(57)【要約】【課題】自動運転状態の車両に運転者が一時的に介入する場合に運転者に煩わしさを感じさせることを低減する自動運転車両システムを提供する。【解決手段】システムは、運転者の運転操作の操作量又は運転操作の継続時間に応じた継続カウントを取得する取得部と、自動運転状態、協調運転状態及び手動運転状態を、操作量又は継続カウントに基づいて切り換える切換部と、を備え、切換部は、自動運転状態中に、操作量が介入閾値以上かつ開始閾値未満になったとき、又は継続カウントが第１閾値以上かつ第２閾値未満になったときには、協調運転状態に切り換え、協調運転状態中に、操作量が介入閾値未満になったとき、又は継続カウントが第１閾値未満になったときには、自動運転状態に切り換え、操作量が開始閾値以上になったとき、又は継続カウントが第２閾値以上になったときには、手動運転状態に切り換える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の運転状態を切換可能な自動運転車両システムであって、
前記車両の周辺情報を検出する周辺情報検出部と、
前記周辺情報検出部により検出された前記周辺情報及び地図情報に基づいて、地図上に予め設定された目標ルートに沿って走行計画を生成する走行計画生成部と、
前記車両のステアリング操作、アクセル操作及びブレーキ操作のうち少なくとも１つに関する運転者の運転操作の操作量又は前記運転操作の継続時間に応じた継続カウントを取得する運転操作情報取得部と、
前記走行計画を用いて前記車両の走行を制御する自動運転状態、前記走行計画及び前記操作量に基づいて前記運転操作と協調して前記車両を走行させる協調運転状態、並びに、前記操作量を前記車両の走行に反映させる手動運転状態を、前記操作量又は前記継続カウントに基づいて切り換える運転状態切換部と、
を備え、
前記運転状態切換部は、
前記運転状態が前記自動運転状態である場合に、
前記操作量が介入判定閾値以上かつ手動運転開始閾値未満になったとき、又は前記継続カウントが第１閾値以上かつ第２閾値未満になったときには、前記運転状態を前記協調運転状態に切り換え、
前記運転状態が前記協調運転状態である場合に、
前記操作量が前記介入判定閾値未満になったとき、又は前記継続カウントが前記第１閾値未満になったときには、前記運転状態を前記自動運転状態に切り換え、
前記操作量が前記手動運転開始閾値以上になったとき、又は前記継続カウントが前記第２閾値以上になったときには、前記運転状態を前記手動運転状態に切り換える、
自動運転車両システム。
【請求項２】
前記運転操作情報取得部は、前記走行計画に含まれるステアリングの制御目標値に応じて前記車両のステアリングが回転する場合には、前記車両のステアリングの回転状態検出値と前記走行計画に含まれるステアリングの制御目標値との差分を前記ステアリング操作の操作量として取得する請求項１に記載の自動運転車両システム。
【請求項３】
前記運転操作情報取得部は、前記走行計画に含まれるアクセルペダルの制御目標値に応じて前記車両のアクセルペダルのペダル位置が移動する場合には、前記車両のアクセルペダルのペダル位置検出値と前記走行計画に含まれるアクセルペダルの制御目標値との差分を前記アクセル操作の操作量として取得する請求項１に記載の自動運転車両システム。
【請求項４】
前記運転操作情報取得部は、前記走行計画に含まれるブレーキペダルの制御目標値に応じて前記車両のブレーキペダルのペダル位置が移動する場合には、前記車両のブレーキペダルのペダル位置検出値と前記走行計画に含まれるブレーキペダルの制御目標値との差分を前記ブレーキ操作の操作量として取得する請求項１に記載の自動運転車両システム。
【請求項５】
前記運転状態切換部は、前記運転状態が前記手動運転状態である場合に、前記操作量が前記手動運転開始閾値未満になったときでも、又は、前記継続カウントが前記第２閾値未満になったときでも、前記運転状態を前記手動運転状態に維持する請求項１〜４の何れか一項に記載の自動運転車両システム。
【請求項６】
前記運転者の自動運転開始の要求操作を入力する入力部を更に備え、
前記運転状態切換部は、前記運転状態が前記手動運転状態である場合に前記入力部に前記要求操作が入力されるまでは、前記運転状態を前記手動運転状態に維持する請求項５に記載の自動運転車両システム。
【請求項７】
前記運転状態切換部は、前記運転状態が前記自動運転状態から前記協調運転状態へ切り換えられた後、前記操作量が前記介入判定閾値未満になったときであっても所定閾値以上である場合、又は、前記継続カウントが前記第１閾値未満になったときであっても第３閾値以上である場合には、前記運転状態を前記協調運転状態に維持する請求項１〜６の何れか一項に記載の自動運転車両システム。
【請求項８】
前記運転状態切換部は、前記車両のステアリング操作、アクセル操作及びブレーキ操作のうち２以上の前記操作量にそれぞれ対応する前記運転状態が異なる場合、又は、前記車両のステアリング操作、アクセル操作及びブレーキ操作のうち２以上の前記継続カウントにそれぞれ対応する前記運転状態が異なる場合、前記協調運転状態である前記車両の前記運転状態を前記自動運転状態へ切り換えることよりも前記協調運転状態を維持することを優先し、前記協調運転状態である前記車両の前記運転状態の維持よりも前記手動運転状態への切り換えを優先する請求項１〜７の何れか一項に記載の自動運転車両システム。
【請求項９】
前記運転状態が前記協調運転状態である場合、前記操作量と前記走行計画に基づく制御目標値とを重み付けした値を用いて協調運転が行われ、前記操作量が判定閾値以上である場合における重み付けの重みと、前記操作量が前記判定閾値未満である場合における重み付けの重みとを異ならせる請求項１〜８の何れか一項に記載の自動運転車両システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の種々の側面は、自動運転車両システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、車両の自動運転を行う車両システムが記載されている。この車両システムは、自動運転モード、一部自動運転モード及び非自動運転モードの何れか一つを用いて車両を制御する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】ＵＳ特許第８５２７１９９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、従来の車両システムにおいて、３つのモードの切り換えを、スイッチなどを用いて運転者が行うことが考えられる。この場合、自動運転モードで車両が制御されているときに運転者が一時的に介入することを要求するときに運転者はスイッチを操作し、介入終了後において一部自動運転モード又は非自動運転モードから自動運転モードへの切り換える際に運転者はスイッチを操作する必要がある。このため、運転者が煩わしさを感じる場合がある。
【０００５】
本技術分野では、自動運転状態の車両に対して運転者が一時的に介入する場合に運転者に煩わしさを感じさせることを低減することができる自動運転車両システムが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一側面に係る自動運転車両システムは、車両の運転状態を切換可能な自動運転車両システムであって、車両の周辺情報を検出する周辺情報検出部と、周辺情報検出部により検出された周辺情報及び地図情報に基づいて、地図上に予め設定された目標ルートに沿って走行計画を生成する走行計画生成部と、車両のステアリング操作、アクセル操作及びブレーキ操作のうち少なくとも１つに関する運転者の運転操作の操作量又は運転操作の継続時間に応じた継続カウントを取得する運転操作情報取得部と、走行計画を用いて車両の走行を制御する自動運転状態、走行計画及び操作量に基づいて運転操作と協調して車両を走行させる協調運転状態、並びに、操作量を車両の走行に反映させる手動運転状態を、操作量又は継続カウントに基づいて切り換える運転状態切換部と、を備え、運転状態切換部は、運転状態が自動運転状態である場合に、操作量が介入判定閾値以上かつ手動運転開始閾値未満になったとき、又は継続カウントが第１閾値以上かつ第２閾値未満になったときには、運転状態を協調運転状態に切り換え、運転状態が協調運転状態である場合に、操作量が介入判定閾値未満になったとき、又は継続カウントが第１閾値未満になったときには、運転状態を自動運転状態に切り換え、操作量が手動運転開始閾値以上になったとき、又は継続カウントが第２閾値以上になったときには、運転状態を手動運転状態に切り換える。
【０００７】
本発明の一側面に係る自動運転車両システムでは、運転操作の操作量又は運転操作の継続時間に応じた継続カウントに基づいて、自動運転状態、手動運転状態及び協調運転状態の何れかに切り換えられる。例えば、自動運転状態で走行中に大型車両の対向車が現れた場合に、大型車両から少し離れた位置で走行するように運転者が運転操作を行うことがある。この場合、操作量が介入判定閾値以上かつ手動運転開始閾値未満になったとき、又は継続カウントが第１閾値以上かつ第２閾値未満になったときに、運転状態切換部により運転状態が協調運転状態へ切り換わる。そして、対向車とすれ違った後に運転者が運転操作を止めたときには、運転状態切換部により運転状態が自動運転状態へ切り換わる。このため、この自動運転車両システムは、自動運転状態の車両に対して運転者が一時的に介入する場合に運転者に煩わしさを感じさせることを低減することができる。
【０００８】
一実施形態においては、運転操作情報取得部は、走行計画に含まれるステアリングの制御目標値に応じて車両のステアリングが回転する場合には、車両のステアリングの回転状態検出値と走行計画に含まれるステアリングの制御目標値との差分をステアリング操作の操作量として取得してもよい。あるいは、運転操作情報取得部は、走行計画に含まれるアクセルペダルの制御目標値に応じて車両のアクセルペダルのペダル位置が移動する場合には、車両のアクセルペダルのペダル位置検出値と走行計画に含まれるアクセルペダルの制御目標値との差分をアクセル操作の操作量として取得してもよい。あるいは、運転操作情報取得部は、走行計画に含まれるブレーキペダルの制御目標値に応じて車両のブレーキペダルのペダル位置が移動する場合には、車両のブレーキペダルのペダル位置検出値と走行計画に含まれるブレーキペダルの制御目標値との差分をブレーキ操作の操作量として取得してもよい。
【０００９】
この場合、運転操作情報取得部は、制御目標値に応じてステアリングが回転しているとき、又はアクセルペダル若しくはブレーキペダルのペダル位置が移動しているときであっても、運転者の操作量を取得することができる。
【００１０】
一実施形態においては、運転状態切換部は、運転状態が手動運転状態である場合に、操作量が手動運転開始閾値未満になったときでも、又は、継続カウントが第２閾値未満になったときでも、運転状態を手動運転状態に維持してもよい。この場合、自動運転車両システムは、運転者が手動運転状態の継続を意図して十分な操作量での運転操作を行った場合又は運転操作が十分に継続されたときには、自動運転状態への切り換えを行わないため、手動運転状態の継続を望む運転者に運転状態の切り換えの煩わしさを感じさせることを低減することができる。
【００１１】
一実施形態においては、運転者の自動運転開始の要求操作を入力する入力部を更に備え、運転状態切換部は、運転状態が手動運転状態である場合に入力部に要求操作が入力されるまでは、運転状態を手動運転状態に維持してもよい。この場合、自動運転車両システムは、運転者の自動運転開始の要求があるまで自動運転状態への切り換えを行わないため、手動運転状態の継続を望む運転者に運転状態の切り換えの煩わしさを感じさせることを低減することができる。
【００１２】
一実施形態においては、運転状態切換部は、車両の運転状態が自動運転状態から協調運転状態へ切り換えられた後、操作量が介入判定閾値未満になったときであっても所定閾値以上である場合、又は、継続カウントが第１閾値未満になったときであっても第３閾値以上である場合には、運転状態を協調運転状態に維持してもよい。この場合、この自動運転車両システムは、操作量が手動運転開始閾値にほぼ等しいとき又は継続カウントが第２閾値にほぼ等しいときに、運転状態の切り換えが頻発することを回避することができる。
【００１３】
一実施形態においては、運転状態切換部は、車両のステアリング操作、アクセル操作及びブレーキ操作のうち２以上の前記操作量にそれぞれ対応する運転状態が異なる場合、又は、車両のステアリング操作、アクセル操作及びブレーキ操作のうち２以上の継続カウントにそれぞれ対応する運転状態が異なる場合、協調運転状態である車両の運転状態を自動運転状態へ切り換えることよりも協調運転状態を維持することを優先し、協調運転状態である車両の運転状態の維持よりも手動運転状態への切り換えを優先してもよい。
【００１４】
この場合、例えば、運転者がステアリング操作とアクセル操作とを行う場合に、運転者が手動運転状態への切り換えを意図してステアリング操作をするとともに一時的なアクセル操作をしたとき、この自動運転車両システムは、アクセル操作の解除に基づいて自動運転状態に切り換わることを回避することができる。
【００１５】
一実施形態においては、車両の運転状態が協調運転状態である場合、操作量と走行計画に基づく制御目標値とを重み付けした値を用いて協調運転が行われ、操作量が判定閾値以上である場合における重み付けの重みと、操作量が判定閾値未満である場合における重み付けの重みとを異ならせてもよい。この場合、この自動運転車両システムは、協調運転状態におけるシステム介入度合いを変更することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の種々の側面及び実施形態によれば、自動運転状態の車両に対して運転者が一時的に介入する場合に運転者に煩わしさを感じさせることを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、実施形態に係る自動運転車両システムの構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、図１のＥＣＵを説明するブロック図である。
【図３】図３は、ステアリング操作のトルクと車両の運転状態の遷移との関係の一例を説明する図である。
【図４】図４は、走行計画生成処理の一例を説明するフローチャートである。
【図５】図５は、操舵トルクを用いて手動運転状態である車両の運転状態を切り換える切換処理の一例を説明するフローチャートである。
【図６】図６は、操舵トルクを用いて自動運転状態又は協調運転状態である車両の運転状態を切り換える切換処理の一例を説明するフローチャートである。
【図７】図７は、ステアリング操作に応じた継続カウントと運転状態の遷移との関係の一例を説明する図である。
【図８】図８は、ステアリング操作に応じた継続カウントと運転状態の遷移との関係の他の例を説明する図である。
【図９】図９は、ステアリング操作に応じた継続カウントを用いて手動運転状態である車両の運転状態を切り換える切換処理の一例を説明するフローチャートである。
【図１０】図１０は、初期値設定処理を説明するフローチャートである。
【図１１】図１１は、ステアリング操作に応じた継続カウントを用いて自動運転状態又は協調運転状態である車両の運転状態を切り換える切換処理の一例を説明するフローチャートである。
【図１２】図１２は、ステアリング操作及びブレーキ操作と車両の運転状態の遷移との関係の一例を説明する図である。
【図１３】図１３は、操舵トルクと車両の運転状態の遷移との関係の他の例を説明する図である。
【図１４】図１４は、協調運転状態における重み付けの変更の一例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の説明において、同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１９】
［第１実施形態］
図１は、第１実施形態に係る自動運転車両システム１００の構成を示すブロック図である。図２は、図１の自動運転車両システム１００におけるＥＣＵ（Electronic Control Unit）１０を説明するブロック図である。図１に示すように、自動運転車両システム１００は、乗用車などの車両Ｖに搭載される。自動運転車両システム１００は、外部センサ（周辺情報検出部）１、ＧＰＳ（Global Positioning System）受信部２、内部センサ３、地図データベース４、ナビゲーションシステム５、アクチュエータ６、ＨＭＩ（Human Machine Interface）７、及び、ＥＣＵ１０を備えている。
【００２０】
外部センサ１は、車両Ｖの周辺情報である外部状況を検出する検出機器である。外部センサ１は、カメラ、レーダー（Radar）、及びライダー（LIDER：LaserImaging Detection and Ranging）のうち少なくとも一つを含む。
【００２１】
カメラは、車両Ｖの外部状況を撮像する撮像機器である。カメラは、例えば、車両Ｖのフロントガラスの裏側に設けられている。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、例えば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。ステレオカメラの撮像情報には、奥行き方向の情報も含まれている。カメラは、車両Ｖの外部状況に関する撮像情報をＥＣＵ１０へ出力する。
【００２２】
レーダーは、電波を利用して車両Ｖの外部の物体を検出する。電波は、例えばミリ波である。レーダーは、電波を車両Ｖの周囲に送信し、物体で反射された電波を受信して物体を検出する。レーダーは、例えば物体までの距離又は方向を物体情報として出力することができる。レーダーは、検出した物体情報をＥＣＵ１０へ出力する。なお、後段においてセンサーフュージョンを行う場合には、反射された電波の受信情報をＥＣＵ１０へ出力してもよい。
【００２３】
ライダーは、光を利用して車両Ｖの外部の物体を検出する。ライダーは、光を車両Ｖの周囲に送信し、物体で反射された光を受信することで反射点までの距離を計測し、物体を検出する。ライダーは、例えば物体までの距離又は方向を物体情報として出力することができる。ライダーは、検出した物体情報をＥＣＵ１０へ出力する。なお、後段においてセンサーフュージョンを行う場合には、反射された光の受信情報をＥＣＵ１０へ出力してもよい。なお、カメラ、ライダー及びレーダーは、必ずしも重複して備える必要はない。
【００２４】
ＧＰＳ受信部２は、３個以上のＧＰＳ衛星から信号を受信して、車両Ｖの位置を示す位置情報を取得する。位置情報には、例えば緯度及び経度が含まれる。ＧＰＳ受信部２は、測定した車両Ｖの位置情報をＥＣＵ１０へ出力する。なお、ＧＰＳ受信部２に代えて、車両Ｖが存在する緯度及び経度が特定できる他の手段を用いてもよい。
【００２５】
内部センサ３は、車両Ｖの走行状態に応じた情報、及び車両Ｖの運転者の運転操作に応じた情報（運転操作情報）を検出する検出器である。内部センサ３は、車両Ｖの走行状態に応じた情報を検出するために、車速センサ、加速度センサ、及びヨーレートセンサのうち少なくとも一つを含む。また、内部センサ３は、運転操作情報を検出するために、アクセルペダルセンサ、ブレーキペダルセンサ及びステアリングセンサのうち少なくとも一つを含む。
【００２６】
車速センサは、車両Ｖ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Ｖの車輪又は車輪と一体に回転するドライブシャフトなどに対して設けられ、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、車両Ｖの速度を含む車速情報（車輪速情報）をＥＣＵ１０へ出力する。
【００２７】
加速度センサは、車両Ｖ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Ｖ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Ｖ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、車両Ｖの加速度を含む加速度情報をＥＣＵ１０へ出力する。
【００２８】
ヨーレートセンサは、車両Ｖ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、車両Ｖのヨーレートを含むヨーレート情報をＥＣＵ１０へ出力する。
【００２９】
アクセルペダルセンサは、例えばアクセルペダルの踏込み量を検出する検出器である。アクセルペダルの踏込み量は、例えば所定位置を基準としたアクセルペダルの位置（ペダル位置）である。所定位置は、定位置であってもよいし、所定のパラメータによって変更された位置であってもよい。アクセルペダルセンサは、例えば車両Ｖのアクセルペダルのシャフト部分に対して設けられる。アクセルペダルセンサは、アクセルペダルの踏込み量に応じた操作情報をＥＣＵ１０へ出力する。なお、アクセルペダルセンサは、後述する走行計画に含まれるアクセルペダルの制御目標値に応じてアクセルペダルのペダル位置が移動する場合には、アクセルペダル操作及びシステム制御入力の両方が反映されたペダル位置を検出する。一方、アクセルペダルセンサは、後述する走行計画に含まれるアクセルペダルの制御目標値に応じてアクセルペダルのペダル位置が移動しない場合には、アクセルペダル操作に応じたペダル位置を検出する。
【００３０】
ブレーキペダルセンサは、例えばブレーキペダルの踏込み量を検出する検出器である。ブレーキペダルの踏込み量は、例えば所定位置を基準としたブレーキペダルの位置（ペダル位置）である。所定位置は、定位置であってもよいし、所定のパラメータによって変更された位置であってもよい。ブレーキペダルセンサは、例えばブレーキペダルの部分に対して設けられる。ブレーキペダルセンサは、ブレーキペダルの操作力（ブレーキペダルに対する踏力やマスタシリンダの圧力など）を検出してもよい。ブレーキペダルセンサは、ブレーキペダルの踏込み量又は操作力に応じた操作情報をＥＣＵ１０へ出力する。なお、ブレーキペダルセンサは、後述する走行計画に含まれるブレーキペダルの制御目標値に応じてブレーキペダルのペダル位置が移動する場合には、ブレーキペダル操作及びシステム制御入力の両方が反映されたペダル位置を検出する。一方、ブレーキペダルセンサは、後述する走行計画に含まれるブレーキペダルの制御目標値に応じてブレーキペダルのペダル位置が移動しない場合には、ブレーキペダル操作に応じたペダル位置を検出する。
【００３１】
ステアリングセンサは、例えばステアリングの回転状態を検出する検出器である。回転状態の検出値は、例えば操舵トルク又は舵角である。ステアリングセンサは、例えば、車両Ｖのステアリングシャフトに対して設けられる。ステアリングセンサは、ステアリングの操舵トルク又は舵角を含む情報をＥＣＵ１０へ出力する。なお、ステアリングセンサは、後述する走行計画に含まれるステアリングの制御目標値に応じてステアリングが回転する場合には、ステアリング操作及びシステム制御入力の両方が反映された操舵トルク又は舵角を検出する。一方、ステアリングセンサは、後述する走行計画に含まれるステアリングの制御目標値応じてステアリングが回転しない場合には、ステアリング操作に応じた操舵トルク又は舵角を検出する。
【００３２】
地図データベース４は、地図情報を備えたデータベースである。地図データベース４は、例えば、車両Ｖ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、例えば、道路の位置情報、道路形状の情報、交差点及び分岐点の位置情報が含まれる。道路形状の情報には、例えばカーブ、直線部の種別、カーブの曲率などが含まれる。さらに、自動運転車両システム１００が建物又は壁などの遮蔽構造物の位置情報、又はＳＬＡＭ（Simultaneous Localization and Mapping）技術を使用する場合には、地図情報に外部センサ１の出力信号を含ませてもよい。なお、地図データベース４は、車両Ｖと通信可能な情報処理センターなどの施設のコンピュータに記憶されていてもよい。
【００３３】
ナビゲーションシステム５は、車両Ｖの運転者によって地図上に設定された目的地までの案内を車両Ｖの運転者に対して行う装置である。ナビゲーションシステム５は、ＧＰＳ受信部２によって測定された車両Ｖの位置情報と地図データベース４の地図情報とに基づいて、車両Ｖの走行するルートを算出する。ルートは、例えば複数車線の区間において車両Ｖが走行する走行車線を特定したルートでもよい。ナビゲーションシステム５は、例えば、車両Ｖの位置から目的地に至るまでの目標ルートを演算し、ディスプレイの表示及びスピーカの音声出力により目標ルートの報知を運転者に対して行う。ナビゲーションシステム５は、例えば車両Ｖの目標ルートの情報をＥＣＵ１０へ出力する。なお、ナビゲーションシステム５は、車両Ｖと通信可能な情報処理センターなどの施設のコンピュータに記憶された情報を用いてもよい。あるいは、ナビゲーションシステム５により行われる処理の一部が、施設のコンピュータによって行われてもよい。
【００３４】
アクチュエータ６は、車両Ｖの走行制御を実行する装置である。アクチュエータ６は、スロットルアクチュエータ、ブレーキアクチュエータ、及びステアリングアクチュエータを少なくとも含む。スロットルアクチュエータは、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Ｖの駆動力を制御する。なお、車両Ｖがハイブリッド車又は電気自動車である場合には、スロットルアクチュエータを含まず、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。
【００３５】
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Ｖ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。ステアリングアクチュエータは、電動パワーステアリングシステムのうちステアリング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、ステアリングアクチュエータは、車両Ｖのステアリングトルクを制御する。
【００３６】
ＨＭＩ７は、車両Ｖの乗員（運転者を含む）と自動運転車両システム１００との間で情報の出力及び入力をするためのインターフェイスである。ＨＭＩ７は、例えば、乗員に画像情報を表示するためのディスプレイパネル、音声出力のためのスピーカ、及び乗員が入力操作を行うための操作ボタン又はタッチパネルなどを備えている。図２に示すように、ＨＭＩ７は、乗員の自動運転開始の要求操作を入力する入力部である自動運転ＯＮ／ＯＦＦスイッチ７０を含む。自動運転ＯＮ／ＯＦＦスイッチ７０は、乗員により自動運転終了に係る要求操作を入力できる構成であってもよい。自動運転ＯＮ／ＯＦＦスイッチ７０は、乗員により自動運転開始又は終了に係る要求操作がなされると、自動運転開始又は自動運転終了を示す情報をＥＣＵ１０へ出力する。なお、入力部は、スイッチに限られるものではなく、自動運転開始又は終了の運転者の意図を判断可能な情報を入力できるものであれば何でもよい。例えば、入力部は、自動運転開始ボタン、自動運転終了ボタンなどであってもよいし、運転者が操作可能な画面に表示されたスイッチ又はボタンのオブジェクトであってもよい。ＨＭＩ７は、自動運転を終了する目的地に到達する場合、乗員に目的地到達を通知する。ＨＭＩ７は、無線で接続された携帯情報端末を利用して、乗員に対する情報の出力を行ってもよく、携帯情報端末を利用して乗員による入力操作を受け付けてもよい。
【００３７】
図１及び図２に示すＥＣＵ１０は、車両Ｖの自動走行を制御する。ＥＣＵ１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read OnlyMemory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）などを有する電子制御ユニットである。ＥＣＵ１０では、ＲＯＭに記憶されているプログラムをＲＡＭにロードし、ＣＰＵで実行することで、各種の制御を実行する。ＥＣＵ１０は、複数の電子制御ユニットから構成されていてもよい。
【００３８】
図１及び図２に示すように、ＥＣＵ１０は、車両位置認識部１１、外部状況認識部１２、走行状態認識部１３、走行計画生成部１４、運転操作情報取得部１５、運転状態切換部１６、及び、走行制御部１７を備えている。
【００３９】
車両位置認識部１１は、ＧＰＳ受信部２で受信した車両Ｖ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、地図上における車両Ｖの位置（以下、「車両位置」という）を認識する。なお、車両位置認識部１１は、ナビゲーションシステム５で用いられる車両位置を該ナビゲーションシステム５から取得して認識してもよい。車両位置認識部１１は、道路などの外部に設置されたセンサで車両Ｖの車両位置が測定され得る場合、このセンサから通信によって車両位置を取得してもよい。
【００４０】
外部状況認識部１２は、外部センサ１の検出結果に基づいて、車両Ｖの外部状況を認識する。検出結果には、例えばカメラの撮像情報、レーダーの物体情報、又はライダーの物体情報などが含まれる。外部状況は、例えば、車両Ｖに対する走行車線の白線の位置もしくは車線中心の位置及び道路幅、道路の形状を含んでもよい。道路の形状は、例えば走行車線の曲率、外部センサ１の見通し推定に有効な路面の勾配変化、うねりなどであってもよい。また、外部状況は、車両Ｖの周辺の障害物などの物体の状況であってもよい。物体の状況は、例えば、固定障害物と移動障害物を区別する情報、車両Ｖに対する障害物の位置、車両Ｖに対する障害物の移動方向、車両Ｖに対する障害物の相対速度などを含んでもよい。なお、外部状況認識部１２は、外部センサ１の検出結果と地図情報とを照合し、ＧＰＳ受信部２などで取得される車両Ｖの位置及び方向を補正して精度を高めてもよい。
【００４１】
走行状態認識部１３は、内部センサ３の検出結果に基づいて、車両Ｖの走行状態を認識する。内部センサ３の検出結果には、例えば車速センサの車速情報、加速度センサの加速度情報、ヨーレートセンサのヨーレート情報などが含まれる。車両Ｖの走行状態を示す情報には、例えば、車速、加速度、又はヨーレートが含まれる。
【００４２】
走行計画生成部１４は、例えば、ナビゲーションシステム５で演算された目標ルート、車両位置認識部１１で認識された車両位置、及び、外部状況認識部１２で認識された車両Ｖの外部状況（車両位置、方位を含む）に基づいて、車両Ｖの進路を生成する。進路は、目標ルートにおいて車両Ｖが進む軌跡である。走行計画生成部１４は、目標ルート上において車両Ｖが安全、法令順守、走行効率などの基準を満たした走行をするように進路を生成する。さらに、走行計画生成部１４は、車両Ｖの周辺の物体の状況に基づき、物体との接触を回避するように車両Ｖの進路を生成する。
【００４３】
なお、本明細書で説明する目標ルートには、特許５３８２２１８号公報（ＷＯ２０１１／１５８３４７号公報）に記載された「運転支援装置」、又は、特開２０１１−１６２１３２号公報に記載された「自動運転装置」における道なり走行ルートように、目的地の設定が運転者から明示的に行われていない際に、外部状況や地図情報に基づき自動的に生成される走行ルートも含まれる。
【００４４】
走行計画生成部１４は、生成した進路に応じ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Ｖの周辺情報である外部状況と地図データベース４の地図情報とに少なくとも基づいて、地図上に予め設定された目標ルートに沿った走行計画を生成する。走行計画生成部１４は、車両Ｖの進路を車両Ｖに固定された座標系での目標位置ｐと、目標位置における目標速度ｖとの二つの要素からなる組、すなわち配位座標（ｐ、ｖ）を複数含む走行計画を生成する。複数の目標位置ｐのそれぞれは、車両Ｖに固定された座標系でのｘ座標もしくはｙ座標の位置、又はそれらと等価な情報を少なくとも有する。なお、走行計画は、車両Ｖの挙動を示す情報を含んでいればよく、配位座標を含む計画に限定されるものではない。例えば、走行計画は、車両Ｖの挙動を示す情報として、目標速度ｖのかわりに目標時刻ｔを含んでもよく、さらに、目標時刻ｔとその時点での車両Ｖの方位に関する情報を含んでもよい。
【００４５】
一般的には、走行計画は、概ね現在時刻から数秒先の将来までの計画を示すデータで充分である。しかし、交差点の右折、車両Ｖの追い越しなどの状況によっては、数十秒先の計画を示すデータが必要となる場合がある。このような場合を想定して、走行計画の配位座標の数を可変、且つ配位座標間の距離も可変としてもよい。さらに、隣接する配位座標を繋ぐ曲線を、スプライン関数などを用いて近似し、近似した曲線のパラメータを走行計画としてもよい。走行計画の生成方法は、車両Ｖの挙動を表すことができるものであればよく、任意の公知な方法を採用することができる。
【００４６】
走行計画には、例えば自動運転車両システム１００が車両制御をする際に目標とする制御値が含まれる。例えば、走行計画は、目標ルートに沿った進路を車両Ｖが走行する際における、車両Ｖの車速、加減速度及びステアリングの操舵トルクなどの推移を示すデータとしてもよい。つまり、走行計画は、車両Ｖの速度パターン、加減速度パターン及び操舵トルクパターンを含んでいてもよい。あるいは、車両Ｖの速度パターン、加減速度パターンに換えてアクセルペダルの制御目標値及びブレーキペダルの制御目標値の推移を示すデータとしてもよい。走行計画生成部１４は、旅行時間（車両Ｖが目的地に到着するまでに要される所要時間）が最も短くなるように、走行計画を生成してもよい。
【００４７】
速度パターンとは、例えば、進路上に所定間隔（例えば１ｍ）で設定された目標制御位置に対して、目標制御位置ごとに時間に関連付けられて設定された目標車速からなるデータである。加減速度パターンとは、例えば、進路上に所定間隔（例えば１ｍ）で設定された目標制御位置に対して、目標制御位置ごとに時間に関連付けられて設定された目標加減速度からなるデータである。操舵パターンとは、例えば、進路上に所定間隔（例えば１ｍ）で設定された目標制御位置に対して、目標制御位置ごとに時間に関連付けられて設定された目標操舵トルクからなるデータである。アクセルペダルの制御目標値及びブレーキペダルの制御目標値の推移を示すデータとは、例えば、進路上に所定間隔（例えば１ｍ）で設定された目標制御位置に対して、目標制御位置ごとに時間に関連付けられて設定されたペダル位置からなるデータである。
【００４８】
走行計画生成部１４は、例えば自動運転ＯＮ／ＯＦＦスイッチ７０から自動運転開始を示す情報を取得した場合に、走行計画を生成する。また、走行計画生成部１４は、生成した走行計画を、運転操作情報取得部１５及び走行制御部１７へ出力する。なお、運転操作情報取得部１５が走行計画を用いる必要がない場合、例えば後述のとおり、内部センサ３の検出値のみを用いて運転操作の状態を取得することができる場合には、走行計画生成部１４は、運転操作情報取得部１５へ走行計画を出力しなくてもよい。
【００４９】
運転操作情報取得部１５は、内部センサ３の検出結果に基づいて、運転者の運転操作に応じた情報である運転操作情報を取得する。例えば、運転操作情報取得部１５は、運転操作情報として、車両Ｖのステアリング操作、アクセル操作及びブレーキ操作のうち少なくとも１つに関する運転者の運転操作の操作量を取得する。ステアリング操作は、例えば運転者によるステアリングホイールの回転操作である。つまり、ステアリング操作に関する運転操作情報には、ステアリングホイールの操作量（操舵トルク又は舵角）が含まれる。運転操作情報取得部１５は、走行計画に含まれるステアリングの制御目標値（目標操舵トルク）に応じて車両Ｖのステアリングが回転する場合には、ステアリングセンサにより検出された車両Ｖのステアリングの回転状態検出値と、走行計画生成部１４により生成された走行計画に含まれるステアリングの制御目標値との差分を、ステアリング操作の操作量として取得する。なお、制御目標値とのズレを検出できればよいため、例えば回転状態検出値の微分値と制御目標値の微分値との差分であってもよい。一方、運転操作情報取得部１５は、走行計画に含まれるステアリングの制御目標値に応じてステアリングが回転しない場合には、ステアリングセンサにより検出された車両Ｖのステアリングの回転状態検出値をステアリング操作の操作量として取得する。何れにしても、運転操作情報取得部１５は、運転者の操作量の絶対値を取得すればよい。アクセル操作は、例えば運転者によるアクセルペダルの踏み込み操作である。つまり、アクセル操作に関する運転操作情報には、アクセルペダルの操作量（踏込み量）に応じた情報が含まれる。ブレーキ操作は、例えば運転者によるブレーキペダルの踏み込み操作である。つまり、ブレーキペダル操作に関する運転操作情報には、ブレーキペダルの操作量（踏込み量）に応じた情報が含まれる。なお、アクセル操作及びブレーキ操作についても、上述したステアリング操作と同様に、システム制御値に応じてペダル位置が変更される場合には、検出値と制御目標値との差分を算出し、運転者の操作量の絶対値を取得する。つまり、運転操作情報取得部１５は、走行計画に含まれるアクセルペダルの制御目標値に応じて車両Ｖのアクセルペダルのペダル位置が移動する場合には、車両Ｖのアクセルペダルのペダル位置検出値と走行計画に含まれるアクセルペダルの制御目標値との差分をアクセル操作の操作量として取得する。アクセルペダルの制御目標値は、走行計画に含まれる車両Ｖの車速、加減速度などから導出されてもよい。同様に、運転操作情報取得部１５は、走行計画に含まれるブレーキペダルの制御目標値に応じて車両Ｖのブレーキペダルのペダル位置が移動する場合には、車両Ｖのブレーキペダルのペダル位置検出値と走行計画に含まれるブレーキペダルの制御目標値との差分をブレーキ操作の操作量として取得する。ブレーキペダルの制御目標値は、走行計画に含まれる車両Ｖの車速、加減速度などから導出されてもよい。運転操作情報取得部１５は、運転操作情報を運転状態切換部１６及び走行制御部１７へ出力する。
【００５０】
運転状態切換部１６は、運転操作情報取得部１５により取得された運転操作情報に基づいて車両Ｖの運転状態を切り換える。以下では、運転操作の一例であるステアリング操作の操作量に基づいて運転状態切換部１６が車両Ｖの運転状態を切り換える場合を説明する。
【００５１】
図３は、ステアリング操作の操作量と車両Ｖの運転状態の遷移との関係の一例を説明する図である。図３では、ステアリング操作の操作量が操舵トルクである場合を一例として図示している。図３の横軸は操舵トルク［Ｔ］であり、縦軸は運転状態を示している。図３に示すように、車両Ｖの運転状態には、自動運転状態、協調運転状態及び手動運転状態の３つの状態がある。
【００５２】
自動運転状態とは、例えば走行計画を用いて車両Ｖの走行を制御する状態である。つまり、自動運転状態は、例えば、運転者がステアリング操作を行うことなく、運転者の介入が行われない状態で自動運転車両システム１００の制御のみで車両Ｖの走行が実現している状態である。協調運転状態とは、例えば走行計画及びステアリング操作の操作量に基づいてステアリング操作と協調して車両Ｖを走行させる運転状態である。つまり、協調運転状態は、運転者と自動運転車両システム１００との両方が車両Ｖの走行に関係可能な状態であり、システム介入が可能な状態で少なくとも運転者のステアリング操作の操作量に基づいて車両Ｖの走行が実現している状態である。手動運転状態とは、運転者のステアリング操作の操作量を車両Ｖの走行に反映させた状態である。つまり、手動運転状態は、システム介入ができない状態で運転者のステアリング操作の操作量が車両Ｖの走行に反映されている状態である。
【００５３】
運転状態切換部１６は、自動運転状態、協調運転状態及び手動運転状態をステアリング操作に応じた操舵トルクに基づいて切り換える。ステアリング操作に応じた操舵トルクが介入判定閾値Ｔ１未満の場合には、車両Ｖの運転状態は自動運転状態となる。介入判定閾値Ｔ１は、予め設定された値であり、運転者の操作介入の有無を判定するための閾値である。第１実施形態では、介入判定閾値Ｔ１は、自動運転状態から協調運転状態への切り換えを判定するために用いられる閾値である。ステアリング操作に応じた操舵トルクが介入判定閾値Ｔ１以上かつ手動運転開始閾値Ｔ２未満の場合には、車両Ｖの運転状態は協調運転状態となる。手動運転開始閾値Ｔ２は、予め設定された値であり、協調運転状態から手動運転状態への切り換えを判定するための閾値である。ステアリング操作に応じた操舵トルクが手動運転開始閾値Ｔ２以上の場合には、車両Ｖの運転状態は手動運転状態となる。
【００５４】
次に、車両Ｖの運転状態の決定（維持又は遷移）について説明する。最初に、自動運転状態の維持又は遷移を説明する。運転状態切換部１６は、車両Ｖの運転状態が自動運転状態の場合に、ステアリング操作に応じた操舵トルクが介入判定閾値Ｔ１未満であるときには、車両Ｖの運転状態を自動運転状態に維持する。これにより、例えば、運転者が意図せずにステアリングホイールに触れた場合など、自動運転の解除を意図していないステアリング操作が検出された場合であっても、自動運転状態が解除されない。このため、運転状態切換部１６は、運転者が意図しない自動運転解除のたびに、運転者が自動運転開始の指示を行うために自動運転ＯＮ／ＯＦＦスイッチ７０を操作することを回避することができるので、運転者に煩わしさを感じさせることを低減することができる。
【００５５】
また、運転状態切換部１６は、車両Ｖの運転状態が自動運転状態の場合に、ステアリング操作に応じた操舵トルクが介入判定閾値Ｔ１以上かつ手動運転開始閾値Ｔ２未満になったときには、車両Ｖの運転状態を協調運転状態に切り換える。これにより、例えば、運転者が自動運転状態の車両に介入するために介入判定閾値Ｔ１以上かつ手動運転開始閾値Ｔ２未満の操作量でステアリングホイールを操作した場合には、車両Ｖの運転状態が自動運転状態から協調運転状態へ遷移する。例えば、自動運転状態で走行中に大型車両の対向車が現れた場合において、大型車両から少し離れた位置で一時的に走行するように運転者がステアリング操作を行ったときに、運転状態切換部１６により車両Ｖの運転状態が協調運転状態へ切り換わる。この場合、車両Ｖはシステム介入が可能な状態で運転者のステアリング操作に基づいて走行するため、自動運転車両システム１００は、運転者のステアリング操作に基づく位置で車両Ｖを走行させることができる。
【００５６】
運転状態切換部１６は、車両Ｖの運転状態が自動運転状態の場合に、ステアリング操作に応じた操舵トルクが手動運転開始閾値Ｔ２以上になったときには、車両Ｖの運転状態を手動運転状態へ切り換えてもよい。つまり、車両Ｖの運転状態は、協調運転状態を経ることなく、自動運転状態から手動運転状態へ直接遷移してもよい。
【００５７】
次に、協調運転状態の維持又は遷移を説明する。運転状態切換部１６は、車両Ｖの運転状態が協調運転状態の場合に、ステアリング操作に応じた操舵トルクが介入判定閾値Ｔ１未満となったときには、車両Ｖの運転状態を協調運転状態から自動運転状態へ切り換える。これにより、例えば、対向車である大型車両から少し離れた位置で走行するように運転者がステアリング操作を行うとともに対向車とすれ違った後に運転者がステアリング操作を止めたときには、運転状態切換部１６により車両Ｖの運転状態が協調運転状態から自動運転状態へ切り換わる。このように、操作介入が一時的である場合に、ステアリング操作に応じた操舵トルクに基づいて自動運転状態へ自動的に切り換わるため、運転状態切換部１６は、一時的な自動運転の解除のたびに、運転者が自動運転開始の指示を行うために自動運転ＯＮ／ＯＦＦスイッチ７０を操作することを回避することができるので、運転者に煩わしさを感じさせることを低減することができる。
【００５８】
運転状態切換部１６は、車両Ｖの運転状態が協調運転状態の場合に、ステアリング操作に応じた操舵トルクが介入判定閾値Ｔ１以上かつ手動運転開始閾値Ｔ２未満を保っているときには、協調運転状態を維持する。このとき、走行計画に基づく制御目標値と運転者の操作量とを合算した操作量を車両Ｖの走行に反映してもよいし、走行計画に基づく制御目標値よりも小さい操作量と運転者の操作量とを合算した操作量を車両Ｖの走行に反映してもよい。走行計画に基づく制御目標値よりも小さい操作量は０を含む。走行計画に基づく制御目標値よりも小さい操作量が０の場合には、システム介入ができる状態で運転者のステアリング操作に応じた操舵トルクが車両Ｖの走行に反映される。そして、運転状態切換部１６は、車両Ｖの運転状態が協調運転状態の場合に、ステアリング操作に応じた操舵トルクが手動運転開始閾値Ｔ２以上となったときには、車両Ｖの運転状態を協調運転状態から手動運転状態へ切り換える。これにより、システム介入ができない状態で運転者のステアリング操作に応じた操舵トルクが車両Ｖの走行に反映される。
【００５９】
次に、手動運転状態の維持又は遷移を説明する。運転状態切換部１６は、車両Ｖの運転状態が手動運転状態である場合に、ステアリング操作に応じた操舵トルクが手動運転開始閾値Ｔ２未満になったときでも、車両Ｖの運転状態を手動運転状態に維持する。この場合、運転者が手動運転状態の継続を意図して十分な操作量でのステアリング操作を行ったときには、以降において自動運転状態又は協調運転状態への切り換わりが制限されるため、運転者が自動運転終了の指示を行うために自動運転ＯＮ／ＯＦＦスイッチ７０を操作することを回避することができる。このため、運転者に煩わしさを感じさせることを低減することができる。
【００６０】
運転状態切換部１６は、車両Ｖの運転状態が手動運転状態である場合に自動運転ＯＮ／ＯＦＦスイッチ７０に自動運転開始の要求操作が入力されるまでは、手動運転状態を維持する。つまり、自動運転開始の要求操作が入力されるまで、操舵トルクが手動運転開始閾値Ｔ２未満となった場合でも協調運転状態又は自動運転状態へ遷移することを制限する。なお、手動運転状態を維持する期間は上記に限定されず、例えば運転状態切換部１６は、予め定めた期間において手動運転状態を維持してもよい。また、自動運転開始の要求操作の入力は自動運転ＯＮ／ＯＦＦスイッチ７０に限られず、公知の入力手段を用いることができる。
【００６１】
以上、図３を用いて説明したように、自動運転状態と協調運転状態との間の遷移は、介入判定閾値Ｔ１とステアリング操作に基づく操舵トルクとの比較によって判定され、図３中の矢印で示すように、可逆的な遷移となる。一方、協調運転状態と手動運転状態との遷移は、手動運転開始閾値Ｔ２とステアリング操作に基づく操舵トルクとの比較によって判定されるものの、図３中の矢印で示すように、協調運転状態から手動運転状態への遷移のみが許容されている不可逆的な遷移となる。運転状態切換部１６は、運転状態に関する情報を走行制御部１７へ出力する。
【００６２】
走行制御部１７は、運転状態切換部１６によって決定した運転状態で車両Ｖを走行させる。車両Ｖの運転状態が自動運転状態であれば、走行制御部１７は、走行計画生成部１４で生成した走行計画に基づいて、アクチュエータ６へ制御信号を出力し、車両Ｖの走行を制御する。車両Ｖの運転状態が協調運転状態であれば、走行制御部１７は、走行計画生成部１４で生成した走行計画及び運転操作情報取得部１５により取得されたステアリング操作に応じた操舵トルクに基づいてアクチュエータ６へ制御信号を出力し、ステアリング操作と協調して車両Ｖを走行させる。車両Ｖの運転状態が手動運転状態であれば、走行制御部１７は、運転操作情報取得部１５により取得されたステアリング操作に応じた操舵トルクに基づく制御信号をアクチュエータ６へ出力し、ステアリング操作に応じた操舵トルクを車両Ｖの走行に反映させる。これにより、走行制御部１７は、自動運転状態、協調運転状態及び手動運転状態の３つの状態を実現する。
【００６３】
次に、自動運転車両システム１００が行う処理について説明する。図４は、走行計画生成処理の一例を説明するフローチャートである。図４に示す制御処理は、例えば自動運転ＯＮ／ＯＦＦスイッチ７０に自動運転開始の要求操作が入力されたときに実行される。
【００６４】
図４に示すように、まず、車両位置認識部１１は、ＧＰＳ受信部２で受信した車両Ｖの位置情報及び地図データベース４の地図情報から、車両位置を認識する。外部状況認識部１２は、外部センサ１の検出結果から、車両Ｖの外部状況を認識する。走行状態認識部１３は、内部センサ３の検出結果から、車両Ｖの走行状態を認識する（Ｓ１）。そして、走行計画生成部１４は、ナビゲーションシステム５の目標ルート、車両位置、車両Ｖの外部状況、及び車両Ｖの走行状態から、車両Ｖの走行計画を生成する（Ｓ２）。このように、車両Ｖの走行計画が生成される。
【００６５】
次に、自動運転車両システム１００が行う車両Ｖの運転状態の切換処理について説明する。図５は、ステアリング操作に応じた操舵トルクを用いて手動運転状態である車両Ｖの運転状態を切り換える切換処理の一例を説明するフローチャートである。図５に示す制御処理は、車両Ｖが手動運転状態である場合に所定の周期で繰り返し実行される。
【００６６】
図５に示すように、まず、運転状態切換部１６は、車両Ｖの運転状態が手動運転状態である場合に自動運転ＯＮ／ＯＦＦスイッチ７０に自動運転開始の要求操作が入力されたか否かを判定する（Ｓ１０）。運転状態切換部１６は、自動運転ＯＮ／ＯＦＦスイッチ７０に自動運転開始の要求操作が入力されたと判定した場合には、介入判定閾値Ｔ１を用いた判定処理（Ｓ１２）を行う。
【００６７】
運転状態切換部１６は、Ｓ１２に示す介入判定閾値Ｔ１を用いた判定処理として、内部センサ３の検出結果に基づく操舵トルクが介入判定閾値Ｔ１未満であるか否かを判定する。運転状態切換部１６は、内部センサ３の検出結果に基づく操舵トルクが介入判定閾値Ｔ１未満であると判定した場合には、車両Ｖの運転状態を自動運転状態へ切り換える（Ｓ１４）。Ｓ１４に示す切換処理が終了すると、図５に示すフローチャートを終了する。なお、車両Ｖの運転状態は手動運転状態から自動運転状態へ遷移し、図５に示すフローチャートの前提である手動運転状態ではなくなるため、この後に図５に示すフローチャートを繰り返す処理は行われず、後述する図６に示すフローチャートが開始される。
【００６８】
一方、運転状態切換部１６は、内部センサ３の検出結果に基づく操舵トルクが介入判定閾値Ｔ１未満でないと判定した場合には、手動運転開始閾値Ｔ２を用いた判定処理（Ｓ１６）を行う。運転状態切換部１６は、Ｓ１６に示す手動運転開始閾値Ｔ２を用いた判定処理として、内部センサ３の検出結果に基づく操舵トルクが手動運転開始閾値Ｔ２未満であるか否かを判定する。運転状態切換部１６は、内部センサ３の検出結果に基づく操舵トルクが手動運転開始閾値Ｔ２未満であると判定した場合には、車両Ｖの運転状態を協調運転状態へ切り換える（Ｓ１８）。Ｓ１８に示す切換処理が終了すると、図５に示すフローチャートを終了する。なお、車両Ｖの運転状態は手動運転状態から協調運転状態へ遷移し、図５に示すフローチャートの前提である手動運転状態ではなくなるため、この後に図５に示すフローチャートを繰り返す処理は行われず、後述する図６に示すフローチャートが開始される。
【００６９】
一方、運転状態切換部１６は、内部センサ３の検出結果に基づく操舵トルクが手動運転開始閾値Ｔ２未満でないと判定した場合には、手動運転状態を維持する（Ｓ２０）。同様に、運転状態切換部１６は、自動運転ＯＮ／ＯＦＦスイッチ７０に自動運転開始の要求操作が入力されていないと判定した場合には、手動運転状態を維持する（Ｓ２０）。そして、図５に示すフローチャートを終了する。なお、運転状態は手動運転状態から遷移していないため、この後に図５に示すフローチャートが繰り返し実行される。
【００７０】
次に、車両Ｖの運転状態が自動運転状態又は協調運転状態の場合において、自動運転車両システム１００が行う車両Ｖの運転状態の切換処理について説明する。図６は、操舵トルクを用いて自動運転状態又は協調運転状態である車両Ｖの運転状態を切り換える切換処理の一例を説明するフローチャートである。図６に示す制御処理は、車両Ｖが自動運転状態又は協調運転状態である場合に所定の周期で繰り返し実行される。
【００７１】
図６に示すように、まず、運転状態切換部１６は、Ｓ３２に示す介入判定閾値Ｔ１を用いた判定処理として、内部センサ３の検出結果に基づく操舵トルクが介入判定閾値Ｔ１未満であるか否かを判定する。運転状態切換部１６は、内部センサ３の検出結果に基づく操舵トルクが介入判定閾値Ｔ１未満であると判定した場合には、車両Ｖの運転状態を自動運転状態に決定する（Ｓ３４）。つまり、運転状態切換部１６は、車両Ｖの運転状態が自動運転状態の場合には、自動運転状態を維持し、車両Ｖの運転状態が協調運転状態の場合には、自動運転状態へ切り換える。Ｓ３４に示す処理が終了すると、図６に示すフローチャートを終了する。なお、車両Ｖの運転状態は手動運転状態へ遷移していないため、この後に図６に示すフローチャートが繰り返し実行される。
【００７２】
一方、運転状態切換部１６は、内部センサ３の検出結果に基づく操舵トルクが介入判定閾値Ｔ１未満でないと判定した場合には、手動運転開始閾値Ｔ２を用いた判定処理（Ｓ３６）を行う。運転状態切換部１６は、Ｓ３６に示す手動運転開始閾値Ｔ２を用いた判定処理として、内部センサ３の検出結果に基づく操舵トルクが手動運転開始閾値Ｔ２未満であるか否かを判定する。運転状態切換部１６は、内部センサ３の検出結果に基づく操舵トルクが手動運転開始閾値Ｔ２未満であると判定した場合には、車両Ｖの運転状態を協調運転状態に決定する（Ｓ３８）。つまり、運転状態切換部１６は、車両Ｖの運転状態が自動運転状態の場合には、協調運転状態へ切り換え、車両Ｖの運転状態が協調運転状態の場合には、協調運転状態を維持する。Ｓ３８に示す処理が終了すると、図６に示すフローチャートを終了する。なお、車両Ｖの運転状態は手動運転状態へ遷移していないため、この後に図６に示すフローチャートが繰り返し実行される。
【００７３】
一方、運転状態切換部１６は、内部センサ３の検出結果に基づく操舵トルクが手動運転開始閾値Ｔ２未満でないと判定した場合には、手動運転状態へ切り換える（Ｓ４０）。そして、図６に示すフローチャートを終了する。なお、車両Ｖの運転状態は自動運転状態又は協調運転状態から手動運転状態へ遷移し、図６に示すフローチャートの前提である自動運転状態又は協調運転状態ではなくなるため、この後に図６に示すフローチャートを繰り返す処理は行われず、図５に示すフローチャートが開始される。
【００７４】
以上、図５，６に示すように、運転状態切換部１６によって、自動運転状態、協調運転状態及び手動運転状態がステアリング操作に応じた操舵トルクに基づいて切り換えられる。なお、図５，６では、自動運転状態及び協調運転状態である場合に、自動運転ＯＮ／ＯＦＦスイッチ７０に自動運転開始の要求操作が入力された後に自動運転終了の要求操作が入力されたときについては図示を省略しているが、この場合、運転状態切換部１６は、自動運転状態及び協調運転状態から手動運転状態へ切り換える処理を行う。
【００７５】
上記説明では、運転操作の一例であるステアリング操作の操作量（操舵トルク）に基づいて運転状態切換部１６が車両Ｖの運転状態を切り換える場合を説明したが、操舵トルクを舵角に置き換えてもよいし、アクセルペダル又はブレーキペダルの踏込み量（ペダル位置）に置き換えてもよい。つまり、運転状態切換部１６は、ステアリング操作の舵角に基づいて車両Ｖの運転状態を切り換えてもよいし、アクセルペダル又はブレーキペダルの踏込み量に基づいて車両Ｖの運転状態を切り換えてもよい。
【００７６】
以上、第１実施形態に係る自動運転車両システム１００では、運転操作の操作量に基づいて、車両Ｖの運転状態が自動運転状態、手動運転状態及び協調運転状態の何れかに切り換えられる。例えば、自動運転状態で走行中に大型車両の対向車が現れた場合に、大型車両から少し離れた位置で走行するように運転者が運転操作を行ったときには、操作量が介入判定閾値Ｔ１以上かつ手動運転開始閾値Ｔ２未満になったときに、運転状態切換部１６により車両Ｖの運転状態が協調運転状態へ切り換わる。そして、対向車とすれ違った後に運転者が運転操作を止めたときには、運転状態切換部１６により車両Ｖの運転状態が自動運転状態へ切り換わる。このため、この自動運転車両システム１００は、自動運転状態の車両Ｖに対して運転者が一時的に介入する場合に運転者に煩わしさを感じさせることを低減することができる。
【００７７】
また、第１実施形態に係る自動運転車両システム１００では、運転操作情報取得部１５は、走行計画に含まれるステアリングの制御目標値に応じて車両Ｖのステアリングが回転する場合には、車両Ｖのステアリングの回転状態検出値と走行計画に含まれるステアリングの制御目標値との差分をステアリング操作の操作量として取得することができる。また、運転操作情報取得部１５は、運転操作情報取得部１５は、走行計画に含まれるアクセルペダルの制御目標値に応じて車両Ｖのアクセルペダルのペダル位置が移動する場合には、車両Ｖのアクセルペダルのペダル位置検出値と走行計画に含まれるアクセルペダルの制御目標値との差分をアクセル操作の操作量として取得することができる。また、運転操作情報取得部１５は、走行計画に含まれるブレーキペダルの制御目標値に応じて車両Ｖのブレーキペダルのペダル位置が移動する場合には、車両Ｖのブレーキペダルのペダル位置検出値と走行計画に含まれるブレーキペダルの制御目標値との差分をブレーキ操作の操作量として取得することができる。つまり、運転操作情報取得部１５は、制御目標値に応じてステアリングが回転しているとき、又はアクセルペダル若しくはブレーキペダルのペダル位置が移動しているときであっても、運転者の操作量を取得することができる。言い換えれば、運転操作情報取得部１５は、システム側が運転者の操作部を動かしている場合であっても、当該操作部に対する運転者の運転操作の操作量を取得することができる。
【００７８】
また、第１実施形態に係る自動運転車両システム１００では、運転状態切換部１６は、車両Ｖの運転状態が手動運転状態である場合に、操作量が手動運転開始閾値未満になったときでも、運転状態を手動運転状態に維持することができる。自動運転車両システム１００は、運転者が手動運転状態の継続を意図して十分な操作量での運転操作を行った場合又は運転操作が十分に継続されたときには、自動運転状態への切り換えを行わないため、手動運転状態の継続を望む運転者に運転状態の切り換えの煩わしさを感じさせることを低減することができる。
【００７９】
また、第１実施形態に係る自動運転車両システム１００では、運転者の自動運転開始の要求操作を入力する自動運転ＯＮ／ＯＦＦスイッチ７０を更に備え、運転状態切換部１６は、車両Ｖの運転状態が手動運転状態である場合に自動運転ＯＮ／ＯＦＦスイッチ７０に要求操作が入力されるまでは、車両Ｖの運転状態を手動運転状態に維持することができる。よって、自動運転車両システム１００は、運転者の自動運転開始の要求があるまで自動運転状態への切り換えを行わないため、手動運転状態の継続を望む運転者に運転状態の切り換えの煩わしさを感じさせることを低減することができる。
【００８０】
［第２実施形態］
次に、第２実施形態に係る自動運転車両システムについて説明する。本実施形態の説明では、第１実施形態と同一の構成及び処理については説明を省略し、第１実施形態と異なる点について説明する。
【００８１】
本実施形態に係る自動運転車両システムは、第１実施形態に係る自動運転車両システム１００と同一構成であり、ＥＣＵ１０の運転操作情報取得部１５及び運転状態切換部１６の機能のみが相違する。
【００８２】
運転操作情報取得部１５は、車両Ｖのステアリング操作、アクセル操作及びブレーキ操作のうち少なくとも１つに関する運転者の運転操作の継続時間に応じた継続カウントを、運転操作情報として取得する。運転操作の継続時間とは、所定の閾値以上の操作量が継続する時間である。例えば、運転者の運転操作がステアリング操作である場合、ステアリング操作の継続時間は、所定の閾値以上の操舵トルクの入力が継続した時間である。例えば、運転者の運転操作がアクセル操作又はブレーキ操作である場合、アクセル操作又はブレーキ操作の継続時間は、所定の閾値以上のペダル踏み込み量が継続した時間である。所定の閾値は、予め設定された値であり、運転者の操作介入の有無を判定するための閾値である。例えば、所定の閾値は、第１実施形態において説明された介入判定閾値Ｔ１を用いてもよい。また、所定の閾値は、ステアリング操作、アクセル操作及びブレーキ操作のそれぞれに対して設定される。継続カウントとは、運転操作の継続時間に応じてカウントされた値である。継続カウントは、例えば運転操作の継続時間が大きくなるほど大きい値となる。継続カウントの算出方法については後述する。なお、運転操作が中断されたときには所定の閾値以上の操舵トルクが入力されない状態になる。この場合には、継続カウントがリセットされる。運転操作情報取得部１５は、計測した継続カウントを運転状態切換部１６へ出力する。
【００８３】
運転状態切換部１６は、運転操作情報取得部１５により取得された継続カウントに基づいて車両Ｖの運転状態を切り換える。以下では、運転操作の一例であるステアリング操作の継続カウントに基づいて運転状態切換部１６が車両Ｖの運転状態を切り換える場合を説明する。
【００８４】
図７は、ステアリング操作に応じた継続カウントと車両Ｖの運転状態の遷移との関係の一例を説明する図である。図７の（Ａ）に示す横軸は継続カウント［sec］であり、縦軸は運転状態を示している。図７の（Ａ）に示すように、車両Ｖの運転状態には、自動運転状態、協調運転状態及び手動運転状態の３つの状態がある。これらの運転状態の内容は、第１実施形態と同一である。
【００８５】
運転状態切換部１６は、自動運転状態、協調運転状態及び手動運転状態をステアリング操作に応じた継続カウントに基づいて切り換える。ステアリング操作に応じた継続カウントが第１閾値Ｋ１未満の場合には、車両Ｖの運転状態は自動運転状態となる。第１閾値Ｋ１は、予め設定された値であり、自動運転状態から協調運転状態への切り換えを判定するために用いられる閾値である。ステアリング操作に応じた継続カウントが第１閾値Ｋ１以上かつ第２閾値Ｋ２未満の場合には、車両Ｖの運転状態は協調運転状態となる。第２閾値Ｋ２は、予め設定された値であり、協調運転状態から手動運転状態への切り換えを判定するための閾値である。ステアリング操作に応じた継続カウントが第２閾値Ｋ２以上の場合には、車両Ｖの運転状態は手動運転状態となる。
【００８６】
次に、車両Ｖの運転状態の決定（維持又は遷移）について説明する。最初に、自動運転状態の維持又は遷移を説明する。運転状態切換部１６は、車両Ｖの運転状態が自動運転状態の場合に、ステアリング操作に応じた継続カウントが第１閾値Ｋ１未満であるときには、車両Ｖの運転状態を自動運転状態に維持する。これにより、例えば、所定期間の間、運転者が意図せずにステアリングホイールに触れた場合など、自動運転の解除を意図していない運転操作が検出された場合であっても、自動運転状態が解除されない。このため、運転状態切換部１６は、運転者が意図しない自動運転解除のたびに、運転者が自動運転開始の指示を行うために自動運転ＯＮ／ＯＦＦスイッチ７０を操作することを回避することができる。このため、運転者に煩わしさを感じさせることを低減することができる。
【００８７】
また、運転状態切換部１６は、車両Ｖの運転状態が自動運転状態の場合に、ステアリング操作に応じた継続カウントが第１閾値Ｋ１以上かつ第２閾値Ｋ２未満になったときには、車両Ｖの運転状態を協調運転状態に切り換える。これにより、例えば、運転者が自動運転状態の車両Ｖに介入するために第１閾値Ｋ１以上かつ第２閾値Ｋ２未満の継続カウントでステアリングホイールを操作した場合には、車両Ｖの運転状態が自動運転状態から協調運転状態へ遷移する。例えば、自動運転状態で走行中に大型車両の対向車が現れた場合において、大型車両から少し離れた位置で一時的に走行するように、所定の期間、運転者がステアリング操作を行ったときに、運転状態切換部１６により車両Ｖの運転状態が協調運転状態へ切り換わる。この場合、車両Ｖはシステム介入が可能な状態で運転者のステアリング操作量に基づいて走行するため、運転者の運転操作に基づく位置で車両Ｖを走行させることができる。
【００８８】
運転状態切換部１６は、車両Ｖの運転状態が自動運転状態の場合に、ステアリング操作に応じた継続カウントが第２閾値Ｋ２以上になったときには、車両Ｖの運転状態を手動運転状態へ切り換えてもよい。つまり、車両Ｖの運転状態は、協調運転状態を経ることなく、自動運転状態から手動運転状態へ直接遷移してもよい。
【００８９】
次に、協調運転状態の維持又は遷移を説明する。運転状態切換部１６は、車両Ｖの運転状態が協調運転状態の場合に、ステアリング操作に応じた継続カウントが第１閾値Ｋ１未満となったときには、車両Ｖの運転状態を協調運転状態から自動運転状態へ切り換える。これにより、例えば、対向車である大型車両から少し離れた位置で走行するように運転者が運転操作を行うとともに対向車とすれ違った後に運転者が運転操作を止めたときには、運転状態切換部１６により車両Ｖの運転状態が協調運転状態から自動運転状態へ切り換わる。このように、操作介入が一時的である場合に、ステアリング操作に応じた継続カウントに基づいて自動運転状態へ自動的に切り換わるため、運転状態切換部１６は、一時的な自動運転の解除のたびに、運転者が自動運転開始の指示を行うために自動運転ＯＮ／ＯＦＦスイッチ７０を操作することを回避することができる。このため、運転状態切換部１６は、運転者に煩わしさを感じさせることを低減することができる。
【００９０】
運転状態切換部１６は、車両Ｖの運転状態が協調運転状態の場合に、ステアリング操作に応じた継続カウントが第１閾値Ｋ１以上かつ第２閾値Ｋ２未満を保っているときには、協調運転状態を維持する。そして、運転状態切換部１６は、車両Ｖの運転状態が協調運転状態の場合に、ステアリング操作に応じた継続カウントが第２閾値Ｋ２以上となったときには、車両Ｖの運転状態を協調運転状態から手動運転状態へ切り換える。これにより、システム介入ができない状態で運転者のステアリング操作の操作量が車両Ｖの走行に反映される。
【００９１】
次に、手動運転状態の維持又は遷移を説明する。運転状態切換部１６は、車両Ｖの運転状態が手動運転状態である場合に、ステアリング操作に応じた継続カウントが第２閾値Ｋ２未満になったときでも、運転状態を手動運転状態に維持する。この場合、運転者が手動運転状態の継続を意図して、長期間、ステアリング操作を行ったときには、以降において自動運転状態又は協調運転状態への切り換わりが制限されるため、運転者が自動運転終了の指示を行うために自動運転ＯＮ／ＯＦＦスイッチ７０を操作することを回避することができる。このため、運転者に煩わしさを感じさせることを低減することができる。
【００９２】
運転状態切換部１６は、車両Ｖの運転状態が手動運転状態である場合に自動運転ＯＮ／ＯＦＦスイッチ７０に自動運転開始の要求操作が入力されるまでは、手動運転状態を維持する。つまり、自動運転開始の要求操作が入力されるまで、ステアリング操作に応じた継続カウントが第２閾値Ｋ２未満となった場合でも協調運転状態又は自動運転状態へ遷移することを制限する。なお、手動運転状態を維持する期間は上記に限定されず、例えば運転状態切換部１６は、予め定めた期間において手動運転を維持してもよい。また、自動運転開始の要求操作の入力は自動運転ＯＮ／ＯＦＦスイッチ７０に限られず、公知の入力手段を用いることができる。
【００９３】
以上、図７の（Ａ）を用いて説明したように、自動運転状態と協調運転状態との間の遷移は、第１閾値Ｋ１とステアリング操作に基づく継続カウントとの比較によって判定され、可逆的な遷移となる。一方、協調運転状態と手動運転状態との遷移は、第２閾値Ｋ２とステアリング操作に基づく継続カウントとの比較によって判定されるものの、協調運転状態から手動運転状態への遷移のみが許容されている不可逆的な遷移となる。
【００９４】
次に、ステアリング操作に応じた継続カウントの加算処理について説明する。ステアリング操作に応じた継続カウントの加算処理は、一般的な公知のカウントアップ機能を用いた処理である。例えば、運転状態切換部１６は、ステアリング操作に応じた継続カウントの初期値をセットし、ＥＣＵ１０に備わるＣＰＵの処理周期ごとに、継続カウントの初期値又は前回値にＣＰＵの処理時間を加算するカウントアップを行う。運転状態切換部１６は、所定の閾値以上の操舵トルクの入力があるか否かを判定し、入力がある場合には、加算処理を行う。この加算処理について、図７の（Ａ）を用いて説明する。図７の（Ａ）では、自動運転状態において加算処理が行われた場合を示している。図７の（Ａ）の白抜きの点は現在のステアリング操作に応じた継続カウントを示している。つまり、図７の（Ａ）では、所定の閾値以上の操舵トルクが入力され、ステアリング操作に応じた継続カウントが加算処理により増加している。ステアリング操作に応じた継続カウントが第１閾値Ｋ１未満であるときには、車両Ｖの運転状態が自動運転状態に維持され、ステアリング操作に応じた継続カウントが第１閾値Ｋ１以上になったときに、車両Ｖの運転状態が自動運転状態から協調運転状態へ切り換えられる。このように、加算処理によりステアリング操作に応じた継続カウントが増加し、車両Ｖの運転状態が切り換えられる。
【００９５】
なお、カウントアップは、ＣＰＵの処理時間に所定の係数を積算し、積算された値をステアリング操作に応じた継続カウントの前回値に加算するカウントアップを行ってもよい。さらに、所定の係数を運転者の所定の閾値以上の操舵トルクの累積値としてもよい。この場合、ステアリング操作に応じた継続カウントの増加のスピードをステアリング操作に応じた操作量によって調整することができるため、運転者は手動運転状態へ即座に切り換えることもできる。
【００９６】
次に、所定の閾値以上の操舵トルクの入力がない場合のステアリング操作に応じた継続カウントの処理について説明する。運転状態切換部１６は、所定の閾値以上の操舵トルクの入力がない場合、ステアリング操作に応じた継続カウントを０にリセットする。この処理について、図７の（Ｂ），（Ｃ）を用いて説明する。図７の（Ｂ）は、図７の（Ａ）に示す継続カウントのときに、所定の閾値以上の操舵トルクが入力されなくなった場合である。この場合、ステアリング操作に応じた継続カウントは０にリセットされ、自動運転状態へ切り換えられる。その後、所定の閾値以上の操舵トルクが入力された場合、図７の（Ｃ）に示すように、継続カウントが０からカウントされる。
【００９７】
さらに、運転状態切換部１６は、ステアリング操作が中断されたときには、継続カウントを０にリセットするとともに、ステアリング操作に応じた継続カウントの前回値を記憶部に記憶し、ステアリング操作が再開されたときに、記憶された前回値をステアリング操作に応じた継続カウントの初期値に設定することができる。つまり、運転操作情報取得部１５は、運転操作が中断されたときには、ステアリング操作に応じた継続カウントのカウントを中断することができる。あるいは、運転操作情報取得部１５は、ステアリング操作が中断されたときには、ステアリング操作に応じた継続カウントの前回値を記憶部に記憶するとともに、記憶部に記憶された前回値を時間経過に応じて減算し、減算された前回値をステアリング操作に応じた継続カウントの初期値に設定してもよい。つまり、運転操作情報取得部１５は、継続カウントの初期値を変更して設定することができる。この設定処理は、一般的な公知のカウントダウン機能を用いることができる。例えば、ＥＣＵ１０に備わるＣＰＵの処理周期ごとに、ＣＰＵの処理時間を、記憶部に記憶された継続カウントの前回値から減算するカウントダウンが行われる。なお、運転操作情報取得部１５は、継続カウントの前回値が０の場合には、カウントダウンを行わない。また、運転操作情報取得部１５は、ＣＰＵの処理時間に所定の係数を積算し、積算された値を継続カウントの前回値から減算するカウントダウンを行ってもよい。このように構成することで、継続カウントの初期値の減少のスピードを調整することができる。
【００９８】
図８は、運転操作の継続カウントと車両Ｖの運転状態の遷移との関係の他の例を説明する図である。図８の（Ａ）に示す横軸は継続カウント［sec］であり、縦軸は車両Ｖの運転状態を示している。図８の（Ａ）は、図７の（Ａ）と同様に、自動運転状態において加算処理が行われた場合を示している。図８の（Ｂ）は、図８の（Ａ）に示す継続カウントのときに、所定の閾値以上の操舵トルクが入力されなくなった場合における、記憶部に記憶された継続カウントの初期値（初期継続カウント）である。図８の（Ｃ）は、図８の（Ｂ）の後に、所定の閾値以上の操舵トルクが入力された場合の継続カウントを示している。所定の閾値以上の操舵トルクが入力され続けると、図８の（Ａ）に示すように継続カウントはカウントアップされ、車両Ｖの運転状態は自動運転状態から協調運転状態へ切り換えられる。その後、所定の閾値以上の操舵トルクが入力されなくなった場合、継続カウントは０にリセットされ、自動運転状態へ切り換えられるとともに、図８の（Ｂ）に示すように、記憶された初期値となる初期継続カウントがカウントダウンされる。その後、所定の閾値以上の操舵トルクが入力された場合、図８の（Ｃ）に示すように、減算された前回値が初期値として設定され、継続カウントのカウントアップが再開されるとともに、車両Ｖの運転状態は自動運転状態から協調運転状態へ切り換えられる。このように、継続カウントを一時的に中断することができる。継続カウントをリセット後に、前回値を用いてカウントダウンを再開させることで、前回までの運転者の意図を反映させた継続カウントを用いることができるので、継続カウントを０にリセットする場合に比べて、手動運転状態へ切り換えるまでの時間を短縮することができる。
【００９９】
次に、自動運転車両システム１００が行う車両Ｖの運転状態の切換処理について説明する。図９は、ステアリング操作の継続カウントを用いて手動運転状態である車両Ｖの運転状態を切り換える切換処理の一例を説明するフローチャートである。図９に示す制御処理は、車両Ｖが手動運転状態である場合に所定の周期で繰り返し実行される。
【０１００】
図９に示すように、まず、運転状態切換部１６は、車両Ｖの運転状態が手動運転状態である場合に自動運転ＯＮ／ＯＦＦスイッチ７０に自動運転開始の要求操作が入力されたか否かを判定する（Ｓ４４）。運転状態切換部１６は、自動運転ＯＮ／ＯＦＦスイッチ７０に自動運転開始の要求操作が入力されたと判定した場合には、介入判定閾値Ｔ１を用いた判定処理（Ｓ４６）を行う。
【０１０１】
運転状態切換部１６は、Ｓ４６に示す介入判定閾値Ｔ１を用いた判定処理として、内部センサ３の検出結果に基づく操作量（操舵トルク）が介入判定閾値Ｔ１未満であるか否かを判定する。運転状態切換部１６は、内部センサ３の検出結果に基づく操舵トルクが介入判定閾値Ｔ１未満でないと判定した場合には、継続カウントの加算処理（Ｓ４８）へ移行する。
【０１０２】
運転状態切換部１６は、Ｓ４８に示す加算処理として、ステアリング操作の継続カウントを増加させる処理を行う。その後、運転状態切換部１６は、Ｓ５２に示す第１閾値Ｋ１を用いた判定処理として、ステアリング操作の継続カウントが第１閾値Ｋ１未満であるか否かを判定する。運転状態切換部１６は、ステアリング操作の継続カウントが第１閾値Ｋ１未満であると判定した場合には、運転状態を自動運転状態へ切り換える（Ｓ５４）。Ｓ５４に示す処理が終了すると、図９に示すフローチャートを終了する。なお、車両Ｖの運転状態は手動運転状態から自動運転状態へ遷移し、図９に示すフローチャートの前提である手動運転状態ではなくなるため、この後に図９に示すフローチャートを繰り返す処理は行われず、後述する図１１に示すフローチャートが開始される。
【０１０３】
一方、運転状態切換部１６は、ステアリング操作の継続カウントが第１閾値Ｋ１未満でないと判定した場合には、第２閾値Ｋ２を用いた判定処理（Ｓ５６）を行う。運転状態切換部１６は、Ｓ５６に示す第２閾値Ｋ２を用いた判定処理として、ステアリング操作の継続カウントが第２閾値Ｋ２未満であるか否かを判定する。運転状態切換部１６は、ステアリング操作の継続カウントが第２閾値Ｋ２未満であると判定した場合には、車両Ｖの運転状態を協調運転状態へ切り換える（Ｓ５８）。Ｓ５８に示す切換処理が終了すると、図９に示すフローチャートを終了する。なお、車両Ｖの運転状態は手動運転状態から協調運転状態へ遷移し、図９に示すフローチャートの前提である手動運転状態ではなくなるため、この後に図９に示すフローチャートを繰り返す処理は行われず、後述する図１１に示すフローチャートが開始される。
【０１０４】
一方、運転状態切換部１６は、ステアリング操作の継続カウントが第２閾値Ｋ２未満でないと判定した場合には、手動運転状態を維持する（Ｓ６０）。同様に、運転状態切換部１６は、自動運転ＯＮ／ＯＦＦスイッチ７０に自動運転開始の要求操作が入力されていないと判定した場合には、手動運転状態を維持する（Ｓ６０）。そして、図９に示すフローチャートを終了する。なお、車両Ｖの運転状態は手動運転状態から遷移していないため、この後に図９に示すフローチャートが繰り返し実行される。
【０１０５】
また、Ｓ４６において、運転状態切換部１６は、内部センサ３の検出結果に基づく操舵トルクが介入判定閾値Ｔ１未満であると判定した場合には、初期値設定処理（Ｓ５０）へ移行する。Ｓ５０の処理では、継続カウントの初期値として０、記憶された前回値、又は減算処理された前回値を入力する。
【０１０６】
ここで、継続カウントの初期値が変更される場合を詳細に説明する。図１０は、Ｓ５０の初期値設定処理を説明するフローチャートである。図１０に示すように、最初に、運転状態切換部１６は、現在の継続カウントが０か否かを判定する（Ｓ５００）。継続カウントが０であると判定された場合には、運転状態切換部１６は、図１０に示すフローチャートを終了する。一方、継続カウントが０でないと判定された場合には、運転状態切換部１６は、初期継続カウントの読み込み処理（Ｓ５０２）を行う。
【０１０７】
運転状態切換部１６は、Ｓ５０２に示す初期継続カウントの読み込み処理として、記憶部に記憶された初期継続カウントを読み込む。記憶部に記憶された初期継続カウントは、内部センサ３の検出結果に基づく操舵トルクが介入判定閾値Ｔ１未満であると判定された場合に、運転状態切換部１６によって記憶部に記憶された継続カウントを初期値として更新される。従って、Ｓ５０２に示す読み込み処理の初回は、内部センサ３の検出結果に基づく操舵トルクが介入判定閾値Ｔ１未満であると判定された時点での継続カウントを、初期継続カウントとして読み込む処理となる。そして、内部センサ３の検出結果に基づく操舵トルクが介入判定閾値Ｔ１以上であると判定されるまで継続される以降の読み込み処理は、更新された初期継続カウント（つまり初期継続カウントの前回値）を、初期継続カウントとして読み込む処理になる。運転状態切換部１６は、初期継続カウントの読み込み処理が完了すると、初期継続カウントの減算処理（Ｓ５０４）へ移行する。
【０１０８】
運転状態切換部１６は、Ｓ５０４に示す初期継続カウントの減算処理として、Ｓ５０２の処理で読み込まれた初期継続カウントを減少させる。運転状態切換部１６は、初期継続カウントの減算処理が完了すると、初期継続カウントの書き込み処理（Ｓ５０６）へ移行する。
【０１０９】
運転状態切換部１６は、Ｓ５０６に示す初期継続カウントの書き込み処理として、Ｓ５０４の処理で減算された初期継続カウントを記憶部に記憶する。運転状態切換部１６は、初期継続カウントの書き込み処理が完了すると、図１０に示すフローチャートを終了する。
【０１１０】
以上、図１０に示すフローチャートが実行されることにより、初期継続カウントが記憶され、中断されていたステアリング操作の復帰時における継続カウントの初期値に設定される。
【０１１１】
図９のフローチャートに戻り、Ｓ５０の処理が終了すると、運転状態切換部１６は、車両Ｖの運転状態を自動運転状態へ切り換える（Ｓ５４）。そして、Ｓ５４に示す処理が終了すると、図９に示すフローチャートを終了する。なお、車両Ｖの運転状態は手動運転状態から自動運転状態へ遷移し、図９に示すフローチャートの前提である手動運転状態ではなくなるため、この後に図９に示すフローチャートを繰り返す処理は行われず、後述する図１１に示すフローチャートが開始される。
【０１１２】
次に、車両Ｖの運転状態が自動運転状態又は協調運転状態の場合において、自動運転車両システム１００が行う車両Ｖの運転状態の切換処理について説明する。図１１は、運転操作の継続カウントを用いて自動運転状態又は協調運転状態である車両Ｖの運転状態を切り換える切換処理の一例を説明するフローチャートである。図１１に示す制御処理は、車両Ｖが自動運転状態又は協調運転状態である場合に所定の周期で繰り返し実行される。
【０１１３】
図１１に示すように、まず、運転状態切換部１６は、Ｓ６６に示す介入判定閾値Ｔ１を用いた判定処理として、内部センサ３の検出結果に基づく操作量（トルク）が介入判定閾値Ｔ１未満であるか否かを判定する。運転状態切換部１６は、内部センサ３の検出結果に基づくトルクが介入判定閾値Ｔ１未満でないと判定した場合には、継続カウントの加算処理（Ｓ６８）へ移行する。
【０１１４】
運転状態切換部１６は、Ｓ６８に示す加算処理として、継続カウントを増加させる処理を行う。その後、運転状態切換部１６は、Ｓ７２に示す第１閾値Ｋ１を用いた判定処理として、継続カウントが第１閾値Ｋ１未満であるか否かを判定する。運転状態切換部１６は、継続カウントが第１閾値Ｋ１未満であると判定した場合には、車両Ｖの運転状態を自動運転状態に決定する（Ｓ７４）。つまり、運転状態切換部１６は、車両Ｖの運転状態が自動運転状態の場合には、自動運転状態を維持し、車両Ｖの運転状態が協調運転状態の場合には、自動運転状態へ切り換える。Ｓ７４に示す処理が終了すると、図１１に示すフローチャートを終了する。なお、車両Ｖの運転状態は手動運転状態へ遷移していないため、この後に図１１に示すフローチャートが繰り返し実行される。
【０１１５】
一方、運転状態切換部１６は、継続カウントが第１閾値Ｋ１未満でないと判定した場合には、第２閾値Ｋ２を用いた判定処理（Ｓ７６）を行う。運転状態切換部１６は、Ｓ７６に示す第２閾値Ｋ２を用いた判定処理として、継続カウントが第２閾値Ｋ２未満であるか否かを判定する。運転状態切換部１６は、継続カウントが第２閾値Ｋ２未満であると判定した場合には、車両Ｖの運転状態を協調運転状態に決定する（Ｓ７８）。つまり、運転状態切換部１６は、車両Ｖの運転状態が自動運転状態の場合には、協調運転状態へ切り換え、車両Ｖの運転状態が協調運転状態の場合には、協調運転状態を維持する。Ｓ７８に示す処理が終了すると、図１１に示すフローチャートを終了する。なお、運転状態は手動運転状態へ遷移していないため、この後に図１１に示すフローチャートが繰り返し実行される。
【０１１６】
一方、運転状態切換部１６は、継続カウントが第２閾値Ｋ２未満でないと判定した場合には、手動運転状態へ切り換える（Ｓ８０）。そして、図１１に示すフローチャートを終了する。なお、車両Ｖの運転状態は自動運転状態又は協調運転状態から手動運転状態へ遷移し、図１１に示すフローチャートの前提である自動運転状態又は協調運転状態ではなくなるため、この後に図１１に示すフローチャートを繰り返す処理は行われず、図９に示すフローチャートが開始される。
【０１１７】
また、Ｓ６６において、運転状態切換部１６は、内部センサ３の検出結果に基づく操舵トルクが介入判定閾値Ｔ１未満であると判定した場合には、初期値設定処理（Ｓ７０）へ移行する。Ｓ７０の処理では、継続カウントの初期値として０、記憶された前回値、又は減算処理された前回値を入力する。この初期値設定処理は、Ｓ５０の処理と同一であるので説明は省略する。
【０１１８】
以上、図９〜図１１に示すように、運転状態切換部１６によって、自動運転状態、協調運転状態及び手動運転状態が継続カウントに基づいて切り換えられる。なお、図９，図１１では、自動運転状態及び協調運転状態である場合に、自動運転ＯＮ／ＯＦＦスイッチ７０に自動運転開始の要求操作が入力された後に自動運転終了の要求操作が入力されたときについては図示を省略しているが、この場合、運転状態切換部１６は、自動運転状態及び協調運転状態から手動運転状態へ切り換える処理を行う。
【０１１９】
上記説明では、運転操作の一例であるステアリング操作の操作量（操舵トルク）の継続カウントに基づいて運転状態切換部１６が車両Ｖの運転状態を切り換える場合を説明したが、操舵トルクを舵角に置き換えてもよいし、アクセルペダル又はブレーキペダルの踏込み量（ペダル位置）に置き換えてもよい。つまり、運転状態切換部１６は、ステアリング操作の舵角に基づく継続カウントいて車両Ｖの運転状態を切り換えてもよいし、アクセルペダル又はブレーキペダルの踏込み量に基づいて車両Ｖの運転状態を切り換えてもよい。
【０１２０】
以上、第２実施形態に係る自動運転車両システム１００では、運転操作の継続カウントに基づいて、自動運転状態、手動運転状態及び協調運転状態の何れかに切り換えられる。例えば、自動運転状態で走行中に大型車両の対向車が現れた場合に、大型車両から少し離れた位置で走行するように運転者が運転操作を行ったときには、継続カウントが第１閾値Ｋ１以上かつ第２閾値Ｋ２未満になったときに、運転状態切換部１６により車両Ｖの運転状態が協調運転状態へ切り換わる。そして、対向車とすれ違った後に運転者が運転操作を止めたときには、運転状態切換部１６により車両Ｖの運転状態が自動運転状態へ切り換わる。このため、この自動運転車両システム１００は、自動運転状態の車両Ｖに対して運転者が一時的に介入する場合に運転者に煩わしさを感じさせることを低減することができる。
【０１２１】
また、第２実施形態に係る自動運転車両システム１００では、継続時間に応じた継続カウントを採用することにより、大きな操作量を入力することなく、手動運転状態への遷移を実現することができる。このため、車両の挙動を乱すことなく手動運転状態へ遷移させることができる。
【０１２２】
以上、本発明の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られない。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。
【０１２３】
［変形例１］
上述した実施形態では、ステアリング操作、アクセル操作及びブレーキ操作のうちの１つの操作に基づいて運転状態を切り換える例を説明したが、２以上の操作量に基づいて、運転状態を切り換えてもよい。図１２は、ステアリング操作及びブレーキ操作と車両Ｖの運転状態の遷移との関係の一例を説明する図である。図１２の（Ａ）に示す横軸は操舵トルク［sec］であり、縦軸は車両Ｖの運転状態を示している。図１２の（Ｂ）に示す横軸はブレーキ踏み込み量［deg］であり、縦軸は車両Ｖの運転状態を示している。ここで、図１２の（Ａ）に示すように、操舵トルクの検出値がＴＳであり、検出値ＴＳが介入判定閾値Ｔ１未満であるとする。一方、図１２の（Ｂ）に示すように、ブレーキ踏込量の検出値がＴＢであり、検出値ＴＢが介入判定閾値Ｔ３以上かつ手動運転開始閾値Ｔ４未満であるとする。この場合、操舵トルクで判断した場合には自動運転状態となり、ブレーキ踏み込み量で判断した場合には協調運転状態となる。このように、２以上の操作量にそれぞれ対応する車両Ｖの運転状態が異なることになる。
【０１２４】
運転状態切換部１６は、車両Ｖの運転状態が自動運転状態である場合に、操舵トルクに対応する運転状態が自動運転状態、ブレーキ踏み込み量に対応する運転状態が協調運転状態であるときには、車両Ｖの運転状態を協調運転状態に切り換える。同様に、運転状態切換部１６は、車両Ｖの運転状態が自動運転状態である場合に、操舵トルクに対応する運転状態が協調運転状態、ブレーキ踏み込み量に対応する運転状態が自動運転状態であるときには、車両Ｖの運転状態を協調運転状態に切り換える。また、運転状態切換部１６は、車両Ｖの運転状態が協調運転状態である場合に、操舵トルクに対応する運転状態が自動運転状態、ブレーキ踏み込み量に対応する運転状態が協調運転状態であるときには、車両Ｖの運転状態を協調運転状態に維持する。同様に、運転状態切換部１６は、車両Ｖの運転状態が協調運転状態である場合に、操舵トルクに対応する運転状態が協調運転状態、ブレーキ踏み込み量に対応する運転状態が自動運転状態であるときには、車両Ｖの運転状態を協調運転状態に維持する。このように、自動運転状態の維持又は自動運転状態への切り換えよりも、協調運転状態への切り換え又は協調運転状態の維持が優先される。つまり、図１２の例では、車両Ｖの運転状態が協調運転状態となる。
【０１２５】
そして、運転状態切換部１６は、車両Ｖの運転状態が協調運転状態である場合に、操舵トルクに対応する運転状態が協調運転状態、ブレーキ踏み込み量に対応する運転状態が手動運転状態であるときには、車両Ｖの運転状態を手動運転状態に切り換える。同様に、運転状態切換部１６は、車両Ｖの運転状態が協調運転状態である場合に、操舵トルクに対応する運転状態が手動運転状態、ブレーキ踏み込み量に対応する運転状態が協調運転状態であるときには、車両Ｖの運転状態を手動運転状態に切り換える。このように、協調運転状態の維持よりも、手動運転状態への切り換えが優先される。
【０１２６】
変形例１に係る自動運転車両システムによれば、運転者がステアリング操作とアクセル操作とを行う場合に、運転者が手動運転状態への切り換えを意図してステアリング操作をするとともに一時的なアクセル操作をしたときに、アクセル操作の解除に基づいて自動運転状態に切り換わることを回避することができる。つまり、運転者の意図が最も反映された運転操作に基づいて、運転状態を切り換えることができる。なお、上記変形例１は、運転操作の操作量を用いて運転状態を切り換える場合を例にして説明したが、運転操作の継続カウントを用いて運転状態を切り換える場合にも適用することができ、同一の効果を奏することができる。
【０１２７】
［変形例２］
上述した実施形態では、自動運転状態から協調運転状態への切り換えの閾値と、協調運転状態から自動運転状態への切り換えの閾値とを、同一の閾値を用いた場合を説明したが、同一でない閾値を用いてもよい。図１３は、操舵トルクと車両Ｖの運転状態の遷移との関係の他の例を説明する図である。図１３に示すように、自動運転状態から協調運転状態への切り換えの閾値をＴ１とし、協調運転状態から自動運転状態への切り換えの閾値をＴ１よりも小さい閾値Ｔ０（所定閾値）とすることができる。つまり、車両Ｖの運転状態が自動運転状態から協調運転状態へ切り換えられた後、操作量が介入判定閾値Ｔ１未満になったときであっても閾値Ｔ０以上である場合には、運転状態を協調運転状態に維持することになるこの場合、閾値付近で状態の切り換えが頻発することを避けることができる。具体的には、操作量が介入判定閾値Ｔ１にほぼ等しいときに、運転状態の切り換えが頻発することを回避することができる。なお、上記変形例２は、運転操作の操作量を用いて運転状態を切り換える場合を例にして説明したが、運転操作の継続カウントを用いて運転状態を切り換える場合にも適用することができ、同一の効果を奏することができる。この場合、車両Ｖの運転状態が自動運転状態から協調運転状態へ切り換えられた後、操作量に基づく継続カウントが第１閾値未満になったときであっても第３閾値以上である場合には、運転状態を協調運転状態に維持することになる。第３閾値は、所定閾値と同様であり、協調運転状態から自動運転状態への切り換えの閾値である。
【０１２８】
［変形例３］
上述した実施形態の協調運転状態では、運転者の操作量と、走行計画に基づく制御目標値とを重み付けした値を用いて協調運転を行ってもよい。このように設定することで、協調運転状態におけるシステム介入度合いを変更することができるので、車両挙動を考慮して運転状態の推移を行うことができる。例えば、制御目標が操舵トルクの場合、運転者の操舵トルクをＴＤ、システム入力トルクをＴＳとすると、以下の数式を用いて目標操舵トルクＴＲを導出してもよい。
ＴＲ＝ｗ１・ＴＤ＋ｗ２・ＴＳ
なお、ｗ１及びｗ２が重みである。重みｗ１，ｗ２は、定数であってもよいし、可変であってもよい。重みｗ１，ｗ２は、例えば車両Ｖの速度に応じて変更してもよい。図１４は、協調運転状態における重み付けの変更の一例を説明する図である。図１４では、介入判定閾値Ｔ１よりも大きく手動運転開始閾値Ｔ２よりも小さい範囲に閾値ＴＸ（判定閾値）設定し、閾値Ｔ１〜ＴＸの区間Ｍ１における重みｗ１，ｗ２と、閾値ＴＸ〜Ｔ２の区間Ｍ２における重みｗ１，ｗ２とを異ならせている。判定閾値とは、協調運転状態における運転者入力とシステム入力との重み付けを操作量に応じて変更するための閾値である。ここでは、区間Ｍ１では、走行計画に基づく制御目標値の方が運転者の操作量よりも重みを大きく設定し（ｗ１＜ｗ２）、区間Ｍ２では、走行計画に基づく制御目標値の方が運転者の操作量よりも重みを小さく設定している（ｗ１＞ｗ２）。このように、閾値を設定して協調運転状態における重み付けの変更を行ってもよい。なお、図１４では、閾値を１つ設けて重みを変更する例を説明したが、２以上の閾値を設けて重みを変更してもよい。
【符号の説明】
【０１２９】
１…外部センサ（周辺情報検出部）、２…ＧＰＳ受信部、３…内部センサ、４…地図データベース、５…ナビゲーションシステム、６…アクチュエータ、１１…車両位置認識部、１２…外部状況認識部、１３…走行状態認識部、１４…走行計画生成部、１５…運転操作情報取得部、１６…運転状態切換部、１７…走行制御部、７０…自動運転ＯＮ／ＯＦＦスイッチ（入力部）、１００…自動運転車両システム。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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