JP6623501B2 - 車両制御装置、車両制御方法、および車両制御プログラム - Google Patents

Description

本発明は、車両制御装置、車両制御方法、および車両制御プログラムに関する。
本願は、２０１６年３月１４日に出願された日本国特願２０１６−０５０１６４号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

近年、四輪車両などの車両を、自動的に運転する技術について研究が進められている。
これに関連して、省燃費機能が作動している走行中において、隣接車線に後続車両が確認される場合に、運転者に車線変更の意図がある旨の情報が入力されると、前記後続車両との車間距離が車線変更の可否を判断する際の基準となる車線変更判断距離以上か否かを判断し、前記車線変更判断距離以上であれば、省燃費機能の作動を解除する判断を行う機能を設ける車線変更判断部と、前記車線変更判断部の判断を基に前記省燃費機能が作動している走行または通常走行に制御する車両制御部とを備える車線変更支援装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

日本国特開２０１３−１０９４４６号公報 日本国特開２００６−１２３７９５号公報

しかしながら、従来の技術では、周辺車両の状態に応じた適切なタイミングで自車両を車線変更させることができない場合があった。

本発明の態様は、周辺車両の状態に応じた適切なタイミングで自車両を車線変更させることができる車両制御装置、車両制御方法、および車両制御プログラムを提供することを目的の一つとする。

（１）本発明の一態様に係る車両制御装置は、自車両が走行する自車線に対して隣接する隣接車線上に、前記自車両が前記隣接車線に車線変更する際に目標とするターゲット位置を設定する設定部と、前記自車両が車線変更を開始してから終了するまでに要する第１の時間と、前記自車線に隣接する隣接車線において、前記設定部により設定された前記ターゲット位置の後方を走行する後方基準車両が、前記自車線において前記自車両の前方を走行する前走車両に追いつくまでの第２の時間とを導出する導出部と、少なくとも前記導出部により導出された前記第１の時間が前記第２の時間よりも短いことを含む条件を満たす場合、前記自車両による車線変更が可能であると判定する判定部と、前記判定部により前記自車両による車線変更が可能であると判定された場合に、前記自車両を車線変更させる制御部と、を備える。

（２）上記（１）の態様において、前記制御部が、前記導出部により導出された前記第１の時間および前記第２の時間に基づいて、前記自車両の加減速または操舵の少なくとも一方を自動的に制御することで、前記自車両を前記隣接車線上に自動的に車線変更させてもよい。

（３）上記（１）または（２）の態様において、前記設定部が、前記判定部により前記自車両による車線変更が可能でないと判定された場合において、前記後方基準車両の速度が前記自車両の速度よりも大きい場合に、前記後方基準車両の後方に前記ターゲット位置を設定してもよい。

（４）上記（３）の態様において、前記制御部が、前記後方基準車両の後方に前記ターゲット位置を設定した場合、前記自車両が前記隣接車線上で前記前走車両と並走するタイミングで、前記後方基準車両の速度に応じて変動する速度の変動幅の範囲において、前記自車両の速度を最大に設定してもよい。

（５）上記（１）から（４）のいずれか一項の態様において、前記制御部が、前記導出部により導出された前記第１の時間および前記第２の時間に基づいて、前記自車両を前記ターゲット位置に走行させるための軌道を生成し、前記判定部により前記自車両による車線変更が可能であると判定された場合に、前記生成した前記軌道に基づいて、前記自車両の加減速または操舵の少なくとも一方を自動的に制御することで、前記自車両を前記隣接車線上に自動的に車線変更してもよい。

（６）上記（５）の態様において、前記条件は、更に、前記自車両が前記制御部により生成された前記軌道上を走行する場合に、前記前走車両、前記後方基準車両、または前記ターゲット位置の前方を走行する前方基準車両のうちのいずれかの車両と前記自車両とが互いに干渉しないことを含んでもよい。

（７）上記（１）から（６）のいずれか一項の態様において、前記導出部が、前記自車両の位置から前記隣接車線上の前記ターゲット位置に前記自車両が移動するのに要する移動量と、前記自車線に対する前記自車両の向きとのうち一方または双方に基づいて、前記第１の時間を導出してもよい。

（８）本発明の一態様に係る車両制御方法は、車載コンピュータが、自車両が走行する自車線に対して隣接する隣接車線上に、前記自車両が前記隣接車線に車線変更する際に目標とするターゲット位置を設定し、前記自車両が車線変更を開始してから終了するまでに要する第１の時間と、前記自車線に隣接する隣接車線において、前記設定した前記ターゲット位置の後方を走行する後方基準車両が、前記自車線において前記自車両の前方を走行する前走車両に追いつくまでの第２の時間とを導出し、少なくとも前記導出した前記第１の時間が前記第２の時間よりも短いことを含む条件を満たす場合、前記自車両による車線変更が可能であると判定し、前記自車両による車線変更が可能であると判定した場合に、前記自車両を車線変更させる。

（９）本発明の一態様に係る車両制御プログラムは、車載コンピュータに、自車両が走行する自車線に対して隣接する隣接車線上に、前記自車両が前記隣接車線に車線変更する際に目標とするターゲット位置を設定する処理と、前記自車両が車線変更を開始してから終了するまでに要する第１の時間と、前記自車線に隣接する隣接車線において、前記設定した前記ターゲット位置の後方を走行する後方基準車両が、前記自車線において前記自車両の前方を走行する前走車両に追いつくまでの第２の時間とを導出する処理と、少なくとも前記導出した前記第１の時間が前記第２の時間よりも短いことを含む条件を満たす場合、前記自車両による車線変更が可能であると判定する処理と、前記自車両による車線変更が可能であると判定した場合に、前記自車両を車線変更させる処理とを行わせる。

上記（１）、（８）、（９）の態様によれば、自車両が車線変更を開始してから終了するまでに要する第１の時間が、隣接車線におけるターゲット位置の後方を走行する後方基準車両が前走車両に追いつくまでの第２の時間よりも短い場合に、自車両による車線変更が可能であると判定するため、周辺車両の状態に応じた適切なタイミングで自車両を車線変更させることができる。

上記（２）、（５）の態様によれば、第１の時間および第２の時間に基づいて、自車両の加減速または操舵を制御することで、自車両を隣接車線上に自動的に車線変更させるため、より適切なタイミングで自車両を車線変更させることができる。

上記（３）の態様によれば、自車両による車線変更が可能でないと判定された場合において、後方基準車両の速度が自車両の速度よりも大きい場合に、後方基準車両の後方にターゲット位置を設定するため、この後方基準車両の後方に設定されたターゲット位置に向けて自車両を車線変更させることができる。

上記（４）の態様によれば、後方基準車両の後方に前記ターゲット位置を設定した場合、自車両が隣接車線上で前走車両と並走するタイミングで、後方基準車両の速度に応じて変動する速度の変動幅の範囲において、自車両の速度を最大に設定するため、自車両が前走車両と並走する時間を短くすることができる。この結果、自車両が車線変更することによって周辺車両の走行に及ぼす影響の度合いを小さくすることができる。

上記（６）の態様によれば、生成した軌道上を自車両が走行する場合に、前走車両、後方基準車両、または前方基準車両のうちのいずれかの車両と干渉するか否かを判定することで、自車両による車線変更が可能か否かを判定するため、より適切なタイミングで自車両を車線変更させることができる。

上記（７）の態様によれば、自車両の位置からターゲット位置に自車両が移動するのに要する移動量と、自車線に対する自車両の向きとのうちいずれか一方または双方に基づいて、第１の時間を導出するため、自車両の走行状態に応じて第１の時間を精度良く導出することができる。この結果、より適切なタイミングで自車両を車線変更させることができる。

第１の実施形態に係る車両制御装置が搭載された自車両の有する構成要素を示す図である。 第１の実施形態に係る車両制御装置を中心とした自車両の機能構成図である。 自車位置認識部により走行車線に対する自車両の相対位置が認識される様子を示す図である。 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。 第１軌道生成部により生成される軌道の一例を示す図である。 車線変更に必要な時間に重み付ける方法を説明するための図である。 車線変更に必要な時間を示す時間情報の一例を示す図である。 前走車両、前方基準車両、および後方基準車両の速度を一定とした速度モデルの一例を示す図である。 前走車両、前方基準車両、および後方基準車両の速度を一定とした速度モデルの他の例を示す図である。 第２軌道生成部による軌道の生成方法を説明するための図である。 図８に示す速度モデルの場合に第２軌道生成部が生成する軌道の一例を示す図である。 図９に示す速度モデルの場合に第２軌道生成部が生成する軌道の一例を示す図である。 第２判定部の判定処理を説明するための図である。 第１の実施形態における車線変更制御部の処理の流れの他の例を示すフローチャートである。 走行制御部によるステアリング装置の制御量を決定する場面の一例を示す図である。 禁止領域の設定方法を説明するための図である。 第２の実施形態に係る車両制御装置を中心とした自車両Ｍの機能構成図である。

以下、図面を参照し、本発明の車両制御装置、車両制御方法、および車両制御プログラムの実施形態について説明する。
＜第１の実施形態＞
［車両構成］
図１は、第１の実施形態に係る車両制御装置１００が搭載された車両（以下、自車両Ｍと称する）の有する構成要素を示す図である。車両制御装置１００が搭載される車両は、例えば、二輪や三輪、四輪等の自動車であり、ディーゼルエンジンやガソリンエンジン等の内燃機関を動力源とした自動車や、電動機を動力源とした電気自動車、内燃機関および電動機を兼ね備えたハイブリッド自動車等を含む。また、上述した電気自動車は、例えば、二次電池、水素燃料電池、金属燃料電池、アルコール燃料電池等の電池により放電される電力を使用して駆動する。

図１に示すように、自車両Ｍには、ファインダ２０−１から２０−７、レーダ３０−１から３０−６、およびカメラ４０等のセンサと、ナビゲーション装置５０と、上述した車両制御装置１００とが搭載される。
ファインダ２０−１から２０−７は、例えば、照射光に対する散乱光を測定し、対象までの距離を測定するＬＩＤＡＲ（Light Detection and Ranging、或いはLaser Imaging Detection and Ranging）である。例えば、ファインダ２０−１は、フロントグリル等に取り付けられ、ファインダ２０−２および２０−３は、車体の側面やドアミラー、前照灯内部、側方灯付近等に取り付けられる。ファインダ２０−４は、トランクリッド等に取り付けられ、ファインダ２０−５および２０−６は、車体の側面や尾灯内部等に取り付けられる。上述したファインダ２０−１から２０−６は、例えば、水平方向に関して１５０度程度の検出領域を有している。また、ファインダ２０−７は、ルーフ等に取り付けられる。ファインダ２０−７は、例えば、水平方向に関して３６０度の検出領域を有している。

上述したレーダ３０−１および３０−４は、例えば、奥行き方向の検出領域が他のレーダよりも広い長距離ミリ波レーダである。また、レーダ３０−２、３０−３、３０−５、３０−６は、レーダ３０−１および３０−４よりも奥行き方向の検出領域が狭い中距離ミリ波レーダである。以下、ファインダ２０−１から２０−７を特段区別しない場合は、単に「ファインダ２０」と記載し、レーダ３０−１から３０−６を特段区別しない場合は、単に「レーダ３０」と記載する。レーダ３０は、例えば、ＦＭ−ＣＷ（Frequency Modulated Continuous Wave）方式によって物体を検出する。

カメラ４０は、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の固体撮像素子を利用したデジタルカメラである。カメラ４０は、フロントウィンドシールド上部やルームミラー裏面等に取り付けられる。カメラ４０は、例えば周期的に繰り返し自車両Ｍの前方を撮像する。

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。

図２は、第１の実施形態に係る車両制御装置１００を中心とした自車両Ｍの機能構成図である。自車両Ｍには、ファインダ２０、レーダ３０、およびカメラ４０の他、ナビゲーション装置５０と、車両センサ６０と、操作デバイス７０と、操作検出センサ７２と、切替スイッチ８０と、走行するための駆動力を出力する駆動力出力装置９０と、ステアリング装置９２と、ブレーキ装置９４と、車両制御装置１００とが搭載される。これらの装置や機器は、ＣＡＮ（Controller Area Network）通信線等の多重通信線やシリアル通信線、無線通信網等によって互いに接続される。

ナビゲーション装置５０は、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）受信機や地図情報（ナビ地図）、ユーザインターフェースとして機能するタッチパネル式表示装置、スピーカ、マイク等を有する。ナビゲーション装置５０は、ＧＮＳＳ受信機によって自車両Ｍの位置を特定し、その位置からユーザによって指定された目的地までの経路を導出する。ナビゲーション装置５０により導出された経路は、経路情報１５４として記憶部１５０に格納される。自車両Ｍの位置は、車両センサ６０の出力を利用したＩＮＳ（Inertial Navigation System）によって特定または補完されてもよい。
また、ナビゲーション装置５０は、車両制御装置１００が手動運転モードを実行している際に、目的地に至る経路について音声やナビ表示によって案内を行う。
なお、自車両Ｍの位置を特定するための構成は、ナビゲーション装置５０とは独立して設けられてもよい。
また、ナビゲーション装置５０は、例えば、ユーザの保有するスマートフォンやタブレット端末等の端末装置の一機能によって実現されてもよい。この場合、端末装置と車両制御装置１００との間で無線または有線による通信によって情報の送受信が行われる。

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。

駆動力出力装置９０は、例えば、自車両Ｍが内燃機関を動力源とした自動車である場合、エンジンおよびエンジンを制御するエンジンＥＣＵ（Electronic Control Unit）を備える。また、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、駆動力出力装置９０は、走行用モータおよび走行用モータを制御するモータＥＣＵを備える。また、自車両Ｍがハイブリッド自動車である場合、駆動力出力装置９０は、エンジンおよびエンジンＥＣＵと走行用モータおよびモータＥＣＵを備える。
駆動力出力装置９０がエンジンのみを含む場合、エンジンＥＣＵは、後述する走行制御部１３０から入力される情報に従って、エンジンのスロットル開度やシフト段等を調整し、車両が走行するための走行駆動力（トルク）を出力する。
また、駆動力出力装置９０が走行用モータのみを含む場合、モータＥＣＵは、走行制御部１３０から入力される情報に従って、走行用モータに与えるＰＷＭ信号のデューティ比を調整し、上述した走行駆動力を出力する。
また、駆動力出力装置９０がエンジンおよび走行用モータを含む場合、エンジンＥＣＵおよびモータＥＣＵの双方は、走行制御部１３０から入力される情報に従って、互いに協調して走行駆動力を制御する。

ステアリング装置９２は、例えば、電動モータと、ステアリングトルクセンサと、操舵角センサ等を備える。電動モータは、例えば、ラックアンドピニオン機能等に力を作用させてステアリングホイールの向きを変更する。ステアリングトルクセンサは、例えば、ステアリングホイールを操作したときのトーションバーのねじれをステアリングトルク（操舵力）として検出する。操舵角センサは、例えば、操舵角（または実舵角）を検出する。
ステアリング装置９２は、走行制御部１３０から入力される情報に従って、電動モータを駆動させ、ステアリングホイールの向きを変更する。

ブレーキ装置９４は、例えば、ブレーキキャリパーと、ブレーキキャリパーに油圧を伝達するシリンダと、シリンダに油圧を発生させる電動モータと、制動制御部とを備える電動サーボブレーキ装置である。
電動サーボブレーキ装置の制動制御部は、走行制御部１３０から入力される情報に従って電動モータを制御し、制動操作に応じたブレーキトルクが各車輪に出力されるようにする。
電動サーボブレーキ装置は、ブレーキペダルの操作によって発生させた油圧を、マスターシリンダを介してシリンダに伝達する機構をバックアップとして備えてよい。
なお、ブレーキ装置９４は、上記説明した電動サーボブレーキ装置に限らず、電子制御式油圧ブレーキ装置であってもよい。電子制御式油圧ブレーキ装置は、走行制御部１３０から入力される情報に従ってアクチュエータを制御して、マスターシリンダの油圧をシリンダに伝達する。
また、ブレーキ装置９４は、回生ブレーキを含んでもよい。この回生ブレーキは、駆動力出力装置９０に含まれ得る走行用モータにより発電された電力を利用する。

操作デバイス７０は、例えば、アクセルペダルやステアリングホイール、ブレーキペダル、シフトレバー等を含む。操作デバイス７０には、運転者による操作の有無や量を検出する操作検出センサ７２が取り付けられている。操作検出センサ７２は、例えば、アクセル開度センサ、ステアリングトルクセンサ、ブレーキセンサ、シフト位置センサ等を含む。
操作検出センサ７２は、検出結果としてのアクセル開度、ステアリングトルク、ブレーキ踏量、シフト位置等を走行制御部１３０に出力する。なお、これに代えて、操作検出センサ７２の検出結果が、直接的に駆動力出力装置９０、ステアリング装置９２、またはブレーキ装置９４に出力されてもよい。

切替スイッチ８０は、運転者等によって操作されるスイッチである。切替スイッチ８０は、例えば、ステアリングホイールやガーニッシュ（ダッシュボード）等に設置される機械式のスイッチであってもよいし、ナビゲーション装置５０のタッチパネルに設けられるＧＵＩ（Graphical User Interface）スイッチであってもよい。切替スイッチ８０は、運転者等の操作を受け付け、走行制御部１３０による制御モードを自動運転モードまたは手動運転モードのいずれか一方に指定する制御モード指定信号を生成し、制御切替部１４０に出力する。
自動運転モードとは、上述したように、運転者が操作を行わない（或いは手動運転モードに比して操作量が小さい、または操作頻度が低い）状態で走行する運転モードであり、より具体的には、行動計画に基づいて駆動力出力装置９０、ステアリング装置９２、およびブレーキ装置９４の一部または全部を制御する運転モードである。

［車両制御装置］
以下、車両制御装置１００について説明する。車両制御装置１００は、例えば、自車位置認識部１０２と、外界認識部１０４と、行動計画生成部１０６と、走行態様決定部１１０と、第１軌道生成部１１２と、車線変更制御部１２０と、走行制御部１３０と、制御切替部１４０と、記憶部１５０とを備える。

自車位置認識部１０２、外界認識部１０４、行動計画生成部１０６、走行態様決定部１１０、第１軌道生成部１１２、車線変更制御部１２０、走行制御部１３０、および制御切替部１４０のうち一部または全部は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサがプログラムを実行することにより実現されてよい。また、これらのうち一部または全部は、ＬＳＩ（Large Scale Integration）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等のハードウェアによって実現されてもよい。

記憶部１５０は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）等の不揮発性の記憶媒体と、ＲＡＭ（Random Access Memory）、レジスタ等の揮発性の記憶媒体とにより実現されてよい。プロセッサが実行するプログラムは、予め記憶部１５０の不揮発性の記憶媒体に格納されていてもよいし、車載インターネット設備等を介して外部装置からダウンロードされてもよい。また、プログラムは、そのプログラムを格納した可搬型記憶媒体が図示しないドライブ装置に装着されることで記憶部１５０にインストールされてもよい。

自車位置認識部１０２は、記憶部１５０に格納された地図情報１５２と、ファインダ２０、レーダ３０、カメラ４０、ナビゲーション装置５０、または車両センサ６０から入力される情報とに基づいて、自車両Ｍが走行している車線（走行車線）、および、走行車線に対する自車両Ｍの相対位置を認識する。
地図情報１５２は、例えば、ナビゲーション装置５０が有するナビ地図よりも高精度な地図情報であり、車線の中央の情報あるいは車線の境界の情報等を含んでいる。
より具体的には、地図情報１５２には、道路情報と、交通規制情報、住所情報（住所・郵便番号）、施設情報、電話番号情報等が含まれる。
道路情報には、高速道路、有料道路、国道、都道府県道といった道路の種別を表す情報や、道路の車線数、各車線の幅員、道路の勾配、道路の位置（経度、緯度、高さを含む３次元座標）、車線のカーブの曲率、車線の合流および分岐ポイントの位置、道路に設けられた標識等の情報が含まれる。
交通規制情報には、工事や交通事故、渋滞等によって車線が封鎖されているといった情報が含まれる。

図３は、自車位置認識部１０２により走行車線Ｌ１に対する自車両Ｍの相対位置が認識される様子を示す図である。自車位置認識部１０２は、例えば、自車両Ｍの基準点Ｇ（例えば重心や後輪軸中心など）の走行車線中央ＣＬからの乖離ＯＳ、および自車両Ｍの進行方向の走行車線中央ＣＬを連ねた線に対してなす角度θを、走行車線Ｌ１に対する自車両Ｍの相対位置として認識する。
なお、これに代えて、自車位置認識部１０２は、走行車線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。

外界認識部１０４は、ファインダ２０、レーダ３０、カメラ４０等から入力される情報に基づいて、周辺車両の位置、および速度、加速度等の状態を認識する。
本実施形態における周辺車両とは、自車両Ｍの周辺を走行する車両であって、自車両Ｍと同じ方向に走行する車両である。周辺車両の位置は、他車両の重心やコーナー等の代表点で表されてもよいし、他車両の輪郭で表現された領域で表されてもよい。
周辺車両の「状態」とは、上記各種機器の情報に基づいて把握される、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１０４は、周辺車両に加えて、ガードレールや電柱、駐車車両、歩行者、その他の物体の位置を認識してもよい。

行動計画生成部１０６は、所定の区間における行動計画を生成する。所定の区間とは、例えば、ナビゲーション装置５０により導出された経路のうち、高速道路等の有料道路を通る区間である。なお、これに限らず、行動計画生成部１０６は、任意の区間について行動計画を生成してもよい。

行動計画は、例えば、順次実行される複数のイベントで構成される。イベントには、例えば、自車両Ｍを減速させる減速イベントや、自車両Ｍを加速させる加速イベント、走行車線を逸脱しないように自車両Ｍを走行させるレーンキープイベント、走行車線を変更させる車線変更イベント、自車両Ｍに前走車両を追い越させる追い越しイベント、分岐ポイントにおいて所望の車線に変更させたり、現在の走行車線を逸脱しないように自車両Ｍを走行させたりする分岐イベント、車線合流ポイントにおいて自車両Ｍを加減速させ、走行車線を変更させる合流イベント等が含まれる。
例えば、有料道路（例えば高速道路等）においてジャンクション（分岐点）が存在する場合、車両制御装置１００は、自動運転モードにおいて、自車両Ｍを目的地の方向に進行するように車線を変更したり、車線を維持したりする必要がある。従って、行動計画生成部１０６は、地図情報１５２を参照して経路上にジャンクションが存在していると判明した場合、現在の自車両Ｍの位置（座標）から当該ジャンクションの位置（座標）までの間に、目的地の方向に進行することができる所望の車線に車線変更するための車線変更イベントを設定する。なお、行動計画生成部１０６によって生成された行動計画を示す情報は、行動計画情報１５６として記憶部１５０に格納される。

図４は、ある区間について生成された行動計画の一例を示す図である。図４に示すように、行動計画生成部１０６は、目的地までの経路に従って走行した場合に生じる場面を分類し、個々の場面に即したイベントが実行されるように行動計画を生成する。なお、行動計画生成部１０６は、自車両Ｍの状況変化に応じて動的に行動計画を変更してもよい。

行動計画生成部１０６は、例えば、生成した行動計画を、外界認識部１０４によって認識された外界の状態に基づいて変更（更新）してもよい。一般的に、車両が走行している間、外界の状態は絶えず変化する。特に、複数の車線を含む道路を自車両Ｍが走行する場合、他車両との距離間隔は相対的に変化する。
例えば、前方の車両が急ブレーキを掛けて減速したり、隣の車線を走行する車両が自車両Ｍ前方に割り込んで来たりする場合、自車両Ｍは、前方の車両の挙動や、隣接する車線の車両の挙動に合わせて速度や車線を適宜変更しつつ走行する必要がある。従って、行動計画生成部１０６は、上述したような外界の状態変化に応じて、制御区間ごとに設定したイベントを変更してもよい。

具体的には、行動計画生成部１０６は、車両走行中に外界認識部１０４によって認識された他車両の速度が閾値を超えたり、自車線に隣接する車線を走行する他車両の移動方向が自車線方向に向いたりした場合に、自車両Ｍが走行予定の運転区間に設定されたイベントを変更する。
例えば、レーンキープイベントの後に車線変更ベントが実行されるようにイベントが設定されている場合において、外界認識部１０４の認識結果によって当該レーンキープイベント中に車線変更先の車線後方から車両が閾値以上の速度で進行してきたことが判明した場合、行動計画生成部１０６は、レーンキープイベントの次のイベントを車線変更から減速イベントやレーンキープイベント等に変更する。これによって、車両制御装置１００は、自車両Ｍが車線変更先の車両に衝突することを回避することができる。この結果、車両制御装置１００は、外界の状態に変化が生じた場合においても、安全に自車両Ｍを自動走行させることができる。

［レーンキープイベント］
走行態様決定部１１０は、行動計画に含まれるレーンキープイベントが走行制御部１３０により実施される際に、定速走行、追従走行、減速走行、カーブ走行、障害物回避走行などのうちいずれかの走行態様を決定する。
例えば、走行態様決定部１１０は、自車両の前方に他車両が存在しない場合に、走行態様を定速走行に決定する。
また、走行態様決定部１１０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１１０は、外界認識部１０４により前走車両の減速が認識された場合や、停車や駐車などのイベントを実施する場合に、走行態様を減速走行に決定する。
また、走行態様決定部１１０は、外界認識部１０４により自車両Ｍがカーブ路に差し掛かったことが認識された場合に、走行態様をカーブ走行に決定する。
また、走行態様決定部１１０は、外界認識部１０４により自車両Ｍの前方に障害物が認識された場合に、走行態様を障害物回避走行に決定する。

第１軌道生成部１１２は、走行態様決定部１１０により決定された走行態様に基づいて、軌道を生成する。軌道とは、自車両Ｍが走行態様決定部１１０により決定された走行態様に基づいて走行する場合に、到達することが想定される将来の目標位置を、所定時間ごとにサンプリングした点の集合（軌跡）である。以下、この点のことを軌道点と称する場合がある。

図５は、第１軌道生成部１１２により生成される軌道の一例を示す図である。図５中（Ａ）に示すように、例えば、第１軌道生成部１１２は、自車両Ｍの現在位置を基準に、現時刻から所定時間Δｔ経過するごとに、Ｋ（１）、Ｋ（２）、Ｋ（３）、…といった将来の目標位置を自車両Ｍの軌道として設定する。以下、これら目標位置を区別しない場合、単に「目標位置Ｋ」と表記する。
例えば、目標位置Ｋの個数は、目標時間Ｔに応じて決定される。例えば、第１軌道生成部１１２は、目標時間Ｔを５秒とした場合、この５秒間において、所定時間Δｔ（例えば０．１秒）刻みで目標位置Ｋを走行車線の中央線上に設定し、これら複数の目標位置Ｋの配置間隔を走行態様に基づいて決定する。第１軌道生成部１１２は、例えば、走行車線の中央線を、地図情報１５２に含まれる車線の幅員等の情報から導出してもよいし、予め地図情報１５２に含まれている場合に、この地図情報１５２から取得してもよい。

例えば、上述した走行態様決定部１１０により走行態様が定速走行に決定された場合、第１軌道生成部１１２は、図５中（Ａ）に示すように、等間隔で複数の目標位置Ｋを設定して軌道を生成する。
また、走行態様決定部１１０により走行態様が減速走行に決定された場合（追従走行において前走車両が減速した場合も含む）、第１軌道生成部１１２は、図５中（Ｂ）に示すように、到達する時刻がより早い目標位置Ｋほど間隔を広くし、到達する時刻がより遅い目標位置Ｋほど間隔を狭くして軌道を生成する。これにより、自車両Ｍからの到達する時刻が遅い目標位置Ｋが自車両Ｍの現在位置と近づくため、後述する走行制御部１３０が自車両Ｍを減速させることになる。

また、図５中（Ｃ）に示すように、道路がカーブ路である場合に、走行態様決定部１１０は、走行態様をカーブ走行に決定する。この場合、第１軌道生成部１１２は、例えば、道路の曲率に応じて、複数の目標位置Ｋを自車両Ｍの進行方向に対する横位置（車線幅方向の位置）を変更しながら配置して軌道を生成する。
また、図５中（Ｄ）に示すように、自車両Ｍの前方の道路上に人間や停止車両等の障害物ＯＢが存在する場合、走行態様決定部１１０は、走行態様を障害物回避走行に決定する。この場合、第１軌道生成部１１２は、この障害物ＯＢを回避して走行するように、複数の目標位置Ｋを配置して軌道を生成する。

［車線変更イベント］
車線変更制御部１２０は、行動計画に含まれる車線変更イベントが走行制御部１３０により実施される際の制御を行う。車線変更制御部１２０は、例えば、ターゲット位置設定部１２１と、導出部１２２と、自車両Ｍの車線変更の可否を判定する第１判定部１２３と、第２軌道生成部１２４と、自車両Ｍの車線変更の可否を判定する第２判定部１２５とを備える。なお、車線変更制御部１２０は、分岐イベントや合流イベントが走行制御部１３０により実施される際に、後述する処理を行ってもよい。ターゲット位置設定部１２１は、「設定部」の一例であり、第１判定部１２３および第２判定部１２５は、自車両の車線変更の可否を判定する「判定部」の一例である。また、第２軌道生成部１２４および走行制御部１３０は、「制御部」の一例である。

ターゲット位置設定部１２１は、自車両が進行すべき車線（隣接車線）に向けて自車両を車線変更する際のターゲット位置ＴＡを設定する。ターゲット位置ＴＡは、例えば隣接車線において選択された２台の周辺車両の間に設定される相対的な位置である。以下、隣接車線を走行する上記「２台の周辺車両」のうち、ターゲット位置ＴＡの直前を前方基準車両ｍＢと称する。また、ターゲット位置ＴＡの直後を走行する車両を後方基準車両ｍＣと称する。

なお、ターゲット位置設定部１２１は、隣接車線Ｌ２上において、ターゲット位置ＴＡを複数設定し、これら複数のターゲット位置ＴＡから１つ（或いは所定数）のターゲット位置ＴＡを選択してもよい。例えば、ターゲット位置設定部１２１は、後方基準車両ｍＣの後方（後方基準車両ｍＣと、その後方に存在する車両との間）と、前方基準車両ｍＢの前方（前方基準車両ｍＢと、その前方に存在する車両との間）と、前方基準車両と後方基準車両との間にそれぞれターゲット位置ＴＡを設定する。そして、ターゲット位置設定部１２１は、これら複数のターゲット位置ＴＡから１つのターゲット位置ＴＡを選択する。
なお、本実施形態では説明を簡略化するために、ターゲット位置設定部１２１は、前方基準車両と後方基準車両との間に１つのターゲット位置ＴＡを設定するものとして説明する。

また、ターゲット位置設定部１２１は、後述する第１判定部１２３または第２判定部１２５により、「自車両Ｍによる車線変更が可能でない」と判定された場合において、後方基準車両ｍＣの速度が自車両Ｍの速度よりも大きい場合、例えば、後方基準車両ｍＣが自車両Ｍに追いつく（あるいは自車両Ｍを追い抜く）タイミングで、ターゲット位置ＴＡを設定した際に参照した後方基準車両ｍＣと、この後方基準車両ｍＣの後方に存在する車両との間にターゲット位置ＴＡを再設定する。すなわち、ターゲット位置設定部１２１は、ターゲット位置ＴＡを設定した際に参照した後方基準車両ｍＣを新たな前方基準車両ｍＢに設定すると共に、この新たに設定した前方基準車両ｍＢの後方に存在する車両を新たな後方基準車両ｍＣに設定して、再設定した前方基準車両ｍＢおよび後方基準車両ｍＣの間にターゲット位置ＴＡを再設定する。

なお、ターゲット位置設定部１２１は、後方基準車両ｍＣの後方に車両が存在しない場合、すなわち、ターゲット位置ＴＡを再設定する際の後方基準車両ｍＣが存在しない場合、外界認識部１０４による周辺車両の認識領域の外縁に、後方基準車両ｍＣを仮想的に擬した仮想車両を所定の状態で設定してもよい。所定の状態とは、速度に関して、仮想車両の速度がゼロである状態や、仮想車両の速度（或いは加速度）が閾値以下である状態、自車両Ｍと等速度である状態を含む。

例えば、ターゲット位置設定部１２１は、外界認識部１０４による認識領域の外縁付近に、停止している仮想車両を設定してもよいし、一定の速度で走行しているような仮想車両を設定してもよい。

また、所定の状態とは、車両のサイズに関して、仮想車両のサイズが一定以上のサイズである状態、後方基準車両や自車両Ｍと同サイズである状態を含んでよい。仮想車両のサイズは、車両の進行方向に関する車両の大きさ（全長）であってもよいし、車両の進行方向に対して直交する方向に関する車両の大きさ（車幅）であってもよいし、鉛直方向に関する車両の大きさ（高さ）であってもよいし、これらの組み合わせであってもよい。

本実施形態では、ターゲット位置設定部１２１は、所定の速度（加速度）を有すると共に、所定の車幅（例えば自車両Ｍと同じ車幅）を有する仮想車両を設定するものとする。

導出部１２２は、自車両Ｍが車線変更を開始してから終了するまでに要する時間（以下、車線変更に必要な時間である時間τａと称する）と、隣接車線においてターゲット位置設定部１２１により設定されたターゲット位置ＴＡの後方、且つ自車両Ｍの後方を走行する後方基準車両ｍＣが、自車線において自車両Ｍの前方を走行する前走車両ｍＡに追いつくまでの時間（以下、車線変更が可能である時間τｂと称する）とを導出する。時間τａは、「第１の時間」の一例であり、時間τｂは、「第２の時間」の一例である。

［車線変更に必要な時間である時間τａの導出］
例えば、導出部１２２は、自車両Ｍの速度Ｖｍに応じて時間τａを導出する。時間τａは、自車両Ｍの速度Ｖｍ（或いは加速度や躍度（ジャーク））に応じて変動する。例えば、時間τａは、自車両Ｍの速度Ｖｍが大きいほど短くなり、自車両Ｍの速度Ｖｍが小さいほど長くなる。以下、単に「速度」と表記する場合、加速度や躍度が含まれてよいものとする。

また、導出部１２２は、自車両Ｍの速度Ｖｍに応じて導出する時間τａに重みを付けてもよい。例えば、導出部１２２は、自車両Ｍが現在の位置から隣接車線上のターゲット位置ＴＡに移動するのに要する移動量Ｄと、自車線に対する自車両Ｍの向きを示す角度θとに基づいて、時間τａに重みを付ける。重みを表す係数は、移動量Ｄと角度θとを要素とする関数ｆ（Ｄ、θ）によって導出されてよい。この関数ｆ（Ｄ、θ）は、例えば、移動量Ｄおよび角度θを引数として、時間τａの重みとなる係数を返す関数である。

図６は、時間τａに重み付ける方法を説明するための図である。移動量Ｄは、例えば、図６に示すように上から車体を見下ろした視点において、自車両Ｍの基準点Ｇから車線変更先の隣接車線Ｌ２までの相対的な距離として定義される。この場合、移動量Ｄは、自車両Ｍが自車線Ｌ１から隣接車線Ｌ２に近づくほど小さくなる。また、角度θは、自車両Ｍが自車線Ｌ１から隣接車線Ｌ２に跨る際に最も大きくなりやすい。移動量Ｄが小さい場合、車線変更が完了するまでに移動すべき距離が短くなることから時間τａは短くなる。また、角度θが大きい場合、自車両Ｍが自車線Ｌ１から隣接車線Ｌ２に跨っている状況を表しているため、時間τａは短くなりやすい。導出部１２２は、このような傾向で変動する移動量Ｄおよび角度θを要素とした関数ｆ（Ｄ、θ）を用いて、時間τａに重みを付ける。なお、上述した関数ｆは、角度θの代わりに、角度θを時間で微分した項を要素として含んでもよい。

導出部１２２は、上述した関数ｆと自車両Ｍの速度Ｖｍとの関係を考慮した情報（車線変更に必要な時間を示す時間情報１５８）を参照して、時間τａを導出してもよい。
図７は、時間情報１５８の一例を示す図である。この時間情報１５８は、予め記憶部１５０に記憶されるものとする。図７に示す例のように、時間τａを表す曲線は、自車両Ｍの速度Ｖｍの増加に伴って減少する傾向を有し、重みを示す関数ｆ（図７中ｆ１からｆ４）に応じて数パターン（図７に示す例では４パターン）用意される。
導出部１２２は、移動量Ｄおよび角度θに基づいて、複数用意されている時間τａを表す曲線の中から１つを選択し、この曲線を表す関数を用いて自車両Ｍの速度Ｖｍに対応する時間τａを導出する。なお、導出部１２２は、上述した移動量Ｄと角度θとのうちいずれか一方のみに基づいて重みを導出してもよい。

［車線変更が可能な時間である時間τｂの導出］
導出部１２２は、例えば、後方基準車両ｍＣおよび前走車両ｍＡが同一の車線を走行することを想定した場合に、後方基準車両ｍＣの前端（例えば、フロントバンパー）が前走車両ｍＡの後端（例えば、リアバンパー）に達するまでの時間として時間τｂを導出する。この際、後方基準車両ｍＣおよび前走車両ｍＡは、例えば、外界認識部１０４により認識された速度を一定した速度モデルで走行するものとして想定される。なお、この時間τｂには、車線変更が安全に行われるように、一定の車間距離を加味した時間が含まれてよい。例えば、導出部１２２は、後方基準車両ｍＣおよび前走車両ｍＡの間の車間距離（相対距離）と、後方基準車両ｍＣおよび前走車両ｍＡの相対速度とによって導出される仮想的な衝突余裕時間ＴＴＣ（Time-To Collision）を加えて、時間τｂを導出する。

第１判定部１２３は、導出部１２２により導出された時間τａが時間τｂよりも短い場合に、自車両Ｍによる車線変更が可能であると判定し、時間τａが時間τｂよりも長い場合に、自車両Ｍによる車線変更が可能でないと判定する。

図８は、前走車両ｍＡ、前方基準車両ｍＢ、および後方基準車両ｍＣの速度を一定とした速度モデルの一例を示す図である。図８中の縦軸ｘは車線に沿った各車両の進行方向を表し、横軸ｔは時間を表す。また、ｘ軸上のｍＢ、ｍＡ、Ｍ、ｍＣは、それぞれ前方基準車両、前走車両、自車両、後方基準車両を表し、破線ＬＢ、ＬＡ、ＬＭ、ＬＣは、それぞれ前方基準車両ｍＢの速度、前走車両ｍＡの速度、自車両Ｍの速度、後方基準車両ｍＣの速度を表している。また、時刻ｔ１は、現時刻から時間τａ経過したときの時刻を表している。また、時刻ｔ２は、破線ＬＡと破線ＬＣとが交わる時刻を表している。
すなわち、時刻ｔ２は、現時刻から時間τｂ経過したときの時刻を表している。図８の例の場合、時間τａが時間τｂよりも短いため、第１判定部１２３は、前方基準車両ｍＢおよび後方基準車両ｍＣの間に設定されたターゲット位置ＴＡに対する自車両Ｍの車線変更が可能であると判定する。

また、図９は、前走車両ｍＡ、前方基準車両ｍＢ、および後方基準車両ｍＣの速度を一定とした速度モデルの他の例を示す図である。図９中の縦軸ｘ、横軸ｔ、ｘ軸上のｍＢ、ｍＡ、Ｍ、ｍＣ、破線ＬＢ、ＬＡ、ＬＭ、ＬＣ、時刻ｔ１、時刻ｔ２は、上述した図８と同様であるため説明を省略する。
図９の例の場合、時間τａが時間τｂよりも長いため、前走車両ｍＡの速度よりも後方基準車両ｍＣの速度が大きく、自車両Ｍの車線変更に必要な時間τａの範囲内で後方基準車両ｍＣが前走車両ｍＡを追い抜くことが予想される。従って、第１判定部１２３は、前方基準車両ｍＢおよび後方基準車両ｍＣの間に設定されたターゲット位置ＴＡに対する自車両Ｍの車線変更が可能でないと判定する。

第２軌道生成部１２４は、第１判定部１２３による判定の結果に応じて、自車両Ｍをターゲット位置ＴＡに車線変更させるための軌道を生成する。この軌道は、上述した第１軌道生成部１１２により生成される軌道と同様に、到達することが想定される将来の目標位置を、所定時間ごとにサンプリングした軌道点の集合（軌跡）である。

例えば、第２軌道生成部１２４は、第１判定部１２３により自車両Ｍによる車線変更が可能であると判定された場合、自車両Ｍをターゲット位置ＴＡに車線変更させるための軌道を生成する。また、第２軌道生成部１２４は、第１判定部１２３により自車両Ｍによる車線変更が可能でないと判定された場合、自車両Ｍをターゲット位置ＴＡに車線変更させるための軌道を生成せず、現在の車線を維持するための軌道を生成する。車線を維持するための軌道とは、例えば、第１軌道生成部１１２により生成される軌道と同様に、自車両Ｍが現在の速度で定速走行する軌道や現在の速度を減速する軌道、道路の曲率に応じた軌道等である。

図１０は、第２軌道生成部１２４による軌道の生成方法を説明するための図である。例えば、第２軌道生成部１２４は、前方基準車両ｍＢおよび後方基準車両ｍＣを所定の速度モデル（例えば、外界認識部１０４により認識された速度を一定した速度モデル）で走行するものとして仮定し、これら３台の車両の速度モデルと自車両Ｍの速度とに基づいて、将来のある時刻において自車両Ｍが前方基準車両ｍＢおよび後方基準車両ｍＣの間に存在するように軌道を生成する。例えば、第２軌道生成部１２４は、現在の自車両Ｍの位置から、将来のある時刻における前方基準車両ｍＢの位置までをスプライン曲線等の多項式曲線を用いて滑らかに繋ぎ、この曲線上に等間隔あるいは不等間隔で目標位置Ｋを所定個数配置する。この際、第２軌道生成部１２４は、目標位置Ｋの少なくとも１つがターゲット位置ＴＡ内に配置されるように軌道を生成する。

図１１は、図８に示す速度モデルの場合に第２軌道生成部１２４が生成する軌道の一例を示す図である。図１１に示す例では、時間τａが時間τｂよりも短い。従って、第２軌道生成部１２４は、例えば、時刻ｔ２以前に、自車両Ｍの速度Ｖｍが後方基準車両ｍＣの速度Ｖｃより大きくなる軌道（図１１中Ｋで示す曲線）を生成する。この際、第２軌道生成部１２４は、自車両Ｍの加減速の度合を、前方基準車両ｍＢの速度Ｖｂに応じて決定してよい。例えば、第２軌道生成部１２４は、前方基準車両ｍＢの速度Ｖｂを最大とした速度の変動幅の範囲（Ｖｍ≦Ｖｂ）の下で、自車両Ｍを加速させる軌道を生成する。なお、この速度の変動幅の最大値は、法定速度等の規定の速度に設定されてもよいし、自車両Ｍが出力することができる最大の速度（性能上の最大の速度）に設定されてもよい。例えば、第２軌道生成部１２４は、前方基準車両ｍＢの速度Ｖｂが法定速度を超える場合、自車両Ｍの最大速度を法定速度とした速度の変動幅の下で、自車両Ｍを加速させる軌道を生成してよい。

図１２は、図９に示す速度モデルの場合に第２軌道生成部１２４が生成する軌道の一例を示す図である。図１２に示す例では、時間τａが時間τｂよりも長い。このような場合、第２軌道生成部１２４は、後方基準車両ｍＣが前走車両ｍＡと並走するタイミング、或いは後方基準車両ｍＣが自車両Ｍと並走するタイミング以前において、自車両Ｍが現在の速度で定速走行する軌道や現在の速度を減速する軌道を生成する。図１２に示す例では、第２軌道生成部１２４は、後方基準車両ｍＣが前走車両ｍＡと並走するタイミング（時刻ｔ２）以前において、自車両Ｍが現在の速度で定速走行する軌道を生成している。

そして、第２軌道生成部１２４は、後方基準車両ｍＣが前走車両ｍＡと並走するタイミング（時刻ｔ２）以降において、自車両Ｍをターゲット位置ＴＡに車線変更させるための軌道を生成する。すなわち、第２軌道生成部１２４は、後方基準車両ｍＣが自車両Ｍまたは前走車両ｍＡを追い抜いた後に、この後方基準車両ｍＣの後方に車線変更するための軌道を生成する。この際、第２軌道生成部１２４は、後方基準車両ｍＣの速度Ｖｃを最大とした速度の変動幅の範囲（Ｖｍ≦Ｖｃ）の下で自車両Ｍの速度Ｖｍを設定すると共に、自車両Ｍが隣接車線上で前走車両ｍＡと並走するタイミング（時刻ｔ３）において、自車両Ｍの速度Ｖｍを最大に設定する。図１２に示す例では、自車両Ｍが隣接車線上で前走車両ｍＡと並走するタイミング（時刻ｔ３）において、軌道Ｋの傾きが破線ＬＣの傾きと同じに設定されている。すなわち、自車両Ｍの速度Ｖｍは、後方基準車両ｍＣの速度Ｖｃと同じ値に設定されている。これによって、車両制御装置１００は、自車両Ｍが前走車両ｍＡを追い抜く際に、自車両Ｍが前走車両ｍＡと並走する時間を短くすることができる。この結果、車両制御装置１００は、自車両Ｍが車線変更することによって、自車両Ｍの後方を走行する後方基準車両ｍＣや前走車両ｍＡ等の周辺車両の走行に及ぼす影響の度合いを小さくすることができる。

第２判定部１２５は、第２軌道生成部１２４により生成された軌道上を自車両Ｍが走行する場合において、前走車両ｍＡ、前方基準車両ｍＢおよび後方基準車両ｍＣのいずれかの車両と干渉する（又は、接触する）場合に、自車両Ｍによる車線変更が可能でないと判定し、いずれの車両とも干渉しない（又は、接触しない）場合に、自車両Ｍによる車線変更が可能であると判定する。

例えば、第２判定部１２５は、自車両Ｍ、前走車両ｍＡ、前方基準車両ｍＢおよび後方基準車両ｍＣの車幅を考慮し、第２軌道生成部１２４により生成された軌道上を走行する自車両Ｍが、ある車幅を有する前走車両ｍＡ、前方基準車両ｍＢおよび後方基準車両ｍＣのいずれかの車両と干渉するか否かを判定する。

図１３は、第２判定部１２５の判定処理を説明するための図である。図１３に示す例では、自車両Ｍ、前走車両ｍＡ、および後方基準車両ｍＣの３台の速度モデルを示している。また、図１３中の曲線Ｋは、第２軌道生成部１２４により生成された軌道を示している。例えば、第２判定部１２５は、自車両Ｍの車幅Ｗｍ、前走車両ｍＡの車幅Ｗａ、および後方基準車両ｍＣの車幅Ｗｃを考慮した速度モデルを推定する。この際、第２判定部１２５は、車幅Ｗｍを有する自車両Ｍが軌道Ｋ上を走行した場合に、前走車両ｍＡの車幅Ｗａと後方基準車両ｍＣの車幅Ｗｃとを考慮した領域ＳＱの中で、自車両Ｍが後方基準車両ｍＣと干渉するか否かを判定する。図１３に示す例では、領域ＳＱの中で自車両Ｍが後方基準車両ｍＣと干渉していないため、第２判定部１２５は、自車両Ｍによる車線変更が可能であると判定する。

図１４は、第１の実施形態における車線変更制御部１２０の処理の流れの他の例を示すフローチャートである。本フローチャートの処理は、行動計画生成部１０６により行動計画が生成された状態で行われ、所定の周期で繰り返し実施される。

まず、ターゲット位置設定部１２１は、外界認識部１０４により認識された周辺車両のうち、隣接車線を走行する２台の車両の間にターゲット位置ＴＡを設定する（ステップＳ１００）。次に、導出部１２２は、車線変更に必要な時間である時間τａと車線変更が可能な時間である時間τｂとを導出する（ステップＳ１０２）。

次に、第１判定部１２３は、導出部１２２により導出された時間τａが時間τｂより長いか否かを判定する（ステップＳ１０４）。時間τａが時間τｂより短い場合、第２軌道生成部１２４は、自車両Ｍをターゲット位置ＴＡに車線変更させるための軌道を生成する（ステップＳ１０６）。

次に、第２判定部１２５は、第２軌道生成部１２４により生成された軌道上を自車両Ｍが走行した場合、自車両Ｍが周辺車両と干渉するか否かを判定する（ステップＳ１０８）。自車両Ｍが周辺車両と干渉しない場合、車線変更制御部１２０は、第２軌道生成部１２４により生成された軌道を示す情報を、走行制御部１３０に出力して（ステップＳ１１０）、本フローチャートの処理を終了する。

一方、時間τａが時間τｂより長い場合、或いは自車両Ｍが周辺車両と干渉する場合、第２軌道生成部１２４は、自車両Ｍが現在の車線（自車線）を維持するための軌道を生成する（ステップＳ１１２）。次に、車線変更制御部１２０は、第２軌道生成部１２４により生成された軌道を示す情報を、走行制御部１３０に出力する（ステップＳ１１４）。

次に、ターゲット位置設定部１２１は、ターゲット位置ＴＡを設定した際に参照した後方基準車両ｍＣが自車両Ｍを追い越したか否かを判定し（ステップＳ１１６）、後方基準車両ｍＣが自車両Ｍを追い越した場合、自車両Ｍを追い越した後方基準車両ｍＣを前方基準車両ｍＢとして再設定する（ステップＳ１１８）。

次に、ターゲット位置設定部１２１は、再設定した前方基準車両ｍＢの後方に、新たな後方基準車両ｍＣが存在するか否かを判定する（ステップＳ１２０）。新たな後方基準車両ｍＣが存在する場合、ターゲット位置設定部１２１は、上述したステップＳ１００の処理に戻り、新たに設定した前方基準車両ｍＢおよび後方基準車両ｍＣの間に、ターゲット位置ＴＡを再設定する。

一方、新たな後方基準車両ｍＣが存在しない場合、ターゲット位置設定部１２１は、前方基準車両ｍＢと、前方基準車両ｍＢの後方であり、且つ外界認識部１０４の認識領域の外縁との間にターゲット位置ＴＡを設定する（ステップＳ１２２）。なお、この際、ターゲット位置設定部１２１は、前方基準車両ｍＢの後方であり、且つ外界認識部１０４の認識領域の外縁付近に、後方基準車両ｍＣを仮想的に擬した仮想車両を設定する場合、上述したステップＳ１００の処理に戻り、新たに設定した前方基準車両ｍＢおよび仮想車両の間に、ターゲット位置ＴＡを再設定してもよい。

次に、第２軌道生成部１２４は、ターゲット位置設定部１２１により再設定されたターゲット位置ＴＡに自車両Ｍを車線変更させるための軌道を再生成する（ステップＳ１２４）。そして、車線変更制御部１２０は、上述したステップＳ１１０の処理を行って、第２軌道生成部１２４により再生成された軌道を示す情報を、走行制御部１３０に出力する。
これによって、本フローチャートの処理が終了する。

［走行制御］
走行制御部１３０は、制御切替部１４０による制御によって、制御モードを自動運転モードあるいは手動運転モードに設定し、設定した制御モードに従って、駆動力出力装置９０、ステアリング装置９２、およびブレーキ装置９４の一部または全部を含む制御対象を制御する。走行制御部１３０は、自動運転モード時において、行動計画生成部１０６によって生成された行動計画情報１５６を読み込み、読み込んだ行動計画情報１５６に含まれるイベントに基づいて制御対象を制御する。

例えば、走行制御部１３０は、第１軌道生成部１１２または第２軌道生成部１２４により生成された軌道に従い、ステアリング装置９２における電動モータの制御量（例えば回転数）と、駆動力出力装置９０におけるＥＣＵの制御量（例えばエンジンのスロットル開度やシフト段等）と、を決定する。また、走行制御部１３０は、目標位置Ｋごとの自車両Ｍの進行方向と、この目標位置を基準とした次の目標位置の方向とのなす角度に応じて、ステアリング装置９２における電動モータの制御量を決定する。

図１５は、走行制御部１３０によるステアリング装置９２の制御量を決定する場面の一例を示す図である。第１軌道生成部１１２または第２軌道生成部１２４により生成される軌道上の目標位置Ｋ（ｉ）には、この目標位置Ｋ（ｉ）の次に自車両Ｍが到達する予定の目標位置Ｋ（ｉ＋１）が存在する方向に対して自車両Ｍが進行するための転向角φｉの成分が含まれている。この転向角φｉは、例えば、目標位置Ｋ（ｉ）を基準とした場合、目標位置Ｋ（ｉ）における自車両Ｍの車軸方向と、次に到達予定の目標位置Ｋ（ｉ＋１）が存在する方向とのなす角度である。

転向角φｉを実現するための操舵角は、転向角φｉに加えて、自車両Ｍのホイールベース、トレッド間隔、速度を初めとする車両挙動などに基づいて決定される。走行制御部１３０は、例えば、各目標位置Ｋ（ｉ）に対応した転向角φｉや、車両センサ６０から取得した車速（或いは加速度や躍度）、鉛直軸回りの角速度（ヨーレート）などの情報に基づいて、操舵角を決定し、この操舵角分の変位を車輪に与えるようにステアリング装置９２における電動モータの制御量を決定する。

図１５の例では、自車両Ｍは、目標位置Ｋ（１）に位置し、車線変更のために生成された軌道上を走行している。このような場合、走行制御部１３０は、目標位置Ｋ（１）の自車両Ｍの進行方向と、次の到達予定の目標位置Ｋ（２）の方向とのなす角度である転向角φ１に基づいて、例えば、車輪を図１５中右方向に向けるようにステアリング装置９２における電動モータの制御量を決定する。走行制御部１３０は、上述した処理を、目標位置Ｋ（２）、（３）、…において繰り返し行い、自車両Ｍを車線変更させる。

走行制御部１３０は、制御量を示す情報を、対応する制御対象に出力する。これによって、制御対象の各装置（９０、９２、９４）は、走行制御部１３０から入力された制御量を示す情報に従って、自装置を制御することができる。また、走行制御部１３０は、車両センサ６０の検出結果に基づいて、決定した制御量を適宜調整する。

なお、走行制御部１３０は、手動運転モード時において、操作検出センサ７２により出力される操作検出信号に基づいて制御対象を制御する。例えば、走行制御部１３０は、操作検出センサ７２により出力された操作検出信号を、制御対象の各装置にそのまま出力する。

また、走行制御部１３０は、手動運転モード時において、第１判定部１２３または第２判定部１２５により、「自車両による車線変更が可能である」と判定された場合に、車線変更が可能であることを示す情報を、自車両Ｍに搭載されたスピーカや液晶ディスプレイ等の表示装置、ナビゲーション装置５０等に出力し、運転者や他の搭乗者に対して車線変更が可能であることを報知してもよい。

制御切替部１４０は、行動計画生成部１０６によって生成され、記憶部１５０に格納された行動計画情報１５６に基づいて、走行制御部１３０による自車両Ｍの制御モードを自動運転モードから手動運転モードに、または手動運転モードから自動運転モードに切り換える。また、制御切替部１４０は、切替スイッチ８０から入力される制御モード指定信号に基づいて、走行制御部１３０による自車両Ｍの制御モードを自動運転モードから手動運転モードに、または手動運転モードから自動運転モードに切り換える。すなわち、走行制御部１３０の制御モードは、運転者等の操作によって走行中や停車中に任意に変更することができる。

また、制御切替部１４０は、操作検出センサ７２から入力される操作検出信号に基づいて、走行制御部１３０による自車両Ｍの制御モードを自動運転モードから手動運転モードに切り換える。例えば、制御切替部１４０は、操作検出信号に含まれる操作量が閾値を超える場合、すなわち、操作デバイス７０が閾値を超えた操作量で操作を受けた場合、走行制御部１３０の制御モードを自動運転モードから手動運転モードに切り換える。例えば、自動運転モードに設定された走行制御部１３０によって自車両Ｍが自動走行している場合において、運転者によってステアリングホイール、アクセルペダル、またはブレーキペダルが閾値を超える操作量で操作された場合、制御切替部１４０は、走行制御部１３０の制御モードを自動運転モードから手動運転モードに切り換える。これによって、車両制御装置１００は、人間等の物体が車道に飛び出して来たり、前走車両が急停止したりした際に運転者により咄嗟になされた操作によって、切替スイッチ８０の操作を介さずに直ぐさま手動運転モードに切り替えることができる。この結果、車両制御装置１００は、運転者による緊急時の操作に対応することができ、走行時の安全性を高めることができる。

また、上記第１の実施形態の第１判定部１２３は、車線変更の可否の判定に加えて、一次判定として以下の判定を行ってもよい。

例えば、第１判定部１２３は、時間τａおよび時間τｂの長さの比較を行って車線変更の可否を判定する前に、自車両Ｍを車線変更先の車線Ｌ２に射影し、前後に若干の余裕距離を持たせた禁止領域ＲＡを設定し、この禁止領域ＲＡに存在する周辺車両の検知の有無で車線変更の可否を判定する。

以下、図１６を参照して禁止領域ＲＡの設定方法について説明する。図１６は、禁止領域ＲＡの設定方法を説明するための図である。図１６に示すように、禁止領域ＲＡは、車線Ｌ２の横方向の一端から他多端まで延在する領域として設定される。禁止領域ＲＡ内に周辺車両の一部でも存在する場合、第１判定部１２３は、ターゲット位置ＴＡへの車線変更が可能でないと判定する。

禁止領域ＲＡ内に周辺車両が存在しない場合、第１判定部１２３は、更に、自車両Ｍと周辺車両との衝突余裕時間ＴＴＣに基づいて、車線変更が可能か否かを判定する。第１判定部１２３は、例えば、自車両Ｍの前端および後端を車線変更先の車線Ｌ２側に仮想的に延出させた延出線ＦＭおよび延出線ＲＭを想定する。第１判定部１２３は、延出線ＦＭと前方基準車両ｍＢの衝突余裕時間ＴＴＣ（Ｂ）、および延出線ＲＭと後方基準車両ｍＣの後方基準車両ＴＴＣ（Ｃ）を算出する。衝突余裕時間ＴＴＣ（Ｂ）は、延出線ＦＭと前方基準車両ｍＢとの距離を、自車両Ｍおよび前方基準車両ｍＢの相対速度で除算することで導出される時間である。
衝突余裕時間ＴＴＣ（Ｃ）は、延出線ＲＭと後方基準車両ｍＣとの距離を、自車両Ｍおよび後方基準車両ｍＣの相対速度で除算することで導出される時間である。第１判定部１２３は、衝突余裕時間ＴＴＣ（Ｂ）が閾値Ｔｈ（Ｂ）よりも大きく、且つ衝突余裕時間ＴＴＣ（Ｃ）が閾値Ｔｈ（Ｃ）よりも大きい場合に、自車両Ｍはターゲット位置ＴＡへの車線変更が可能であると判定する。

本実施形態では、前方基準車両ｍＢの速度が自車両Ｍに比して遅く、それによって車線変更が困難になる場面などについて言及していない。図１４のフローチャートは、後方基準車両ｍＣの速度が、自車両Ｍの速度よりも大きい場面に適用される処理の流れを示している。他の場面では、別の手法によって車線変更可否の判定が行われてよい。例えば、軌道を生成し、車線変更の間の操舵角や加減速度の変化が閾値以内に収まる場合に、車線変更が可能であると判定するという手法を採用してよい。

以上説明した第１の実施形態における車両制御装置１００によれば、時間τａが時間τｂよりも短い場合に、自車両Ｍによる車線変更が可能であると判定するため、周辺車両の状態に応じた適切なタイミングで自車両を車線変更させることができる。

また、上述した第１の実施形態における車両制御装置１００によれば、生成した軌道上を自車両Ｍが走行する場合に、前走車両ｍＡ、後方基準車両ｍＣ、または前方基準車両ｍＢのうちのいずれかの車両と干渉するか否かを判定することで、自車両Ｍによる車線変更が可能か否かを判定するため、より適切なタイミングで自車両を車線変更させることができる。

また、上述した第１の実施形態における車両制御装置１００によれば、自車両Ｍによる車線変更が可能でないと判定した場合において、後方基準車両ｍＣが自車両Ｍを追い越す際に、自車両Ｍが隣接車線上で前走車両ｍＡと並走するタイミングで、後方基準車両ｍＣの速度に応じて変動する速度の変動幅の範囲において自車両Ｍの速度を最大に設定するため、自車両Ｍが前走車両ｍＡと並走する時間を短くすることができる。これにより、車両制御装置１００は、自車両Ｍが車線変更することによって周辺車両の走行に及ぼす影響の度合いを小さくすることができる。例えば、車両制御装置１００は、自車両Ｍが前走車両ｍＡと並走する時間を短くすることができるため、運転者に与える緊張感や不安感を低減させることができる。また、車両制御装置１００は、自車両Ｍが前走車両ｍＡと並走する時間を短くすることができるため、自車両Ｍの前方の車両が急停止したり、障害物が自車線上に出現したりする場合に、自車両Ｍがこれらの対象物を緊急回避する動作をする際に、前走車両ｍＡに干渉せずに隣接車線上に退避することができる。

また、上述した第１の実施形態における車両制御装置１００によれば、自車両Ｍの位置からターゲット位置ＴＡに自車両Ｍが移動するのに要する移動量と、自車線に対する自車両Ｍの向きとのうちいずれか一方または双方に基づいて車線変更に必要な時間である時間τａを導出するため、自車両Ｍの走行状態に応じて時間τａを精度良く導出することができる。この結果、車両制御装置１００は、より適切なタイミングで自車両を車線変更させることができる。

＜第２の実施形態＞
以下、第２の実施形態について説明する。第２の実施形態における車両制御装置１００は、運転者により自車両Ｍが手動で運転されている状況下で、車線変更が可能なタイミングを運転者に報知する点で、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。

図１７は、第２の実施形態に係る車両制御装置１００Ａを中心とした自車両Ｍの機能構成図である。第２の実施形態において、自車両Ｍには、ファインダ２０、レーダ３０、およびカメラ４０の他、ナビゲーション装置５０と、車両センサ６０と、車線変更検知用センサ６５と、情報出力装置９５と、車両制御装置１００Ａとが搭載される。

車線変更検知用センサ６５は、例えば、ウィンカーの点灯を検知するセンサや、自車両Ｍの車体の向きを検知するセンサ等を含む。自車両Ｍの車体の向きを検知するセンサは、例えば、ステアリングトルクセンサであり、ステアリングホイールを操作したときのトーションバーのねじれをステアリングトルクとして検出する。車線変更検知用センサ６５は、検出したウィンカーの点灯の有無や、ステアリングトルク等を示す情報を車両制御装置１００Ａに出力する。

情報出力装置９５は、例えば、スピーカや表示装置等を含む。情報出力装置９５は、車線変更監視部１７０により出力された情報に基づいて、音声を出力したり画像を表示したりする。

車線変更監視部１７０は、車線変更検知部１７１と、ターゲット位置設定部１７２と、導出部１７３と、自車両の車線変更の可否を判定する判定部１７４とを備える。車線変更検知部１７１、ターゲット位置設定部１７２、導出部１７３、および判定部１７４のうち一部または全部は、ＣＰＵ等のプロセッサがプログラムを実行することにより実現されてよい。また、これらのうち一部または全部は、ＬＳＩやＡＳＩＣ等のハードウェアによって実現されてもよい。

車線変更検知部１７１は、車線変更検知用センサ６５によりウィンカーの点灯が検知されたこと、車線変更検知用センサ６５により検知されたステアリングトルクが閾値を超えたこと、およびカメラ４０により撮像された画像から、自車両Ｍが自車線の中央から隣接車線側に寄っていることが判断できたことなどのうち一部または全部に基づいて、自車両Ｍによる車線変更の動作を検知してもよい。

ターゲット位置設定部１７２は、車線変更検知部１７１により自車両Ｍによる車線変更の動作が検知されると、第１の実施形態と同様に、ターゲット位置ＴＡを設定する。そして、導出部１７３は、上述した導出部１２２の処理と同様に、車線変更に必要な時間である時間τａと、車線変更が可能な時間である時間τｂとを導出する。判定部１７４は、上述した第１判定部１２３の処理と同様に、導出部１７３により導出された時間τａおよび時間τｂに基づいて、車線変更の可否を判定したり、禁止領域ＲＡを設定することで車線変更の可否を判定したりする。判定部１７４は、車線変更が可能であると判定した場合、車線変更が可能であることを示す情報を情報出力装置９５に出力し、運転者に対して車線変更が可能なタイミングを報知する。また、判定部１７４は、車線変更が可能であることを示す情報をナビゲーション装置５０に出力し、運転者に対して車線変更が可能なタイミングを報知してもよい。

以上説明した第２の実施形態における車両制御装置１００Ａによれば、運転者に対して車線変更が可能なタイミングを報知するため、上述した第１の実施形態と同様に、周辺車両の状態に応じた適切なタイミングで自車両を車線変更させることができる。

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。

２０…ファインダ、３０…レーダ、４０…カメラ、５０…ナビゲーション装置、６０…車両センサ、７０…操作デバイス、７２…操作検出センサ、８０…切替スイッチ、９０…駆動力出力装置、９２…ステアリング装置、９４…ブレーキ装置、１００…車両制御装置、１０２…自車位置認識部、１０４…外界認識部、１０６…行動計画生成部、１１０…走行態様決定部、１１２…第１軌道生成部、１２０…車線変更制御部、１２１…ターゲット位置設定部、１２２…導出部、１２３…第１判定部、１２４…第２軌道生成部、１２５…第２判定部、１３０…走行制御部、１４０…制御切替部、１５０…記憶部、Ｍ…自車両

Claims (9)

1. 自車両が走行する自車線に対して隣接する隣接車線上に、前記自車両が前記隣接車線に車線変更する際に目標とするターゲット位置を設定する設定部と、
   前記自車両が車線変更を開始してから終了するまでに要する第１の時間と、前記自車線に隣接する隣接車線において、前記設定部により設定された前記ターゲット位置の後方を走行する後方基準車両が、前記自車線において前記自車両の前方を走行する前走車両に追いつくまでの第２の時間とを導出する導出部と、
   少なくとも前記導出部により導出された前記第１の時間が前記第２の時間よりも短いことを含む条件を満たす場合、前記自車両による車線変更が可能であると判定する判定部と、
   前記判定部により前記自車両による車線変更が可能であると判定された場合に、前記自車両を車線変更させる制御部と、
   を備える車両制御装置。
2. 前記制御部は、前記導出部により導出された前記第１の時間および前記第２の時間に基づいて、前記自車両の加減速または操舵の少なくとも一方を自動的に制御することで、前記自車両を前記隣接車線上に自動的に車線変更させる、
   請求項１に記載の車両制御装置。
3. 前記設定部は、前記判定部により前記自車両による車線変更が可能でないと判定された場合において、前記後方基準車両の速度が前記自車両の速度よりも大きい場合に、前記後方基準車両の後方に前記ターゲット位置を設定する、
   請求項１または２に記載の車両制御装置。
4. 前記制御部は、前記後方基準車両の後方に前記ターゲット位置を設定した場合、前記自車両が前記隣接車線上で前記前走車両と並走するタイミングで、前記後方基準車両の速度に応じて変動する速度の変動幅の範囲において、前記自車両の速度を最大に設定する、
   請求項３に記載の車両制御装置。
5. 前記制御部は、
   前記導出部により導出された前記第１の時間および前記第２の時間に基づいて、前記自車両を前記ターゲット位置に走行させるための軌道を生成し、
   前記判定部により前記自車両による車線変更が可能であると判定された場合に、前記生成した前記軌道に基づいて、前記自車両の加減速または操舵の少なくとも一方を自動的に制御することで、前記自車両を前記隣接車線上に自動的に車線変更させる、
   請求項１から４のうちいずれか１項に記載の車両制御装置。
6. 前記条件は、更に、前記自車両が前記制御部により生成された前記軌道上を走行する場合に、前記前走車両、前記後方基準車両、または前記ターゲット位置の前方を走行する前方基準車両のうちのいずれかの車両と前記自車両とが互いに干渉しないことを含む、
   請求項５に記載の車両制御装置。
7. 前記導出部は、前記自車両の位置から前記隣接車線上の前記ターゲット位置に前記自車両が移動するのに要する移動量と、前記自車線に対する前記自車両の向きとのうち一方または双方に基づいて、前記第１の時間を導出する、
   請求項１から６のうちいずれか１項に記載の車両制御装置。
8. 車載コンピュータが、
   自車両が走行する自車線に対して隣接する隣接車線上に、前記自車両が前記隣接車線に車線変更する際に目標とするターゲット位置を設定し、
   前記自車両が車線変更を開始してから終了するまでに要する第１の時間と、前記自車線に隣接する隣接車線において、前記設定した前記ターゲット位置の後方を走行する後方基準車両が、前記自車線において前記自車両の前方を走行する前走車両に追いつくまでの第２の時間とを導出し、
   少なくとも前記導出した前記第１の時間が前記第２の時間よりも短いことを含む条件を満たす場合、前記自車両による車線変更が可能であると判定し、
   前記自車両による車線変更が可能であると判定した場合に、前記自車両を車線変更させる、
   車両制御方法。
9. 車載コンピュータに、
   自車両が走行する自車線に対して隣接する隣接車線上に、前記自車両が前記隣接車線に車線変更する際に目標とするターゲット位置を設定する処理と、
   前記自車両が車線変更を開始してから終了するまでに要する第１の時間と、前記自車線に隣接する隣接車線において、前記設定した前記ターゲット位置の後方を走行する後方基準車両が、前記自車線において前記自車両の前方を走行する前走車両に追いつくまでの第２の時間とを導出する処理と、
   少なくとも前記導出した前記第１の時間が前記第２の時間よりも短いことを含む条件を満たす場合、前記自車両による車線変更が可能であると判定する処理と、
   前記自車両による車線変更が可能であると判定した場合に、前記自車両を車線変更させる処理と、
   を行わせる車両制御プログラム。

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