具体实施方式

以下，参照附图来说明基于本发明的实施方式的自动驾驶控制系统。

[系统结构]

首先，参照图1来说明基于本发明的实施方式的自动驾驶控制系统的结构。图1是表示基于本发明的实施方式的自动驾驶控制系统的概略结构的框图。

自动驾驶控制系统100构成为使车辆(以下适当称为“本车辆”。)1自动驾驶。在一个例子中，自动驾驶控制系统100构成为在行驶路上设定用于使车辆1行驶的行驶路径，以使车辆1沿着该行驶路径行驶的方式进行自动驾驶控制。如图1所示，自动驾驶控制系统100具有ECU(Electronic Control Unit：电子控制单元)10、多个传感器类以及多个控制系统。

具体地说，多个传感器类中包括摄像机21、雷达22、用于检测车辆1的行为、由乘客进行的驾驶操作的车速传感器23、加速度传感器24、横摆角速度传感器25、转向角传感器26、加速器传感器27、制动器传感器28、方向盘压力传感器29。多个传感器类中还包括用于检测车辆1的位置的定位系统30、导航系统31、第一自动驾驶模式开关32以及第二自动驾驶模式开关33。多个控制系统中包括发动机控制系统41、制动器控制系统42、方向盘控制系统43、方向盘振动装置44。

另外，作为其它传感器类，也可以包括测定周边构造物相对于车辆1的距离及位置的周边声纳、测定车辆1的4个角部处的周边构造物的接近的角部雷达、对车辆1的车室内进行摄影的内部摄像机。

ECU 10基于从多个传感器类接收的信号执行各种运算，对发动机控制系统41、制动器控制系统42、方向盘控制系统43分别发送用于使发动机系统、制动器系统、方向盘系统适当地工作的控制信号。ECU 10由具备1个以上的处理器(典型的是CPU)、存储各种程序的存储器(ROM、RAM等)以及输入输出装置等的计算机构成。此外，ECU 10相当于本发明中的“控制器”的一例。

摄像机21对车辆1的周围进行摄影，输出图像数据。ECU 10基于从摄像机21接收到的图像数据，确定对象物(例如先行车辆(前方车辆)、后续车辆(后方车辆)、停车车辆、行人、行驶路、划分线(车道分界线、白线、黄线)、交通信号、交通标识、停止线、交叉路口、障碍物等)。此外，ECU 10也可以通过交通基础设施、车车间通信等从外部获取对象物的信息。由此，确定对象物的种类、相对位置、移动方向等。

雷达22测定对象物(特别是先行车辆、后续车辆、停车车辆、行人、行驶路上的落下物等)的位置及速度。作为雷达22，例如能够使用毫米波雷达。雷达22向车辆1的前进方向发送电波，接收发送波被对象物反射而产生的反射波。然后，雷达22基于发送波和接收波，测定车辆1与对象物之间的距离(例如车间距离)、对象物相对于车辆1的相对速度。此外，在本实施方式中，也可以代替雷达22而使用激光雷达、超声波传感器等来测定与对象物的距离、相对速度。另外，也可以使用多个传感器类来构成位置及速度测定装置。

此外，ECU 10基于由上述的摄像机21和雷达22获取的行驶路信息和障碍物信息，设定用于在自动驾驶(特别是第一自动驾驶模式)中使车辆1行驶的行驶路径。在此，行驶路信息例如包含关于行驶路的形状(直线、弯道、弯道曲率)、行驶路宽度、车道数、车道宽度、标识等中规定的行驶路的限制信息(限制速度等)、交叉路口、人行横道等的信息。另外，障碍物信息包含关于车辆1的行驶路上的障碍物(例如先行车辆、后续车辆、停车车辆、行人等在车辆1的行驶中有可能成为障碍的对象物)的有无、障碍物的移动方向、障碍物的移动速度等的信息。

车速传感器23检测车辆1的绝对速度。加速度传感器24检测车辆1的加速度。该加速度包括前后方向的加速度和横向的加速度(也就是说横向加速度)。此外，设加速度中不仅包括速度增加的方向的速度的变化率，还包括速度减少的方向的速度的变化率(也就是说减速度)。

横摆角速度传感器25检测车辆1的横摆角速度。转向角传感器26检测车辆1的方向盘的旋转角度(转向角)。ECU 10基于由车速传感器23检测出的绝对速度和由转向角传感器26检测出的转向角执行规定的运算，由此能够获取车辆1的横摆角。加速器传感器27检测驾驶员对加速器踏板的操作、具体地说该踏板的踏入量(加速器开度)。制动器传感器28检测驾驶员对制动器踏板的操作、具体地说该踏板的踏入量。方向盘压力传感器29是检测由驾驶员对方向盘赋予的压力(以下适当称为“方向盘压力”。)的压力传感器。此外，方向盘压力传感器29相当于本发明中的“方向盘传感器”的一例。

定位系统30是GPS系统和/或陀螺仪系统，检测车辆1的位置(当前车辆位置信息)。导航系统31在内部保存有地图信息，能够向ECU 10提供地图信息。ECU 10基于地图信息和当前车辆位置信息确定存在于车辆1的周围(特别是前进方向)的道路、交叉路口、交通信号、建筑物等。地图信息也可以被保存在ECU 10内。此外，导航系统31也用于获取上述的行驶路信息。

在本实施方式中，在使车辆1自动驾驶时，能够将自动化率不同的2个自动驾驶模式(第一自动驾驶模式和第二自动驾驶模式)选择性地应用于车辆1。第一自动驾驶模式是以自动方式进行车辆1的加速器操作、制动器操作以及方向盘操作的驾驶模式。另外，第二自动驾驶模式是与第一自动驾驶模式相比自动化率低的驾驶模式，是以手动方式进行车辆1的方向盘操作、且以自动方式进行车辆1的加速器操作和制动器操作的驾驶模式。例如，第二自动驾驶模式是以使车辆1维持规定车速(由驾驶员设定的车速)地行驶以及/或者使车辆1一边维持规定距离以上的车间距离、一边跟踪先行车辆的方式以自动方式控制车辆1的速度的驾驶模式。该第二自动驾驶模式相当于所谓的巡航控制(自动巡航)。另一方面，第一自动驾驶模式典型的是以使车辆1沿着在行驶路上设定的行驶路径行驶的方式对车辆1进行驾驶控制(行驶控制)的驾驶模式。例如，第一自动驾驶模式是除了能够实现通过上述的第二自动驾驶模式来实现的功能以外、还能够实现使车辆1以自动方式维持车道或者以自动方式变更车道的功能等的驾驶模式。

第一自动驾驶模式开关32是用于对车辆1设定第一自动驾驶模式的开关，第二自动驾驶模式开关33是用于对车辆1设定第二自动驾驶模式的开关。这些第一自动驾驶模式开关32和第二自动驾驶模式开关33是设置于方向盘、中央控制台等的按钮开关(按压开关)、设置于在车室内设置的显示部的触摸面板(在该情况下，驾驶员对触摸面板进行触摸操作来选择驾驶模式)等。此外，也可以使得能够通过驾驶员的声音来选择驾驶模式，在该情况下，对从麦克风输入的声音进行分析的处理装置(也可以是ECU 10)作为开关发挥功能。

发动机控制系统41控制车辆1的发动机。发动机控制系统41是能够调整发动机输出(驱动力)的结构部，例如包括点火塞、燃料喷射阀、节流阀、改变吸排气阀的开闭时期的可变动阀机构等。ECU 10在需要使车辆1加速或减速的情况下，对发动机控制系统41发送控制信号以变更发动机输出。

制动器控制系统42控制车辆1的制动器装置。制动器控制系统42是能够调整制动器装置的制动力的结构部，例如包括液压泵、阀单元等。ECU 10在需要使车辆1减速的情况下，对制动器控制系统42发送控制信号以产生制动力。

方向盘控制系统43控制车辆1的方向盘装置。方向盘控制系统43是能够调整车辆1的转向角的结构部，例如包括电动助力方向盘系统的电动马达等。ECU 10在需要变更车辆1的前进方向的情况下，对方向盘控制系统43发送控制信号以变更转向方向。

方向盘振动装置44是构成为使方向盘(方向盘)振动的装置。例如，方向盘振动装置44具有内置于方向盘的振动马达等。方向盘振动装置44在从ECU 10被发送了控制信号时，以使方向盘振动的方式进行动作。

[驾驶模式的切换]

接着，参照图2来说明本发明的实施方式中的驾驶模式的切换的基本概念。如图2所示，在本实施方式中，ECU 10具有手动驾驶模式、第一自动驾驶模式以及第二自动驾驶模式来作为驾驶模式，该手动驾驶模式是由驾驶员进行手动驾驶的模式，该第一自动驾驶模式是以自动方式进行车辆1的加速器操作、制动器操作以及方向盘操作的模式，该第二自动驾驶模式是以手动方式进行车辆1的方向盘操作、且以自动方式进行车辆1的加速器操作和制动器操作的模式。

首先，说明如图2的箭头A所示的从手动驾驶模式向第一自动驾驶模式的切换。首先，ECU 10在手动驾驶模式中，当第一自动驾驶模式开关32被驾驶员操作为接通时，判定车辆1是否为能够执行第一自动驾驶模式的状态。ECU 10在车辆1是能够生成应该通过第一自动驾驶模式行驶的路径(行驶路径)的状态的情况以及/或者车辆1的周围的状况是能够安全地开始第一自动驾驶模式的状况的情况下，判定为车辆1是能够执行第一自动驾驶模式的状态。ECU 10在能够获取为了生成行驶路径所需的信息(行驶路信息和障碍物信息)的情况下，判定为处于能够生成行驶路径的状态。例如，ECU 10在由于摄像机21、雷达22中存在不良状况而无法获取车道、对象物等的准确的信息的情况下，判定为不是能够生成行驶路径的状态。另一方面，ECU 10例如在车辆1在弯道上行驶的情况、在车辆1的前方存在交叉路口、人行横道的情况、或者在车辆1的附近存在先行车辆的情况下，判定为车辆1的周围的状况不是能够安全地开始第一自动驾驶模式的状况。

此外，ECU 10也可以在这样判定车辆1是否为能够执行第一自动驾驶模式的状态的期间(也可以是该期间的一部分)，通过方向盘振动装置44来使方向盘振动以使驾驶员把持方向盘。

接着，ECU 10当判定为车辆1是能够执行第一自动驾驶模式的状态时，允许从手动驾驶模式向第一自动驾驶模式切换(换言之，在ECU 10内，将对车辆1设定的驾驶模式转移到第一自动驾驶模式)。此时，ECU 10开始在第一自动驾驶模式中使用的行驶路径的运算等。另外，ECU 10在这样允许向第一自动驾驶模式切换的同时，进行规定的显示(液晶面板上的显示、灯点亮等)、规定的声音输出，由此向驾驶员通知能够执行第一自动驾驶模式。接着，ECU 10在允许了向第一自动驾驶模式切换之后，如果在加速器踏板和制动器踏板未被驾驶员操作的状态下方向盘被驾驶员放开，则开始第一自动驾驶模式。在该情况下，ECU 10基于来自加速器传感器27和制动器传感器28的各个传感器的信号判定加速器踏板和制动器踏板的操作的有无，而且基于来自方向盘压力传感器29的信号判定方向盘的把持/放开。特别是，ECU 10在由方向盘压力传感器29检测出的压力(方向盘压力)小于规定值的情况下，判定为方向盘被放开，在方向盘压力为规定值以上的情况下，判定为方向盘被把持。

接着，说明如图2的箭头B所示的从第一自动驾驶模式向第二自动驾驶模式的切换。首先，ECU 10在第一自动驾驶模式中，当第二自动驾驶模式开关33被驾驶员操作为接通时，判定车辆1是否为能够执行第二自动驾驶模式的状态。ECU 10基本上使用与在上述的从手动驾驶模式向第一自动驾驶模式的切换中列举的条件同样的条件，判定车辆1是否为能够执行第二自动驾驶模式的状态。例如，ECU 10在由于摄像机21、雷达22中存在不良状况而无法获取车道、对象物等的准确的信息的情况、车辆1在弯道上行驶的情况、在车辆1的前方存在交叉路口、人行横道的情况、或者在车辆1的附近存在先行车辆的情况下，判定为车辆1不是能够执行第二自动驾驶模式的状态。

在一个例子中，ECU 10当如上所述那样判定为车辆1是能够执行第二自动驾驶模式的状态时，立即解除第一自动驾驶模式并转移到第二自动驾驶模式。在其它例子中，ECU10在判定为车辆1是能够执行第二自动驾驶模式的状态之后，在方向盘被驾驶员把持或操作的情况下，解除第一自动驾驶模式并转移到第二自动驾驶模式。也就是说，ECU 10直到方向盘被驾驶员把持或操作为止不转移到第二自动驾驶模式。在该例子中，ECU 10基于来自方向盘压力传感器29的信号判定方向盘的把持，或者基于来自转向角传感器26的信号判定方向盘的操作。具体地说，ECU 10在由方向盘压力传感器29检测出的压力为规定值以上的情况下，判定为方向盘被把持，另外，在由转向角传感器26检测出的转向角的变化量为规定值以上的情况下，判定为方向盘被操作。

接着，说明如图2的箭头C所示的从第一自动驾驶模式向手动驾驶模式的切换。在一个例子中，ECU 10在第一自动驾驶模式中，当第一自动驾驶模式开关32被驾驶员操作为断开时，解除第一自动驾驶模式并转移到手动驾驶模式。在其它例子中，ECU 10在第一自动驾驶模式中，当方向盘被驾驶员把持、并且加速器踏板或制动器踏板被驾驶员操作时，解除第一自动驾驶模式并转移到手动驾驶模式。此外，判定对方向盘、加速器踏板以及制动器踏板的操作的方法如上所述。并且，在其它例子中，ECU 10在第一自动驾驶模式中，当制动器踏板被驾驶员操作时，解除第一自动驾驶模式并转移到手动驾驶模式。在该例子中，ECU 10也可以不是完全解除第一自动驾驶模式并转移到手动驾驶模式，而是仅解除第一自动驾驶模式的一部分控制，也就是说也可以使第一自动驾驶模式继续来仅执行该模式的一部分控制。

接着，说明如图2的箭头D所示的从第二自动驾驶模式向手动驾驶模式的切换。在一个例子中，ECU 10在第二自动驾驶模式中，当第二自动驾驶模式开关33被驾驶员操作为断开时，解除第二自动驾驶模式并转移到手动驾驶模式。在其它例子中，ECU 10在第二自动驾驶模式中，当制动器踏板被驾驶员操作时，解除第二自动驾驶模式并转移到手动驾驶模式。

[控制内容]

接着，参照图3来说明基于本发明的实施方式的具体的控制内容。图3是表示基于本发明的实施方式的向第一自动驾驶模式的切换处理的流程图。涉及该流程图的处理是由ECU 10按规定的周期重复执行的。另外，设该处理在驾驶模式被设定为手动驾驶模式或第二自动驾驶模式的状态下开始。

首先，在步骤S1中，ECU 10从图1所示的多个传感器类获取各种信息。特别是，ECU10至少从摄像机21、雷达22、转向角传感器26、加速器传感器27、制动器传感器28、方向盘压力传感器29、第一自动驾驶模式开关32以及第二自动驾驶模式开关33获取与各个输出信号对应的信息。

接着，在步骤S2中，ECU 10判定第一自动驾驶模式开关32是否被驾驶员操作为接通。ECU 10在第一自动驾驶模式开关32被设为接通的情况下(步骤S2：“是”)，进入步骤S3，在第一自动驾驶模式开关32未被设为接通的情况下(步骤S2：“否”)，结束涉及图3所示的流程图的处理。

接着，在步骤S3中，ECU 10判定由方向盘压力传感器29检测出的压力(方向盘压力)是否为规定值以上。在此，ECU 10判定驾驶员是否把持着方向盘、换言之驾驶员是否想要放开方向盘。因此，对用于在步骤S3中判定方向盘压力的规定值应用能够准确地判定方向盘的放开/把持的值。在步骤S3的结果是方向盘压力小于规定值的情况下(步骤S3：“否”)，也就是说在驾驶员想要放开方向盘的情况下，ECU 10进入步骤S5。

在步骤S5中，ECU 10控制方向盘振动装置44以使方向盘振动。驾驶员具有当方向盘振动时进行如瞬间性地握住方向盘那样的反射性动作的特性。在本实施方式中，利用这样的特性，为了使驾驶员有效地把持方向盘而使方向盘振动。当步骤S5结束时，ECU 10返回到步骤S3，再次判定方向盘压力。通过这样，ECU 10直到方向盘压力变为规定值以上为止、也就是说直到驾驶员把持方向盘为止，使方向盘继续振动。

另一方面，在步骤S3的判定的结果是方向盘压力为规定值以上的情况下(步骤S3：“是”)，也就是说在驾驶员把持着方向盘的情况下，ECU 10进入步骤S4。在步骤S4中，ECU 10判定车辆1是否为能够执行第一自动驾驶的状态。如上所述，ECU 10在车辆1是能够生成应该通过第一自动驾驶来行驶的路径(行驶路径)的状态的情况以及/或者车辆1的周围的状况是能够安全地开始第一自动驾驶的状况的情况下，判定为车辆1是能够执行第一自动驾驶的状态(步骤S4：“是”)。在该情况下，ECU 10进入步骤S6。与此相对，在车辆1不是能够执行第一自动驾驶的状态的情况下(步骤S4：“否”)，返回到步骤S3。在该情况下，ECU 10监视方向盘压力(在该监视中当方向盘压力小于规定值时使方向盘振动)，并且直到车辆1变为能够执行第一自动驾驶的状态为止进行待机。

接着，在步骤S6中，ECU 10允许从手动驾驶模式向第一自动驾驶模式切换(换言之，在ECU 10内，将对车辆1设定的驾驶模式转移到第一自动驾驶模式)。此时，ECU 10开始在第一自动驾驶模式中使用的行驶路径的运算等。然后，ECU 10进入步骤S7，进行规定的显示(液晶面板上的显示、灯点亮等)、规定的声音输出，由此向驾驶员通知能够执行第一自动驾驶。

接着，在步骤S8中，ECU 10基于来自加速器传感器27和制动器传感器28的各个传感器的信号，判定加速器踏板和制动器踏板是否被操作。ECU 10在加速器踏板和制动器踏板未被操作的情况下(步骤S8：“是”)，进入步骤S9，在加速器踏板和制动器踏板被操作的情况下(步骤S8：“否”)，返回到步骤S8，再次进行判定。

接着，在步骤S9中，ECU 10判定由方向盘压力传感器29检测出的压力(方向盘压力)是否小于规定值、也就是说驾驶员是否放开了方向盘。其结果，在方向盘压力小于规定值的情况下(步骤S9：“是”)，也就是说在驾驶员放开了方向盘的情况下，ECU 10进入步骤S10，开始第一自动驾驶的执行。与此相对，在方向盘压力为规定值以上的情况下(步骤S9：“否”)，也就是说在驾驶员仍然把持方向盘的情况下，ECU 10返回到步骤S8，再次进行判定。即，ECU 10直到驾驶员不对加速器踏板和制动器踏板进行操作且放开方向盘为止将第一自动驾驶的执行进行待机。

[作用和效果]

接着，说明基于本发明的实施方式的自动驾驶控制系统的作用和效果。

根据本实施方式，ECU 10在向第一自动驾驶模式切换时，在车辆1不是能够执行第一自动驾驶的状态的期间，也就是说直到车辆1变为能够执行第一自动驾驶的状态为止，在驾驶员想要放开方向盘时使方向盘振动。即，在本实施方式中，ECU 10利用当方向盘振动时进行如瞬间性地握住方向盘那样的反射性动作这样的驾驶员的特性，使方向盘振动来使驾驶员把持方向盘。由此，能够直到车辆1变为能够执行第一自动驾驶的状态为止使驾驶员有效地把持方向盘，换言之能够有效地抑制驾驶员放开方向盘。因此，根据本实施方式，能够适当地确保向第一自动驾驶转移时的安全性。

另外，根据本实施方式，ECU 10在驾驶员把持着方向盘的状态下车辆1变为能够执行第一自动驾驶的状态时，允许第一自动驾驶，因此能够直到车辆1变为能够执行第一自动驾驶的状态为止使驾驶员更可靠地把持方向盘。

另外，根据本实施方式，ECU 10在允许了第一自动驾驶之后，在驾驶员未对车辆1的加速器踏板和制动器踏板进行操作的状态下放开了方向盘时，开始第一自动驾驶。由此，能够在驾驶员做好了向第一自动驾驶转移的准备的时机适当地开始第一自动驾驶。

另外，根据本实施方式，ECU 10在由方向盘压力传感器29检测出的压力小于规定值的情况下，判定为驾驶员想要放开方向盘。由此，能够准确地判定驾驶员放开方向盘。

另外，根据本实施方式，ECU 10在车辆1不是能够生成应该通过第一自动驾驶来行驶的路径的状态的情况以及/或者车辆1的周围的状况不是能够安全地开始第一自动驾驶的状况的情况下，判定为车辆1不是能够执行第一自动驾驶的状态。由此，能够准确地判定车辆1是否为能够执行第一自动驾驶的状态。

[变形例]

在上述的实施方式中，ECU 10在向第一自动驾驶模式切换时，在车辆1不是能够执行第一自动驾驶的状态的期间，在驾驶员想要放开方向盘时使方向盘振动。也就是说，在该实施方式中，ECU 10在驾驶员把持着方向盘时，不使方向盘振动。在变形例中，ECU 10在向第一自动驾驶模式切换时，在车辆1不是能够执行第一自动驾驶的状态的期间，也可以使方向盘一直振动。也就是说，在该变形例中，ECU 10也可以与驾驶员对方向盘的把持状态(把持或放开)无关地，即，即使驾驶员把持着方向盘，也使方向盘振动。

图4是表示基于本发明的实施方式的变形例的向第一自动驾驶模式的切换处理的流程图。涉及该流程图的处理也是由ECU 10按规定的周期重复执行的。此外，关于与图3同样的内容，适当省略其说明。

图4的步骤S21、S22、S25～S29分别与图3的步骤S1、S2、S6～S10相同，因此省略它们的说明。在此，仅说明步骤S23、S24。ECU 10当第一自动驾驶模式开关32被设为接通时(步骤S22：“是”)，在步骤S23中，控制方向盘振动装置44以使方向盘振动。即，ECU 10利用如上所述的驾驶员的特性，为了使驾驶员有效地把持方向盘而使方向盘振动。然后，ECU 10进入步骤S24，判定车辆1是否为能够执行第一自动驾驶的状态。其结果，ECU 10在车辆1是能够执行第一自动驾驶的状态的情况下(步骤S24：“是”)，进入步骤S25，在车辆1不是能够执行第一自动驾驶的状态的情况下(步骤S24：“否”)，返回到步骤S23。在后者的情况下，ECU 10直到车辆1变为能够执行第一自动驾驶的状态为止使方向盘继续振动。

通过这样的变形例，也能够直到车辆1变为能够执行第一自动驾驶的状态为止使驾驶员有效地把持方向盘，换言之能够有效地抑制驾驶员放开方向盘。

此外，在上述的实施方式中示出了对以发动机为驱动源的车辆1应用本发明的例子(参照图1)，但是本发明还能够应用于以电动马达为驱动源的车辆(电动汽车、混合动力车)。此外，在上述的实施方式中，由制动器装置(制动器控制系统42)对车辆1赋予制动力，但是在其它例子中，也可以通过电动马达的再生来对车辆赋予制动力。