクチュエータ１３に制御信号を出力し、スロットル開度を制御する。さらにスロットル制御部４６４は、手動運転モードにおいて所定値Ｇａ以上の加速度で走行中に、自動運転への切換が指令されると、クルーズ判定部４６２により第１クルーズ走行状態と判定されるまで、加速度を維持するようにスロットル開度を制御する。第１クルーズ走行状態と判定されると、第２クルーズ走行状態と判定されるまで、加速度を徐々に減少させるようにスロットル開度を制御する。第２クルーズ走行状態と判定されると、第３クルーズ走行状態と判定されるまで、車速が目標車速に維持されるようにスロットル開度を制御する。なお、これらスロットル開度の制御は、行動計画生成部４５で生成された行動計画に従い実行される。

図６は、予め記憶部４２に記憶されたプログラムに従い走行制御部４６で実行される処理、主に変速制御に係る処理の一例を示すフローチャートである。このフローチャートに示す処理は、例えば手動自動切換スイッチ３３ｂにより手動運転モードが指令された状態で開始され、所定周期で繰り返される。

まず、ステップＳ１で、加速度センサ３２ｂにより検出された加速度Ｇが０より大きい所定値Ｇａ以上であるか否か、すなわち自車両が加速中か否かを判定する。なお、車速センサ３２ａの検出値に基づき加速中か否かを判定することもできる。ステップＳ１で肯定されるとステップＳ２に進み、手動自動切換スイッチ３３ｂからの信号に基づき、ドライバのスイッチ操作により、あるいは自動的に、手動運転モードから自動運転モードへの切換が指令されたか否かを判定する。

ステップＳ２で肯定されるとステップＳ３に進み、運転モード切換部４６１が手動運転モードから自動運転モードへ運転モードを切り換える。次いで、ステップＳ４で、クルーズ判定部４６２がクルーズ走行状態（例えば第３クルーズ走行状態）であるか否かを判定する。すなわち、車速センサ３２ａにより検出された車速Ｖと目標車速Ｖａとの偏差ΔＶが第１所定値ΔＶ１よりも小さい第２所定値ΔＶ２以下の状態が、所定時間Δｔ１以上継続したか否かを判定する。ステップＳ４で否定されるとステップＳ５に進み、障害物の回避動作が必要であるか否かを判定する。この判定は、行動計画生成部４５で実行される。

ステップＳ５で否定されるとステップＳ６に進み、変速制御部４６３が手動運転モード用のシフトマップ（例えば図４の特性ｆ３，ｆ４）に従い、変速機２の変速動作を制御する。この場合、自動運転モードへ切り換わる直前にノーマルモードであれば、ノーマルモード用のシフトマップを用いる一方、スポーツモードであれば、スポーツモード用のシフトマップを用いて変速動作を制御する。すなわち、手動運転モードで用いられたシフトマップをそのまま用いて変速動作を制御する。ステップＳ１で否定またはステップＳ２で否定されたときもステップＳ６に進み、手動運転モード用のシフトマップに従い変速動作を制御する。

一方、ステップＳ４で肯定またはステップＳ５で肯定されるとステップＳ７に進み、変速制御部４６３が自動運転用のシフトマップ（例えば図４の特性ｆ１，ｆ２）に従い、変速機２の変速動作を制御する。

なお、図示は省略するが、ステップＳ３で自動運転モードに切り換えた後、ステップＳ４で第３クルーズ走行状態と判定される前に、クルーズ判定部４６２が第１クルーズ走行状態と判定するまで、スロットル制御部４６４は、ステップＳ１で判定された加速度を維持するようにスロットル開度を制御する。クルーズ判定部４６２が第１クルーズ走行状態と判定すると第２走行状態と判定されるまで、加速度を徐々に低減するようにスロットル開度を制御する。さらに、第２クルーズ走行状態と判定されると、第３クルーズ走行状態と判定されるまで、車速が目標車速に維持されるようにスロットル開度を制御する。

本発明の実施形態に係る車両走行制御装置１００の主要な動作をより具体的に説明する。図７は、手動運転モードで目標車速Ｖａに向けて加速走行している最中に、自動運転モードへの切換が指令されたときの動作の一例を示すタイムチャートである。なお、目標車速Ｖａは、前方に車両が存在しないとき、あるいは前方車両との車間距離が所定距離以上離れているときには、例えば法定速度に設定される。一方、前方車両との車間距離が所定値以下で、前方車両に追従走行するとき、目標車速Ｖａは、例えば前方車両と同一の車速に設定される。

図７に示すように、所定加速度Ｇ１（＞０）で、４速で、かつ手動運転モードで走行中、時点ｔ１０において、手動自動切換スイッチ３３ｂにより自動運転モードへの切換が指令されると、運転モードが自動運転モードに切り換わる（ステップＳ３）。運転モードが自動運転モードに切り換わった場合でも、変速制御部４６３での処理により変速段は手動運転用のシフトマップに従い制御され、少なくとも目標加速度が一定の状態では、４速段に維持される（ステップＳ６）。

このとき、行動計画生成部４５は、クルーズ判定部４６２の判定結果に従い目標加速度を含む行動計画を生成する。すなわち、第１クルーズ走行状態に到るまでは、所定加速度Ｇ１を目標加速度に設定し、車速Ｖと目標車速Ｖａとの偏差ΔＶが所定値ΔＶ１以下となって走行状態が第１クルーズ走行状態になると、偏差ΔＶの減少に伴い目標加速度を徐々に減少させ、車速Ｖと目標車速Ｖａとの偏差ΔＶが所定値ΔＶ２以下となって走行状態が第２クルーズ走行状態になると、目標加速度を０に設定する。以降、車速Ｖが目標車速Ｖａに維持されるように、目標加速度を０に維持する。

この行動計画に従い、図７の実線に示すように加速度が変化する。すなわち、走行状態が第１クルーズ走行状態に至るまでは所定加速度Ｇ１となり、時点ｔ１１で走行状態が第１クルーズ走行状態になると、時点ｔ１２で走行状態が第２クルーズ走行状態になるまでの間に加速度が徐々に減少し、時点ｔ１２で加速度Ｇが０となる。この状態が所定時間Δｔ１継続すると、時点ｔ１３で第３クルーズ走行状態となる。その結果、自動運転用のシフトマップに従い変速動作が制御されるようになる（ステップＳ７）。これにより、例えば時点ｔ１３で５速に、時点ｔ１６で６速に、変速段がそれぞれ順次アップシフトする。

このように本実施形態では、手動自動切換スイッチ３３ｂからの切換指令により、手動運転モードから自動運転モードに運転モードを切り換えるとともに、車速Ｖと目標車速Ｖａとの偏差ΔＶが所定値ΔＶ２以下になってから所定時間Δｔ１を経過して第３クルーズ走行状態となるまで、手動運転用のシフトマップに従い変速動作を制御する。これにより、運転モードの切換の前後で加速度Ｇを一定（所定加速度Ｇ１）に保つことができ、ドライバにとってモード切換時の違和感が少ない。

以上の運転モード切換時に加速度Ｇを一定に保つ制御を、便宜上、加速度一定制御と呼ぶ。加速度一定制御とは、行動計画生成部４５で図７の実線に示すように単位時間Δｔ毎の目標加速度を設定し、この目標加速度に応じてスロットル用アクチュエータ１３や変速用アクチュエータ２３を制御するものである。加速度一定制御においては、車速Ｖが目標車速Ｖａに到るまで、変速機２の制御に手動運転用のシフトマップを用いるので、ドライバにとって違和感なくかつ速やかに車速Ｖを目標車速Ｖａまで上昇させることができる。

これに対し、本実施形態と異なり、自動運転モードへの切換時に加速度一定制御を行わずに、自動運転用のシフトマップに基づいて変速制御を行うとき（例えば始めから自動運転モードで走行しているとき）、加速度Ｇは、行動計画に従い例えば所定加速度Ｇ１よりも低い所定加速度Ｇ２となる。これを便宜上、通常制御と呼ぶ。通常制御では、図７の点線に示すように、時点ｔ１０で、加速度ＧがＧ１からＧ２まで減少し、以降、所定加速度Ｇ２に維持される。その後、時点ｔ１５で車速Ｖと目標車速Ｖａとの偏差ΔＶが所定値以下になると、加速度は徐々に減少し、時点ｔ１６で０になる。その結果、時点ｔ１０での加速度Ｇの変化に対するドライバにとっての違和感が大きくなるとともに、車速Ｖが目標車速Ｖａに到達するまでにより長い時間を要するようになるため、ドライバの自動運転に対する満足感を損なう。

図８は、上述した手動運転モードから自動運転モードへの切換後に、行動計画生成部４５により障害物の回避動作が必要と判断された場合の動作の一例を示すタムチャートである。図８に示すように、第１クルーズ走行状態となる前に、時点ｔ１７で障害物の回避動作が必要と判定されると、加速度一定制御から通常制御に移行する。したがって、時点ｔ１７で加速度ＧがＧ１からＧ２まで減少し、その後、車速Ｖと目標車速Ｖａとの偏差ΔＶが所定値以下になると、加速度Ｇが所定加速度Ｇ２から徐々に減少し、０になる。

このとき、変速制御部４６３は、時点ｔ１０以降、自動運転用のシフトマップに従い変速動作を制御する（ステップＳ７）。これにより、変速機２は、加速度一定制御が継続されるときよりも早期に、例えば時点ｔ１７で５速に、時点ｔ１８で６速に、それぞれアップシフトする。このように障害物の回避動作が必要と判定されるとき、クルーズ走行状態であるか否かに拘らず、自動運転用のシフトマップに基づいて変速動作を制御するので、自動運転に適した変速動作を行うことができる。

以上では、加速走行中に手動運転モードから自動運転モードへの切換が指令されたときの動作の一例について説明したが、自動運転モードから手動運転モードへの切換が指令されたときの動作は、例えば以下のようになる。図９は、自動運転モードで目標車速Ｖａに向けて加速走行している途中に、手動運転モードへの切換が指令されたときの動作の一例を示すタイムチャートである。

図９に示すように、所定加速度Ｇ１（＞０）で、６速で、かつ自動運転モードで走行中、時点ｔ２０において、手動自動切換スイッチ３３ｂにより手動運転モードへの切換が指令されると、自動運転モードが維持されたまま、変速制御部４６３は手動運転用のシフトマップを用いて変速動作を制御する。これにより例えば時点ｔ２０で６速から５速にダウンシフトし、さらに時点ｔ２１で５速から４速にダウンシフトする。その後、時点ｔ２２で、車速Ｖと目標車速Ｖａとの偏差ΔＶが所定値ΔＶ３以下になると、自動運転モードから手動運転モードに切り換わる。このように加速走行中に手動運転モードへの切換が指令されると、手動運転用のシフトマップに従い変速動作を制御した後、車速Ｖが目標車速Ｖａに近づくと、手動運転モードに切り換えるので、自動運転から手動運転への切換をスムーズに行うことができる。

本実施形態によれば以下のような作用効果を奏することができる。
（１）車両走行制御装置１００は、走行駆動力を発生するためのエンジン１や変速機２等を制御するものであり、手動運転モードまたは自動運転モードを指令する手動自動切換スイッチ３３ｂと、自動運転モードにおける行動計画を生成する行動計画生成部４５と、車速Ｖを検出する車速センサ３２ａと、車速センサ３２ａにより検出された車速Ｖと行動計画生成部４５により生成された行動計画に含まれる目標車速Ｖａとの偏差ΔＶが所定値ΔＶ１以下であるか否かを判定するクルーズ判定部４６２と、自動運転モード時に行動計画生成部４５で生成された行動計画に従いエンジン１（スロットル用アクチュエータ１３）および変速機２（変速用アクチュエータ２３）等を制御する走行制御部４６とを備える（図５）。走行制御部４６は、手動運転モードで加速走行中に手動自動切換スイッチ３３ｂにより手動運転モードから自動運転モードへの切換が指令されると、手動運転モードから自動運転モードに切り換えるとともに、少なくとも車速の偏差ΔＶが所定値ΔＶ１以下であると判定されるまで、手動運転モード時の加速度Ｇ１を維持するようにエンジン１と変速機２とを制御する（図７）。

これにより手動運転モードから自動運転モードへの切換を違和感なく行うことができる。すなわち、手動運転モードではアクセルペダルの操作に応じて自車両が加速されるのに対し、自動運転モードでは周囲の状況に応じて例えば燃費優先の特性に従い加速される。このため、手動運転モードで目標車速Ｖａに到るまで加速する際の加速度と、自動運転モードで同一の目標車速Ｖａに到るまで加速する際の加速度とでは異なることがある。したがって、所定加速度Ｇ１で走行中に自動運転モードへの切換が指令された際に、仮に目標加速度が自動運転モード用（通常制御時）の加速度（図７のＧ２）に切り換わると、加速度がＧ１からＧ２に減少し、車両の挙動変化に対するドライバにとっての違和感が大きい。この点、本実施形態では、所定加速度Ｇ１で走行中に自動運転モードへの切換が指令されたとき、運転モードは自動運転モードに切り換えるが、加速度は手動運転モード時の加速度Ｇ１が維持される。このため、自動運転モードに切り換わった直後も車両の挙動が変化せず、乗員にとって違和感なく快適な走行フィーリングが得られる。換言すれば、手動運転モードでの加速走行中に自動運転モードへの切換が指令されたときであっても、違和感なく自動運転モードへ切り換えることができる。

（２）変速機２は、予め記憶された図４に示す自動運転用のシフトマップの特性ｆ１，ｆ２または手動運転用のシフトマップの特性ｆ３，ｆ４に従い変速される。走行制御部４６は、手動運転モードで加速走行中に手動自動切換スイッチ３３ｂにより手動運転モードから自動運転モードへの切換が指令されると、手動運転モードから自動運転モードに切り換えるとともに、少なくともクルーズ判定部４６２により偏差ΔＶが所定値ΔＶ１以下であると判定されるまで、より厳密には、偏差ΔＶが所定値ΔＶ２（＜ΔＶ１）以下かつ所定時間Δｔ１経過後の第３クルーズ走行状態と判定されるまで、手動運転用のシフトマップに従い変速機２の変速動作を制御する（図６，７）。このように手動変速用のシフトマップに従い変速機２の変速動作を制御することで、加速走行中に変速機２が早期にアップシフトすることを防止でき、車速Ｖを目標車速Ｖａまで速やかに上昇させることができる。

（３）走行制御部４６は、手動運転モードで加速走行中に手動自動切換スイッチ３３ｂにより手動運転モードから自動運転モードへの切換が指令されると、手動運転モードから自動運転モードに切り換えるとともに、クルーズ判定部４６２により偏差ΔＶが所定値ΔＶ２以下であると判定された状態が所定時間Δｔ１継続するまで、手動運転用のシフトマップに従い変速機２の変速動作を制御する（図６，７）。これによりクルーズ走行の判定精度が高まり、自車両がクルーズ走行状態となるまで、手動変速用のシフトマップに従い変速動作が制御されるので、目標車速Ｖａでのクルーズ走行を安定的に継続できる。

（４）車両走行制御装置１００は、障害物を検出する外部センサ群３１と、自動運転モードで走行中に外部センサ群３１により検出された障害物を回避するための回避動作の要否を判定する行動計画生成部４５と、をさらに備える（図２）。走行制御部４６は、手動運転モードで加速走行中に手動自動切換スイッチ３３ｂにより手動運転モードから自動運転モードへの切換が指令されることにより、手動運転モードから自動運転モードに切り換えて手動運転用のシフトマップに従い変速機２の変速動作を制御しているとき、行動計画生成部４５により回避動作が必要と判定されると、自動運転用のシフトマップに従い変速機２の変速動作を制御する（図６，８）。このように障害物の回避動作が必要と判定されたときに、自動運転モードに適したシフトマップを用いることで、自動運転が行動計画に従い適切に実行され、障害物を行動計画通りに回避することができる。

（５）走行制御部４６は、自動運転モードで加速走行中に、手動自動切換スイッチ３３ｂにより自動運転モードから手動運転モードへの切換が指令されると、手動運転用のシフトマップに従い変速動作を制御するとともに、クルーズ判定部４６２により偏差ΔＶが所定値ΔＶ３以下であると判定されるまで、手動運転モードへの切換を禁止する（図９）。これにより、加速走行中は手動運転用のシフトマップを用いて変速動作が制御されるので、車速Ｖが目標車速Ｖａに近づいた時点で、自動運転モードから手動運転モードへとスムーズに切り換えることができる。すなわち、運転モードの切換に先立ってシフトマットを自動用から手動用に切り換えているので、運転モードの切換を良好に行うことができる。

本実施形態は種々の形態に変形することができる。以下、変形例について説明する。上記実施形態では、走行モード切換スイッチ３３ａによりノーマルモードとスポーツモードのいずれかを指令するようにしたが、スイッチを固定し、走行モードを例えばノーマルモードに固定してもよい。上記実施形態では、手動自動切換スイッチ３３ｂにより手動運転モードと自動運転モードのいずれかを指令するようにしたが、運転モード指令部の構成はいかなるものでもよい。例えばドライバの音声入力によりモード切換を指令するようにしてもよい。

上記実施形態では、車速センサ３２ａにより車速を検出するようにしたが、車速検出部の構成はこれに限らない。上記実施形態では、クルーズ判定部４６２が、目標車速Ｖａに対する車速Ｖの偏差ΔＶが第１所定値ΔＶ１以下の第１クルーズ走行状態、第２所定値ΔＶ２以下の第２クルーズ走行状態、および第２クルーズ走行状態が所定時間Δｔ１継続した第３クルーズ走行状態のうちの、いずれの走行状態であるかを判定し、自動運転モードへの切換後に第１走行状態と判定されるまで手動運転モード時の加速度Ｇ１を維持するようにしたが、第２走行状態または第３走行状態と判定されるまで手動運転モード時の加速度を維持するようしてもよく、走行制御部の構成は上述したものに限らない。上記実施形態では、第３クルーズ走行状態と判定されるまで、手動運転用のシフトマップ（第２特性）を用いて変速動作を制御するようにしたが、第１クルーズ走行状態または第２クルーズ走行状態と判定されるまで、手動運転用のシフトマップを用いて変速動作を制御し、第１クルーズ走行状態または第２クルーズ走行状態と判定されると自動運転用のシフトマップ（第１特性）を用いて変速動作を制御するようにしてもよく、この点でも走行制御部の構成は上述したものに限らない。

上記実施形態では、走行制御部４６が、加速走行中に手動運転モードから自動運転モードへの切換が指令されたときに手動運転モード時の加速度を維持するようにしたが、減速走行中に手動運転モードから自動運転モードへの切換が指令されたときにも、同様に手動運転モード時の加速度（負の加速度）を維持するようにしてもよい。上記実施形態では、車速判定部としてのクルーズ判定部４６２が、第１クルーズ走行状態、第２クルーズ走行状態、および第３クルーズ走行状態であるか否かをそれぞれ判定するようにしたが、これらいずれか１つの判定のみを行うようにしてもよい。すなわち、クルーズ判定部４６２が、単にクルーズ走行状態であるか否かを判定し、クルーズ走行状態であると判定されるまで手動運転モード時の加速度を維持するように、走行制御部がエンジン１や変速機２の動作を制御してもよい。上記実施形態では、外部センサ群３１（レーダ、ライダ、カメラなど）が障害物を検出するようにしたが、障害物検出部の構成はこれに限らない。上記実施形態では、行動計画生成部４５が障害物の回避動作の要否を判定するようにしたが、回避動作判定部の構成はこれに限らない。

上記実施形態では、加速走行時に運転モードの切換が指令された場合におけるエンジン１や変速機２を制御する例を説明したが、本発明は、走行駆動力を発生するための他の機器（例えば走行モータ、クラッチなど）を制御する場合にも同様に適用することができる。

以上の説明はあくまで一例であり、本発明の特徴を損なわない限り、上述した実施形態および変形例により本発明が限定されるものではない。上記実施形態と変形例の１つまたは複数を任意に組み合わせることも可能であり、変形例同士を組み合わせることも可能である。

１ エンジン、２ 変速機、１３ スロットル用アクチュエータ、２３ 変速用アクチュエータ、３２ａ 車速センサ、３３ｂ 手動自動切換スイッチ、４５ 行動計画生成部、４６ 走行制御部、１００ 車両走行制御装置、４６１ 運転モード切換部、４６２ クルーズ判定部、４６３ 変速制御部、４６４ スロットル制御部

Claims (1)

1. 走行駆動力を発生するための機器を制御する車両走行制御装置であって、
   手動運転モードまたは自動運転モードを指令する運転モード指令部と、
   自動運転モードにおける行動計画を生成する行動計画生成部と、
   車速を検出する車速検出部と、
   前記車速検出部により検出された車速と前記行動計画生成部により生成された行動計画に含まれる目標車速との偏差が所定値以下であるか否かを判定する車速判定部と、
   自動運転モード時に前記行動計画生成部で生成された行動計画に従い前記機器を制御する走行制御部と、を備え、
   前記走行制御部は、手動運転モードで加速または減速走行中に前記運転モード指令部により手動運転モードから自動運転モードへの切換が指令されると、手動運転モードから自動運転モードに切り換えるとともに、少なくとも前記車速判定部により前記偏差が前記所定値以下であると判定されるまで、手動運転モード時の加速度を維持するように前記機器を制御することを特徴とする車両走行制御装置。
   

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