JPH10309960A - 自動走行車両制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】運転者が走行状態を安定的に保持できる状況に
ある場合に限って自動走行モードから手動走行モードに
移行させることのできる自動走行車両制御装置を提供す
ることである。 【解決手段】モード切換え操作があったときに、車両走
行に対する自動走行モードでの車両走行制御の寄与する
割合を徐々に低減させて自動走行モードから手動走行モ
ードに移行する過程で、運転者の運転操作の状態を検出
し、検出された運転者の運転操作の状態が所定の基準状
態から外れたことが判定されたときに、手動走行モード
への移行を禁止するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動走行車両制御
装置に係り、詳しくは、車両の走行状態及び車両外界の
状況の認識結果に基づいて車両の走行制御が行われる状
態から、運転者の操作による手動運転での走行状態に切
換えるようにした自動走行車両制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、車両の走行状態（車速、姿勢等）
及び車両外界の状況（走行レーンの状況、車間距離等）
を各種センサからの検出情報や道路に設置したインフラ
から提供される情報に基づいて認識し、その認識結果に
基づいて車両の走行制御（操舵制御、駆動制御、制動制
御等）が行われる、所謂、自動走行車両が種々提案され
ている。このような、自動走行車両においては、常に自
動運転の状態ではなく、運転者の要求に応じて、運転者
の操作（ステアリング操作、アクセルペダル操作、ブレ
ーキペダル操作等）による手動運転での走行状態に復帰
させることが必要となる。

【０００３】このように、手動運転での走行状態に復帰
させることのできる自動走行車両として、従来、例え
ば、特開昭６４−４６１１１や特開平３−２８２７１２
に開示されるようなものが提案されている。前者の自動
走行車両では、車両の走行状態及び車両外界の状況の認
識結果に基づいて走行制御の行われる自動走行モードで
の走行中に所定の切換えスイッチ操作がなされたとき
に、この自動走行モードから運転者の操作による手動走
行モードに切換えられる。

【０００４】このような自動走行車両では、切換えスイ
ッチの操作により運転者の手動走行モードへの移行の意
思は確認できるものの、自動走行モードから手動走行モ
ードに急に切換えらることにより、運転者がモード切換
え直前の走行状態を安定的に維持するための手動操作を
瞬時に行わなければならない。このため、自動走行モー
ドから手動走行モードへの切換え時における運転者の精
神的、肉体的な負担が大きくなる。

【０００５】このような手動走行モードへの切換え時の
運転者の負担軽減のために、上記後者の自動走行車両で
は、自動走行モードから手動走行モードに切換える際
に、自動制御される操舵用アクチュエータからの操舵ト
ルクを緩慢に減少させている。このような走行モード切
換え時の操舵トルクの制御により、自動操舵制御から手
動の操舵操作への移行が徐々に行われるので、運転者
は、走行モード切換え時に安定した走行状態を保持する
ような手動の操舵操作を余裕をもって行うことができ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする問題点】しかし、自動走行モ
ードから手動走行モードに徐々に移行するものであって
も、運転者の運転技量や車両が走行する道路状況などに
よっては、走行状態を安定的に保持することが難しい場
合がある。このような場合に運転操作を完全に運転者に
任せてしまうことは（手動走行モードへの完全移行）、
運転者にまた余計な負担をかけることになってしまう。

【０００７】そこで、本発明の課題は、自動走行車両の
自動走行モードから手動走行モードに徐々に移行する際
に、運転者が走行状態を安定的に保持できる状況にある
場合に限って運転操作を完全に運転者に任せることので
きる自動走行車両制御装置を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、請求項１に記載されるように、モード切
換え手段の操作により、車両の走行状態及び車両外界の
状況の認識結果に基づいて車両走行制御が行われる自動
走行モードから運転者の運転操作によって車両走行を行
う手動走行モードに切換えるようにした自動走行車両制
御装置において、モード切換え操作があったときに、車
両走行に対する自動走行モードでの車両走行制御の寄与
する割合を徐々に低減させて自動走行モードから手動走
行モードに移行させるモード移行制御手段と、運転者の
運転操作の状態を検出する操作状態検出手段と、自動走
行モードから手動走行モードに移行している際に、操作
状態検出手段にて検出される運転者の運転操作の状態が
所定の基準状態から外れたか否かを判定する判定手段
と、該判定手段が運転者の運転操作の状態が所定の状態
から外れたと判定したときに、手動走行モードへの移行
を禁止するモード切換え禁止手段とを有するように構成
される。

【０００９】このような自動走行車両制御装置では、自
動走行モードにて走行制御がなされている状態で運転者
がモード切換え手段の操作を行うと、モード移行手段に
よって、車両走行に対する自動走行モードでの車両走行
制御の寄与する割合が徐々に低減させられて行く。そし
て、運転者の運転操作が車両走行に寄与する割合が徐々
に増大する。このような状況で、運転者の運転操作の状
態が所定の基準状態から外れると、自動走行モードから
手動走行モードへの移行が禁止される。その結果、自動
走行モードでの走行制御が引き続き続行される。

【００１０】また、自動走行モードから手動走行モード
への移行の過程で、運転者の運転操作が所定の基準状態
から外れない場合、手動走行モードへの完全な移行が行
われ、車両は運転者の運転操作に従った走行を行う。こ
のような自動走行車両制御装置では、自動走行モードか
ら手動走行モードに移行する際に、期待される運転操作
の状態（所定の基準状態）が得られない場合には、この
自動走行モードから手動走行モードへの移行が禁止され
るので、運転者の運転操作が不安定な状態で車両の走行
が継続されることが防止される。

【００１１】上記操作状態検出手段にて検出すべき運転
者の運転操作の状態は、操作すべき部位（ステアリン
グ、アクセルペダル、ブレーキペダル等）の操作量で
も、操作力のいずれでもよい。この検出すべき運転操作
の状態に応じて判定手段にて用いられる所定の基準状態
（基準の操作量、基準の操作力等）が決定される。車両
の運転操作は、道路の状態、運転者の技量等の種々の状
況により影響される。このように、種々の状況に運転操
作が影響されても、自動走行モードから手動走行モード
への移行可能か否かの適切な判定が行えるという観点か
ら、本発明は、請求項２に記載されるように、上記のよ
うな自動走行車両制御装置において、更に、運転操作に
影響を与える状況に応じて上記判定手段にて用いられる
所定の基準状態を変更する基準変更手段を有するように
構成することができる。

【００１２】このような自動走行制御装置では、より正
確な運転操作が要求される状況では、許容される運転操
作の基準となる基準状態の範囲がより狭くなるように当
該基準状態を変更することができる。一方、特に正確な
運転操作が要求されない状況や、精度良く運転操作を行
うことが困難な状況（運転操作に対する外乱が予想され
る状況）では、その基準状態を広くなるように変更する
ことができる。

【００１３】運転操作に影響に与える状況としては、車
両外界の状況、運転者に起因するもの、車両に起因する
ものがある。車両外界の状況としては、路幅、レーン
幅、道路の整備状況、対向車線との隔壁の有無、道路の
曲率、路面の状況等が考えられ、運転者に起因するもの
として、運転者の運転技量や癖（運転操作の特性）、自
動走行モードでの車両走行状態の慣れの程度等が考えら
れる。また、車両に起因するものとして、車両の運動特
性（スポーティな車両の特性、通常の乗用車の特性等）
等が考えられる。

【００１４】特に、上記車両外界の状況に基づいて基準
状態を変更する場合、本発明に係る自動走行車両制御装
置は、請求項３に記載されるように、更に、車両が走行
する道路の状況を取得するための道路状況取得手段を有
し、上記基準変更手段は、該道路状況取得手段にて取得
された道路の状況に応じて基準状態を変更するように構
成することができる。

【００１５】道路状況取得手段は、例えば、インフラか
ら提供される道路状況に関する情報を受信する受信装置
や各種センサにて構成することができる。また、この道
路状況取得手段は、請求項４に記載されるように、車両
の走行位置における道路に関する情報を提供するナビゲ
ーションシステムを有するように構成することができ
る。

【００１６】この場合、ナビゲーションシステムにて提
供される走行位置での道路の種類（高速道路、国道、県
道等）から、路幅、レーン幅や、対向車線との隔壁の有
無等を推定することができる。また、同様に提供される
道路の規格、等級等から道路の整備状況を推定すること
ができる。更に、ナビゲーションシステムにて提供され
る走行位置での道路の形状から道路の曲率を取得するこ
とができる。

【００１７】また、運転者の運転技量や癖（運転操作の
特性）に基づいて基準状態を変更する場合、本発明は、
請求項５に記載されるように、更に、手動走行モード時
に運転者の運転操作の特性を取得する操作特性取得手段
を有し、上記基準変更手段は、該操作特性取得手段にて
取得された運転操作の特性に応じて基準状態を変更する
ように構成することができる。

【００１８】運転者の運転操作の状態が所定の基準状態
から外れていることが直ちに判定できるという観点か
ら、本発明は、請求項６に記載されるように、上記操作
状態検出手段は、車両の所定操作部位の運転者による操
作量を検出する操作量検出手段を有すると共に、上記判
定手段は、操作量検出手段にて検出された操作量と自動
走行モードにて走行制御を行った場合の目標操作量との
偏差を演算する偏差演算手段と、該偏差演算手段にて演
算される偏差が所定値を越えたときに、運転者の運転操
作の状態が所定の基準状態から外れたと判定する手段と
を有するように構成することができる。

【００１９】このような自動走行車両制御装置では、車
両の所定操作部位の操作量と自動走行モードにて走行制
御を行った場合目標操作量との偏差が所定値を越える
と、直ちに基準状態から外れたと判定され、自動走行モ
ードから手動走行モードへの移行が禁止される。車両の
所定操作部位は、ステアリング、アクセルペダル、ブレ
ーキペダル等任意に選定することができる。また、この
場合、基準状態を表す所定値は、最大限許容される値に
設定することが好ましい。

【００２０】更に、運転操作の不安定な状態がある程度
続いたときにその運転操作の状態が基準状態から外れた
と判定できるという観点から本発明は、請求項７に記載
されるように、上記操作状態検出手段は、車両の所定操
作部位の運転者による操作量を検出する操作量検出手段
を有すると共に、上記判定手段は、操作量検出手段にて
検出された操作量と自動走行モードにて走行制御を行っ
た場合の目標操作量との偏差を所定のタイミングで連続
的に演算する偏差演算手段と、該偏差演算手段にて演算
された偏差が所定値を越える回数が所定回数以上となっ
たときに運転者の運転操作の状態が所定の基準状態から
外れたと判定する手段とを有するように構成することが
できる。

【００２１】このような自動走行車両制御装置では、車
両の所定操作部位の操作量と自動走行モードにて走行制
御を行った場合目標操作量との偏差が所定値を越える回
数が所定回数以上となったときに、運転操作の状態が基
準状態から外れたと判定され、自動走行モードから手動
走行モードへの移行が禁止される。上記偏差の基準を表
す所定値は、正常な偏差の上限値に設定されることが好
ましい。また、偏差が所定値を越える許容回数（所定回
数）は、例えば、実験的に定められる。

【００２２】更に、直線道路を走行する等運転操作を行
わずにすむような状況でも、運転操作の状態が基準状態
から外れたか否かを的確に判定できるようにするという
観点から、本発明は、請求項８に記載されるように、自
動走行モードから手動走行モードに移行する間に運転者
が所定量以上の運転操作を行わなくてもよい状況である
か否かを判定する運転状況判定手段と、該運転状況判定
手段が所定量以上の運転操作を行わなくてもよい状況で
あることを判定したときに、自動走行モードでの走行制
御の制御目標値に、車両の進路を著しく乱さない程度の
外乱を重畳する外乱付加手段と、該外乱付加手段にて付
加される外乱に基づいて判定手段で用いられる基準状態
を変更する基準変更手段とを有するように構成すること
ができる。

【００２３】このような自動走行車両制御装置では、例
えば、車両が直線道路を走行する場合等でほとんどステ
アリングの操作が必要ない（常時中立位置に保持され
る）ような場合であると判定されると、自動走行モード
での走行制御の制御目標値に車両の進路を著しく乱さな
い程度の外乱が重畳される。このような状態で自動走行
モードから手動走行モードに移行する際に、正常な運転
者は、その外乱を打ち消すように運転操作（ステアリン
グ操作）を行うはずである。従って、この外乱に基づい
て判定手段で用いられる基準状態を変更することによ
り、外乱を打ち消すような運転操作が行われているか否
かを判定することができるようになる。

【００２４】この外乱を打ち消すような運転操作が行わ
れていないと判定された場合、運転者の運転操作の状態
が基準状態から外れたと判定され、自動走行モードから
手動走行モードへの移行が禁止される。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の一形態を図
面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施の一形態
に係る自動走行車両制御装置を表すブロック図である。
図１において、制御ユニット１０には、センサ群１００
からの検出情報及びナビゲーションシステム２０からの
走行位置に関する情報が提供されている。センサ群１０
０は、車速を検出するための車速センサ、車両の進路の
状態（車間距離、走行レーン内の位置、道路の状態等）
を検出するための進路センサ、車両のヨーレートを検出
するためのヨーレートセンサ、車両の上下方向のＧ（加
速度）を検出するための上下Ｇセンサ、サスペンション
のストロークを検出するためのサスペンションストロー
クセンサ等を含んでいる。ナビゲーションシステム２０
には、ＧＰＳ（Global Posisioning System ）受信機２
１が接続されている。ナビゲーションシステム２０はこ
のＧＰＳ受信機２１での受信信号に基づいて走行位置を
演算し、その走行位置を道路地図情報と共に制御ユニッ
ト１０に提供する。

【００２６】制御ユニット１０は、自動走行モードにお
いて、上記センサ群１００からの検出信号及びナビゲー
ションシステム２０からの情報に基づいて車両の走行状
態や車両外界の状況を認識し、その認識結果に基づいて
車両の走行制御を行う。具体的には、制動系３０の制御
（制動圧制御）、駆動系４０の制御（アクセル制御）及
び操舵系５０の制御（ステアリング制御）を行う。

【００２７】例えば、操舵系５０は、アクチュエータＥ
ＣＵ５１、ステアリング５４の操作トルクＴｒを検出す
るためのトルクセンサ５２及び車輪操舵機構５３を有し
ている。この車輪操舵機構５３はステアリング５４に結
合し、ステアリング５４の操作に応じた操舵角となるよ
うに車輪操舵を行う。また、この車輪操舵機構５３は、
アクチュエータＥＣＵ５１からの駆動信号Ｓｖによって
駆動される自動操舵モータを内蔵しており、上記自動走
行モードにおいて、ステアリング５４の操作に係わら
ず、車輪操舵を行えるようになっている。車輪操舵機構
５３は、更に、操舵角を検出する操舵角センサも内蔵し
ており、操舵角センサからの検出信号（検出操舵角）θ
がアクチュエータＥＣＵ５１に提供される。

【００２８】アクチュエータＥＣＵ５１は、制御ユニッ
ト１０からの制御信号及び操舵角センサからの検出信号
θに基づいて車両が走行レーン内を走行するように自動
操舵モータの駆動制御（Ｓｖ）を行う。制御ユニット１
０には、更に、モード切換えスイッチ１１、強制手動移
行スイッチ１２及び手動移行解除スイッチ１３が接続さ
れている。上述した自動走行モードにおいて、モード切
換えスイッチ１１が操作されると、制御ユニット１０
は、運転者の運転操作の状況を確認しつつ、自動走行モ
ードから運転者の運転操作によって車両走行がなされる
手動走行モードへの移行制御を行う。この手動走行モー
ドへの移行制御の詳細については後述するが、基本的に
は、車両走行に対する自動走行モードでの車両走行制御
の寄与する割合が徐々に低減される。

【００２９】強制手動移行スイッチ１２が操作される
と、制御ユニット１０は、運転者の運転操作の状況を確
認することなく強制的に手動走行モードに移行するため
の制御を行う。また、自動走行モードから手動走行モー
ドに移行している際に、手動移行解除スイッチ１３が操
作されると、制御ユニット１０は、手動走行モードへの
移行制御を中断して、自動走行モードに復帰させる。

【００３０】制御ユニット１０は、図２に示す手順に従
って、自動走行モードから手動走行モードへの移行制御
を行う。図２において、自動走行モードにおいて、制御
ユニット１０は、センサ群１００からの検出情報及びナ
ビゲーションシステム２０からの位置情報等から車両の
走行状態、道路状況等を取得しながら、モード切換えス
イッチ１１が操作されたか否かを判定している（Ｓ１、
Ｓ２、Ｓ３）。この状態において、運転者が手動運転操
作による走行を希望するためにモード切換えスイッチ１
１を操作すると、制御ユニット１０は、後述するような
各種パラメータ（手動走行モードへの移行可否の監視処
理で用いられる）の初期化を行こなう（Ｓ４）。そし
て、制御ユニット１０は、更に、センサ群１００及びナ
ビゲーションシステム２０からの情報から取得された車
両外界の状態が手動走行モードへの移行可否の監視を行
うのに適した状態かどうかを判定する（Ｓ５０）。

【００３１】例えば、直進道路が長く続く場合、実質的
にステアリング操作を行わなくてもよい（中立位置に保
持）。このような状況では、運転者が行うステアリング
操作の状態からそのステアリング操作を完全に運転者に
任せてよいか否かが判定できない。即ち、このように直
進道路が長く続く状態は、手動走行モードへの移行可否
の監視を行うのに適した状態ではない。ステップＳ５０
での処理は、このように車両外界の状態が自動走行モー
ドから手動走行モードへの移行可否の監視を行うのに適
した状態であるかどうかを判定するための処理であり、
その詳細は後述する。

【００３２】車両外界の状態が手動走行モードへの移行
可否の監視を行うのに適した状態であると判定されると
（Ｓ５０、ＯＫ）、制御ユニット１０は、手動走行モー
ドに移行するための処理を開始する（Ｓ６）。この自動
走行モードから手動走行モードに移行するための処理で
は、図４に示すように、車両走行に対する自動走行モー
ドでの走行制御の寄与する割合Ｑ１（％）を徐々に低減
させている。この自動走行モードでの走行制御の寄与す
る割合Ｑ１を徐々に低減させる結果、車両走行に対する
運転者の手動操作の寄与する割合Ｑ２（％）が徐々に増
大する。そして、移行開始時（ｔ０）では、自動走行モ
ードでの走行制御の寄与する割合Ｑ１が１００％で、運
転者の手動操作の寄与する割合Ｑ２が０％であったもの
が、手動走行モード移行完了時（ｔ１）では、自動走行
モードでの走行制御の寄与する割合Ｑ１が０％で、運転
者の手動操作の寄与する割合Ｑ２が１００％となる。

【００３３】上記のような態様での自動走行モードから
手動走行モードでの移行を実現するために、制御ユニッ
ト１０は、制動系３０、駆動系４０及び操舵系５０に対
する自動制御ゲインＧを上記自動走行モードでの走行制
御の寄与する割合Ｑ１の特性に従って低下させている。
即ち、上記特性Ｑ１に従って自動制御ゲインＧの減少量
ΔＧを決定し（Ｓ７）、自動制御ゲインＧからその減少
量ΔＧを減算して（Ｓ８）最終的な自動制御ゲインＧを
決めている。この自動制御ゲインＧが決まると、この自
動制御ゲインＧに応じたレベルの制御信号が制動系３
０、駆動系４０及び操舵系５０に供給される。

【００３４】そして、制御ユニット１０は、手動走行モ
ードへの移行可否の監視処理（Ｓ９０）を行った後に、
その自動制御ゲインＧが所定の閾値Ｇ_th（通常ゼロに近
い値）に達したかどうかを判定する（Ｓ１０）。制御ユ
ニット１０は、自動制御ゲインＧが閾値Ｇ_thに達するま
で、上記のように手動走行モードへの移行可否の監視処
理（Ｓ９０）を行いつつ、自動制御ゲインＧを低下させ
る処理（Ｓ７、Ｓ８）を繰り返す。

【００３５】このように自動制御ゲインＧが徐々に低下
して行くと、自動走行モードでの走行制御の車両走行に
対する寄与の割合Ｑ１が徐々に低下する一方、手動操作
の車両走行に対する寄与の割合Ｑ２が徐々に増大する。
そして、自動制御ゲインＧが閾値Ｇ_thに達すると（Ｓ１
０、ＹＥＳ）、手動走行モードに完全に移行される（Ｓ
１１）。以後、運転者は、自らの運転操作（ステアリン
グ操作、アクセルペダル操作、ブレーキペダル操作）に
よって車両を走行させる。その後、手動走行モードへの
移行可否の監視処理（Ｓ９０）にて用いられた各最終的
なパラメータの値が制御ユニット１０内のメモリに記憶
（登録）される（Ｓ１２）。

【００３６】上記手動走行モードへの移行可否の監視処
理（Ｓ９０）は、例えば、図３に示す手順に従って行わ
れる。図３において、センサ群１００及びナビゲーショ
ンシステム２０からの車両走行情報、車両外界の状態を
表す情報、更に、後述するような操作外乱に関する情報
等が取得される（Ｓ９１）。そして、この取得された情
報に基づいて各パラメータＸ_ov、Ｘ_th、Ｎ_th、Ｆ_min 、
Ｆ_max の値が演算されて設定される（Ｓ９２）。これら
の各パラメータは、運転者の許容される運転操作の基準
値（基準状態）を表す。

【００３７】具体的には、パラメータＸ_ovは、自動制御
目標操作量Ｘ_d と運転者の実際の操作量Ｘ_m との許容最
大偏差を表し、パラメータＸ_thは、正常な操作状態にお
ける自動制御目標操作量Ｘ_d と運転者の実際の操作量Ｘ
_m との偏差の上限値（正常値判定閾値）を表す。また、
パラメータＮ_thは、上記正常判定閾値Ｘ_thを越えるよう
な操作の許容回数の閾値（手動移行閾値）を表す。更
に、パラメータＦ_min とＦ_max は、自動制御目標操作量
（期待値）Ｆ_d と運転者の実際の操作力Ｆ_m との偏差の
許容最小値（操作力許容最小偏差）と許容最大値（操作
力許容最大偏差）を表す。

【００３８】上記のように正常な運転操作の基準となる
各パラメータの値は、各操作部位（ステアリング、ブレ
ーキペダル、アクセルペダル等）について設定される。
以下、ステアリング操作を例にして手動走行モードへの
移行可否の監視処理の手順を説明する。なお、他の操作
部位（ブレーキペダル、アクセルペダル等）についても
ほぼ同様の手順にて手動走行モードへの移行可否の監視
処理を行うことができる。

【００３９】自動走行モードでの制御目標操舵角Ｘ_d と
操舵角センサからの検出操舵角Ｘ_mとの偏差｜Ｘ_d −Ｘ
_m ｜が演算され、その偏差が操舵角最大許容偏差Ｘ_ov以
下であるかどうかが判定される（Ｓ９３）。この偏差が
操舵角最大許容偏差Ｘ_ov以下である場合には（Ｓ９３、
ＮＯ）、上記偏差｜Ｘ_d −Ｘ_m ｜が操舵角正常値判定閾
値Ｘ_thを越えているかどうかが判定される（Ｓ９４）。
ここで、当該偏差が操舵角正常値判定閾値Ｘ_th以下であ
る場合（Ｓ９４、ＮＯ）、更に、自動走行モードでの制
御目標操舵トルクＦ_d とトルクセンサ５２からの検出操
舵トルクＦ_m （Ｔｒ）との偏差｜Ｆ_d −Ｆ_m ｜が演算さ
れ、この偏差が操舵トルク許容最小値Ｆ _min 以上で操舵
トルク許容最大値Ｆ_max 以下の範囲にあるか否かが判定
される（Ｓ９５）。

【００４０】ここで、当該偏差が許容最小値Ｆ_min 以上
で許容最大値Ｆ_max 以下の範囲にあれば（Ｓ９５、ＹＥ
Ｓ）、運転者のステアリング操作が適正な範囲にあると
して、自動走行モードから手動走行モードへの移行処理
が続行される（図２における、Ｓ７、Ｓ８、Ｓ１０）。
上記のようにして、手動走行モードへの移行可否の監視
と共に、手動モードへの移行の処理が行われる過程（Ｓ
７、Ｓ８、Ｓ９０、Ｓ１０）で、移行可否の監視におい
て、ステアリングの操舵角Ｘ_m （θ）と自動制御目標操
舵角Ｘ_d との偏差が操舵角最大許容偏差Ｘ_ovを越えてし
まった場合、または、ステアリングの操舵トルクＦ_m と
自動制御目標操舵トルクＦ_d （Ｔｒ）との偏差が許容最
小偏差Ｆ _min 以上で許容最大偏差Ｆ_max 以下の範囲から
外れた場合、運転者のステアリング操作が適切ではない
として、手動走行モードへの移行が禁止される（図２に
おけるＳ９０、ＮＧ）。

【００４１】即ち、自動走行モードでの走行制御が車両
走行に寄与する割合Ｑ１が１００％となるように、自動
制御ゲインＧが最大値Ｇ_max に復帰される（Ｓ１３）。
そして、上記手動走行モードへの移行可否の監視処理で
設定された最終的な各パラメータＸ_ov、Ｘ_th、Ｎ_th、Ｆ
_min 、Ｆ_max の値が制御ユニット１０内に登録され（Ｓ
１４）、自動走行モードでの走行制御が行われる。

【００４２】また、ステアリングの操舵角Ｘ_m （θ）と
自動制御目標操舵角Ｘ_d との偏差が操舵角許容最大偏差
Ｘ_ov以下で操舵正常値判定閾値Ｘ_th以上の範囲にある場
合、内部カウンタのカウント値Ｎ_x が＋１だけインクリ
メントされる（図３におけるＳ９６）。そして、このカ
ウント値Ｎ_x が手動移行閾値Ｎ_thを以上となったか否か
が判定される（Ｓ９７）。このように、上記実際のステ
アリングの操舵角Ｘ_mと目標操舵角Ｘ_d との偏差が上記
範囲（Ｘ_ov≦Ｘ_d −Ｘ_m ≦Ｘ_th）となる毎に、上記カウ
ント値Ｎ_x がインクリメントされ、そのカウント値Ｎ_x
が手動移行閾値Ｎ_th以上となると（Ｓ９７、ＹＥＳ）、
運転者のステアリング操作が不安定であるとして、手動
走行モードへの移行が禁止される（図２におけるＳ９
０、ＮＧ）。

【００４３】上述したような手動走行モードへの移行可
否の監視処理（Ｓ９０）では、車両走行に対する運転者
の運転操作の寄与の割合が徐々に増大する過程で、図５
に示すように、運転操作量が自動制御目標操作量Ｘ_d を
中心とした所定の範囲（Ｘ_d＋Ｘ_ovとＸ_d −Ｘ_ovとの
間）内にある場合（Ｃ１）、運転者の運転操作が適正で
あるとして手動走行モードに完全に移行される。一方、
運転操作量が上記範囲（Ｘ_d ＋Ｘ_ovとＸ_d −Ｘ_ovとの
間）を越える場合（Ｃ２）、運転者の運転操作が適当で
ないとして手動走行モードへの移行が直ちに禁止され
る。

【００４４】また、運転者の運転操作量が上記範囲（Ｘ
_d ＋Ｘ_ovとＸ_d −Ｘ_ovとの間）内にある場合であって
も、自動制御目標値Ｘ_d を中心とした更に狭い範囲（Ｘ
_d ＋Ｘ _thとＸ_d −Ｘ_thとの間）から外れる回数が所定回
数Ｎ_thを越えると、運転操作が不安定であるとして、手
動走行モードへの移行が禁止される。従って、運転者の
運転操作が、車両の走行状態を安定的に保持できる状況
である場合に限って、自動走行モードから、運転操作が
運転者に任される手動走行モードに移行される。

【００４５】なお、運転操作が正常と判定される運転操
作量の範囲（Ｘ_d ＋Ｘ_ovとＸ_d −Ｘ _ovとの間）は、これ
に限定されない。例えば、操舵角を監視する場合等、ス
テアリングの切り側と戻し側の各許容範囲を安全性を考
慮して異ならせることもできる。この場合、正常と判定
される運転操作量の範囲は、制御目標値Ｘ_d に対して、
例えば、Ｘ_d ＋Ｘ_ov1 とＸ_d −Ｘ_ov2 （Ｘ_ov1 ＜
Ｘ_ov2 ）のように設定することができる。

【００４６】自動制御ゲインＧを徐々に低減して行く過
程（手動走行モードへの移行する過程）で繰り返される
手動走行モードへの移行可否の監視処理（Ｓ９０）にお
いて、運転者の運転操作の適否を判定するための基準と
なる各パラメータＸ_ov、Ｘ_th、Ｎ_th、Ｆ_min 、Ｆ
_max は、例えば、次のようにして決められる（図３にお
けるステップＳ９１、Ｓ９２での処理）。

【００４７】車両が走行する道路の路幅、レーン幅が狭
い場合、高い走行精度が要求されるので、運転操作の許
容範囲を表す上記各パラメータは比較的小さい値に（基
準状態は比較的狭く）設定される。道路の整備状況（路
面の状況）が悪い場合、運転操作に加わる外乱が大きく
なるので、上記パラメータＸ_th、Ｎ_th は比較的大きい
値に（基準状態は比較的広く）設定される。また、対向
車線との隔壁がある場合、対向車線への逸脱の可能性が
低くなるので、隔壁がない場合に比べて上記各パラメー
タは大きい値に設定することができる。更に、道路の曲
率が大きい場合、運転操作への外乱が加わりやすくなる
ので、上記パラメータＸ_th、Ｎ_thは比較的大きい値に設
定される。

【００４８】ナビゲーションシステム２０から提供され
る高速道路、国道、県道等の情報から上記路幅、レーン
幅を推定することができる。また、同様に提供される道
路の規格、等級等から道路の整備状況を推定することが
できる。この道路の整備状況（路面の荒れ具合）は、上
下Ｇセンサ、サスペンションストロークセンサからの検
出信号に基づいて直接検出することもできる。更に、ナ
ビゲーションシステム２０から提供される高速道路、国
道、県道の別、規格、等級等から対向車線との隔壁の有
無を推定することができ、ナビゲーションシステム２０
からの道路地図情報から道路の曲率を判定することもで
きる。

【００４９】手動走行モードでの走行時に、運転者の運
転技量や癖を、自動走行モードでの制御目標操作量と実
際の運転操作量との偏差等に基づいて判断することがで
きる。そして、この運転者の運転技量や癖に基づいて運
転操作の許容範囲を表す各パラメータの値を決めること
ができる。この運転者に対応した各パラメータは制御ユ
ニット１０内のメモリ（書き込み可能なＲＯＭ（ＥＥＰ
ＲＯＭ）等）に予め格納される。自動走行モードから手
動走行モードへの移行時に、シートポジション等の情報
から運転者を特定して、各パラメータが上記メモリから
読みだされ、手動操作モード移行可否の監視処理（Ｓ９
０）において用いられる。

【００５０】また、自動走行モードでの走行状態が長く
続いた場合、運転者の手動運転への慣熟が必要なことか
ら、自動走行モードから手動走行モードに移行する初期
の段階において、上記パラメータＸ_th、Ｎ_th等は比較的
大きい値に（運転操作の許容範囲を表す基準状態は比較
的広く）設定される。更にまた、車両の種類によって、
例えば、操舵角とヨーレートとの関係等の運動特性が異
なる。この場合、操舵角の変化に対してヨーレートの変
化が大きい運動特性の車両ほどパラメータＸ_th、Ｘ_ovが
比較的小さい値に（運転操作の許容範囲を表す基準状態
は狭く）設定される。

【００５１】なお、ステップＳ１２及びＳ１４にて登録
された各最終パラメータの値は、例えば、次回の自動走
行モードから手動走行モードへの移行処理における各パ
ラメータの初期値として用いられる。また、上記手動走
行モードに完全に移行させるための最終的な条件となる
自動制御ゲインの閾値Ｇ_thは、各操作部位の必要操作力
（Ｆ_min からＦ_max までの範囲）の大きさに逆比例の関
係に従って決定される。これは、必要操作力が大きい場
合に当該閾値Ｇ_thが大きいと、手動走行モードへの切換
え時に操作力の変化が大きく、運転操作の混乱を招くお
それがあるからである。

【００５２】例えば、完全に手動走行モードに移行する
ための最終の条件となる上記閾値Ｇ _thを適当な値（大き
めの値）に設定すると、手動走行モードに切換わる際に
操作部位に自動制御ゲインＧ_thに対応した力が瞬時に加
わる。このときの操作部位から伝わる感触によって運転
者は完全に手動運転に移行したことを認識することがで
きる。

【００５３】上述したような処理（図３参照）の過程で
行われる手動走行モードへの移行可否の監視の適否を判
定する処理（Ｓ５０）は、例えば、図６に示す手順に従
って行われる。図６において、ナビゲーションシステム
２０からの情報に基づいて、車両が現在走行している道
路が直進路であるか否かが判断される（Ｓ５１）。これ
は、直進路では、ステアリング操作が実質的に行われな
いので、運転者のステアリング操作から手動走行モード
への移行可否が判断できないことに起因している。

【００５４】もし、車両が現在走行している道路が直進
路である場合（Ｓ５１、ＹＥＳ）、更に、ナビゲーショ
ンシステム２０からの情報に基づいて進行方向の近い位
置（現在の地点から所定距離以内）に所定の曲率以上の
コーナが存在するか否かが判定される（Ｓ５２）。も
し、該当するコーナが存在する場合、車両がそのコーナ
に入るまで手動走行モードへの移行可否の監視処理（Ｓ
９０）の開始を遅延させるように必要な制御情報の設定
を行う（Ｓ５３）。一方、進行方向の近い位置に特にコ
ーナが存在しない場合には、現在車両が走行している道
路の状況は、手動走行モードへの移行可否の監視処理
（Ｓ９０）には適していない（ＮＧ）と判定される。

【００５５】現在車両が走行している道路が直進路では
ない場合、更に、ナビゲーションシステム２０からの情
報に基づいて当該道路が下り坂であるか否かが判断され
る（Ｓ５４）。これは、下り坂の場合、アクセルペダル
及びブレーキペダルを操作しないで惰性で走行する場合
があり、この場合、運転者のアクセルペダル及びブレー
キペダルの操作から手動走行モードへの移行可否が判断
できないことに起因している。

【００５６】もし、現在車両の走行している道路が下り
坂である場合、当該下り坂の傾斜度に基づいてブレーキ
ペダルやアクセルペダルに一定以上の操作が期待できる
かどうかが判断される（Ｓ５５）。現在車両が走行して
いる下り坂では一定以上のブレーキペダルやアクセルペ
ダルの操作が期待できない場合、更に、ナビゲーション
システム２０からの情報に基づいて進行方向の近い位置
（現在の地点から所定距離以内）に一定以上のブレーキ
ペダルやアクセルペダルの操作が期待できる道路傾斜度
の変化があるか否かが判定される（Ｓ５６）。もし、該
当する道路傾斜度の変化がある場合、車両がその道路傾
斜度の地点に入るまで手動走行モードへの移行可否の監
視処理（Ｓ９０）の開始を遅延させるように必要な制御
情報の設定を行う（Ｓ５７）。

【００５７】一方、進行方向の近い位置に該当する道路
傾斜度の地点が存在しない場合には、現在車両が走行し
ている道路の状況は、手動走行モードへの移行可否の監
視処理（Ｓ９０）には適していない（ＮＧ）と判定され
る。上記の処理において、現在車両が走行している道路
が、直進路でなくかつ下り坂でないと判断された場合、
直進路であっても前方近くにコーナがある場合、また、
下り坂であっても、所定のアクセルペダル、ブレーキペ
ダルの操作が期待される場合、更に、前方近くにブレー
キペダルやアクセルペダルの操作が期待できる傾斜度の
変化がある場合には、上述した手動走行モードへの移行
可否の監視処理（Ｓ９０）が実行される。

【００５８】なお、この例では、原則的に、直進路では
なく、かつ下り坂でない場合（Ｓ５１、Ｓ５４、Ｎｏ）
に、当該監視処理（Ｓ９０）を実行するように判定して
いが、監視処理の適否の判定の基準は、これに限定され
ない。例えば、直進路、または、下り坂でない場合のい
ずれか一方の条件であっても、いずれかの状況（直進
路、下り坂以外）での運転者の運転操作に基づいて手動
モードへの移行可否の判定を行うことは可能である（監
視処理（Ｓ９０）の実行が可能であると判定できる）。

【００５９】また一方、現在車両が走行している道路の
状態が手動走行モードへの移行可否の監視処理（Ｓ９
０）には適していないと判定された場合（Ｓ５０、Ｎ
Ｇ）、手動強制移行処理（Ｓ１５０）が行われる（図２
参照）。この手動強制移行処理（Ｓ１５０）は、例え
ば、図７に示す手順に従って行われる。図７において、
まず、手動走行モードへの移行確認のアナウンス（音
声）、例えば、「手動走行に移行する場合は、強制手動
移行スイッチ１２を操作してください」というアナウン
スが行われる（Ｓ１５１）。このアナウンスがなされた
後、所定時間内に強制手動移行スイッチ１２の操作が行
われるか否かが判定される（Ｓ１５２）。

【００６０】ここで、運転者が強制手動スイッチ１２の
操作を行うと、制御ユニット１０は、運転者の手動走行
モードへの移行希望を最終的に確認したとして、手動走
行モードへの移行処理を開始する（Ｓ１５３）。この手
動走行モードへの移行処理は、前述した処理（図２にお
けるＳ７、Ｓ８、Ｓ１０）と同様に、自動制御ゲインＧ
の減少量ΔＧが図４に示す特性Ｑ１に従って決定され
（Ｓ１５４）、この減少量ΔＧを自動制御ゲインＧから
減算することで減少された自動制御ゲインＧが得られる
（Ｓ１５５）。そして、自動制御ゲインＧが所定の閾値
Ｇ_th以下になたっかを確認しつつ（Ｓ１５６）、減少量
ΔＧの決定及び減少量ΔＧの減算の各処理が繰り返され
る。その結果、自動走行モードでの自動制御ゲインＧが
徐々に減少され（自動モードでの走行制御の割合が低減
され）、車両走行が手動操作に基づいてなされる手動走
行モードに徐々に移行する。

【００６１】減少される自動制御ゲインＧが所定の閾値
Ｇ_th以下になると、完全に手動走行モードに移行されう
る（Ｓ１５７）。以後、運転者の運転操作（ステアリン
グ操作、ブレーキペダル操作、アクセルペダル操作等）
に基づいた車両走行がなされる。一方、上記手動走行モ
ードへの移行確認のためのアナウンスがなされた後に強
制手動移行スイッチ１２の操作がなされなかった場合
（Ｓ１５２、ＮＯ）、制御ユニット１０は、制動系３
０、駆動系４０及び操舵系５０に対する制御信号に対し
て外乱信号を重畳する。この外乱信号は、車両の走行状
態を著しく乱さない程度の外乱を各系３０、４０及び５
０に与えるようなものに設定される。その後、手動走行
モードへの移行処理が開始される（図２におけるＳ
６）。

【００６２】この場合、自動制御ゲインＧを徐々に減少
させて行く処理が前述と同様に行われる（Ｓ７、Ｓ
８）。そして、手動走行モードへの移行可否の監視処理
（Ｓ９０）は、次のようになされる。即ち、運転操作が
適正でるか否かの判定基準を表す各パラメータを決定す
る際（図３におけるＳ９１、Ｓ９２）、各パラメータに
上記外乱信号に基づいた各系への外乱を打ち消すだけの
操作量を加味する。それにより、運転者が上記外乱を打
ち消すだけの操作量Ｘ_m を行わなければ、運転者の操作
が適正であるとは判断されず（Ｓ９３、Ｓ９４、Ｓ９
６、Ｓ９７等）、手動走行モードへの移行が禁止され
る。

【００６３】手動走行モードへの移行可否の監視に適し
ていない走行状態（直進路等）であっても、上記のよう
に、通常の制御信号に外乱信号を付加し、その外乱信号
に基づいて運転操作の判定基準を変更することにより、
通常と同様に、手動走行モードへの移行可否の監視を行
うことができるようになる。なお、上記例において、図
２に示すステップＳ７、Ｓ８及びＳ１０での処理がモー
ド移行制御手段に対応し、トルクセンサ５２、操舵各セ
ンサ等が操作状態検出手段に対応し、図３に示すステッ
プＳ９３及び一連のステップＳ９４、Ｓ９６、Ｓ９７、
更に、ステップＳ９５の各処理が判定手段に対応し、図
２に示すステップＳ１３での処理がモード切換え禁止手
段に対応する。

【００６４】また、図３に示すステップＳ９２での処理
が基準変更手段に対応し、特に、センサ群１００、ナビ
ゲーションシステム２０からの情報を取得するためのス
テップＳ９１での処理が道路状況取得手段対応する。更
に、図６に示すステップＳ５１、Ｓ５２、Ｓ５４、Ｓ５
５、Ｓ５６での各処理が運転状況判定手段に対応し、図
７に示すステップＳ１５８での処理が外乱付加手段に対
応に対応する。

【００６５】

【発明の効果】以上、説明してきたように、各請求項に
記載される本発明によれば、自動走行モードから手動走
行モードに移行するための処理の過程で、運転者の操作
状態が所定の基準状態から外れた場合に、手動走行モー
ドへの移行を禁止するようにしたので、運転者の運転操
作が不安定な状態で車両の走行が継続されることが防止
される。その結果、運転者が走行状態を安定的に保持で
きる状況にある場合に限って運転操作を完全に運転者に
任せること（手動走行モードへの移行）ができるように
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態に係る自動走行車両制御
装置を示すブロック図である。

【図２】自動走行モードから手動走行モードに移行する
際に行われる処理の手順を示すフローチャートである。

【図３】図２に示す手動走行モードへの移行可否の監視
処理の詳細を示すフローチャートである。

【図４】自動走行モードから手動走行モードに移行する
過程における自動走行モードでの走行制御と手動操作の
車両走行に寄与する割合の推移を示す図である。

【図５】手動走行モードへの移行可否の判定の状態を示
す図である。

【図６】図２に示す手動走行モードへの移行可否の監視
に適した状態か否かを判定する処理の詳細な手順を示す
フローチャートである。

【図７】図２に示す手動強制移行処理の詳細な手順を示
すフローチャートである。

【符号の説明】

１０ 制御ユニット １１ モード切換えスイッチ １２ 強制手動移行スイッチ １３ 手動移行解除スイッチ ２０ ナビゲーションシステム ２１ ＧＰＳ受信機 ３０ 制動系 ４０ 駆動系 ５０ 操舵系 ５１ アクチュエータＥＣＵ ５２ トルクセンサ ５３ 車輪操舵機構 ５４ ステアリング

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】モード切換え手段の操作により、車両の走
   行状態及び車両外界の状況の認識結果に基づいて車両走
   行制御が行われる自動走行モードから運転者の運転操作
   によって車両走行を行う手動走行モードに切換えるよう
   にした自動走行車両制御装置において、 モード切換え操作があったときに、車両走行に対する自
   動走行モードでの車両走行制御の寄与する割合を徐々に
   低減させて自動走行モードから手動走行モードに移行さ
   せるモード移行制御手段と、 運転者の運転操作の状態を検出する操作状態検出手段
   と、 自動走行モードから手動走行モードに移行している際
   に、操作状態検出手段にて検出される運転者の運転操作
   の状態が所定の基準状態から外れたか否かを判定する判
   定手段と、 該判定手段が運転者の運転操作の状態が所定の状態から
   外れたと判定したときに、手動走行モードへの移行を禁
   止するモード切換え禁止手段とを有する自動走行車両制
   御装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の自動走行車両制御装置にお
   いて、 更に、運転操作に影響を与える状況に応じて上記判定手
   段にて用いられる所定の基準状態を変更する基準変更手
   段を有する自動走行車両制御装置。
3. 【請求項３】請求項２記載の自動走行車両制御装置にお
   いて、 更に、当該車両が走行する道路の状況を取得するための
   道路状況取得手段を有し、 上記基準変更手段は、該道路状況取得手段にて取得され
   た道路の状況に応じて基準状態を変更するようにした自
   動走行車両制御装置。
4. 【請求項４】請求項３記載の自動走行車両制御装置にお
   いて、 上記道路状況取得手段は、車両の走行位置における道路
   に関する情報を提供するナビゲーションシステムを有す
   る自動走行車両制御装置。
5. 【請求項５】請求項２記載の自動走行車両制御装置にお
   いて、 更に、手動走行モード時に運転者の運転操作の特性を取
   得する操作特性取得手段を有し、 上記基準変更手段は、該操作特性取得手段にて取得され
   た運転操作の特性に応じて基準状態を変更するようにし
   た自動走行車両制御装置。
6. 【請求項６】請求項１乃至５いずれか記載の自動走行車
   両制御装置において、 上記操作状態検出手段は、車両の所定操作部位の運転者
   による操作量を検出する操作量検出手段を有すると共
   に、 上記判定手段は、操作量検出手段にて検出された操作量
   と自動走行モードにて走行制御を行った場合の目標操作
   量との偏差を演算する偏差演算手段と、 該偏差演算手段にて演算される偏差が所定値を越えたと
   きに、運転者の運転操作の状態が所定の基準状態から外
   れたと判定する手段とを有する自動走行車両制御装置。
7. 【請求項７】請求項１乃至５いずれか記載の自動走行車
   両制御装置において、 上記操作状態検出手段は、車両の所定操作部位の運転者
   による操作量を検出する操作量検出手段を有すると共
   に、 上記判定手段は、操作量検出手段にて検出された操作量
   と自動走行モードにて走行制御を行った場合の目標操作
   量との偏差を所定のタイミングで連続的に演算する偏差
   演算手段と、 該偏差演算手段にて演算された偏差が所定値を越える回
   数が所定回数以上となったときに運転者の運転操作の状
   態が所定の基準状態から外れたと判定する手段とを有す
   る自動走行車両制御装置。
8. 【請求項８】請求項１記載の自動走行車両制御装置にお
   いて、 自動走行モードから手動走行モードに移行する間に運転
   者が所定量以上の運転操作を行わなくてもよい状況であ
   るか否かを判定する運転状況判定手段と、 該運転状況判定手段が所定量以上の運転操作を行わなく
   てもよい状況であることを判定したときに、自動走行モ
   ードでの走行制御の制御目標値に、車両の進路を著しく
   乱さない程度の外乱を重畳する外乱付加手段と、 該外乱付加手段にて付加される外乱に基づいて判定手段
   で用いられる基準状態を変更する基準変更手段とを有す
   る自動走行車両制御装置。