(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自車両の周辺を走行する周辺車両の存在および状態を検出する検出部と、
前記検出部により存在および状態が検出された前記周辺車両のうち、前記自車両が存在する自車線において、前記自車両の前方に存在する第１の車両と、前記自車線に隣接する隣接車線において、前記自車両の前方に存在する第２の車両とのうち、進行方向に関して前記自車両に近い方の参照車両の状態に基づいて、前記自車両の目標速度を生成する速度生成部と、
前記速度生成部により生成された前記目標速度に基づいて、少なくとも前記自車両の加減速を自動的に制御する走行制御部と、を備え、
前記速度生成部は、進行方向に関する前記第１の車両および前記第２の車両の前記自車両に対する相対距離が同等または所定範囲内である場合、前記第１の車両および前記第２の車両のうち、より速度の小さい車両を前記参照車両として前記自車両の目標速度を生成する、
車両制御装置。
【請求項２】
前記自車線と前記隣接車線とのうち前記参照車両が存在しない側の車線に、前記参照車両の側方に前記参照車両と同じ状態で走行する第１の仮想車両を設定する仮想車両設定部を更に備え、
前記速度生成部は、前記参照車両の状態および前記仮想車両設定部により設定された前記第１の仮想車両の状態に基づいて、前記自車両の目標速度を生成する、
請求項１に記載の車両制御装置。
【請求項３】
前記速度生成部は、前記自車両が、前記自車線から前記隣接車線に車線変更する場合、または前記自車両が、前記自車線と前記隣接車線との間を走行する場合に、前記参照車両の状態に基づいて、前記自車両の目標速度を生成する、
請求項１または２に記載の車両制御装置。
【請求項４】
前記自車両が前記自車線から前記隣接車線に車線変更する場合に、前記自車両が前記隣接車線に車線変更する際に目標とするターゲット位置を設定する設定部をさらに備え、
前記速度生成部は、前記自車両が前記自車線から前記隣接車線に車線変更する場合に、前記周辺車両のうち前記ターゲット位置の直前を走行する車両を前記第２の車両として扱い、前記参照車両の状態と、前記ターゲット位置の直後を走行する第３の車両との状態に基づいて、前記自車両が前記ターゲット位置に至るまでの前記自車両の目標速度を生成する、
請求項３に記載の車両制御装置。
【請求項５】
前記速度生成部により生成された目標速度に基づいて、前記自車両が前記ターゲット位置に車線変更可能か否かを判定する車線変更可否判定部を更に備え、
前記速度生成部は、前記自車両が前記自車線から前記隣接車線に車線変更する場合に、前記参照車両の状態と、前記ターゲット位置の直後を走行する前記第３の車両の状態とに基づいて生成した前記自車両の目標速度に基づき前記車線変更可否判定部により車線変更が可能でないと判定された場合、
前記第１の車両の状態と、前記第２の車両の状態と、前記第３の車両の状態とに基づいて、前記自車両が前記ターゲット位置に至るまでの前記自車両の目標速度を再生成する、
請求項４に記載の車両制御装置。
【請求項６】
前記仮想車両設定部は、前記検出部により前記ターゲット位置の直後を走行する前記周辺車両が検出されない場合、前記検出部により検出された前記周辺車両のうちの前記自車両の直後を走行する第４の車両と同じ状態で走行する第２の仮想車両を、前記隣接車線に設定し、
前記速度生成部は、前記参照車両の状態と、前記仮想車両設定部により設定された前記第２の仮想車両の状態とに基づいて、前記自車両が前記ターゲット位置に至るまでの前記自車両の目標速度を生成する、
請求項４に記載の車両制御装置。
【請求項７】
前記速度生成部は、前記第１の車両に追従して走行するための前記自車両の目標速度を生成している場合において、前記自車線上の障害物を回避するために前記自車線と前記隣接車線との間を走行する場合に、前記参照車両の状態に基づいて、前記自車両の目標速度を生成する、
請求項３に記載の車両制御装置。
【請求項８】
前記速度生成部は、前記第１の車両に追従して走行するための前記自車両の目標速度を生成している場合に、前記参照車両の状態に基づいて、前記自車両の目標速度を生成する、
請求項１に記載の車両制御装置。
【請求項９】
車載コンピュータが、
自車両の周辺を走行する周辺車両の存在および状態を検出し、
前記存在および状態を検出した前記周辺車両のうち、前記自車両が存在する自車線において、前記自車両の前方に存在する第１の車両と、前記自車線に隣接する隣接車線において、前記自車両の前方に存在する第２の車両とのうち、進行方向に関して前記自車両に近い方の参照車両の状態に基づいて、前記自車両の目標速度を生成し、
前記生成した前記目標速度に基づいて、少なくとも前記自車両の加減速を自動的に制御し、
進行方向に関する前記第１の車両および前記第２の車両の前記自車両に対する相対距離が同等または所定範囲内である場合、前記第１の車両および前記第２の車両のうち、より速度の小さい車両を前記参照車両として前記自車両の目標速度を生成する、
車両制御方法。
【請求項１０】
車載コンピュータに、
自車両の周辺を走行する周辺車両の存在および状態を検出させ、
前記存在および状態を検出させた前記周辺車両のうち、前記自車両が存在する自車線において、前記自車両の前方に存在する第１の車両と、前記自車線に隣接する隣接車線において、前記自車両の前方に存在する第２の車両とのうち、進行方向に関して前記自車両に近い方の参照車両の状態に基づいて、前記自車両の目標速度を生成させ、
前記生成させた前記目標速度に基づいて、少なくとも前記自車両の加減速を自動的に制御させ、
進行方向に関する前記第１の車両および前記第２の車両の前記自車両に対する相対距離が同等または所定範囲内である場合、前記第１の車両および前記第２の車両のうち、より速度の小さい車両を前記参照車両として前記自車両の目標速度を生成させる、
車両制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両制御装置、車両制御方法、および車両制御プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自車両の加減速と操舵のうち一方または双方を自動的に制御する技術について研究が進められている。これに関連して、入力装置の入力に基づいて車線変更の支援を開始する支援開始部と、自車と他車の相対距離及び相対速度を検出する検出部と、検出部が検出した相対距離及び相対速度に基づいて自車が車線変更した時の衝突危険度を他車に対して算出する算出部と、相対距離、相対速度及び衝突危険度に基づいて車線変更の可否を判断する第１の判断部と、第１の判断部が車線変更できないと判断した場合、相対距離及び相対速度に基づいて車線変更する目標スペースを決定する決定部と、目標スペースに車線変更できるスペースがあるか否かを判断する第２の判断部と、第２の判断部が前記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、スペースがあると判断した場合、車線変更可能位置へ向けて目標速度を設定する設定部と、自車の速度が目標速度となるように制御する制御部とを備える走行支援装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−０７８７３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の技術では、自動運転時に車両乗員に不安感を与える場合があった。
【０００５】
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、より安心感を与える自動運転を実現することができる車両制御装置、車両制御方法、および車両制御プログラムを提供することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の発明は、自車両の周辺を走行する周辺車両の存在および状態を検出する検出部と、前記検出部により存在および状態が検出された前記周辺車両のうち、前記自車両が存在する自車線において、前記自車両の前方に存在する第１の車両と、前記自車線に隣接する隣接車線において、前記自車両の前方に存在する第２の車両とのうち、進行方向に関して前記自車両に近い方の参照車両の状態に基づいて、前記自車両の目標速度を生成する速度生成部と、前記速度生成部により生成された前記目標速度に基づいて、少なくとも前記自車両の加減速を自動的に制御する走行制御部と、を備え、前記速度生成部は、進行方向に関する前記第１の車両および前記第２の車両の前記自車両に対する相対距離が同等または所定範囲内である場合、前記第１の車両および前記第２の車両のうち、より速度の小さい車両を前記参照車両として前記自車両の目標速度を生成する車両制御装置である。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の車両制御装置において、前記自車線と前記隣接車線とのうち前記参照車両が存在しない側の車線に、前記参照車両の側方に前記参照車両と同じ状態で走行する第１の仮想車両を設定する仮想車両設定部を更に備え、前記速度生成部が、前記参照車両の状態および前記仮想車両設定部により設定された前記第１の仮想車両の状態に基づいて、前記自車両の目標速度を生成するものである。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の車両制御装置において、前記速度生成部が、前記自車両が、前記自車線から前記隣接車線に車線変更する場合、または前記自車両が、前記自車線と前記隣接車線との間を走行する場合に、前記参照車両の状態に基づいて、前記自車両の目標速度を生成するものである。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の車両制御装置において、前記自車両が前記自車線から前記隣接車線に車線変更する場合に、前記自車両が前記隣接車線に車線変更する際に目標とするターゲット位置を設定する設定部をさらに備え、前記速度生成部が、前記自車両が前記自車線から前記隣接車線に車線変更する場合に、前記周辺車両のうち前記ターゲット位置の直前を走行する車両を前記第２の車両として扱い、前記参照車両の状態と、前記ターゲット位置の直後を走行する前記第３の車両との状態に基づいて、前記自車両が前記ターゲット位置に至るまでの前記自車両の目標速度を生成するものである。
【００１０】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の車両制御装置において、前記速度生成部により生成された目標速度に基づいて、前記自車両が前記ターゲット位置に車線変更可能か否かを判定する車線変更可否判定部を更に備え、前記速度生成部が、前記自車両が前記自車線から前記隣接車線に車線変更する場合に、前記参照車両の状態と、前記ターゲット位置の直後を走行する前記第３の車両の状態とに基づいて生成した前記自車両の目標速度に基づき前記車線変更可否判定部により車線変更が可能でないと判定された場合、前記第１の車両の状態と、前記第２の車両の状態と、前記第３の車両の状態とに基づいて、前記自車両が前記ターゲット位置に至るまでの前記自車両の目標速度を再生成するものである。
【００１１】
請求項６に記載の発明は、請求項４に記載の車両制御装置において、前記仮想車両設定部が、前記検出部により前記ターゲット位置の直後を走行する前記周辺車両が検出されない場合、前記検出部により検出された前記周辺車両のうちの前記自車両の直後を走行する第４の車両と同じ状態で走行する第２の仮想車両を、前記隣接車線に設定し、前記速度生成部が、前記参照車両の状態と、前記仮想車両設定部により設定された前記第２の仮想車両の状態とに基づいて、前記自車両が前記ターゲット位置に至るまでの前記自車両の目標速度を生成するものである。
【００１２】
請求項７に記載の発明は、請求項３に記載の車両制御装置において、前記速度生成部が、前記第１の車両に追従して走行するための前記自車両の目標速度を生成している場合において、前記自車線上の障害物を回避するために前記自車線と前記隣接車線との間を走行する場合に、前記参照車両の状態に基づいて、前記自車両の目標速度を生成するものである。
【００１３】
請求項８に記載の発明は、請求項１に記載の車両制御装置において、前記速度生成部が、前記第１の車両に追従して走行するための前記自車両の目標速度を生成している場合に、前記参照車両の状態に基づいて、前記自車両の目標速度を生成するものである。
【００１４】
請求項９に記載の発明は、車載コンピュータが、自車両の周辺を走行する周辺車両の存在および状態を検出し、前記存在および状態を検出した前記周辺車両のうち、前記自車両が存在する自車線において、前記自車両の前方に存在する第１の車両と、前記自車線に隣接する隣接車線において、前記自車両の前方に存在する第２の車両とのうち、進行方向に関して前記自車両に近い方の参照車両の状態に基づいて、前記自車両の目標速度を生成し、前記生成した前記目標速度に基づいて、少なくとも前記自車両の加減速を自動的に制御し、進行方向に関する前記第１の車両および前記第２の車両の前記自車両に対する相対距離が同等または所定範囲内である場合、前記第１の車両および前記第２の車両のうち、より速度の小さい車両を前記参照車両として前記自車両の目標速度を生成する車両制御方法である。
【００１５】
請求項１０に記載の発明は、車載コンピュータに、自車両の周辺を走行する周辺車両の存在および状態を検出させ、前記存在および状態を検出させた前記周辺車両のうち、前記自車両が存在する自車線において、前記自車両の前方に存在する第１の車両と、前記自車線に隣接する隣接車線において、前記自車両の前方に存在する第２の車両とのうち、進行方向に関して前記自車両に近い方の参照車両の状態に基づいて、前記自車両の目標速度を生成させ、前記生成させた前記目標速度に基づいて、少なくとも前記自車両の加減速を自動的に制御させ、進行方向に関する前記第１の車両および前記第２の車両の前記自車両に対する相対距離が同等または所定範囲内である場合、前記第１の車両および前記第２の車両のうち、より速度の小さい車両を前記参照車両として前記自車両の目標速度を生成させる車両制御プログラムである。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１、９、１０に記載の発明によれば、第１の車両および第２の車両のうち、進行方向に関して自車両に近い方の参照車両の状態に基づいて、自車両の目標速度を生成するため、より安心感を与える自動運転を実現することができる。
【００１７】
請求項２に記載の発明によれば、自車線と隣接車線とのうち参照車両が存在しない側の車線に、参照車両の側方に参照車両と同じ状態で走行する第１の仮想車両を設定し、参照車両の状態および第１の仮想車両の状態に基づいて、自車両の目標速度を生成するため、さらに安心感を与える自動運転を実現することができる。
【００１８】
請求項３に記載の発明によれば、自車両が、自車線から隣接車線に車線変更する場合、または自車両が、自車線と隣接車線との間を走行する場合に、参照車両の状態に基づいて、自車両の目標速度を生成するため、自車両の走行状態に応じて、さらに安心感を与える自動運転を実現することができる。
【００１９】
請求項４に記載の発明によれば、自車両が自車線から隣接車線に車線変更する場合に、車線変更する際に目標とするターゲット位置を設定し、周辺車両のうちターゲット位置の直前を走行する車両を第２の車両として扱い、参照車両の状態と、ターゲット位置の直後を走行する第３の車両との状態に基づいて、自車両がターゲット位置に至るまでの自車両の目標速度を生成するため、車線変更時にさらに安心感を与える自動運転を実現することができる。
【００２０】
請求項５に記載の発明によれば、目標速度に基づいて、自車両がターゲット位置に車線変更可能か否かを判定し、自車両が自車線から前隣接車線に車線変更する場合に、参照車両の状態と、ターゲット位置の直後を走行する第３の車両の状態とに基づいて生成した自車両の目標速度に基づき車線変更が可能でないと判定された場合、第１の車両の状態と、第２の車両の状態と、第３の車両の状態とに基づいて、自車両がターゲット位置に至るまでの自車両の目標速度を再生成するため、車線変更時にさらに安心感を与える自動運転を実現することができる。
【００２１】
請求項６に記載の発明によれば、ターゲット位置の直後を走行する周辺車両が検出されない場合、周辺車両のうちの自車両の直後を走行する第４の車両と同じ状態で走行する第２の仮想車両を隣接車線に設定し、参照車両の状態と、第２の仮想車両の状態とに基づいて、自車両がターゲット位置に至るまでの自車両の目標速度を生成するため、車線変更時にさらに安心感を与える自動運転を実現することができる。
【００２２】
請求項７に記載の発明によれば、第１の車両に追従して走行するための自車両の目標速度を生成している場合において、自車線上の障害物を回避するために自車線と隣接車線との間を走行する場合に、参照車両の状態に基づいて、自車両の目標速度を生成するため、障害物の回避時にさらに安心感を与える自動運転を実現することができる。
【００２３】
請求項８に記載の発明によれば、第１の車両に追従して走行するための自車両の目標速度を生成している場合に、参照車両の状態に基づいて、自車両の目標速度を生成するため、第１の車両の追従走行時にさらに安心感を与える自動運転を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】第１の実施形態における車両制御装置１００が搭載された車両の有する構成要素を示す図である。
【図２】第１の実施形態に係る車両制御装置１００を中心とした自車両Ｍの機能構成図である。
【図３】自車位置認識部１０２により走行車線Ｌ１に対する自車両Ｍの相対位置が認識される様子を示す図である。
【図４】ある区間について生成された行動計画の一例を示す図である。
【図５】第１軌道生成部１１２により生成される軌道の一例を示す図である。
【図６】仮想車両を設定する場面の一例を示す図である。
【図７】仮想車両を設定する場面の他の例を示す図である。
【図８】仮想車両を設定する場面の他の例を示す図である。
【図９】仮想車両を設定する場面の他の例を示す図である。
【図１０】禁止領域ＲＡの設定方法を説明するための図である。
【図１１】第２軌道生成部１２４による軌道の生成方法を説明するための図である。
【図１２】前走車両ｍＡ、前方基準車両ｍＢ、仮想車両ｖｍＢ、および後方基準車両ｍＣの速度を一定とした速度モデルの一例を示す図である。
【図１３】前走車両ｍＡ、仮想車両ｖｍＡ、前方基準車両ｍＢ、および後方基準車両ｍＣの速度を一定とした速度モデルの一例を示す図である。
【図１４】第１の実施形態における車線変更制御部１２０の処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【図１５】第１の実施形態の変形例における車線変更制御部１２０の処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【図１６】比較例、すなわち自車両Ｍが車線変更しようとしていない隣接車線を走行する車両を考慮せずに軌道を生成する場面の一例を示す図である。
【図１７】第１の実施形態における自車両Ｍが車線変更しようとしていない隣接車線を走行する車両を考慮して軌道を生成する場面の一例を示す図である。
【図１８】前走車両ｍＡ、前方基準車両ｍＢ、仮想車両ｖｍＥ、および後方基準車両ｍＣの速度を一定とした速度モデルの一例を示す図である。
【図１９】第３の実施形態に係る車両制御装置１００Ｂを中心とした自車両Ｍの機能構成図である。
【図２０】障害物を回避する際に仮想車両を設定する場面の一例を示す図である。
【図２１】第４の実施形態に係る車両制御装置１００Ｃを中心とした自車両Ｍの機能構成図である。
【図２２】追従走行中に仮想車両が設定される場面の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、図面を参照し、本発明の車両制御装置、車両制御方法、および車両制御プログラムの実施形態について説明する。
【００２６】
＜第１の実施形態＞
［車両構成］
図１は、第１の実施形態に係る車両制御装置１００が搭載された車両（以下、自車両Ｍと称する）の有する構成要素を示す図である。車両制御装置１００が搭載される車両は、例えば、二輪や三輪、四輪等の自動車であり、ディーゼルエンジンやガソリンエンジン等の内燃機関を動力源とした自動車や、電動機を動力源とした電気自動車、内燃機関および電動機を兼ね備えたハイブリッド自動車等を含む。また、上述した電気自動車は、例えば、二次電池、水素燃料電池、金属燃料電池、アルコール燃料電池等の電池により放電される電力を使用して駆動する。
【００２７】
図１に示すように、自車両Ｍには、ファインダ２０−１から２０−７、レーダ３０−１から３０−６、およびカメラ４０等のセンサと、ナビゲーション装置５０と、上述した車両制御装置１００とが搭載される。ファインダ２０−１から２０−７は、例えば、照射光に対する散乱光を測定し、対象までの距離を測定するＬＩＤＡＲ（Light Detection and Ranging、或いはLaser Imaging Detection and Ranging）である。例えば、ファインダ２０−１は、フロントグリル等に取り付けられ、ファインダ２０−２および２０−３は、車体の側面やドアミラー、前照灯内部、側方灯付近等に取り付けられる。ファインダ２０−４は、トランクリッド等に取り付けられ、ファインダ２０−５および２０−６は、車体の側面や尾灯内部等に取り付けられる。上述したファインダ２０−１から２０−６は、例えば、水平方向に関して１５０度程度の検出領域を有している。また、ファインダ２０−７は、ルーフ等に取り付けられる。ファインダ２０−７は、例えば、水平方向に関して３６０度の検出領域を有している。
【００２８】
上述したレーダ３０−１および３０−４は、例えば、奥行き方向の検出領域が他のレーダよりも広い長距離ミリ波レーダである。また、レーダ３０−２、３０−３、３０−５、３０−６は、レーダ３０−１および３０−４よりも奥行き方向の検出領域が狭い中距離ミリ波レーダである。以下、ファインダ２０−１から２０−７を特段区別しない場合は、単に「ファインダ２０」と記載し、レーダ３０−１から３０−６を特段区別しない場合は、単に「レーダ３０」と記載する。レーダ３０は、例えば、ＦＭ−ＣＷ（Frequency Modulated Continuous Wave）方式によって物体を検出する。
【００２９】
カメラ４０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４０は、フロントウィ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４０は、例えば周期的に繰り返し自車両Ｍの前方を撮像する。
【００３０】
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。
【００３１】
図２は、第１の実施形態に係る車両制御装置１００を中心とした自車両Ｍの機能構成図である。自車両Ｍには、ファインダ２０、レーダ３０、およびカメラ４０の他、ナビゲーション装置５０と、車両センサ６０と、操作デバイス７０と、操作検出センサ７２と、切替スイッチ８０と、走行駆動力出力装置９０と、ステアリング装置９２と、ブレーキ装置９４と、車両制御装置１００とが搭載される。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。
【００３２】
ナビゲーション装置５０は、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）受信機や地図情報（ナビ地図）、ユーザインターフェースとして機能するタッチパネル式表示装置、スピーカ、マイク等を有する。ナビゲーション装置５０は、ＧＮＳＳ受信機によって自車両Ｍの位置を特定し、その位置からユーザによって指定された目的地までの経路を導出する。ナビゲーション装置５０により導出された経路は、経路情報１５４として記憶部１５０に格納される。自車両Ｍの位置は、車両センサ６０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。また、ナビゲーション装置５０は、車両制御装置１００が手動運転モードを実行している際に、目的地に至る経路について音声やナビ表示によって案内を行う。なお、自車両Ｍの位置を特定するための構成は、ナビゲーション装置５０とは独立して設けられてもよい。また、ナビゲーション装置５０は、例えば、ユーザ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一機能によって実現されてもよい。この場合、端末装置と車両制御装置１００との間で無線または有線による通信によって情報の送受信が行われる。
【００３３】
車両センサ６０は、車速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。
【００３４】
走行駆動力出力装置９０は、例えば、自車両Ｍが内燃機関を動力源とした自動車である場合、エンジンおよびエンジンを制御するエンジンＥＣＵ（Electronic Control Unit）を備え、自車両Ｍが電動機を動力源とした電気自動車である場合、走行用モータおよび走行用モータを制御するモータＥＣＵを備え、自車両Ｍがハイブリッド自動車である場合、エンジンおよびエンジンＥＣＵと走行用モータおよびモータＥＣＵを備える。走行駆動力出力装置９０がエンジンのみを含む場合、エンジンＥＣＵは、後述する走行制御部１３０から入力される情報に従って、エンジンのスロットル開度やシフト段等を調整し、車両が走行するための走行駆動力（トルク）を出力する。また、走行駆動力出力装置９０が走行用モータのみを含む場合、モータＥＣＵは、走行制御部１３０から入力される情報に従って、走行用モータに与えるＰＷＭ信号のデューティ比を調整し、上述した走行駆動力を出力する。また、走行駆動力出力装置９０がエンジンおよび走行用モータを含む場合、エンジンＥＣＵおよびモータＥＣＵの双方は、走行制御部１３０から入力される情報に従って、互いに協調して走行駆動力を制御する。
【００３５】
ステアリング装置９２は、例えば、電動モータと、ステアリングトルクセンサと、操舵角センサ等を備える。電動モータは、例えば、ラックアンドピニオン機構等に力を作用させて転舵輪の向きを変更する。ステアリングトルクセンサは、例えば、ステアリングホイールを操作したときのトーションバーのねじれをステアリングトルク（操舵力）として検出する。操舵角センサは、例えば、操舵角（または実舵角）を検出する。ステアリング装置９２は、走行制御部１３０から入力される情報に従って、電動モータを駆動させ、転舵輪の向きを変更する。
【００３６】
ブレーキ装置９４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、制動制御部とを備える電動サーボブレーキ装置である。電動サーボブレーキ装置の制動制御部は、走行制御部１３０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。電動サーボブレーキ装置は、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９４は、上記説明した電動サーボブレーキ装置に限らず、電子制御式油圧ブレーキ装置であってもよい。電子制御式油圧ブレーキ装置は、走行制御部１３０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。また、ブレーキ装置９４は、回生ブレーキを含んでもよい。この回生ブレーキは、走行駆動力出力装置９０に含まれ得る走行用モータにより発電された電力を利用する。
【００３７】
操作デバイス７０は、例えば、アクセルペダルやステアリングホイール、ブレーキペダル、シフトレバー等を含む。操作デバイス７０には、運転者による操作の有無や量を検出する操作検出センサ７２が取り付けられている。操作検出センサ７２は、例えば、アクセル開度センサ、ステアリングトルクセンサ、ブレーキセンサ、シフト位置センサ等を含む。操作検出センサ７２は、検出結果としてのアクセル開度、ステアリングトルク、ブレーキ踏量、シフト位置等を走行制御部１３０に出力する。なお、これに代えて、操作検出センサ７２の検出結果が、直接的に走行駆動力出力装置９０、ステアリング装置９２、またはブレーキ装置９４に出力されてもよい。
【００３８】
切替スイッチ８０は、運転者等によって操作されるスイッチである。切替スイッチ８０は、例えば、ステアリングホイールやガーニッシュ（ダッシュボード）等に設置される機械式のスイッチであってもよいし、ナビゲーション装置５０のタッチパネルに設けられるＧＵＩ（Graphical User Interface）スイッチであってもよい。切替スイッチ８０は、運転者等の操作を受け付け、走行制御部１３０による制御モードを自動運転モードまたは手動運転モードのいずれか一方に指定する制御モード指定信号を生成し、制御切替部１４０に出力する。自動運転モードとは、上述したように、運転者が操作を行わない（或いは手動運転モードに比して操作量が小さい、または操作頻度が低い）状態で走行する運転モードであり、より具体的には、行動計画に基づいて走行駆動力出力装置９０、ステアリング装置９２、およびブレーキ装置９４の一部または全部を制御する運転モードである。
【００３９】
［車両制御装置］
以下、車両制御装置１００について説明する。車両制御装置１００は、例えば、自車位置認識部１０２と、外界認識部１０４と、行動計画生成部１０６と、走行態様決定部１１１と、第１軌道生成部１１２と、車線変更制御部１２０と、走行制御部１３０と、制御切替部１４０と、記憶部１５０とを備える。
【００４０】
自車位置認識部１０２、外界認識部１０４、行動計画生成部１０６、走行態様決定部１１１、第１軌道生成部１１２、車線変更制御部１２０、走行制御部１３０、および制御切替部１４０のうち一部または全部は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサがプログラムを実行することにより実現されてよい。また、これらのうち一部または全部は、ＬＳＩ（Large Scale Integration）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等のハードウェアによって実現されてもよい。
【００４１】
記憶部１５０は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）等の不揮発性の記憶媒体と、ＲＡＭ（Random Access Memory）、レジスタ等の揮発性の記憶媒体とにより実現されてよい。プロセッサが実行するプログラムは、予め記憶部１５０の不揮発性の記憶媒体に格納されていてもよいし、車載インターネット設備等を介して外部装置からダウンロードされてもよい。また、プログラムは、そのプログラムを格納した可搬型記憶媒体が図示しないドライブ装置に装着されることで記憶部１５０にインストールされてもよい。
【００４２】
自車位置認識部１０２は、記憶部１５０に格納された地図情報１５２と、ファインダ２０、レーダ３０、カメラ４０、ナビゲーション装置５０、または車両センサ６０から入力される情報とに基づいて、自車両Ｍが走行している車線（走行車線）、および、走行車線に対する自車両Ｍの相対位置を認識する。地図情報１５２は、例えば、ナビゲーション装置５０が有するナビ地図よりも高精度な地図情報であり、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。より具体的には、地図情報１５２には、道路情報と、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る。道路情報には、高速道路、有料道路、国道、都道府県道といった道路の種別を表す情報や、道路の車線数、各車線の幅員、道路の勾配、道路の位置（経度、緯度、高さを含む３次元座標）、車線のカーブの曲率、車線の合流および分岐ポイントの位置、道路に設けられた標識等の情報が含まれる。交通規制情報には、工事や交通事故、渋滞等によって車線が封鎖されているといった情報が含まれる。
【００４３】
図３は、自車位置認識部１０２により走行車線Ｌ１に対する自車両Ｍの相対位置が認識される様子を示す図である。自車位置認識部１０２は、例えば、自車両Ｍの基準点Ｇ（例えば重心）の走行車線中央ＣＬからの乖離ＯＳ、および自車両Ｍの進行方向の走行車線中央ＣＬを連ねた線に対してなす角度θを、走行車線Ｌ１に対する自車両Ｍの相対位置として認識する。なお、これに代えて、自車位置認識部１０２は、自車線Ｌ１のいずれかの側端部に対する自車両Ｍの基準点の位置などを、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。
【００４４】
外界認識部１０４は、ファインダ２０、レーダ３０、カメラ４０等から入力される情報に基づいて、周辺車両の位置、および速度、加速度等の状態を認識する。本実施形態における周辺車両とは、自車両Ｍの周辺を走行する車両であって、自車両Ｍと同じ方向に走行する車両である。周辺車両の位置は、他車両の重心やコーナー等の代表点で表されてもよいし、他車両の輪郭で表現された領域で表されてもよい。周辺車両の「状態」とは、上記各種機器の情報に基づいて周辺車両の加速度、車線変更をしているか否か（あるいは車線変更をしようとしているか否か）を含んでもよい。また、外界認識部１０４は、周辺車両に加えて、ガードレールや電柱、駐車車両、歩行者、その他の物体の位置を認識してもよい。外界認識部１０４は、「検出部」の一例である。
【００４５】
行動計画生成部１０６は、所定の区間における行動計画を生成する。所定の区間とは、例えば、ナビゲーション装置５０により導出された経路のうち、高速道路等の有料道路を通る区間である。なお、これに限らず、行動計画生成部１０６は、任意の区間について行動計画を生成してもよい。
【００４６】
行動計画は、例えば、順次実行される複数のイベントで構成される。イベントには、例えば、自車両Ｍを減速させる減速イベントや、自車両Ｍを加速させる加速イベント、走行車線を逸脱しないように自車両Ｍを走行させるレーンキープイベント、走行車線を変更させる車線変更イベント、自車両Ｍに前走車両を追い越させる追い越しイベント、分岐ポイントにおいて所望の車線に変更させたり、現在の走行車線を逸脱しないように自車両Ｍを走行させたりする分岐イベント、車線合流ポイントにおいて自車両Ｍを加減速させ、走行車線を変更させる合流イベント等が含まれる。例えば、有料道路（例えば高速道路等）においてジャンクション（分岐点）が存在する場合、車両制御装置１００は、自動運転モードにおいて、自車両Ｍを目的地の方向に進行するように車線を変更したり、車線を維持したりする必要がある。従って、行動計画生成部１０６は、地図情報１５２を参照して経路上にジャンクションが存在していると判明した場合、現在の自車両Ｍの位置（座標）から当該ジャンクションの位置（座標）までの間に、目的地の方向に進行することができる所望の車線に車線変更するための車線変更イベントを設定する。なお、行動計画生成部１０６によって生成された行動計画を示す情報は、行動計画情報１５６として記憶部１５０に格納される。
【００４７】
図４は、ある区間について生成された行動計画の一例を示す図である。図示するように、行動計画生成部１０６は、目的地までの経路に従って走行した場合に生じる場面を分類し、個々の場面に即したイベントが実行されるように行動計画を生成する。なお、行動計画生成部１０６は、自車両Ｍの状況変化に応じて動的に行動計画を変更してもよい。
【００４８】
行動計画生成部１０６は、例えば、生成した行動計画を、外界認識部１０４によって認識された外界の状態に基づいて変更（更新）してもよい。一般的に、車両が走行している間、外界の状態は絶えず変化する。特に、複数の車線を含む道路を自車両Ｍが走行する場合、他車両との距離間隔は相対的に変化する。例えば、前方の車両が急ブレーキを掛けて減速したり、隣の車線を走行する車両が自車両Ｍ前方に割り込んで来たりする場合、自車両Ｍは、前方の車両の挙動や、隣接する車線の車両の挙動に合わせて速度や車線を適宜変更しつつ走行する必要がある。従って、行動計画生成部１０６は、上述したような外界の状態変化に応じて、制御区間ごとに設定したイベントを変更してもよい。
【００４９】
具体的には、行動計画生成部１０６は、車両走行中に外界認識部１０４によって認識された他車両の速度が閾値を超えたり、自車線に隣接する車線を走行する他車両の移動方向が自車線方向に向いたりした場合に、自車両Ｍが走行予定の運転区間に設定されたイベントを変更する。例えば、レーンキープイベントの後に車線変更イベントが実行されるようにイベントが設定されている場合において、外界認識部１０４の認識結果によって当該レーンキープイベント中に車線変更先の車線後方から車両が閾値以上の速度で進行してきたことが判明した場合、行動計画生成部１０６は、レーンキープイベントの次のイベントを車線変更から減速イベントやレーンキープイベント等に変更する。この結果、車両制御装置１００は、外界の状態に変化が生じた場合においても、安全に自車両Ｍを自動走行させることができる。
【００５０】
［レーンキープイベント］
走行態様決定部１１１は、行動計画に含まれるレーンキープイベントが走行制御部１３０により実施される際に、定速走行、追従走行、減速走行、カーブ走行、障害物回避走行などのうちいずれかの走行態様を決定する。例えば、走行態様決定部１１１は、自車両の前方に他車両が存在しない場合に、走行態様を定速走行に決定する。また、走行態様決定部１１１は、前走車両に対して追従走行するような場合に、走行態様を追従走行に決定する。前走車両とは、自車両Ｍが走行する車線において、自車両Ｍの前方を走行する車両である。前方車両は、「第１の車両」の一例である。また、走行態様決定部１１１は、外界認識部１０４により前走車両の減速が認識された場合や、停車や駐車などのイベントを実施する場合に、走行態様を減速走行に決定する。また、走行態様決定部１１１は、外界認識部１０４により自車両Ｍがカーブ路に差し掛かったことが認識された場合に、走行態様をカーブ走行に決定する。また、走行態様決定部１１１は、外界認識部１０４により自車両Ｍの前方に障害物が認識された場合に、走行態様を障害物回避走行に決定する。
【００５１】
第１軌道生成部１１２は、走行態様決定部１１１により決定された走行態様に基づいて、軌道を生成する。軌道とは、自車両Ｍが走行態様決定部１１１により決定された走行態様に基づいて走行する場合に、到達することが想定される将来の目標位置を、所定時間ごとにサンプリングした点の集合（軌跡）である。以下、この点のことを軌道点と称する場合がある。
【００５２】
図５は、第１軌道生成部１１２により生成される軌道の一例を示す図である。図中（Ａ）に示すように、例えば、第１軌道生成部１１２は、自車両Ｍの現在位置を基準に、現時刻から所定時間Δｔ経過するごとに、Ｋ（１）、Ｋ（２）、Ｋ（３）、…といった将来の目標位置を自車両Ｍの軌道として設定する。以下、これら目標位置を区別しない場合、単に「目標位置Ｋ」と表記する。例えば、目標位置Ｋの個数は、目標時間Ｔに応じて決定される。例えば、第１軌道生成部１１２は、目標時間Ｔを５秒とした場合、この５秒間において、所定時間Δｔ（例えば０．１秒）刻みで目標位置Ｋを走行車線の中央線上に設定し、これら複数の目標位置Ｋの配置間隔を走行態様に基づいて決定する。第１軌道生成部１１２は、例えば、走行車線の中央線を、地図情報１５２に含まれる車線の幅員等の情報から導出してもよいし、予め地図情報１５２に含まれている場合に、この地図情報１５２から取得してもよい。
【００５３】
例えば、上述した走行態様決定部１１１により走行態様が定速走行に決定された場合、第１軌道生成部１１２は、図中（Ａ）に示すように、等間隔で複数の目標位置Ｋを設定して軌道を生成する。また、走行態様決定部１１１により走行態様が減速走行に決定された場合（追従走行において前走車両が減速した場合も含む）、第１軌道生成部１１２は、図中（Ｂ）に示すように、到達する時刻がより早い目標位置Ｋほど間隔を広くし、到達する時刻がより遅い目標位置Ｋほど間隔を狭くして軌道を生成する。これにより、自車両Ｍからの到達する時刻が遅い目標位置Ｋが自車両Ｍの現在位置と近づくため、後述する走行制御部１３０が自車両Ｍを減速させることになる。
【００５４】
また、図中（Ｃ）に示すように、道路がカーブ路である場合に、走行態様決定部１１１は、走行態様をカーブ走行に決定する。この場合、第１軌道生成部１１２は、例えば、道路の曲率に応じて、複数の目標位置Ｋを自車両Ｍの進行方向に対する横位置（車線幅方向の位置）を変更しながら配置して軌道を生成する。また、図中（Ｄ）に示すように、自車両Ｍの前方の道路上に人間や停止車両等の障害物ＯＢが存在する場合、走行態様決定部１１１は、走行態様を障害物回避走行に決定する。この場合、第１軌道生成部１１２は、この障害物ＯＢを回避して走行するように、複数の目標位置Ｋを配置して軌道を生成する。
【００５５】
［車線変更イベント］
車線変更制御部１２０は、行動計画に含まれる車線変更イベントが走行制御部１３０により実施される際の制御を行う。車線変更制御部１２０は、例えば、ターゲット位置設定部１２１と、仮想車両設定部１２２と、車線変更可否判定部１２３と、第２軌道生成部１２４とを備える。なお、車線変更制御部１２０は、車線変更イベントに限られず、分岐イベントや合流イベントが走行制御部１３０により実施される際に、後述する処理を行ってもよい。
【００５６】
ターゲット位置設定部１２１は、自車両が進行すべき車線（隣接車線）に向けて車線変更する際のターゲット位置ＴＡを設定する。ターゲット位置ＴＡは、例えば隣接車線において選択された２台の周辺車両の間に設定される相対的な位置である。以下、隣接車線を走行する上記「２台の周辺車両」のうち、ターゲット位置ＴＡの直前を走行する車両を前方基準車両ｍＢと称する。また、ターゲット位置ＴＡの直後を走行する車両を後方基準車両ｍＣと称する。前方基準車両ｍＢは、「第２の車両」の一例であり、後方基準車両ｍＣは、「第３の車両」の一例である。
【００５７】
また、ターゲット位置設定部１２１は、後述する仮想車両設定部１２２により設定された仮想車両と、特定した車両との間にターゲット位置ＴＡを設定してよい。また、ターゲット位置設定部１２１は、いずれの車両も特定できない場合であっても、仮想車両設定部１２２により設定された複数の仮想車両の間にターゲット位置ＴＡを設定してよい。仮想車両の設定については後述する。
【００５８】
なお、ターゲット位置設定部１２１は、隣接車線Ｌ２上において、ターゲット位置ＴＡを複数設定し、これら複数のターゲット位置ＴＡから１つ（或いは所定数）のターゲット位置ＴＡを選択してもよい。例えば、ターゲット位置設定部１２１は、後方基準車両の後方（後方基準車両と、その後方に存在する車両との間）と、前方基準車両の前方（前方基準車両と、その前方に存在する車両との間）と、前方基準車両と後方基準車両との間にそれぞれターゲット位置ＴＡを設定し、これら複数のターゲット位置ＴＡから１つのターゲット位置ＴＡを選択してもよい。なお、本実施形態では説明を簡略化するために、ターゲット位置設定部１２１は、前方基準車両（または前方基準車両として扱われる仮想車両）と後方基準車両（または後方基準車両として扱われる仮想車両）との間に１つのターゲット位置ＴＡを設定するものとして説明する。
【００５９】
仮想車両設定部１２２は、ターゲット位置設定部１２１により設定されたターゲット位置ＴＡの直前を走行する前方基準車両と、自車両Ｍが走行する自車線を走行し、且つ自車両Ｍの直前を走行する車両（以下、前走車両と称する）とのそれぞれの位置（自車両Ｍに対する相対的な位置）を比較して、車両の進行方向（後述する図６のｘ方向）に関して、より自車両Ｍに近い方の車両（参照車両）を仮想的に擬した仮想車両を、参照車両が存在しない側の車線に設定する。以下、前走車両、前方基準車両、後方基準車両には、それぞれ符号ｍＡ、ｍＢ、ｍＣを付して説明する。
【００６０】
例えば、仮想車両設定部１２２は、前走車両ｍＡおよび前方基準車両ｍＢのうち、車両の進行方向に関して、前走車両ｍＡの方が自車両Ｍに近い場合、前走車両ｍＡを仮想的に擬した仮想車両ｖｍＡを、隣接車線における前走車両ｍＡの側方に設定する。また、仮想車両設定部１２２は、前走車両ｍＡおよび前方基準車両ｍＢのうち、車両の進行方向に関して、前方基準車両ｍＢの方が自車両Ｍに近い場合、前方基準車両ｍＢを仮想的に擬した仮想車両ｖｍＢを、自車線における前方基準車両ｍＢの側方に設定する。この際、仮想車両設定部１２２は、参照車両（前走車両ｍＡまたは前方基準車両ｍＢ）と同じ速度で走行するものとして、仮想車両（ｖｍＡまたはｖｍＢ）を設定する。
【００６１】
図６は、仮想車両を設定する場面の一例を示す図である。図中に示すＬ１、Ｌ２は、それぞれ自車線、隣接車線を表している。図示のように、仮想車両設定部１２２は、自車両Ｍの基準となる位置（図中では、自車両Ｍの前端）から、前走車両ｍＡの基準となる位置（図中では、前走車両ｍＡの後端）までのｘ方向に関する距離ｄＡと、前方基準車両ｍＢの基準となる位置（図中では、前方基準車両ｍＢの後端）までのｘ方向に関する距離ｄＢとを比較して、自車両Ｍにより近い方の車両を参照車両として選択する。図示の例では、距離ｄＡに比して距離ｄＢの方が短いため、前方基準車両ｍＢが参照車両に選択される。仮想車両設定部１２２は、この前方基準車両ｍＢを仮想的に擬した仮想車両ｖｍＢを、自車線Ｌ１における側方に設定する。側方とは、例えば、参照車両を、参照車両が存在しない側の車線の中央に射影した位置である。図示の例では、仮想車両設定部１２２は、前方基準車両ｍＢの後端と、仮想車両ｖｍＢの後端とを、図中ｘ方向に関して一致させて仮想車両ｖｍＢを設定している。
【００６２】
図６の例のように仮想車両ｖｍＢが設定された場合、仮想車両ｖｍＢが設定されない場合と同様に、ターゲット位置設定部１２１は、前方基準車両ｍＢと後方基準車両ｍＣとの間にターゲット位置ＴＡを設定する。
【００６３】
図７は、仮想車両を設定する場面の他の例を示す図である。図７の例では、距離ｄＢに比して距離ｄＡの方が短いため、前走車両ｍＡが参照車両として選択される。仮想車両設定部１２２は、この前走車両ｍＡを仮想的に擬した仮想車両ｖｍＡを、隣接車線Ｌ２における前走車両ｍＡの側方に設定する。図示の例では、仮想車両設定部１２２は、前走車両ｍＡの後端と、仮想車両ｖｍＡの後端とを、図中ｘ方向において一致させて仮想車両ｖｍＡを設定している。
【００６４】
図７の例のように仮想車両ｖｍＡが設定された場合、ターゲット位置設定部１２１は、仮想車両設定部１２２により隣接車線Ｌ２上に設定された仮想車両ｖｍＡと後方基準車両ｍＣとの間にターゲット位置ＴＡを設定する。一方、仮想車両ｖｍＡが設定されない場合、ターゲット位置設定部１２１は、前方基準車両ｍＢと後方基準車両ｍＣとの間にターゲット位置ＴＡを設定する。
【００６５】
なお、仮想車両設定部１２２は、前走車両ｍＡおよび前方基準車両ｍＢがｘ方向に関して同じ位置（自車両Ｍから等距離の位置）であった場合、より速度の遅い車両を参照車両として選択してよい。また、仮想車両設定部１２２は、前走車両ｍＡと前方基準車両ｍＢとの間の距離が所定範囲内であった場合、これら車両が同じ位置に存在しているものとして扱い、上述したように、より速度の遅い車両を参照車両として選択してよい。
【００６６】
また、仮想車両設定部１２２は、ターゲット位置設定部１２１がターゲット位置ＴＡを設定する際に、隣接車線を走行し、且つ自車両Ｍよりも後方を走行する車両が存在せずに、この車両を特定できない場合、自車線を走行し、且つ自車両Ｍの直後を走行する車両（以下、後続車両と称する）を仮想的に擬した仮想車両を、疑似的な後方基準車両ｍＣとして隣接車線に設定する。以下、後続車両には、符号ｍＤを付して説明する。例えば、仮想車両設定部１２２は、この後続車両ｍＤを仮想的に擬した仮想車両ｖｍＤを、後続車両ｍＤと同じ速度を有する状態で、隣接車線における後続車両ｍＤの側方に設定する。後続車両は、「第４の車両」の一例である。
【００６７】
図８は、仮想車両を設定する場面の他の例を示す図である。図示のように、仮想車両設定部１２２は、上述した前方基準車両ｍＢの設定方法と同様に、後続車両ｍＤを仮想的に擬した仮想車両ｖｍＤを、隣接車線Ｌ２における後続車両ｍＤの側方に設定する。図示の例では、仮想車両設定部１２２は、後続車両ｍＤの前端と、仮想車両ｖｍＤの前端とを、ｘ方向において一致させて仮想車両ｖｍＤを設定している。
【００６８】
図８の例のように仮想車両ｖｍＤが設定された場合、ターゲット位置設定部１２１は、前方基準車両ｍＢと、仮想車両設定部１２２により隣接車線Ｌ２上に設定された仮想車両ｖｍＤとの間にターゲット位置ＴＡを設定する。
【００６９】
また、仮想車両設定部１２２は、ターゲット位置設定部１２１がターゲット位置ＴＡを設定する際に後方基準車両ｍＣおよび後続車両ｍＤを特定できない場合、存在しない後方基準車両ｍＣを仮想的に擬した仮想車両ｖｍＣを、外界認識部１０４による周辺車両の認識領域の外縁に、所定の状態で設定してよい。すなわち、仮想車両設定部１２２は、ターゲット位置設定部１２１がターゲット位置ＴＡを設定する際に後方基準車両ｍＣおよび後続車両ｍＤを特定できない場合、所定の仮想車両を設定する。認識領域とは、例えば、ファインダ２０やレーダ３０、カメラ４０により周辺車両が物体として認識され得る限界の範囲である。また、外縁とは、認識領域と非認識領域との境界である。
【００７０】
図９は、仮想車両を設定する場面の他の例を示す図である。仮想車両設定部１２２は、車両を上から見た視点において、隣接車線Ｌ２の領域と、自車両Ｍから見て後方の認識領域ＤＲの外縁とがオーバーラップする位置（すなわち、自車両Ｍの後方における隣接車線）に、後方基準車両ｍＣを仮想的に擬した仮想車両ｖｍＣを設定してよい。この際、仮想車両設定部１２２は、例えば、想定される最高の速度を有する状態で仮想車両ｖｍＣを設定する。
【００７１】
図９の例のように仮想車両ｖｍＣが設定された場合、ターゲット位置設定部１２１は、前方基準車両ｍＢと、仮想車両設定部１２２により隣接車線Ｌ２上に設定された仮想車両ｖｍＣとの間にターゲット位置ＴＡを設定する。
【００７２】
なお、上述した後続車両ｍＤを仮想的に擬した仮想車両ｖｍＤと、後方基準車両ｍＣを仮想的に擬した仮想車両ｖｍＣとは、ターゲット位置設定部１２１によりターゲット位置ＴＡが設定される際に、後方基準車両ｍＣとして扱われる。
【００７３】
以下、ターゲット位置ＴＡの設定時のパターンについて列挙して説明する。例えば、ターゲット位置設定部１２１は、仮想車両設定部１２２により前走車両ｍＡの仮想車両ｖｍＡのみが設定された場合、仮想車両ｖｍＡと、後方基準車両ｍＣとの間にターゲット位置ＴＡを設定する。
【００７４】
また、ターゲット位置設定部１２１は、仮想車両設定部１２２により前方基準車両ｍＢの仮想車両ｖｍＢのみが設定された場合、前方基準車両ｍＢと、後方基準車両ｍＣとの間にターゲット位置ＴＡを設定する。
【００７５】
また、ターゲット位置設定部１２１は、仮想車両設定部１２２により後続車両ｍＤの仮想車両ｖｍＤのみが設定された場合、前方基準車両ｍＢと、仮想車両ｖｍＤとの間にターゲット位置ＴＡを設定する。
【００７６】
また、ターゲット位置設定部１２１は、仮想車両設定部１２２により存在しない後方基準車両ｍＣを擬した仮想車両ｖｍＣのみが設定された場合、前方基準車両ｍＢと、仮想車両ｖｍＣとの間にターゲット位置ＴＡを設定する。
【００７７】
また、ターゲット位置設定部１２１は、仮想車両設定部１２２により前走車両ｍＡの仮想車両ｖｍＡと、後続車両ｍＤの仮想車両ｖｍＤ或いは存在しない後方基準車両ｍＣの仮想車両ｖｍＣとが設定された場合、これら仮想車両の間にターゲット位置ＴＡを設定する。
【００７８】
車線変更可否判定部１２３は、後述する判定項目のうち一部または全部を行って、ターゲット位置設定部１２１により設定されたターゲット位置ＴＡに、自車両Ｍが車線変更可能か否かを判定する。以下の説明では、車線変更可否判定部１２３は、後述する判定を全て行い、ターゲット位置ＴＡに、自車両Ｍが車線変更可能か否かを判定するものとする。
【００７９】
［一次判定］
車線変更可否判定部１２３は、一次判定として、例えば、自車両Ｍを車線変更先の車線Ｌ２に射影し、前後に若干の余裕距離を持たせた禁止領域ＲＡを設定する。以下、図１０を参照して禁止領域ＲＡの設定方法について説明する。図１０は、禁止領域ＲＡの設定方法を説明するための図である。図示するように、禁止領域ＲＡは、車線Ｌ２の横方向の一端から他多端まで延在する領域として設定される。禁止領域ＲＡ内に周辺車両の一部でも存在する場合、車線変更可否判定部１２３は、ターゲット位置ＴＡへの車線変更が可能でないと判定する。
【００８０】
車線変更可否判定部１２３は、禁止領域ＲＡ内に周辺車両が存在しない場合、更に、自車両Ｍと周辺車両との衝突余裕時間ＴＴＣ（Time-To Collision）に基づいて、車線変更が可能か否かを判定する。車線変更可否判定部１２３は、例えば、自車両Ｍの前端および後端を車線変更先の車線Ｌ２側に仮想的に延出させた延出線ＦＭおよび延出線ＲＭを想定する。車線変更可否判定部１２３は、延出線ＦＭと前方基準車両ｍＢの衝突余裕時間ＴＴＣ（Ｂ）、および延出線ＲＭと後方基準車両ｍＣの後方基準車両ＴＴＣ（Ｃ）を算出する。衝突余裕時間ＴＴＣ（Ｂ）は、延出線ＦＭと前方基準車両ｍＢとの距離を、自車両Ｍおよび前方基準車両ｍＢの相対速度で除算することで導出される時間である。衝突余裕時間ＴＴＣ（Ｃ）は、延出線ＲＭと後方基準車両ｍＣとの距離を、自車両Ｍおよび後方基準車両ｍＣの相対速度で除算することで導出される時間である。車線変更可否判定部１２３は、衝突余裕時間ＴＴＣ（Ｂ）が閾値Ｔｈ（Ｂ）よりも大きく、且つ衝突余裕時間ＴＴＣ（Ｃ）が閾値Ｔｈ（Ｃ）よりも大きい場合に、自車両Ｍはターゲット位置ＴＡへの車線変更が可能であると判定する。
【００８１】
なお、衝突余裕時間ＴＴＣ（Ｂ）は、延出線ＦＭと、前方基準車両ｍＢとして扱われる仮想車両との距離を、自車両Ｍおよび前方基準車両ｍＢとして扱われる仮想車両の相対速度で除算することで導出される時間であってもよい。また、衝突余裕時間ＴＴＣ（Ｃ）は、延出線ＲＭと、後方基準車両ｍＣとして扱われる仮想車両との距離を、自車両Ｍの速度および後方基準車両ｍＣとして扱われる仮想車両の相対速度で除算することで導出される時間であってもよい。
【００８２】
［二次判定］
また、車線変更可否判定部１２３は、二次判定として、前走車両ｍＡ、前方基準車両ｍＢ、および後方基準車両ｍＣの速度、加速度、または躍度（ジャーク）等を加味して、ターゲット位置ＴＡ内に自車両Ｍが車線変更可能であるか否かを判定する。例えば、前走車両ｍＡの速度よりも前方基準車両ｍＢおよび後方基準車両ｍＣの速度が大きく、自車両Ｍの車線変更に必要な時間の範囲内で前方基準車両ｍＢおよび後方基準車両ｍＣが前走車両ｍＡを追い抜くことが予想されるような場合、車線変更可否判定部１２３は、前方基準車両ｍＢおよび後方基準車両ｍＣの間に設定されたターゲット位置ＴＡ内に自車両Ｍが車線変更可能でないと判定してよい。
【００８３】
［三次判定］
また、車線変更可否判定部１２３は、例えば、後述する第２軌道生成部１２４により生成される車線変更のための軌道に対して、三次判定を行ってよい。三次判定とは、車線変更のための軌道を構成する軌道点ごとに、加減速度や転向角、ヨーレートなどが所定の範囲内に収まっているか否かを判定することである。
【００８４】
例えば、車線変更可否判定部１２３は、加減速度や転向角、ヨーレートなどが所定の範囲内に収まっていない場合、ターゲット位置ＴＡ内に自車両Ｍが車線変更可能でないと判定する。また、車線変更可否判定部１２３は、加減速度や転向角、ヨーレートなどが所定の範囲内に収まっている場合、ターゲット位置ＴＡ内に自車両Ｍが車線変更可能であると判定する。
【００８５】
第２軌道生成部１２４は、車線変更可否判定部１２３による一次判定および二次判定の結果に応じて、自車両Ｍをターゲット位置ＴＡに車線変更させるための軌道を生成する。この軌道は、上述した第１軌道生成部１１２により生成される軌道と同様に、到達することが想定される将来の目標位置を、所定時間ごとにサンプリングした軌道点の集合（軌跡）である。第２軌道生成部１２４は、「速度生成部」の一例である。
【００８６】
例えば、第２軌道生成部１２４は、車線変更可否判定部１２３により自車両Ｍによる車線変更が可能であると判定された場合、自車両Ｍをターゲット位置ＴＡに車線変更させるために、前走車両ｍＡと、ターゲット位置ＴＡの前後の前方基準車両ｍＢおよび後方基準車両ｍＣとの３台の車両の位置および速度に基づいて軌道を生成する。また、第２軌道生成部１２４は、車線変更可否判定部１２３により自車両Ｍによる車線変更が可能でないと判定された場合、自車両Ｍをターゲット位置ＴＡに車線変更させるための軌道を生成せず、現在の車線を維持するための軌道を生成する。車線を維持するための軌道とは、例えば、第１軌道生成部１１２により生成される軌道と同様に、自車両Ｍが現在の速度で定速走行する軌道や現在の速度を減速する軌道、道路の曲率に応じた軌道等である。
【００８７】
図１１は、第２軌道生成部１２４による軌道の生成方法を説明するための図である。例えば、第２軌道生成部１２４は、前方基準車両ｍＢおよび後方基準車両ｍＣを所定の速度モデル（例えば、外界認識部１０４により認識された速度を一定した速度モデル）で走行するものとして仮定し、これら３台の車両の速度モデルと自車両Ｍの速度とに基づいて、自車両Ｍが前走車両ｍＡと干渉せずに、将来のある時刻において自車両Ｍが前方基準車両ｍＢおよび後方基準車両ｍＣの間に存在するように軌道を生成する。例えば、第２軌道生成部１２４は、現在の自車両Ｍの位置から、将来のある時刻における前方基準車両ｍＢの位置までをスプライン曲線等の多項式曲線を用いて滑らかに繋ぎ、この曲線上に等間隔あるいは不等間隔で目標位置Ｋを所定個数配置する。この際、第２軌道生成部１２４は、目標位置Ｋの少なくとも１つがターゲット位置ＴＡ内に配置されるように軌道を生成する。
【００８８】
図１２は、前走車両ｍＡ、前方基準車両ｍＢ、仮想車両ｖｍＢ、および後方基準車両ｍＣの速度を一定とした速度モデルの一例を示す図である。図１２に示す速度モデルは、図６で示した周辺車両の走行状況の際に想定される。図中の縦軸ｘは車線に沿った各車両の進行方向を表し、横軸ｔは時間を表す。また、破線ＬＡは前走車両ｍＡの変位（位置の推移線）を表し、破線ＬＢは前方基準車両ｍＢおよび仮想車両ｖｍＢの変位を表し、破線ＬＣは後方基準車両ｍＣの変位を表している。
【００８９】
例えば、図６の例において、仮想車両ｖｍＢが設定されない場合、第２軌道生成部１２４は、前走車両ｍＡ、前方基準車両ｍＢ、および後方基準車両ｍＣの３台の車両を考慮する。この場合、第２軌道生成部１２４は、例えば、現在の時刻から、後方基準車両ｍＣが前方基準車両ｍＢに追いつく時刻ｔ１までの時間τ（ターゲット位置ＴＡが消滅するまでの時間）以内において、隣接車線上に車線変更が完了するまでは前走車両ｍＡに追いつかない範囲で自車両Ｍの目標速度を決定し、ターゲット位置ＴＡ上に車線変更が完了した後は前方基準車両ｍＢに追いつかない範囲で自車両Ｍの目標速度を決定する。このような目標速度を実現するための軌道の一つは、例えば、図中Ｋ＃で示すような曲線で表される。
【００９０】
これに対して、本実施形態のように、図６の例において仮想車両ｖｍＢが設定された場合、第２軌道生成部１２４は、仮想車両ｖｍＢ、前方基準車両ｍＢ、および後方基準車両ｍＣの３台の車両を考慮して軌道（図中Ｋで示す曲線）を生成する。この際、仮想車両ｖｍＢは、前方基準車両ｍＢの速度と同じ速度に設定され、車両の進行方向（ｘ方向）に関して前方基準車両ｍＢの位置と同じ位置に設定される。軌道Ｋおよび軌道Ｋ＃と各車両の距離とを考慮すると、軌道Ｋ＃に比べて軌道Ｋの方が各車両に対する車間距離が広く、余裕をもって走行することができる軌道となっている。このため、車両制御装置１００は、自動運転モード下において、車両乗員に安心感を与えることができる。また、軌道Ｋを生成する場合、参照車両でない方の車両（図１２では前走車両ｍＡ）の状態は考慮する必要がなくなるため、車両制御装置１００は、軌道を生成する際の計算量を削減することができ、処理負荷を低減することができる。
【００９１】
軌道Ｋ（および軌道Ｋ＃）は、図５や図１１で説明したように、軌道点の集合として生成される。そして、その軌道点の間隔が示す速度は、図１２または後述する図１３で示す速度の制約の下で決定される。例えば、第２軌道生成部１２４は、例えば、時間τ以内において、仮想車両ｖｍＢに追いつかない範囲で自車両Ｍの将来の所定時間ごとの目標速度を決定し、自車両Ｍがターゲット位置ＴＡに到達した後、前方基準車両ｍＢを追いつかない範囲で自車両Ｍの目標速度を決定する。例えば、第２軌道生成部１２４は、軌道点の配置間隔を、曲線Ｋの傾きが大きい箇所（すなわち、加速が必要な箇所）では広くし、曲線Ｋの傾きが小さい箇所（すなわち、減速が必要な箇所）では狭くするような傾向で決定する。
【００９２】
図１３は、前走車両ｍＡ、仮想車両ｖｍＡ、前方基準車両ｍＢ、および後方基準車両ｍＣの速度を一定とした速度モデルの一例を示す図である。図１３に示す速度モデルは、図７で示した周辺車両の走行状況の際に想定される。
【００９３】
例えば、図７の例において、仮想車両ｖｍＡが設定されない場合、第２軌道生成部１２４は、前走車両ｍＡ、前方基準車両ｍＢ、および後方基準車両ｍＣの３台の車両を考慮する。この場合、第２軌道生成部１２４は、時間τ以内にターゲット位置ＴＡに自車両Ｍを到達させるため、車線変更が完了する前は前方基準車両ｍＡに追いつかない範囲で自車両Ｍの目標速度を決定し、ターゲット位置ＴＡ上に車線変更が完了した後は前方基準車両ｍＢに追いつかない範囲で自車両Ｍの目標速度を決定する。このような目標速度を実現するための軌道の一つは、例えば、図中Ｋ＃で示すような曲線で表される。
【００９４】
これに対して、本実施形態のように、図７の例において仮想車両ｖｍＡが設定された場合、第２軌道生成部１２４は、仮想車両ｖｍＡ、前走車両ｍＡ、および後方基準車両ｍＣの３台の車両を考慮して軌道（図中Ｋで示す曲線）を生成する。この際、仮想車両ｖｍＡは、前走車両ｍＡの速度と同じ速度に設定され、車両の進行方向（ｘ方向）に関して前走車両ｍＡの位置と同じ位置に設定される。従って、上述したように、軌道Ｋおよび軌道Ｋ＃と各車両の距離とを考慮すると、軌道Ｋ＃に比べて軌道Ｋの方が、各車両に対して余裕をもって走行することができる軌道となる。このため、車両制御装置１００は、自動運転モード下において、車両乗員に安心感を与えることができる。また、軌道Ｋを生成する場合、参照車両でない方の車両（図１３では前方基準車両ｍＢ）の状態は考慮する必要がなくなるため、車両制御装置１００は、軌道を生成する際の計算量を削減することができ、処理負荷を低減することができる。
【００９５】
図１４は、第１の実施形態における車線変更制御部１２０の処理の流れの一例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、行動計画生成部１０６により行動計画が生成された状態で行われ、所定の周期で繰り返し実施される。本フローチャートでは、前走車両ｍＡおよび前方基準車両ｍＢが認識されているものとして説明する。
【００９６】
まず、仮想車両設定部１２２は、後方基準車両ｍＣが存在するか否かを判定する（ステップＳ１００）。後方基準車両ｍＣが存在する場合、ターゲット位置設定部１２１は、前方基準車両ｍＢと後方基準車両ｍＣとの間にターゲット位置ＴＡを設定する（ステップＳ１０２）。
【００９７】
一方、後方基準車両ｍＣが存在しない場合、仮想車両設定部１２２は、後続車両ｍＤが存在するか否かを判定する（ステップＳ１０４）。後続車両ｍＤが存在する場合、仮想車両設定部１２２は、後続車両ｍＤを仮想的に擬した仮想車両ｖｍＤを、隣接車線における仮想車両ｖｍＤの側方に設定する（ステップＳ１０６）。この場合、ターゲット位置設定部１２１は、上述したステップＳ１０２の処理として、前方基準車両ｍＢと仮想車両ｖｍＤとの間にターゲット位置ＴＡを設定する。
【００９８】
一方、後続車両ｍＤが存在しない場合、仮想車両設定部１２２は、存在しない後方基準車両ｍＣを仮想的に擬した仮想車両ｖｍＣ（所定の仮想車両）を、外界認識部１０４の認識領域の外縁に設定する（ステップＳ１０８）。この場合、ターゲット位置設定部１２１は、上述したステップＳ１０２の処理として、前方基準車両ｍＢと仮想車両ｖｍＣとの間にターゲット位置ＴＡを設定する。
【００９９】
次に、車線変更可否判定部１２３は、一次判定として、禁止領域ＲＡを設定し、この禁止領域ＲＡ内に周辺車両の一部でも存在するか否かを判定する（ステップＳ１１０）。禁止領域ＲＡ内に周辺車両の一部が存在する場合（一次判定ＯＫでない場合）、第２軌道生成部１２４は、例えば、前走車両ｍＡの速度と同じ速度に自車両Ｍの目標速度を設定して、自車両Ｍが現在の車線を維持するための軌道を生成する（ステップＳ１１２）。なお、この際、仮想車両設定部１２２は、各種仮想車両を設定している場合、これら仮想車両を消去してよい。
【０１００】
一方、禁止領域ＲＡ内に周辺車両の一部も存在しない場合（一次判定ＯＫである場合）、仮想車両設定部１２２は、前走車両ｍＡおよび前方基準車両ｍＢのそれぞれの位置を比較して、車両の進行方向に関して、より自車両Ｍに近い方の車両を参照車両として選択し、この参照車両を仮想的に擬した仮想車両を、参照車両が存在しない側の車線に設定する（ステップＳ１１４）。なお、ターゲット位置設定部１２１は、前走車両ｍＡを仮想的に擬した仮想車両ｖｍＡが、隣接車線における前走車両ｍＡの側方に設定された場合、仮想車両ｖｍＡと後方基準車両ｍＣ（あるいは後方基準車両ｍＣとして扱われる仮想車両）との間にターゲット位置ＴＡを再設定してよい。
【０１０１】
次に、車線変更可否判定部１２３は、二次判定を行って、ターゲット位置設定部１２１により設定されたターゲット位置ＴＡに、自車両Ｍが車線変更可能か否かを判定する（ステップＳ１１６）。ターゲット位置ＴＡに自車両Ｍが車線変更可能でない場合（二次判定ＯＫでない場合）、第２軌道生成部１２４は、上述したステップＳ１１２の処理を行う。
【０１０２】
一方、ターゲット位置ＴＡに自車両Ｍが車線変更可能である場合（二次判定ＯＫである場合）、第２軌道生成部１２４は、自車両Ｍを車線変更させるための軌道を生成する（ステップＳ１１８）。次に、車線変更可否判定部１２３は、三次判定として、例えば、第２軌道生成部１２４により生成された車線変更ための軌道を構成する軌道点の各点について、加減速度や転向角、ヨーレートなどが所定の範囲内に収まっているか否かを判定する（ステップＳ１２０）。
【０１０３】
加減速度や転向角、ヨーレートなどが所定の範囲内に収まっていない場合（三次判定ＯＫでない場合）、第２軌道生成部１２４は、上述したステップＳ１１２の処理を行う。そして、第２軌道生成部１２４は、車線維持のための軌道を示す情報を、走行制御部１３０に出力する（ステップＳ１２２）。
【０１０４】
一方、加減速度や転向角、ヨーレートなどが所定の範囲内に収まっている場合（三次判定ＯＫである場合）、第２軌道生成部１２４は、上述したステップＳ１２２の処理として、生成した車線変更のための軌道を示す情報を、走行制御部１３０に出力する。これによって、本フローチャートの処理が終了する。
【０１０５】
［走行制御］
走行制御部１３０は、制御切替部１４０による制御によって、制御モードを自動運転モードあるいは手動運転モードに設定し、設定した制御モードに従って、走行駆動力出力装置９０、ステアリング装置９２、およびブレーキ装置９４の一部または全部を含む制御対象を制御する。走行制御部１３０は、自動運転モード時において、行動計画生成部１０６によって生成された行動計画情報１５６を読み込み、読み込んだ行動計画情報１５６に含まれるイベントに基づいて制御対象を制御する。
【０１０６】
例えば、走行制御部１３０は、第１軌道生成部１１２または第２軌道生成部１２４により生成された軌道の目標速度に従い、ステアリング装置９２における電動モータの制御量（例えば回転数）と、走行駆動力出力装置９０におけるＥＣＵの制御量（例えばエンジンのスロットル開度やシフト段等）と、を決定する。また、走行制御部１３０は、目標位置Ｋごとの自車両Ｍの進行方向と、この目標位置を基準とした次の目標位置の方向とのなす角度に応じて、ステアリング装置９２における電動モータの制御量を決定する。
【０１０７】
走行制御部１６２は、制御量を示す情報を、対応する制御対象に出力する。これによって、制御対象の各装置（９０、９２、９４）は、走行制御部１６２から入力された制御量を示す情報に従って、自装置を制御することができる。また、走行制御部１６２は、車両センサ６０の検出結果に基づいて、決定した制御量を適宜調整する。
【０１０８】
また、走行制御部１３０は、手動運転モード時において、車線変更可否判定部１２３により、「自車両による車線変更が可能である」と判定された場合に、車線変更が可能であることを示す情報を、自車両Ｍに搭載されたスピーカや液晶ディスプレイ等の表示装置、ナビゲーション装置５０等に出力し、運転者や他の搭乗者に対して車線変更が可能であることを報知してもよい。
【０１０９】
制御切替部１４０は、行動計画生成部１０６によって生成され、記憶部１５０に格納された行動計画情報１５６に基づいて、走行制御部１３０による自車両Ｍの制御モードを自動運転モードから手動運転モードに、または手動運転モードから自動運転モードに切り換える。
【０１１０】
また、制御切替部１４０は、切替スイッチ８０から入力される制御モード指定信号に基づいて、走行制御部１３０による自車両Ｍの制御モードを自動運転モードから手動運転モードに、または手動運転モードから自動運転モードに切り換える。すなわち、走行制御部１３０の制御モードは、運転者等の操作によって走行中や停車中に任意に変更することができる。
【０１１１】
また、制御切替部１４０は、操作検出センサ７２から入力される操作検出信号に基づいて、走行制御部１３０による自車両Ｍの制御モードを自動運転モードから手動運転モードに切り換える。例えば、制御切替部１４０は、操作検出信号に含まれる操作量が閾値を超える場合、すなわち、操作デバイス７０が閾値を超えた操作量で操作を受けた場合、走行制御部１３０の制御モードを自動運転モードから手動運転モードに切り換える。例えば、自動運転モードに設定された走行制御部１３０によって自車両Ｍが自動走行している場合において、運転者によってステアリングホイール、アクセルペダル、またはブレーキペダルが閾値を超える操作量で操作された場合、制御切替部１４０は、走行制御部１３０の制御モードを自動運転モードから手動運転モードに切り換える。これによって、車両制御装置１００は、人間等の物体が車道に飛び出して来たり、前走車両が急停止したりした際に運転者により咄嗟になされた操作によって、切替スイッチ８０の操作を介さずに直ぐさま手動運転モードに切り替えることができる。この結果、車両制御装置１００は、運転者による緊急時の操作に対応することができ、走行時の安全性を高めることができる。
【０１１２】
以上説明した第１の実施形態における車両制御装置１００によれば、前走車両ｍＡおよび前方基準車両ｍＢのうち、車両の進行方向に関して、自車両Ｍに近い方の車両の状態に基づいて、自車両Ｍの目標速度を決定する軌道を生成することにより、周辺車両との車間距離に余裕を持ちつつ自車両Ｍを車線変更させることができる。この結果、車両制御装置１００は、より安心感を与える自動運転を実現することができる。
【０１１３】
また上述した第１の実施形態における車両制御装置１００によれば、前走車両ｍＡおよび前方基準車両ｍＢのうち、車両の進行方向に関して、より自車両Ｍに近い方の車両を参照車両として扱い、この参照車両を仮想的に擬した仮想車両を設定することにより、前走車両ｍＡおよび前方基準車両ｍＢの双方の車両を考慮して軌道を生成するときよりも軌道生成時の処理負荷を低減させることができる。
【０１１４】
また上述した第１の実施形態における車両制御装置１００によれば、仮想車両を設定することにより、自車両Ｍの前方において、自車線と車線変更先の隣接車線との双方に同じ速度の車両が走行しているような状況を想定して軌道を生成するため、前走車両ｍＡおよび前方基準車両ｍＢの速度差等の影響により生じる自車両Ｍのハンチングを抑制することができる。この結果、第１の実施形態における車両制御装置１００は、運転者の乗り心地を向上させることができる。
【０１１５】
＜第１の実施形態の変形例＞
以下、第１の実施形態の変形例について説明する。第１の実施形態の変形例では、第２軌道生成部１２４が、車線変更可否判定部１２３による三次判定として、いずれかの軌道点について、加減速度や転向角、ヨーレートなどが所定の範囲内に収まっていないと判定された場合に、参照車両の仮想車両を考慮せずに、実在する前走車両ｍＡおよび前方基準車両ｍＢと、後方基準車両ｍＣ（または後方基準車両ｍＣとして扱われる仮想車両）とに基づいて、車線変更のための軌道を再生成する。そして、車線変更可否判定部１２３は、第２軌道生成部１２４により再生成された軌道の各軌道点について、再度三次判定を行って、ターゲット位置ＴＡ内に自車両Ｍが車線変更可能であるか否かを判定する。以下、再度の三次判定を、四次判定と称して説明する。
【０１１６】
図１５は、第１の実施形態の変形例における車線変更制御部１２０の処理の流れの一例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、行動計画生成部１０６により行動計画が生成された状態で行われ、所定の周期で繰り返し実施される。本フローチャートでは、前走車両ｍＡおよび前方基準車両ｍＢが認識されているものとして説明する。
【０１１７】
図１５に示すステップＳ１００からＳ１２２は、上述した図１４におけるステップＳ１００からＳ１２２と同様であるため説明を省略する。
【０１１８】
第２軌道生成部１２４は、ステップＳ１２０の三次判定の処理において、加減速度や転向角、ヨーレートなどが所定の範囲内に収まっていない場合（三次判定ＯＫでない場合）、参照車両を仮想的に擬した仮想車両を考慮せず、外界認識部１０４により既に認識されている前走車両ｍＡおよび前方基準車両ｍＢと、後方基準車両ｍＣ（または後方基準車両ｍＣとして扱われる仮想車両）との３台の車両に基づいて、自車両Ｍを車線変更させるための軌道を再生成する（ステップＳ１２４）。
【０１１９】
次に、車線変更可否判定部１２３は、第２軌道生成部１２４により再生成された軌道の各軌道点について四次判定を行って、ターゲット位置ＴＡ内に自車両Ｍが車線変更可能であるか否かを判定する（ステップＳ１２６）。ターゲット位置ＴＡ内に自車両Ｍが車線変更可能でない場合、第２軌道生成部１２４は車線維持のための軌道を生成して、この軌道を示す情報を走行制御部１３０に出力する。一方、ターゲット位置ＴＡ内に自車両Ｍが車線変更可能である場合、第２軌道生成部１２４は車線変更のための軌道を生成して、この軌道を示す情報を走行制御部１３０に出力する。これによって、本フローチャートの処理が終了する。
【０１２０】
以上説明した第１の実施形態の変形例における車両制御装置１００によれば、上述した第１の実施形態と同様に、より安心感を与える自動運転を実現することができる。また、第１の実施形態の変形例における車両制御装置１００は、上述した第１の実施形態と同様に、軌道生成時の処理負荷を低減させることができると共に、自車両Ｍのハンチングを抑制することができる。
【０１２１】
＜第２の実施形態＞
以下、第２の実施形態について説明する。第２の実施形態における車両制御装置１００Ａは、自車線に対して隣接する隣接車線のうち、自車両Ｍが車線変更しようとしている隣接車線を走行する車両の状態と、自車両Ｍが車線変更しようとしていない隣接車線を走行する車両の状態とに基づいて、車線変更のための軌道を生成する点で第１の実施形態と相違する。以下、係る相違点を中心に説明する。なお、以下の説明では、自車両Ｍが車線変更しようとしている隣接車線を自車線の右側の車線（右側隣接車線）とし、自車両Ｍが車線変更しようとしていない隣接車線を自車線の左側の車線（左側隣接車線）として説明する。また、第２の実施形態において、自車両Ｍの前方、且つ左側隣接車線を走行する車両を、「前側方車両」と称して説明する。前側方車両は、「第２の車両」の一例である。
【０１２２】
図１６は、比較例、すなわち自車両Ｍが車線変更しようとしていない隣接車線を走行する車両を考慮せずに軌道を生成する場面の一例を示す図である。また、図１７は、第１の実施形態における自車両Ｍが車線変更しようとしていない隣接車線を走行する車両を考慮して軌道を生成する場面の一例を示す図である。図中に示すＬ１、Ｌ２、Ｌ３は、それぞれ自車線、右側隣接車線、左側隣接車線を表している。また、図中に示すｍＢは、左側隣接車線を走行する前方基準車両を表し、ｍＥは、右側隣接車線を走行する前側方車両を表している。
【０１２３】
図１６に示す比較例の場合、仮想車両設定部１２２は、自車両Ｍの前端から、前走車両ｍＡの後端までの距離ｄＡよりも、前方基準車両ｍＢの後端までの距離ｄＢの方が短いため、前方基準車両ｍＢを仮想的に擬した仮想車両ｖｍＢを、自車線Ｌ１における前方基準車両ｍＢの側方に設定する。このような場合、第２軌道生成部１２４は、仮想車両設定部１２２により設定された仮想車両ｖｍＢ、前方基準車両ｍＢ、および後方基準車両ｍＣの３台の車両のそれぞれの速度と、自車両Ｍの速度とに基づいて、仮想車両ｖｍＢと干渉せずに、将来のある時刻において自車両Ｍが前方基準車両ｍＢと後方基準車両ｍＣとの間に存在するように軌道を生成する。この軌道は、例えば、図１６のＫ＃で示す軌道点の集合で表される。
【０１２４】
一方、本実施形態では、図１７に示すように、仮想車両設定部１２２が、上述した距離ｄＡおよび距離ｄＢに加えて、さらに自車両Ｍの前端から前側方車両ｍＥの後端までの距離ｄＥを考慮して、３つの車両のうち自車両Ｍに最も近い車両を参照車両として選択する。図１７の例では、距離ｄＥが最も短いため、前側方車両ｍＥが参照車両として選択される。この場合、仮想車両設定部１２２は、この前側方車両ｍＥを仮想的に擬した仮想車両ｖｍＥを、自車線Ｌ１における前側方車両ｍＥの側方に設定する。この場合、第２軌道生成部１２４は、仮想車両ｖｍＥ、前側方車両ｍＥ、および後方基準車両ｍＣの３台の車両のそれぞれの速度と、自車両Ｍの速度とに基づいて、仮想車両ｖｍＥと干渉せずに、将来のある時刻において自車両Ｍが前方基準車両ｍＢと後方基準車両ｍＣとの間に存在するように軌道を生成する。
【０１２５】
例えば、図１６で示す場面では、自車両Ｍが車線変更している際に、左側隣接車線Ｌ３を走行している前側方車両ｍＥが自車線Ｌ１に割り込んでくる場合がある。このような場合、前走車両ｍＡの速度に即して走行している自車両Ｍは、速やかに前側方車両ｍＥの速度に順応する必要がある。このため、例えば、自車両Ｍには、車線変更のために加速している際に急激に減速する必要が生じる場合がある。
【０１２６】
これに対して、図１７で示すように本実施形態では、仮想車両設定部１２２が、上述した距離ｄＡおよび距離ｄＢに加えて、さらに自車両Ｍの前端から前側方車両ｍＥの後端までの距離ｄＥを考慮して仮想車両を設定するため、第２軌道生成部１２４は、車線変更中に自車線Ｌ１に割り込んでくる可能性が高い車両の速度を考慮したうえで、車線変更のための目標速度を決定することができる。この結果、車両制御装置１００Ａは、車線変更時の安全性を向上させることができる。例えば、図１７で示す場面で生成される軌道は、図中Ｋで示す軌道点の集合で表され、この軌道点Ｋの配置間隔は、前側方車両ｍＥの位置および速度を考慮するため、図１６の軌道点Ｋ＃の配置間隔に比べて狭くなる。この結果、時間当たりの自車両Ｍの走行距離が短くなるため、目標速度は小さくなる。この結果、第２の実施形態における車両制御装置１００Ａは、車線変更時に周辺車両との車間距離に余裕を持たせることができ、車両乗員に安心感を与えることができる。
【０１２７】
図１８は、前走車両ｍＡ、前方基準車両ｍＢ、仮想車両ｖｍＥ、および後方基準車両ｍＣの速度を一定とした速度モデルの一例を示す図である。図１８に示す速度モデルは、図１７で示した周辺車両の走行状況の際に想定される。破線ＬＡ、ＬＢ、ＬＥ、ＬＣは、それぞれ前走車両ｍＡの速度、前方基準車両ｍＢの速度、仮想車両ｖｍＥの速度、および後方基準車両ｍＣの速度を表している。また、図１８の例では、前方基準車両ｍＢの速度が仮想車両ｖｍＥの速度より大きい場合を表している。
【０１２８】
図１８に示すように、仮想車両ｖｍＥが設定されない場合に生成される軌道Ｋ＃に対して、仮想車両ｖｍＥが設定された場合に生成される軌道Ｋの方が、各車両に対して余裕をもって走行することができる軌道となっている。
【０１２９】
以上説明した第２の実施形態における車両制御装置１００Ａによれば、上述した第１の実施形態と同様に、より安心感を与える自動運転を実現することができる。また、第２の実施形態における車両制御装置１００Ａは、上述した第１の実施形態と同様に、軌道生成時の処理負荷を低減させることができると共に、自車両Ｍのハンチングを抑制することができる。
【０１３０】
＜第３の実施形態＞
以下、第３の実施形態について説明する。第３の実施形態における車両制御装置１００Ｂは、例えば障害物回避の軌道のように、自車両Ｍが車線を跨ぐ必要がある軌道、或いは自車両Ｍが車線を跨ぐ可能性の高い軌道を生成する場合に、仮想車両を設定する点で、第１および第２の実施形態と相違する。以下、係る相違点を中心に説明する。「車線を跨ぐ」とは、生成された障害物回避の軌道を自車両Ｍが走行する場合、車両を上から見下ろした視点において、自車両Ｍの車体の一部と、自車線と隣接車線との間の区画線とが重なることである。
【０１３１】
図１９は、第３の実施形態に係る車両制御装置１００Ｂを中心とした自車両Ｍの機能構成図である。第３の実施形態に係る車両制御装置１００Ｂは、上述した第１および第２の実施形態において説明した構成に加え、さらに車線維持制御部１１０を備える。
【０１３２】
車線維持制御部１１０は、上述した走行態様決定部１１１および第１軌道生成部１１２と、仮想車両設定部１１３とを備える。走行態様決定部１１１、第１軌道生成部１１２、および仮想車両設定部１１３のうち一部または全部は、ＣＰＵ等のプロセッサがプログラムを実行することにより実現されてよい。また、これらのうち一部または全部は、ＬＳＩやＡＳＩＣ等のハードウェアによって実現されてもよい。
【０１３３】
車線維持制御部１１０の仮想車両設定部１１３は、走行態様決定部１１１により走行態様が障害物回避走行に決定された場合、自車両Ｍが回避時に走行する隣接車線において、自車両Ｍの前方で走行する車両（以下、前側方車両ｍＦと称する）と、上述した前走車両ｍＡとの位置を比較して、車両の進行方向に関して、より自車両Ｍに近い方の車両を参照車両として選択して、この参照車両を仮想的に擬した仮想車両を設定する。
【０１３４】
図２０は、障害物を回避する際に仮想車両を設定する場面の一例を示す図である。図中に示す障害物ＯＢは、例えば、自車線Ｌ１の片側に駐車されている車両である。図示のような状況の場合、走行態様決定部１１１は、駐車された車両を障害物ＯＢと見做し、走行態様を障害物回避走行に決定する。
【０１３５】
図示の例では、自車両Ｍから前走車両ｍＡまでの距離ｄＡに比して自車両Ｍから前側方車両ｍＦまでの距離ｄＦの方が短い。従って、仮想車両設定部１１３は、前側方車両ｍＦを仮想的に擬した仮想車両ｖｍＦを、自車線Ｌ１における前側方車両ｍＦの側方に設定する。第１軌道生成部１１２は、障害物ＯＢを回避するために、自車線Ｌ１から隣接車線Ｌ２に一部がはみ出した軌道を生成する。この場合、自車両Ｍは、障害物ＯＢを回避する際に、自車線Ｌ１と隣接車線Ｌ２との間の区画線ＤＬを跨ぐ。すなわち、自車両Ｍは、自車線Ｌ１と隣接車線Ｌ２との間を走行する。この際、第１軌道生成部１１２は、仮想車両ｖｍＦに追いつかない範囲の速度で自車両Ｍの目標速度を決定し、障害物を回避する軌道Ｋを生成する。この軌道Ｋを構成する軌道点の配置間隔は、例えば、仮想車両が設定されずに生成される軌道Ｋ＃を構成する軌道点の配置間隔に比べて狭くなり、自車両Ｍの走行速度は、より遅くなる。従って、車両制御装置１００Ｂは、自車両Ｍが障害物ＯＢを回避する際に、自車両Ｍと前側方車両ｍＦとが並走するような状況が生じるのを抑制することができる。
【０１３６】
以上説明した第３の実施形態における車両制御装置１００Ｂによれば、上述した第１および第２の実施形態と同様に、より安心感を与える自動運転を実現することができる。また、第３の実施形態における車両制御装置１００Ｂは、上述した第１および第２の実施形態と同様に、軌道生成時の処理負荷を低減させることができると共に、自車両Ｍのハンチングを抑制することができる。
【０１３７】
＜第４の実施形態＞
以下、第４の実施形態について説明する。第４の実施形態における車両制御装置１００Ｃは、目的地までの経路に基づいてイベントを設定し、自動運転を行うのではなく、単に自車両Ｍと前走車両ｍＡとの車間距離を一定にして前走車両ｍＡを追従走行する点で、第１から第３の実施形態と相違する。以下、係る相違点を中心に説明する。この追従走行は、例えば、ＡＣＣ（Adaptive Cruise Control）により実現されてよい。
【０１３８】
図２１は、第４の実施形態に係る車両制御装置１００Ｃを中心とした自車両Ｍの機能構成図である。第４の実施形態において、自車両Ｍには、例えば、上述したファインダ２０、レーダ３０、カメラ４０、車両センサ６０、操作デバイス７０、操作検出センサ７２、走行駆動力出力装置９０、ステアリング装置９２、およびブレーキ装置９４と、追従走行スイッチ８２と、車両制御装置１００Ｃとが搭載される。以下、これら構成または機能部のうち、上述した第１から第３の実施形態の構成または機能部と同様のものについては説明を省略する。
【０１３９】
追従走行スイッチ８２は、運転者等によって操作されるスイッチである。追従走行スイッチ８２は、運転者等の操作を受け付け、走行制御部１３０による制御モードを追従走行モードまたは手動運転モードのいずれか一方に指定する制御モード指定信号を生成し、追従制御部１２８に出力する。追従走行モードとは、前走車両が存在する場合は、前走車両との車間距離を一定に維持して前走車両を追従して走行し、前走車両が存在しない場合は、予め設定された速度で走行するモードである。
【０１４０】
車両制御装置１００Ｃは、例えば、周辺車両認識部１０５と、追従制御部１２８と、走行制御部１３０とを備える。これらのうち一部または全部は、ＣＰＵ等のプロセッサがプログラムを実行することにより実現されてよい。また、これらのうち一部または全部は、ＬＳＩやＡＳＩＣ等のハードウェアによって実現されてもよい。周辺車両認識部１０５は、「検出部」の他の例であり、追従制御部１２８は、「速度生成部」および「仮想車両設定部」の他の例である。
【０１４１】
周辺車両認識部１０５は、ファインダ２０、レーダ３０、カメラ４０等によって検出された周辺車両のうち、前走車両ｍＡと、自車両Ｍの前方、且つ隣接車線を走行する車両の状態を認識する。この状態には、例えば、車両の位置、速度、向き等が含まれてよい。以下、第４の実施形態では、進行方向に関して自車線の右隣りに延在する隣接車線を、右側隣接車線と称し、進行方向に関して自車線の左隣りに延在する隣接車線を、左側隣接車線と称して説明する。また、自車両Ｍの前方、且つ右側隣接車線を走行する車両を「前側方車両ｍＧ」と称し、自車両Ｍの前方、且つ左側隣接車線を走行する車両を「前側方車両ｍＨ」と称して説明する。前側方車両ｍＧおよび前側方車両ｍＨは、「第２の車両」の一例である。
【０１４２】
追従制御部１２８は、追従走行スイッチ８２により運転者等の操作が受け付けられた場合、将来のある時点における自車両Ｍの目標速度を導出する。追従制御部１２８は、例えば、周辺車両認識部１０５により前走車両ｍＡが認識されない場合、所定の速度に目標速度を設定する。
【０１４３】
また、追従制御部１２８は、周辺車両認識部１０５により前走車両ｍＡが認識され、且つ前側方車両ｍＧおよび前側方車両ｍＨが認識されていない場合、前走車両ｍＡの位置や速度等の状態に基づいて、前走車両ｍＡと自車両Ｍとの車間距離を一定に維持し、且つ前走車両ｍＡを追従する速度に目標速度を決定する。
【０１４４】
また、追従制御部１２８は、周辺車両認識部１０５により前走車両ｍＡが認識され、且つ前側方車両ｍＧおよび前側方車両ｍＨの一方が認識された場合、前走車両ｍＡの位置と、前側方車両ｍＧまたは前側方車両ｍＨの位置とを比較して、車両の進行方向に関して前側方車両の方が自車両Ｍに近い場合、この前側方車両を仮想的に擬した仮想車両を、自車線における前側方車両の側方に設定する。
【０１４５】
また、追従制御部１２８は、周辺車両認識部１０５により前走車両ｍＡが認識され、且つ前側方車両ｍＧおよび前側方車両ｍＨの双方が認識された場合、前走車両ｍＡの位置と、前側方車両ｍＧの位置と、前側方車両ｍＨの位置とを比較して、車両の進行方向に関して、いずれかの前側方車両の方が自車両Ｍに近い場合、この前側方車両を仮想的に擬した仮想車両を、自車線における前側方車両の側方に設定する。
【０１４６】
そして、追従制御部１２８は、設定した仮想車両と自車両Ｍとの車間距離を一定に維持し、且つ仮想車両を追従する速度に目標速度を決定する。この仮想車両は、例えば、前側方車両と同じ速度に設定される。
【０１４７】
走行制御部１３０は、追従制御部１２８により導出された目標速度で自車両Ｍが走行するように走行駆動力出力装置９０や、ブレーキ装置９４、アクセルペダルの操作量を決定する。なお、追従制御部１２８は、操作検出センサ７２から入力される操作検出信号に基づいて、走行制御部１３０による自車両Ｍの制御モードを追従制御モードから手動運転モードに切り換える。
【０１４８】
図２２は、追従走行中に仮想車両が設定される場面の一例を示す図である。図示の例では、右側隣接車線Ｌ２を走行する前側方車両ｍＧと、左側隣接車線Ｌ３を走行する前側方車両ｍＨとが認識されている。従って、追従制御部１２８は、これら車両のうち、車両の進行方向に関して、より自車両Ｍに近い方の車両（図２２では前側方車両ｍＨ）を参照車両として選択し、この参照車両を仮想的に擬した仮想車両を、自車線における参照車両の側方に設定する。この目標速度を、上述した第１から第３の実施形態において説明した軌道点の配置間隔で表す場合、仮想車両を設定する前に比べて、仮想車両を設定した後のものの方が前走車両ｍＡと車間距離が短くなることから、軌道点の配置間隔は狭くなり、これに伴って目標速度は小さくなる。
【０１４９】
これによって、車両制御装置１００Ｃは、追従走行制御を規則通りに実行することで、自車両Ｍが前側方車両ｍＧと前側方車両ｍＨとの間に挟まれて走行するという、窮屈な状態が生じるのを抑制することができる。この結果、車両制御装置１００Ｃは、上述した第１から第３の実施形態と同様に、より安心感を与える自動運転を実現することができる。
【０１５０】
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。
【符号の説明】
【０１５１】
２０…ファインダ、３０…レーダ、４０…カメラ、５０…ナビゲーション装置、６０…車両センサ、７０…操作デバイス、７２…操作検出センサ、８０…切替スイッチ、９０…走行駆動力出力装置、９２…ステアリング装置、９４…ブレーキ装置、１００…車両制御装置、１０２…自車位置認識部、１０４…外界認識部、１０６…行動計画生成部、１１１…走行態様決定部、１１２…第１軌道生成部、１２０…車線変更制御部、１２１…ターゲット位置設定部、１２２…仮想車両設定部、１２３…車線変更可否判定部、１２４…第２軌道生成部、１３０…走行制御部、１４０…制御切替部、１５０…記憶部、Ｍ…自車両
【図１】
0006380766.tif 000002
【図２】
0006380766.tif 000003
【図３】
0006380766.tif 000004
【図４】
0006380766.tif 000005
【図５】
0006380766.tif 000006
【図６】
0006380766.tif 000007
【図７】
0006380766.tif 000008
【図８】
0006380766.tif 000009
【図９】
0006380766.tif 000010
【図１０】
0006380766.tif 000011
【図１１】
0006380766.tif 000012
【図１２】
0006380766.tif 000013
【図１３】
0006380766.tif 000014
【図１４】
0006380766.tif 000015
【図１５】
0006380766.tif 000016
【図１６】
0006380766.tif 000017
【図１７】
0006380766.tif 000018
【図１８】
0006380766.tif 000019
【図１９】
0006380766.tif 000020
【図２０】
0006380766.tif 000021
【図２１】
0006380766.tif 000022
【図２２】
0006380766.tif 000023