JP7199150B2 - 車両制御装置、車両制御方法、及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、車両制御装置、車両制御方法、及びプログラムに関する。

近年、車両を自動的に制御することについて研究が進められている。これに関連して、車両が定速で走行するように走行制御を行うとともに、定速走行を解除させるべき事象の発生、およびその発生位置を予め把握し、その位置に至る前に定速走行制御を解除させる技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開平１０－３１５８０１号公報

しかしながら、従来の技術では、条件を満たす場合に定速走行制御を解除しているのに過ぎず、本来は必要な場面で運転制御の度合を調整することができない場合があった。

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、必要な場面で運転制御の度合を適切に調整することができる車両制御装置、車両制御方法、及びプログラムを提供することを目的の一つとする。

（１）：自車両の周辺状況を認識する認識部と、前記認識部により認識された周辺状況に基づいて、前記自車両の操舵または加減速のうち一方または双方を制御して運転制御を実行する運転制御部と、を備え、前記運転制御部は、前記自車両の走行速度または目標速度の少なくとも一方から定める第１速度情報と、前記自車両が走行する車線における制限速度または前記自車両の周辺を走行する周辺車両の速度の少なくとも一方から定める第２速度情報とに閾値以上の乖離がある場合に、前記自車両の乗員に所定の要求タスクを課して前記運転制御を実行する、車両制御装置である。

（２）：（１）において、前記所定の要求タスクは、前記自車両の周辺監視または前記自車両の運転操作子への操作のうち、一方または双方を含むものである。

（３）：（１）または（２）において、前記運転制御部は、前記自車両の周辺を走行する周辺車両の速度に基づいて、前記閾値を変更するものである。

（４）：（１）～（３）のうち何れか一つにおいて、前記運転制御部は、前記第１速度情報と前記第２速度情報とに前記閾値以上の乖離がある場合であって、且つ、前記第１速度情報と、前記周辺車両の速度との間に、前記閾値以上の乖離がない場合に、前記乗員に課する要求タスクを小さくする、または前記乗員に要求タスクを課さないように補正するものである。

（５）：（１）～（４）のうち何れか一つにおいて、前記運転制御部は、前記認識部により認識された道路標識の速度に基づいて、前記閾値を変更するものである。

（６）：（１）～（４）のうち何れか一つにおいて、前記運転制御部は、前記認識部により前記制限速度が所定時間または所定距離において認識されない場合に、前記第１速度情報と、前記周辺車両の速度とに閾値以上の乖離があるか否かを判定するものである。

（７）：車両制御装置が、自車両の周辺状況を認識し、認識された前記周辺状況に基づいて、前記自車両の操舵または加減速のうち一方または双方を制御して運転制御を実行し、前記自車両の走行速度または目標速度の少なくとも一方から定める第１速度情報と、前記自車両が走行する車線における制限速度または前記自車両の周辺を走行する周辺車両の速度の少なくとも一方から定める第２速度情報とに閾値以上の乖離がある場合に、前記自車両の乗員に所定の要求タスクを課して前記運転制御を実行する、車両制御方法である。

（８）：車両制御装置に、自車両の周辺状況を認識させ、認識された前記周辺状況に基づいて、前記自車両の操舵または加減速のうち一方または双方を制御して運転制御を実行させ、前記自車両の走行速度または目標速度の少なくとも一方から定める第１速度情報と、前記自車両が走行する車線における制限速度または前記自車両の周辺を走行する周辺車両の速度の少なくとも一方から定める第２速度情報とに閾値以上の乖離がある場合に、前記自車両の乗員に所定の要求タスクを課して前記運転制御を実行させる、プログラムである。

（１）～（８）によれば、必要な場面で運転制御の度合を適切に調整することができる。

実施形態に係る車両制御装置を利用した車両システム１の構成図である。 第１制御部１２０、第２制御部１６０、およびＨＭＩ制御部１８０の機能構成図である。 制限速度認識部１３２の処理について説明するための図である。 乗員に要求タスクを行わせるように促す情報を含む画像ＩＭ１の一例を示す図である。 実施形態の自動運転制御装置１００により実行される第１の処理の流れを示すフローチャートである。 実施形態の自動運転制御装置１００により実行される第２の処理の流れを示すフローチャートである。 実施形態の自動運転制御装置１００のハードウェア構成の一例を示す図である。

以下、図面を参照し、本発明の車両制御装置、車両制御方法、およびプログラムの実施形態について説明する。なお、実施形態の車両制御装置は、自動運転車両に適用される。自動運転とは、例えば、車両の操舵または加減速のうち一方または双方を制御して運転制御を実行することであり、運転支援の一種である。また、実施形態において、運転支援には、例えば、第１の度合と、第１の度合よりも制御度合が高い第２の度合と、第２の度合よりも制御度合の高い第３の度合とがあるものとする。制御度合が高いとは、例えば、運転制御における自動化率が高く、運転者に課されるタスクが小さいことである。運転者に課されるタスクとは、例えば、車両の周辺監視や運転操作子の操作（例えば、ステアリングホイールを把持する動作）等である。第１の度合の運転支援には、手動運転が含まれる。また、実施形態における「乗員」とは、例えば、運転席すなわち運転操作子が設けられた座席に着座した乗員であるものとする。また、以下では、左側通行の法規が適用される場合について説明するが、右側通行の法規が適用される場合、左右を逆に読み替えればよい。

［全体構成］
図１は、実施形態に係る車両制御装置を利用した車両システム１の構成図である。車両システム１が搭載される車両は、例えば、二輪や三輪、四輪等の車両であり、その駆動源は、ディーゼルエンジンやガソリンエンジン等の内燃機関、電動機、或いはこれらの組み合わせである。電動機は、内燃機関に連結された発電機による発電電力、或いは二次電池や燃料電池の放電電力を使用して動作する。

車両システム１は、例えば、カメラ１０と、レーダ装置１２と、ファインダ１４と、物体認識装置１６と、通信装置２０と、ＨＭＩ（Human Machine Interface）３０と、車両センサ４０と、ナビゲーション装置５０と、ＭＰＵ（Map Positioning Unit）６０と、運転操作子８０と、自動運転制御装置１００と、走行駆動力出力装置２００と、ブレーキ装置２１０と、ステアリング装置２２０とを備える。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、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。また、自動運転制御装置１００は、「車両制御装置」の一例である。

カメラ１０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１０は、車両システム１が搭載される車両（以下、自車両Ｍ）の任意の箇所に取り付けられる。前方を撮像する場合、カメラ１０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１０は、例えば、周期的に繰り返し自車両Ｍの周辺を撮像する。カメラ１０は、ステレオカメラであってもよい。

レーダ装置１２は、自車両Ｍの周辺にミリ波等の電波を放射すると共に、物体によって反射された電波（反射波）を検出して少なくとも物体の位置（距離および方位）を検出する。レーダ装置１２は、自車両Ｍの任意の箇所に取り付けられる。レーダ装置１２は、ＦＭ－ＣＷ（Frequency Modulated Continuous Wave）方式によって物体の位置および速度を検出してもよい。

ファインダ１４は、ＬＩＤＡＲ（Light Detection and Ranging）である。ファインダ１４は、自車両Ｍの周辺に光を照射し、散乱光を測定する。ファインダ１４は、発光から受光までの時間に基づいて、対象までの距離を検出する。照射される光は、例えば、パルス状のレーザー光である。ファインダ１４は、自車両Ｍの任意の箇所に取り付けられる。

物体認識装置１６は、カメラ１０、レーダ装置１２、およびファインダ１４のうち一部または全部による検出結果に対してセンサフュージョン処理を行って、物体の位置、種類、速度等を認識する。物体認識装置１６は、認識結果を自動運転制御装置１００に出力する。物体認識装置１６は、カメラ１０、レーダ装置１２、およびファインダ１４の検出結果をそのまま自動運転制御装置１００に出力してよい。車両システム１から物体認識装置１６が省略されてもよい。カメラ１０は、通常の画像を撮像するものの他、物体の表面温度の変化を撮像する赤外線カメラを含む。カメラ１０に備わる機能によって通常の撮像と赤外線撮像に切り替えるものであってもよい。

通信装置２０は、例えば、セルラー網やＷｉ－Ｆｉ網、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＤＳＲＣ（Dedicated Short Range Communication）等を利用して、自車両Ｍの周辺に存在する他車両と通信し、或いは無線基地局を介して各種サーバ装置と通信する。

ＨＭＩ３０は、自車両Ｍの乗員に対して各種情報を提示すると共に、乗員による入力操作を受け付ける。ＨＭＩ３０は、各種表示装置、スピーカ、ブザー、タッチパネル、スイッチ、キー、車室内に設けられた発光装置等を含む。

車両センサ４０は、自車両Ｍの速度（走行速度）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。

ナビゲーション装置５０は、例えば、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）受信機５１と、ナビＨＭＩ５２と、経路決定部５３とを備える。ナビゲーション装置５０は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）やフラッシュメモリ等の記憶装置に第１地図情報５４を保持している。ＧＮＳＳ受信機５１は、ＧＮＳＳ衛星から受信した信号に基づいて、自車両Ｍの位置を特定する。自車両Ｍの位置は、車両センサ４０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。ナビＨＭＩ５２は、表示装置、スピーカ、タッチパネル、キー等を含む。ナビＨＭＩ５２は、前述したＨＭＩ３０と一部または全部が共通化されてもよい。経路決定部５３は、例えば、ＧＮＳＳ受信機５１により特定された自車両Ｍの位置（或いは入力された任意の位置）から、ナビＨＭＩ５２を用いて乗員により入力された目的地までの経路（以下、地図上経路）を、第１地図情報５４を参照して決定する。第１地図情報５４は、例えば、道路を示すリンクと、リンクによって接続されたノードとによって道路形状が表現された情報である。また、第１地図情報５４は、リンクに対する道路標識に関する情報を含んでもよい。道路標識には、例えば、制限速度が定められた速度標識が含まれる。また、道路標識には、路面に描かれた歩道、一時停止線、速度標示等の道路標示が含んでもよい。道路標識に関する情報は、第１地図情報５４にデフォルトで設定されていてもよく、またインターネット等を介して地図サーバ等から取得されてもよい。また、第１地図情報５４には、リンクに対して法律上定められた法定速度に関する情報を含んでもよい。また、第１地図情報５４は、道路の曲率やＰＯＩ（Point Of Interest）情報等を含んでもよい。地図上経路は、ＭＰＵ６０に出力される。ナビゲーション装置５０は、地図上経路に基づいて、ナビＨＭＩ５２を用いた経路案内を行ってもよい。ナビゲーション装置５０は、例えば、乗員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。ナビゲーション装置５０は、通信装置２０を介してナビゲーションサーバに現在位置と目的地を送信し、ナビゲーションサーバから地図上経路と同等の経路を取得してもよい。

ＭＰＵ６０は、例えば、推奨車線決定部６１を含み、ＨＤＤやフラッシュメモリ等の記憶装置に第２地図情報６２を保持している。推奨車線決定部６１は、ナビゲーション装置５０から提供された地図上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）、第２地図情報６２を参照してブロックごとに推奨車線を決定する。推奨車線決定部６１は、左から何番目の車線を走行するといった決定を行う。推奨車線決定部６１は、地図上経路に分岐箇所が存在する場合、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、推奨車線を決定する。

第２地図情報６２は、第１地図情報５４よりも高精度な地図情報である。第２地図情報６２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、第２地図情報６２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。第２地図情報６２は、通信装置２０が他装置と通信することにより、随時、アップデートされてよい。

運転操作子８０は、例えば、アクセルペダル、ブレーキペダル、シフトレバー、ステアリングホイール、異形ステア、ジョイスティックその他の操作子を含む。運転操作子８０には、操作量あるいは操作の有無を検出するセンサが取り付けられており、その検出結果は、自動運転制御装置１００、もしくは、走行駆動力出力装置２００、ブレーキ装置２１０、およびステアリング装置２２０のうち一部または全部に出力される。

自動運転制御装置１００は、例えば、第１制御部１２０と、第２制御部１６０と、ＨＭＩ制御部１８０とを備える。これらの構成要素は、それぞれ、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のハードウェア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、これらの構成要素のうち一部または全部は、ＬＳＩ（Large Scale Integration）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等のハードウェア（回路部；circuitryを含む）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協働によって実現されてもよい。プログラムは、予め自動運転制御装置１００のＨＤＤやフラッシュメモリ等の記憶装置に格納されていてもよいし、ＤＶＤやＣＤ－ＲＯＭ等の着脱可能な記憶媒体に格納されており、記憶媒体がドライブ装置に装着されることで自動運転制御装置１００のＨＤＤやフラッシュメモリにインストールされてもよい。また、行動計画生成部１４０と、第２制御部１６０とを合わせたものが「運転制御部」の一例である。運転制御部は、例えば、認識部１３０により認識された周辺状況に基づいて、自車両Ｍの操舵または加減速のうち一方または双方を制御して運転制御を実行する。

図２は、第１制御部１２０、第２制御部１６０、およびＨＭＩ制御部１８０の機能構成図である。第１制御部１２０は、例えば、認識部１３０と、行動計画生成部１４０とを備える。第１制御部１２０は、例えば、ＡＩ（Artificial Intelligence；人工知能）による機能と、予め与えられたモデルによる機能とを並行して実現する。例えば、「交差点を認識する」機能は、ディープラーニング等による交差点の認識と、予め与えられた条件（パターンマッチング可能な信号、道路標示等がある）に基づく認識とが並行して実行され、双方に対してスコア付けして総合的に評価することで実現されてよい。これによって、自動運転の信頼性が担保される。

認識部１３０は、カメラ１０、レーダ装置１２、およびファインダ１４から物体認識装置１６を介して入力された情報に基づいて、自車両Ｍの周辺にある物体の位置、向き、および速度、加速度等の状態を認識する。物体には、例えば、歩行者、他車両等の移動体や工事箇所等の障害物が含まれる。物体の位置は、例えば、自車両Ｍの代表点（重心や駆動軸中心等）を原点とした相対座標上の位置として認識され、制御に使用される。物体の位置は、その物体の重心やコーナー等の代表点で表されてもよいし、表現された領域で表されてもよい。物体の「状態」とは、物体の加速度やジャーク、あるいは「行動状態」（例えば車線変更をしている、またはしようとしているか否か）を含んでもよい。

また、認識部１３０は、例えば、自車両Ｍが走行している車線（走行車線）を認識する。例えば、認識部１３０は、第２地図情報６２から得ら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１０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。なお、認識部１３０は、道路区画線に限らず、道路区画線や路肩、縁石、中央分離帯、ガードレール等を含む走路境界（道路境界）を認識することで、走行車線を認識してもよい。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。また、認識部１３０は、カメラ１０によって撮像された画像に基づいて、障害物の幅や高さ、形状、車種等を認識してもよい。また、認識部１３０は、道路標識、赤信号、料金所、道路構造その他の道路事象を認識する。

認識部１３０は、走行車線を認識する際に、走行車線に対する自車両Ｍの位置や姿勢を認識する。認識部１３０は、例えば、自車両Ｍの基準点の車線中央からの乖離、および自車両Ｍの進行方向の車線中央を連ねた線に対してなす角度を、走行車線に対する自車両Ｍの相対位置および姿勢として認識してもよい。これに代えて、認識部１３０は、走行車線のいずれかの側端部（道路区画線または道路境界）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。また、認識部１３０は、第１地図情報５４または第２地図情報６２に基づいて、道路上の構造物（例えば、電柱、中央分離帯等）を認識してもよい。認識部１３０の制限速度認識部１３２および交通流速度認識部１３４の機能については、後述する。

行動計画生成部１４０は、原則的には推奨車線決定部６１により決定された推奨車線を走行し、更に、自車両Ｍの周辺状況に対応できるように、自車両Ｍが自動的に（運転者の操作に依らずに）将来走行する目標軌道を生成する。目標軌道は、例えば、速度要素を含んでいる。例えば、目標軌道は、自車両Ｍの到達すべき地点（軌道点）を順に並べたものとして表現される。軌道点は、道なり距離で所定の走行距離（例えば数［ｍ］程度）ごとの自車両Ｍの到達すべき地点であり、それとは別に、所定のサンプリング時間（例えば０コンマ数［ｓｅｃ］程度）ごとの目標速度および目標加速度が、目標軌道の一部として生成される。サンプリング時間ごとの目標速度は、例えば通過する道路ごとに定められる上位の目標速度に基づいて決定される。また、上位の目標速度は、例えば、制限速度や法定速度に基づいて定められてもよく、乗員により、任意に或いは制限速度や法定速度から所定範囲内で設定されてもよい。特許請求の範囲における目標速度は、例えば、上位の目標速度に対応する。また、軌道点は、所定のサンプリング時間ごとの、そのサンプリング時刻における自車両Ｍの到達すべき位置であってもよい。この場合、目標速度や目標加速度の情報は軌道点の間隔で表現される。

行動計画生成部１４０は、目標軌道を生成するにあたり、自動運転のイベントを設定してよい。自動運転のイベントには、定速走行イベント、低速追従走行イベント、車線変更イベント、分岐イベント、合流イベント、テイクオーバーイベント、回避イベント等がある。行動計画生成部１４０は、起動させたイベントに応じた目標軌道を生成する。行動計画生成部１４０の乖離判定部１４２および要求タスク制御部１４４の機能については、後述する。

第２制御部１６０は、行動計画生成部１４０によって生成された目標軌道を、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、ブレーキ装置２１０、およびステアリング装置２２０を制御する。

第２制御部１６０は、例えば、取得部１６２と、速度制御部１６４と、操舵制御部１６６とを備える。取得部１６２は、行動計画生成部１４０により生成された目標軌道（軌道点）の情報を取得し、メモリ（不図示）に記憶させる。速度制御部１６４は、メモリに記憶された目標軌道に付随する速度要素に基づいて、走行駆動力出力装置２００またはブレーキ装置２１０を制御する。操舵制御部１６６は、メモリに記憶された目標軌道の曲がり具合に応じて、ステアリング装置２２０を制御する。速度制御部１６４および操舵制御部１６６の処理は、例えば、フィードフォワード制御とフィードバック制御との組み合わせにより実現される。一例として、操舵制御部１６６は、自車両Ｍの前方の道路の曲率に応じたフィードフォワード制御と、目標軌道からの乖離に基づくフィードバック制御とを組み合わせて実行する。

ＨＭＩ制御部１８０は、ＨＭＩ３０により、乗員に所定の情報を出力する。所定の情報とは、例えば、乗員に所定の要求タスクを課す情報、運転支援の度合に関する情報等の情報である。

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、内燃機関、電動機、および変速機等の組み合わせと、これらを制御するＥＣＵ（Electronic Control Unit）とを備える。ＥＣＵは、第２制御部１６０から入力される情報、或いは運転操作子８０から入力される情報に従って、上記の構成を制御する。

ブレーキ装置２１０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、ブレーキＥＣＵとを備える。ブレーキＥＣＵは、第２制御部１６０から入力される情報、或いは運転操作子８０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。ブレーキ装置２１０は、運転操作子８０に含まれる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２１０は、上記説明した構成に限らず、第２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電子制御式油圧ブレーキ装置であってもよい。

ステアリング装置２２０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、第２制御部１６０から入力される情報、或いは運転操作子８０から入力される情報に従って、電動モータを駆動し、転舵輪の向きを変更させる。

［制限速度認識部の機能］
制限速度認識部１３２は、自車両Ｍが走行する車線の制限速度を認識する。図３は、制限速度認識部１３２の処理について説明するための図である。図３の例では、同一方向に二車線で走行可能な道路を示し、自車両Ｍは、道路区画線ＬＬおよびＬＲで区画された車線Ｌ１、Ｌ２のうち左側の車線Ｌ１を速度ＶＭで走行しているものとする。また、図３の例では、自車両Ｍの周辺車両として他車両ｍ１～ｍ３が存在し、それぞれが速度Ｖｍ１～Ｖｍ３で自車両Ｍと同一方向（道路の延伸方向；図中Ｘ方向）に進行しているものとする。また、以下の説明では、自車両Ｍは、第３の度合による運転支援が行われ、乗員による周辺監視および運転操作子８０の操作（例えば、ステアリングホイールを把持する操作）が行われていない状態であるものとする。

制限速度認識部１３２は、自車両Ｍが走行する車線Ｌ１の制限速度を認識する。具体的には、制限速度認識部１３２は、認識部１３０により認識された道路標識のうち、形状や色等の情報に基づいて速度標識ＲＳを抽出し、抽出した速度標識ＲＳに描画された速度を制限速度として認識する。また、制限速度認識部１３２は、認識部１３０により認識された、車線Ｌ１の道路に描画された道路標示のうち、速度標示に関する道路標示ＲＭから制限速度を認識してもよい。また、制限速度認識部１３２は、自車両Ｍの位置情報を用いて、例えば第２地図情報６２の位置情報と照合し、合致する位置の道路リンクに対応付けられた制限速度を取得してもよい。制限速度認識部１３２は、例えば、第１所定時間ごと、または走行する道路のリンクが変わるごと等のタイミングで制限速度の認識を行う。図３の例において、制限速度認識部１３２は、速度標識ＲＳまたは道路標示ＲＭから車線Ｌ１の制限速度６０［ｋｍ／ｈ］を認識する。

［交通流速度認識部の機能］
交通流速度認識部１３４は、自車両Ｍと同一の進行方向に走行する周辺車両の速度に基づいて、交通流速度を認識する。具体的には、交通流速度認識部１３４は、認識部１３０により認識された他車両ｍ１～ｍ３のそれぞれの速度Ｖｍ１～Ｖｍ３から平均速度を導出し、導出した平均速度を交通流速度として認識する。また、交通流速度認識部１３４は、平均速度を導出する場合に、異常値を除外する等の統計的な補正処理を行ってもよい。また、交通流速度認識部１３４は、平均速度を導出する場合に、車種の異なる車両（例えば、自車両Ｍが普通自動車である場合の大型バスやトレーラーの大型車両）の速度を除外したり、自車両Ｍが走行する車線Ｌ１と同一車線を走行する他車両の速度のみを用いて交通流速度を認識する等の補正処理を行ってもよい。

［乖離判定部の機能］
乖離判定部１４２は、自車両Ｍの速度ＶＭまたは目標速度の少なくとも一方から第１速度情報を定めるとともに、自車両Ｍが走行する車線における制限速度または交通流速度の少なくとも一方から第２速度情報を定める。例えば、乖離判定部１４２は、自車両Ｍの周辺状況や道路環境に基づいて、速度ＶＭまたは目標速度の一方を第１速度情報としてもよく、速度ＶＭおよび目標速度の平均や、それぞれの速度に所定の重みを乗じて加算した値を第１速度情報としてもよい。また、乖離判定部１４２は、自車両Ｍの周辺状況や道路環境に基づいて、制限速度または交通流速度の一方を第２速度情報としてもよく、制限速度および交通流速度の平均や、それぞれの速度に所定の重みを乗じて加算した値を第２速度情報としてもよい。そして、乖離判定部１４２は、定めた第１速度情報と第２速度情報とに閾値以上の乖離があるか否かを判定する。以下、具体的な速度を例示して処理内容を説明する。

例えば、乖離判定部１４２は、自車両Ｍの速度ＶＭが、制限速度認識部１３２により認識された制限速度または交通流速度認識部１３４により認識された交通流速度から乖離しているか否かを判定する。また、乖離判定部１４２は、自車両Ｍの目標速度が、制限速度認識部１３２により認識された制限速度または交通流速度認識部１３４により認識された交通流速度から乖離しているか否かを判定してもよい。以下、自車両Ｍの速度ＶＭを用いて乖離判定を行うものとして説明する。例えば、乖離判定部１４２は、自車両Ｍの速度ＶＭと制限速度との差分を導出し、導出した差分速度（以下、第１差分速度と称する）が閾値以上である場合に、速度ＶＭと制限速度とが乖離していると判定する。

また、乖離判定部１４２は、自車両Ｍの速度ＶＭと、交通流速度認識部１３４により認識された交通流速度との差分を導出し、導出した差分速度（以下、第２差分速度と称する）が閾値以上である場合に、速度ＶＭと交通流速度とが乖離していると判定する。

ここで、乖離判定部１４２は、制限速度認識部１３２により第２所定時間内または所定距離内において制限速度が認識できない場合に、自車両Ｍの速度ＶＭと交通流速度との間に閾値以上の乖離があるか否かを判定してもよい。第２所定時間とは、第１所定時間に比して長い時間である。これにより、例えば、制限速度が認識できない状況（例えば、前走車両に隠れて道路標識や道路標示が認識できないような状況）であっても、乖離判定部１４２による判定を行うことができる。

また、乖離判定部１４２は、制限速度認識部１３２により制限速度が認識できない場合に自車両Ｍの速度が交通流速度から乖離しているか否かを判定するのに代えて、自車両Ｍの速度ＶＭと制限速度とが乖離している場合に、自車両Ｍの速度が交通流速度から乖離しているか否かの判定を行ってもよい。これにより、例えば、車線Ｌ１、Ｌ２の渋滞等が原因で自車両Ｍの速度ＶＭと、制限速度とが乖離している場合であっても、速度ＶＭと交通流速度とが乖離しているかを判定することで、より適切な乖離判定を行うことができる。

ここで、閾値は、予め決められた固定値でもよく、上限値と下限値の範囲が設定されていてもよい。この場合、上限値は、例えば基準速度に対して所定の重みα（α＞１）を乗算した値にし、下限値は、基準速度にαを除算した値にする。また、乖離判定部１４２は、例えば、制限速度認識部により認識された制限速度に基づいて、閾値を可変に設定してもよい。この場合、乖離判定部１４２は、制限速度に対して約１０～１５［％］程度の速度を閾値として設定する。これにより、走行する車線の道路状況に基づいて、適切な閾値を設定することができる。したがって、より適切な乖離判定を行うことができる。なお、閾値は、固定速度が設定されてもよい。

また、乖離判定部１４２は、例えば、自車両Ｍの周辺の交通流速度に基づいて、閾値の補正を行ってもよい。例えば、乖離判定部１４２は、交通流速度が所定速度以上である場合には、現在の閾値を大きくし、所定速度未満である場合には、現在の閾値を小さくするように補正する。また、乖離判定部１４２は、交通流速度の大きさに応じて閾値の増減量を調整してもよい。これにより、より適切な乖離判定を行うことができる。

また、乖離判定部１４２は、制限速度および交通流速度が認識できない場合に、予め決められた所定速度（例えば、法定速度）等に基づいて自車両Ｍの速度ＶＭとの乖離判定を行ってもよい。

また、自車両Ｍの走行中に速度標識ＲＳの速度が変化した場合に、その変化から所定時間内に設定速度や目標速度が変更となる可能性がある。そのため、乖離判定部１４２は、変化した時間から所定時間内であれば乖離していると判定しないようにしてもよい。この場合、変化した時間から所定時間内であれば、要求タスク制御部１４４によるタスクは付加されず、所定時間を経過しても設定速度や目標速度が変更されない場合にタスクが付加される。なお、上述した所定時間は、例えば、速度標識ＲＳの変化幅により適宜変更してもよい。この場合、所定時間は、速度差が大きい場合には、小さい場合に比べて短くする。例えば、速度差が大きい場合であっても、いつまでも目標速度に対して乗員による速度設定が変化しない場合には、乗員が速度標識ＲＳの速度が変化したことを見逃している可能性があるとともに、周辺環境が一変している可能性がある。そのため、速度差が大きい場合には、小さい場合に比べて所定時間を短く設定することが好ましい。また、所定時間は、速度変化幅が同一であっても、下降側（１００→８０［ｋｐｈ］の変化の場合には、上昇側（８０→１００［ｋｐｈ］の変化に比べて、所定時間を短くしてもよい。

［要求タスク制御部の機能］
要求タスク制御部１４４は、乖離判定部１４２により自車両Ｍの速度ＶＭと、制限速度または交通流速度との間に、閾値以上の乖離があると判定された場合に、自車両Ｍの乗員に所定の要求タスクを課す運転制御を実行する。所定の要求タスクとは、例えば、固定の要求タスクでもよく、乖離の状態に基づいて設定される要求タスクでもよい。乖離の状態には、例えば、自車両の速度ＶＭが制限速度または交通流速度よりも小さい場合の乖離と、大きい場合の乖離とが含まれる。

例えば、要求タスク制御部１４４は、自車両Ｍの速度ＶＭが制限速度または交通流速度よりも小さい場合、自車両Ｍは、周辺車両よりも低速で走行しているため、仮に車線変更等により車線Ｌ２に移動する際に、他車両と接触する可能性がある。したがって、要求タスク制御部１４４は、第３の度合の運転支援から第１の度合の運転支援（手動運転）を実行するために、乗員に周辺監視や運転操作子８０の操作を行わせるための要求タスクを設定する。

また、要求タスク制御部１４４は、例えば、自車両Ｍの速度ＶＭが制限速度または交通流速度よりも大きい場合、自車両Ｍは、周辺車両よりも高速で走行しているため、認識部１３０により認識しきれない物体等が存在する可能性がある。したがって、要求タスク制御部１４４は、第３の度合の運転支援から第２の度合の運転支援を実行するために、運転乗員に周辺監視の要求タスクを設定する。なお、要求タスク制御部１４４は、自車両の速度ＶＭが制限速度または交通流速度よりも小さい場合と大きい場合とで、同一の要求タスクを設定してもよい。

また、要求タスク制御部１４４は、交通流速度に基づいて、自車両Ｍの乗員に課する要求タスクを補正してもよい。例えば、乖離判定部１４２により自車両Ｍの速度ＶＭと制限速度とが乖離していると判定された場合であって、自車両Ｍの速度ＶＭと交通流速度との乖離がないと判定される場合には、追加する要求タスクを減らしたり（要求タスクを小さくしたり）、要求タスクを追加しないように補正する。これにより、例えば、車線Ｌ１、Ｌ２の渋滞等が原因で自車両Ｍの速度ＶＭと、制限速度とが乖離している場合であっても、より適切な運転制御を実行することができる。

ＨＭＩ制御部１８０は、要求タスク制御部１４４により設定された要求タスクを乗員に行わせるように促す情報を、ＨＭＩ３０により乗員に通知する。図４は、乗員に要求タスクを行わせるように促す情報を含む画像ＩＭ１の一例を示す図である。ＨＭＩ制御部１８０は、ＨＭＩ３０の表示装置に、要求タスクの内容と、要求タスクを行うことになった理由（例えば、自車両Ｍの状態）とを表示する画像ＩＭ１を生成する。図４の例では、「車両速度が制限速度を３０［ｋｍ／ｈ］オーバーしています。ハンドルを把持し、周辺監視を行ってください。」という情報が描画されている。これにより、乗員は、要求タスクが課された理由および要求タスクの内容を、より確実に把握することができる。

また、ＨＭＩ制御部１８０は、画面表示に代えて、または加えて、画像に表示されている内容と同内容の音声情報を生成し、生成した音声情報を、ＨＭＩ３０のスピーカにより乗員に通知してもよい。また、ＨＭＩ制御部１８０は、乗員に要求タスクを行わせるように促す情報を通知してから所定時間経過後も、乗員が所定のタスクを実行していない場合、音声出力の音量を大きくして再度通知したり、乗員の座席を振動させて通知を認識させる等の制御を行ってもよい。また、ＨＭＩ制御部１８０により要求タスクの実行を促す情報を通知した後も、要求タスクを実行しない場合には、要求タスク制御部１４４は、自車両Ｍを車線Ｌ１の路側に停止させる制御を行ってもよい。

要求タスク制御部１４４は、ＨＭＩ制御部１８０により乗員に通知した後に、乗員が通知した要求タスクを実行していると判定された場合に、運転支援の度合を第３の度合から第２の度合または第１の度合に切り替える。要求タスクを実行しているか否かの判定は、例えば、運転操作子８０への操作の場合には、運転操作子８０に設けられるセンサの検出結果により判定することができ、周辺監視の場合には、車室内を撮像するカメラ（不図示）により撮像された画像を解析し、画像に含まれる乗員の顔の向きや視線に基づいて判定することができる。

また、要求タスク制御部１４４は、通知した要求タスクが実行され、乖離判定部１４２により自車両Ｍの速度ＶＭと制限速度または交通流速度との間に、閾値以上の乖離がないと判定された場合、乗員に課していた要求タスクを終了し、閾値以上の乖離があると判定される前の状態での制御（すなわち、第３の度合での運転制御）を行ってもよい。これにより、運転支援の度合の変更を円滑に行うことができ、より適切な運転制御を実行することができる。

［処理フロー］
図５は、実施形態の自動運転制御装置１００により実行される第１の処理の流れ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、所定の周期或いは所定のタイミングで繰り返し実行されてよい。また、本フローチャートの開始時には、行動計画生成部１４０により目標軌道が生成され、生成された目標軌道に基づいて第２制御部１６０により第３の度合の運転制御が実行されているものとする。

まず、制限速度認識部１３２は、認識部１３０により認識された自車両Ｍが走行する車線に対する道路標識に基づいて、車線の制限速度を認識する（ステップＳ１００）。次に、交通流速度認識部１３４は、交通流速度を認識する（ステップＳ１０２）。次に、乖離判定部１４２は、所定時間（第２所定時間）以内に制限速度を認識できているか否かを判定する（ステップＳ１０４）。所定時間以内に制限速度が認識できていると判定された場合、乖離判定部１４２は、自車両Ｍの速度ＶＭと制限速度との間で乖離判定を行う（ステップＳ１０６）。また、所定時間以内に制限速度が認識できていないと判定された場合、乖離判定部１４２は、自車両Ｍの速度ＶＭと交通流速度との間で乖離判定を行う（ステップＳ１０８）。

次に、乖離判定部１４２は、自車両Ｍの速度ＶＭと、比較対象の速度（制限速度または交通流速度）との間に乖離があるか否かを判定する（ステップＳ１１０）。乖離があると判定された場合、要求タスク制御部１４４は、乗員に課す要求タスクを設定し（ステップＳ１１２）、設定した要求タスクを実行するように促す情報をＨＭＩ３０により出力させる（ステップＳ１１４）。次に、要求タスク制御部１４４は、乗員により要求タスクが実行されるまで待機し（ステップＳ１１６）、要求タスクが実行された場合に、運転支援の度合を切り替える（ステップＳ１１８）。これにより、本フローチャートの処理は、終了する。また、ステップＳ１１０の処理において、乖離がないと判定された場合にも、本フローチャートの処理は、終了する。なお、上述したＳ１１６の処理において、要求タスクを実行するように促す情報を乗員に通知してから所定時間が経過しても要求タスクが実行されない場合に、要求タスク制御部１４４は、自車両Ｍを車線Ｌ１の路側に停止させる制御を行ってもよい。

また、自動運転制御装置１００は、図５に示す第１の処理に代えて、制限速度および交通流速度の両方において乖離判定を行ってもよい。この処理を第２の処理として、以下に説明する。図６は、実施形態の自動運転制御装置１００により実行される第２の処理の流れを示すフローチャートである。図６に示す第２の処理は、図５に示す第１の処理と比較すると、ステップＳ１０４～Ｓ１１２の処理に代えて、ステップＳ１２０～Ｓ１２８の処理を実行する。したがって、以下では、主にステップＳ１２０～Ｓ１２８の処理を中心に説明する。

ステップＳ１０４の処理後、乖離判定部１４２は、自車両Ｍの速度ＶＭと制限速度との間に乖離があるか否かを判定する（ステップＳ１２０）。制限速度との間に乖離があると判定された場合、要求タスク制御部１４４は、乗員に課す要求タスクを設定する（ステップＳ１２２）。次に、乖離判定部１４２は、自車両Ｍの速度ＶＭと交通流速度との乖離判定を行い（ステップＳ１２４）、交通流速度との間に乖離があるか否かを判定する（ステップＳ１２６）。交通流速度との間に乖離がないと判定された場合、要求タスク制御部１４４は、要求タスクを、ステップＳ１２２の処理で設定した要求タスクよりも小さくする補正を行い（ステップＳ１２８）。ステップＳ１１４以降の処理を行う。なお、要求タスク制御部１４４は、ステップＳ１２８の処理において、乗員に要求タスクを課さない場合には、ステップＳ１１４～ステップＳ１１８の処理を省略してもよい。

上述した実施形態によれば、自動運転制御装置１００は、自車両Ｍの周辺状況を認識する認識部１３０と、認識部１３０により認識された周辺状況に基づいて、自車両Ｍの操舵または加減速のうち一方または双方を制御して運転制御を実行する運転制御部（行動計画生成部１４０、第２制御部１６０）と、を備え、運転制御部は、自車両Ｍの走行速度または目標速度の少なくとも一方から定める第１速度情報と、自車両Ｍが走行する車線における制限速度または自車両Ｍの周辺を走行する周辺車両の速度の少なくとも一方から定める第２速度情報とに閾値以上の乖離がある場合に、自車両Ｍの乗員に所定の要求タスクを課して運転制御を実行することにより、必要な場面で運転制御の度合を適切に調整することができる。また、本実施形態によれば、自車両Ｍの走行状況に応じて、運転者に適切なタスクを要求するために、運転者に車両システム１の制御を過信させずに、より適切な運転支援を実行することができる。

［ハードウェア構成］
図７は、実施形態の自動運転制御装置１００のハードウェア構成の一例を示す図である。図示するように、自動運転制御装置１００は、通信コントローラ１００－１、ＣＰＵ１００－２、ワーキングメモリとして使用されるＲＡＭ１００－３、ブートプログラム等を格納するＲＯＭ１００－４、フラッシュメモリやＨＤＤ等の記憶装置１００－５、ドライブ装置１００－６等が、内部バスあるいは専用通信線によって相互に接続された構成となっている。通信コントローラ１００－１は、自動運転制御装置１００以外の構成要素との通信を行う。記憶装置１００－５には、ＣＰＵ１００－２が実行するプログラム１００－５ａが格納されている。このプログラムは、ＤＭＡ（Direct Memory Access）コントローラ（不図示）等によってＲＡＭ１００－３に展開されて、ＣＰＵ１００－２によって実行される。これによって、自動運転制御装置１００の第１制御部１２０、第２制御部１６０、およびＨＭＩ制御部１８０のうち一部または全部が実現される。

上記説明した実施形態は、以下のように表現することができる。
プログラムを記憶した記憶装置と、
ハードウェアプロセッサと、を備え、
前記ハードウェアプロセッサは、前記記憶装置に記憶されたプログラムを実行することにより、
自車両の周辺状況を認識し、
認識された前記周辺状況に基づいて、前記自車両の操舵または加減速のうち一方または双方を制御して運転制御を実行し、
前記自車両の走行速度または目標速度の少なくとも一方から定める第１速度情報と、前記自車両が走行する車線における制限速度または前記自車両の周辺を走行する周辺車両の速度の少なくとも一方から定める第２速度情報とに閾値以上の乖離がある場合に、前記自車両の乗員に所定の要求タスクを課して前記運転制御を実行する、
ように構成されている、車両制御装置。

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。

１…車両システム、１０…カメラ、１２…レーダ装置、１４…ファインダ、１６…物体認識装置、２０…通信装置、３０…ＨＭＩ、４０…車両センサ、５０…ナビゲーション装置、６０…ＭＰＵ、８０…運転操作子、１００…自動運転制御装置、１２０…第１制御部、１３０…認識部、１３２…制限速度認識部、１３４…交通流速度認識部、１４０…行動計画生成部、１４２…乖離判定部、１４４…要求タスク制御部、１６０…第２制御部、１８０…ＨＭＩ制御部、２００…走行駆動力出力装置、２１０…ブレーキ装置、２２０…ステアリング装置、Ｍ…自車両

Claims (6)

1. 自車両の周辺状況を認識する認識部と、
   前記認識部により認識された周辺状況に基づいて、前記自車両の操舵および加減速のうち一方または双方を制御して運転制御を実行する運転制御部と、を備え、
   前記運転制御部は、前記自車両の走行速度と目標速度とのうち何れか一方に基づいて定められる前記自車両に関する第１速度情報と、前記自車両が走行する車線における制限速度と前記自車両の周辺を走行する周辺車両の速度とのうち何れか一方に基づいて定められる第２速度情報とに閾値以上の乖離がある場合に、前記自車両の乗員に所定の要求タスクを課して前記運転制御を実行し、
   前記所定の要求タスクは、前記自車両の周辺監視と、前記自車両の運転操作子への操作とのうち、一方または双方を含み、
   前記運転制御部は、前記認識部により前記制限速度が所定時間または所定距離において認識されない場合に、前記第１速度情報と、前記周辺車両の速度とに閾値以上の乖離があるか否かを判定する、
   車両制御装置。
2. 前記運転制御部は、前記第２速度情報が前記自車両の周辺を走行する周辺車両の速度に基づいて定められる場合に、前記自車両の周辺を走行する周辺車両の速度に基づいて、前記閾値を変更する、
   請求項１に記載の車両制御装置。
3. 前記運転制御部は、渋滞によって前記第１速度情報と前記制限速度とに前記閾値以上の乖離がある場合であって、且つ、前記第１速度情報と、前記周辺車両の速度とに、前記閾値以上の乖離がない場合に、前記乗員に課する要求タスクを減らす、または前記乗員に要求タスクを課さないように補正する、
   請求項１または２に記載の車両制御装置。
4. 前記運転制御部は、前記認識部により認識された道路標識の速度に基づいて、前記閾値を変更する、
   請求項１から３のうち何れか１項に記載の車両制御装置。
5. 車両制御装置が、
   自車両の周辺状況を認識し、
   認識された前記周辺状況に基づいて、前記自車両の操舵および加減速のうち一方または双方を制御して運転制御を実行し、
   前記自車両の走行速度と目標速度とのうち何れか一方に基づいて定められる第１速度情報と、前記自車両が走行する車線における制限速度と前記自車両の周辺を走行する周辺車両の速度とのうち何れか一方に基づいて定められる第２速度情報とに閾値以上の乖離がある場合に、前記自車両の乗員に所定の要求タスクを課して前記運転制御を実行し、
   前記所定の要求タスクは、前記自車両の周辺監視と、前記自車両の運転操作子への操作とのうち、一方または双方を含み、
   前記制限速度が所定時間または所定距離において認識されない場合に、前記第１速度情報と、前記周辺車両の速度とに閾値以上の乖離があるか否かを判定する、
   車両制御方法。
6. 車両制御装置に、
   自車両の周辺状況を認識させ、
   認識された前記周辺状況に基づいて、前記自車両の操舵および加減速のうち一方または双方を制御して運転制御を実行させ、
   前記自車両の走行速度と目標速度とのうち何れか一方に基づいて定められる第１速度情報と、前記自車両が走行する車線における制限速度と前記自車両の周辺を走行する周辺車両の速度とのうち何れか一方に基づいて定められる第２速度情報とに閾値以上の乖離がある場合に、前記自車両の乗員に所定の要求タスクを課して前記運転制御を実行させ、
   前記所定の要求タスクは、前記自車両の周辺監視と、前記自車両の運転操作子への操作とのうち、一方または双方を含み、
   前記制限速度が所定時間または所定距離において認識されない場合に、前記第１速度情報と、前記周辺車両の速度とに閾値以上の乖離があるか否かを判定させる、
   プログラム。

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