(57)【要約】【課題】車両の状況に応じて適切な走行計画の生成を行う自動運転システムを提供する。【解決手段】車両の自動運転制御を実行する自動運転システムであって、自動運転制御の制御目標値を含む走行計画を生成する走行計画生成部と、走行計画の制御目標値に基づいて車両のアクチュエータに指令値を送信することで、車両の自動運転制御を実行する車両制御部と、自動運転制御の実行中に指令値と指令値に対応する車両の車両状態とに基づいて、異常値を演算する異常値演算部と、異常値に基づいて、車両が通常状態であるか異常状態であるか通常状態及び異常状態の中間状態であるかを判定する判定部と、を備え、走行計画生成部は、通常状態である場合には通常用走行計画を生成し、異常状態であると場合には異常用走行計画を生成し、中間状態である場合には通常用走行計画及び異常用走行計画のうち前回生成した走行計画を生成する。【選択図】図３
2018203032.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の自動運転制御を実行する自動運転システムであって、
前記車両の地図上の位置を認識する車両位置認識部と、
前記車両の車両状態を認識する車両状態認識部と、
前記車両の外部環境を認識する外部環境認識部と、
前記車両の地図上の位置、前記車両の車両状態、及び前記車両の外部環境に基づいて、前記自動運転制御の制御目標値を含む走行計画を生成する走行計画生成部と、
前記走行計画の前記制御目標値に基づいて前記車両のアクチュエータに指令値を送信することで、前記車両の自動運転制御を実行する車両制御部と、
前記自動運転制御の実行中に、前記指令値と前記指令値に対応する前記車両の車両状態とに基づいて、異常値を演算する異常値演算部と、
前記異常値に基づいて、前記車両が通常状態であるか異常状態であるか前記通常状態及び前記異常状態の中間状態であるかを判定する判定部と、
を備え、
前記走行計画生成部は、前記判定部により前記車両が前記通常状態であると判定された場合には前記走行計画として通常用走行計画を生成し、前記判定部により前記車両が前記異常状態であると判定された場合には前記走行計画として異常用走行計画を生成し、前記判定部により前記車両が前記中間状態であると判定された場合には前記通常用走行計画及び前記異常用走行計画のうち前回生成した走行計画を生成し、
前記異常用走行計画は、前記通常用走行計画と比べて、前記制御目標値、前記制御目標値の最大許容値及び前記制御目標値の時間変化の最大許容値のうち少なくとも一つが小さい走行計画である、自動運転システム。
【請求項２】
前記走行計画生成部は、前記判定部により前記車両が前記異常状態であると判定された場合において、前記制御目標値、前記制御目標値の最大許容値及び前記制御目標値の時間変化の最大許容値のうち少なくとも一つが前記異常値に応じて変化するように前記異常用走行計画を生成する、請求項１に記載の自動運転システム。
【請求項３】
前記車両の車両状態に基づいて、安定化目標値を演算する安定化目標値演算部を更に備え、
前記車両制御部は、前記異常値に応じた混合比率により前記制御目標値及び前記安定化目標値の混合目標値を演算し、前記混合目標値に基づいて前記車両のアクチュエータに送信する前記指令値を演算する、請求項１又は２に記載の自動運転システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動運転システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両の制御器に関する技術文献として、国際公開第２００７／１４１０６３号が知られている。この公報には、パラレルに稼働する二つ以上の車両運動の制御器を調停する方法であって、第１のステップで各制御器の安定性を評価し、第２のステップで制御器群として安定性を評価し、第３のステップで各制御器の安定性評価と制御器群としての安定性評価とを比較するものが示されている。この方法では、各制御器の安定性評価と制御器群としての安定性評価の乖離が許容できないほど大きい場合に制御構造への介入を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２００７／１４１０６３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、自動運転システムでは、悪天候に代表される外的な異常要因（ハイドロプレーニング現象、雪によるスリップ等）によって予め決められた走行計画に沿った車両の制御を実現できない状態が存在する。しかしながら、前述した従来の方法では、走行計画における車両の制御目標値の設定について異常状態に対する十分な検討がなされていない。このため、従来の方法では、外的な異常要因に起因して実現不可能な制御目標値が設定され、この制御目標値を達成するために車両の状態が制御限界へ近づくことで、車両挙動が不安定になる虞があった。
【０００５】
そこで、本技術分野では、車両の状況に応じて適切な走行計画の生成を行う自動運転システムを提供することが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明の一態様は、車両の自動運転制御を実行する自動運転システムであって、車両の地図上の位置を認識する車両位置認識部と、車両の車両状態を認識する車両状態認識部と、車両の外部環境を認識する外部環境認識部と、車両の地図上の位置、車両の車両状態、及び車両の外部環境に基づいて、自動運転制御の制御目標値を含む走行計画を生成する走行計画生成部と、走行計画の制御目標値に基づいて車両のアクチュエータに指令値を送信することで、車両の自動運転制御を実行する車両制御部と、自動運転制御の実行中に、指令値と指令値に対応する車両の車両状態とに基づいて、異常値を演算する異常値演算部と、異常値に基づいて、車両が通常状態であるか異常状態であるか通常状態及び異常状態の中間状態であるかを判定する判定部と、を備え、走行計画生成部は、判定部により車両が通常状態であると判定された場合には走行計画として通常用走行計画を生成し、判定部により車両が異常状態であると判定された場合には走行計画として異常用走行計画を生成し、判定部により車両が中間状態であると判定された場合には通常用走行計画及び異常用走行計画のうち前回生成した走行計画を生成し、異常用走行計画は、通常用走行計画と比べて、制御目標値、制御目標値の最大許容値及び制御目標値の時間変化の最大許容値のうち少なくとも一つが小さい走行計画である。
【０００７】
本発明の一態様に係る自動運転システムによれば、自動運転制御の実行中に、車両のアクチュエータへの指令値と指令値に対応する車両状態とに基づいて異常値を演算することで車両が通常状態であるか異常状態であるか中間状態であるかを判定し、判定結果に基づいて通常用走行計画又は異常用走行計画を生成するので、車両の状態に応じて適切な走行計画の生成を行うことができる。また、この自動運転システムによれば、異常用走行計画は、通常用走行計画と比べて、制御目標値、制御目標値の最大許容値及び制御目標値の時間変化の最大許容値のうち少なくとも一つが小さい走行計画であるため、車両が異常状態の場合に通常状態の場合と比べて車両の挙動が不安定になることを抑制することが可能になる。
【０００８】
上記自動運転システムにおいて、走行計画生成部は、判定部により車両が異常状態であると判定された場合において、制御目標値、制御目標値の最大許容値及び制御目標値の時間変化の最大許容値のうち少なくとも一つが異常値に応じて変化するように異常用走行計画を生成してもよい。
この自動運転システムによれば、制御目標値、制御目標値の最大許容値及び制御目標値の時間変化の最大許容値のうち少なくとも一つを異常値に応じて変化させるので、異常値に関わらず制御目標値の最大許容値等を固定値とする場合と比べて、車両の状態を反映した異常用走行計画を生成することができる。
【０００９】
上記自動運転システムにおいて、車両の車両状態に基づいて、安定化目標値を演算する安定化目標値演算部を更に備え、車両制御部は、異常値に応じた混合比率により制御目標値及び安定化目標値の混合目標値を演算し、混合目標値に基づいて車両のアクチュエータに送信する指令値を演算してもよい。
この自動運転システムによれば、異常値に応じた混合目標値に基づいて車両のアクチュエータに送信する指令値を演算するので、車両の異常値に対応した自動運転制御を実行することができ、車両の不安定化の抑制を図ることが可能になる。
【発明の効果】
【００１０】
以上説明したように、本発明の一態様に係る自動運転システムによれば、車両の状況に応じて適切な走行計画の生成を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１の実施形態に係る自動運転システムを示すブロック図である。
【図２】異常用走行計画における異常値と制御目標値との関係を示すグラフである。
【図３】自動運転制御の実行処理を示すフローチャートである。
【図４】異常用走行計画の生成処理を示すフローチャートである。
【図５】第２の実施形態に係る自動運転システムを示すブロック図である。
【図６】異常値と混合比率との関係を示すグラフである。
【図７】指令値演算処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１３】
［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態に係る自動運転システムを示すブロック図である。図１に示す自動運転システム１００は、乗用車等の車両に搭載され、車両の自動運転制御を実行する。自動運転制御とは、予め設定された目的地に向かって自動で車両を走行させる車両制御である。自動運転制御では、乗員が運転操作を行う必要が無く、車両が自動で走行する。
【００１４】
〈第１の実施形態に係る自動運転システムの構成〉
図１に示すように、自動運転システム１００は、システムを統括的に管理するＥＣＵ[Electronic Control Unit]１０を備えている。ＥＣＵ１０は、ＣＰＵ[CentralProcessing Unit]、ＲＯＭ[Read Only Memory]、ＲＡＭ[Random Access Memory]、ＣＡＮ［Controller AreaNetwork］通信回路等を有する電子制御ユニットである。ＥＣＵ１０では、例えば、ＲＯＭに記憶されているプログラムをＲＡＭにロードし、ＲＡＭにロードされたプログラムをＣＰＵで実行することにより各種の機能を実現する。ＥＣＵ１０は、複数の電子ユニットから構成されていてもよい。
【００１５】
ＥＣＵ１０は、ＧＰＳ受信部１、外部センサ２、内部センサ３、地図データベース４、アクチュエータ５、及びＨＭＩ［Human Machine Interface］６と接続されている。
【００１６】
ＧＰＳ受信部１は、３個以上のＧＰＳ衛星から信号を受信することにより、車両の位置（例えば車両の緯度及び経度）を測定する。ＧＰＳ受信部１は、測定した車両の位置情報をＥＣＵ１０へ送信する。
【００１７】
外部センサ２は、車両の周辺の状況を検出する検出機器である。外部センサ２は、カメラ及びレーダセンサのうち少なくとも一つを含む。
【００１８】
カメラは、車両の外部状況を撮像する撮像機器である。カメラは、車両のフロントガラスの裏側に設けられている。カメラは、車両の外部状況に関する撮像情報をＥＣＵ１０へ送信する。カメラは、単眼カメラであってもよく、ステレオカメラであってもよい。ステレオカメラは、両眼視差を再現するように配置された二つの撮像部を有している。
【００１９】
レーダセンサは、電波（例えばミリ波）又は光を利用して車両の周辺の障害物を検出する検出機器である。レーダセンサには、例えば、ミリ波レーダ又はライダー［LIDAR：Light Detection And Ranging］が含まれる。レーダセンサは、電波又は光を車両の周辺に送信し、障害物で反射された電波又は光を受信することで障害物を検出する。レーダセンサは、検出した障害物情報をＥＣＵ１０へ送信する。障害物には、ガードレール、建物等の固定障害物の他、歩行者、自転車、他車両等の移動障害物が含まれる。
【００２０】
内部センサ３は、車両の車両状態を検出する検出機器である。内部センサ３は、車速センサ、加速度センサ、及びヨーレートセンサを含む。車速センサは、車両の速度を検出する検出器である。車速センサとしては、例えば、車両の車輪又は車輪と一体に回転するドライブシャフト等に対して設けられ、車輪の回転速度を検出する車輪速センサが用いられる。車速センサは、検出した車速情報（車輪速情報）をＥＣＵ１０に送信する。
【００２１】
加速度センサは、車両の加速度を検出する検出器である。加速度センサは、例えば、車両の前後方向の加速度を検出する前後加速度センサと、車両の横加速度を検出する横加速度センサとを含んでいる。加速度センサは、例えば、車両の加速度情報をＥＣＵ１０に送信する。ヨーレートセンサは、車両の重心の鉛直軸周りのヨーレート（回転角速度）を検出する検出器である。ヨーレートセンサとしては、例えばジャイロセンサを用いることができる。ヨーレートセンサは、検出した車両のヨーレート情報をＥＣＵ１０へ送信する。
【００２２】
地図データベース４は、地図情報を記憶するデータベースである。地図データベース４は、例えば、車両に搭載されたＨＤＤ［Hard Disk Drive］内に形成されている。地図情報には、道路の位置情報、道路形状の情報（例えばカーブ、直線部の種別、カーブの曲率等）、交差点及び分岐点の位置情報、及び構造物の位置情報等が含まれる。なお、地図データベース４は、車両と通信可能な管理センター等の施設のコンピュータに形成されていてもよい。
【００２３】
アクチュエータ５は、車両の制御に用いられる機器である。アクチュエータ５は、駆動アクチュエータ、ブレーキアクチュエータ、及び操舵アクチュエータを少なくとも含む。駆動アクチュエータは、ＥＣＵ１０からの制御信号に応じてエンジンに対する空気の供給量（スロットル開度）を制御し、車両の駆動力を制御する。なお、車両がハイブリッド車である場合には、エンジンに対する空気の供給量の他に、動力源としてのモータにＥＣＵ１０からの制御信号が入力されて当該駆動力が制御される。車両が電気自動車である場合には、動力源としてのモータ（エンジンとして機能するモータ）にＥＣＵ１０からの制御信号が入力されて当該駆動力が制御される。これらの場合における動力源としてのモータは、アクチュエータ５を構成する。
【００２４】
ブレーキアクチュエータは、ＥＣＵ１０からの制御信号に応じてブレーキシステムを制御し、車両の車輪へ付与する制動力を制御する。ブレーキシステムとしては、例えば、液圧ブレーキシステムを用いることができる。操舵アクチュエータは、電動パワーステアリングシステムのうち操舵トルクを制御するアシストモータの駆動を、ＥＣＵ１０からの制御信号に応じて制御する。これにより、操舵アクチュエータは、車両の操舵トルクを制御する。
【００２５】
ＨＭＩ６は、自動運転システム１００と乗員との間で情報の入出力を行うためのインターフェイスである。ＨＭＩ６は、例えば、ディスプレイやスピーカ等を備えている。ＨＭＩ６は、ＥＣＵ１０からの制御信号に応じて、ディスプレイの画像出力及びスピーカからの音声出力を行う。ディスプレイは、ヘッドアップディスプレイであってもよい。ＨＭＩ６は、例えば、乗員からの入力を受け付けるための入力機器（ボタン、タッチパネル、音声入力器等）を備えている。
【００２６】
次に、ＥＣＵ１０の機能的構成について説明する。ＥＣＵ１０は、車両位置認識部１１、外部環境認識部１２、車両状態認識部１３、走行計画生成部１４、車両制御部１５、異常値演算部１６、及び判定部１７を有している。なお、ＥＣＵ１０の機能の一部は、車両と通信可能なサーバにおいて実行される態様であってもよい。
【００２７】
車両位置認識部１１は、ＧＰＳ受信部１の位置情報及び地図データベース４の地図情報に基づいて、車両の地図上の位置を認識する。また、車両位置認識部１１は、地図データベース４の地図情報に含まれた電柱等の固定障害物の位置情報及び外部センサ２の検出結果を利用して、ＳＬＡＭ［Simultaneous Localization And Mapping］技術により車両の位置を認識する。車両位置認識部１１は、その他、周知の手法により車両の地図上の位置を認識してもよい。
【００２８】
外部環境認識部１２は、外部センサ２の検出結果に基づいて、車両の外部環境を認識する。外部環境には、車両に対する障害物の位置、車両に対する障害物の相対速度、及び車両に対する障害物の移動方向等が含まれる。外部環境認識部１２は、カメラの撮像画像及びレーダセンサの障害物情報に基づいて、周知の手法により、車両の外部環境を認識する。
【００２９】
車両状態認識部１３は、内部センサ３の検出結果に基づいて、走行中の車両の状態を認識する。車両状態には、車両の車速、車両の加速度、車両のヨーレートが含まれる。車両状態認識部１３は、車速センサの車速情報に基づいて、車両の車速を認識する。車両状態認識部１３は、加速度センサの加速度情報に基づいて、車両の加速度（前後加速度及び横加速度）を認識する。車両状態認識部１３は、ヨーレートセンサのヨーレート情報に基づいて、車両のヨーレートを認識する。
【００３０】
走行計画生成部１４は、地図データベース４の地図情報、車両位置認識部１１の認識した車両の地図上の位置、外部環境認識部１２の認識した車両の外部環境、及び車両状態認識部１３の認識した車両の車両状態に基づいて、自動運転制御のための走行計画を生成する。走行計画生成部１４は、走行計画として通常用走行計画又は異常用走行計画を生成する。以下、通常用走行計画について先に説明を行い、異常用走行計画については後述する。
【００３１】
通常用走行計画には、車両が自動運転制御を実行するために用いる制御目標値が含まれている。制御目標値には、目標車速と目標軌跡とが含まれる。目標車速は、通常用走行計画において車両の車速の制御目標となる値である。目標軌跡は、車両の走行する軌跡の制御目標となる値である。目標軌跡から車両の操舵角の制御目標である目標操舵角が演算される。
【００３２】
目標車速は、自動運転制御により車両が走行する経路上の位置に応じて設定されている。自動運転制御により車両が走行する経路とは、予め設定された目的地と現在の車両の地図上の位置とを結ぶ自動運転制御の目標ルートである。経路上の位置とは、地図上で経路の延在方向における位置である。具体的に、経路上の位置は、経路の延在方向において所定間隔（例えば１ｍ）毎に設定された設定縦位置とすることができる。設定縦位置の設定方法は前述の方法に限られない。通常用走行計画では、設定縦位置毎に目標車速が設定されている。
【００３３】
なお、目標車速に代えて、目標加速度又は目標ジャークを用いてもよい。また、目標軌跡に加えて、目標操舵角、目標操舵角速度、目標操舵トルク又は目標横位置（車両の目標となる道路の幅方向における位置）を設定縦位置毎に設定してもよい。なお、制御目標値には、車両制御に関する周知のパラメータを加えてもよい。
【００３４】
走行計画生成部１４は、制御目標値が予め設定された最大許容値以下となるように通常用走行計画を生成する。制御目標値の最大許容値とは、通常用走行計画の生成において、車両の制御目標値として設定することが許容される最大の値である。なお、数値の大小の比較は絶対値により行う。また、走行計画生成部１４は、制御目標値を達成するために必要なアクチュエータ５への指示値がアクチュエータ５の許容する上限を超えないことも考慮して制御目標値を制限する。
【００３５】
具体的に、走行計画生成部１４は、目標車速の最大許容値が設定されている場合、自動運転制御を実行する車両の目標車速が最大許容値を超えないように通常用走行計画を生成する。同様に、走行計画生成部１４は、目標操舵角の最大許容値が設定されている場合、自動運転制御を実行する車両の操舵角が最大許容値を超えないように通常用走行計画を生成する。最大許容値は、車両の乗員の乗り心地等の観点から周知の手法により設定される。走行計画生成部１４は、走行計画の生成に関する周知の手法により通常用走行計画を生成することができる。
【００３６】
車両制御部１５は、通常用走行計画に沿って自動運転制御を実行する。車両制御部１５は、地図データベース４の地図情報、車両位置認識部１１の車両の地図上の位置、外部環境認識部１２の車両の外部環境、車両状態認識部１３の車両状態、及び、走行計画生成部１４の生成した通常用走行計画の制御目標値に基づいて、自動運転制御を実行する。
【００３７】
車両制御部１５は、通常用走行計画の制御目標値に基づいて、アクチュエータ５に送信する指令値を演算する。車両制御部１５は、周知の手法により制御目標値から指令値を演算することができる。
【００３８】
指令値には、駆動アクチュエータ（又は電気自動車のモータ）に送信する駆動力指令値（又は加速度指令値）、ブレーキアクチュエータに送信する減速指令値、操舵アクチュエータに送信する操舵角指令値（又は操舵トルク指令値）が含まれる。車両制御部１５は、例えば、車両が次に到達する設定縦位置に設定された目標車速に車両の車速がなるように、駆動力指令値又は減速指令値を演算する。車両制御部１５は、車両が次に到達する設定縦位置に設定された目標操舵角に車両の操舵角がなるように操舵角指令値を演算する。車両制御部１５は、演算した駆動力指令値等をアクチュエータ５に送信することで、自動運転制御として車両の走行を制御する。すなわち、車両が目標車速で目標軌跡に追従するような走行を実現する．
【００３９】
異常値演算部１６は、自動運転制御の実行中に、制御目標値（指令値）と制御目標値（指令値）に対応する車両の車両状態（車速、ヨーレート、加減速度等）とに基づいて、異常値を演算する。異常値とは、自動運転制御を実行する車両の異常に関する値である。異常値演算部１６は、車両制御部１５の演算した指令値と、当該指令値によりアクチュエータ５が駆動された結果である実際の車両状態とを比較することで、指令値と実際の車両状態の差から異常値を演算する。
【００４０】
具体的に、異常値演算部１６は、通常用走行計画の目標車速（駆動力指令値）と実際の車速（当該駆動力指令値により駆動アクチュエータが駆動された結果の車速）との差の絶対値を演算する。異常値演算部１６は、目標車速と実際の車速との差の絶対値が車速閾値以上である場合、当該絶対値を異常値として演算する。異常値演算部１６は、当該絶対値が車速閾値未満である場合には、車速に関する異常値を演算しない。車速閾値は、例えばセンサの検出誤差を異常値として演算することを避けるように設定された閾値である。後述するヨーレート閾値、横加速度閾値及び加速度閾値も同様である。
【００４１】
異常値演算部１６は、通常用走行計画の目標軌跡と目標車速とから目標とするヨーレートを演算することで、目標とするヨーレートと実際の車両のヨーレートとの差の絶対値を演算する。異常値演算部１６は、目標とするヨーレートと実際の車両のヨーレートとの差の絶対値がヨーレート閾値以上である場合、当該絶対値を異常値として演算する。異常値演算部１６は、当該絶対値がヨーレート閾値未満である場合には、ヨーレートに関する異常値を演算しない。
【００４２】
異常値演算部１６は、通常用走行計画の目標軌跡と目標車速とから目標とする縦加速度（前後加速度）を演算することで、目標とする縦加速度と実際の車両の縦加速度との差の絶対値を演算する。異常値演算部１６は、目標とする縦加速度と実際の車両の縦加速度との差の絶対値が加速度閾値以上である場合、当該絶対値を異常値として演算する。異常値演算部１６は、当該絶対値が縦加速度閾値未満である場合には、縦加速度に関する異常値を演算しない。また、異常値演算部１６は、通常用走行計画の目標軌跡と目標車速とから目標とする横加速度を演算することで、目標とする横加速度と実際の車両の横加速度との差の絶対値を演算する。異常値演算部１６は、目標とする横加速度と実際の車両の横加速度との差の絶対値が横加速度閾値以上である場合、当該絶対値を異常値として演算する。異常値演算部１６は、当該絶対値が横加速度閾値未満である場合には、横加速度に関する異常値を演算しない。
【００４３】
なお、異常値演算部１６は、必ずしも閾値を用いる必要はなく、目標車速と実際の車速の差の絶対値が０ではない場合には、異常値として算出してもよい。また、異常値演算部１６は、車速に関する異常値、ヨーレートに関する異常値、横加速度に関する異常値、加速度に関する異常値のうち少なくとも一つの異常値を演算すればよい。異常値演算部１６は、車速及びヨーレート等の複数の種類における異常値を演算した場合、最も大きい値の異常値のみを出力してもよい。
【００４４】
判定部１７は、異常値演算部１６の演算した異常値に基づいて、車両が通常状態であるか異常状態であるか中間状態であるかを判定する。通常状態とは、通常に自動運転制御が実行できている状態である。車両が通常状態であるとは、一例として、車両のシステムが通常状態であることを意味する。異常状態とは、自動運転制御の実行に異常がある状態である。車両が異常状態であるとは、一例として、車両のシステムが異常状態であることを意味する。中間状態とは、通常状態及び異常状態の間の状態である。判定部１７は、車両が通常状態又は異常状態であると判定しなかった場合、車両が中間状態であると判定する。
【００４５】
具体的に、判定部１７は、異常値が第１の閾値未満である場合、車両が通常状態であると判定する。第１の閾値は、車両の状態を判定するために予め設定された閾値である。判定部１７は、異常値が第１の閾値以上で第２の閾値未満である場合、車両が中間状態であると判定する。第２の閾値は、車両の状態を判定するために予め設定された閾値であって、第１の閾値より大きい値の閾値である。判定部１７は、異常値が第２の閾値以上である場合、車両が異常状態であると判定する。判定部１７は、他の手法により異常値から車両の状態を判定してもよい。
【００４６】
《通常状態の場合》
判定部１７により車両が通常状態と判定された場合について説明する。この場合、走行計画生成部１４は、走行計画として通常用走行計画を生成する。通常用走行計画は既に述べたとおりである。車両制御部１５は、通常用走行計画の制御目標値に基づいて、車両のアクチュエータ５に指令値を送信することで、通常用走行計画に沿った自動運転制御を実行する。
【００４７】
《異常状態の場合》
次に、判定部１７により車両が異常状態と判定された場合について説明する。この場合、走行計画生成部１４は、走行計画として異常用走行計画を生成する。異常用走行計画とは、通常用走行計画と比べて、制御目標値、制御目標値の最大許容値及び制御目標値の時間変化の最大許容値のうち少なくとも一つが小さい走行計画である。異常用走行計画は、例えば、速度、速度変化、操舵角、操舵角変化の何れかが通常用走行計画と比較して小さくなる走行計画となる。
【００４８】
制御目標値が小さいとは、通常用走行計画と比べて、異常用走行計画の車両の経路上の設定縦位置毎の制御目標値のうち少なくとも一つが小さいことを意味する。この場合も数値の大小の比較は絶対値により行う。以降も同様である。但し、目標加速度がマイナスで実際の加速度がプラスの時は絶対値ではなく実際の値で大小を比較する。
【００４９】
具体的に、異常用走行計画の目標車速は、少なくとも一つの設定縦位置において比較したときに、通常用走行計画の目標車速より小さい値とすることができる。同様に、異常用走行計画の目標操舵角は、少なくとも一つの設定縦位置において比較したときに、通常用走行計画の目標操舵角より小さい値とすることができる。異常用走行計画の制御目標値は、通常用走行計画の制御目標値を超えない。走行計画生成部１４は、例えば、緊急時の制動距離を十分に確保できるように通常用走行計画と比べて目標車速を小さい値とした異常用走行計画を生成する。
【００５０】
制御目標値の最大許容値が小さいとは、通常用走行計画と比べて、異常用走行計画の目標車速の最大許容値及び目標操舵角の最大許容値のうち少なくとも一つが小さいことを意味する。
【００５１】
具体的に、異常用走行計画において許容される目標車速の最大許容値は、通常用走行計画において許容される目標車速の最大許容値より小さい値とすることができる。異常用走行計画において許容される目標操舵角の最大許容値は、通常用走行計画において許容される目標操舵角の最大許容値より小さい値とすることができる。異常用走行計画における目標車速の最大許容値と目標操舵角の最大許容値の何れか一方が通常用走行計画と比べて小さい値であればよい。異常用走行計画の制御目標値の最大許容値は、通常用走行計画の制御目標値の最大許容値を超えない。走行計画生成部１４は、例えば、余裕をもって旋回半径を大きくするように通常用走行計画と比べて目標操舵角の最大許容値を小さい値とした異常用走行計画を生成する。
【００５２】
制御目標値の時間変化の最大許容値が小さいとは、通常用走行計画と比べて、異常用走行計画の目標車速の時間変化の最大許容値及び目標操舵角の時間変化の最大許容値のうち少なくとも一つが小さいことを意味する。目標車速の時間変化は加速度に相当する。目標操舵角の時間変化は操舵角速度に相当する。
【００５３】
具体的に、異常用走行計画において許容される目標車速の時間変化の最大許容値は、通常用走行計画において許容される目標車速の時間変化の最大許容値より小さい値とすることができる。走行計画生成部１４は、例えば、急な加減速によるスリップを避けるように通常用走行計画と比べて目標車速の時間変化の最大許容値を小さい値とした異常用走行計画を生成する。
【００５４】
また、異常用走行計画において許容される目標操舵角の時間変化の最大許容値は、通常用走行計画において許容される目標操舵角の時間変化の最大許容値より小さい値とすることができる。異常用走行計画における目標車速の時間変化の最大許容値と目標操舵角の時間変化の最大許容値の何れか一方が通常用走行計画と比べて小さい値であればよい。異常用走行計画の制御目標値の時間変化の最大許容値は、通常用走行計画の制御目標値の最大許容値を超えない。
【００５５】
なお、走行計画生成部１４は、制御目標値として目標加速度を用いてもよく、その場合における目標加速度の時間変化はジャークに相当する。走行計画生成部１４は、例えば、急な加減速によるスリップを避けるように通常用走行計画と比べて目標加速度の時間変化の最大許容値を小さい値とした異常用走行計画を生成する。
【００５６】
異常用走行計画に用いられる制御目標値の最大許容値及び制御目標値の時間変化の最大許容値は、車載のパラメータデータベースに記憶されていてもよい。なお、パラメータデータベースは、車載である必要はなく、車両と通信可能なサーバに設けられていてもよい。
【００５７】
また、走行計画生成部１４は、異常値演算部１６の演算した異常値に基づいて、制御目標値、制御目標値の最大許容値及び制御目標値の時間変化の最大許容値のうち少なくとも一つが変化するように異常用走行計画を生成する。
【００５８】
ここで、図２は、異常用走行計画における異常値と制御目標値の最大許容値との関係を示すグラフである。グラフの横軸は異常値、縦軸は制御目標値の最大許容値である。図２に示すように、走行計画生成部１４は、異常値に応じて制御目標値の最大許容値を変化させる。走行計画生成部１４は、異常値が大きいほど異常用走行計画における制御目標値の最大許容値を小さい値にする。
【００５９】
なお、走行計画生成部１４は、異常値に応じて制御目標値の最大許容値を連続的に変化させる必要はない。走行計画生成部１４は、異常値に応じて段階的に制御目標値の最大許容値を変化させてもよい。走行計画生成部１４は、異常値が所定閾値以上である場合に、異常値が所定閾値未満の場合と比べて制御目標値の最大許容値を小さい値としてもよい。走行計画生成部１４は、異常値と制御目標値の最大許容値とを予め関連付けたマップデータを利用して、異常値から制御目標値の最大許容値を求めてもよい。
【００６０】
走行計画生成部１４は、制御目標値の最大許容値に代えて、制御目標値又は制御目標値の時間変化の最大許容値を異常値に応じて変化させてもよい。制御目標値又は制御目標値の時間変化の最大許容値も、制御目標値の最大許容値と同様に異常値に応じて連続的又は段階的に小さい値とすることができる。
【００６１】
車両制御部１５は、異常用走行計画の制御目標値に基づいて、車両のアクチュエータ５に指令値を送信することで、異常用走行計画に沿った自動運転制御を実行する。車両制御部１５は、異常用走行計画に沿って自動運転制御を行うことで、通常用走行計画を用いる場合と比べて車両の不安定化を抑制することが可能となる。
【００６２】
車両制御部１５は、判定部１７により車両が異常状態と判定された場合、ＨＭＩ６を介して車両が異常状態であることを乗員（運転者を含む）に通知してもよい。車両制御部１５は、異常値が存在する場合に、その旨を乗員に通知してもよい。車両制御部１５は、車両が異常状態であるため自動運転制御を継続できないことを乗員に通知し、自動運転制御から手動運転への切り換え（オーバーライド）を行なってもよい。車両制御部１５は、周知の手法により、オーバーライドを実行することができる。車両制御部１５は、オーバーライド後、異常値が所定閾値未満になるまで自動運転制御の再開を許可しない態様であってもよい。
【００６３】
《中間状態の場合》
続いて、判定部１７により車両が中間状態と判定された場合について説明する。この場合、走行計画生成部１４は、走行計画として通常用走行計画及び異常用走行計画のうち前回生成した走行計画を生成する。すなわち、走行計画生成部１４は、車両が中間状態である間は、通常用走行計画及び異常用走行計画のうち前回生成した走行計画の生成を継続する。車両制御部１５は、走行計画生成部１４の生成した通常用走行計画又は異常用走行計画に沿って自動運転制御を実行する。前回生成した走行計画とは、自動運転制御の実行中に所定タイミングで繰り返し生成される走行計画のうち、一つ前のタイミングで生成された通常用走行計画又は異常用走行計画を意味する。
【００６４】
〈第１の実施形態に係る自動運転システムの処理〉
以下、第１の実施形態に係る自動運転システム１００の処理について説明する。
【００６５】
《自動運転制御の実行処理》
図３は、自動運転制御の実行処理を示すフローチャートである。図３に示すフローチャートの処理は、自動運転制御の実行中に行なわれる。
【００６６】
図３に示すように、自動運転システム１００のＥＣＵ１０は、Ｓ１０として、異常値演算部１６により異常値の演算を行う。異常値演算部１６は、自動運転制御の実行中に、指令値と指令値に対応する車両の車両状態とに基づいて、異常値を演算する。
【００６７】
Ｓ１２において、ＥＣＵ１０は、判定部１７により車両のシステムが通常状態であるか否かを判定する。判定部１７は、異常値が第１の閾値未満である場合、車両のシステムが通常状態であると判定する。ＥＣＵ１０は、車両のシステムが通常状態であると判定された場合（Ｓ１２：ＹＥＳ）、Ｓ１４に移行する。ＥＣＵ１０は、車両のシステムが通常状態ではないと判定された場合（Ｓ１２：ＮＯ）、Ｓ１６に移行する。
【００６８】
Ｓ１４において、ＥＣＵ１０は、走行計画生成部１４により通常用走行計画の生成を行う。走行計画生成部１４は、地図データベース４の地図情報、車両位置認識部１１の認識した車両の地図上の位置、外部環境認識部１２の認識した車両の外部環境、及び車両状態認識部１３の認識した車両の車両状態に基づいて、通常用走行計画を生成する。その後、ＥＣＵ１０は、Ｓ２２に移行する。
【００６９】
Ｓ１６において、ＥＣＵ１０は、判定部１７により車両のシステムが異常状態であるか否かを判定する。判定部１７は、異常値が第２の閾値以上である場合、車両のシステムが異常状態であると判定する。ＥＣＵ１０は、車両のシステムが異常状態であると判定された場合（Ｓ１６：ＹＥＳ）、Ｓ１８に移行する。ＥＣＵ１０は、車両のシステムが異常状態ではないと判定された場合（Ｓ１６：ＮＯ）、Ｓ２０に移行する。Ｓ１６がＮＯの場合とは、車両のシステムが中間状態であると判定された場合に相当する。
【００７０】
Ｓ１８において、ＥＣＵ１０は、走行計画生成部１４により異常用走行計画の生成を行う。走行計画生成部１４は、地図データベース４の地図情報、車両位置認識部１１の認識した車両の地図上の位置、外部環境認識部１２の認識した車両の外部環境、及び車両状態認識部１３の認識した車両の車両状態に基づいて、異常用走行計画を生成する。異常用走行計画の生成処理について詳しくは後述する。その後、ＥＣＵ１０は、Ｓ２２に移行する。
【００７１】
Ｓ２０において、ＥＣＵ１０は、走行計画生成部１４により通常用走行計画及び異常用走行計画のうち前回生成した走行計画を生成する。その後、ＥＣＵ１０は、Ｓ２２に移行する。
【００７２】
Ｓ２２において、ＥＣＵ１０は、車両制御部１５により自動運転制御を実行する。車両制御部１５は、走行計画生成部１４の生成した通常用走行計画及び異常用走行計画の制御目標値に基づいて、車両のアクチュエータ５に指令値を送信することにより車両の自動運転制御を実行する。その後、ＥＣＵ１０は、自動運転制御が継続されている場合、Ｓ１０から処理を繰り返す。
【００７３】
《異常用走行計画の生成処理》
図４は、異常用走行計画の生成処理を示すフローチャートである。ここでは、異常値に応じて制御目標値の最大許容値を変更する場合を例として説明する。
【００７４】
図４に示すように、ＥＣＵ１０は、Ｓ３０として、走行計画生成部１４により異常値に応じて制御目標値の最大許容値を設定する。走行計画生成部１４は、異常値と制御目標値の最大許容値とを予め関連付けたマップデータを利用して、異常値が大きいほど制御目標値の最大許容値を小さい値として設定してもよい。
【００７５】
Ｓ３２として、ＥＣＵ１０は、走行計画生成部１４により異常用走行計画を生成する。走行計画生成部１４は、制御目標値が最大許容値以下となるように異常用走行計画を生成する。
【００７６】
〈第１の実施形態に係る自動運転システムの作用効果〉
以上説明した第１の実施形態に係る自動運転システム１００によれば、自動運転制御の実行中に、車両のアクチュエータ５への指令値と指令値に対応する車両状態とに基づいて異常値を演算することで車両が通常状態であるか異常状態であるか中間状態であるかを判定し、判定結果に基づいて通常用走行計画又は異常用走行計画を生成することができるので、車両の状態に応じて適切な走行計画の生成を行うことができる。また、自動運転システム１００によれば、異常用走行計画は通常用走行計画と比べて制御目標値、制御目標値の最大許容値及び制御目標値の時間変化の最大許容値のうち少なくとも一つが小さい走行計画であるため、車両が異常状態の場合に通常状態の場合と比べて車両の挙動が不安定になることを抑制することが可能になる。
【００７７】
更に、自動運転システム１００では、制御目標値、制御目標値の最大許容値及び制御目標値の時間変化の最大許容値のうち少なくとも一つを異常値に応じて変化させるので、異常値に関わらず制御目標値の最大許容値等を固定値とする場合と比べて、車両の状態を反映した異常用走行計画を生成することができる。
【００７８】
［第２の実施形態］
図５は、第２の実施形態に係る自動運転システムを示すブロック図である。図５に示す第２の実施形態に係る自動運転システム２００は、第１の実施形態と比べて、異常値に応じて混合された制御目標値と安定化目標値の混合目標値に基づいて指令値を演算する点のみが異なっている。第１の実施形態と同じ構成又は相当する構成については同じ符号を付し、重複する説明を省略する。
【００７９】
〈第２の実施形態に係る自動運転システムの構成〉
図５に示すように、第２の実施形態に係る自動運転システム２００は、ＥＣＵ２０において、安定化目標値演算部２１を有している。安定化目標値演算部２１は、車両の挙動を安定化させるための制御目標値である安定化目標値を演算する。安定化目標値演算部２１は、車両状態認識部１３の認識した車両状態に基づいて、周知の手法により、安定化目標値を演算する。安定化目標値演算部２１は、現在の車両の挙動を安定化させるように安定化目標値を演算する。安定化目標値演算部２１は、例えば、カーブ走行時の車両の横滑りを抑えるように安定化目標値を演算する。
【００８０】
第２の実施形態に係る車両制御部２２は、自動運転制御の実行中に、異常値に応じた混合比率により制御目標値（例えば次の設定縦位置における制御目標値）と安定化目標値との混合目標値を演算する。制御目標値が含まれる走行計画は、通常用走行計画であってもよく、異常用走行計画であってもよい。車両制御部２２は、異常値と混合比率とを予め関連付けたマップデータを利用して異常値から混合比率を求め、求めた混合比率により制御目標値と安定化目標値との混合目標値を演算してもよい。
【００８１】
図６は、異常値と混合比率との関係を示すグラフである。グラフの横軸は異常値、縦軸は混合比率αである。また、図６に自動運転領域、混合領域、及び挙動安定化領域を示す。
【００８２】
自動運転領域は、異常値が第１の混合用閾値Ｔ１未満となる領域である。第１の混合用閾値Ｔ１は予め設定された値である。混合領域は、異常値が第１の混合用閾値Ｔ１以上で第２の混合用閾値Ｔ２未満となる領域である。第２の混合用閾値Ｔ２は、第１の混合用閾値Ｔ１より大きい値であって予め設定された値である。挙動安定化領域は、異常値が第２の混合用閾値Ｔ２以上となる領域である。
【００８３】
図６に示すように、車両制御部２２は、異常値が自動運転領域に含まれる場合、混合比率αを１として演算する。車両制御部２２は、異常値が混合領域に含まれる場合、異常値の大きさに反比例して混合比率αを小さい値として演算する。車両制御部２２は、異常値が挙動安定化領域に含まれる場合、混合比率αを０として演算する。車両制御部２２は、制御目標値をＡ、安定化目標値をＢとした場合に、混合目標値Ｃを次の式（１）から演算する。
Ｃ＝α＊Ａ＋（１-α）＊Ｂ・・・（１）
【００８４】
車両制御部２２は、異常値に応じて安定化目標値Ｂの影響が大きくなるように混合目標値Ｃを演算する。なお、車両制御部２２は、図６とは異なる手法で異常値から混合比率αを求めてもよく、混合目標値Ｃの演算に必ずしも式（１）を用いる必要はない。例えば、混合目標値Ｃの演算に非線形な関数を利用することが考えられる。
【００８５】
車両制御部２２は、混合目標値Ｃに基づいて、車両のアクチュエータ５に送信する指令値を演算する。車両制御部２２は、制御目標値Ａから指令値を演算する場合と同様にして、混合目標値Ｃから指令値を演算する。車両制御部２２は、指令値をアクチュエータ５に送信することで、車両の自動運転制御を実行する。
【００８６】
〈第２の実施形態に係る自動運転システムの処理〉
《指令値演算処理》
次に、第２の実施形態に係る自動運転システム２００の処理について説明する。図７は、指令値演算処理を示すフローチャートである。その他の処理については第１の実施形態と同様であるため説明を省略する。
【００８７】
図７に示すように、自動運転システム２００のＥＣＵ２０は、Ｓ４０として、車両制御部２２により混合目標値Ｃを演算する。車両制御部２２は、異常値と混合比率とを予め関連付けたマップデータを利用して異常値から混合比率を求め、求めた混合比率により制御目標値と安定化目標値との混合目標値Ｃを演算する。
【００８８】
Ｓ４２において、ＥＣＵ２０は、車両制御部２２により混合目標値Ｃに基づいて指令値を演算する。車両制御部２２は、制御目標値Ａから指令値を演算する場合と同様にして、混合目標値Ｃから指令値を演算する。
【００８９】
〈第２の実施形態に係る自動運転システムの作用効果〉
以上説明した第２の実施形態に係る自動運転システム２００によれば、異常値に応じた混合目標値に基づいて車両のアクチュエータに送信する指令値を演算するので、車両の異常値に対応した自動運転制御を実行することができ、車両の不安定化の抑制を図ることが可能になる。
【００９０】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。本発明は、上述した実施形態を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した様々な形態で実施することができる。
【００９１】
例えば、判定部１７は、異常値に基づいて異常値が異常閾値を超えた頻度を演算し、異常値が異常閾値を超えた頻度に基づいて車両の状態を判定してもよい。異常閾値は、予め設定された値である。異常値が異常閾値を超えた頻度とは、一例として、一定時間内に異常値が異常閾値を超えたと認識された回数である。同様に、走行計画生成部１４は、異常用走行計画の生成時に、異常値が異常閾値を超えた頻度に応じて、制御目標値、制御目標値の最大許容値及び制御目標値の時間変化の最大許容値のうち少なくとも一つを変化させてもよい。異常値に応じて制御目標値等を変化させることには、異常値が異常閾値を超えた頻度に応じて制御目標値等を変化させることが含まれる。
【００９２】
なお、走行計画生成部１４は、異常用走行計画の生成時に、必ずしも異常値に応じて制御目標値、制御目標値の最大許容値及び制御目標値の時間変化の最大許容値のうち少なくとも一つを変化させる必要はない。
【００９３】
第２の実施形態の車両制御部２２は、走行計画生成部１４が異常用走行計画を生成した場合にのみ、異常値に応じた混合比率による制御目標値と安定化目標値との混合目標値から指令値を演算してもよい。車両制御部２２は、判定部１７により車両が異常状態であると判定された場合にのみ、異常値に応じた混合比率による制御目標値と安定化目標値との混合目標値から指令値を演算してもよい。すなわち、車両制御部２２は、走行計画生成部１４が異常用走行計画を生成したとしても、判定部１７により車両が中間状態であると判定された場合には、混合目標値ではなく制御目標値から直接に指令値を演算してもよい。
【符号の説明】
【００９４】
１…ＧＰＳ受信部、２…外部センサ、３…内部センサ、４…地図データベース、５…アクチュエータ、６…ＨＭＩ、１１…車両位置認識部、１２…外部環境認識部、１３…車両状態認識部、１４…走行計画生成部、１５、２２…車両制御部、１６…異常値演算部、１７…判定部、１０、２０…ＥＣＵ、２１…安定化目標値演算部、１００、２００…自動運転システム。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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