JP7106409B2 - 車両制御方法及び車両制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両制御方法及び車両制御装置に関するものである。

この種の装置に関し、車線変更できないと判断した場合、車線変更する目標スペースを決定し、目標スペースに車線変更できるスペースがないと判断した場合、車線変更待機位置へ向けて目標速度を設定し、自車の速度が目標速度となるように制御する走行支援装置が知られている（特許文献１）。この走行支援装置では、自車と目標スペースの前方車両との相対距離と、自車と目標スペースの後方車両との相対距離に基づいて、目標速度を算出する。

特開２００９－７８７３５号公報

従来技術では、目標速度は、目標スペースの前方車両及び後方車両に対応して設定されるため、自車両の前方を走行する先行車両の車速が遅い場合、自車両と先行車両が接近してしまい、車線変更するための制御を中止する可能性があるという問題がある。

本発明が解決しようとする課題は、先行車両の車速が遅い場合でも自車両と先行車両が接近せずに、車線変更するための制御を継続することである。

本発明は、自車両の車線変更の要否を判断し、自車両の車線変更が必要な場合、第１車線に隣接する第２車線を走行中の他車両のうち自車両に対して後方に位置する他車両を対象車両として認識できるか否かを判定し、対象車両を認識できない場合、自車両を車線変更させる車線変更制御を実行し、対象車両を認識した場合、対象車両の前方で待機するように自車両の車速を対象車両の車速に対応させる第１制御を実行し、第１制御を実行中に、第１車線の前方を走行する先行車両と自車両との間の距離が所定の閾値未満になったと判定した場合、自車両の車速を先行車両の車速に対応させる第２制御を実行し、第２制御を実行中に、自車両に対して第２車線の後方を走行する後方車両の車速が先行車両の車速よりも遅い場合に、後方車両を新たな対象車両と認識したうえで、第１制御を実行することにより、上記課題を解決する。

本発明によれば、自車両が先行車両に接近した場合、先行車両の車速に対応する車速で自車両を走行させるため、先行車両の車速が遅い場合であっても自車両と先行車両が接近せずに、車線変更するための制御を継続することができる。

図１は、本実施形態に係る車両制御装置の構成を示す構成図である。 図２は、制御装置の制御フローを示すフローチャートである。 図３は、図２に示す車線変更処理のフローチャートである。 図４は、制御装置が実行する待機制御を説明するための図である。 図５は、制御装置が実行する車速制御を説明するための図である。 図６は、異なる対象車両ごとに待機制御が実行された後に、制御装置が実行する車線変更制御を説明するための図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、本実施形態は車両に搭載された車両制御装置を例示して説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る車両制御装置１００の構成を示す図である。図１に示すように、本実施形態に係る車両制御装置１００は、センサ群１１０と、自車位置検出装置１２０と、地図データベース１３０と、ナビゲーションシステム１４０と、入力装置１５０と、出力装置１６０と、駆動制御装置１７０と、制御装置（プロセッサ）１８０とを有している。これら装置は、相互に情報の授受を行うためにＣＡＮ（Controller Area Network）その他の車載ＬＡＮによって接続されている。

センサ群１１０は、自車両の周囲の状態（外部状態）を検出する外部用のセンサと、自車両の状態（内部状態）を検出する内部用のセンサとを有している。外部用のセンサとしては、例えば、自車両の前方を撮像する前方カメラ、自車両の後方を撮像する後方カメラ、自車両の前方の障害物を検出する前方レーダー、自車両の後方の障害物を検出する後方レーダー、自車両の側方に存在する障害物を検出する側方レーダー、自車両の車速を検出する車速センサ、自車両の室内を撮像する車内カメラ、およびステアリングホイールの操舵角を検出する操舵角センサなどが挙げられる。なお、外部用のセンサ及び内部用のセンサとして、上述した複数のセンサのうち１つを用いる構成としてもよいし、２種類以上のセンサを組み合わせて用いる構成としてもよい。センサ群１１０の検出結果は、ナビゲーションシステム１４０及び制御装置１８０に出力される。これにより、ナビゲーションシステム１４０及び制御装置１８０は、外部情報及び走行情報を取得する。

センサ群１１０が検出する障害物としては、例えば、自転車、バイク、自動車（以降、他車両ともいう）、路上障害物、交通信号機、路面標示（車線表示を含む）、及び横断歩道が挙げられる。例えば、自車両の周辺を走行している他車両が存在する場合、センサ群１１０は、自車両の位置を基準として他車両が存在する方向及び他車両までの距離と、自車両の車速を基準として他車両の相対速度を検出する。この際に、センサ群１１０は、自車両の車速、及び操舵角を検出する。また、例えば、自車両が特定の車線を走行している場合、センサ群１１０は、自車両が走行している車線（以降、自車線ともいう）と自車線の側方に位置する車線（以降、隣接車線ともいう）とを区切っている車線境界線を検出し、自車両から車線境界線までの距離を検出する。なお、ここでは他車両の車速として相対速度を検出した場合を例に挙げたが、センサ群１１０は、自車両の車速に基づいて、相対的な速度を絶対的な速度に換算し、換算した絶対的な車速を他車両の車速として検出してもよい。

また、自車両と他車両とが車車間通信をすることが可能であれば、センサ群１１０は、他車両が備えるセンサが検出した他車両の車速、操舵角などの情報を外部情報として取得してもよい。また、センサ群１１０は、高度道路交通システムの外部装置から他車両の位置、車速、移動方向を含む情報を、外部情報として取得することもできる。

自車位置検出装置１２０は、現在の自車両の位置を示す位置情報を取得する装置である。自車位置検出装置１２０は、例えば、ＧＰＳユニット、ジャイロセンサなどから構成されている。自車位置検出装置１２０は、ＧＰＳユニットにより複数の衛星通信から送信される電波を検出し、自車両の位置情報を周期的に取得するとともに、取得した自車両の位置情報と、ジャイロセンサから取得した角度変化情報と、車速センサ（不図示）から取得した車速に基づいて、自車両の現在位置を検出する。自車位置検出装置１２０が取得した位置情報は、ナビゲーションシステム１４０及び制御装置１８０へ出力される。これにより、ナビゲーションシステム１４０及び制御装置１８０は、位置情報を取得する。

地図データベース１３０は、地図情報を格納している。地図情報は、道路情報と交通規則情報を含む。道路情報は、ノードと、ノード間を接続するリンクにより定義される。リンクは車線レベルで識別される。

本実施形態の道路情報は、各道路リンクの識別情報ごとに、道路種別、道路幅、道路形状、直進の可否、進行の優先関係、追い越しの可否（隣接車線への進入の可否）、車線変更の可否その他の道路に関する情報を対応づけて記憶する。また、道路情報は、各道路リンクの識別情報ごとに、交差点の位置、交差点の進入方向、交差点の種別その他の交差点に関する情報を対応づけて記憶する。

本実施形態の交通規則情報は、経路上における一時停止、駐車／停車禁止、徐行、制限速度、車線変更禁止などの車両が走行時に遵守すべき交通に関する規則である。各規則は、地点（緯度、経度）ごと、リンクごとに定義される。交通規則情報には、道路側に設けられた装置から取得する交通信号の情報を含めてもよい。なお、地図情報は道路情報や交通規則情報に限られず、地図における背景情報（河川、施設、鉄道、地名など）が含まれていてもよい。

また、地図データベース１３０に記憶された地図情報は、自動運転に適した高精度地図情報でもよい。高精度地図情報は、外部との通信により取得される。高精度地図情報は、センサ群１１０を用いてリアルタイムで取得した情報に基づき生成されてもよい。なお、本実施形態において自動運転とは、運転主体が運転者のみで構成されていない運転を示すものとする、例えば、運転主体に運転者とともに、運転者が行う運転操作を支援する車両コントローラ（図示しない）が含まれている場合や、運転者に代わり運転操作を実行する車両コントローラ（図示しない）が含まれている場合が該当する。

地図データベース１３０に格納された地図情報は、ナビゲーションシステム１４０及び制御装置１８０に出力される。これにより、ナビゲーションシステム１４０及び制御装置１８０は、地図情報を取得する。

ナビゲーションシステム１４０は、自車両の現在位置の情報に基づいて、自車両の現在位置から目的地までの経路を示して自車両の運転者を誘導するシステムである。ナビゲーションシステム１４０には、センサ群１１０、自車位置検出装置１２０、地図データベース１３０から各種情報が入力される。また、運転者又は他の乗員が後述する入力装置１５０を介して自車両の目的地の情報を入力すると、ナビゲーションシステム１４０には、目的地の情報が入力される。ナビゲーションシステム１４０は、入力された各種情報に基づいて、自車両の現在位置から目的地までの走行経路を生成する。そして、ナビゲーションシステム１４０が生成した走行経路を案内するための経路案内情報は、後述する出力装置１６０を介して、運転者及び他の乗員に出力される。また経路案内情報は制御装置１８０に出力される。これにより、制御装置１８０は、自車両の走行経路に関する情報を取得する。

入力装置１５０は、例えば、運転者の手操作による入力が可能なダイヤルスイッチ、ディスプレイ画面上に配置されたタッチパネル、あるいは、運転者の音声による入力が可能なマイクなどの装置である。入力装置１５０に入力された情報は、制御装置１８０に出力される。これにより、制御装置１８０は、運転者又は乗員により入力された情報を取得する。

出力装置１６０は、ナビゲーションシステム１４０が備えるディスプレイ、ルームミラーに組み込まれたディスプレイ、メーター部に組み込まれたディスプレイ、フロントガラスに映し出されるヘッドアップディスプレイ、あるいは、オーディオ装置が備えるスピーカーなどの装置である。出力装置１６０は、ナビゲーションシステム１４０から入力される経路案内情報を、運転者又は乗員に出力する。また、出力装置１６０は、制御装置１８０の制御に従って自車両にどのような制御が行われているかを示す情報を、運転者又は乗員に出力する。なお、本実施形態では、図１に示すように、入力装置１５０と出力装置１６０を別の装置として備える車両制御装置１００を例に挙げて説明するが、例えば、タッチパネル等、入力装置１５０と出力装置１６０は一体的な装置で構成されていてもよい。

駆動制御装置１７０は、自車両の走行を制御する。駆動制御装置１７０は、ブレーキ制御機構、アクセル制御機構、エンジン制御機構、及びＨＭＩ（ヒューマンインターフェイス）機器等を備えている。駆動制御装置１７０には、後述する制御装置１８０から制御信号が入力される。駆動制御装置１７０は、制御装置１８０の制御に応じて、駆動機構の動作（エンジン自動車にあっては内燃機関の動作、電気自動車系にあっては電動モータ動作を含み、ハイブリッド自動車にあっては内燃機関と電動モータとのトルク配分も含む）、ブレーキ動作、及びステアリングアクチュエータの動作等を制御することで、自車両の自動運転を実行する。また駆動制御装置１７０は、制御装置１８０からの制御信号に応じて、車両の各輪の制動量を制御することで自車両の移動方向を制御してもよい。なお、各機構の制御は、完全に自動で行われてもよいし、運転者の運転操作を支援する態様で行われてもよい。各機構の制御は、運転者の介入操作により中断又は中止させることができる。駆動制御装置１７０による走行制御方法は、上記の制御方法に限られず、その他の周知の方法を用いることもできる。

制御装置１８０は、自車両の走行を制御するためのプログラムを格納したＲＯＭ（Read Only Memory）と、このＲＯＭに格納されたプログラムを実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）と、アクセス可能な記憶装置として機能するＲＡＭ（Random Access Memory）とから構成される。なお、動作回路としては、ＣＰＵ（Central Processing Unit）に代えて又はこれとともに、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などを用いることができる。

制御装置１８０は、ＲＯＭに格納されたプログラムをＣＰＵにより実行することにより、自車両の走行に関する情報、及び、自車両の外部情報を取得する情報取得機能と、自車両の周辺の状況を認識する周辺認識機能と、自車両が走行している位置を推定する自車位置推定機能と、自車両が車線変更する必要があるか否かの判断を行う車線変更要否判断機能と、自車両が走行すべき目標軌跡を設定する目標軌跡設定機能と、自車両の走行を制御する走行制御機能とを実現する。以降、各機能について説明する。

情報取得機能について説明する。制御装置１８０は、情報取得機能により、自車両の走行に関する走行情報、及び自車両の周辺の状態に関する外部情報を取得する。走行情報は、車速センサにより検出された自車両の車速情報により検出された自車両の姿勢情報、操舵角センサにより検出された自車両の操舵情報等を含んでいる。外部情報は、レーダーにより検出された障害物に関する情報、カメラにより撮像された自車両の周辺の撮像画像等を含んでいる。また、制御装置１８０は、情報取得機能により、自車位置検出装置１２０から自車両の現在位置の情報を走行情報として取得する。また、制御装置１８０は、地図データベース１３０から道路種別、道路形状、車線数、車線変更禁止区域の情報を外部情報として取得する。また、制御装置１８０は、情報取得機能により、ナビゲーションシステム１４０から自車両の走行経路の情報を走行情報として取得する。加えて、制御装置１８０は、情報取得機能により、運転者が操作可能な車載機器（図示しない）から、運転者による操作情報を走行情報として取得することもできる。車載機器としては、例えば、ステアリングホイール、アクセルペダル、ブレーキペダル、シフトレバー、方向指示スイッチ、ハザードランプスイッチ、サイドブレーキ等が挙げられる。

周辺認識機能について説明する。制御装置１８０は、周辺認識機能により、自車両の周辺の状態を認識する。制御装置１８０は、情報取得機能により取得した情報に基づいて、自車両の周辺の状態を認識する。

本実施形態では、制御装置１８０は、自車線を走行している他車両のうち自車両に対して前方に位置する他車両を、先行車両として認識する。制御装置１８０は、自車両を基準として先行車両が存在する方向と、自車両から先行車両までの距離と、先行車両の車速とを認識する。なお、自車線を走行している他車両のうち、自車両に対して前方に位置する他車両が複数検出された場合、制御装置１８０は、検出された複数の他車両のうち自車両に最も近い地点を走行している他車両を先行車両として特定する。

また、制御装置１８０は、隣接車線を走行している他車両のうち自車両に対して後方に位置する他車両を、対象車両として認識する。制御装置１８０は、自車両を基準として対象車両が存在する方向と、自車両から対象車両までの距離と、対象車両の車速とを認識する。例えば、自車両の車幅方向に沿って他車両の前端部が自車両の後端部よりも後方に位置する場合、制御装置１８０は、この他車両は自車両に対して後方に位置すると認識する。なお、自車両に対して後方に位置するか否かの判断基準は、これに限られない。また、隣接車線を走行している他車両のうち自車両に対して後方に位置する他車両が複数検出された場合、制御装置１８０は、検出された複数の他車両のうち自車両に最も近い地点を走行している他車両を対象車両として特定する。

また、制御装置１８０は、一旦先行車両として認識した他車両が先行車両の要件に該当しなくなった場合、新たな車両を対象にして先行車両を認識する。一旦先行車両として認識した他車両が先行車両の要件に該当しなくなった場合としては、例えば、先行車両が隣接車線へ車線変更した場合などが挙げられる。このような場合、制御装置１８０は、自車線の前方を走行中の他車両を新たな先行車両として認識する。対象車両についても同様に、制御装置１８０は、一旦対象車両として認識した他車両が対象車両の要件に該当しなくなった場合、新たな車両を対象として対象車両を認識する。一旦対象車両として認識した他車両が対象車両の要件に該当しなくなった場合としては、例えば、対象車両が自車両を追い越した場合などが挙げられる。このような場合、制御装置１８０は、隣接車線の後方を走行中の他車両（後方車両）を新たな対象車両として認識する。これにより、自車両の周辺の状況に影響を受けることなく、先行車両及び対象車両を適切に認識することができる。

また、制御装置１８０は、先行車両及び対象車両以外に自車両の周辺を走行しているその他の他車両についても、自車両を基準としてその他の他車両が存在する方向と、自車両からその他の他車両までの距離と、その他の他車両の車速とを認識することができる。なお、周辺認識機能により認識された先行車両及び対象車両は、後述する走行制御機能で用いられる。

また、制御装置１８０は、周辺認識機能により、自車両の周辺に存在するスペースを認識する。自車両の周辺に存在するスペースには、自車線に存在するスペースと、隣接車線に存在するスペースとが含まれる。自車線に存在するスペースとは、自車両を基準として自車線上の前方及び後方にあるスペースである。また隣接車線に存在するスペースとは、自車両を基準として隣接車線上の前方、側方、及び後方にあるスペースである。制御装置１８０は、複数のスペースを認識することができ、認識した各スペースの広さ及び各スペースが存在する位置を特定することができる。

自車位置推定機能について説明する。制御装置１８０は、自車位置推定機能により、自車両が走行している位置を推定する。制御装置１８０は、情報取得機能により取得した情報に基づいて、自車線上で自車両が走行している位置（以降、自車両の走行位置ともいう）を推定する。例えば、制御装置１８０は、車線境界線と自車両の間の距離に基づいて、自車線上での自車両の走行位置を推定する。

車線変更要否判断機能について説明する。制御装置１８０は、車線変更要否判断機能により、自車両が車線変更する必要があるか否かを判断する。制御装置１８０は、ナビゲーションシステム１４０が生成した走行経路と、自車位置推定機能により推定された自車両の走行位置に基づいて、自車両が車線変更する必要があるか否かを判断する。例えば、目的地に向かうまでの間に分岐路が存在し、自車両が分岐する車線のうち特定の車線を走行する必要がある場合、制御装置１８０は、自車両の走行位置に基づいて、車線変更の要否を判断する。例えば、制御装置１８０は、自車線が特定の車線に通じているか否かを判定することで、車線変更の要否を判断する。制御装置１８０は、自車線が特定の車線に通じていると判定した場合、車線変更は不要と判断する。反対に、制御装置１８０は、自車線が特定の車線に通じていないと判定した場合、車線変更は必要と判断する。なお、ここでは分岐路を例として挙げたが、これに限られず、例えば、目的地に向かうまでの間に交差点が存在し、自車両が交差点に設けられた右折専用車線を右折する必要がある場合等においても、制御装置１８０は、同様の判断を行うことができる。

目標軌跡設定機能について説明する。制御装置１８０は、目標軌跡設定機能により、自車両が走行すべき目標軌跡を設定する。制御装置１８０は、情報取得機能により取得した情報と、車線変更要否判断機能により判断した車線変更の必要性と、周辺認識機能により認識した他車両に関する情報及び自車両の周辺に存在するスペースとに基づいて、目標軌跡を推定する。本実施形態では、例えば、車線変更要否判断機能により車線変更が必要と判断された場合、制御装置１８０は、隣接車線に存在するスペースの広さと、自車両と先行車両との車間距離と、先行車両の車速と対象車両の車速との関係性に応じて、自車両が隣接車線へ車線変更するための目標軌跡を設定したり、自車両が車線変更前に対象車両の斜め前方で待機するための目標軌跡を設定したり、あるいは自車両が先行車両に追従するための目標軌跡を設定する。なお、目標軌跡は、上記の例示した目標軌跡に限られず、制御装置１８０は、その他の目標軌跡を設定することができる。

走行制御機能について説明する。制御装置１８０は、走行制御機能により、自車両の走行を制御する。例えば、制御装置１８０は、センサ群１１０の検出結果に基づいて、自車線のレーンマークを検出し、自車両が自車線内を走行するように、自車両の車幅方向における走行位置を制御する、いわゆるレーンキープ制御を行う。この場合、制御装置１８０は、自車両が適切な走行位置を走行するように、駆動制御装置１７０にステアリングアクチュエータなどの動作を制御させる。また、制御装置１８０は、先行車両と一定の車間距離を保ちながら、先行車両に自動で追従する、いわゆる追従走行制御を行うこともできる。この場合、制御装置１８０は、自車両と先行車両とが一定の車間距離で走行するように、駆動制御装置１７０に、エンジンやブレーキなどの駆動機構の動作を制御させる。

また制御装置１８０は、センサ群１１０の検出結果に基づいて、対象車両の前方にあるスペースを移動先に設定し、自車両を設定した移動先へ移動させることで、自車両が隣接車線へ車線変更するように、自車両の走行を制御する、いわゆる車線変更制御を行う。この場合、制御装置１８０は、自車両が対象車両の前方にあるスペースへ移動するように、駆動制御装置１７０にステアリングアクチュエータ、エンジン、アクセルなどの駆動機構の動作を制御させる。なお、移動先である隣接車線に他車両（対象車両を含む）などの障害物が存在しない場合、制御装置１８０は、隣接車線上のスペースを移動先に設定し、車線変更制御を行う。また制御装置１８０は、車線変更制御を実行する前に、車線変更する側に設置された方向指示器を点灯させる方向指示器制御を行う。これにより、方向指示器を点灯させた状態で、車線変更制御は実行される。

また制御装置１８０は、周辺認識機能により対象車両を認識した場合、センサ群１１０の検出結果に基づいて、自車両の車速が対象車両の車速に対応するように車速を制御するとともに、自車両の走行位置が対象車両の走行位置に対応するように走行位置を制御する、いわゆる待機制御を行う。待機制御とは、自車両が車線変更制御を行う前に実行される制御である。本実施形態に係る待機制御は、対象車両が走行している場面で実行される制御であって、車線変更により対象車両の前方のスペースへ移動するために、自車両が対象車両の前方で待機しているかのように走行することができる制御である。

具体的には、制御装置１８０は、対象車両の車速を自車両の目標車速に設定し、駆動制御装置１７０にエンジン、アクセル、ブレーキなどの駆動機構の動作を制御させる。これにより、対象車両の車速が変化した場合でも、自車両と対象車両との位置関係を維持することができる。また、制御装置１８０は、自車両の車幅方向に沿って自車両の後端部と対象車両の前端部が一致するように、自車両の走行位置を設定し、駆動制御装置１７０にステアリングアクチュエータ、エンジン、アクセルなどの駆動機構の動作を制御させる。これにより、自車両は対象車両の乗員の視点を基準として斜め前方を走行することができ、対象車両の乗員、及び対象車両よりも後方を走行する他車両に対して、自車両の運転主体が車線変更したい意思表示を示すことができる。その結果、対象車両の運転者が減速した場合には、対象車両の前方に車線変更可能なスペースが発生することになり、車線変更する機会を得ることができる。また制御装置１８０は、待機制御を実行する前に、車線変更する側に設置された方向指示器を点灯させる方向指示器制御を行ってもよい。これにより、方向指示器を点灯させた状態で、待機制御は実行される。方向指示器を点灯させた場合、点灯させない場合に比べて、対象車両の乗員等に対して、自車両の運転主体が車線変更したい意思表示を明確に示すことができる。

なお、待機制御において制御装置１８０が設定する走行位置は、待機位置ともいう。これは、待機位置が、車線変更を行うために自車両が待機している位置を示しているためである。また、待機位置として自車両の後端部と対象車両の前端部が一致する走行位置を例に挙げて説明したが、待機位置は必ずしもこれに限られない。待機位置は、自車両の前端部が対象車両の前端部より前方にあるように設定されていればよい。

また、車線変更制御及び待機制御は、交通規則に基づき制御装置１８０により実行可能と判断された場合に限り実行される。すなわち、制御装置１８０は、地図データベース１３０に格納されている交通規則情報に基づき、自車両が交通規則に定められた車線変更可能区域を走行していると判断した場合、待機制御及び車線変更を実行可能と判断し実行する。例えば、自車両が車線変更禁止区域を走行している場合には、制御装置１８０は車線変更制御及び待機制御を実行しない。

次に、図２～図６を用いて、本実施形態に係る車線変更時の車両制御処理について説明する。図２は、制御装置１８０の制御フローを示すフローチャートである。図３は、図２に示す車線変更処理のフローチャートである。図４は、制御装置１８０が実行する待機制御を説明するための図である。図５は、制御装置１８０が実行する車速制御を説明するための図である。図６は、異なる対象車両ごとに待機制御が実行された後に、制御装置１８０が実行する車線変更制御を説明するための図である。

ステップＳ１にて、制御装置１８０は、自車両の走行情報及び外部情報を取得する。具体的には、制御装置１８０は、自車位置検出装置１２０から自車両の現在位置を走行情報として取得する。制御装置１８０は、地図データベース１３０から、少なくとも自車両の周囲の道路状況を示す地図情報を外部情報として取得する。制御装置１８０は、車速センサ及び操舵角センサ等から自車両の走行に関する情報（車速情報、操舵角情報）を走行情報として取得する。制御装置１８０は、レーダーやカメラから、自車両の周囲に存在する障害物に関する情報（障害物の種別情報、自車両と障害物との位置関係の情報、障害物の移動速度の情報）を外部情報として取得する。

ステップＳ２にて、制御装置１８０は、自車両の周囲の状況を認識する。例えば、制御装置１８０は、自車線を走行中の他車両のうち自車両よりも前方に位置する他車両を先行車両として認識する。また、例えば、制御装置１８０は、隣接車線を走行中の他車両のうち自車両よりも後方に位置する他車両を対象車両として認識する。また、例えば、制御装置１８０は、対象車両を除き隣接車線を走行中の他車両を認識する。また、制御装置１８０は、先行車両、対象車両、及び他車両を認識した場合、レーダーの検出結果から、自車両と各車両との位置関係、各車両の車速を検出する。これにより、制御装置１８０は、自車両の周囲に存在する車両について、自車両に対する位置関係及び車速を認識する。

ステップＳ３にて、制御装置１８０は、車線変更の要否を判断する。例えば、高速道路上の分岐路において特定の車線を走行する必要がある場合、制御装置１８０は、自車線が特定の車線と一致するか否かを判定することで、車線変更の要否を判断する。車線変更が必要と判断した場合、ステップＳ４に進み、車線変更は不要と判断した場合、制御装置１８０は処理を終了する。

ステップＳ４にて、制御装置１８０は、ステップＳ２での結果に基づいて、対象車両が存在するか否かを判定する。対象車両が存在すると判定した場合、ステップＳ５に進み、対象車両は存在しないと判定した場合、ステップＳ６に進む。

ステップＳ５における車線変更処理については、図３を用いて後述する。ステップＳ６にて、制御装置１８０は、隣接車線上のスペースを移動先に設定するとともに、移動先には所定の広さのスペースが存在するか否かを判定する。所定の広さとは、自車両の進行方向において、自車両が車線変更することが可能な長さが確保された広さである。車線変更することが可能な広さは、自車両の全長及び全幅に基づいて予め算出しておくことが好ましい。隣接車線上に所定の広さのスペースが存在すると判断した場合、ステップＳ７に進み、所定の広さのスペースが存在しないと判断した場合、ステップＳ４に戻る。

ステップＳ７にて、制御装置１８０は、車線変更側に設置された方向指示器を点灯させる。なお、制御装置１８０は、交通規則に定められた方向指示器の点灯時間であって車線変更を行う際に必要な点灯時間以上の時間だけ、方向指示器を点灯させる。

ステップＳ８にて、制御装置１８０は、自車両を車線変更させる。具体的には、制御装置１８０は、ステップＳ６にて設定した移動先へ移動するための目標軌跡を設定するとともに、目標軌跡に沿って自車両を走行させるために、駆動制御装置１７０に各駆動機構を制御させる。これにより、自車両は自動的に車線変更を行う。車線変更制御が実行されると、制御装置１８０は処理を終了する。

次に、図３を用いながら、対象車両が存在する際に車線変更が行われるまでの制御について説明する。

ステップＳ１１にて、制御装置１８０は、車線変更する側に設置された方向指示器を点灯させる。これにより、自車線及び隣接車線を含めて自車両の後方を走行している他車両の乗員に対して、自車両の運転主体が車線変更したい意思表示を示すことができる。

ステップＳ１２にて、制御装置１８０は、自車両と先行車両との車間距離が所定の閾値未満であるか否かを判定する。このステップは、車線変更をする前に自車両が先行車両と接近しているか否かを判定するためのステップである。閾値は、先行車両と接近していることを判定可能な距離であって予め設定された距離が好ましい。例えば、閾値としては、自車両の車速であれば２秒間で先行車両に到達可能な距離（自車両の車速［ｍ／ｓ］×２．０［ｓ］）が設定される。なお、図２に示すステップＳ２において、先行車両を認識できなかった場合、制御装置１８０は、先行車両との車間距離は閾値以上と判定する。先行車両との車間距離が閾値未満と判定した場合、ステップＳ１８に進み、先行車両との車間距離が閾値以上と判定した場合、ステップＳ１３に進む。

ステップＳ１３にて、制御装置１８０は、自車両の車速を対象車両の車速に対応した車速に設定する。例えば、制御装置１８０は、対象車両の車速を自車両の目標車速に設定する。ステップＳ１４にて、制御装置１８０は、自車両の走行位置を待機位置に設定する。本実施形態では、待機位置としては、例えば、自車両の車幅方向に沿って自車両の後端部と対象車両の前端部が一致する位置が挙げられる。

ステップＳ１５にて、制御装置１８０は、所定の時間が経過したか否かを判定する。このステップは、対象車両の運転者に対して減速を促すために、ステップＳ１３にて設定した車速及びステップＳ１４にて設定した走行位置を維持しながら、自車両が待機するためのステップである。所定の時間としては、例えば、１秒程度の時間が挙げられる。所定の時間が経過した場合、ステップＳ１６に進み、所定の時間が経過していない場合、ステップＳ１５にて待機する。なお、本実施形態に係る待機制御は、ステップＳ１３～ステップＳ１５に相当する。

図４は、片側２車線（車線Ａ_１、Ａ_２）の道路において自車両Ｖ_１が車線Ａ_１から車線Ａ_２へ車線変更する際に、待機制御（ステップＳ１３～ステップＳ１５の処理に相当）が実行された場面を示す。車線Ａ_１を走行している車両は、自車両Ｖ_１と自車両Ｖ_１の前方に位置する他車両Ｖ_Ｅである。また、車線Ａ_１の右側に隣接する車線Ａ_２を走行している車両は、他車両Ｖ_Ａ～Ｖ_Ｄである。各車両は、前方から他車両Ｖ_Ａ、他車両Ｖ_Ｂ、他車両Ｖ_Ｃ、他車両Ｖ_Ｄの順で走行している。

図４に示す場面では、制御装置１８０は、他車両Ｖ_Ｅを先行車両として認識している。また、制御装置１８０は、他車両Ｖ_Ｂを対象車両として認識しており、自車両Ｖ_１の車速を他車両Ｖ_Ｂの車速に設定するとともに、自車両Ｖ_１の走行位置を自車両Ｖ_１の車幅方向に沿って自車両Ｖ_１の後端部と他車両Ｖ_Ｂの前端部が一致する位置に設定している。このように、自車両Ｖ_１の車速及び走行位置を、他車両Ｖ_Ｂの車速及び走行位置に対応させることで、他車両Ｖ_Ｂの運転者に対して、他車両Ｖ_Ｂを減速させて、他車両Ｖ_Ａと他車両Ｖ_Ｂの間にあるスペースを広げるように促すことができる。これにより、車線変更できる機会を増やすことができる。なお、以降の説明では、図４～図６に示す他車両Ｖ_Ｅを先行車両Ｖ_Ｅと表現して説明する。

ステップＳ１６にて、制御装置１８０は、対象車両の前方にあるスペースを移動先として設定するとともに、移動先には所定の広さのスペースがあるか否かを判定する。所定の広さとは、自車両の進行方向において、自車両が車線変更することが可能な長さが確保された広さである。このステップは、図２に示すステップＳ５に対応するステップである。対象車両の前方には所定の広さのスペースが存在すると判断した場合、ステップＳ１７に進み、所定の広さのスペースが存在しないと判断した場合、ステップＳ１２に戻る。

ステップＳ１６において、所定の広さのスペースが存在しないと判断した場合、ステップＳ１２に戻る。その後、再び自車両が先行車両と接近しているか否かを判断する（ステップＳ１２）。ステップＳ１２における処理を再び行うことで、待機制御を実行する前に自車両が先行車両に接近することを防ぐことができる。

ステップＳ１７にて、制御装置１８０は、自車両を車線変更させる。このステップは、図２に示すステップＳ８に対応するステップである。車線変更制御が実行されると、制御装置１８０は処理を終了する。

ステップＳ１２において、先行車両との車間距離が閾値未満と判定した場合、ステップＳ１８に進む。ステップＳ１８にて、制御装置１８０は、先行車両の車速と後方車両の車速を比較する。先行車両の車速が後方車両の車速未満の場合、ステップＳ１９に進み、先行車両の車速が後方車両の車速以上の場合、ステップＳ１３に進む。なお、後方車両は、隣接車線を走行する他車両のうち自車両に対して後方に位置する他車両であればよく、ステップＳ２において認識した対象車両であってもよいし、当該対象車両に後続する別の他車両であってもよい。

ステップＳ１９にて、制御装置１８０は、自車両の車速を先行車両の車速未満に設定する。本実施形態では、制御装置１８０は、自車両の車速を先行車両の車速から３．６［ｋｍ／ｈ］だけ減算した車速に設定する。これにより、ステップＳ１２において自車両が先行車両と接近したと判定した場合であっても、先行車両との車間距離を広げることが可能となる。なお、本実施形態では、自車両の車速は先行車両の車速未満であればよく、例示した以外の車速であってもよい。

図５は、図４に示す場面から所定の時間が経過した場面であって、制御装置１８０が他車両Ｖ_Ｃを対象車両とした待機制御を実行している間に、先行車両である他車両Ｖ_Ｅとの車間距離が所定の閾値未満となった場面を示している。図５に示す場面では、制御装置１８０は、自車両Ｖ_１の車速を先行車両Ｖ_Ｅの車速未満に設定している。このように、制御装置１８０が他車両Ｖ_Ｃを対象車両とした待機制御を実行している間に、自車両Ｖ_１が先行車両Ｖ_Ｅに接近した場合、他車両Ｖ_Ｃの前方を移動先とした車線変更の計画を中止することができるとともに、他車両Ｖ_Ｃに後続する他車両Ｖ_Ｄを対象車両とした待機制御を実行することができる。これにより、特定の車両を対象車両とした待機制御を実行中に、自車両が先行車両に接近した場合であっても、その他の車両を対象車両とした待機制御を継続させることができる。その結果、先行車両との車間距離に依存することなく、車線変更できる機会を確保することができる。また、先行車両との接近を回避できるため、自車両の乗員に違和感を与えることを防ぐことができる。

ステップＳ２０にて、制御装置１８０は、所定の時間が経過したか否かを判定する。このステップは、所定の時間が経過するまでに、先行車両が加速して先行車両との車間距離が広がることを期待したステップである。また、このステップは、所定の時間が経過するまでに、対象車両が自車両を追い抜くことを期待したステップである。すなわち、ステップＳ２０は、先行車両及び対象車両を含めた自車両の周囲を走行する他車両の走行によって、自車両の周辺の状況の変化を期待するステップである。なお、所定の時間としては、例えば、１秒程度の時間が挙げられる。所定の時間が経過した場合、ステップＳ１８に戻り、所定の時間が経過していない場合、ステップＳ２０にて待機する。

図６は、図５に示す場面から所定の時間が経過した場面であって、先行車両Ｖ_Ｅの車速よりも遅い車速で走行する他車両Ｖ_Ｄを対象車両として認識した場面である。図６を用いながら、図３に示すフローチャートについて説明する。

図６に示す場面では、制御装置１８０は、図３に示すステップＳ１８にて、先行車両Ｖ_Ｅの車速は対象車両である他車両Ｖ_Ｄの車速以上と判定している。この場合、ステップＳ１８において、先行車両の車速は対象車両の車速以上と判定され、ステップＳ１３へ進む。その後、ステップＳ１３～ステップＳ１５を経てステップＳ１６へ進む。図６に示す場面において、例えば、対象車両である他車両Ｖ_Ｄと、他車両Ｖ_Ｄの前方を走行する他車両Ｖ_Ｃとの間にあるスペースには、自車両Ｖ_１が車線変更可能な広さがあるとする。この場合、ステップＳ１６にて、制御装置１８０は、対象車両の前方に設定された移動先には所定の広さのスペースがあると判定し、ステップＳ１７へ進む。ステップＳ１７にて、制御装置１８０は、車線変更を実行する。反対に、他車両Ｖ_Ｄと他車両Ｖ_Ｃとの間にあるスペースには、自車両Ｖ_１が車線変更可能な広さがないとする。この場合、ステップＳ１２に戻り、先行車両に接近しているか否かの判断を行い、その後、再び、ステップＳ１３～ステップＳ１５で示す待機制御が実行される。

図３～図６を用いて説明したように、制御装置１８０が図３に示すフローチャートに沿って自車両を制御することで、隣接車線には車線変更可能な広さがあるスペースが存在せず、時間の経過に伴い先行車両と接近した場合であっても、自車両の車速を先行車両の車速に対応させる制御をすることで先行車両との車間距離を広げることが可能となる。また、異なる他車両を対象車両とした待機制御を複数回実行することができる。これにより、先行車両の車速が遅い場合であっても、車線変更するための制御を継続することができる。

以上のように、本実施形態に係る車両制御装置１００は、自車両の周囲の状態を検出するセンサ群１１０及び制御装置１８０を備えている。制御装置１８０は、センサ群１１０の検出結果を用いて、自車線に隣接する隣接車線を走行中の他車両のうち自車両に対して後方に位置する他車両を対象車両として認識し、自車両の車速を、対象車両の車速に対応させる待機制御を実行する。そして、制御装置１８０は、待機制御を実行中に、対象車両に対して隣接車線の前方にあるスペースには、自車両の進行方向において、自車両が車線変更可能な長さがあると判定した場合、対象車両の前方のスペースに自車両を車線変更させる制御を実行する。また、制御装置１８０は、待機制御を実行中に、自車線の前方を走行する先行車両と自車両の間の距離が所定値未満であると判定した場合、自車両の車速を先行車両の車速に対応させる車速制御を実行する。さらに、制御装置１８０は、自車両の車速を先行車両の車速に対応させる車速制御を実行中に、先行車両の車速と隣接車線の後方を走行する後方車両の車速とを比較し、先行車両の車速が後方車両の車速以上の場合、後方車両を対象車両としたうえで、待機制御を実行する。これにより、待機制御を実行中に、先行車両との車間距離が縮まり、自車両が先行車両と接近した場合でも、自車両は先行車両の車速に対応した車速で走行するため、先行車両の車速が遅い場合であっても、自車両が先行車両と接近することを防止することができる。また、先行車両の車速に対応させた車速制御を実行した場合でも、先行車両の車速が後方車両の車速以上の場合には、後方車両を対象車両としたうえで、再び待機制御を実行し、車線変更をするための制御を継続することができる。

さらに、本実施形態では、制御装置１８０は、待機制御を実行中に、先行車両と自車両の間の距離が所定値未満であると判定した場合、自車両の車速を先行車両の車速未満に設定する。これにより、先行車両との車間距離を広げることができ、自車両の乗員に違和感を与えることを防ぎつつ、車線変更をするための制御を継続することができる。

また、本実施形態では、制御装置１８０は、自車両の車幅方向に沿って自車両の後端部と対象車両の前端部が一致するように、自車両を走行させる待機制御を実行する。これにより、自車両は対象車両の乗員の視点を基準として斜め前方を走行することができ、対象車両の乗員、及び対象車両よりも後方を走行する他車両に対して、自車両の運転者が車線変更したい意思表示を示すことができる。また、対象車両の前方にあるスペースへスムーズに移動することができる。

加えて、本実施形態では、制御装置１８０は、隣接車線を走行中の他車両のうち自車両に最も近い地点に位置する他車両を対象車両として認識する。これにより、一旦対象車両として認識された他車両が自車両を追い抜いた場合でも、この他車両に後続する車両を対象車両として認識することができる。隣接車線を走行している他車両の車速に依存することなく、車線変更するための制御が実行されるため、自車両の乗員に違和感を与えることを防ぐことができる。

また、本実施形態では、制御装置１８０が、先行車両との車間距離が所定値未満と判定した場合、自車両の車速を先行車両の車速未満に設定する構成を例に挙げて説明したが、自車両が先行車両と接近した場合、自車両の車速を先行車両の車速に設定してもよい。これにより、自車両が先行車両に接近した場合でも、自車両の減速を最小限に抑えることができる。その結果、自車線において自車両に後続する車両（後続車両）への影響を可能な限り抑制しつつ、車線変更するための制御を継続することができる。

なお、以上に説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。

例えば、上述した実施形態では、図３において、ステップＳ１８において先行車両の車速と後方車両の車速を比較した後、ステップＳ１９において自車両の車速を先行車両の車速未満に設定する構成を例に挙げて説明したが、ステップＳ１８における先行車両の車速と後方車両の車速との比較は、ステップＳ１９の前に行うことに限られず、ステップＳ２０の後に行ってもよい。この場合、ステップＳ１２において先行車両との車間距離が所定の閾値未満と判定した場合、自車両の車速を先行車両の車速未満に設定するステップＳ１９における処理が実行される。

また、例えば、上述した実施形態では、図３において、ステップＳ１８～ステップＳ２０のフローを繰り返す場合、ステップＳ１８にて、先行車両の車速が後方車両の車速以上と判定しなければ、ステップＳ１３へ進むことができない構成を例に挙げて説明したが、ステップＳ１８～ステップＳ２０のフローからステップＳ１３へ進むための条件はこれに限られない。例えば、ステップＳ１８～ステップＳ２０のフローを繰り返している間に、自車両が車線変更禁止区域に進入した場合、制御装置１８０は、図３に示す処理を終了させてもよい。また、例えば、ステップＳ１８～ステップＳ２０のフローを繰り返している間に、隣接車線を走行する全ての他車両が自車両を追い越し、対象車両として認識可能な他車両が存在しなくなった場合、制御装置１８０は、対象車両を認識できないことを条件として、ステップＳ１３に進んでもよい。この場合、制御装置１８０は、ステップＳ１３からステップＳ１５で示す待機制御を実行せずに、ステップＳ１６の処理を行ってもよい。

本明細書では、本発明に係る制御装置の一態様として、制御装置１８０を例にして説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。また本明細書では、本発明に係るセンサの一態様として、センサ群１１０を例にして説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。さらに本明細書では、本発明に係る第１車線の一態様として、自車線を例に挙げて説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。加えて本明細書では、本発明に係る第２車線の一態様として、隣接車線を例に挙げて説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。また本明細書では、本発明に係る第１制御の一態様として、図３に示すステップＳ１３～ステップＳ１５にて行われる制御を例に挙げて説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。また本明細書では、本発明に係る第２制御の一態様として、図３に示すステップＳ１９にて行われる制御を例に挙げて説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

１００…車両制御装置
１１０…センサ群
１２０…自車位置検出装置
１３０…地図データベース
１４０…ナビゲーションシステム
１５０…入力装置
１６０…出力装置
１７０…駆動制御装置
１８０…制御装置

Claims (6)

1. 第１車線を走行する自車両の車速及び車線変更を自動的に制御するプロセッサが実行する車両制御方法であって、
   前記プロセッサは、
   前記自車両の車線変更の要否を判断し、前記自車両の車線変更が必要な場合、
   前記自車両の周囲の状態を検出するセンサの検出結果に基づいて、前記第１車線に隣接する第２車線を走行中の他車両のうち前記自車両に対して後方に位置する前記他車両を対象車両として認識できるか否かを判定し、
   前記対象車両を認識できない場合、前記自車両を車線変更させる車線変更制御を実行し、
   前記対象車両を認識した場合、前記対象車両の前方で待機するように前記自車両の車速を前記対象車両の車速に対応させる第１制御を実行し、
   前記第１制御を実行中に、前記第１車線の前方を走行する先行車両と前記自車両との間の距離が所定の閾値未満になったと判定した場合、前記自車両の車速を前記先行車両の車速に対応させる第２制御を実行し、
   前記第２制御を実行中に、前記自車両に対して前記第２車線の後方を走行する後方車両の車速が前記先行車両の車速よりも遅い場合に、前記後方車両を新たな前記対象車両と認識したうえで、前記第１制御を実行する車両制御方法。
2. 請求項１に記載の車両制御方法であって、
   前記第２制御は、前記自車両の車速を前記先行車両の車速未満に設定する制御である車両制御方法。
3. 請求項１に記載の車両制御方法であって、
   前記第２制御は、前記自車両の車速を前記先行車両の車速に設定する制御である車両制御方法。
4. 請求項１～３の何れか一項に記載の車両制御方法であって、
   前記第１制御は、前記自車両の車幅方向に沿って前記自車両の後端と前記対象車両の前端が一致するように、前記自車両を走行させる制御である車両制御方法。
5. 請求項１～４の何れか一項に記載の車両制御方法であって、
   前記プロセッサは、前記第２車線を走行中の前記他車両のうち前記自車両に最も近い地点に位置する前記他車両を前記対象車両として認識する車両制御方法。
6. 第１車線を走行する自車両の周囲の状態を検出するセンサと、前記自車両の車速及び車線変更を自動的に制御する制御装置と、を備える車両制御装置であって、
   前記制御装置は、
   前記自車両の車線変更の要否を判断し、前記自車両の車線変更が必要な場合、
   前記センサの検出結果に基づいて、前記第１車線に隣接する第２車線を走行中の他車両のうち前記自車両に対して後方に位置する前記他車両を対象車両として認識できるか否かを判定し、
   前記対象車両を認識できない場合、前記自車両を車線変更させる車線変更制御を実行し、
   前記対象車両を認識した場合、前記対象車両の前方で待機するように前記自車両の車速を前記対象車両の車速に対応させる第１制御を実行し、
   前記第１制御を実行中に、前記第１車線の前方を走行する先行車両と前記自車両との間の距離が所定の閾値未満になったと判定した場合、前記自車両の車速を前記先行車両の車速に対応させる第２制御を実行し、
   前記第２制御を実行中に、前記自車両に対して前記第２車線の後方を走行する後方車両の車速が前記先行車両の車速よりも遅い場合に、前記後方車両を新たな前記対象車両と認識したうえで、前記第１制御を実行する車両制御装置。
   

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