(57)【要約】【課題】自動運転を好適に利用したエネルギー残量の管理を行うことが可能な車両制御システム、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。【解決手段】設定された目的地まで走行するように、車両の速度制御と操舵制御とのうち少なくとも一方を自動的に行う自動運転を実行する自動運転制御部と、自動運転の計画を参照し、自動運転によって車両の現在位置から目的地までの誘導経路を車両が走行する際に、消費することが予測されるエネルギー量を導出する導出部と、導出部により導出されたエネルギー量に基づいて、誘導経路を変更する経路変更部とを備える車両制御システム。【選択図】図２
2017198633.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
設定された目的地まで走行するように、車両の速度制御と操舵制御とのうち少なくとも一方を自動的に行う自動運転を実行する自動運転制御部と、
前記自動運転の計画を参照し、前記自動運転によって前記車両の現在位置から前記目的地までの誘導経路を前記車両が走行する際に、消費することが予測されるエネルギー量を導出する導出部と、
前記導出部により導出されたエネルギー量に基づいて、前記誘導経路を変更する経路変更部と、
を備える車両制御システム。
【請求項２】
前記導出部により導出されたエネルギー量に基づいて、前記車両が前記目的地に到達するまでの間に、前記車両にエネルギーの補給が必要であるか否かを判定する第１の判定部と、
前記第１の判定部により、前記車両にエネルギーの補給が必要であると判定された場合、前記誘導経路の周辺に前記エネルギーの補給施設が存在するか否かを判定する第２の判定部と、を更に備え、
前記経路変更部は、前記第２の判定部により、前記誘導経路の周辺に前記エネルギーの補給施設が存在しないと判定された場合、前記誘導経路を変更する、
請求項１に記載の車両制御システム。
【請求項３】
前記経路変更部は、前記第２の判定部により、前記誘導経路の周辺に前記エネルギーの補給施設が存在しないと判定された場合、前記誘導経路を、前記エネルギーの補給施設が存在する経路であって、前記目的地に至る経路に変更する、
請求項２に記載の車両制御システム。
【請求項４】
地図情報を記憶する記憶部を更に備え、
前記経路変更部は、
前記記憶部に記憶された地図情報を参照して、前記地図情報が示す地図上において前記エネルギーの補給施設を抽出し、
前記抽出した前記エネルギーの補給施設の中から、前記車両の現在位置から前記車両が最も早く到達可能なエネルギーの補給施設を選択し、
前記誘導経路を、前記選択したエネルギーの補給施設が存在する経路に変更する、
請求項３に記載の車両制御システム。
【請求項５】
前記車両の現在位置または設定された位置から、設定された目的地に至るまでの複数の経路のうち、所定の条件を満たす経路を前記誘導経路として導出する誘導経路導出部を更に備え、
前記第２の判定部は、前記誘導経路導出部により前記誘導経路が導出される際に、前記所定の条件を満たさなかった誘導経路候補の周辺に前記エネルギーの補給施設が存在するか否かを判定し、
前記経路変更部は、前記第２の判定部により、前記誘導経路候補の周辺に前記エネルギーの補給施設が存在すると判定された場合、前記誘導経路を、前記誘導経路候補に変更する、
請求項２または３に記載の車両制御システム。
【請求項６】
車載コンピュータが、
設定された目的地まで走行するように、車両の速度制御と操舵制御とのうち少なくとも一方を自動的に行う自動運転を実行し、
前記自動運転の計画を参照し、前記自動運転によって前記車両の現在位置から前記目的地までの誘導経路を前記車両が走行する際に、消費することが予測されるエネルギー量を導出し、
前記導出したエネルギー量に基づいて、前記誘導経路を変更する、
車両制御方法。
【請求項７】
車載コンピュータに、
設定された目的地まで走行するように、車両の速度制御と操舵制御とのうち少なくとも一方を自動的に行う自動運転を実行させ、
前記自動運転の計画を参照させて、前記自動運転によって前記車両の現在位置から前記目的地までの誘導経路を前記車両が走行する際に、消費することが予測されるエネルギー量を導出させ、
前記導出させたエネルギー量に基づいて、前記誘導経路を変更させる、
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、車両制御システム、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】
従来、地図情報に含まれる任意のリンクを走行する際の駆動エネルギーの消費量を算出し、車両の駆動エネルギーの残量と、駆動エネルギーの消費量とに基づいて、車両の駆動エネルギーの残量が所定のしきい値を下回らない経路のうち最少のコストを有する推奨経路を演算することを特徴とするナビゲーション装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、検索された到達可能なエネルギー補給所の位置を地図情報に重ねて表示手段に表示させて車両をエネルギー補給所に案内する案内手段とを備えた車両用ナビゲーションシステムにおいて、判定手段により目的地まで走行可能か走行不可能かを判定する際の判定基準を走行条件に応じて変更する基準変更手段を設けた車両用ナビゲーションシステムが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−０７５３８２号公報
【特許文献２】特開２００４−１５１０５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、車両の加減速と操舵とのうち、少なくとも一方を自動的に制御する技術（以下、自動運転）について研究が進められている。しかしながら、従来の技術では、自動運転を好適に利用したエネルギー残量の管理がなされていなかった。
【０００６】
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、自動運転を好適に利用したエネルギー残量の管理を行うことが可能な車両制御システム、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】
【０００７】
請求項１記載の発明は、設定された目的地まで走行するように、車両の速度制御と操舵制御とのうち少なくとも一方を自動的に行う自動運転を実行する自動運転制御部と、前記自動運転の計画を参照し、前記自動運転によって前記車両の現在位置から前記目的地までの誘導経路を前記車両が走行する際に、消費することが予測されるエネルギー量を導出する導出部と、前記導出部により導出されたエネルギー量に基づいて、前記誘導経路を変更する経路変更部と、を備える車両制御システムである。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載の車両制御システムにおいて、前記導出部により導出されたエネルギー量に基づいて、前記車両が前記目的地に到達するまでの間に、前記車両にエネルギーの補給が必要であるか否かを判定する第１の判定部と、前記第１の判定部により、前記車両にエネルギーの補給が必要であると判定された場合、前記誘導経路の周辺に前記エネルギーの補給施設が存在するか否かを判定する第２の判定部と、を更に備え、前記経路変更部が、前記第２の判定部により、前記誘導経路の周辺に前記エネルギーの補給施設が存在しないと判定された場合、前記誘導経路を変更するものである。
【０００９】
請求項３記載の発明は、請求項２に記載の車両制御システムにおいて、前記経路変更部が、前記第２の判定部により、前記誘導経路の周辺に前記エネルギーの補給施設が存在しないと判定された場合、前記誘導経路を、前記エネルギーの補給施設が存在する経路であって、前記目的地に至る経路に変更するものである。
【００１０】
請求項４記載の発明は、請求項３に記載の車両制御システムにおいて、地図情報を記憶する記憶部を更に備え、前記経路変更部が、前記記憶部に記憶された地図情報を参照して、前記地図情報が示す地図上において前記エネルギーの補給施設を抽出し、前記抽出した前記エネルギーの補給施設の中から、前記車両の現在位置から前記車両が最も早く到達可能なエネルギーの補給施設を選択し、前記誘導経路を、前記選択したエネルギーの補給施設が存在する経路に変更するものである。
【００１１】
請求項５記載の発明は、請求項２または３に記載の車両制御システムにおいて、前記車両の現在位置または設定された位置から、設定された目的地に至るまでの複数の経路のうち、所定の条件を満たす経路を前記誘導経路として導出する誘導経路導出部を更に備え、前記第２の判定部が、前記誘導経路導出部により前記誘導経路が導出される際に、前記所定の条件を満たさなかった誘導経路候補の周辺に前記エネルギーの補給施設が存在するか否かを判定し、前記経路変更部が、前記第２の判定部により、前記誘導経路候補の周辺に前記エネルギーの補給施設が存在すると判定された場合、前記誘導経路を、前記誘導経路候補に変更するものである。
【００１２】
請求項６記載の発明は、車載コンピュータが、設定された目的地まで走行するように、車両の速度制御と操舵制御とのうち少なくとも一方を自動的に行う自動運転を実行し、前記自動運転の計画を参照し、前記自動運転によって前記車両の現在位置から前記目的地までの誘導経路を前記車両が走行する際に、消費することが予測されるエネルギー量を導出し、前記導出したエネルギー量に基づいて、前記誘導経路を変更する、車両制御方法である。
【００１３】
請求項７記載の発明は、車載コンピュータに、設定された目的地まで走行するように、車両の速度制御と操舵制御とのうち少なくとも一方を自動的に行う自動運転を実行させ、前記自動運転の計画を参照させて、前記自動運転によって前記車両の現在位置から前記目的地までの誘導経路を前記車両が走行する際に、消費することが予測されるエネルギー量を導出させ、前記導出させたエネルギー量に基づいて、前記誘導経路を変更させる、車両制御プログラムである。
【発明の効果】
【００１４】
各請求項に記載の発明によれば、自動運転を好適に利用したエネルギー残量の管理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】自車両Ｍの構成要素を示す図である。
【図２】車両制御システム１００を中心とした機能構成図である。
【図３】ＨＭＩ７０の構成図である。
【図４】自車位置認識部１４０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５】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６】第１の実施形態における軌道生成部１４６の構成の一例を示す図である。
【図７】軌道候補生成部１４６Ｂにより生成される軌道の候補の一例を示す図である。
【図８】軌道候補生成部１４６Ｂにより生成される軌道の候補を軌道点Ｋで表現した図である。
【図９】車線変更ターゲット位置ＴＡを示す図である。
【図１０】３台の周辺車両の速度を一定と仮定した場合の速度生成モデルを示す図である。
【図１１】ＨＭＩ制御部１７０の構成の一例を示す図である。
【図１２】モード別操作可否情報１８５の一例を示す図である。
【図１３】エネルギー監視部１９０の構成の一例を示す図である。
【図１４】エネルギーの補給が必要な場面で表示される画面の一例を示す図である。
【図１５】誘導経路を補給用経路に変更する場面の一例を示す図である。
【図１６】誘導経路を補給用経路に変更する場面の他の例を示す図である。
【図１７】第１の実施形態における車両制御システム１００により行われる処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【図１８】誘導経路を経路候補に変更する場面の一例を示す図である。
【図１９】誘導経路を経路候補に変更する場面の他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照し、本発明の車両制御システム、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。
【００１７】
＜共通構成＞
図１は、各実施形態の車両制御システム１００が搭載される車両（以下、自車両Ｍと称する）の構成要素を示す図である。車両制御システム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。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される。
【００１８】
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、車両制御システム１００とが搭載される。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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、車両前面に設けられたフロントウインドウ９０ａの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。カメラ４０は、複数のカメラを含むステレオカメラであってもよい。
【００２３】
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。
【００２４】
＜第１の実施形態＞
図２は、第１の実施形態に係る車両制御システム１００を中心とした機能構成図である。自車両Ｍには、ファインダ２０、レーダ３０、およびカメラ４０などを含む検知デバイスＤＤと、ナビゲーション装置５０と、通信装置５５と、車両センサ６０と、ＨＭＩ（Human Machine Interface）７０と、エネルギー残量計測部９５と、車両制御システム１００と、走行駆動力出力装置２００と、ステアリング装置２１０と、ブレーキ装置２２０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。なお、特許請求の範囲における車両制御システムは、「車両制御システム１００」のみを指しているのではなく、車両制御システム１００以外の構成（検知デバイスＤＤやＨＭＩ７０など）を含んでもよい。
【００２５】
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、その位置から車両乗員によって指定された目的地まで自車両Ｍを誘導するための経路（以下、誘導経路と称する）を導出する。また、ナビゲーション装置５０は、自車両Ｍの位置の代わりに、車両乗員によって指定された位置（例えば最寄駅など）から目的地に至るまでの経路を誘導経路として導出してもよい。ナビゲーション装置５０は、「誘導経路導出部」の一例である。
【００２６】
例えば、ナビゲーション装置５０は、自車両Ｍの現在位置、または車両乗員により指定された任意の位置を誘導開始地点として扱い、この誘導開始地点から目的地である誘導終了地点に至るまでの複数の経路候補のそれぞれについて所定の評価条件に従って評価する。所定の評価条件は、走行時間や走行距離が最短であること、有料道路などを通過する際に要する費用が最安であること、高速道路であること、といった条件である。このような所定の評価条件は、車両乗員の操作によって任意に変更されてよい。例えば、ナビゲーション装置５０は、上記評価条件の合致判定をする際、エネルギー補給施設の数、走行時間、走行距離、有料道路の有無および料金といった評価項目を用いて、複数の経路候補のそれぞれを評価する。エネルギー補給施設とは、例えば、ガソリンスタンドや充電スタンドなどのように、車両の動力源を駆動させるためエネルギーを補給することができる施設である。例えば、評価対象の経路候補から所定範囲内に存在するエネルギー補給施設は、その経路候補のエネルギー補給施設としてカウントされる。所定範囲内に存在するエネルギー補給施設とは、例えば、評価対象の経路候補が示す道路に沿接するエネルギー補給施設である。
【００２７】
そして、ナビゲーション装置５０は、所定の評価条件に合致する経路候補のうち、全ての評価項目を考慮して総合的に最も評価の高い経路候補、または一部の評価項目について最も評価の高い経路候補を誘導経路として導出する。なお、評価条件には、車両乗員による操作によって重みが付けられてよい。例えば、走行時間が短くなる経路候補ほど誘導経路としてより優先的に導出されるように重みが付けられてもよいし、エネルギー補給施設の数が多い経路候補ほど誘導経路としてより優先的に導出されるように重みが付けられてもよい。
【００２８】
ナビゲーション装置５０は、導出した誘導経路を示す情報を車両制御システム１００に出力する。なお、誘導経路を示す情報には、誘導経路として選択されなかったものの、例えば２番目や３番目に評価が高かった経路候補を示す情報が含まれてもよい。誘導経路を示す情報は、後述する車両制御システム１００の記憶部１８０に誘導経路情報１８２として記憶される。
【００２９】
また、ナビゲーション装置５０は、例えば、車両センサ６０の出力を利用したＩＮＳ（Inertial Navigation System）によって自車両Ｍの位置を特定および補完してもよい。また、ナビゲーション装置５０は、車両制御システム１００が手動運転モードを実行している際に、目的地に至る誘導経路について音声やナビ表示によって案内を行ってよい。なお、自車両Ｍの位置を特定するための構成や経路候補を評価するための構成は、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システム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。
【００３０】
通信装置５５は、例えば、セルラー網やＷｉ−Ｆｉ網、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＤＳＲＣ（Dedicated Short Range Communication）などを利用した無線通信を行う。例えば、通信装置５５は、ＶＩＣＳ（登録商標）（Vehicle Information and Communication System）などの道路の交通状況を監視するシステムの情報提供用サーバと無線通信を行い、自車両Ｍが走行している道路や走行予定の道路の交通状況を示す情報（以下、交通事情情報と称する）を取得する。交通事情情報には、前方の渋滞情報、渋滞地点の所要時間、事故・故障車・工事情報、速度規制・車線規制情報、駐車場の位置、駐車場・サービスエリア・パーキングエリアの満車・空車情報などの情報が含まれる。また、通信装置５５は、道路の側帯などに設けられた無線ビーコンと通信を行ったり、自車両Ｍの周囲を走行する他車両と車車間通信を行ったりすることで、上記交通事情情報を取得してもよい。また、通信装置５５は、エネルギー補給施設ごとにエネルギーの価格を調査し、調査した情報を提供する情報提供用サーバと通信を行って、エネルギーの価格に関する情報を取得してもよい。
【００３１】
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。
【００３２】
図３は、ＨＭＩ７０の構成図である。ＨＭＩ７０は、例えば、運転操作系の構成と、非運転操作系の構成とを備える。これらの境界は明確なものでは無く、運転操作系の構成が非運転操作系の機能を備えること（或いはその逆）があってもよい。
【００３３】
ＨＭＩ７０は、運転操作系の構成として、例えば、アクセルペダル７１、アクセル開度センサ７２およびアクセルペダル反力出力装置７３と、ブレーキペダル７４およびブレーキ踏量センサ（或いはマスター圧センサなど）７５と、シフトレバー７６およびシフト位置センサ７７と、ステアリングホイール７８、ステアリング操舵角センサ７９およびステアリングトルクセンサ８０と、その他運転操作デバイス８１とを含む。
【００３４】
アクセルペダル７１は、車両乗員による加速指示（或いは戻し操作による減速指示）を受け付けるための操作子である。アクセル開度センサ７２は、アクセルペダル７１の踏み込み量を検出し、踏み込み量を示すアクセル開度信号を車両制御システム１００に出力する。なお、車両制御システム１００に出力するのに代えて、走行駆動力出力装置２００、ステアリング装置２１０、またはブレーキ装置２２０に直接出力することがあってもよい。以下に説明する他の運転操作系の構成についても同様である。アクセルペダル反力出力装置７３は、例えば車両制御システム１００からの指示に応じて、アクセルペダル７１に対して操作方向と反対向きの力（操作反力）を出力する。
【００３５】
ブレーキペダル７４は、車両乗員による減速指示を受け付けるための操作子である。ブレーキ踏量センサ７５は、ブレーキペダル７４の踏み込み量（或いは踏み込み力）を検出し、検出結果を示すブレーキ信号を車両制御システム１００に出力する。
【００３６】
シフトレバー７６は、車両乗員によるシフト段の変更指示を受け付けるための操作子である。シフト位置センサ７７は、車両乗員により指示されたシフト段を検出し、検出結果を示すシフト位置信号を車両制御システム１００に出力する。
【００３７】
ステアリングホイール７８は、車両乗員による旋回指示を受け付けるための操作子である。ステアリング操舵角センサ７９は、ステアリングホイール７８の操作角を検出し、検出結果を示すステアリング操舵角信号を車両制御システム１００に出力する。ステアリングトルクセンサ８０は、ステアリングホイール７８に加えられたトルクを検出し、検出結果を示すステアリングトルク信号を車両制御システム１００に出力する。
【００３８】
その他運転操作デバイス８１は、例えば、ジョイスティック、ボタン、ダイヤルスイッチ、ＧＵＩ（Graphical User Interface）スイッチなどである。その他運転操作デバイス８１は、加速指示、減速指示、旋回指示などを受け付け、車両制御システム１００に出力する。
【００３９】
ＨＭＩ７０は、非運転操作系の構成として、例えば、表示装置８２、スピーカ８３、接触操作検出装置８４およびコンテンツ再生装置８５と、各種操作スイッチ８６と、シート８８およびシート駆動装置８９と、ウインドウガラス９０およびウインドウ駆動装置９１と、車室内カメラ９２と、空調装置９３とを含む。ＨＭＩ７０の非運転操作系の構成は、「操作部」の一例である。
【００４０】
表示装置８２は、例えば、インストルメントパネルの各部、助手席や後部座席に対向する任意の箇所などに取り付けられる、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）や有機ＥＬ（Electroluminescence）表示装置などである。また、表示装置８２は、フロントウインドシールドやその他のウインドウに画像を投影するＨＵＤ（Head Up Display）であってもよい。スピーカ８３は、音声を出力する。接触操作検出装置８４は、表示装置８２がタッチパネルである場合に、表示装置８２の表示画面における接触位置（タッチ位置）を検出して、車両制御システム１００に出力する。なお、表示装置８２がタッチパネルでない場合、接触操作検出装置８４は省略されてよい。
【００４１】
コンテンツ再生装置８５は、例えば、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）再生装置、ＣＤ（Compact Disc）再生装置、テレビジョン受信機、各種案内画像の生成装置などを含む。表示装置８２、スピーカ８３、接触操作検出装置８４およびコンテンツ再生装置８５は、一部または全部がナビゲーション装置５０と共通する構成であってもよい。
【００４２】
各種操作スイッチ８６は、車室内の任意の箇所に配置される。各種操作スイッチ８６には、自動運転の開始（或いは将来の開始）および停止を指示する自動運転切替スイッチ８７を含む。自動運転切替スイッチ８７は、ＧＵＩ（Graphical User Interface）スイッチ、機械式スイッチのいずれであってもよい。また、各種操作スイッチ８６は、シート駆動装置８９やウインドウ駆動装置９１を駆動するためのスイッチを含んでもよい。
【００４３】
シート８８は、車両乗員が着座するシートである。シート駆動装置８９は、シート８８のリクライニング角、前後方向位置、ヨー角などを自在に駆動する。ウインドウガラス９０は、例えば各ドアに設けられる。ウインドウ駆動装置９１は、ウインドウガラス９０を開閉駆動する。
【００４４】
車室内カメラ９２は、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の固体撮像素子を利用したデジタルカメラである。車室内カメラ９２は、バックミラーやステアリングボス部、インストルメントパネルなど、運転操作を行う車両乗員の少なくとも頭部を撮像可能な位置に取り付けられる。カメラ４０は、例えば、周期的に繰り返し車両乗員を撮像する。空調装置９３は、車室内の温度や湿度、風量などを調整する。
【００４５】
エネルギー残量計測部９５は、自車両Ｍの動力源を駆動させるためのエネルギーの残量を計測する。例えば、エネルギー残量計測部９５は、自車両Ｍが内燃機関を動力源とした自動車である場合、内燃機関において燃焼させるガソリンなどの液体燃料の残量を計測する。また、エネルギー残量計測部９５は、例えば、自車両Ｍが電動機を動力源とした自動車である場合、電動機を駆動する電力を出力する電池の残量を計測する。また、エネルギー残量計測部９５は、自車両Ｍが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である場合、液体燃料および電池の双方の残量を計測してよい。エネルギー残量計測部９５は、計測したエネルギー残量を示す情報を車両制御システム１００に出力する。
【００４６】
車両制御システム１００の説明に先立って、走行駆動力出力装置２００、ステアリング装置２１０、およびブレーキ装置２２０について説明する。
【００４７】
走行駆動力出力装置２００は、車両が走行するための走行駆動力（トルク）を駆動輪に出力する。走行駆動力出力装置２００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、変速機、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、変速機、およびエンジンＥＣＵと走行用モータおよびモータＥＣＵとを備える。走行駆動力出力装置２００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１６０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する。走行駆動力出力装置２００が走行用モータのみを含む場合、モータＥＣＵは、走行制御部１６０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する。走行駆動力出力装置２００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は、走行制御部１６０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。
【００４８】
ステアリング装置２１０は、例えば、ステアリングＥＣＵと、電動モータとを備える。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ＥＣＵは、車両制御システム１００から入力される情報、或いは入力されるステアリング操舵角またはステアリングトルクの情報に従って電動モータを駆動し、転舵輪の向きを変更させる。
【００４９】
ブレーキ装置２２０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１６０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２２０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１６０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２２０は、走行駆動力出力装置２００に含まれ得る走行用モータによる回生ブレーキを含んでもよい。
【００５０】
［車両制御システム］
以下、車両制御システム１００について説明する。車両制御システム１００は、例えば、一以上のプロセッサまたは同等の機能を有するハードウェアにより実現される。車両制御システム１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサ、記憶装置、および通信インターフェースが内部バスによって接続されたＥＣＵ（Electronic Control Unit）、或いはＭＰＵ（Micro-Processing Unit）などが組み合わされた構成であってよい。
【００５１】
図２に戻り、車両制御システム１００は、例えば、目標車線決定部１１０と、自動運転制御部１２０と、走行制御部１６０と、ＨＭＩ制御部１７０と、記憶部１８０と、エネルギー監視部１９０とを備える。自動運転制御部１２０は、例えば、自動運転モード制御部１３０と、自車位置認識部１４０と、外界認識部１４２と、行動計画生成部１４４と、軌道生成部１４６と、切替制御部１５０とを備える。
【００５２】
目標車線決定部１１０、自動運転制御部１２０の各部、および走行制御部１６０のうち一部または全部は、プロセッサがプログラム（ソフトウェア）を実行することにより実現される。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し、ソフトウェアとハードウェアの組み合わせによって実現されてもよい。
【００５３】
記憶部１８０には、例えば、高精度地図情報１８１、誘導経路情報１８２、目標車線情報１８３、行動計画情報１８４、モード別操作可否情報１８５などの情報が格納される。記憶部１８０は、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、フラッシュメモリ等で実現される。プロセッサが実行するプログラムは、予め記憶部１８０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１８０にインストールされてもよい。また、車両制御システム１００は、複数のコンピュータ装置によって分散化されたものであってもよい。
【００５４】
目標車線決定部１１０は、例えば、ＭＰＵにより実現される。目標車線決定部１１０は、ナビゲーション装置５０から出力された誘導経路情報１８２を参照して、誘導経路を複数のブロックに分割する。目標車線決定部１１０は、例えば、車両進行方向に関して１００［ｍ］毎に誘導経路を分割する。そして、目標車線決定部１１０は、高精度地図情報１８１を参照して、ブロックごとに分割した誘導経路内において、自車両Ｍを走行させる目標車線を決定する。目標車線決定部１１０は、例えば、左から何番目の車線を走行するといった決定を行う。目標車線決定部１１０は、例えば、誘導経路において分岐箇所や合流箇所などが存在する場合、自車両Ｍが、分岐先に進行するための合理的な経路を走行できるように、目標車線を決定する。目標車線決定部１１０により決定された目標車線は、目標車線情報１８３として記憶部１８０に記憶される。
【００５５】
目標車線決定部１１０は、誘導経路情報１８２を参照して、誘導経路以外の他の経路についても目標車線を決定してよい。この場合、目標車線情報１８３には、誘導経路に対して決定された目標車線と、誘導経路以外の他の経路に対して決定された目標車線との双方に関する情報が含まれてよい。
【００５６】
高精度地図情報１８１は、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る。高精度地図情報１８１は、例えば、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。また、高精度地図情報１８１には、道路情報、交通規制情報、住所情報（住所・郵便番号）、施設情報、電話番号情報などが含まれてよい。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。施設情報には、高精度地図上に存在する施設が上述したエネルギー補給施設に該当するかどうかを示す情報や、ガソリン給油、電池充電、水素充填といったようにエネルギー補給施設がどういった種類のエネルギーを提供可能であるのかを示す情報などが含まれてよい。
【００５７】
自動運転モード制御部１３０は、自動運転制御部１２０が実行する自動運転モードを決定する。本実施形態における自動運転のモードには、以下のモードが含まれる。なお、以下はあくまで一例であり、自動運転のモード数は任意に決定されてよい。
［モードＡ］
モードＡは、最も自動運転の度合が高いモードである。モードＡが実施されている場合、複雑な合流制御など、全ての車両制御が自動的に行われるため、車両乗員は自車両Ｍの周辺や状態を監視する必要が無い。
［モードＢ］
モードＢは、モードＡの次に自動運転の度合が高いモードである。モードＢが実施されている場合、原則として全ての車両制御が自動的に行われるが、場面に応じて自車両Ｍの運転操作が車両乗員に委ねられる。このため、車両乗員は自車両Ｍの周辺や状態を監視している必要がある。
［モードＣ］
モードＣは、モードＢの次に自動運転の度合が高いモードである。モードＣが実施されている場合、車両乗員は、場面に応じた確認操作をＨＭＩ７０に対して行う必要がある。モードＣでは、例えば、車線変更のタイミングが車両乗員に通知され、車両乗員がＨＭＩ７０に対して車線変更を指示する操作を行った場合に、自動的な車線変更が行われる。このため、車両乗員は自車両Ｍの周辺や状態を監視している必要がある。
【００５８】
自動運転モード制御部１３０は、ＨＭＩ７０に対する車両乗員の操作、行動計画生成部１４４により決定されたイベント、軌道生成部１４６により決定された走行態様などに基づいて、自動運転のモードを決定する。自動運転のモードは、ＨＭＩ制御部１７０に通知される。また、自動運転のモードには、自車両Ｍの検知デバイスＤＤの性能等に応じた限界が設定されてもよい。例えば、検知デバイスＤＤの性能が低い場合には、モードＡは実施されないものとしてよい。いずれのモードにおいても、ＨＭＩ７０における運転操作系の構成に対する操作によって、手動運転モードに切り替えること（オーバーライド）は可能である。
【００５９】
自動運転制御部１２０の自車位置認識部１４０は、記憶部１８０に格納された高精度地図情報１８１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。
【００６０】
自車位置認識部１４０は、例えば、高精度地図情報１８１から認識される道路区画線のパターン（例えば実線と破線の配列）と、カメラ４０によって撮像された画像から認識される自車両Ｍの周辺の道路区画線のパターンとを比較することで、走行車線を認識する。この認識において、ナビゲーション装置５０から取得される自車両Ｍの位置やＩＮＳによる処理結果が加味されてもよい。
【００６１】
図４は、自車位置認識部１４０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１４０は、例えば、自車両Ｍの基準点（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１４０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。自車位置認識部１４０により認識される自車両Ｍの相対位置は、目標車線決定部１１０に提供される。
【００６２】
外界認識部１４２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。周辺車両とは、例えば、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把握される、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１４２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。
【００６３】
行動計画生成部１４４は、誘導経路情報１８２を参照して、誘導経路上に自動運転のスタート地点、および／または自動運転の目的地を設定する。自動運転のスタート地点は、自車両Ｍの現在位置であってもよいし、自動運転を指示する操作がなされた地点でもよい。行動計画生成部１４４は、そのスタート地点と自動運転の目的地との間の区間において、行動計画を生成する。なお、これに限らず、行動計画生成部１４４は、任意の区間について行動計画を生成してもよい。例えば、行動計画生成部１４４は、誘導経路以外の他の経路において、自動運転のスタート地点、および／または自動運転の目的地を設定し、行動計画を生成してよい。
【００６４】
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、本線に合流するための合流車線において自車両Ｍを加減速させ、走行車線を変更させる合流イベント、自動運転の開始地点で手動運転モードから自動運転モードに移行させたり、自動運転の終了予定地点で自動運転モードから手動運転モードに移行させたりするハンドオーバイベント等が含まれる。行動計画生成部１４４は、目標車線決定部１１０により決定された目標車線が切り替わる箇所において、車線変更イベント、分岐イベント、または合流イベントを設定する。行動計画生成部１４４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１８４として記憶部１８０に格納される。
【００６５】
図５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１４４は、目標車線情報１８３が示す目標車線上を自車両Ｍが走行するために必要な行動計画を生成する。なお、行動計画生成部１４４は、自車両Ｍの状況変化に応じて、目標車線情報１８３に拘わらず、動的に行動計画を変更してもよい。例えば、行動計画生成部１４４は、車両走行中に外界認識部１４２によって認識された周辺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周辺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１４２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１４４は、レーンキープイベントの次のイベントを、車線変更イベントから減速イベントやレーンキープイベント等に変更してよい。この結果、車両制御システム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。
【００６６】
図６は、第１の実施形態における軌道生成部１４６の構成の一例を示す図である。軌道生成部１４６は、例えば、走行態様決定部１４６Ａと、軌道候補生成部１４６Ｂと、評価・選択部１４６Ｃとを備える。
【００６７】
走行態様決定部１４６Ａは、例えば、レーンキープイベントを実施する際に、定速走行、追従走行、低速追従走行、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。この場合、走行態様決定部１４６Ａは、自車両Ｍ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１４６Ａ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。また、走行態様決定部１４６Ａは、渋滞場面などにおいて、走行態様を低速追従走行に決定する。また、走行態様決定部１４６Ａは、外界認識部１４２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１４６Ａは、外界認識部１４２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１４６Ａは、外界認識部１４２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。また、走行態様決定部１４６Ａは、車線変更イベント、追い越しイベント、分岐イベント、合流イベント、ハンドオーバイベントなどを実施する場合に、それぞれのイベントに応じた走行態様を決定する。
【００６８】
軌道候補生成部１４６Ｂは、走行態様決定部１４６Ａにより決定された走行態様に基づいて、軌道の候補を生成する。図７は、軌道候補生成部１４６Ｂにより生成される軌道の候補の一例を示す図である。図７は、自車両Ｍが車線Ｌ１から車線Ｌ２に車線変更する場合に生成される軌道の候補を示している。
【００６９】
軌道候補生成部１４６Ｂは、図７に示すような軌道を、例えば、将来の所定時間ごとに、自車両Ｍの基準位置（例えば重心や後輪軸中心）が到達すべき目標位置（軌道点Ｋ）の集まりとして決定する。図８は、軌道候補生成部１４６Ｂにより生成される軌道の候補を軌道点Ｋで表現した図である。軌道点Ｋの間隔が広いほど、自車両Ｍの速度は速くなり、軌道点Ｋの間隔が狭いほど、自車両Ｍの速度は遅くなる。従って、軌道候補生成部１４６Ｂは、加速したい場合には軌道点Ｋの間隔を徐々に広くし、減速したい場合は軌道点の間隔を徐々に狭くする。
【００７０】
このように、軌道点Ｋは速度成分を含むものであるため、軌道候補生成部１４６Ｂは、軌道点Ｋのそれぞれに対して目標速度を与える必要がある。目標速度は、走行態様決定部１４６Ａにより決定された走行態様に応じて決定される。
【００７１】
ここで、車線変更（分岐を含む）を行う場合の目標速度の決定手法について説明する。軌道候補生成部１４６Ｂは、まず、車線変更ターゲット位置（或いは合流ターゲット位置）を設定する。車線変更ターゲット位置は、周辺車両との相対位置として設定されるものであり、「どの周辺車両の間に車線変更するか」を決定するものである。軌道候補生成部１４６Ｂは、車線変更ターゲット位置を基準として３台の周辺車両に着目し、車線変更を行う場合の目標速度を決定する。図９は、車線変更ターゲット位置ＴＡを示す図である。図中、Ｌ１は自車線を表し、Ｌ２は隣接車線を表している。ここで、自車両Ｍと同じ車線で、自車両Ｍの直前を走行する周辺車両を前走車両ｍＡ、車線変更ターゲット位置ＴＡの直前を走行する周辺車両を前方基準車両ｍＢ、車線変更ターゲット位置ＴＡの直後を走行する周辺車両を後方基準車両ｍＣと定義する。自車両Ｍは、車線変更ターゲット位置ＴＡの側方まで移動するために加減速を行う必要があるが、この際に前走車両ｍＡに追いついてしまうことを回避しなければならない。このため、軌道候補生成部１４６Ｂは、３台の周辺車両の将来の状態を予測し、各周辺車両と干渉しないように目標速度を決定する。
【００７２】
図１０は、３台の周辺車両の速度を一定と仮定した場合の速度生成モデルを示す図である。図中、ｍＡ、ｍＢおよびｍＣから延出する直線は、それぞれの周辺車両が定速走行したと仮定した場合の進行方向における変位を示している。自車両Ｍは、車線変更が完了するポイントＣＰにおいて、前方基準車両ｍＢと後方基準車両ｍＣとの間にあり、且つ、それ以前において前走車両ｍＡよりも後ろにいなければならない。このような制約の下、軌道候補生成部１４６Ｂは、車線変更が完了するまでの目標速度の時系列パターンを、複数導出する。そして、目標速度の時系列パターンをスプライン曲線等のモデルに適用することで、図８に示すような軌道の候補を複数導出する。なお、３台の周辺車両の運動パターンは、図１０に示すような定速度に限らず、定加速度、定ジャーク（躍度）を前提として予測されてもよい。
【００７３】
評価・選択部１４６Ｃは、軌道候補生成部１４６Ｂにより生成された軌道の候補に対して、例えば、計画性と安全性の二つの観点で評価を行い、走行制御部１６０に出力する軌道を選択する。計画性の観点からは、例えば、既に生成されたプラン（例えば行動計画）に対する追従性が高く、軌道の全長が短い場合に軌道が高く評価される。例えば、右方向に車線変更することが望まれる場合に、一旦左方向に車線変更して戻るといった軌道は、低い評価となる。安全性の観点からは、例えば、それぞれの軌道点において、自車両Ｍと物体（周辺車両等）との距離が遠く、加減速度や操舵角の変化量などが小さいほど高く評価される。
【００７４】
切替制御部１５０は、自動運転切替スイッチ８７から入力される信号に基づいて自動運転モードと手動運転モードとを相互に切り替える。また、切替制御部１５０は、ＨＭＩ７０における運転操作系の構成に対する加速、減速または操舵を指示する操作に基づいて、自動運転モードから手動運転モードに切り替える。例えば、切替制御部１５０は、ＨＭＩ７０における運転操作系の構成から入力された信号の示す操作量が閾値を超えた状態が、基準時間以上継続した場合に、自動運転モードから手動運転モードに切り替える（オーバーライド）。また、切替制御部１５０は、オーバーライドによる手動運転モードへの切り替えの後、所定時間の間、ＨＭＩ７０における運転操作系の構成に対する操作が検出されなかった場合に、自動運転モードに復帰させてもよい。
【００７５】
走行制御部１６０は、軌道生成部１４６によって生成された軌道を、予定の時刻通りに自車両Ｍが通過するように、走行駆動力出力装置２００、ステアリング装置２１０、およびブレーキ装置２２０を制御する。
【００７６】
図１１は、ＨＭＩ制御部１７０の構成の一例を示す図である。ＨＭＩ制御部１７０は、例えば、モード別制御部１７０Ａと、情報提供部１７０Ｂとを備える。
【００７７】
モード別制御部１７０Ａは、自動運転制御部１２０により自動運転のモードの情報が通知されると、モード別操作可否情報１８５を参照して、自動運転のモードの種別に応じてＨＭＩ７０を制御する。
【００７８】
図１２は、モード別操作可否情報１８５の一例を示す図である。図１２に示すモード別操作可否情報１８５は、運転モードの項目として「手動運転モード」、「自動運転モード」とを有する。また、「自動運転モード」として、上述した「モードＡ」、「モードＢ」、および「モードＣ」等を有する。また、モード別操作可否情報１８５は、非運転操作系の項目として、ナビゲーション装置５０に対する操作である「ナビゲーション操作」、コンテンツ再生装置８５に対する操作である「コンテンツ再生操作」、表示装置８２に対する操作である「インストルメントパネル操作」等を有する。図１２に示すモード別操作可否情報１８５の例では、上述した運転モードごとに非運転操作系に対する車両乗員の操作の可否が設定されているが、対象のインターフェース装置は、これに限定されるものではない。
【００７９】
モード別制御部１７０Ａは、自動運転制御部１２０から取得したモードの情報に基づいてモード別操作可否情報１８５を参照することで、使用が許可される装置（ナビゲーション装置５０およびＨＭＩ７０の一部または全部）と、使用が許可されない装置とを判定する。また、モード別制御部１７０Ａは、判定結果に基づいて、非運転操作系のＨＭＩ７０、またはナビゲーション装置５０に対する車両乗員からの操作の受け付けの可否を制御する。
【００８０】
例えば、車両制御システム１００が実行する運転モードが手動運転モードの場合、車両乗員は、ＨＭＩ７０の運転操作系の構成（例えば、アクセルペダル７１、ブレーキペダル７４、シフトレバー７６、およびステアリングホイール７８等）を操作する。また、車両制御システム１００が実行する運転モードが自動運転モードのモードＢ、モードＣ等である場合、車両乗員には、自車両Ｍの周辺監視義務が課される。このような場合、車両乗員の運転以外の行動（例えばＨＭＩ７０の操作等）により注意が散漫になること（ドライバーディストラクション）を防止するため、モード別制御部１７０Ａは、ＨＭＩ７０の非運転操作系の一部または全部に対する操作を受け付けないように制御を行う。この際、モード別制御部１７０Ａは、自車両Ｍの周辺監視を行わせるために、外界認識部１４２により認識された自車両Ｍの周辺車両の存在やその周辺車両の状態を、表示装置８２に画像などで表示させると共に、自車両Ｍの走行時の場面に応じた確認操作をＨＭＩ７０に受け付けさせてよい。
【００８１】
また、モード別制御部１７０Ａは、運転モードが自動運転のモードＡである場合、ドライバーディストラクションの規制を緩和し、操作を受け付けていなかった非運転操作系に対する車両乗員の操作を受け付ける制御を行ってよい。例えば、モード別制御部１７０Ａは、表示装置８２に映像を表示させたり、スピーカ８３に音声を出力させたり、コンテンツ再生装置８５にＤＶＤなどからコンテンツを再生させたりする。なお、コンテンツ再生装置８５が再生するコンテンツには、ＤＶＤなどに格納されたコンテンツの他、例えば、テレビ番組等の娯楽、エンターテイメントに関する各種コンテンツが含まれてよい。また、図１１に示す「コンテンツ再生操作」は、このような娯楽、エンターテイメントに関するコンテンツ操作を意味するものであってよい。
【００８２】
情報提供部１７０Ｂは、後述するエネルギー監視部１９０による判定結果に基づいて、ＨＭＩ７０の表示装置８２やスピーカ８３等を用いて、種々の情報を車両乗員に報知する。報知する情報の詳細については後述する。
【００８３】
図１３は、エネルギー監視部１９０の構成の一例を示す図である。エネルギー監視部１９０は、例えば、エネルギー導出部１９０Ａと、補給要否判定部１９０Ｂと、補給地点判定部１９０Ｃと、経路変更部１８０Ｄとを備える。補給要否判定部１９０Ｂは、「第１の判定部」の一例であり、補給地点判定部１９０Ｃは、「第２の判定部」の一例である。
【００８４】
エネルギー導出部１９０Ａは、ナビゲーション装置５０により出力された誘導経路情報１８２に基づいて、自車両Ｍが目的地に到達するまでに消費することが予測される将来のエネルギー量（以下、消費予測エネルギー量と称する）を導出する。例えば、エネルギー導出部１９０Ａは、行動計画情報１８４を参照して、誘導経路における運転区間ごとのイベントの種類に基づいて、運転区間ごとに消費予測エネルギー量を導出する。例えば、レーンキープイベントが計画された運転区間では、加減速制御や操舵制御が行われる頻度が小さくなるため、他のイベントと比べて消費予測エネルギー量が少なくなりやすい。一方、車線変更イベントや追い越しイベントなどが計画された運転区間では、周辺車両の速度に合わせて車線変更する必要があるため、加減速制御や操舵制御を頻繁に行うことになる。従って、当該運転区間では、消費予測エネルギー量が多くなりやすい。
【００８５】
また、エネルギー導出部１９０Ａは、誘導経路以外の他の経路における運転区間ごとのイベントの種類に基づいて、他の経路の運転区間ごとに消費予測エネルギー量を導出してよい。
【００８６】
また、エネルギー導出部１９０Ａは、現在位置から目的地に到達するまでの間、誘導経路が示す道路の法定速度や平均速度などの基準となる速度と同じ速度で自車両Ｍが走行するものと仮定し、この間に自車両Ｍが消費するエネルギー量を消費予測エネルギー量として導出してもよい。また、エネルギー導出部１９０Ａは、例えば、過去に消費したエネルギー量を単位時間や単位距離などで除算した指標を用いて、将来の消費予測エネルギー量を導出してもよい。また、エネルギー導出部１９０Ａは、通信装置５５によって取得された交通事情情報を参照して、誘導経路が示す道路において渋滞や事故などが生じていることが判明した場合には、渋滞や事故などが解消されるまでの時間等を考慮して、消費予測エネルギー量を導出してもよい。
【００８７】
補給要否判定部１９０Ｂは、エネルギー残量計測部９５により計測されたエネルギー残量と、導出した消費予測エネルギー量とに基づいて、自車両Ｍが目的地に到達するまでの間にエネルギーを補給する必要があるか否かを判定する。例えば、補給要否判定部１９０Ｂは、エネルギー残量と消費予測エネルギー量とが同程度の場合、或いはエネルギー残量に比して消費予測エネルギー量の方が大きい場合、エネルギーを補給する必要があると判定する。以下、エネルギー残量と消費予測エネルギー量とが同程度になる時点、或いはエネルギー残量に比して消費予測エネルギー量の方が大きくなる時点を、走行限界地点ＰＬＩＭと称して説明する。補給要否判定部１９０Ｂは、エネルギーを補給する必要があると判定した場合、この判定結果を情報提供部１７０Ｂに通知する。これを受けて、情報提供部１７０Ｂは、ＨＭＩ７０の表示装置８２やスピーカ８３等を用いて、所定の情報を車両乗員に報知する。所定の情報とは、例えばエネルギーを補給する必要があることを車両乗員に知らせるための情報である。
【００８８】
図１４は、エネルギーの補給が必要な場面で表示される画面の一例を示す図である。図示のように、例えば、表示装置８２の画面には、エネルギーを補給する必要があることを報知するための文字や画像などが表示される。また、図示のように、この画面には、エネルギー補給施設まで自動運転モードを継続するかどうかを選択させる選択ボタンなどが表示されてよい。例えば、自動運転モードを継続するボタンＢ１がタッチ操作などで選択された場合には自動運転モードの継続が許可され、自動運転モードを停止するボタンＢ２がタッチ操作などで選択された場合には自動運転モードの継続が禁止される。ボタンＢ２が選択された場合、上述した切替制御部１５０は、運転モードを自動運転モードから手動運転モードに切り替える。
【００８９】
補給地点判定部１９０Ｃは、補給要否判定部１９０Ｂによりエネルギーを補給する必要があると判定された場合、誘導経路情報１８２を参照して、走行限界地点ＰＬＩＭに到達するまでの誘導経路周辺にエネルギー補給施設が存在するか否かを判定する。補給地点判定部１９０Ｃは、誘導経路周辺にエネルギー補給施設が存在する場合、このエネルギー補給施設を一時的な目的地（以下、暫定目的地と称する）に設定する。そして、補給地点判定部１９０Ｃは、暫定目的地を設定したことを行動計画生成部１４４または軌道生成部１４６に通知する。これを受けて、行動計画生成部１４４は、自車両Ｍを誘導経路から暫定目的であるエネルギー補給施設内に入るように、現在のイベントを車線変更イベントや合流イベントなどに変更する。また、軌道生成部１４６は、自車両Ｍが暫定目的地付近に到達すると、現在の車線から暫定目的であるエネルギー補給施設に向けて舵を切るように（自車両Ｍの進行方向がエネルギー補給施設に向くように）軌道を生成する。
【００９０】
経路変更部１９０Ｄは、補給地点判定部１９０Ｃにより、誘導経路周辺にエネルギー補給施設が存在しないと判定された場合、高精度地図情報１８１を参照して、高精度地図上においてエネルギー補給施設の位置を抽出し、位置を抽出したエネルギー補給施設の中から、自車両Ｍの現在位置から自車両Ｍが最も早く到達可能なエネルギー補給施設を選択する。すなわち、経路変更部１９０Ｄは、周辺にエネルギー補給施設が存在する誘導経路以外の他の経路のうち、自車両Ｍの現在位置から自車両Ｍが最も早く到達可能なエネルギー補給施設が周辺に存在する経路を選択する。この際、経路変更部１９０Ｄは、エネルギー不足により到達できる見込みのないエネルギー補給施設を、抽出したエネルギー補給施設の中から除外してよい。
【００９１】
例えば、経路変更部１９０Ｄは、エネルギー導出部１９０Ａにより誘導経路以外の他の経路ごとに導出された消費予測エネルギー量を参照して、自車両Ｍの現在位置から到達できないエネルギー補給施設については除外する。これによって、自車両Ｍを走行させる経路候補が絞り込まれるため、エネルギー補給を実施できる可能性が高まる。そして、経路変更部１９０Ｄは、自車両Ｍの現在位置から選択したエネルギー補給施設に至る経路を少なくとも含む補給用経路を導出して、自車両Ｍを走行させる経路をナビゲーション装置５０により導出された誘導経路から補給用経路に変更する。
【００９２】
図１５は、誘導経路を補給用経路に変更する場面の一例を示す図である。図中Ｒ１は、誘導経路を表し、Ｒ＃ａは、補給用経路を表している。また、Ｐｎは、自車両Ｍの現在位置を表し、Ｓは自動運転開始地点を表し、Ｇは目的地を表し、ＥＳ１からＥＳ３は、エネルギー補給施設を表している。図示の例では、誘導経路Ｒ１沿いには、いずれのエネルギー補給施設も存在していない。また、図示の例では、自車両Ｍが誘導経路Ｒ１の地点Ｐｎにおいて、補給要否判定部１９０Ｂが、目的地Ｇに到達するまでの間にエネルギーを補給する必要があると判定している。このような場合、経路変更部１９０Ｄは、高精度地図上においてエネルギー補給施設ＥＳ１からＥＳ３のそれぞれを抽出する。このとき、エネルギー補給施設ＥＳ３の位置と、誘導経路Ｒ１を走行した場合を想定した走行限界地点ＰＬＩＭとが地点Ｐｎから見て同程度の距離に存在するため、経路変更部１９０Ｄは、選択対象のエネルギー補給施設の中から、エネルギー補給施設ＥＳ３を除外する。そして、経路変更部１９０Ｄは、残りの２つのエネルギー補給施設ＥＳ１およびＥＳ２の中から、自車両Ｍがより早く到達可能な方のエネルギー補給施設を選択する。例えば、地点Ｐｎからそれぞれのエネルギー補給施設に至るまでの経路の最短距離を考えた場合、図示の例では、エネルギー補給施設ＥＳ２に至るまでの経路ＴＲ２に比して、エネルギー補給施設ＥＳ１に至るまでの経路ＴＲ１の方が短い。従って、経路変更部１９０Ｄは、エネルギー補給施設ＥＳ１を選択する。そして、経路変更部１９０Ｄは、エネルギー補給施設ＥＳ１に向かうための経路ＴＲ１と、エネルギー補給施設ＥＳ１から目的地Ｇに至るまでの任意の経路とにより構成される補給用経路Ｒ＃ａを高精度地図上から導出し、自車両Ｍを走行させる経路を誘導経路Ｒ１から補給用経路Ｒ＃ａに変更する。例えば、エネルギー補給後の目的地Ｇに至る経路は、最短距離をとるような経路あるいは走行時間が最も短くなるような経路であってよい。また、この経路は、変更前の誘導経路と一部重複してもよい。
【００９３】
また、経路変更部１９０Ｄは、通信装置５５により受信された交通事情情報を参照して、補給用経路を導出してよい。図１６は、誘導経路を補給用経路に変更する場面の他の例を示す図である。図中ＴＪは、渋滞や事故などが発生している走行阻害地点を表している。この走行阻害地点ＴＪでは、例えば、渋滞により低速走行する必要があったり、事故により交通規制などが敷かれ徐行での走行が必要となったりするために、渋滞や事故などが発生していないときと比べて通過するのに時間を要する。経路変更部１９０Ｄは、交通事情情報を参照して、上記走行阻害地点ＴＪの位置を特定する。例えば、図示のように、エネルギー補給施設ＥＳ１に向かうための経路ＴＲ１上に走行阻害地点ＴＪが存在する場合、経路ＴＲ２に比して経路ＴＲ１の方が短い場合であっても、エネルギー補給施設ＥＳ１に到達するのに要する時間Ｔ１に比してエネルギー補給施設ＥＳ２に到達するのに要する時間Ｔ２の方が短くなる場合がある。すなわち、より遠い地点に位置するエネルギー補給施設ＥＳ２の方が早い到達時刻となる場合がある。従って、経路変更部１９０Ｄは、経路ＴＲ１の距離と経路ＴＲ１を走行した場合の自車両Ｍの想定速度とに基づき時間Ｔ１を導出すると共に、経路ＴＲ２の距離と経路ＴＲ２を走行した場合の自車両Ｍの想定速度とに基づき時間Ｔ２を導出し、これらの導出した時間同士を比較することで、エネルギー補給のために寄るエネルギー補給施設を選択する。図示の例では、時間Ｔ１に比して時間Ｔ２の方が短くなる場合を示している。従って、経路変更部１９０Ｄは、エネルギー補給施設ＥＳ２に向かうための経路ＴＲ２と、エネルギー補給施設ＥＳ２から目的地Ｇに至るまでの任意の経路とにより構成される補給用経路Ｒ２＃を高精度地図上から導出し、自車両Ｍを走行させる経路を誘導経路Ｒ１から補給用経路Ｒ＃ｂに変更する。
【００９４】
図１７は、第１の実施形態における車両制御システム１００により行われる処理の流れの一例を示すフローチャートである。本フローチャートは、例えば、自動運転モードが実行される前に行われてもよいし、自動運転モードが実行されている最中に行われてもよい。また、本フローチャートの処理は、所定の周期で繰り返し行われてよい。
【００９５】
まず、エネルギー導出部１９０Ａは、ナビゲーション装置５０により出力された誘導経路情報１８２に基づいて、自車両Ｍが目的地に到達するまでに消費することが予測される消費予測エネルギー量を導出する（ステップＳ１００）。
【００９６】
次に、補給要否判定部１９０Ｂは、エネルギー残量計測部９５により計測されたエネルギー残量と、消費予測エネルギー量とに基づいて、自車両Ｍが目的地に到達するまでの間にエネルギーを補給する必要があるか否かを判定する（ステップＳ１０２）。エネルギーを補給する必要がない場合、補給要否判定部１９０Ｂは、本フローチャートの処理を終了する。
【００９７】
一方、エネルギーを補給する必要がある場合、情報提供部１７０Ｂは、ＨＭＩ７０の表示装置８２やスピーカ８３等を用いて、エネルギーを補給する必要があることを車両乗員に報知する（ステップＳ１０４）。次に、補給地点判定部１９０Ｃは、誘導経路情報１８２を参照して、走行限界地点ＰＬＩＭに到達するまでの誘導経路周辺にエネルギー補給施設が存在するか否かを判定する（ステップＳ１０６）。誘導経路周辺にエネルギー補給施設が存在する場合、補給地点判定部１９０Ｃは、エネルギー補給施設を暫定目的地に設定する（ステップＳ１０８）。例えば、自車両Ｍが暫定目的地であるエネルギー補給施設付近に到達すると、軌道生成部１４６は、現在の自車両Ｍが走行する車線から、このエネルギー補給施設内に自車両を誘導すると共に、エネルギー補給施設内の所定の位置に自車両Ｍが停止するような軌道を生成する。
【００９８】
次に、補給地点判定部１９０Ｃは、暫定目的地に自車両Ｍが到達するまで待機し（ステップＳ１１０）、暫定目的地に自車両Ｍが到達してエネルギーの補給が完了すると、暫定目的地を本来の目的地に設定する（ステップＳ１１２）。このとき、例えば、軌道生成部１４６は、エネルギー補給施設内から元の車線に自車両を合流させる軌道を生成する。
【００９９】
一方、誘導経路周辺にエネルギー補給施設が存在しない場合、経路変更部１９０Ｄは、高精度地図情報１８１を参照して、高精度地図上においてエネルギー補給施設を抽出する（ステップＳ１１４）。次に、経路変更部１９０Ｄは、抽出したエネルギー補給施設の中から除外対象のエネルギー補給施設を除いた結果、選択可能なエネルギー補給施設が存在するか否かを判定する（ステップＳ１１６）。除外対象のエネルギー補給施設は、上述した走行限界地点ＰＬＩＭまでの距離とエネルギー補給施設までの距離とが同程度のエネルギー補給施設である。言い換えれば、除外対象のエネルギー補給施設は、現在のエネルギー残量で到達するのが困難なエネルギー補給施設である。
【０１００】
経路変更部１９０Ｄは、選択可能なエネルギー補給施設が存在する場合、選択対象のエネルギー補給施設の中から、最も早く到達可能なエネルギー補給施設を選択する（ステップＳ１１８）。次に、経路変更部１９０Ｄは、最も早く到達可能なエネルギー補給施設に向かうための経路を含む補給用経路を導出して、この補給用経路に誘導経路を変更する（ステップＳ１２０）。
【０１０１】
一方、抽出されたエネルギー補給施設の中から除外対象のエネルギー補給施設を除いた結果、選択可能なエネルギー補給施設が存在しなくなった場合、情報提供部１７０Ｂは、ＨＭＩ７０の表示装置８２やスピーカ８３等を用いて、適切なエネルギー補給施設が存在しないことから、エネルギー補給が可能でないということを車両乗員に報知する（ステップＳ１２２）。
【０１０２】
次に、経路変更部１９０Ｄは、適切なエネルギー補給施設が存在しないことを行動計画生成部１４４または軌道生成部１４６に通知する。これを受けて、行動計画生成部１４４が、現在のイベントを、自車両Ｍを停止させるイベントなどに変更させたり、軌道生成部１４６が、軌道点Ｋの配置間隔を徐々に狭くしていき、自車両Ｍを停止させる軌道を生成したりする。これによって、自動運転制御部１２０は、走行に必要なエネルギーが十分でない場合に自車両Ｍを自動的に停止させる（ステップＳ１２４）。なお、経路変更部１９０Ｄは、適切なエネルギー補給施設が存在しないことを切替制御部１５０に通知してもよい。この場合、切替制御部１５０は、運転モードを自動運転モードから手動運転モードに切り替えることで、自車両Ｍの操作を車両乗員に委ねてよい。これによって、本フローチャートの処理が終了する。
【０１０３】
以上説明した第１の実施形態によれば、設定された目的地まで走行するように、自車両Ｍの速度制御と操舵制御とのうち少なくとも一方を自動的に行う自動運転を実行する自動運転制御部１２０と、行動計画を参照し、自動運転によって自車両Ｍの現在位置から目的地までの誘導経路を自車両Ｍが走行する際に、消費することが予測される消費予測エネルギー量を導出するエネルギー導出部１９０Ａと、エネルギー導出部１９０Ａにより導出された消費予測エネルギー量に基づいて、誘導経路を変更する経路変更部１９０Ｄと、を備えるため、自動運転を好適に利用したエネルギー残量の管理を行うことができる。
【０１０４】
＜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の実施形態では、誘導経路情報１８２に含まれる、誘導経路として選択されなかった経路候補を用いて、補給用経路を導出する点で第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。
【０１０５】
第２の実施形態における補給地点判定部１９０Ｃは、誘導経路周辺にエネルギー補給施設が存在しないと判定した場合、誘導経路情報１８２を参照して、誘導経路として選択されなかった経路候補のそれぞれについて、エネルギー補給施設が存在するかを判定する。
【０１０６】
第２の実施形態における経路変更部１９０Ｄは、自車両Ｍを走行させる経路を、誘導経路から当該誘導経路として選択されなかった経路候補のうち、エネルギー補給施設が存在する経路候補に変更する。
【０１０７】
図１８は、誘導経路を経路候補に変更する場面の一例を示す図である。図中Ｒ１は、誘導経路を表し、Ｒ２およびＲ３は、誘導経路として選択されなかった経路候補をそれぞれ表している。図示の例では、経路候補Ｒ２が示す道路沿いには、エネルギー補給施設が存在し、経路候補Ｒ３が示す道路沿いには、エネルギー補給施設が存在していない。例えば、経路変更部１９０Ｄは、補給地点判定部１９０Ｃにより、誘導経路Ｒ１周辺にエネルギー補給施設が存在しないと判定された場合、誘導経路情報１８２を参照して、自車両Ｍを走行させる経路を、誘導経路Ｒ１からエネルギー補給施設が存在する経路候補Ｒ２に変更する。この際、経路変更部１９０Ｄは、高精度地図情報１８１を参照して、誘導経路Ｒ１上の現在位置Ｐｎから経路候補Ｒ２に至る経路ＴＲ１を導出する。そして、自動運転制御部１２０は、誘導経路Ｒ１上の現在位置Ｐｎから経路ＴＲ１を通って経路候補Ｒ２に自車両Ｍを誘導する。自車両Ｍが経路候補Ｒ２に侵入すると、自動運転制御部１２０は、経路候補Ｒ２に沿って目的地Ｇまで自車両Ｍを走行させる。
【０１０８】
なお、上述した例では、複数の経路候補のうち、いずれか１つの経路候補のみにエネルギー補給施設が存在するものとして説明したがこれに限られず、例えば、２つや３つといった複数の経路候補のそれぞれにエネルギー補給施設が存在してもよい。この場合、経路変更部１９０Ｄは、自車両Ｍの現在位置Ｐｎから、それぞれの経路候補におけるエネルギー補給施設までの距離（経路に沿って走行した場合に要する距離）を導出して、この距離が最も短くなる経路候補を変更先の経路として選択する。すなわち、経路変更部１９０Ｄは、エネルギー補給施設に最も早く到達可能な経路候補を変更先の経路として選択する。なお、経路変更部１９０Ｄは、自車両Ｍの現在位置から、それぞれのエネルギー補給施設に到達するまでに要する時間を導出して、この時間が最も短くなる経路候補を変更先の経路として選択してもよい。
【０１０９】
図１９は、誘導経路を経路候補に変更する場面の他の例を示す図である。図示の例では、経路候補Ｒ２が示す道路沿いにはエネルギー補給施設ＥＳ１が存在し、経路候補Ｒ３が示す道路沿いにはエネルギー補給施設ＥＳ２が存在している。この場合、経路変更部１９０Ｄは、誘導経路Ｒ１上の現在位置Ｐｎからエネルギー補給施設ＥＳ１に至る経路ＴＲ１の長さと、現在位置Ｐｎからエネルギー補給施設ＥＳ２に至る経路ＴＲ２の長さとを比較する。図示の例では、経路ＴＲ２に比して経路ＴＲ１の方が短いため、経路変更部１９０Ｄは、誘導経路Ｒ２を変更先の経路として選択する。なお、経路変更部１９０Ｄは、上述した第１の実施形態と同様に、交通事情情報を参照することで、複数の経路候補の中から自車両Ｍを走行させる経路を選択してもよい。例えば、エネルギー補給施設ＥＳ２の方が遠方に存在する場合であっても、経路ＴＲ１において渋滞などが生じて通過に時間を要する場合、経路変更部１９０Ｄは、誘導経路Ｒ３を、自車両Ｍを走行させる経路として選択してよい。
【０１１０】
以上説明した第２の実施形態によれば、上述した第１の実施形態と同様に、消費予測エネルギー量に基づいて誘導経路を変更するため、自動運転を好適に利用したエネルギー残量の管理を行うことができる。
【０１１１】
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】
【０１１２】
２０…ファインダ、３０…レーダ、４０…カメラ、ＤＤ…検知デバイス、５０…ナビゲーション装置、５５…通信装置、６０…車両センサ、７０…ＨＭＩ、９５…エネルギー残量計測部、１００…車両制御システム、１１０…目標車線決定部、１２０…自動運転制御部、１３０…自動運転モード制御部、１４０…自車位置認識部、１４２…外界認識部、１４４…行動計画生成部、１４６…軌道生成部、１４６Ａ…走行態様決定部、１４６Ｂ…軌道候補生成部、１４６Ｃ…評価・選択部、１５０…切替制御部、１６０…走行制御部、１７０…ＨＭＩ制御部、１８０…記憶部、１９０…エネルギー監視部、２００…走行駆動力出力装置、２１０…ステアリング装置、２２０…ブレーキ装置、Ｍ…自車両
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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