JP7639791B2

JP7639791B2 - 走行制御装置、走行制御方法、および走行制御用コンピュータプログラム

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Publication number: JP7639791B2
Application number: JP2022131816A
Authority: JP
Inventors: 龍介黒田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2022-08-22
Filing date: 2022-08-22
Publication date: 2025-03-05
Anticipated expiration: 2042-08-22
Also published as: US20240059286A1; JP2024029505A; CN117601889A

Description

本開示は、車両の走行を制御する走行制御装置、走行制御方法、および走行制御用コンピュータプログラムに関する。

走行制御装置が車両の走行を制御する自動運転中に、運転者が車両の加速装置の制御量を調節する操作装置を操作した場合、走行制御装置は、自動運転により決定される制御量よりも運転者の操作に基づく制御量を優先して車両の加速度を制御してよい。

車両の制御が自動運転から運転者の操作に基づく手動運転に一気に切り替わると、車両の走行状態が不安定になることがある。特許文献１には、自動運転中に手動運転への切替要求がなされたとき、自動運転と手動運転の制御割合を、経時的に自動運転の制御割合が小さく手動運転の制御割合が大きくなるように変化させ、制御割合を車速に応じて変化させる車両制御システムが記載されている。

特開２０２０－０８３２６２号公報

自動運転から手動運転に遷移する場合に、操作装置（例えばアクセルペダル)が過大に操作されていると、手動運転の制御割合が抑制されていても最終的な制御値が過大となり、急加速が生じるなど十分な安全性を確保できない可能性がある。

本開示は、自動運転中に車両の操作装置が操作された場合に、操作装置に対する運転者の操作量に応じて車両を加速させても、急加速を抑制することができる走行制御装置を提供することを目的とする。

本開示の要旨は以下のとおりである。

（１）車両の加減速が自動制御される自動運転中に、前記車両の運転者による前記車両を加速させる操作と前記運転者による前記車両の操舵方向および操舵程度を指定する操作を受け付ける操舵操作受付部への前記運転者の把持とを検出した場合、前記車両の加速度が所定の加速度上限値以下となるように前記加速度を制限しつつ、前記車両を加速させる操作に従って前記車両を加速させ、前記車両を加速させる操作および前記操舵操作受付部への把持の検出からの時間の経過に応じて前記加速度上限値を増加させる遷移制御部、
を備える走行制御装置。

（２）前記遷移制御部は、車線変更のための前記運転者の操作が検出された場合、前記時間の経過に応じた前記加速度上限値の増加の度合いを、前記車線変更のための前記運転者の操作が検出されない場合よりも大きくする、上記（１）に記載の走行制御装置。

（３）前記遷移制御部は、前記運転者の視線方向が前記車両の進行方向を向いていない場合、前記時間の経過に応じた前記加速度上限値の増加の度合いを、前記運転者の視線方向が前記車両の進行方向を向いている場合よりも小さくする、上記（１）または（２）に記載の走行制御装置。

（４）前記遷移制御部は、前記運転者による前記車両を加速させる操作に応じた手動制御量と前記自動制御による前記車両の加速のための制御量とを所定割合で合成することにより算出された合成制御量に対応する加速度が前記加速度上限値以下となるように制限しつつ、前記車両を加速させる操作に従って前記車両を加速させる、上記（１）－（３）のいずれか一つに記載の走行制御装置。

（５）前記遷移制御部は、時間の経過に応じて前記手動制御量の割合が高まるように前記合成制御量を算出する、上記（４）に記載の走行制御装置。

（６）車両の加減速を自動制御可能な走行制御装置が、
前記車両の加減速を自動制御する自動運転中に、前記車両の運転者による前記車両を加速させる操作と前記運転者による前記車両の操舵方向および操舵程度を指定する操作を受け付ける操舵操作受付部への前記運転者の把持とを検出した場合、
前記車両の加速度が所定の加速度上限値以下となるように前記加速度を制限し、
前記車両を加速させる操作に従って前記車両を加速させ、
前記車両を加速させる操作および前記操舵操作受付部への把持の検出からの時間の経過に応じて前記加速度上限値を増加させる、
ことを含む走行制御方法。

（７）車両の加減速を自動制御する自動運転中に、前記車両の運転者による前記車両を加速させる操作と前記運転者による前記車両の操舵方向および操舵程度を指定する操作を受け付ける操舵操作受付部への前記運転者の把持とを検出した場合、
前記車両の加速度が所定の加速度上限値以下となるように前記加速度を制限することと、
前記車両を加速させる操作に従って前記車両を加速させることと、
前記車両を加速させる操作および前記操舵操作受付部への把持の検出からの時間の経過に応じて前記加速度上限値を増加させることと、
を前記車両に搭載されたコンピュータに実行させる走行制御用コンピュータプログラム。

本開示にかかる走行制御装置によれば、自動運転中に車両の操作装置が操作された場合に、操作装置に対する運転者の操作量に応じて車両を加速させても、急加速を抑制することができる。

走行制御装置が実装される車両の概略構成図である。走行制御装置のハードウェア模式図である。走行制御装置が有するプロセッサの機能ブロック図である。時間の経過に応じた加速度の変化を説明する図である。走行制御処理のフローチャートである。

以下、図面を参照して、自動運転中に車両の操作装置が操作された場合に、操作装置に対する運転者の操作量に応じて車両を加速させても、急加速を抑制することができる走行制御装置について詳細に説明する。走行制御装置は、車両の加減速が自動制御される自動運転中に、車両の運転者による車両を加速させる操作が検出されるか否かを判定する。また、走行制御装置は、自動運転中に、運転者による車両の操舵方向および操舵程度を指定する操作を受け付ける操舵操作受付部への運転者の把持が検出されるか否かを判定する。自動運転中に、運転者による車両を加速させる操作および操舵操作受付部への運転者の把持が検出された場合、走行制御装置は、車両の加速度が所定の加速度上限値以下となるように制限しつつ、車両を加速させる操作に従って車両を加速させる。このとき、走行制御装置は、車両を加速させる操作および操舵操作受付部への把持の検出からの時間の経過に応じて、加速度上限値を増加させる。

図１は、走行制御装置が実装される車両の概略構成図である。

車両１は、周辺カメラ２と、アクセルペダル３と、加速コントローラ４と、ステアリングホイール５と、操舵コントローラ６と、走行制御装置７とを有する。周辺カメラ２、加速コントローラ４および操舵コントローラ６と走行制御装置７とは、コントローラエリアネットワークといった規格に準拠した車内ネットワークを介して通信可能に接続される。

周辺カメラ２は、車両１の周辺の状況が表された周辺データを生成するための周辺センサの一例である。周辺カメラ２は、ＣＣＤあるいはＣ－ＭＯＳなど、可視光に感度を有する光電変換素子のアレイで構成された２次元検出器と、その２次元検出器上の撮影対象となる領域の像を結像する結像光学系とを有する。周辺カメラ２は、例えば車室内の前方上部に前方を向けて取り付けられる。周辺カメラ２は、所定の撮影周期（例えば1/30秒～1/10秒）ごとにフロントガラスを介して車両１の周辺の状況を撮影し、車両１の周辺の状況を表す周辺データとして周辺画像を出力する。なお、車両１は、周辺センサとして、周辺カメラ２以外のセンサ、例えば、車両１の周辺状況に基づいて、各画素が当該画素に表わされた物体までの距離に応じた値を持つ距離画像を周辺データとして生成するＬｉＤＡＲ(Light Detection And Ranging)センサを有していてもよい。

アクセルペダル３は、車両１の加速度を調整する運転者の操作を受け付ける加速操作受付部の一例であり、車両１に動力を供給するエンジンまたはモータといった駆動源の出力を調整するための運転者の操作に応じた信号を、加速コントローラ４に出力する。駆動源の出力を増加させるための操作は、例えば、アクセルペダル３を踏み込む操作である。

加速コントローラ４は、通信インタフェースと、メモリと、プロセッサとを有するＥＣＵ（Electronic Control Unit）である。加速コントローラ４は、車両１に設けられた制御装置の一例であり、運転者の操作に応じた信号をアクセルペダル３から受け付けて、走行制御装置７に送信する。

ステアリングホイール５は、車両１の操舵方向および操舵量を調整する運転者の操作を受け付ける操舵操作受付部の一例である。ステアリングホイール５は、車両１を操舵するステアリング機構の動作を要求する運転者の操作に応じた信号を、操舵コントローラ６に出力する。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５を右回りまたは左回りに回転させる操作である。

ステアリングホイール５は、ステアリング保持センサ５ａを有する。ステアリング保持センサ５ａは、車両１に設けられたセンサの一例である。ステアリング保持センサ５ａは、運転者がステアリングを保持しているか否かに応じたステアリング保持信号を、操舵コントローラ６に出力する。ステアリング保持センサ５ａは、例えば、ステアリングホイール５に設けられる静電容量センサである。ステアリング保持センサ５ａは、運転者がステアリングホイール５を保持することにより接触しているときと保持していないことにより接触していないときで異なる静電容量に応じた信号を出力する。

操舵コントローラ６は、通信インタフェースと、メモリと、プロセッサとを有するＥＣＵ（Electronic Control Unit）である。操舵コントローラ６は、車両１に設けられた制御装置の一例であり、運転者の操作に応じた信号およびステアリング保持信号をステアリングホイール５から受け付けて、走行制御装置７に送信する。

走行制御装置７は、通信インタフェースと、メモリと、プロセッサとを有するＥＣＵである。走行制御装置７は、自動運転中に車両の運転者による運転操作の有無を判定し、車両の加速度が所定の加速度上限値以下となるように制限しつつ、車両を加速させる操作に従って車両を加速させる。

図２は、走行制御装置７のハードウェア模式図である。走行制御装置７は、通信インタフェース７１と、メモリ７２と、プロセッサ７３とを備える。

通信インタフェース７１は、通信部の一例であり、走行制御装置７を車内ネットワークへ接続するための通信インタフェース回路を有する。通信インタフェース７１は、受信したデータをプロセッサ７３に供給する。また、通信インタフェース７１は、プロセッサ７３から供給されたデータを外部に出力する。

メモリ７２は、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７２は、プロセッサ７３による処理に用いられる各種データ、例えば運転者の操作を検出してからの時間に応じた加速度上限値を設定するための計算式等を記憶する。また、メモリ７２は、各種アプリケーションプログラム、例えば走行制御処理を実行する走行制御プログラム等を保存する。

プロセッサ７３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７３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３は、走行制御装置７が有するプロセッサ７３の機能ブロック図である。

走行制御装置７のプロセッサ７３は、機能ブロックとして、走行制御部７３１と、遷移制御部７３２とを有する。プロセッサ７３が有するこれらの各部は、プロセッサ７３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。プロセッサ７３の各部の機能を実現するコンピュータプログラムは、半導体メモリ、磁気記録媒体または光記録媒体といった、コンピュータ読取可能な可搬性の記録媒体に記録された形で提供されてもよい。あるいは、プロセッサ７３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走行制御装置７に実装されてもよい。

走行制御部７３１は、車両１の加減速を制御する。走行制御部７３１は、車両１の加減速に加えて、車両１の操舵を制御してもよい。

走行制御部７３１は、周辺カメラ２により生成された周辺画像を、通信インタフェース７１を介して受信する。走行制御部７３１は、車線区画線を検出するように予め学習された識別器に受信した周囲画像を入力することにより、車両１の周辺の車線区画線を検出する。また、走行制御部７３１は、他車両を検出するように予め学習された識別器に受信した周辺画像を入力することにより、車両１の周辺の他車両を検出する。

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畳み込み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。予め車線区画線または他車両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は画像から車線区画線または他車両を検出する識別器として動作する。

例えば、走行制御部７３１は、検出された車線区画線に基づいて車両１が車線を適切に走行し、かつ、検出された他車両との車間距離が所定距離よりも長くなるように、車両１の加速度および操舵量を決定する。そして、走行制御部７３１は、決定された加速度および操舵量に応じた制御信号を、通信インタフェース７１を介して車両１の走行機構（不図示）に出力する。走行機構には、例えば車両１に動力を供給するエンジンまたはモータといった駆動源、車両１の走行速度を減少させるブレーキ、および車両１を操舵するステアリング機構が含まれる。

遷移制御部７３２は、自動運転中に、車両１の運転者による車両１を加速させる操作が検出されるか否かを判定する。

遷移制御部７３２は、走行制御部７３１の動作状態を参照して、自動運転中であるか否かを判定することができる。また、遷移制御部７３２は、通信インタフェース７１を介して加速コントローラ４から受信した信号に基づいて、車両１を加速させる操作（アクセルペダル３の踏み込み）が検出されるか否かを判定することができる。

遷移制御部７３２は、自動運転中に、ステアリングホイール５への運転者の把持が検出されるか否かを判定する。

遷移制御部７３２は、通信インタフェース７１を介して操舵コントローラ６から受信した信号に基づいて、ステアリングホイール５への運転者の把持が検出されるか否かを判定することができる。

自動運転中に、運転者による車両１を加速させる操作およびステアリングホイール５への運転者の把持が検出された場合、遷移制御部７３２は、車両１の加速度が所定の加速度上限値以下となるように制限しつつ、車両１を加速させる操作に従って車両１を加速させる。また、遷移制御部７３２は、車両１を加速させる操作およびステアリングホイール５への把持の検出からの時間の経過に応じて、加速度上限値を増加させる。

図４は、時間経過に伴う加速度の変化を説明する図である。

図４に示すグラフＧにおいて、横軸は時間を表し、縦軸は車両１の加速度を表している。グラフＧにおいて破線で示すデータ系列は、運転者による車両１を加速させる操作に従って定められた制限される前の加速度を表す。

制限される前の加速度は、運転者の操作に応じた手動制御量と、走行制御部７３１による自動制御のための制御量とを所定割合（例えば50:50）で合成することにより算出された合成制御量に対応する加速度であってもよい。また、合成制御量は、時間の経過に応じて手動制御量の割合が高まるように算出されてもよい。

グラフＧにおいて一点鎖線で示すデータ系列は、遷移制御部７３２による車両１の加速度の制限に用いられる加速度上限値を表す。加速度上限値は、時間の経過に応じて増加する。グラフＧにおいて実線で示すデータ系列は、遷移制御部７３２により制限された車両１の加速度を表す。

時刻ｔ₀に、車両１を加速させる操作およびステアリングホイール５への把持が検出されたものとする。時刻ｔ₀において、制限される前の加速度ａ_0uは、遷移制御部７３２による車両１の加速度の制限に用いられる加速度上限値ａ_0bよりも大きい。このとき、遷移制御部７３２は、車両１の加速度を制限し、制限後の車両１の加速度ａ_0rを加速度上限値ａ_0bとする。

図４の例では、時間の経過に応じて制限される前の加速度は減少するものとする。一方、加速度上限値は、時間の経過に応じて増加する。時刻ｔ₀よりも後の時刻ｔ₁において、制限される前の加速度ａ_1uは加速度上限値ａ_1bと一致する。そのため、時刻ｔ₁における制限後の車両１の加速度ａ_1rは、制限される前の加速度ａ_1uおよび加速度上限値ａ_1bと等しくなる。

図４の例では、時刻ｔ₁よりも後の時刻（例えば時刻ｔ₂）において、制限される前の加速度ａ_1uは加速度上限値ａ_1bを下回る。そのため、時刻ｔ₂における車両１の加速度ａ_2rは、加速度上限値により制限されず、加速度ａ_2uとなる。

遷移制御部７３２は、車両１の駆動源が発生する駆動トルクが加速度上限値に対応するトルク上限値を上回らないように、駆動源に対する制御信号を生成してもよい。遷移制御部７３２は、このように制御信号を生成することで、車両１の加速度が所定の加速度上限値以下となるように制限しつつ、車両１を加速させる操作に従って車両１を加速させることができる。

図５は、走行制御処理のフローチャートである。走行制御装置７のプロセッサ７３は、車両１が自動運転中に、以下に記載する走行制御処理を所定の周期で繰り返し実行する。

まず、走行制御装置７のプロセッサ７３の遷移制御部７３２は、車両１の運転者による車両１を加速させる操作が検出されるか否かを判定する（ステップＳ１）。車両１を加速させる操作が検出されない場合（ステップＳ１：Ｎ）、遷移制御部７３２は、走行制御処理を終了する。

車両１を加速させる操作が検出された場合（ステップＳ１：Ｙ）、遷移制御部７３２は、ステアリングホイール５への運転者の把持が検出されるか否かを判定する（ステップＳ２）。ステアリングホイール５への運転者の把持が検出されない場合（ステップＳ２：Ｎ）、遷移制御部７３２は、走行制御処理を終了する。

ステアリングホイール５への運転者の把持が検出された場合（ステップＳ２：Ｙ）、遷移制御部７３２は、車両１を加速させる操作およびステアリングホイール５への把持の検出からの時間の経過に応じて、加速度上限値を増加させる（ステップＳ３）。

続いて、遷移制御部７３２は、運転者による車両１を加速させる操作に従って定められた制限される前の加速度が、加速度上限値を上回るか否かを判定する（ステップＳ４）。制限される前の加速度が加速度上限値を上回らない場合（ステップＳ４：Ｎ）、走行制御装置７の処理は後述するステップＳ６に進む。

制限される前の加速度が加速度上限値を上回る場合（ステップＳ４：Ｙ）、遷移制御部７３２は、車両１の加速度が所定の加速度上限値以下となるように制限する（ステップＳ５）。

遷移制御部７３２は、車両１を加速させる操作に従って設定された加速度となるように車両１を加速させ（ステップＳ５）、走行制御処理を終了する。

このように走行制御処理を実行することにより、自動運転中に車両の操作装置が操作された場合に、操作装置に対する運転者の操作量に応じて車両を加速させても、急加速を抑制することができる。

変形例によれば、遷移制御部７３２は、車線変更のための運転者の操作を検出する。車線変更のための運転者の操作は、例えば方向指示灯（不図示）を点灯させるためのウィンカレバー（不図示）の操作である。ウィンカレバーは、運転者の操作に応じた信号を操舵コントローラ６に出力する。遷移制御部７３２は、通信インタフェース７１を介してウィンカレバーに対する操作に応じた信号を取得する。また、遷移制御部７３２は、ウィンカレバーの操作とともに、当該ウィンカレバーの操作により点灯される方向指示灯の方向に向けた、所定の操舵量閾値を超えるステアリングホイール５の操作を受け付けた場合に、車線変更のための運転者の操作を検出してもよい。

本変形例において、遷移制御部７３２は、車線変更のための運転者の操作が検出された場合、車両１を加速させる操作およびステアリングホイール５への把持の検出からの時間の経過に応じた加速度上限値の増加の度合いを、車線変更のための運転者の操作が検出されない場合よりも大きくする。

異なる変形例によれば、遷移制御部７３２は、運転者の視線方向を検出する。

車両１は、車両の運転者を表す運転者画像を生成するためのドライバモニタカメラ（不図示）を有する。ドライバモニタカメラは赤外光に感度を有する光電変換素子のアレイで構成された２次元検出器と、その２次元検出器上の撮影対象となる領域の像を結像する結像光学系とを有する。また、ドライバモニタカメラは、赤外光を発する光源を有する。ドライバモニタカメラは、例えば車室内の前方に、運転者シートに着座する運転者の顔に向けて取り付けられ、車内ネットワークを介して走行制御装置７と通信可能に接続される。ドライバモニタカメラは、所定の撮影周期（例えば1/30秒～1/10秒）ごとに運転者に赤外光を照射し、運転者を表す運転者画像を時系列に出力する。

遷移制御部７３２は、例えば瞳孔のテンプレートおよび光源の角膜反射像が表されたテンプレートのそれぞれと運転者画像との間でテンプレートマッチングを行うことで瞳孔および光源の角膜反射像を検出し、それらの位置関係に基づいて運転者の視線方向を検出する。

本変形例において、遷移制御部７３２は、運転者の視線方向が車両１の進行方向を向いていない場合、車両１を加速させる操作およびステアリングホイール５への把持の検出からの時間の経過に応じた加速度上限値の増加の度合いを、運転者の視線方向が車両１の進行方向を向いている場合よりも大きくする。

当業者は、本開示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。

１車両
７走行制御装置
７３１走行制御部
７３２遷移制御部

Claims

車両の加減速が自動制御される自動運転中に、前記車両の運転者による前記車両を加速させる操作と前記運転者による前記車両の操舵方向および操舵程度を指定する操作を受け付ける操舵操作受付部への前記運転者の把持とを検出した場合、前記車両の加速度が所定の加速度上限値以下となるように前記加速度を制限しつつ、前記車両を加速させる操作に従って前記車両を加速させ、前記車両を加速させる操作および前記操舵操作受付部への把持の検出からの時間の経過に応じて前記加速度上限値を増加させる遷移制御部、
を備える走行制御装置。
前記遷移制御部は、車線変更のための前記運転者の操作が検出された場合、前記時間の経過に応じた前記加速度上限値の増加の度合いを、前記車線変更のための前記運転者の操作が検出されない場合よりも大きくする、請求項１に記載の走行制御装置。
前記遷移制御部は、前記運転者の視線方向が前記車両の進行方向を向いていない場合、前記時間の経過に応じた前記加速度上限値の増加の度合いを、前記運転者の視線方向が前記車両の進行方向を向いている場合よりも小さくする、請求項１に記載の走行制御装置。
前記遷移制御部は、前記運転者による前記車両を加速させる操作に応じた手動制御量と前記自動制御による前記車両の加速のための制御量とを所定割合で合成することにより算出された合成制御量に対応する加速度が前記加速度上限値以下となるように制限しつつ、前記車両を加速させる操作に従って前記車両を加速させる、請求項１に記載の走行制御装置。
前記遷移制御部は、時間の経過に応じて前記手動制御量の割合が高まるように前記合成制御量を算出する、請求項４に記載の走行制御装置。
車両の加減速を自動制御可能な走行制御装置が、
前記車両の加減速を自動制御する自動運転中に、前記車両の運転者による前記車両を加速させる操作と前記運転者による前記車両の操舵方向および操舵程度を指定する操作を受け付ける操舵操作受付部への前記運転者の把持とを検出した場合、
前記車両の加速度が所定の加速度上限値以下となるように前記加速度を制限し、
前記車両を加速させる操作に従って前記車両を加速させ、
前記車両を加速させる操作および前記操舵操作受付部への把持の検出からの時間の経過に応じて前記加速度上限値を増加させる、
ことを含む走行制御方法。
車両の加減速を自動制御する自動運転中に、前記車両の運転者による前記車両を加速させる操作と前記運転者による前記車両の操舵方向および操舵程度を指定する操作を受け付ける操舵操作受付部への前記運転者の把持とを検出した場合、
前記車両の加速度が所定の加速度上限値以下となるように前記加速度を制限することと、
前記車両を加速させる操作に従って前記車両を加速させることと、
前記車両を加速させる操作および前記操舵操作受付部への把持の検出からの時間の経過に応じて前記加速度上限値を増加させることと、
を前記車両に搭載されたコンピュータに実行させる走行制御用コンピュータプログラム。