JP6572328B2 - 車両制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動運転機能を有する車両制御装置に関する。

従来より、車両の各部の故障を検知するとともに、検知した故障に基づいて車速の制限が必要か否かを判定し、車速の制限が必要とされると、車速を制限車速に制御す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２０１６−６５４９８号公報

しかしながら、上記特許文献１記載の装置のように車速の制限がなされると、車両の挙動が不所望に変化することがあり、その場合に、車両の挙動の変化にドライバが適切に対処することは難しい。

本発明の一態様は、手動運転で走行する手動運転モードと、自動運転で走行する自動運転モードとに切替え可能な車両であって、エンジンと変速機と走行モータの少なくとも１つの走行用機器を走行駆動系に有する車両を制御する車両制御装置であって、手動運転モードで走行中の車両における走行用機器の故障を検知する故障検知部と、故障検知部により走行用機器の故障が検知されると、運転モードを手動運転モードから自動運転モードに切替えるモード切替制御部と、車速を検出する車速検出部と、故障検知部により走行用機器の故障が検知されると、車速を制限車速に制限する車速制限部と、を備え、モード切替制御部は、車速検出部により検出された車速が制限車速以上であるときに、故障検知部により走行用機器の故障が検知されると、運転モードを手動運転モードから自動運転モードに切替える一方、車速検出部により検出された車速が制限車速未満であるときに、故障検知部により走行用機器の故障が検知されると、運転モードを手動運転モードのままとする。

本発明によれば、手動運転モードで走行中に車両の故障が検知されると、運転モードを自動的に自動運転モードに切替えるので、車両の故障時にドライバの技量等によらず、車両を適切に走行させることができる。

本発明の実施形態に係る車両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。 図１の自動運転車両を制御する自動運転車両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。 本発明の実施形態に係る車両制御装置の概略構成を示すブロック図。 図４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車両制御装置の動作の一例を示す図。

以下、図１〜図６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車両制御装置は、自動運転機能を有する車両（自動運転車両）に適用される。まず、自動運転車両の構成について説明する。図１は、本実施形態に係る車両制御装置が適用される自動運転車両１００（単に車両と呼ぶ場合もある）の走行駆動系の概略構成を示す図である。車両１００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、車両１００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１００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車両１００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６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が油圧源から係合要素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を有し、バルブ機構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、図１の自動運転車両１００を制御する自動運転車両システム１０１の基本的な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、自動運転車両システム１０１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、車両１００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、車両１００の全方位の照射光に対する散乱光を測定して車両１００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車両１００の周辺の他車両や障害物等を検出するレーダ、車両１００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。

内部センサ群３２は、車両１００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、車両１００の車速を検出する車速センサ、車両１００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、車両１００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３３ａが含まれる。

手動自動切換スイッチ３３ａ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３３ａの操作によらず、所定の走行条件が成立したときにも、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。すなわち、手動自動切換スイッチ３３ａ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場合もある。

ＧＰＳ受信機３４は、複数のＧＰＳ衛星からの測位信号を受信し、これにより車両１００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。入出力装置３３を介さずに、目的地を自動的に設定することもできる。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１００の走行動作に関する各種機器を作動するための走行用アクチュエータである。アクチュエータＡＣには、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、係合要素２１への油の流れを制御して変速機２の変速段を変更する変速用アクチュエータ、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、主に自動運転に関する処理を行う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も記憶される。

演算部４１は、自動走行に関する機能的構成として、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で受信した車両１００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、地図上の車両１００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１００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車両１００の周囲の外部状況を認識する。例えば車両１００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、車両１００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車両１００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毎の車両１００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車両１００の向きを表す方向データなどである。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、車両１００が前方車両１０２を追い越した後、追い越し車線から走行車線に車線変更するシーンの行動計画が示される。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。このとき、目標軌道上の単位時間Δｔ毎の各目標点の車速（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。すなわち、行動計画生成部４５は、目標車速と目標加速度とを算出する。なお、目標加速度を走行制御部４６で算出するようにしてもよい。

行動計画生成部４５では、走行車線を変更する車線変更走行以外に、前方車両を追い越すための追い越し走行、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。

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に沿って車両１００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毎の目標点Ｐを車両１００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、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道路勾配などにより定まる走行抵抗を考慮して、行動計画生成部４５で算出された単位時間Δｔ毎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。すなわち、自車両が目標車速および目標加速度で走行するようにアクチュエータＡＣを制御する。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。

ところで、手動運転モードで、かつ、変速機２が高速段にて走行中に、例えば変速機２の故障が生じると、安全上の理由などから、変速機２を高速段（５速や６速）から低速段や中速段（例えば３速以下）に切り換える等により、車速を制限することが好ましい。しかしながら、例えば高速道路を高速段により高車速で走行中に、変速機２の故障により車速が制限されると、ドライバにとって意図せずに車両挙動が急激に変化するため、ドライバは精神的に混乱するおそれがあり、落ち着いた精神状態で最善の運転操作を行うことが困難となる。この点を考慮し、本実施形態では以下のように車両制御装置を構成する。

図４は、本実施形態に係る車両制御装置５０の要部構成を示すブロック図である。この車両制御装置５０は、車両１００の走行動作を制御するものであり、図２の自動運転車両システム１０１と共通の構成を有するが、図４では、自動運転車両システム１０１のうちの一部の図示を省略する。

本実施形態に係る車両制御装置５０は、車両１００の故障が検知されたときの車両１００の制御に関する。車両１００の故障には、故障箇所や故障内容に応じて種々のものがある。以下では、一例として変速機２の故障、より具体的には、係合要素２１への圧油の流れを制御する油圧制御装置２２内のバルブ機構２３に固着などの異常が生じた場合を想定する。

図４に示すように、車両制御装置５０は、コントローラ４０と、コントローラ４０にそれぞれ接続された内部センサ群３２と、アクチュエータＡＣとを有する。

内部センサ群は３２、車速を検出する車速センサ３２１と、ドライバの操作によるアクセルペダルの開度を検出するアクセル開度センサ３２２と、ドライバの操作によるブレーキペダルの操作量を検出するブレーキセンサ３２３と、ドライバの操作によるステアリングの操作位置を検出するステアリングセンサ３２４と、油圧制御装置２２に設けられたバルブ機構２３の作動によって変化する油圧力を検出する油圧センサ３２５とを有する。油圧センサ３２５により検出される油圧力は、バルブ機構２３が正常に作動しているとき、変速段の指令に対応した所定範囲内に収まる。一方、バルブ機構２３に固着などの異常が生じると、油圧力が所定範囲から外れる。

コントローラ４０は、機能的構成として、故障検知部５１と、モード切替制御部５２と、行動計画生成部４５と、走行制御部４６と、を有する。

故障検知部５１は、油圧センサ３２５からの信号に基づいて変速機２の故障の有無を判定する。すなわち、コントローラ４０から所定の変速指令が出力されているときの油圧センサ３２５からの信号と、変速指令に対応した油圧の閾値とを比較し、その差が予め定めた所定値内か否かを判定することで、バルブ機構２３の固着などの異常が生じたか否かを判定する。変速指令に対応した閾値などは、予め記憶部４２（図２）に記憶されている。

なお、車両１００の故障には、変速機２のバルブ機構の２３の固着以外に、例えば変速機用アクチュエータの駆動に係る電気系統の異常やセンサ信号の異常、クラッチ用アクチュエータの駆動に係る電気系統の異常やセンサ信号の異常、クラッチディスク温度の過渡の上昇による伝達トルク減少の異常、変速機用アクチュエータやクラッチ用アクチュエータの作動頻度が増加して駆動回路が高温になることによる異常、潤滑用や冷却用のオイルが高温になることによる異常等、種々のものがある。故障検知部５１は、内部センサ群３２の各センサからの信号と各センサに対応した所定の閾値とを比較することで、これらの異常を検知することもできる。

モード切替制御部５２は、車速センサ３２１からの信号と、故障検知部５１からの信号とに基づいて、運転モードを手動運転モードから自動運転モードへと切替える。具体的には、手動運転モードで走行中に、車速センサ３２１により検出された車速Ｖが予め記憶部４２に記憶された制限車速Ｖａ以上であり、かつ、故障検知部５１により変速機２の故障が検出されると、モード切替制御部５２は、自動切替条件が成立したと判定し、運転モードを手動運転モードから自動運転モードへと切替える。

さらにモード切替制御部５２は、自動切替条件が成立したことにより運転モードを自動運転モードへと切替えた後、車速センサ３２１により検出された車速Ｖが制限車速Ｖａ未満となり、かつ、所定の自動解除条件が成立すると、運転モードを自動運転モードから手動運転モードへと切替える。つまり、運転モードを手動運転モードへ復帰させる。自動解除条件は、自動運転モードから手動運転モードに切り替わったときの車両挙動の急激な変化を抑えるため、以下の第１条件〜第３条件が同時に満たされると成立する。

第１条件は、自動運転モードで走行しているときの要求駆動力に対応した擬似的アクセル開度と、そのときのアクセル開度センサ３２２により検出されたドライバの操作によるアクセル開度との差が、所定値以下という条件である。第２条件は、自動運転モードで走行しているときの車両１００の減速度と、そのときのブレーキセンサ３２３により検出されたドライバの操作によるブレーキペダルの操作量に応じた減速度との差が、所定値以下という条件である。第３条件は、自動運転モードで走行しているときの操舵角と、そのときのステアリングセンサ３２４により検出されたドライバの操作による操舵角との差が、所定値以下という条件である。以上の第１条件〜第３条件が成立した状態で、運転モードを自動運転モードから手動運転モードへとスムーズに切替えることができる。

行動計画生成部４５は、機能的構成として、目的地設定部４５１と経路生成部４５２とを有する。目的地設定部４５１は、車両１００の故障時にモード切替制御部５２により運転モードが自動で手動運転モードから自動運転モードに切り替えられるとき、車両１００の緊急避難的な目的地を設定する。目的地は、車両１００の現在地や故障態様等に応じて周囲の交通の妨げとならないような適宜な場所に設定される。

例えば車両１００が高速道路を走行中に故障して車速が制限されると、周囲の交通の流れを妨げることとなるため、車両１００は高速道路を降りて一般道に移る必要がある。この場合には、目的地設定部４５１は、例えば最寄りのインターチェンジを目的地に設定する。なお、最寄りのインターチェンジまでの距離が長い等、最寄りのインターチェンジを目的地に設定することが適切でない場合、目的地設定部４５１は、パーキングエリアやサービスエリアなどを目的地に設定することもできる。一般道を走行中に車両１００が故障して車速が制限されたとき、目的地設定部４５１は、最寄りのディーラーやサービス工場等、車両１００の点検や修理を行える場所を目的地に設定することができる。

経路生成部４５２は、自動運転モードで走行中に目的地設定部４５１により目的地が設定されたとき、現在地から目的地へと向かう走行経路を生成する。走行経路は、例えば車両１００が車速制限されたとき、車速Ｖが法定速度を大きく下回って交通の妨げとならないように、各道路の法定速度を考慮して生成される。例えば車速が５０ｋｍ／ｈに制限されたとき、法定速度が５０ｋｍ／ｈ以下である道路が優先的に選択されて走行経路が生成される。なお、車両１００が目的地まで効率的に走行できるように、渋滞状況等を考慮して走行経路を設定することもできる。

走行制御部４６は、機能的構成として車速制限部４６１を有する。車速制限部４６１は、車両１００の故障時に、モード切替制御部５２により運転モードが手動運転モードから自動運転モードまたは自動運転モードから手動運転モードへと自動的に切り替えられるとき、最大車速を予め定めた所定値Ｖａ（制限車速）に制限するようにアクチュエータＡＣを制御する。例えば変速用アクチュエータに制御信号を出力して変速機２を高速段から低速段に切り替える。これにより車両１００が故障した後の自動運転モード時および手動運転モード時の最大車速を所定値Ｖａ以下に制限することができる。走行制御部４６は、自動運転モード時において、最大車速を制限しつつ、経路生成部４５２により生成された経路に沿って車両１００が目的地に到達するように、アクチュエータＡＣを制御する。

図５は、予め記憶部４２に格納されたプログラムに従い、図４のコントローラ４０のＣＰＵで実行される処理の一例、特に運転モードの切替えに関す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、所定時間毎に繰り返される。

まず、ステップＳ１で、油圧センサ３２５からの信号に基づいて故障検知部５１が変速機２の故障の有無を判定する。ステップＳ１で肯定されるとステップＳ２に進み、否定されるとリターンする。ステップＳ２では、車速センサ３２１により検出された車速Ｖが制限車速Ｖａ以上であるか否かを判定する。ステップＳ２で肯定されるとステップＳ３に進み、運転モードが手動運転モードであるか否かを判定する。ステップＳ３で肯定されるとステップＳ４に進み、否定されるとリターンする。ステップＳ４では、モード切替制御部５２が運転モードを手動運転モードから自動運転モードに切替え、リターンする。

一方、ステップＳ２で否定されるとステップＳ５に進み、運転モードが手動運転モードであるか否かを判定する。ステップＳ５で否定されるとステップＳ６に進み、肯定されるとリターンする。ステップＳ６では、自動解除条件が成立したか否かを判定する。ステップＳ６で肯定されるとステップＳ７に進み、否定されるとリターンする。ステップＳ７では、モード切替制御部５２が運転モードを自動運転モードから手動運転モードに切替え、リターンする。

本実施形態に係る車両制御装置５０の主要な動作をより具体的に説明する。図６に示すように、まず手動運転モードにおいて、車両１００が高速道路の追い越し車線ＬＮ１を高速段にて制限車速Ｖａ以上の車速Ｖ１で走行している状態を想定する。この状態で、変速機２のバルブ機構２３の固着による故障が生じ、この故障が故障検知部５１により検知されると、運転モードが自動運転モードに切り替わる（ステップＳ１→ステップＳ２→ステップＳ３→ステップＳ４）。このとき、変速機２が所定の低速段または中速段に切替えられ、車速Ｖが制限車速Ｖａ以下となるように車速制限される。

運転モードが自動運転モードに切り替わると、目的地設定部４５１により最寄りのインターチェンジが目的地として設定されるとともに、経路生成部４５２により目的地に対する走行経路Ａ１，Ａ２が生成される。このとき、自動運転によるアクチュエータＡＣの駆動指令と手動運転によるアクチュエータＡＣの駆動指令との差異が大きければ、自動解除条件は成立せずに、自動運転が継続される（ステップＳ２→ステップＳ５→ステップＳ６）。つまり、ドライバの手動運転操作が無視される。

したがって、車両１００は、車速ＶがＶａ以下に車速制限された状態（例えば車速Ｖ２）で、走行経路Ａ１，Ａ２に沿って自動で走行する。すなわち、車両１００は、外部センサ群３１等により周囲の状況を監視しながら追い越し車線ＬＮ１から走行車線ＬＮ２に車線変更し（走行経路Ａ１）、さらに高速道路を下りて一般道に移るために、走行車線ＬＮ２から減速車線ＬＮ３に車線変更する（走行経路Ａ２）。このため、車速制限により車両挙動が変化したことによってドライバが落ち着いた精神状態で運転操作することが困難になった場合であっても、車両１００は適切な走行経路を通って自動走行することができる。

減速車線ＬＮ３を走行中の車両１００が目的地（例えばインターチェンジの料金所）に近づき、車両１００が十分に減速された状態で、自動運転によるアクチュエータＡＣの駆動指令と手動運転によるアクチュエータＡＣの駆動指令との差異が小さくなれば、自動解除条件が成立し、運転モードが手動運転モードに切替わる（ステップＳ６→ステップＳ７）。これにより車両１００の挙動変化を抑えて、運転モードをスムーズに手動運転モードへと変更することができる。以降、車両１００は車速制限されながら、手動運転モードでドライバの操作に従い走行する。

なお、車両１００が自動運転により目的地に近づいたにも拘らず、ドライバが十分な運転操作を行わないとき、ドライバに十分な運転操作を促すような指令を、入出力装置３３を介して音声等によって報知することが好ましい。この指令がなされたにも拘らずドライバが適切な運転操作を行わないとき、車両１００が目的地を通過した後または通過する前に、車両１００を安全な場所に停車させるようにしてもよい。あるいは、車両１００の新たな目的地を設定し、車速制限しながら自動運転で新たな目的地に向けて走行させるようにしてもよい。

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）車両制御装置５０は、手動運転で走行する手動運転モードと、自動運転で走行する自動運転モードとに切替え可能な車両１００を制御するように構成される。この車両制御装置５０は、手動運転モードで走行中の車両１００の故障を検知する故障検知部５１と、故障検知部５１により車両の故障が検知されると、運転モードを手動運転モードから自動運転モードに切替えるモード切替制御部５２と、を備える（図４）。

これにより、車両１００が故障したときに運転モードが手動運転モードから自動運転モードへと自動的に切替わるため、仮にドライバが誤った運転操作を行ったとしても、車両１００は故障に対応した適切な自動運転走行、例えば車速制限された状態で所定の目的地まで自動運転走行を行うことができる。したがって、ドライバの技量や精神状態によらず、車両１００を適切に走行させることができる。また、ドライバは、車両１００に故障が生じたときのことを想定して手動運転する必要がなく、手動運転モードで走行中のドライバの精神的な負担が軽減する。

（２）車両制御装置５０は、故障検知部５１により車両１００の故障が検知されて、モード切替制御部５２により運転モードが手動運転モードから自動運転モードに切替えられると、車両１００の故障態様に応じた目的地と目的地に向かう走行経路とを含む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車両１００の走行動作を制御する走行制御部４６と、をさらに備える（図４）。このように車両１００の故障時に、車両１００の目的地と目的地までの経路とが自動的に設定されるため、自動運転モードで車両１００を適切に走行させることができる。

（３）車両制御装置５０は、車速Ｖを検出する車速センサ３２１と、故障検知部５１により車両の故障が検知されると、車速Ｖを制限車速Ｖａに制限する車速制限部４６１と、をさらに備える（図４）。モード切替制御部５２は、車速センサ３２１により検出された車速Ｖが制限車速Ｖａ以上であるときに、故障検知部５１により車両１００の故障が検知されると、運転モードを手動運転モードから自動運転モードに切替える一方（ステップＳ３→ステップＳ４）、車速センサ３２１により検出された車速Ｖが制限車速Ｖａ未満であるときに、故障検知部５１により車両１００の故障が検知されると、運転モードを手動運転モードのままとする（ステップＳ２→ステップＳ５）。車両１００の故障時に車速制限がなされても、そもそも車速Ｖが制限車速Ｖａ以下であれば車両１００の挙動が変化しない。この場合には、自動運転モードへの切替えを行わないため、ドライバは手動運転をそのまま容易に継続することができ、ドライバにとっての運転操作の違和感が生じることを防止できる。

（４）モード切替制御部５２は、故障検知部５１により車両１００の故障が検知されて運転モードを手動運転モードから自動運転モードに切替えた後、車速センサ３２１により検出された車速Ｖが制限車速Ｖａ未満になると、運転モードの自動運転モードから手動運転モードへの復帰を可能とする。すなわち、車速Ｖが制限車速Ｖａ未満になることを、満たされるべき条件の１つとするとともに、さらに自動解除条件が成立すると、運転モードを自動運転モードから手動運転モードへと復帰させる（図５）。これにより、ドライバが手動運転を容易に行うことができる状態になったとき、運転モードが手動運転モードへと自動的に復帰するため、ドライバの満足感が高い。すなわち、車両１００が元々手動運転モードで走行しているとき、運転モードが一旦自動運転モードに切替わったとしても、ドライバには手動運転モードで走行したいとの要求があると考えられる。したがって、所定の条件が成立したときに自動的に手動運転モードに復帰させることで、ドライバの要求を満足させることができる。

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、変速機２の故障時に高速段の使用を禁止することで最高車速を所定値Ｖａ以下に制限するようにした。すなわち、変速機２の動作を制限するようにしたが、他の機器の動作を制限するとともに、車速以外を制限するようにしてもよい。例えば、バッテリの高温異常や走行モータの高温異常等の故障が検知されたときは、走行モータやバッテリの温度を下げるために、走行モータの出力を制限するようにしてもよい。エンジン１の燃料噴射系やスロットル弁の異常が検知されたときは、正常なエンジン出力が不能となるため、エンジン１の出力を制限するようにしてもよい。エンジン自体の異常が検知されたとき、エンジン走行を禁止し、走行モータで走行させるようにしてもよい。ＡＴＦオイルの高温異常が検知されたときは、油温上昇領域を回避して油温を下げるために車速を制限してもよい。発進クラッチの高温異常等が検知されたときは、クラッチ伝達トルクが低下するため、上限トルク（駆動力）を制限するようにしてもよい。すなわち、故障検知部の構成はいかなるものでもよい。

上記実施形態では、車速Ｖが制限車速Ｖａ以下となり、かつ、所定の自動解除条件が成立したときに、モード切替制御部５２が運転モードを手動運転モードに復帰させるようにしたが、車速が制限車速以下になったことのみを条件として、運転モードを手動運転モードに復帰させるようにしてもよく、モード切替制御部の構成は上述したものに限らない。また、自動解除条件も上述したものに限らない。

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。

２ 変速機、２３ バルブ機構、４５ 行動計画生成部、４６ 走行制御部、５０ 車両制御装置、５１ 故障検知部、５２ モード切替制御部、１００ 自動運転車両、３２１ 車速センサ、３２２ アクセル開度センサ、３２３ ブレーキセンサ、３２４ ステアリングセンサ、３２５ 油圧センサ、４６１ 車速制限部

Claims (3)

1. 手動運転で走行する手動運転モードと、自動運転で走行する自動運転モードとに切替え可能な車両であって、エンジンと変速機と走行モータの少なくとも１つの走行用機器を走行駆動系に有する車両を制御する車両制御装置であって、
   前記手動運転モードで走行中の車両における前記走行用機器の故障を検知する故障検知部と、
   前記故障検知部により前記走行用機器の故障が検知されると、運転モードを前記手動運転モードから前記自動運転モードに切替えるモード切替制御部と、
   車速を検出する車速検出部と、
   前記故障検知部により前記走行用機器の故障が検知されると、車速を制限車速に制限する車速制限部と、を備え、
   前記モード切替制御部は、前記車速検出部により検出された車速が前記制限車速以上であるときに、前記故障検知部により前記走行用機器の故障が検知されると、運転モードを前記手動運転モードから前記自動運転モードに切替える一方、前記車速検出部により検出された車速が前記制限車速未満であるときに、前記故障検知部により前記走行用機器の故障が検知されると、運転モードを前記手動運転モードのままとすることを特徴とする車両制御装置。
2. 請求項１に記載の車両制御装置において、
   前記故障検知部により前記走行用機器の故障が検知されて、前記モード切替制御部により運転モードが手動運転モードから自動運転モードに切替えられると、前記走行用機器の故障態様に応じた目的地と該目的地に向かう走行経路とを含む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車両の走行動作を制御する走行制御部と、をさらに備えることを特徴とする車両制御装置。
3. 請求項１または２に記載の車両制御装置において、
   前記モード切替制御部は、前記故障検知部により前記走行用機器の故障が検知されて運転モードを前記手動運転モードから前記自動運転モードに切替えた後、前記車速検出部により検出された車速が前記制限車速未満になると、運転モードの前記自動運転モードから前記手動運転モードへの復帰を可能とすることを特徴とする車両制御装置。

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