JP7200968B2 - 車両制御装置および車両制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、自動運転から手動運転への運転交代の要求を運転者に通知する車両制御装置および車両制御方法に関する。

車両に搭載されたカメラにより取得された、車両の周辺状況を示す画像を用いて車両制御装置が車両の走行を制御する技術が知られている。車両制御装置による車両の走行の制御（以下、「自動運転」ともいう）が開始されると、運転者は、各種運転操作を行う必要がなくなる。

車両の周辺状況、運転者の状態等に基づいて定められる運転交代要求状況を満たした場合、車両制御装置は、自動運転を終了して手動運転に移行するため運転者に注意を喚起する運転交代要求を実行する。運転交代要求による注意喚起を受けた運転者は、余裕を持って手動運転を開始することができる。

特許文献１には、運転者に安全かつ安心して手動運転開始の準備をしてもらうための警報装置が記載されている。特許文献１に記載の警報装置は、自動運転終了までの残り時間と運転者が手動運転を開始するまでに要する準備時間との比較結果に基づいて決定されるタイミングで、警報を出力する。

特開２０１７－１２３０５４号公報

運転交代要求は、運転交代が要求されていることを運転者が確実に認識できる態様によって行われる。一方、運転交代が要求される原因として、様々な状況が想定される。状況によっては、運転者は時間的な余裕をもって運転交代が要求されることを認識することができる。そのような状況では、運転者は、運転者が確実に認識できる態様による運転交代要求を煩わしく感じることがある。

本発明は、運転交代が要求される状況に応じた態様で運転者に運転交代の要求を通知することができる車両制御装置を提供することを目的とする。

本発明にかかる車両制御装置は、第１の条件を満たした場合、走行中に運転者の操作を必要としない自動運転モードから走行中に運転者の操作を必要とする手動運転モードへの運転交代の要求を第１の態様で前記運転者に通知し、第１の条件よりも緊急性の低い第２の条件を満たした場合、運転交代の要求を第１の態様よりも強度の低い第２の態様で運転者に通知するとともに、第２の態様による通知から第２態様通知期間が経過した後、運転交代が行われていない場合、運転交代の要求を第１の態様で通知する交代要求通知部を備える。

本発明にかかる車両制御装置において、交代要求通知部は、第２の態様での通知から第２態様通知期間が経過するまでに運転交代が行われた場合、第２の態様での通知を終了することが好ましい。

本発明にかかる車両制御装置において、交代要求通知部は、第１の態様による通知後に運転交代が行われた場合、第１の態様による通知を終了することが好ましい。

本発明にかかる車両制御装置において、第１の態様は、第２の態様よりも強く運転者の注意を喚起する態様であることが好ましい。

本発明にかかる車両制御装置において、第１の態様での通知、または、第２の態様での通知が行われているときに、運転者の運転操作が検出された場合に自動運転モードから手動運転モードへの運転交代を実行する運転交代制御部をさらに備えることが好ましい。

本発明にかかる車両制御方法は、第１の条件を満たした場合、走行中に運転者の操作を必要としない自動運転モードから走行中に運転者の操作を必要とする手動運転モードへの運転交代の要求を第１の態様で前記運転者に通知し、第１の条件よりも緊急性の低い第２の条件を満たした場合、運転交代の要求を第１の態様よりも強度の低い第２の態様で運転者に通知するとともに、第２の態様による通知から第２態様通知期間が経過した後、運転交代が行われていない場合、運転交代の要求を第１の態様で通知することを含む。

本発明にかかる車両制御装置によれば、運転交代が要求される状況に応じた態様で運転者に運転交代の要求を通知することができる。

車両制御装置が実装される車両の概略構成図である。 （ａ）は運転交代の通知の第１の例を説明する図であり、（ｂ）は運転交代の通知の第２の例を説明する図である。 ＥＣＵのハードウェア模式図である。 ＥＣＵが有するプロセッサの機能ブロック図である。 運転交代要求処理のフローチャートである。

以下、図面を参照して、運転交代が要求される状況に応じた態様で運転者に運転交代の要求を通知可能な車両制御装置について詳細に説明する。ただし、本発明は図面または以下に記載される実施形態に限定されないことを理解されたい。

車両制御装置は、第１の条件を満たした場合、自動運転モードから手動運転モードへの運転交代の要求を第１の態様で運転者に通知する。第１の条件よりも緊急性の低い第２の条件を満たした場合、車両制御装置は、運転交代の要求を第１の態様よりも強度の低い第２の態様で運転者に通知する。第２の態様による通知から第２態様通知期間が経過した後、運転交代が行われていない場合、車両制御装置は、運転交代の要求を第１の態様で通知する。これにより、車両制御装置は、運転交代が要求される状況に応じた態様で運転者に運転交代の要求を通知することができる。

以下では、自動運転から手動運転への運転交代の要求を運転者に通知する車両制御装置の実施形態について説明する。

図１は、車両制御装置が実装される車両の概略構成図である。

車両Ｖは、走行部１と、カメラ２と、ＥＣＵ３（Electronic Control Unit）と、ステアリングホイール４と、自動運転終了スイッチ５と、ＳＣ６（Steering Controller）と、車内ネットワーク７とを有する。

走行部１は、車両Ｖの走行速度の増減および操舵を行う。走行部１は、例えば車両Ｖに動力を供給するエンジン、車両Ｖの走行速度を減少させるブレーキ、および車両Ｖを操舵するステアリング機構を有する。

カメラ２は、車両近傍の状況を検出するためのセンサの一例である。カメラ２は、車室内の前方上部に、前方を向けて配置され、フロントガラスを介して車両Ｖの周辺の状況を撮影し、周辺の状況に対応した画像を出力する。

ＥＣＵ３は、車両制御装置の一例であり、入力された信号に基づいて演算を実行し、演算結果を出力する電子制御装置である。ＥＣＵ３の構成は後述する。

ステアリングホイール４は、運転操作受付部の一例であり、ステアリング機構の動作を要求する運転者の操作を受け付ける。ステアリング機構の動作を要求する操作は、例えば、ステアリングホイール４を右回りまたは左回りに回転させる操作である。車両Ｖは、他の運転操作受付部として、不図示のアクセルペダルおよびブレーキペダルを有する。

自動運転終了スイッチ５は、例えばステアリングホイール４の近傍に設けられるスイッチである。自動運転終了スイッチ５は、自動運転モードの終了および手動運転の開始を希望する運転者の操作を受け付けて、その操作に応じた操作信号を生成する。

ＳＣ６は、ステアリングホイール４および自動運転終了スイッチ５の状態に応じた信号を生成してＥＣＵ３へ出力する。

走行部１、カメラ２、ＥＣＵ３、ＳＣ６は、車内ネットワーク７を介して通信可能に接続される。車内ネットワーク７は、例えばＣＡＮ（Controller Area Network）に準拠した通信ネットワークである。

図２は、運転交代の通知の例を説明する図である。

図２（ａ）に示す第１の例において、時刻t11において第１の条件を満たした場合、車両制御装置は、運転交代の要求を第１の態様で運転者に通知する。そして、時刻t12において運転交代が行われた場合、第１の態様での通知を終了する。

図２（ｂ）に示す第２の例において、時刻t21において第２の条件を満たした場合、車両制御装置は、運転交代の要求を第２の態様で運転者に通知する。次に、時刻t22において、第２の態様による通知を開始した時刻t21から第２態様通知期間が経過した後、運転交代の要求を第１の態様で運転者に通知する。そして、時刻t23において運転交代が行われた場合、第１の態様での通知を終了する。

第２の条件は、第１の条件よりも緊急性が低い。例えば、車両Ｖの自動運転システムの不具合や、車両Ｖが走行している道路での工事の検出などの環境要因が第１の条件として設定される。このとき、運転者による自動運転終了スイッチの操作、車両Ｖの位置が自動運転に用いられる地図の終端に到来したことなどが、第１の条件よりも緊急性が低い第２の条件として設定される。

第２の態様は、第１の態様よりも強度の低い態様である。例えば、色温度の低い色（赤、黄など）による表示、ビープ音の断続鳴動、大音量の音声、シートベルトによる体感警報の作動などが第１の態様として用いられる。このとき、色温度の高い色（青、白など）による表示、ビープ音の単発鳴動、小音量の音声などが、第１の態様よりも強度の低い態様として第２の態様として用いられる。第１の態様は、第２の態様よりも強く運転者の注意を喚起する態様である。

図３は、ＥＣＵ３のハードウェア模式図である。

ＥＣＵ３は、カメラ２の出力する画像に基づいて走行部１を制御することにより車両Ｖを自動運転モードで自律的に走行させる。また、ＥＣＵ３は、車両Ｖに搭載された機器の出力する信号に基づいて、第１の条件および第２の条件を満たしたか否かを判定する。そして、ＥＣＵ３は、第１の条件または第２の条件を満たした場合、運転交代の要求を運転者に通知する。そのために、ＥＣＵ３は、入出力インタフェース３１と、メモリ３２と、プロセッサ３３とを備える。

入出力インタフェース３１は、通信部の一例であり、ＥＣＵ３と他の装置とのデータの入出力を行うためのインタフェース回路を有する。入出力インタフェース３１は、受信したデータをプロセッサ３３に供給する。また、入出力インタフェース３１は、プロセッサ３３から供給されたデータを外部に出力する。入出力インタフェース３１は、例えばＣＡＮに準拠した通信を行うための回路である。

メモリ３２は、記憶部の一例であり、揮発性の半導体メモリおよび不揮発性の半導体メモリを有する。メモリ３２は、プロセッサ３３による処理に用いられる各種データ、例えば第１の条件、第２の条件および第２態様通知期間、および、各種アプリケーションプログラム、例えば自動運転制御を実行する自動運転制御プログラム等を記憶する。

プロセッサ３３は、制御部の一例であり、１以上のプロセッサおよびその周辺回路を有する。プロセッサ３３は、論理演算ユニット、数値演算ユニット、またはグラフィック処理ユニットといった他の演算回路をさらに有していてもよい。

図４は、ＥＣＵ３が有するプロセッサ３３の機能ブロック図である。

ＥＣＵ３のプロセッサ３３は、機能ブロックとして、自動運転制御部３３１と、交代要求通知部３３２と、運転交代制御部３３３とを有する。プロセッサ３３が有するこれらの各部は、プロセッサ３３上で実行されるプログラムによって実装される機能モジュールである。あるいは、プロセッサ３３が有するこれらの各部は、独立した集積回路、マイクロプロセッサ、またはファームウェアとしてＥＣＵ３に実装されてもよい。

自動運転制御部３３１は、入出力インタフェース３１を介して、車内ネットワーク７に接続されたカメラ２が出力する画像を受信する。自動運転制御部３３１は、受信した画像を、画像に表された地物を検出するように予め学習された識別器に入力することにより、車両Ｖの周辺の地物を特定する。地物とは、道路の周辺に存在する物体または表示であり、例えば道路上で車線を区分するために表示される車線区画線および車両Ｖ以外の走行車両が含まれる。

識別器は、例えば、入力側から出力側に向けて直列に接続された複数の層を有する畳み込みニューラルネットワーク（ＣＮＮ）とすることができる。予め検出対象の地物を含む画像を教師データとして用いてＣＮＮに入力し、学習を行うことにより、ＣＮＮは検出対象の地物を含む画像を検出する識別器として動作する。

自動運転制御部３３１は、受信した画像から特定された地物に基づいて、車両Ｖが目的地に向かう経路において車線を適切に走行するよう、車内ネットワーク７を介して走行部１に制御信号を出力する。例えば、自動運転制御部３３１は、車線区画線との距離を一定に保つように、走行部１に制御信号を出力する。また、自動運転制御部３３１は、前を走行する他の車両との距離を一定に保つように、走行部１に制御信号を出力する。

交代要求通知部３３２は、自動運転制御部３３１の制御による走行中に、入出力インタフェース３１を介して受信した信号等に基づいて、第１の条件を満たしたか否かを判定する。第１の条件を満たしたと判定した場合、交代要求通知部３３２は、運転交代の要求を第１の態様で運転者に通知する。

第１の条件は、自動運転が不能になったときに自動運転制御部３３１が出力する信号の受信、またはカメラ２により撮影された画像からの道路工事を示す特徴の検出である。第１の条件は、緊急性が比較的高い事象に対応している。第１の条件は、予めメモリ３２に記憶される。なお、第１の条件は、上記以外の緊急性が高い事象に対応した信号の受信であってもよい。また、第１の条件は、これらのうち複数の組み合わせであってもよい。

第１の態様による通知は、車室内に設けられた不図示のメーターディスプレイまたはヘッドアップディスプレイへの色温度の低い色による表示、不図示のスピーカからのビープ音の断続鳴動または音声の大音量での発話、不図示のシートベルトの振動等により行われる。第１の態様は、強度が比較的高い態様である。第１の態様は、予めメモリ３２に記憶される。なお、第１の態様は、上記以外の強度が高い態様であってもよい。また、第１の態様は、これらのうち複数の組み合わせであってもよい。

また、交代要求通知部３３２は、自動運転制御部３３１の制御による走行中に、入出力インタフェース３１を介して受信した信号等に基づいて、第２の条件を満たしたか否かを判定する。第２の条件を満たしたと判定した場合、交代要求通知部３３２は、運転交代の要求を第２の態様で運転者に通知する。そして、第２の態様による通知から第２態様通知期間が経過した後、運転交代が行われていない場合、運転交代の要求を第１の態様で通知する。

第２の条件は、運転者による自動運転終了スイッチ５が操作されたときにＳＣ６が出力する信号の受信、または、車両Ｖの位置がメモリ３２に記憶された自動運転制御部３３１が自動運転制御に用いる地図の終端に到来したこと検出である。第２の条件は、緊急性が比較的低い事象に対応している。第２の条件は、予めメモリ３２に記憶される。なお、第２の条件は、上記以外の緊急性が低い事象に対応した信号の受信であってもよい。また、第２の条件は、これらのうち複数の組み合わせであってもよい。

第２の態様は、車室内に設けられた不図示のメーターディスプレイまたはヘッドアップディスプレイへの色温度の高い色による表示、不図示のスピーカからのビープ音の単発鳴動または音声の小音量での発話等により行われる。第２の態様は、強度が比較的低い態様である。第２の態様は、予めメモリ３２に記憶される。なお、第２の態様は、上記以外の強度が高い態様であってもよい。また、第２の態様は、これらのうち複数の組み合わせであってもよい。

第２態様通知期間は、運転交代要求を認識した運転者が手動運転を開始するまでに確保すべき期間（例えば４秒間）であり、予めメモリ３２に記憶される。

運転交代制御部３３３は、第１の態様での運転交代の要求、または第２の態様での運転交代の要求が行われているときに運転者の運転操作が検出されている場合、自動運転モードから手動運転モードへの運転交代を実行する。具体的には、運転交代制御部３３３は、自動運転制御部３３１による走行部１の制御を終了させる。手動運転モードにおいて、走行部１は、ステアリングホイール４等が受け付ける運転者の操作に基づいて動作する。

運転交代制御部３３３は、運転交代を実行した場合、交代要求通知部３３２による運転交代の通知を終了させる。具体的には、運転交代制御部３３３は、運転交代を実行した場合、メモリ３２の所定領域に交代済みフラグを書き込む。交代要求通知部３３２は、定期的にメモリ３２の所定領域にアクセスし、交代済みフラグを検出すると運転交代の要求を終了する。

図５は、運転交代要求処理のフローチャートである。ＥＣＵ３は、車両Ｖが自動運転モードでの走行を行う間、運転交代要求処理を所定の周期で繰り返し実行する。

まず、交代要求通知部３３２は、第１の条件を満たしているか否かを判定する（ステップＳ１）。第１の条件を満たしていると判定された場合（ステップＳ１：Ｙ）、交代要求通知部３３２は、運転交代の要求を第１の態様で通知し（ステップＳ２）、プロセッサ３３は運転交代要求処理を終了する。

第１の条件を満たしていないと判定した場合（ステップＳ１：Ｎ）、交代要求通知部３３２は、第２の条件を満たしているか否かを判定する（ステップＳ３）。第２の条件を満たしていないと判定した場合（ステップＳ３：Ｎ）、プロセッサ３３は運転交代要求処理を終了する。

第２の条件を満たしていると判定した場合（ステップＳ３：Ｙ）、交代要求通知部３３２は、運転交代の要求を第２の態様で運転者に通知する（ステップＳ４）。

次に、交代要求通知部３３２は、運転交代がまだ行われていないか否かを判定し（ステップＳ５）、運転交代が行われていると判定された場合（ステップＳ５：Ｎ）、プロセッサ３３は運転交代要求処理を終了する。

運転交代がまた行われていないと判定された場合（ステップＳ５：Ｙ）、交代要求通知部３３２は、第２の態様による通知から第２態様通知期間が経過したか否かを判定する（ステップＳ６）。

第２の態様による通知から第２態様通知期間が経過していないと判定された場合（ステップＳ６：Ｎ）、交代要求通知部３３２の処理はステップＳ５に戻る。

第２の態様による通知から第２態様通知期間が経過したと判定された場合（ステップＳ６：Ｙ）、交代要求通知部３３２は、運転交代の要求を第１の態様で通知し（ステップＳ７）、プロセッサ３３は運転交代要求処理を終了する。

なお、ステップＳ２またはステップＳ７における第１の態様での通知は、運転交代が行われたと判定されるまで連続的に行われる。プロセッサ３３は、第１の態様での通知から所定期間が経過しても運転交代が行われたと判定されない場合、運転者が異常な状態にあると判断されたときに実行するよう定められた処理（例えば車両Ｖを路肩に停車させる制御など）を実行してもよい。

また、ステップＳ４における第２の態様での通知は、運転交代が行われたと判定される（ステップＳ５：Ｎ）まで、または、第２の態様での通知から第２態様通知期間が経過する（ステップＳ６：Ｙ）まで、連続的に行われる。

以上のようにＥＣＵ３が運転交代要求処理を実行することにより、ＥＣＵ３は、運転交代が要求される状況に応じた態様で運転者に運転交代の要求を通知することができる。

変形例によれば、カメラ２は、車両Ｖの周辺における距離画像を取得するＬＩＤＡＲ（Light Detection and Ranging）センサであってもよい。距離画像は、各画素が当該画素に表わされた物体までに距離に応じた値を持つ画像である。

当業者は、本発明の精神および範囲から外れることなく、種々の変更、置換および修正をこれに加えることが可能であることを理解されたい。

Ｖ 車両
３ ＥＣＵ
３３１ 自動運転制御部
３３２ 交代要求通知部
３３３ 運転交代制御部

Claims (6)

1. 第１の条件を満たした場合、走行中に運転者の操作を必要としない自動運転モードから走行中に運転者の操作を必要とする手動運転モードへの運転交代の要求を第１の態様で前記運転者に通知し、
   前記第１の条件よりも緊急性の低い第２の条件を満たした場合、前記運転交代の要求を前記第１の態様よりも強度の低い第２の態様で前記運転者に通知するとともに、前記第２の態様による通知から第２態様通知期間が経過した後、前記運転交代が行われていない場合、前記運転交代の要求を前記第１の態様で通知する交代要求通知部を備え、
   前記第１の態様は、前記運転者に視認可能なディスプレイへの第１の色による表示であり、前記第２の態様は、前記ディスプレイへの前記第１の色と異なる第２の色による表示である、車両制御装置。
2. 前記第１の条件は、予測不能な事象に起因する前記自動運転モードの終了条件であり、前記第２の条件は、予測可能な事象に起因する前記自動運転モードの終了条件である、請求項１に記載の車両制御装置。
3. 前記交代要求通知部は、前記第２の態様での通知から前記第２態様通知期間が経過するまでに前記運転交代が行われた場合、前記第２の態様での通知を終了する、請求項１または２に記載の車両制御装置。
4. 前記交代要求通知部は、前記第１の態様による通知後に前記運転交代が行われた場合、前記第１の態様による通知を終了する、請求項１－３のいずれか一項に記載の車両制御装置。
5. 前記第１の態様での通知、または、前記第２の態様での通知が行われているときに、前記運転者の運転操作が検出された場合に前記自動運転モードから前記手動運転モードへの前記運転交代を実行する運転交代制御部をさらに備える、請求項１－４のいずれか一項に記載の車両制御装置。
6. 第１の条件を満たした場合、車両制御装置が、車両の運転者に視認可能なディスプレイを介して、走行中に前記運転者の操作を必要としない自動運転モードから走行中に前記運転者の操作を必要とする手動運転モードへの運転交代の要求を第１の態様で前記運転者に通知し、
   前記第１の条件よりも緊急性の低い第２の条件を満たした場合、前記車両制御装置が、前記ディスプレイを介して、前記運転交代の要求を前記第１の態様よりも強度の低い第２の態様で前記運転者に通知するとともに、前記第２の態様による通知から第２態様通知期間が経過した後、前記運転交代が行われていない場合、前記運転交代の要求を前記第１の態様で通知する、ことを含み、
   前記第１の態様は、前記ディスプレイへの第１の色による表示であり、前記第２の態様は、前記ディスプレイへの前記第１の色と異なる第２の色による表示である、車両制御方法。

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