JP6938713B2 - 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、自車両の加減速と操舵とのうち、少なくとも一方を自動的に制御する技術（以下、自動運転）について研究が進められている。これに関連して、所定の標準制御モード、または標準制御モードとは異なる特定制御モードの何れかの制御モードで、自動運転制御を実行する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１５−８９８０１号公報

自動運転中であっても、車両の乗員が周辺を監視する必要が生じる場合が想定される。従来の技術では、自動運転中に周辺に注意を向ける必要性が生じるため、車両の乗員の負担が増す場合があった。

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、自動運転中に車両乗員の負担を軽減することを目的の一つとする。

（１）本発明の一態様は、自車両の周辺を走行する周辺車両を認識する認識部と、前記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複数の自動運転モードであって、前記自車両を自動的に運転する際の制御の度合の異なる複数の自動運転モードのいずれかを実行する自動運転制御部と、を備え、前記自動運転制御部により実行される複数の自動運転モードのそれぞれには、前記速度制御時に出力可能な速度に速度制限が設定されており、前記複数の自動運転モードに含まれる、ある一つの所定の自動運転モードには、前記自車両の前方を走行する前走車両の走行軌跡を追跡して走行する隊列走行と、前記隊列走行以外の他の走行態様とが含まれ、前記他の走行態様には第１の速度制限が設けられており、前記隊列走行には前記第１の速度制限よりも大きい第２の速度制限が設けられており、前記自動運転制御部は、前記所定の自動運転モードの前記他の走行態様下において、前記第１の速度制限を上限として前記所定の自動運転モードを実行し、前記所定の自動運転モードの前記隊列走行下において、前記第２の速度制限を上限として前記所定の自動運転モードを実行し、前記所定の自動運転モードの前記他の走行態様下において、前記自車両の速度が前記第１の速度制限を超えて前記自車両が走行する場合、前記所定の自動運転モードから、前記所定の自動運転モードよりも前記制御の度合の低い他の自動運転モードに変更し、前記所定の自動運転モードの前記隊列走行下において、前記自車両の速度が前記第２の速度制限を超えて前記自車両が走行する場合、前記所定の自動運転モードから、前記所定の自動運転モードよりも前記制御の度合の低い他の自動運転モードに変更する車両制御システムである。

（２）本発明の他の態様は、車載コンピュータが、自車両の周辺を走行する周辺車両を認識し、前記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複数の自動運転モードであって、前記自車両を自動的に運転する際の制御の度合の異なる複数の自動運転モードのいずれかを実行し、前記複数の自動運転モードのそれぞれには、前記速度制御時に出力可能な速度に速度制限が設定されており、前記複数の自動運転モードに含まれる、ある一つの所定の自動運転モードには、前記自車両の前方を走行する前走車両の走行軌跡を追跡して走行する隊列走行と、前記隊列走行以外の他の走行態様とが含まれ、前記他の走行態様には第１の速度制限が設けられており、前記隊列走行には前記第１の速度制限よりも大きい第２の速度制限が設けられており、前記所定の自動運転モードの前記他の走行態様下において、前記第１の速度制限を上限として前記所定の自動運転モードを実行し、前記所定の自動運転モードの前記隊列走行下において、前記第２の速度制限を上限として前記所定の自動運転モードを実行し、前記所定の自動運転モードの前記他の走行態様下において、前記自車両の速度が前記第１の速度制限を超えて前記自車両が走行する場合、前記所定の自動運転モードから、前記所定の自動運転モードよりも前記制御の度合の低い他の自動運転モードに変更し、前記所定の自動運転モードの前記隊列走行下において、前記自車両の速度が前記第２の速度制限を超えて前記自車両が走行する場合、前記所定の自動運転モードから、前記所定の自動運転モードよりも前記制御の度合の低い他の自動運転モードに変更する車両制御方法である。

（３）本発明の他の態様は、車載コンピュータに、自車両の周辺を走行する周辺車両を認識させ、前記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複数の自動運転モードであって、前記自車両を自動的に運転する際の制御の度合の異なる複数の自動運転モードのいずれかを実行させ、前記複数の自動運転モードのそれぞれには、前記速度制御時に出力可能な速度に速度制限が設定されており、前記複数の自動運転モードに含まれる、ある一つの所定の自動運転モードには、前記自車両の前方を走行する前走車両の走行軌跡を追跡して走行する隊列走行と、前記隊列走行以外の他の走行態様とが含まれ、前記他の走行態様には第１の速度制限が設けられており、前記隊列走行には前記第１の速度制限よりも大きい第２の速度制限が設けられており、前記所定の自動運転モードの前記他の走行態様下において、前記第１の速度制限を上限として前記所定の自動運転モードを実行させ、前記所定の自動運転モードの前記隊列走行下において、前記第２の速度制限を上限として前記所定の自動運転モードを実行させ、前記所定の自動運転モードの前記他の走行態様下において、前記自車両の速度が前記第１の速度制限を超えて前記自車両が走行する場合、前記所定の自動運転モードから、前記所定の自動運転モードよりも前記制御の度合の低い他の自動運転モードに変更させ、前記所定の自動運転モードの前記隊列走行下において、前記自車両の速度が前記第２の速度制限を超えて前記自車両が走行する場合、前記所定の自動運転モードから、前記所定の自動運転モードよりも前記制御の度合の低い他の自動運転モードに変更させる車両制御プログラムである。

上記態様によれば、所定の自動運転モード下において隊列走行以外の他の走行態様で自車両を走行させる際に、第１の速度制限以上の速度で自動運転を継続させる場合、周辺監視義務が変化する他の自動運転モードへと変更したり、または自動運転が継続できないとして手動運転モードに変更したりすることとなるが、所定の自動運転モード下において自車両を隊列走行させる場合、速度上限が第１の速度制限よりも大きい第２の速度制限となるため、自動運転モードの変更が行われることが無く、自動運転中に車両乗員の負担を軽減することができる。

自車両Ｍ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。 走行態様を隊列走行に変更する場面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１８８の一例を示す図である。 隊列走行が開始される際に表示装置８２が表示する画面の一例を示す図である。 隊列走行が行われる場面の制御の要点と、隊列走行以外の他の走行態様が行われる場面の制御の要点と比較するための図である。 車両制御システム１００により行われる処理の流れ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、フロントウインドシールド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、実施形態に係る車両制御システム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などを含む検知デバイス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、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（検知デバイスＤＤやＨＭＩ７０など）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、マイク等を有する。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、その位置からユーザによって指定された目的地までの経路を導出する。ナビゲーション装置５０により導出された経路は、車両制御システム１００の目標車線決定部１１０に提供される。自車両Ｍの位置は、車両センサ６０の出力を利用したＩＮＳ（Inertial Navigation System）によって特定または補完されてもよい。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、目的地に至る経路について音声やナビ表示によって案内を行う。なお、自車両Ｍの位置を特定するための構成は、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）などを利用した無線通信を行う。通信装置５５は、例えば、ＶＩＣＳ（Vehicle Information and Communication System；登録商標）など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・空車情報などの情報が含まれる。また、通信装置５５は、道路の側帯など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無く、運転操作系の構成が非運転操作系の機能を備える（或いはその逆）ことがあってもよい。

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など）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）スイッチなどである。その他運転操作デバイス８１は、加速指示、減速指示、旋回指示などを受け付け、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９５と、車室内通信装置９６と、ペアリング済み端末９７と、電波発信装置９８とを含む。

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などに取り付けられる、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）や有機ＥＬ（Electroluminescence）表示装置などである。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などを含む。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、ヨー角などを自在に駆動する。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９５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９５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など、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。カメラ４０は、例えば、周期的に繰り返し車両乗員を撮像する。

車室内通信装置９６は、例えば、車室内に持ち込まれ、車両乗員が操作可能な端末装置と無線通信を行い、ペアリング接続を確立する。端末装置は、通信装置５５と同様に、例えば、セルラー網やＷｉ−Ｆｉ網、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、ＤＳＲＣなどを利用した無線通信を行う。端末装置は、例えば、ワイヤレス型の携帯ゲーム機、ポータブルディスプレイ、タブレット端末、ＶＲ（Virtual Reality）グラス、ヘッドマウントディスプレイなどの娯楽・エンターテイメント機器である。端末装置とのペアリング接続は、アドホックネットワークにより確立されてもよいし、インターネットなどの既存のインフラストラクチャーを利用することで確立されてもよい。なお、車室内通信装置９６は、電波によるペアリング接続に限られず、赤外線やレーザなどの光無線通信によって端末装置とペアリング接続を確立してもよい。

ペアリング済み端末９７は、車室内通信装置９６とのペアリング接続が確立された端末装置である。

また、車室内通信装置９６は、ＨＭＩ制御部１７０の制御を受けて、ペアリング済み端末９７に、ワーニング信号を発信する。ワーニング信号は、ペアリング済み端末９７の機能の一部または全部を抑制するための信号や、ペアリング済み端末９７を利用する車両乗員に危険を報知するための信号である。例えば、車室内通信装置９６は、ペアリング済み端末９７の電源をオフやスリープにしたり、ペアリング済み端末９７の画面に警告画面などを表示したりするための信号をワーニング信号として発信する。

電波発信装置９８は、ＨＭＩ制御部１７０の制御を受けて、端末装置の通信を妨害する妨害電波を発信する。妨害電波の周波数帯は、例えば、セルラー網で利用する電波の周波数帯（例えば、２．１ＧＨｚ帯や１．５ＧＨｚ帯）やＷｉ−Ｆｉ網などで利用する電波の周波数帯（例えば２．４ＧＨｚ帯や５ＧＨｚ帯）、或いはテレビジョン放送波と同じ周波数帯である。

なお、上述した車室内通信装置９６と、電波発信装置９８とは互いに独立した装置として説明したがこれに限られず、車室内通信装置９６の一部または全部の機能は、電波発信装置９８が備えていてもよいし、電波発信装置９８の一部または全部の機能は、車室内通信装置９６が備えていてもよい。例えば、端末装置とのペアリング接続は、電波発信装置９８が行ってもよいし、妨害電波やワーニング信号は車室内通信装置９６が発信してもよい。

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）などのプロセッサ、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）などが組み合わされた構成であってよい。

図２に戻り、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。上述した検知デバイスＤＤと、通信装置５５と、外界認識部１４２とを合わせたものは、「認識部」の一例である。また、自動運転モード制御部１３０と、ＨＭＩ制御部１７０とは、「管理部」の一例である。

目標車線決定部１１０、自動運転制御部１２０の各部、および走行制御部１６０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１８２、目標車線情報１８４、行動計画情報１８６、モード別操作可否情報１８８など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から提供された経路を複数のブロックに分割し（例えば、車両進行方向に関して１００［ｍ］毎に分割し）、高精度地図情報１８２を参照してブロックごとに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、経路において分岐箇所や合流箇所などが存在する場合、自車両Ｍが、分岐先に進行するための合理的な走行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１８４として記憶部１８０に記憶される。

高精度地図情報１８２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１８２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１８２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、電話番号情報などが含まれてよい。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、複雑な合流制御など、全ての車両制御が自動的に行われるため、車両乗員には、最も低いレベルの周辺監視義務が課される。このレベルでは、車両乗員は自車両Ｍの周辺や状態を監視する必要が無い（周辺監視義務が生じない）。

ここで、モードＡで選択される走行態様には、例えば、隊列走行などがある。この走行態様は、後述する軌道生成部１４６が備える走行態様決定部１４６Ａにより決定される。隊列走行は、追従する前走車両の走行軌跡を追跡して、前走車両の走行軌跡上、または前走車両の走行軌跡付近を走行する走行態様である。走行軌跡は、検知部ＤＤの検知結果に基づいて外界認識部１４２により認識されてもよいし、通信装置５５を介して前走車両から取得されてもよい（後述する「軌道」を自車両Ｍ内で生成せず、前走車両から取得してもよい）。

隊列走行では、前走車両の速度と同じ速度になるように自車両Ｍの速度が決定される。このような場合、自車両Ｍおよび前走車両は、一つの隊列（車群）を形成する。従って、隊列の後続車両である自車両Ｍは、主に前走車両の動向と、側方や後方からの接近車両を監視するだけで自動運転を行うことができ、制御上の負荷も軽減される。

また、モードＡで選択される走行態様には、隊列走行の他に、低速追従走行などの走行態様が含まれてもよい。低速追従走行は、例えば、混雑した高速道路上などで、自車両Ｍが走行する自車線上において自車両Ｍの前方（直前）を走行する前走車両を追従する走行態様である。低速追従走行は、ＴＪＰ（Traffic Jam Pilot）とも呼ばれる。隊列走行や低速追従走行などの各種走行態様には、例えば、４０ｋｍ／ｈ程度の速度制限が設けられ、これを超えるとモードが一つ低下してモードＢに移行する。

［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。従って、周辺監視義務レベルは、モードＡにおけるレベルの次に周辺監視義務の程度が高いレベルに設定される。このレベルでは、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（モードＡと比べて周辺監視義務が増加する）。これらのモードＢで選択される各種走行態様には、例えば、７０ｋｍ／ｈ程度の速度制限が設けられ、これを超えるとモードが一つ低下してモードＣに移行する。

［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。従って、周辺監視義務レベルは、モードＢにおけるレベルの次に周辺監視義務の程度が高いレベルに設定される。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、モードＣにおけるレベルでは、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。モードＣで選択される各種走行態様には、例えば、１００ｋｍ／ｈ程度の速度制限が設けられ、これを超えるとモードが一つ低下して、例えばモードＣより更に下位のモード、或いは手動運転モードに移行する。

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（走行態様決定部１４６Ａ）により決定された走行態様などに基づいて、自動運転モードを、上記いずれかのモードに決定する。自動運転モード制御部１３０は、決定した自動運転モードに関する情報を、ＨＭＩ制御部１７０に通知する。

なお、自動運転モード制御部１３０が選択できる自動運転モードには、自車両Ｍの検知デバイスＤＤの性能等に応じた制限が設けられてもよい。例えば、検知デバイスＤＤに含まれる一部のセンサが故障するなどして検知デバイスＤＤの性能が基準値よりも低くなる場合、または車両後端側のセンサが取り除かれるなどして検知デバイスＤＤのセンサ数が一定数より少ない場合には、安全を配慮して一部の自動運転モード（例えば最も自動運転の度合が高いモードＡなど）が選択できないように制限されてよい。

自動運転モード制御部１３０は、上記いずれの自動運転モードにおいて、ＨＭＩ７０における運転操作系の構成に対する操作によって、自動運転モードから手動運転モードに切り替えてよい（オーバーライドしてよい）。オーバーライドは、例えば自車両Ｍの車両乗員によるＨＭＩ７０の運転操作系に対する操作力が閾値を超える状態が所定時間以上継続した場合、所定の操作変化量（例えばアクセルペダル７１のアクセル開度、ブレーキペダル７４のブレーキ踏量、ステアリングホイール７８のステアリング操舵角）以上の場合、または運転操作系に対する操作を所定回数以上行った場合などに開始される。

また、自動運転モード制御部１３０は、各自動運転モードにおける走行態様の終了するタイミングにおいて、現在実行されている自動運転モードを、他の自動運転モード（例えばモードＡからモードＢ）に切り替えてもよいし、現在実行されている自動運転モードにおいて選択可能な他の走行態様に切り替えてもよい。

自動運転モード制御部１３０は、各自動運転モードが実行されている際に、定速走行などの隊列走行でない他の走行態様から、隊列走行に走行態様が変更された場合、現在実行されている自動運転モードを、他の走行態様時に実行した自動運転モードに比して、より自動運転の度合が高いモードに変更されたものとして扱う。

また、自動運転モード制御部１３０は、各自動運転モードが実行されている際に、定速走行などの隊列走行でない他の走行態様から、隊列走行に走行態様が変更された場合、現在実行されている自動運転モードを、全自動運転モードの中で最も周辺監視義務の程度が低いモードＡに変更してもよい。

例えば、モードＢが実行されている際に、走行態様が定速走行から隊列走行に変更された場合、自動運転モード制御部１３０は、自動運転モードをモードＢから周辺監視義務の程度がより低いモードＡに変更する。これによって、自車両Ｍが周辺車両を追従している際には、車両乗員は、周辺監視をする必要性がなくなり（或いは小さくなり）、車内に持ち込んだ端末装置や車両室内に設置されたコンテンツ再生装置８５などを自由に操作することができる。

また、走行態様が隊列走行である場合には、自車両Ｍの代わりに隊列の先頭車両が周辺の状況を認識しているものとして見做すことができる。言い換えれば、隊列の先頭車両、または先頭車両の後続車両を監視することで、間接的に自車両Ｍが周辺の状況を認識しているものと見做すことができる。この場合、自動運転モード制御部１３０は、例えば、検知デバイスＤＤのセンサ数が十分でなく、一部の自動運転モードへの切り替えが制限されている状況下でも、実行する自動運転モードを、制限されている自動運転モードに変更してよい。

例えば、モードＡが制限されている状況下で、次点で周辺監視義務の程度が低いモードＢが実行されている際に、走行態様が隊列走行に変更された場合、自動運転モード制御部１３０は、実行する自動運転モードを、モードＢからモードＡに変更してもよい。

また、自動運転モード制御部１３０は、走行態様が、隊列走行でない他の走行態様から隊列走行に変更された場合、自動運転モードごとに設定された制限可能な上限車速を緩和することになる。これによって、自車両Ｍの周辺監視義務に対する相対的な速度制限が緩和されることになる。

例えば、モードＡにおいて選択可能な走行態様として、隊列走行の他に低速追従走行が含まれている場合において、走行態様が低速追従走行から隊列走行に変更された場合を考える。これらの周辺監視義務の程度（レベル）は同じ、または隊列走行の方が低くなるように制御される。一方、速度制限に関しては、隊列走行の方が緩やかに設定される。例えば、低速追従走行の速度制限が例えば４０ｋｍ／ｈ程度であるのに対し、隊列走行では例えば１００ｋｍ／ｈに設定される。従って、隊列走行では、自車両Ｍの周辺監視義務に対する相対的な速度制限が緩和されるのである。このような関係は、低速追従走行に限らず、他の走行態様と隊列走行との間でも成立する。

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１８２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１８２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、自車線Ｌ１のいずれかの側端部に対する自車両Ｍの基準点の位置などを、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１８６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１８４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１８４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、レーンキープイベントを実施する際に、外界認識部１４２により認識された周辺車両に基づいて、上述した定速走行、低速追従走行、中速追従走行、高速追従走行、減速走行、カーブ走行、障害物回避走行、隊列走行などのうちいずれかの走行態様を決定する。

例えば、走行態様決定部１４６Ａは、自車両Ｍの前方の一定距離以内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。走行態様決定部１４６Ａは、例えば、周辺車両（例えば前走車両）の速度がモードＡの速度制限以上、且つモードＢの速度制限以下であり、周辺車両までの車間距離が一定値以上であれば、上述したモードＢにおいて、例えば、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、渋滞場面などにおいて、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、渋滞場面時よりも周辺車両の平均速度などが大きい場面では、走行態様を中速追従走行や高速追従走行に決定する。例えば、走行態様決定部１４６Ａは、外界認識部１４２により認識された周辺車両（例えば前走車両）の速度がモードＡの速度制限以下であり、且つ周辺車両までの車間距離が一定値以下であれば、上述したモードＡにおいて、例えば、走行態様を低速追従走行に決定する。

各種追従走行が実施される場合、車線変更や合流、分岐などは、行動計画生成部１４４により生成された行動計画に基づいたタイミングで行われる。

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、停車や駐車など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、外界認識部１４２により認識された周辺車両の中に、目的地が同じ車両、または目的地までの経路の一部が同じ車両が存在する場合、走行態様を隊列走行に決定する。隊列走行時は、目的地が同じ車両、または目的地までの経路の一部が同じ車両に追従し、行動計画生成部１４４により生成された行動計画に依らずに、追従する車両が実行するイベントと同じイベントの車両制御を行う。

図７は、走行態様を隊列走行に変更する場面の一例を示す図である。図示の例は、車両ｍ１に追従している場合に、追従対象の車両を、隣接車線を走行する車両ｍ２に変更して、隊列走行を行う様子を表している。例えば、走行態様決定部１４６Ａは、通信装置５５を用いて、通信装置５５の通信可能範囲内を走行する周辺車両と車車間通信を行い、設定された目的地がどこであるのかを示す目的地情報と、通信対象の車両の位置情報とを各周辺車両から取得する。図示の例では、走行態様決定部１４６Ａは、車両ｍ１および車両ｍ２のそれぞれから目的地情報および位置情報を取得する。

走行態様決定部１４６Ａは、目的地情報を参照して、ナビゲーション装置５０に対して設定された自車両Ｍの目的地と同じ目的地に設定された周辺車両（以下、同行車両と称する）を、通信装置５５の通信対象の車両の中から特定する。図示の例では、車両ｍ１の目的地は、自車両Ｍの目的地と異なり、車両ｍ２の目的地は、自車両Ｍの目的地と同じであるため、車両ｍ２が同行車両として特定される。なお、複数の同行車両が存在する場合、走行態様決定部１４６Ａは、周辺車両ごとの位置情報を参照して、自車両Ｍに最も近い車両を追従対象の同行車両としてよい。

また、走行態様決定部１４６Ａは、通信装置５５の通信対象の車両の中に、同行車両が存在しない場合には、自車両Ｍの目的地までの経路において、途中の地点（中継地点）まで経路が同じ車両を特定する。追従車両特定部１４６Ｄは、中継地点まで経路が同じ車両を特定した場合、すなわち、目的地は異なるが目的地までの経路が一部同じ車両を特定した場合、この車両を同行車両として扱う。

同行車両の特定後、走行態様決定部１４６Ａは、通信装置５５を用いて、同行車両に追従要求情報を送信する。同行車両（図示の例では車両ｍ２）は、追従要求情報を受信すると、車両室内の表示装置などに他車両から追従要求があったことを示す情報を表示させる。これに対する応答として、同行車両の車両乗員が所定のユーザインターフェースを用いて追従を許可すると、同行車両は、追従要求を承諾した旨の追従許可情報を自車両Ｍに送信する。通信装置５５により追従許可情報が受信されると、走行態様決定部１４６Ａは、同行車両に追従するように、走行態様を隊列走行に決定する。なお、通信装置５５は、同行車両から、追従許可情報と共に、同行車両により生成された行動計画または走行軌道の情報を受信してもよい。この場合、軌道生成部１４６は、同行車両から受信した行動計画に基づいて、走行軌道を生成してもよいし、同行車両から受信した走行軌道を、生成した軌道として扱ってよい。

また、走行態様決定部１４６Ａは、レーンキープイベントに限らず、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などを実施する場合に、それぞれのイベントに応じた走行態様を決定する。

走行態様決定部１４６Ａは、イベントごとに決定した走行態様に関する情報をＨＭＩ制御部１７０に通知する。

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８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。図示の例は、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８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９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１０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１１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９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１１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など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、その他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。また、切替制御部１５０は、例えば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するハンドオーバ制御を行う場合に、車両乗員に対して事前にハンドオーバリクエストを通知するため、その旨の情報を、ＨＭＩ制御部１７０に出力する。

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１２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、モード別制御部１７０Ａと、ペアリング制御部１７０Ｂと、電波発信制御部１７０Ｃとを備える。

モード別制御部１７０Ａは、自動運転制御部１２０により自動運転モードの情報が通知されると、モード別操作可否情報１８８を参照して、自動運転モードの種別に応じてＨＭＩ７０を制御する。

図１３は、モード別操作可否情報１８８の一例を示す図である。図１３に示すモード別操作可否情報１８８は、運転モードの項目として「手動運転モード」、「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１８８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１３に示すモード別操作可否情報１８８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１７０Ａ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１８８を参照することで、使用が許可される装置（ナビゲーション装置５０およびＨＭＩ７０の一部または全部）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１７０Ａは、判定した結果に基づいて、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（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の周辺監視義務が生じる。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１７０Ａは、ＨＭＩ７０の非運転操作系の構成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１７０Ａは、車両乗員に自車両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に画像などで表示させると共に、自車両Ｍの走行時の場面に応じた確認操作をＨＭＩ７０に受け付けさせてよい。

また、モード別制御部１７０Ａは、自動運転モードがモード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う。例えば、モード別制御部１７０Ａ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など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など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、上述した図１３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。

また、モードＡからモードＢまたはモードＣに変更される場合、すなわち車両乗員の周辺監視義務が増加する自動運転モードの変更が行われる場合、モード別制御部１７０Ａは、ナビゲーション装置５０または非運転操作系のＨＭＩ７０に所定の情報を出力させる。所定の情報とは、周辺監視義務が増加すること示す情報や、ナビゲーション装置５０または非運転操作系のＨＭＩ７０に対する操作許容度が低くなる（操作が制限される）ことを示す情報である。なお、所定の情報は、これらに限定されるものではなく、例えばハンドオーバ制御への準備を促すような情報であってもよい。

上述したように、モード別制御部１７０Ａは、例えば運転モードが上述したモードＡからモードＢまたはモードＣへ遷移する所定時間前や自車両Ｍが所定速度に至る前に車両乗員に対して警告等を報知することで、自車両Ｍの周辺監視義務が車両乗員に課されることを、適切なタイミングで車両乗員に通知することができる。この結果、自動運転の切り替わりへの準備期間を車両乗員に与えることができる。

また、モード別制御部１７０Ａは、走行態様決定部１４６Ａにより通知された走行態様に関する情報を参照して、走行態様が隊列走行に決定されたことが判明した場合、ナビゲーション装置５０またはＨＭＩ７０を用いて、隊列走行に基づく車両制御が開始されることを車両乗員に報知する。

図１４は、隊列走行が開始される際に表示装置８２が表示する画面の一例を示す図である。表示装置８２の画面には、例えば、隊列走行開始を許可するボタンＢ１と、隊列走行開始を禁止するボタンＢ２とが表示される。例えば、車両乗員によって、ボタンＢ１がタッチ操作されるなどして選択された場合、軌道生成部１４６が、隊列走行用の軌道の情報を走行制御部１６０に出力し、走行制御部１６０が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を制御することで、自車両Ｍが隊列走行を行う。一方、車両乗員によって、ボタンＢ２がタッチ操作されるなどして選択された場合、走行態様決定部１４６Ａは、走行態様を隊列走行以外の走行態様に決定し直す。

なお、隊列走行は、車両乗員の操作なしで自動的に開始されてもよい。この場合、モード別制御部１７０Ａは、図１４に示すような、隊列走行開始の許可を求める画面を表示装置８２に表示させる代わりに、隊列走行が開始される前に、隊列走行がこれから開始される旨を表示させてよい。また、自動運転の開始前に、「隊列走行が可能であれば選択する」か否かを車両乗員に確認してもよい。

ペアリング制御部１７０Ｂは、例えば、車室内通信装置９６を用いて、電波発信装置９８から発信される妨害電波によって妨害されない電波（例えば周波数帯の異なる電波）を発信し、端末装置とのペアリング接続を確立する。また、ペアリング制御部１７０Ｂは、各自動運転モード下において、走行態様決定部１４６Ａにより走行態様が隊列走行に決定されていない場合、車室内通信装置９６を用いてペアリング済み端末９７にワーニング信号を発信する。例えば、ワーニング信号を受信したペアリング済み端末９７には、車両乗員の操作に応じた画面が表示されている最中に、割り込みで所定の画面が表示される。これによって、端末装置において放送されるテレビジョン番組などが中断されることになる。

電波発信制御部１７０Ｃは、各自動運転モード下において、走行態様決定部１４６Ａにより走行態様が隊列走行に決定されていない場合、電波発信装置９８を用いて、妨害電波を発信する。この際、電波発信制御部１７０Ｃは、助手席や後部座席に座る車両乗員が操作する端末装置の通信を妨害しないよう、運転席周辺のみに放射されるような指向性を有する妨害電波を発信すると好適である。これによって、端末装置がテレビジョン放送波などを受信できなくなり、端末装置の利用が制限される。

なお、上述したワーニング信号および妨害電波は、いずれか一方だけが発信されてもよいし、双方が発信されてもよい。

以下、走行態様が隊列走行以外の他の走行態様から、隊列走行に変更された場合に生じる変更点について説明する。図１５は、隊列走行が行われる場面の制御の要点と、隊列走行以外の他の走行態様が行われる場面の制御の要点と比較するための図である。図示のように、例えば、他の走行態様の場合、周辺監視は必要（周辺監視義務が課される）であり、隊列走行の場合、周辺監視は必ずしも行わなくてもよい（周辺監視義務が必要ない）。これによって、追従走行時または隊列走行時には、車両乗員の負担を軽減することができる。

また、他の走行態様の場合、自動運転モードの種別に応じて、ＨＭＩ７０の非運転操作系に対する操作の受付可否がなされ、隊列走行の場合、自動運転モードが周辺監視義務の必要のないモードＡに変更されるため、ＨＭＩ７０の非運転操作系に対する操作が受け付けられる。すなわち、他の走行態様の場合については、自動運転モードの種別に応じて、ＨＭＩ７０の非運転操作系の利用が許可される場合と許可されない場合とが存在し、隊列走行の場合については、ＨＭＩ７０の非運転操作系の利用が許可される。

また、他の走行態様の場合、端末装置（ペアリング済み端末９７）には、ワーニング信号または妨害電波の一方または双方が発信され、隊列走行の場合、これら信号および電波の発信が停止される。すなわち、端末装置（ペアリング済み端末９７）の利用は、他の走行態様の場合については許可されず、隊列走行の場合については許可される。

また、他の走行態様の場合、自動運転モードの速度制限を変更できず、隊列走行の場合、自動運転モードの速度制限を変更することができる。例えば、モードＡ下において速度制限の変更を考慮しない場合では、モードＡに設定された速度制限に自車両Ｍの速度が達すると、モードＡは解除される。この場合、自動運転モードは、モードＡの代わりに、周辺監視義務の程度がより高いモードＢやモードＣに変更されたり、或いは手動運転モードに変更されたりする。この結果、周辺監視義務が増すことにより、モード別制御部１７０Ａがコンテンツ再生装置８５を制御して、ＤＶＤなどからのコンテンツ再生を中止させたり、ペアリング制御部１７０Ｂがペアリング済み端末９７にワーニング信号を発信したり、電波発信制御部１７０Ｃが端末装置に妨害電波を発信したりするため、端末装置においてテレビジョン番組などの放送が停止したりする。

これに対して、走行態様が隊列走行に変更されるのに際して速度制限を変更する場合、実行中の自動運転モードを継続しやすくなる。この結果、実行中の自動運転モードがモードＡであれば、上記コンテンツ再生やテレビジョン番組の放送などが中断されなくなる。この結果、車両乗員の利便性を向上させることができる。

図１６、車両制御システム１００により行われる処理の流れの一例を示すフローチャートである。本フローチャートの処理は、例えば、自動運転モード制御部１３０により実行する自動運転モードを、いずれかの自動運転モードに決定された状態で行われる。

まず、自動運転モード制御部１３０は、周辺車両の中から同行車両を選択可能となるまで待機し（ステップＳ１００）、同行車両を選択可能となると、前述したように自動運転モードを変更すると共に速度制限を変更する（ステップＳ１０２）。次に、走行態様決定部１４６Ａは、走行態様を隊列走行に決定する（ステップＳ１０４）。そして、軌道生成部１４６が、隊列走行のための軌道を生成し、走行制御部１６０が隊列走行のための軌道に基づいて、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を制御することで、自車両Ｍが隊列走行を行う。

次に、自動運転モード制御部１３０は、隊列走行を終了するか否かを判定する（ステップＳ１０６）。隊列走行は、同行車両の目的地が変更された場合、或いは車両乗員の終了操作によって終了される。隊列走行を終了しない場合、車両制御システム１００は、上述したＳ１０４に処理を戻す。

一方、隊列走行を終了する場合、自動運転モード制御部１３０は、速度制限を元に戻し（ステップＳ１０８）、走行態様決定部１４６Ａは、走行態様を他の走行態様に変更する（ステップＳ１１０）。これによって、本フローチャートの処理が終了する。

以上説明した実施形態によれば、自車両Ｍの周辺を走行する周辺車両を認識し、自車両Ｍ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モードであって、自車両Ｍの乗員に課される自車両の周辺監視義務の程度が異なる複数の自動運転モードを実行し、認識した周辺車両のうち、自車両の前方を走行する前走車両に追従して走行する隊列走行を実行する場合、自車両Ｍの周辺監視義務を低減するため、自動運転中に車両乗員の負担を軽減することができる。

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、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、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 (3)

1. 自車両の周辺を走行する周辺車両を認識する認識部と、
   前記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複数の自動運転モードであって、前記自車両を自動的に運転する際の制御の度合の異なる複数の自動運転モードのいずれかを実行する自動運転制御部と、を備え、
   前記自動運転制御部により実行される複数の自動運転モードのそれぞれには、前記速度制御時に出力可能な速度に速度制限が設定されており、
   前記複数の自動運転モードに含まれる、ある一つの所定の自動運転モードには、前記自車両の前方を走行する前走車両の走行軌跡を追跡して走行する隊列走行と、前記隊列走行以外の他の走行態様とが含まれ、
   前記他の走行態様には第１の速度制限が設けられており、前記隊列走行には前記第１の速度制限よりも大きい第２の速度制限が設けられており、
   前記自動運転制御部は、
   前記所定の自動運転モードの前記他の走行態様下において、前記第１の速度制限を上限として前記所定の自動運転モードを実行し、
   前記所定の自動運転モードの前記隊列走行下において、前記第２の速度制限を上限として前記所定の自動運転モードを実行し、
   前記所定の自動運転モードの前記他の走行態様下において、前記自車両の速度が前記第１の速度制限を超えて前記自車両が走行する場合、前記所定の自動運転モードから、前記所定の自動運転モードよりも前記制御の度合の低い他の自動運転モードに変更し、
   前記所定の自動運転モードの前記隊列走行下において、前記自車両の速度が前記第２の速度制限を超えて前記自車両が走行する場合、前記所定の自動運転モードから、前記所定の自動運転モードよりも前記制御の度合の低い他の自動運転モードに変更する、
   車両制御システム。
2. 車載コンピュータが、
   自車両の周辺を走行する周辺車両を認識し、
   前記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複数の自動運転モードであって、前記自車両を自動的に運転する際の制御の度合の異なる複数の自動運転モードのいずれかを実行し、
   前記複数の自動運転モードのそれぞれには、前記速度制御時に出力可能な速度に速度制限が設定されており、
   前記複数の自動運転モードに含まれる、ある一つの所定の自動運転モードには、前記自車両の前方を走行する前走車両の走行軌跡を追跡して走行する隊列走行と、前記隊列走行以外の他の走行態様とが含まれ、
   前記他の走行態様には第１の速度制限が設けられており、前記隊列走行には前記第１の速度制限よりも大きい第２の速度制限が設けられており、
   前記所定の自動運転モードの前記他の走行態様下において、前記第１の速度制限を上限として前記所定の自動運転モードを実行し、
   前記所定の自動運転モードの前記隊列走行下において、前記第２の速度制限を上限として前記所定の自動運転モードを実行し、
   前記所定の自動運転モードの前記他の走行態様下において、前記自車両の速度が前記第１の速度制限を超えて前記自車両が走行する場合、前記所定の自動運転モードから、前記所定の自動運転モードよりも前記制御の度合の低い他の自動運転モードに変更し、
   前記所定の自動運転モードの前記隊列走行下において、前記自車両の速度が前記第２の速度制限を超えて前記自車両が走行する場合、前記所定の自動運転モードから、前記所定の自動運転モードよりも前記制御の度合の低い他の自動運転モードに変更する、
   車両制御方法。
3. 車載コンピュータに、
   自車両の周辺を走行する周辺車両を認識させ、
   前記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複数の自動運転モードであって、前記自車両を自動的に運転する際の制御の度合の異なる複数の自動運転モードのいずれかを実行させ、
   前記複数の自動運転モードのそれぞれには、前記速度制御時に出力可能な速度に速度制限が設定されており、
   前記複数の自動運転モードに含まれる、ある一つの所定の自動運転モードには、前記自車両の前方を走行する前走車両の走行軌跡を追跡して走行する隊列走行と、前記隊列走行以外の他の走行態様とが含まれ、
   前記他の走行態様には第１の速度制限が設けられており、前記隊列走行には前記第１の速度制限よりも大きい第２の速度制限が設けられており、
   前記所定の自動運転モードの前記他の走行態様下において、前記第１の速度制限を上限として前記所定の自動運転モードを実行させ、
   前記所定の自動運転モードの前記隊列走行下において、前記第２の速度制限を上限として前記所定の自動運転モードを実行させ、
   前記所定の自動運転モードの前記他の走行態様下において、前記自車両の速度が前記第１の速度制限を超えて前記自車両が走行する場合、前記所定の自動運転モードから、前記所定の自動運転モードよりも前記制御の度合の低い他の自動運転モードに変更させ、
   前記所定の自動運転モードの前記隊列走行下において、前記自車両の速度が前記第２の速度制限を超えて前記自車両が走行する場合、前記所定の自動運転モードから、前記所定の自動運転モードよりも前記制御の度合の低い他の自動運転モードに変更させる、
   車両制御プログラム。

Images