JP6580115B2 - 自動運転車両の走行制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動運転車両の走行制御装置に関する。

従来より、前方車両との車間距離を設定車間距離に維持するように自動運転車両を前方車両に追従走行させるようにした装置が知られている（例えば特許文献１参照）。

特許文献１：特開２０１７−９２６７８号公報

しかしながら、自車両と追従走行の対象である前方車両との車格が異なると、例えば前方車両が容易に回避できた障害物を、自車両が容易に回避できないおそれがあり、追従走行に支障を来たす。

本発明の一態様である自動運転車両の走行制御装置は、自車両の周囲の他車両を検出する車両検出部と、車両検出部により検出されたいずれかの他車両を対象車両として、対象車両に追従走行するように行動計画を生成する行動計画生成部と、行動計画生成部により生成された行動計画に従い、自車両の走行動作に寄与する機器を制御する走行制御部と、を備える。行動計画生成部は、車両検出部により検出された他車両の車格を認識する車格認識部と、自車両の車格に対する車格認識部で認識された車格の相違の程度が所定値以下であるか否かを判定する車格判定部と、車格判定部により車格の相違の程度が所定値以下と判定された他車両を対象車両に設定する対象車両設定部と、を有し、走行制御部は、走行中のドライバの周辺監視義務を含む第１自動運転レベルまたは周辺監視義務を含まない第２自動運転レベルに、自動運転時の運転レベルを切り換える運転レベル切換部を有し、運転レベル切換部は、対象車両設定部により設定された対象車両に追従走行するとき、運転レベルを第１自動運転レベルから第２自動運転レベルに切り換える。

本発明によれば、車格の相違の程度が所定値以下である前方車両に対し追従走行を行うように構成したので、自車両は前方車両と同様に障害物の回避動作等を行うことができ、良好な追従走行が可能である。

本発明の実施形態に係る走行制御装置が適用される自動運転車両の走行系の概略構成を示す図。 本発明の実施形態に係る走行制御装置を有する車両制御システムの全体構成を概略的に示すブロック図。 図２の行動計画生成部で生成された行動計画の一例を示す図。 図２の記憶部に記憶されたシフトマップの一例を示す図。 本発明の実施形態に係る走行制御装置の要部構成を示すブロック図。 図５のコントローラで実行される処理の一例を示すフローチャート。 本発明の実施形態に係る走行制御装置の動作の一例を示す図。 本発明の実施形態に係る走行制御装置の動作の他の例を示す図。 図７の動作に対応する変速段と車速の変化の一例を示すタイミングチャート。 図８の動作に対応する変速段と車速の変化の一例を示すタイミングチャート。

以下、図１〜図９Ｂを参照して本発明の実施形態について説明する。本発明の実施形態に係る走行制御装置は、自動運転機能を有する車両（自動運転車両）に適用される。図１は、本実施形態に係る走行制御装置が適用される自動運転車両（他車両と区別して自車両と呼ぶこともある）の走行系の概略構成を示す図である。自車両は、ドライバによる運転操作が不要な自動運転モードでの走行だけでなく、ドライバの運転操作による手動運転モードでの走行も可能である。

図１に示すように、自車両は、エンジン１と、変速機２とを有する。エンジン１は、スロットルバルブ１１を介して供給される吸入空気とインジェクタ１２から噴射される燃料とを適宜な割合で混合し、点火プラグ等により点火して燃焼させ、これにより回転動力を発生する内燃機関（例えばガソリンエンジン）である。なお、ガソリンエンジンに代えてディーゼルエンジン等、各種エンジンを用いることもできる。吸入空気量はスロットルバルブ１１により調節され、スロットルバルブ１１の開度は、電気信号により作動するスロットル用アクチュエータ１３の駆動によって変更される。スロットルバルブ１１の開度およびインジェクタ１２からの燃料の噴射量（噴射時期、噴射時間）はコントローラ４０（図２）により制御される。

変速機２は、エンジン１と駆動輪３との間の動力伝達径路に設けられ、エンジン１からの回転を変速し、かつエンジン１からのトルクを変換して出力する。変速機２で変速された回転は駆動輪３に伝達され、これにより車両が走行する。なお、エンジン１の代わりに、あるいはエンジン１に加えて、駆動源としての走行用モータを設け、電気自動車やハイブリッド自動車として自車両を構成することもできる。

変速機２は、例えば複数の変速段（例えば８段）に応じて変速比を段階的に変更可能な有段変速機である。なお、変速比を無段階に変更可能な無段変速機を、変速機２として用いることもできる。図示は省略するが、トルクコンバータを介してエンジン１からの動力を変速機２に入力してもよい。変速機２は、例えばドグクラッチや摩擦クラッチなどの係合要素２１を備え、油圧制御装置２２が係合要素２１への油の流れを制御することにより、変速機２の変速段を変更することができる。油圧制御装置２２は、電気信号により作動するソレノイドバルブなどの変速機用のバルブ機構（便宜上、変速用アクチュエータ２３と呼ぶ）を有し、変速用アクチュエータ２３の作動に応じて係合要素２１への圧油の流れを変更することで、適宜な変速段を設定できる。

図２は、本発明の実施形態に係る走行制御装置が適用される自動運転車両の車両制御システム１００の全体構成を概略的に示すブロック図である。図２に示すように、車両制御システム１００は、コントローラ４０と、コントローラ４０にそれぞれ電気的に接続された外部センサ群３１と、内部センサ群３２と、入出力装置３３と、ＧＰＳ受信機３４と、地図データベース３５と、ナビゲーション装置３６と、通信ユニット３７と、走行用アクチュエータＡＣとを主に有する。

外部センサ群３１は、自車両の周辺情報である外部状況を検出する複数のセンサの総称である。例えば外部センサ群３１には、自車両の全方位の照射光に対する散乱光を測定して自車両から周辺の障害物までの距離を測定するライダ、電磁波を照射し反射波を検出することで自車両の周辺の他車両や障害物等を検出するレーダ、自車両に搭載され、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子を有して自車両の周辺（前方、後方および側方）を撮像するカメラなどが含まれる。自車両から前方車両までの車間距離は、ライダ、レーダおよび車載カメラのいずれによっても測定可能である。

内部センサ群３２は、自車両の走行状態を検出する複数のセンサの総称である。例えば内部センサ群３２には、自車両の車速を検出する車速センサ、自車両の前後方向の加速度および左右方向の加速度（横加速度）をそれぞれ検出する加速度センサ、エンジン１の回転数を検出するエンジン回転数センサ、自車両の重心の鉛直軸回りの回転角速度を検出するヨーレートセンサ、スロットルバルブ１１の開度（スロットル開度）を検出するスロットル開度センサなどが含まれる。手動運転モードでのドライバの運転操作、例えばアクセルペダルの操作、ブレーキペダルの操作、ステアリングの操作等を検出するセンサも内部センサ群３２に含まれる。

入出力装置３３は、ドライバから指令が入力されたり、ドライバに対し情報が出力されたりする装置の総称である。例えば入出力装置３３には、操作部材の操作によりドライバが各種指令を入力する各種スイッチ、ドライバが音声で指令を入力するマイク、ドライバに表示画像を介して情報を提供する表示部、ドライバに音声で情報を提供するスピーカなどが含まれる。各種スイッチには、自動運転モードおよび手動運転モードのいずれかを指令する手動自動切換スイッチ、自動運転レベルを指令する運転レベル指令スイッチが含まれる。

手動自動切換スイッチは、例えばドライバが手動操作可能なスイッチとして構成され、スイッチ操作に応じて、自動運転機能を有効化した自動運転モードまたは自動運転機能を無効化した手動運転モードへの切換指令を出力する。手動自動切換スイッチの操作によらず、所定の走行条件が成立したときに、手動運転モードから自動運転モードへの切換、あるいは自動運転モードから手動運転モードへの切換が指令されるようにしてもよい。すなわち、手動自動切換スイッチが自動的に切り換わることで、モード切換が手動ではなく自動で行われるようにしてもよい。

運転レベル指令スイッチは、例えばドライバが手動操作可能なスイッチとして構成され、スイッチ操作に応じて自動運転レベルが指令される。自動運転レベルとは、どの程度まで運転を自動化するかの指標である。自動運転レベルは、例えばＳＡＥインターナショナルにより定められたＳＡＥＪ３０１６に基づきレベル０〜レベル５に分類される。具体的には、レベル０は、自動化なしの運転レベルであり、レベル０では、全ての運転操作を人間（ドライバ）が行う。

レベル１は、加速、操舵および制動のいずれかの操作をシステムが行う運転レベル（運転支援）である。すなわち、レベル１では、特定の条件下で、アクセル、ブレーキ、ハンドルのいずれかの操作を車両制御システム１００が周囲の状況に応じて制御し、それ以外の全ての運転操作を人間が行う。

レベル２は、加速、操舵および制動のうち複数の操作を一度にシステムが行う運転レベル（部分運転自動化）である。レベル２までは、人間に周囲の監視義務がある。

レベル３は、加速、操作および制動の全てを車両制御システム１００が行い、車両制御システム１００が要請したときのみドライバが対応する運転レベル（条件付き自動運転）である。レベル３以降では、車両制御システム１００が周囲を監視し、人間に周囲の監視義務はない。

レベル４は、特定の状況で、車両制御システム１００が全ての運転操作を行い、車両制御システム１００が運転を継続できない場合でも人間は交代しなくてもよい運転レベル（高度自動運転）である。したがって、レベル４以降では、非常時であっても車両制御システム１００が対応する。

レベル５は、全ての条件下で、車両制御システム１００が自律的に自動走行をする運転レベル（完全自動運転）である。

運転レベル指令スイッチは、その操作に応じてレベル０〜５のいずれかの自動運転レベルを指令する。車両制御システム１００が周囲の状況等により自度運転が可能な条件が満たされているか否かを判定し、判定結果に応じて運転レベル指令スイッチを自動で切り換え、レベル０〜５のいずれかを指令するように構成することもできる。例えば所定条件が成立しているときに、レベル２からレベル３へと自動的に切り換えることができる。

ＧＰＳ受信機３４は、複数のＧＰＳ衛星からの測位信号を受信し、これにより自車両の絶対位置（緯度、経度など）を測定する。

地図データベース３５は、ナビゲーション装置３６に用いられる一般的な地図情報を記憶する装置であり、例えばハードディスクにより構成される。地図情報には、道路の位置情報、道路形状（曲率など）の情報、交差点や分岐点の位置情報が含まれる。なお、地図データベース３５に記憶される地図情報は、コントローラ４０の記憶部４２に記憶される高精度な地図情報とは異なる。

ナビゲーション装置３６は、ドライバにより入力された目的地までの道路上の目標経路を探索するとともに、目標経路に沿った案内を行う装置である。目的地の入力および目標経路に沿った案内は、入出力装置３３を介して行われる。目標経路は、ＧＰＳ受信機３４により測定された自車両の現在位置と、地図データベース３５に記憶された地図情報とに基づいて演算される。

通信ユニット３７は、インターネット回線などの無線通信網を含むネットワークを介して図示しない各種サーバと通信し、地図情報および交通情報などを定期的に、あるいは任意のタイミングでサーバから取得する。取得した地図情報は、地図データベース３５や記憶部４２に出力され、地図情報が更新される。取得した交通情報には、渋滞情報や、信号が赤から青に変わるまでの残り時間等の信号情報が含まれる。

アクチュエータＡＣは、車両の走行を制御するために設けられる。アクチュエータＡＣには、図１に示すエンジン１のスロットルバルブ１１の開度（スロットル開度）を調整するスロットル用アクチュエータ１３、変速機２の変速段を変更する変速用アクチュエータ２３の他、制動装置を作動するブレーキ用アクチュエータ、およびステアリング装置を駆動する操舵用アクチュエータなどが含まれる。

コントローラ４０は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）により構成される。なお、エンジン制御用ＥＣＵ、変速機制御用ＥＣＵ等、機能の異なる複数のＥＣＵを別々に設けることができるが、図２では、便宜上、これらＥＣＵの集合としてコントローラ４０が示される。コントローラ４０は、ＣＰＵ等の演算部４１と、ＲＯＭ，ＲＡＭ，ハードディスク等の記憶部４２と、図示しないその他の周辺回路とを有するコンピュータを含んで構成される。

記憶部４２には、車線の中央位置の情報や車線位置の境界の情報等を含む高精度の詳細な地図情報が記憶される。より具体的には、地図情報として、道路情報、交通規制情報、住所情報、施設情報、電話番号情報等が記憶される。道路情報には、高速道路、有料道路、国道などの道路の種別を表す情報、道路の車線数、各車線の幅員、道路の勾配、道路の３次元座標位置、車線のカーブの曲率、車線の合流ポイントおよび分岐ポイントの位置、道路標識等の情報が含まれる。交通規制情報には、工事等により車線の走行が制限または通行止めとされている情報などが含まれる。記憶部４２には、変速動作の基準となるシフトマップ（変速線図）、各種制御のプログラム、プログラムで用いられる閾値等の情報、自車両の車格の情報も記憶される。

演算部４１は、機能的構成として、自車位置認識部４３と、外界認識部４４と、行動計画生成部４５と、走行制御部４６とを有する。

自車位置認識部４３は、ＧＰＳ受信機３４で受信した自車両の位置情報および地図データベース３５の地図情報に基づいて、地図上の自車両の位置（自車位置）を認識する。記憶部４２に記憶された地図情報（建物の形状などの情報）と、外部センサ群３１が検出した車両の周辺情報とを用いて自車位置を認識してもよく、これにより自車位置を高精度に認識することができる。なお、道路上や道路脇の外部に設置されたセンサで自車位置を測定可能であるとき、そのセンサと通信ユニット３７を介して通信することにより、自車位置を高精度に認識することもできる。

外界認識部４４は、ライダ、レーダ、カメラ等の外部センサ群３１からの信号に基づいて自車両の周囲の外部状況を認識する。例えば自車両の周辺を走行する周辺車両（前方車両や後方車両）の位置や速度や加速度、自車両の周囲に停車または駐車している周辺車両の位置、および他の物体の位置や状態などを認識する。他の物体には、標識、信号機、道路の境界線や停止線、建物、ガードレール、電柱、看板、歩行者、自転車等が含まれる。他の物体の状態には、信号機の色（赤、青、黄）、歩行者や自転車の移動速度や向きなどが含まれる。

行動計画生成部４５は、例えばナビゲーション装置３６で演算された目標経路と、自車位置認識部４３で認識された自車位置と、外界認識部４４で認識された外部状況とに基づいて、現時点から所定時間先までの自車両の走行軌道（目標軌道）を生成する。目標経路上に目標軌道の候補となる複数の軌道が存在するときには、行動計画生成部４５は、その中から法令を順守し、かつ効率よく安全に走行する等の基準を満たす最適な軌道を選択し、選択した軌道を目標軌道とする。そして、行動計画生成部４５は、生成した目標軌道に応じた行動計画を生成する。

行動計画には、現時点から所定時間Ｔ（例えば５秒）先までの間に単位時間Δｔ（例えば０．１秒）毎に設定される走行計画データ、すなわち単位時間Δｔ毎の時刻に対応付けて設定される走行計画データが含まれる。走行計画データは、単位時間Δｔ毎の自車両の位置データと車両状態のデータとを含む。位置データは、例えば道路上の２次元座標位置を示す目標点のデータであり、車両状態のデータは、車速を表す車速データと自車両の向きを表す方向データなどである。車両状態のデータは、単位時間Δｔ毎の位置データの変化から求めることができる。走行計画は単位時間Δｔ毎に更新される。

図３は、行動計画生成部４５で生成された行動計画の一例を示す図である。図３では、自車両１０１が車線変更して前方車両１０２を追い越すシーンの走行計画が示される。図３の各点Ｐは、現時点から所定時間Ｔ先までの単位時間Δｔ毎の位置データに対応し、これら各点Ｐを時刻順に接続することにより、目標軌道１０３が得られる。なお、行動計画生成部４５では、追い越し走行以外に、走行車線を変更する車線変更走行、走行車線を逸脱しないように車線を維持するレーンキープ走行、減速走行または加速走行等に対応した種々の行動計画が生成される。

行動計画生成部４５は、目標軌道を生成する際に、まず走行態様を決定し、走行態様に基づいて目標軌道を生成する。例えばレーンキープ走行に対応した行動計画を作成する際には、まず定速走行、追従走行、減速走行、カーブ走行等の走行態様を決定する。具体的には、行動計画生成部４５は、自車両の前方に他車両（前方車両）が存在しない場合に、走行態様を定速走行に決定し、前方車両が存在する場合に、追従走行に決定する。追従走行においては、例えば車速に応じて前方車両との間の車間距離を適切に制御するように、行動計画生成部４５が走行計画データを生成する。なお、車速に応じた目標車間距離は、予め記憶部４２に記憶される。

走行制御部４６は、自動運転モードにおいて、行動計画生成部４５で生成された目標軌道１０３に沿って自車両が走行するように各アクチュエータＡＣを制御する。すなわち、単位時間Δｔ毎に図３の各点Ｐを自車両１０１が通過するように、スロットル用アクチュエータ１３、変速用アクチュエータ２３、ブレーキ用アクチュエータ、および操舵用アクチュエータなどをそれぞれ制御する。

より具体的には、走行制御部４６は、自動運転モードにおいて、行動計画生成部４５で生成された行動計画のうち、目標軌道１０３（図３）上の単位時間Δｔ毎の各点Ｐの車速（目標車速）に基づいて、単位時間Δｔ毎の加速度（目標加速度）を算出する。さらに、道路勾配などにより定まる走行抵抗を考慮してその目標加速度を得るための要求駆動力を算出する。そして、例えば内部センサ群３２により検出された実加速度が目標加速度となるようにアクチュエータＡＣをフィードバック制御する。なお、手動運転モードでは、走行制御部４６は、内部センサ群３２により取得されたドライバからの走行指令（アクセル開度等）に応じて各アクチュエータＡＣを制御する。

走行制御部４６による変速機２の制御について具体的に説明する。走行制御部４６は、予め記憶部４２に記憶されたシフトマップを用いて、変速用アクチュエータ２４に制御信号を出力し、これにより変速機２の変速動作を制御する。

図４は、記憶部４２に記憶されたシフトマップの一例、特に自動運転モード時のシフトマップの一例を示す図である。図中、横軸は車速Ｖ、縦軸は要求駆動力Ｆである。なお、要求駆動力Ｆはアクセル開度（自動運転モードでは擬似的アクセル開度）またはスロットル開度に一対一で対応し、アクセル開度またはスロットル開度が大きくなるに従い要求駆動力Ｆは大きくなる。したがって、縦軸をアクセル開度またはスロットル開度に読み替えることもできる。

図４の特性ｆ１は、例えばｎ＋１速段からｎ速段へのダウンシフトに対応するダウンシフト線の一例であり、特性ｆ２は、ｎ速段からｎ＋１速段へのアップシフトに対応するアップシフト線の一例である。他の変速段のダウンシフトおよびアップシフトに関しては図示を省略するが、変速段が大きいほど（ハイ側であるほど）、ダウンシフト線およびアップシフト線は、それぞれ高車速側にずらして設定される。

図４に示すように、例えば作動点Ｑ１からのダウンシフトに関し、車速Ｖが一定のまま要求駆動力Ｆが増加して、作動点Ｑ１がダウンシフト線（特性ｆ１）を超えると（矢印Ａ）、変速機２がｎ＋１速段からｎ速段へとダウンシフトする。一方、例えば作動点Ｑ２からのアップシフトに関し、要求駆動力Ｆが一定のまま車速Ｖが増加して、作動点Ｑ２がアップシフト線（特性ｆ２）を超えると（矢印Ｂ）、変速機２がｎ速段からｎ＋１速段へとアップシフトする。

アップシフトに関し、作動点Ｑ２の要求駆動力Ｆに所定の余裕駆動力Ｆａを加算した作動点Ｑ３がアップシフト線（特性ｆ２）を越えると（矢印Ｃ）、アップシフトするように構成することもできる。すなわち、見かけ上の要求駆動力Ｆを余裕駆動力Ｆａの分だけ高めて、余裕駆動力Ｆａが０の場合（作動点Ｑ２）よりもアップシフトするタイミングを遅らせ、変速機２をアップシフトしにくい状態にすることができる。これにより加速応答性が高い状態で走行することができ、追従走行の対象となる車両を設定した後に、その対象車両に対する追従走行を迅速に開始することができる。なお、余裕駆動力Ｆａは、要求駆動力Ｆが小さくなると低減され、例えばクルーズ走行状態では０にされる。

ところで、自車両が前方車両に追従走行する場合、自車両と前方車両との車格が異なると、自車両が容易かつ適切に追従走行できないおそれがある。例えば自車両が普通車であるのに対し前方車両が大型トラックである場合、前方車両の方が自車両よりも最低地上高が高いため、前方車両が跨いで通過することが可能な障害物を、自車両は跨いで通過することが困難なことがある。また、例えば自車両が車幅の広い車両であるのに対し、前方車両が軽自動車などの車幅の狭い車両である場合、前方車両が容易に通過できる箇所を自車両が通過することが困難なことがある。このように前方車両と自車両との車格（車高、車幅など）が異なると、追従走行に支障をきたすおそれがある。この点を考慮し、本実施形態では、以下のように走行制御装置を構成する。

図５は、本発明の実施形態に係る走行制御装置１１０の要部構成、特に追従走行に関する構成を示すブロック図である。このブロック図は、図２の一部を図２とは異なる観点で示したものであり、図２と同一の箇所には同一の符号を付している。図５に示すように、コントローラ４０には、外部センサ群３１の一部であるライダ３１ａ、レーダ３１ｂ、カメラ３１ｃからの信号と、内部センサ群３２の一部である車速センサ３２ａからの信号と、入出力装置３３の一部である運転レベル指令スイッチ３３ａとからの信号が入力される。

コントローラ４０は、機能的構成として、車格認識部４５１と、車格判定部４５２と、対象車両設定部４５３と、車速検出部４６１と、アクチュエータ制御部４６２と、運転レベル切換部４６３とを有する。車格認識部４５１と、車格判定部４５２と、対象車両設定部４５３とは、例えば図２の行動計画生成部４５により構成され、車速検出部４６１と、アクチュエータ制御部４６２と、運転レベル切換部４６３とは、例えば走行制御部４６により構成される。

車格認識部４５１は、ライダ３１ａ、レーダ３１ｂ、カメラ３１ｃからの信号に基づいて、自車両の周囲の他車両を検出する。さらに、カメラ３１ｃからの信号に基づいて他車両の車格を認識する。車格は、例えば他車両の背面の大きさ、すなわち車幅と車高とにより規定され、車格認識部４５１は、カメラ画像に基づき他車両の車幅と車高とを認識する。

車格判定部４５２は、車格認識部４５１で認識された他車両の車格と、記憶部４２（図２）に記憶された自車両の車格との差異の程度が所定値以下か否かを判定する。より具体的には、自車両と他車両の車高の差異が所定値以下で、かつ、車幅の差異が所定値以下であるか否かを判定する。すなわち、他車両の車格が自車両の車格と同等（同等車格）であるか否かを判定する。

対象車両設定部４５３は、車格判定部４５２により同等車格であると判定された他車両のうち、追従走行することが可能な他車両を、追従走行の対象である対象車両として設定する。例えば、外界認識部４４（図２）により認識された周囲の状況から、同等車格と判定された他車両の後方に車線変更することが可能と判断されるとき、当該他車両を対象車両として設定する。なお、車線変更が可能と判断されるのは、例えば他車両の後方に車線変更のための十分なスペースがある、他車両と自車両の車速の差が小さいときなどである。

車速検出部４６１は、対象車両設定部４５３により対象車両として設定された車両の車速を検出する。具体的には、ライダ３１ａやレーダ３１ｂからの信号に基づいて自車両と対象車両との車間距離を検出するとともに、車間距離を時間微分することで、自車両に対する対象車両の相対車速を検出する。この相対車速に、車速センサ３２ａにより検出された自車両の車速を加算することで、対象車両の車速を検出する。

アクチュエータ制御部４６２は、対象車両設定部４５３により設定された同等車格の対象車両に追従走行するようにアクチュエータＡＣを制御する。具体的には、対象車両設定部４５３により、隣接する車線を走行する他車両が対象車両として設定されると、アクチュエータ制御部４６２は、まず、車速検出部４６１により検出された対象車両の車速が自車両の車速よりも速いか否かを判定する。

第１の例として、第１車線（例えば走行車線）を走行する自車両に、隣接する第２車線（例えば追い越し車線）を走行する対象車両が後方から接近する場合、アクチュエータ制御部４６２は、対象車両の車速の方が速いと判定する。このとき、アクチュエータ制御部４６２は、変速用アクチュエータ２３に制御信号を出力し、変速機２をダウンシフトさせる。すなわち、自車両の加速応答性を高めるため、変速機２を強制的にダウンシフトさせる。これに加え、ダウンシフト後すぐにアップシフトすることがないように、アクチュエータ制御部４６２は、要求駆動力Ｆに余裕駆動力Ｆａを加算する（図４）。対象車両が自車両を追い越すと、アクチュエータ制御部４６２は、自車両が第２車線に車線変更して対象車両への追従走行を開始するように、アクチュエータＡＣに制御信号を出力する。なお、追従走行が開始されると、余裕駆動力Ｆａを低減してもよい。

第２の例として、第１車線（例えば追い越し車線）を走行する自車両が、隣接する第２車線（例えば走行車線）を走行する対象車両に後方から接近する場合、アクチュエータ制御部４６２は、対象車両の車速の方が遅いと判定する。このとき、アクチュエータ制御部４６２は、変速機２の変速段が維持またはダウンシフトするように変速用アクチュエータ２３を制御する。例えば、対象車両に対する自車両の相対車速が所定値以下であれば、自車両の加速は必要なく弱めの減速が必要である。このとき、アクチュエータ制御部４６２は、現在の変速段を維持したまま、第２車線に車線変更して対象車両への追従走行を開始するように、アクチュエータＡＣに制御信号を出力する。

一方、対象車両に対する自車両の相対車速が所定値より大きければ、自車両の減速力を大きくする必要がある。このため、アクチュエータ制御部４６２は、十分なエンジンブレーキや回生力が得られるように、変速用アクチュエータ２３に制御信号を出力して変速機２をダウンシフトさせる。これにより対象車両の車速に合わせて自車両をスムーズに減速させることができる。変速機２をダウンシフトさせた後、アクチュエータ制御部４６２は、自車両を車線変更させて対象車両の後方に移動し、追従走行を開始させる。

運転レベル切換部４６３は、運転レベル指令スイッチ３３ａの指令に応じて運転レベルを切り換える。但し、レベル２で追従走行中で、対象車両が同等車格でないとき、運転レベル切換部４６３は、運転レベル指令スイッチ３３ａの操作によりレベル２からレベル３への切換が指令されても、レベル３への切換を禁止する。このため、同等車格の対象車両に追従走行していることを条件として、自動運転レベルがレベル３に切り換わる。

図６は、予め定められたプログラムに従い、図５のコントローラ４０で実行される処理の一例を示すフローチャートである。このフローチャートに示す処理は、例えばレベル３未満（例えばレベル２）の運転レベルにより、自動運転モードで走行しているとき、運転レベル指令スイッチ３３ａによりからレベル３への切換が指令されると開始される。この場合、運転レベル指令スイッチ３３ａの指令に従ったレベル３への切換を実現するため、同等車格の対象車両に追従走行させるような処理を行う。

まず、ステップＳ１で、車格認識部４５１が、カメラ３１ｃなどからの信号に基づいて自車両の周囲の他車両を検出するとともに、他車両の車格を認識する。次いで、ステップＳ２で、車格判定部４５２が、ステップＳ１で認識された他車両の車格と自車両の車格との差異の程度が所定値以下か否か、より具体的には、自車両と他車両の車高の差異が所定値以下で、かつ、車幅の差異が所定値以下か否かを判定する。他車両が自車両と同等車格であるとき、ステップＳ２で肯定されてステップＳ３に進む。一方、ステップＳ２で否定されるとステップＳ１に戻る。

ステップＳ３では、同等車格の他車両の後方への移動（車線変更）が可能であるか否かを判定する。例えば同等車格の他車両の後方に十分なスペースが存在し、かつ、自車両との車速の差が小さいとき、後方への移動が可能と判定する。反対に、同等車格の他車両の後方に十分なスペースが存在しないとき、あるいは自車両との車速の差が大きいとき、同等車格の後方への移動が不可能と判定する。ステップＳ３で肯定されるとステップＳ４に進み、否定されるとステップＳ１に戻る。ステップＳ４では、後方への移動が可能と判定された同等車格の他車両を、対象車両設定部４５３が対象車両に設定する。

次いで、ステップＳ５で、車速検出部４６１が対象車両の車速を検出する。次いで、ステップＳ６で、対象車両の車速が、車速センサ３２ａにより検出された自車両の車速よりも速いか否かを判定する。ステップＳ６で肯定されるとステップＳ７に進み、アクチュエータ制御部４６２が変速用アクチュエータ２３に制御信号を出力し、加速走行に備えて変速機２をダウンシフトさせる。

一方、ステップＳ６で否定されるとステップＳ８に進む。この場合、自車両と対象車両との車速がほぼ等しい、すなわち車速の差が所定値以下のときは、現在の変速段を維持するようにアクチュエータ制御部４６２が変速機２の動作を制御する。これに対し、自車両と対象車両との車速の差が所定値より大きいとき、アクチュエータ制御部４６２は、エンジンブレーキや回生力による自車両の減速力を大きくするために変速機２をダウンシフトさせる。

次いでステップＳ９で、アクチュエータ制御部４６２は、対象車両として設定された他車両の後方に自車両が車線変更するようにアクチュエータＡＣに制御信号を出力するとともに、自車両と対象車両との車間距離が目標車間距離となるようにアクチュエータＡＣに制御信号を出力し、自車両を対象車両に追従走行させる。次いで、ステップＳ１０で、自動運転レベルを、監視義務のないレベル３に切り換える。

本実施形態に係る走行制御装置１１０の動作をより具体的に説明する。例えば図７（ａ）に示すように、自動運転レベルがレベル２で、車線ＬＮ１上の前方車両（例えばトラック）１０４の後方を前方車両１０４と車格の異なる自車両１０１（例えば普通乗用車）が追従走行している状態で、自車両１０１と同等車格の他車両１０５が自車両１０１よりも高速で車線ＬＮ２を走行し、自車両１０１が他車両１０５を検出した場合を想定する。このとき、コントローラ４０は、カメラ３１ｃにより他車両１０５の車格を認識し、他車両１０５を対象車両として設定する（ステップＳ４）。これにより図７（ｂ）に示すように、自車両が加速動作に備えてダウンシフトする（ステップＳ７）。

その後、図７（ｃ）に示すように、自車両１０１は、車線ＬＮ２に車線変更し、対象車両である他車両１０５に追従走行する（ステップＳ９）。この場合、変速機２がダウンシフトされているため、加速応答性が高く、自車両１０１よりも高速で走行する他車両１０５に容易に追従走行することができる。このとき、自動運転レベルはレベル３に切り換わる（ステップＳ１０）。したがって、ドライバの前方監視義務が不要となる。

次に、例えば図８（ａ）に示すように、車線ＬＮ２上の前方車両（例えばトラック）１０４の後方を自車両１０１が追従走行している状態で、自車両１０１よりも低速（車速差が所定値以上）で他車両１０５が車線ＬＮ１を走行し、自車両１０１が他車両１０５を検出した場合を想定する。このとき、コントローラ４０は、他車両１０５を対象車両として設定し（ステップＳ４）、図８（ｂ）に示すように、エンジンブレーキや回生力を働かせるため、自車両１０１をダウンシフトさせる（ステップＳ８）。その後、図８（ｃ）に示すように、自車両１０１は、車線ＬＮ２に車線変更し、対象車両である他車両１０５に追従走行する（ステップＳ９）。この場合、変速機２がエンジンブレーキ等により減速されているため、自車両１０１よりも低速で走行する他車両１０５に容易に追従走行することができる。

図９Ａ，図９Ｂは、それぞれ図７，図８の動作に対応する変速段と車速の変化の一例を示すタイムチャートである。このタイムチャートは、自車両と車格の異なる他車両の後方をレベル２で追従走行している状態で、運転レベル指令スイッチ３３ａによりレベル３への切換が指令された状態から開始される。

図９Ａに示すように、時点ｔ１１で、自車両よりも高速で走行する同等車格の対象車両が設定されると、変速機２がｎ＋１速段からｎ速段へのダウンシフトを開始し（加速準備）、時点ｔ１２で、スロットル開度を増大させて加速走行を開始する。時点ｔ１３で自車両の車速が対象車両と同一車速になると、加速動作を停止して対象車両に追従走行するための移行動作（アップシフト）を開始し、時点ｔ１４で、レベル３での追従走行が開始される。

図９Ｂに示すように、時点ｔ２１で自車両よりも低速で走行する同等車格の対象車両が設定されると、変速機２がｎ＋１速段からｎ速段へのダウンシフトを開始し（減速準備）、時点ｔ２２で、エンジンブレーキや回生力の作動による減速走行を開始する。時点ｔ２３で自車両の車速が対象車両と同一車速になると、減速動作を停止して対象車両に追従走行するための移行動作（アップシフト）を開始し、時点ｔ２４で、レベル３での追従走行が開始される。

本実施形態によれば以下のような作用効果を奏することができる。
（１）本実施形態に係る自動運転車両の走行制御装置１１０は、自車両の周囲の他車両を検出するライダ３１ａ、レーダ３１ｂ、カメラ３１ｃなどの外部センサ群３１（車両検出部と呼ぶ）と、車両検出部により検出されたいずれかの他車両を対象車両として、この対象車両に追従走行するように行動計画を生成する行動計画生成部４５と、行動計画生成部４５により生成された行動計画に従い、自車両の走行動作に寄与するエンジン１や変速機２等を制御する走行制御部４６とを備える（図２，５）。行動計画生成部４５は、車両検出部により検出された他車両の車格を認識する車格認識部４５１と、自車両の車格に対する車格認識部４５１で認識された車格の相違の程度が所定値以下であるか否か、より詳しくは、車高の差が所定値以下で、かつ、車幅の差が所定値以下であるか否かを判定する車格判定部４５２と、車格判定部４５２により車格の相違の程度が所定値以下と判定された他車両を対象車両に設定する対象車両設定部４５３とを有する。

この構成により、自車両と同等車格の他車両を対象車両として自車両が追従走行を行うようになるため、例えば前方車両が回避した障害物を自車両も同様に回避することができる。したがって、前方車両が回避できた障害物を自車両が回避できないといった事態が生じることを避けることができ、自動運転による追従走行を、適切な態様で安定的に継続することができる。また、同等車格の車両は、一般に自車両と同等の加速性能や減速性能を有するので、同等車格の他車両に追従走行するように構成することで、車間距離を目標車間距離に保つ追従走行を容易かつ精度よく行うことができる。

（２）走行制御部４６は、走行中のドライバの周辺監視義務を含むレベル２以下の自動運転レベルまたは周辺監視義務を含まないレベル３以上の自動運転レベルに、自動運転時の運転レベルを切り換える運転レベル切換部４６３を有する（図５）。運転レベル切換部４６３は、例えば運転レベル指令スイッチ３３ａによりレベル２からレベル３への切換が指令された場合に、対象車両設定部４５３により設定された対象車両に自車両が追従走行するとき、運転レベルをレベル２からレベル３に切り換える。これにより、同等車格の追従走行が行われることを条件として自動運転レベルがレベル３に切り換わるため、レベル３の自動運転を良好な態様で行うことができる。

（３）走行制御装置１１０は、他車両の車速を検出する車速検出部４６１をさらに備える。走行制御部４６は、レベル２の自動運転レベルで走行しているとき、隣接車線を走行する他車両が対象車両設定部４５３により追従走行の対象車両に設定されると、自車両との車速の大小に応じて変速機２の動作を制御する。すなわち、対象車両の車速の方が速いと、変速機２をダウンシフトし、対象車両の車速の方が遅いと、変速機２の変速段を維持またはダウンシフトする。これにより自車両の車速を速やかに対象車両の車速に合わせた目標車速に変更することができ、車線変更により対象車両に容易に追従走行することができる。

（４）対象車両設定部４５３は、車格判定部４５２により車格の相違の程度が所定値以下と判定された他車両のうち、自車両がその後方に移動可能であると判定される他車両を対象車両に設定する。これにより、同等車格の他車両であっても、その他車両の後方に車線変更のための十分なスペースがない場合等には対象車両とはならず、対象車両を適切に設定することができる。

上記実施形態は種々の形態に変更することができる。以下、変形例について説明する。上記実施形態では、ライダ３１ａ、レーダ３１ｂ、カメラ３１ｃなどの外部センサ群３１により自車両の周囲の他車両を検出するようにしたが、車両検出部の構成はこれに限らない。上記実施形態では、行動計画生成部４５により生成された行動計画に従い走行制御部４６がエンジン１、変速機２、制動装置、操舵装置などの自車両の走行動作に寄与する機器を制御するようにしたが、走行制御部の構成はこれに限らない。駆動源として走行モータを用いるとき、走行制御部が走行モータを制御するようにしてもよく、走行制御部が制御する機器は上述したものに限らない。

上記実施形態では、カメラ３１ｃにより取得した画像信号に基づいて他車両の車格を認識するようにしたが、通信等により他車両の車速の情報を取得するようにしてもよく、車格認識部の構成は上述したものに限らない。車高と車幅以外により、車格を認識してもよい。上記実施形態では、車格判定部４５２が、自車両と他車両の車高の差および車幅の差が所定値以下であるか否かを判定するようにしたが、例えば車両を車格に応じて自動二輪車、軽自動車、小型車、中型車、大型車等、複数のグループに分類し、同一のグループの他車両について、車格の相違の程度が所定値以下と判定するようにしてもよく、車格判定部の構成は上述したものに限らない。上記実施形態では、対象車両設定部４５３が、車格判定部４５２により同等車格であると判定された他車両のうち、追従走行可能な他車両を対象車両として設定したが、対象車両設定部４５３以外で追従走行可能か否かを判断するようにしてもよい。したがって、車格判定部により車格の相違の程度が所定値以下と判定された他車両を対象車両に設定するのであれば、対象車両設定部の構成はいかなるものでもよい。

上記実施形態では、運転レベル指令スイッチ３３ａの操作に応じて、運転レベル切換部４６３が走行中のドライバの周辺監視義務を含むレベル２以下の自動運転レベル（第１自動運転レベル）と周辺監視義務を含まないレベル３以上の自動運転レベル（第２自動運転レベル）とに切り換えるようにしたが、運転レベル指令スイッチ３３ａの操作によらずに、車両の走行状況に応じて自動運転レベルを自動的に切り換えるようにしてもよく、運転レベル切換部の構成は上述したものに限らない。運転レベル切換部４６３は、追従走行以外であっても、自動運転レベルをレベル３以上に切り換えることができる。上記実施形態では、車速検出部４６１が対象車両の車速を検出し、アクチュエータ制御部４６２が対象車両の車速と自車両の車速との大小を判定するようにしたが、車速判定部の構成はこれに限らない。

以上の説明はあくまで一例であり、本発明の特徴を損なわない限り、上述した実施形態および変形例により本発明が限定されるものではない。上記実施形態と変形例の１つまたは複数を任意に組み合わせることも可能であり、変形例同士を組み合わせることも可能である。

１ エンジン、２ 変速機、３１ａ ライダ、３１ｂ レーダ、３１ｃ カメラ、３３ａ 運転レベル指令スイッチ、４５ 行動計画生成部、４６ 走行制御部、１１０ 走行制御装置、４５１ 車格認識部、４５２ 車格判定部、４５３ 対象車両設定部、４６１ 車速検出部、４６２ アクチュエータ制御部、４６３ 運転レベル切換部

Claims (3)

1. 自車両の周囲の他車両を検出する車両検出部と、
   前記車両検出部により検出されたいずれかの他車両を対象車両として、該対象車両に追従走行するように行動計画を生成する行動計画生成部と、
   前記行動計画生成部により生成された行動計画に従い、自車両の走行動作に寄与する機器を制御する走行制御部と、を備え、
   前記行動計画生成部は、
   前記車両検出部により検出された他車両の車格を認識する車格認識部と、
   自車両の車格に対する前記車格認識部で認識された車格の相違の程度が所定値以下であるか否かを判定する車格判定部と、
   前記車格判定部により車格の相違の程度が前記所定値以下と判定された他車両を前記対象車両に設定する対象車両設定部と、を有し、
   前記走行制御部は、走行中のドライバの周辺監視義務を含む第１自動運転レベルまたは周辺監視義務を含まない第２自動運転レベルに、自動運転時の運転レベルを切り換える運転レベル切換部を有し、
   前記運転レベル切換部は、前記対象車両設定部により設定された前記対象車両に追従走行するとき、運転レベルを前記第１自動運転レベルから前記第２自動運転レベルに切り換えることを特徴とする自動運転車両の走行制御装置。
2. 請求項１に記載の自動運転車両の走行制御装置において、
   自車両の車速と他車両の車速の大小関係を判定する車速判定部をさらに備え、
   前記機器は、駆動源と、該駆動源から駆動輪に到る動力伝達経路に配置された変速機とを有し、
   前記走行制御部は、前記第１自動運転レベルで走行しているとき、隣接車線を走行する他車両が前記対象車両設定部により前記対象車両に設定されると、前記車速判定部による判定結果に応じて前記変速機の変速比を制御することを特徴とする自動運転車両の走行制御装置。
3. 請求項１または２に記載の自動運転車両の走行制御装置において、
   前記対象車両設定部は、前記車格判定部により車格の相違の程度が前記所定値以下と判定された他車両のうち、自車両がその後方に移動可能であると判定される他車両を前記対象車両に設定することを特徴とする自動運転車両の走行制御装置。
   

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