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JP6937855B2 - 車両制御装置、車両、車両制御方法及びプログラム - Google Patents
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JP6937855B2 - 車両制御装置、車両、車両制御方法及びプログラム - Google Patents

車両制御装置、車両、車両制御方法及びプログラム Download PDF

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Description

本発明は、車両制御装置、車両、車両制御方法及びプログラムに関するものであり、具体的には、自動運転車両の車両制御技術に関する。
特許文献1には、メインECUとサブECUを備える自動運転制御装置が開示されている。特許文献1の自動運転制御装置では、メインECUと、メインECUから送信される制御信号に基づいて作動するアクチュエータやセンサの機能が変化した場合は、車両制御の主体がメインECUからサブECUに切り替わり、サブECUが車両の走行制御の機能を制限した縮退制御を実行するように構成されている。
国際公開2019/116870号公報
しかしながら、走行制御の主体がメインECUからサブECUに切り替わる際に、通信に要するタイムラグが発生すると、縮退制御を円滑に実行することができない場合が生じ得る。また、機能が変化したアクチュエータやセンサの種別によっては、サブECUに比べて処理性能の高いメインECUが車両制御を円滑、かつ、安定的に行うことが可能な場合が生じ得る。
本発明は、上記の課題に鑑み、外界情報の認識結果および車両の状態情報の検出結果に基づいて、車両の走行制御の機能を制限した縮退制御における車両制御の内容と、縮退制御を実行する主体を決定することが可能な車両制御技術を提供することを目的とする。
本発明の一態様に係る車両制御装置は、車両の操舵及び加減速を制御し、前記車両の走行制御を実行する第1制御手段と、
前記車両の操舵及び減速を制御し、前記車両の走行支援制御を実行する第2制御手段と、を備え、
前記第1制御手段は前記第2制御手段に接続され、
前記第1制御手段には、情報取得手段として前記車両の左右の車輪の回転を検出する第1センサが接続され、
前記第制御手段には、前記情報取得手段として前記車両の出力軸の回転数を検出する第2センサが接続されており、
前記車両の走行制御の機能を制限した代替制御では、走行車線内に前記車両を停止させる状態、又は、走行車線の路肩に前記車両を停止させる状態に遷移させることが可能であり、
前記第1センサの機能が低下した場合の前記代替制御では、前記第1制御手段は前記走行車線内に前記車両を停止させる状態に遷移させ、
前記第2センサの機能が低下した場合の前記代替制御では、前記第1制御手段は前記走行車線の路肩に前記車両を停止させる状態に遷移させることを特徴とする。
本発明の他の態様の車両制御方法は、車両の操舵及び加減速を制御し、前記車両の走行制御を実行する第1制御手段と、
前記車両の操舵及び減速を制御し、前記車両の走行支援制御を実行する第2制御手段と、を備える車両制御装置の車両制御方法であって、
前記第1制御手段は前記第2制御手段に接続され、
前記第1制御手段には、情報取得手段として前記車両の左右の車輪の回転を検出する第1センサが接続され、
前記第制御手段には、前記情報取得手段として前記車両の出力軸の回転数を検出する第2センサが接続されており、
前記車両の走行制御の機能を制限した代替制御では、走行車線内に前記車両を停止させる状態、又は、走行車線の路肩に前記車両を停止させる状態に遷移させることが可能であり、
前記車両制御方法は、
前記第1センサの機能が低下した場合の前記代替制御として、前記第1制御手段により前記走行車線内に前記車両を停止させる状態に遷移させる工程と、
前記第2センサの機能が低下した場合の前記代替制御として、前記第1制御手段により前記走行車線の路肩に前記車両を停止させる状態に遷移させる工程と、を有することを特徴とする。
本発明によれば、外界情報の認識結果および車両の状態情報の検出結果に基づいて、車両の走行制御の機能を制限した縮退制御における車両制御の内容と、縮退制御を実行する主体を決定することが可能になる。
本発明の実施形態を示す添付図面は明細書の一部を構成し、その記述と共に本発明を説明するために用いられる。
実施形態に係る車両制御装置のブロック図。 実施形態に係る車両制御装置のブロック図。 実施形態に係る車両制御装置のブロック図。 実施形態に係る車両制御装置のブロック図。 実施形態に係る車両制御装置の処理の流れを説明する図。
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を詳しく説明する。尚、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る本発明を限定するものでするものでなく、また本実施形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが本発明に必須のものとは限らない。
図1〜図4は、本発明の一実施形態に係る車両制御装置1のブロック図である。車両制御装置1は、車両Vを制御する。図1および図2において、車両Vはその概略が平面図と側面図とで示されている。車両Vは一例としてセダンタイプの四輪の乗用車である。車両制御装置1は、制御装置1Aと制御装置1Bとを含む。図1は制御装置1Aを示すブロック図であり、図2は制御装置1Bを示すブロック図である。図3は主に、制御装置1Aと制御装置1Bとの間の通信回線及び電源の構成を示している。
制御装置1Aと制御装置1Bとは車両Vが実現する一部の機能を多重化又は冗長化したものである。これにより車両制御装置の信頼性を向上することができる。制御装置1Aは、例えば、自動運転制御や、手動運転における通常の動作制御の他、緊急回避等に関わる走行支援制御も行う。制御装置1Bは主に緊急回避等に関わる走行支援制御を司る。走行支援のことを運転支援と呼ぶ場合がある。制御装置1Aと制御装置1Bとで機能を冗長化しつつ、異なる制御処理を行わせることで、制御処理の分散化を図りつつ、信頼性を向上できる。
本実施形態の車両Vはパラレル方式のハイブリッド車両であり、図2には、車両Vの駆動輪を回転させる駆動力を出力するパワープラント50の構成が模式的に図示されている。パワープラント50は内燃機関EG、モータMおよび自動変速機TMを有している。モータMは車両Vを加速させる駆動源として利用可能であると共に減速時等において発電機としても利用可能である(回生制動)。
<制御装置1A>
図1を参照して制御装置1Aの構成について説明する。制御装置1Aは、車両Vの走行制御を行う第1制御装置として機能する。制御装置1Aは、ECU群(制御ユニット群)2Aを含む。ECU群2Aは、複数のECU20A〜29Aを含む。各ECUは、CPUに代表されるプロセッサ、半導体メモリ等の記憶デバイス、外部デバイスとのインタフェース等を含む。記憶デバイスにはプロセッサが実行するプログラムやプロセッサが処理に使用するデータ等が格納される。各ECUはプロセッサ、記憶デバイスおよびインタフェース等を複数備えていてもよい。なお、ECUの数や、担当する機能については適宜設計可能であり、本実施形態よりも細分化したり、あるいは、統合したりすることが可能である。なお、図1および図3においてはECU20A〜29Aの代表的な機能の名称を付している。例えば、ECU20Aには「自動運転ECU」と記載している。
ECU20Aは、車両Vの走行制御として自動運転に関わる制御を実行する。自動運転においては車両Vの駆動(パワープラント50による車両Vの加速等)、操舵または制動の少なくとも1つを、運転者の運転操作に依らず自動的に行う。本実施形態では、駆動、操舵および制動を自動的に行う。
ECU21Aは、車両Vの周囲状況を検知する検知ユニット31A、32Aの検知結果に基づいて、車両Vの走行環境を認識する環境認識ユニットである。ECU21Aは周辺環境情報として後述する物標データを生成する。
本実施形態の場合、検知ユニット31Aは、撮像により車両Vの周囲の物体を検知する撮像デバイス(以下、カメラ31Aと表記する場合がある。)である。カメラ31Aは車両Vの前方を撮影可能なように、車両Vの車室内におけるルーフ前部に設けられている。カメラ31Aが撮影した画像の解析により、物標の輪郭抽出や、道路上の車線の区画線(白線等)を抽出可能である。
本実施形態の場合、検知ユニット32Aは、光により車両Vの周囲の物体を検知するライダ(Light Detection and Ranging)であり(以下、ライダ32Aと表記する場合がある)、車両Vの周囲の物標を検知したり、物標との距離を測距したりする。本実施形態の場合、ライダ32Aは5つ設けられており、車両Vの前部の各隅部に1つずつ、後部中央に1つ、後部各側方に1つずつ設けられている。ライダ32Aの数や配置は適宜選択可能である。
ECU29Aは、検知ユニット31Aの検知結果に基づいて、車両Vの走行制御として走行支援(換言すると運転支援)に関わる制御を実行する走行支援ユニットである。
ECU22Aは、電動パワーステアリング装置41A(単に「第1ステアリング装置」ともいう)を制御する操舵制御ユニットである。電動パワーステアリング装置41Aは、ステアリングホイールSTに対する運転者の運転操作(操舵操作)に応じて前輪を操舵する機構を含む。電動パワーステアリング装置41Aは操舵操作をアシストしたり、あるいは、前輪を自動操舵するための駆動力を発揮したりするモータを含み、モータの回転量を検知するセンサや、運転者が負担する操舵トルクを検知するトルクセンサ等により検出された情報はECU22Aに入力される。また、ECU22Aには後述する通信回線L2を介して操舵角センサ37Aが電気的に接続されており、操舵角センサ37の検知結果に基づいて電動パワーステアリング装置41Aを制御可能である。ECU22Aは、運転者がステアリングハンドルSTを把持しているか否かを検知する把持センサ36Aの検知結果を取得可能であり、運転者の把持状態を監視することができる。
ECU23Aは、油圧装置42A(「第1油圧装置42A」ともいう)を制御する制動制御ユニットである。油圧装置42Aは例えばESB(電動サーボブレーキ)を実現する。ブレーキペダルBPに対する運転者の制動操作はブレーキマスタシリンダBMにおいて液圧に変換されて油圧装置42Aに伝達される。油圧装置42Aは、ブレーキマスタシリンダBMから伝達された液圧に基づいて、四輪にそれぞれ設けられたブレーキ装置(例えばディスクブレーキ装置)51に供給する作動油の液圧を制御可能なアクチュエータであり、ECU23Aは油圧装置42Aが備える電磁弁等の駆動制御を行う。油圧装置42Aが備える電磁弁等の駆動状態を検出するESBセンサ142Aの検出情報はECU23Aに入力される。本実施形態の場合、ECU23Aおよび油圧装置42Aは電動サーボブレーキを構成し、ECU23Aは、例えば、4つのブレーキ装置51による制動力と、モータMの回生制動による制動力との配分を制御する。ECU23Aには、四輪それぞれに設けられた車輪速センサ38が電気的に接続され、ESBセンサ142A及び車輪速センサ38の検知結果に基づき、制動力との配分を制御することが可能である。
ECU24Aは、自動変速機TMに設けられている電動パーキングロック装置50aを制御する停止維持制御ユニットである。電動パーキングロック装置50aは、主としてPレンジ(パーキングレンジ)選択時に自動変速機TMの内部機構をロックする機構を備える。ECU24Aは電動パーキングロック装置50aによるロックおよびロック解除を制御可能である。
ECU25Aは、車内に情報を報知する情報出力装置43Aを制御する車内報知制御ユニットである。情報出力装置43Aは例えばヘッドアップディスプレイ等の表示装置や音声出力装置を含む。更に、振動装置を含んでもよい。ECU25Aは、例えば、車速や外気温等の各種情報や、経路案内等の情報を情報出力装置43Aに出力させる。
ECU26Aは、車外に情報を報知する情報出力装置44Aを制御する車外報知制御ユニットである。本実施形態の場合、情報出力装置44Aは方向指示器(ハザードランプ)であり、ECU26Aは方向指示器として情報出力装置44Aの点滅制御を行うことで車外に対して車両Vの進行方向を報知し、また、ハザードランプとして情報出力装置44Aの点滅制御を行うことで車外に対して車両Vへの注意力を高めることができる。
ECU27Aは、パワープラント50を制御する駆動制御ユニットである。本実施形態では、パワープラント50にECU27Aを1つ割り当てているが、内燃機関EG、モータMおよび自動変速機TMのそれぞれにECUを1つずつ割り当ててもよい。ECU27Aは、例えば、アクセルペダルAPに設けた操作検知センサ34aやブレーキペダルBPに設けた操作検知センサ34bにより検知した運転者の運転操作や車速等に対応して、内燃機関EGやモータMの出力を制御したり、自動変速機TMの変速段を切り替えたりする。なお、自動変速機TMには車両Vの走行状態を検知するセンサとして、自動変速機TMの出力軸の回転数を検知する回転数センサ39が設けられている。車両Vの車速は回転数センサ39の検知結果から演算可能である。
ECU28Aは、車両Vの現在位置や進路を認識する位置認識ユニットである。ECU28Aは、ジャイロセンサ33A、GPSセンサ28b、通信装置28cの制御および検知結果あるいは通信結果の情報処理を行う。ジャイロセンサ33Aは車両Vの回転運動を検知する。ジャイロセンサ33の検知結果等により車両Vの進路を判定することができる。GPSセンサ28bは、車両Vの現在位置を検知する。通信装置28cは、地図情報や交通情報を提供するサーバと無線通信を行い、これらの情報を取得する。データベース28aには、高精度の地図情報を格納することができ、ECU28Aはこの地図情報等に基づいて、車線上の車両Vの位置をより高精度に特定可能である。
入力装置45Aは運転者が操作可能に車内に配置され、運転者からの指示や情報の入力を受け付ける。
<制御装置1B>
図2を参照して制御装置1Bの構成について説明する。制御装置1Bは、車両Vの走行制御を行う第2制御装置として機能する。制御装置1Bは、ECU群(制御ユニット群)2Bを含む。ECU群2Bは、複数のECU21B〜25Bを含む。各ECUは、CPUに代表されるプロセッサ、半導体メモリ等の記憶デバイス、外部デバイスとのインタフェース等を含む。記憶デバイスにはプロセッサが実行するプログラムやプロセッサが処理に使用するデータ等が格納される。各ECUはプロセッサ、記憶デバイスおよびインタフェース等を複数備えていてもよい。なお、ECUの数や、担当する機能については適宜設計可能であり、本実施形態よりも細分化したり、あるいは、統合したりすることが可能である。なお、ECU群2Aと同様、図2および図3においてはECU21B〜25Bの代表的な機能の名称を付している。
ECU21Bは、車両Vの周囲状況を検知する検知ユニット31B、32Bの検知結果に基づいて、車両Vの走行環境を認識する環境認識ユニットであると共に、車両Vの走行制御として走行支援(換言すると運転支援)に関わる制御を実行する走行支援ユニットである。ECU21Bは周辺環境情報として後述する物標データを生成する。
なお、本実施形態では、ECU21Bが環境認識機能と走行支援機能とを有する構成としたが、制御装置1AのECU21AとECU29Aのように、機能毎にECUを設けてもよい。逆に、制御装置1Aにおいて、ECU21Bのように、ECU21AとECU29Aの機能を1つのECUで実現する構成であってもよい。
本実施形態の場合、検知ユニット31Bは、撮像により車両Vの周囲の物体を検知する撮像デバイス(以下、カメラ31Bと表記する場合がある。)である。カメラ31Bは車両Vの前方を撮影可能なように、車両Vの車室内におけるルーフ前部に設けられている。カメラ31Bが撮影した画像の解析により、物標の輪郭抽出や、道路上の車線の区画線(白線等)を抽出可能である。本実施形態の場合、検知ユニット32Bは、電波により車両Vの周囲の物体を検知するミリ波レーダであり(以下、レーダ32Bと表記する場合がある)、車両Vの周囲の物標を検知したり、物標との距離を測距したりする。本実施形態の場合、レーダ32Bは5つ設けられており、車両Vの前部中央に1つ、前部各隅部に1つずつ、後部各隅部に1つずつ設けられている。レーダ32Bの数や配置は適宜選択可能である。
ECU22Bは、電動パワーステアリング装置41B(単に「第2ステアリング装置」ともいう)を制御する操舵制御ユニットである。電動パワーステアリング装置41Bは、ステアリングホイールSTに対する運転者の運転操作(操舵操作)に応じて前輪を操舵する機構を含む。電動パワーステアリング装置41Bは操舵操作をアシストしたり、あるいは、前輪を自動操舵するための駆動力を発揮したりするモータを含み、モータの回転量を検知するセンサや、運転者が負担する操舵トルクを検知するトルクセンサ等により検出された情報はECU22Bに入力される。また、ECU22Bには後述する通信回線L2を介して操舵角センサ37Bが電気的に接続されており、操舵角センサ37Bの検知結果に基づいて電動パワーステアリング装置41Bを制御可能である。ECU22Bは、運転者がステアリングハンドルSTを把持しているか否かを検知するセンサ36Bの検知結果を取得可能であり、運転者の把持状態を監視することができる。
ECU23Bは、油圧装置42B(「第2油圧装置42B」ともいう)を制御する制動制御ユニットである。油圧装置42Bは、横滑り防止装置として機能し、例えばVSA(Vehicle Stability Assist)を実現する。ブレーキペダルBPに対する運転者の制動操作はブレーキマスタシリンダBMにおいて液圧に変換されて油圧装置42Bに伝達される。油圧装置42Bは、ブレーキマスタシリンダBMから伝達された液圧に基づいて、各車輪のブレーキ装置51に供給する作動油の液圧を制御可能なアクチュエータであり、ECU23Bは油圧装置42Bが備える電磁弁等の駆動制御を行う。油圧装置42Bが備える電磁弁等の駆動状態を検出するVSAセンサ142Bの検出情報はECU23Bに入力される。
本実施形態の場合、ECU23Bおよび油圧装置42Bには、四輪それぞれに設けられた車輪速センサ38、ヨーレートセンサ33B、ブレーキマスタシリンダBM内の圧力を検知する圧力センサ35が電気的に接続され、これらの検知結果に基づき、ABS機能、トラクションコントロールおよび車両Vの姿勢制御機能を実現する。例えば、ECU23Bは、四輪それぞれに設けられた車輪速センサ38の検知結果に基づき各車輪の制動力を調整し、各車輪の滑走を抑制する。また、ヨーレートセンサ33Bが検知した車両Vの鉛直軸回りの回転角速度に基づき各車輪の制動力を調整し、車両Vの急激な姿勢変化を抑制する。
また、ECU23Bは、車外に情報を報知する情報出力装置43Bを制御する車外報知制御ユニットとしても機能する。本実施形態の場合、情報出力装置43Bはブレーキランプであり、制動時等にECU23Bはブレーキランプを点灯可能である。これにより後続車に対して車両Vへの注意力を高めることができる。
ECU24Bは、後輪に設けられている電動パーキングブレーキ装置(例えばドラムブレーキ)52を制御する停止維持制御ユニットである。電動パーキングブレーキ装置52は後輪をロックする機構を備える。ECU24Bは電動パーキングブレーキ装置52による後輪のロックおよびロック解除を制御可能である。
ECU25Bは、車内に情報を報知する情報出力装置44Bを制御する車内報知制御ユニットである。本実施形態の場合、情報出力装置44Bはインストルメントパネルに配置される表示装置を含む。ECU25Bは情報出力装置44Bに車速、燃費等の各種の情報を出力させることが可能である。
入力装置45Bは運転者が操作可能に車内に配置され、運転者からの指示や情報の入力を受け付ける。
<通信回線>
ECU間を通信可能に接続する、車両制御装置1の通信回線の例について図3を参照して説明する。車両制御装置1は、有線の通信回線L1〜L7を含む。通信回線L1には、制御装置1Aの各ECU20A〜27A、29Aが接続されている。なお、ECU28Aも通信回線L1に接続されてもよい。
通信回線L2には、制御装置1Bの各ECU21B〜25Bが接続されている。また、制御装置1AのECU20Aも通信回線L2に接続されている。通信回線L3(第1通信回線)はECU20AとECU21Bを接続する。通信回線L4はECU20AおよびECU21Aを接続する。通信回線L5はECU20A、ECU21AおよびECU28Aを接続する。通信回線L6はECU29AとECU21Aを接続する。通信回線L7はECU29AとECU20Aを接続する。
通信回線L1〜L7のプロトコルは同じであっても異なっていてもよいが、通信速度、通信量や耐久性等、通信環境に応じて異ならせてもよい。例えば、通信回線L3およびL4は通信速度の点でイーサネット(登録商標)であってもよい。例えば、通信回線L1、L2、L5〜L7はCANであってもよい。
制御装置1Aは、ゲートウェイGWを備えている。ゲートウェイGWは、通信回線L1と通信回線L2を中継する。このため、例えば、ECU21Bは通信回線L2、ゲートウェイGWおよび通信回線L1を介してECU27Aに制御指令を出力可能である。
<電源>
車両制御装置1の電源について図3を参照して説明する。車両制御装置1は、大容量バッテリ6と、電源7Aと、電源7Bとを含む。大容量バッテリ6はモータMの駆動用バッテリであると共に、モータMにより充電されるバッテリである。
電源7Aは制御装置1Aに電力を供給する電源であり、電源回路71Aとバッテリ72Aとを含む。電源回路71Aは、大容量バッテリ6の電力を制御装置1Aに供給する回路であり、例えば、大容量バッテリ6の出力電圧(例えば190V)を、基準電圧(例えば12V)に降圧する。バッテリ72Aは例えば12Vの鉛バッテリである。バッテリ72Aを設けたことにより、大容量バッテリ6や電源回路71Aの電力供給が遮断あるいは低下した場合であっても、制御装置1Aに電力の供給を行うことができる。
電源7Bは制御装置1Bに電力を供給する電源であり、電源回路71Bとバッテリ72Bとを含む。電源回路71Bは、電源回路71Aと同様の回路であり、大容量バッテリ6の電力を制御装置1Bに供給する回路である。バッテリ72Bは、バッテリ72Aと同様のバッテリであり、例えば12Vの鉛バッテリである。バッテリ72Bを設けたことにより、大容量バッテリ6や電源回路71Bの電力供給が遮断あるいは低下した場合であっても、制御装置1Bに電力の供給を行うことができる。
<全体構成>
図4を参照して車両Vの全体構成を別の観点から説明する。車両Vは、制御装置1A(第1制御装置)、制御装置1B(第2制御装置)、外界認識装置群82及びアクチュエータ群83、車両Vの状態情報を検出する第1車両情報検出部155Aおよび第2車両情報検出部155Bを含む。本実施形態の車両制御装置1において、制御装置1A(第1制御装置)および制御装置1B(第2制御装置)は車両Vの走行制御を行う。
図4に示すように、制御装置1A(第1制御装置)および制御装置1B(第2制御装置)は通信回線401(第1通信回線)により接続されており、相互に通信を行うことが可能である。ここで、通信回線401は図3の通信回線L3に相当する。
アクチュエータ群83は、制御装置1A(第1制御装置)または制御装置1B(第2制御装置)から送信される制御信号に基づいて作動する作動部として機能する。制御装置1A(第1制御装置)とアクチュエータ群83(作動部)とは通信回線402a(第2通信回線)により接続されており、アクチュエータ群83(第1ステアリング装置41A、第1油圧装置42A、パワープラント50)は制御装置1A(第1制御装置)から送信される制御信号により作動可能である。また、制御装置1B(第2制御装置)とアクチュエータ群83(作動部)とは通信回線403a(第3通信回線)により接続されており、アクチュエータ群83(第2ステアリング装置41B、第2油圧装置42B)は制御装置1B(第2制御装置)から送信される制御信号により作動可能である。
車両の外界情報を取得する外界認識装置群82は、車両Vに搭載された外界認識装置(センサ)の集合である。外界認識装置群82は、上述のカメラ31A、カメラ31B、ライダ32A及びレーダ32Bを含む。カメラ31A及びライダ32Aは制御装置1A(第1制御装置)に通信回線402b、通信回線402cを介して接続されている。カメラ31A及びライダ32Aで得られた外界情報やこれらの装置に関する情報は、制御装置1Aに供給され、カメラ31A及びライダ32Aは制御装置1Aからの指示(制御信号)に従って動作する。
カメラ31B及びレーダ32Bは通信回線403b、通信回線403cを介して制御装置1B(第2制御装置)に接続されている。カメラ31B及びレーダ32Bで得られた外界情報やこれらの装置に関する情報は、制御装置1Bに供給され、カメラ31B及びレーダ32Bは制御装置1Bからの指示(制御信号)に従って動作する。制御装置1Bは、カメラ31B及びレーダ32Bで得られた外界情報を、通信回線401(第1通信回線)を介して制御装置1Aに供給してもよい。これによって、制御装置1Aは、カメラ31A、カメラ31B、ライダ32A及びレーダ32Bのそれぞれから得られた外界情報を用いて自動運転の制御を実行できる。
アクチュエータ群83(作動部)は、車両Vに搭載されたアクチュエータの集合である。アクチュエータ群83は、例えば、一例として、上述の電動パワーステアリング装置41A(第1ステアリング装置)、電動パワーステアリング装置41B(第2ステアリング装置)、油圧装置42A(第1油圧装置)、油圧装置42B(第2油圧装置)及びパワープラント50を含む。
電動パワーステアリング装置41A、油圧装置42A及びパワープラント50に関する情報は、通信回線402a(第2通信回線)を介して制御装置1A(第1制御装置)に供給され、電動パワーステアリング装置41A、油圧装置42A及びパワープラント50は制御装置1Aからの指示(制御信号)に従って動作する。また、電動パワーステアリング装置41B及び油圧装置42Bに関する情報は、通信回線403a(第3通信回線)を介して制御装置1B(第2制御装置)に供給され、電動パワーステアリング装置41B及び油圧装置42Bは制御装置1Bからの指示(制御信号)に従って動作する。
パワープラント50は、車両Vの駆動を行うので、縦制御アクチュエータの一種である。さらに、パワープラント50は、左右の車輪の駆動力の分配を変更することによって車両Vの方向を変更可能であるので、横制御アクチュエータの一種でもある。油圧装置42A及び油圧装置42Bはそれぞれ、車両Vの制動を行うので、縦制御アクチュエータの一種である。さらに、油圧装置42A及び油圧装置42Bはそれぞれ、ブレーキトルクベクタリングによって車両Vの方向を変更可能であるので、横制御アクチュエータの一種でもある。電動パワーステアリング装置41A及び電動パワーステアリング装置41Bはそれぞれ、車両Vの操舵を制御するので、横制御アクチュエータの一種である。
制御装置1A(第1制御装置)は、通信回線402a(第2通信回線)を通じてアクチュエータ群83の一部(例えば、電動パワーステアリング装置41A、油圧装置42A、パワープラント50)と通信することが可能である。また、制御装置1B(第2制御装置)は、通信回線403a(第3通信回線)を通じてアクチュエータ群83の一部(電動パワーステアリング装置41B、油圧装置42B)と通信することが可能である。通信回線401〜通信回線404は、例えばCAN(コントローラエリアネットワーク)であるが、イーサネット(登録商標)であってもよい。また、CANとイーサネット(登録商標)との両方で接続されていてもよい。
車両の状態情報を取得する車両情報検出部155Aは、一例として、通信装置28c、ジャイロセンサ33A、把持センサ36A、操舵角センサ37A、車輪速センサ38、回転数センサ39、油圧装置42A(第1油圧装置)が備える電磁弁等の駆動状態を検出するESBセンサ142A及びドライバの運転状態を監視するモニタカメラ200を有する。
車両情報検出部155Aに含まれるセンサ及びカメラは種々の通信回線を介して制御装置1Aに接続される。図4では、車両情報検出部155Aと制御装置1Aとを接続する通信回線404を代表して示している。
また、車両の状態情報を取得する車両情報検出部155Bは、一例として、ヨーレートセンサ33B、把持センサ36B、操舵角センサ37B、及び油圧装置42B(第2油圧装置)が備える電磁弁等の駆動状態を検出するVSAセンサ142Bを有する。車両情報検出部155Bに含まれるセンサは種々の通信回線を介して制御装置1Bに接続される。図4では、車両情報検出部155Bと制御装置1Bとを接続する通信回線405を代表して示している。
制御装置1Aは、外界認識装置群82(外界認識部として機能するカメラ31A、ライダ32A)の認識結果および車両情報検出部155A、155Bの検出結果に基づいて、外界認識装置群82、アクチュエータ群83及び車両情報検出部155A、155Bのうち、少なくともいずれか一つの機能低下が検出された場合、車両の走行制御の機能を制限した縮退制御における車両制御の内容と、縮退制御を制御装置1Aで実行するか、または制御装置1Bで実行するかを決定する。ここで、制御装置1Aは、制御装置Bとの通信により、外界認識装置群82(外界認識部として機能するカメラ31B、レーダ32B)の認識結果または車両情報検出部155Bの検出結果に基づいて、縮退制御における車両制御の内容と、縮退制御を制御装置1Aで実行するか、または制御装置1Bで実行するかを決定することが可能である。
<処理>
次に車両制御装置1における制御装置Aの処理を説明する。図5は車両制御装置1の処理の流れを説明するフローチャートである。
ステップS501において、制御装置1Aは、車両の外界情報を取得する外界認識装置群82の認識結果および車両Vにおけるアクチュエータ群83の状態情報を取得する車両情報検出部155A、155Bの検出結果に基づいて、車両Vにおける冗長構成が成立しているか否かを判定する。例えば、外界認識装置群82を構成するカメラ31Aまたは31Bの検出機能が低下していると判定した場合は、冗長構成が成立しないと判定し(S501−No)、処理をステップS508に進める。
一方、ステップS501の判定で、外界認識装置群82の認識結果および車両情報検出部155A、155Bの検出結果に基づいて、車両Vにおける冗長構成が成立していると判定する場合(S501−Yes)、処理をステップS502に進める。
ステップS502において、制御装置1Aは、自動運転による走行制御状態(この制御状態を、「第1制御状態」とする)において、通信装置28cを介して地図情報を取得できない場合(S502−No)、処理をステップS507に進める。制御装置1Aは、制御の実行主体として機能し、車両の自動運転の制御状態を第1制御状態から第2制御状態に変更する。
ここで、第1制御状態(例えば、Lv2B2またはLv3)は、第2制御状態(Lv2B1)に比べて、車両制御の自動化率が高い、若しくは、運転者に要求される車両操作の関与の度合いが低減された制御状態である。制御装置1Aは、縮退制御として車両Vを走行車線内に停止させる。
ステップS502の判定で、地図情報が取得できた場合(S502−Yes)、処理をステップS503に進める。
ステップS503において、制御装置1Aは、車両情報検出部155Aとして、運転者が車両Vのステアリングハンドルを把持しているか否かを検知する把持センサ36Aの検出機能が低下していると判定した場合、または、運転者の顔の方向を監視するドライバモニタカメラ200の検出機能が低下していると判定した場合(S503−No)、処理をステップS507に進める。制御装置1Aは、制御の実行主体として機能し、車両の自動運転の制御状態を第1制御状態から第2制御状態に変更し、制御装置1Aは、縮退制御として車両Vを走行車線の路肩に停止させる。
ステップS503の判定で、把持センサ36Aおよびドライバモニタカメラ200が正常に動作する場合(S503−Yes)、処理をステップS504に進める。
ステップS504において、制御装置1Aは、外界認識装置群82の認識結果に基づいて、外界認識装置群82の機能が低下していると判定した場合(S504−No)、処理をステップS507に進める。制御装置1Aは、制御の実行主体として機能し、車両の自動運転の制御状態を第1制御状態から第2制御状態に変更し、制御装置1Aは、縮退制御として車両Vを走行車線内に停止させる。
ステップS504の判定で、外界認識装置群82が正常に動作する場合(S504−Yes)、処理をステップS505に進める。
ステップS505において、制御装置1Aは、車両情報検出部155Aの検出結果、制御装置1Bを介した通信により取得した車両情報検出部155Bの検出結果に基づいて、車両Vの縦制御および横制御が可能か否かを判定する。
図4のブロック図に示した、パワープラント50は、車両Vの駆動を行うので、縦制御アクチュエータの一種であり、さらに、パワープラント50は、左右の車輪の駆動力の分配を変更することによって車両Vの方向を変更可能であるので、横制御アクチュエータの一種でもある。油圧装置42A(第1油圧装置)及び油圧装置42B(第2油圧装置)はそれぞれ、車両Vの制動を行うので、縦制御アクチュエータの一種である。
また、油圧装置42A(第1油圧装置)及び油圧装置42B(第2油圧装置)はそれぞれ、ブレーキトルクベクタリングによって車両Vの方向を変更可能であるので、横制御アクチュエータの一種であり、また、電動パワーステアリング装置41A(第1ステアリング装置)及び電動パワーステアリング装置41B(第2ステアリング装置)はそれぞれ、車両Vの操舵を制御するので、横制御アクチュエータとして機能することが可能である。
本ステップにおける制御装置1Aの判定例としては、例えば、以下のものが挙げられる。例えば、制御装置1Aは、車両情報検出部155Aとして、車両Vの四輪それぞれに設けられた車輪速センサ38の検出機能が低下していると判定した場合、縦制御及び横制御を実行することができないと判定し(S505−No)、処理をステップS508に進める。制御装置1Aが制御主体として機能し、縮退制御として車両Vを走行車線内に停止させる。
制御装置1Aは、車両情報検出部155Aとして、車両Vのパワープラント50を構成する自動変速機TMの出力軸の回転数を検知する回転数センサ39の検出機能が低下していると判定した場合、縦制御及び横制御を実行することができないと判定し(S505−No)、処理をステップS508に進める。制御装置1Aが制御主体として機能し、縮退制御として車両Vを走行車線の路肩に停止させる。
制御装置1Aは、車両情報検出部155Aとして、車両Vの操舵角を検知する操舵角センサ37Aの検出機能が低下していると判定した場合、縦制御及び横制御を実行することができないと判定し(S505−No)、処理をステップS508に進める。制御装置1Aが制御主体として機能し、縮退制御として車両Vを走行車線内に停止させる。
制御装置1Aは、制御装置1Bとの通信により、車両V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33Bの検出機能が低下していると判定した場合、縦制御及び横制御を実行することができないと判定し(S505−No)、処理をステップS508に進める。制御装置1Aが制御主体として機能し、縮退制御として車両Vを走行車線内に停止させる。
制御装置1Aは、車両情報検出部155Aとして、車両Vの第1ステアリング装置41Aの機能が低下していると判定した場合、制御主体を制御装置1Bに変更し、制御装置1Bに縮退制御を実行させる。
制御装置1Aは、制御装置1Bとの通信により、車両情報検出部155Bの検出結果に基づいて、車両Vの第2ステアリング装置41Bの機能が低下していると判定した場合、制御装置1Aが制御主体として機能し、縮退制御として車両Vを走行車線の路肩に停止させる。
制御装置1Aは、車両情報検出部155Aの検出結果に基づいて、車両の電動サーボブレーキとして機能する第1油圧装置42Aの機能が低下していると判定した場合、制御主体を制御装置1Bに変更し、制御装置1Bに縮退制御を実行させる。
制御装置1Aは、制御装置1Bとの通信により、車両情報検出部155Bの検出結果に基づいて、車両Vの横滑り防止装置として機能する第2油圧装置42Bの機能が低下していると判定した場合、制御装置1Aが制御主体として機能し、縮退制御として車両Vを走行車線内に停止させる。
ステップS505の判定処理で、制御装置1Aは、車両情報検出部155Aの検出結果、制御装置1Bを介した通信により取得した車両情報検出部155Bの検出結果に基づいて、車両Vの縦制御および横制御が可能と判定する場合、車両の制御状態を第1制御状態とする。制御状態が第1制御状態で走行している場合、第1制御状態を維持する。一方、ステップS505の判定処理において、制御装置1Aにより、車両Vの縦制御および横制御が可能でないと判定される場合(S505−No)、処理をステップS508にすすめ、制御装置1Aは、制御の実行主体として機能し、車両の自動運転の制御状態を第1制御状態から第3制御状態に変更する。ここで、第3制御状態(例えば、Lv2B2またはLv3)は、第2制御状態(Lv2B1)に比べて、車両制御の自動化率が低い、若しくは、運転者に要求される車両操作の関与の度合いが高い制御状態である。第3制御状態には、自動運転制御を終了させた手動運転による走行状態への移行も含まれる。
[その他の実施形態]
また、各実施形態で説明された1以上の機能を実現する車両制御プログラムは、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給され、該システム又は装置のコンピュータにおける1以上のプロセッサは、このプログラムを読み出して実行することができる。このような態様によっても本発明は実現可能である。
<実施形態のまとめ>
構成1.上記実施形態の車両制御装置(例えば、図1の1)は、車両の外界情報を取得する外界認識装置群(例えば、図4の82)の認識結果と、前記車両におけるアクチュエータ群(例えば、図4の83)の状態情報を取得する車両情報検出手段(例えば、図4の155A、155B)の検出結果とに基づいて、前記車両の走行制御を行うことが可能な第1制御手段(例えば、図4の1A)および第2制御手段(例えば、図4の1B)を備える車両制御装置であって、
前記第1制御手段(1A)は、
前記認識結果および前記検出結果に基づいて、前記外界認識装置群(82)、前記アクチュエータ群(83)及び前記車両情報検出手段(155A、155B)のうち、少なくともいずれか一つの機能低下が検出された場合、前記車両の走行制御の機能を制限した縮退制御における車両制御の内容と、前記縮退制御を前記第1制御手段(1A)で実行するか、または前記第2制御手段(1B)で実行するかを決定する。なお、縮退制御を代替制御と呼ぶこともある。
構成1の車両制御装置によれば、外界情報の認識結果および車両の状態情報の検出結果に基づいて、車両の走行制御の機能を制限した縮退制御における車両制御の内容と、縮退制御を実行する主体を決定することが可能になる。
構成2.上記実施形態の車両制御装置(1)では、前記第1制御手段(1A)は、前記外界認識装置群(82)の認識結果に基づいて、当該外界認識装置群(82)の機能が低下していると判定した場合、前記縮退制御として前記車両を走行車線内に停止させる
構成3.上記実施形態の車両制御装置(1)では、前記第1制御手段(1A)は、前記外界認識装置群(82)の機能が低下していると判定した場合、前記車両の自動運転の制御状態を第1制御状態から第2制御状態に変更する。
構成4.上記実施形態の車両制御装置(1)では、前記第1制御状態は、前記第2制御状態に比べて、車両制御の自動化率が高い、若しくは、運転者に要求される車両操作の関与の度合いが低減された制御状態である。
構成5.上記実施形態の車両制御装置(1)では、前記第1制御手段(1A)は、前記車両情報検出手段(155A)として、前記車両の四輪それぞれに設けられた車輪速センサ(例えば、図4の38)の検出機能が低下していると判定した場合、前記縮退制御として前記車両を走行車線内に停止させる。
構成6.上記実施形態の車両制御装置(1)では、前記第1制御手段(1A)は、前記車両情報検出手段(155A)として、前記車両の自動変速機の出力軸の回転数を検知する回転数センサ(例えば、図4の39)の検出機能が低下していると判定した場合、前記縮退制御として前記車両を走行車線の路肩に停止させる。
構成7.上記実施形態の車両制御装置(1)では、前記第1制御手段(1A)は、前記車両情報検出手段(155A)として、前記車両の操舵角を検知する操舵角センサ(例えば、図4の37A)の検出機能が低下していると判定した場合、前記縮退制御として前記車両を走行車線内に停止させる。
構成8.上記実施形態の車両制御装置(1)では、前記第1制御手段(1A)は、前記第2制御手段(1B)との通信により、前記車両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(例えば、図4の33B)の検出機能が低下していると判定した場合、前記縮退制御として前記車両を走行車線内に停止させる。
構成9.上記実施形態の車両制御装置(1)では、前記第1制御手段(1A)は、前記車両情報検出手段(155A)の検出結果に基づいて、前記車両の第1ステアリング装置(例えば、図4の41A)の機能が低下していると判定した場合、前記第2制御手段(1B)に前記縮退制御を実行させる。
構成10.上記実施形態の車両制御装置(1)では、前記第1制御手段(1A)は、前記第2制御手段(1B)との通信により、前記車両情報検出手段(155B)の検出結果に基づいて、前記車両の第2ステアリング装置(例えば、図4の41B)の機能が低下していると判定した場合、前記縮退制御として前記車両を走行車線の路肩に停止させる。
構成11.上記実施形態の車両制御装置(1)では、前記第1制御手段(1A)は、前記車両情報検出手段(155A、例えば、図4の142A)の検出結果に基づいて、前記車両の電動サーボブレーキとして機能する第1油圧装置(例えば、図4の42A)の機能が低下していると判定した場合、前記第2制御手段(1B)に前記縮退制御を実行させる。
構成12.上記実施形態の車両制御装置(1)では、前記第1制御手段(1A)は、前記第2制御手段(1B)との通信により、前記車両情報検出手段(155B、例えば、図4の142B)の検出結果に基づいて、前記車両の横滑り防止装置として機能する第2油圧装置(例えば、図4の42B)の機能が低下していると判定した場合、前記縮退制御として前記車両を走行車線内に停止させる
構成13.上記実施形態の車両制御装置(1)では、前記第1制御手段(1A)は、前記車両情報検出手段(155A)として通信装置(例えば、図4の28c)を介して地図情報を取得できない場合、前記縮退制御として前記車両を走行車線内に停止させる。
構成14.上記実施形態の車両制御装置(1)では、前記第1制御手段(1A)は、前記車両情報検出手段(155A)として、運転者が前記車両のステアリングハンドルを把持しているか否かを検知する把持センサ(例えば、36A)の検出機能が低下していると判定した場合、前記縮退制御として前記車両を走行車線の路肩に停止させる。
構成15.上記実施形態の車両制御装置(1)では、前記第1制御手段(1A)は、前記車両情報検出手段(155A)として、運転中における運転者の状態を検知するカメラ(例えば、図4の200)の検出機能が低下していると判定した場合、前記縮退制御として前記車両を走行車線の路肩に停止させる。
構成16.上記実施形態の車両制御装置(1)では、前記第1制御手段(1A)は、前記車両情報検出手段の機能が低下していると判定した場合、前記車両の自動運転の制御状態を第1制御状態から第3制御状態に変更する。
構成17.上記実施形態の車両制御装置(1)では、前記第3制御状態は、前記第2制御状態に比べて、車両制御の自動化率が低い、若しくは、運転者に要求される車両操作の関与の度合いが高い制御状態である。
構成18.上記実施形態の車両(例えば、図1の車両V)は、構成1乃至構成17のいずれか1つの構成に記載の車両制御装置(1)を備える。
構成18の車両によれば、外界情報の認識結果および車両の状態情報の検出結果に基づいて、車両の走行制御の機能を制限した縮退制御における車両制御の内容と、縮退制御を実行する主体を決定することが可能な車両制御装置を有する車両を提供することができる。
構成19.上記実施形態の車両制御装置(例えば、図1の1)の車両制御方法は、車両の外界情報を取得する外界認識装置群(例えば、図4の82)の認識結果と、前記車両におけるアクチュエータ群(例えば、図4の83)の状態情報を取得する車両情報検出手段(例えば、図4の155A、155B)の検出結果とに基づいて、前記車両の走行制御を行うことが可能な第1制御手段(例えば、図4の1A)および第2制御手段(例えば、図4の1B)を備える車両制御装置の車両制御方法であって、
前記第1制御手段(1A)が、前記認識結果および前記検出結果に基づいて、前記外界認識装置群(82)、前記アクチュエータ群(83)及び前記車両情報検出手段(155A、155B)のうち、少なくともいずれか一つの機能低下が検出された場合、前記車両の走行制御の機能を制限した縮退制御における車両制御の内容と、前記縮退制御を前記第1制御手段(1A)で実行するか、または前記第2制御手段(1B)で実行するかを決定する工程(例えば、図5のS501〜S505)を有する。
構成19の車両制御装置の車両制御方法によれば、外界情報の認識結果および車両の状態情報の検出結果に基づいて、車両の走行制御の機能を制限した縮退制御における車両制御の内容と、縮退制御を実行する主体を決定することが可能になる。
構成20.上記実施形態のプログラムは、上記の車両制御方法の工程を実行させる。
構成20のプログラムによれば、外界情報の認識結果および車両の状態情報の検出結果に基づいて、車両の走行制御の機能を制限した縮退制御における車両制御の内容と、縮退制御を実行する主体を決定することが可能な車両制御方法の工程をコンピュータに実行させることが可能なプログラムを提供することが可能になる。
本発明は上記の実施形態に制限されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で、種々の変形・変更が可能である。
V:車両、1A:制御装置A(第1制御装置)、1B:制御装置B(第2制御装置)、82:外界認識装置群、83:アクチュエータ群、155A、155B:車両情報検出部

Claims (8)

  1. 車両の操舵及び加減速を制御し、前記車両の走行制御を実行する第1制御手段と、
    前記車両の操舵及び減速を制御し、前記車両の走行支援制御を実行する第2制御手段と、を備え、
    前記第1制御手段は前記第2制御手段に接続され、
    前記第1制御手段には、情報取得手段として前記車両の左右の車輪の回転を検出する第1センサが接続され、
    前記第制御手段には、前記情報取得手段として前記車両の出力軸の回転数を検出する第2センサが接続されており、
    前記車両の走行制御の機能を制限した代替制御では、走行車線内に前記車両を停止させる状態、又は、走行車線の路肩に前記車両を停止させる状態に遷移させることが可能であり、
    前記第1センサの機能が低下した場合の前記代替制御では、前記第1制御手段は前記走行車線内に前記車両を停止させる状態に遷移させ、
    前記第2センサの機能が低下した場合の前記代替制御では、前記第1制御手段は前記走行車線の路肩に前記車両を停止させる状態に遷移させることを特徴とする車両制御装置。
  2. 記第1制御手段は、前記情報取得手段として機能する通信手段を介して、周辺地図情報の取得が可能であり、
    前記車両の走行制御の機能を制限した代替制御では、走行車線内に前記車両を停止させる状態に遷移させることが可能であり、
    前記周辺地図情報の取得状態が低下している場合の前記代替制御では、前記第1制御手段は前記走行車線内に前記車両を停止させる状態に遷移させる
    ことを特徴とする請求項1に記載の車両制御装置。
  3. 前記第1制御手段は、前記情報取得手段の機能が低下していると判定した場合、前記車両の制御状態を第1制御状態から第2制御状態に変更し、
    前記第1制御状態は、前記第2制御状態に比べて、車両制御の自動化率が高い、若しくは、運転者に要求される車両操作の関与の度合いが低減された制御状態であることを特徴とする請求項1または2に記載の車両制御装置。
  4. 前記第1制御手段は、前記車両におけるアクチュエータ群の状態情報を取得する車両情報検出手段の検出結果に基づいて、前記車両の第1ステアリング装置の機能が低下していると判定した場合、前記第2制御手段に前記代替制御を実行させることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の車両制御装置。
  5. 前記第1制御手段は、前記第2制御手段との通信により、前記車両情報検出手段の検出結果に基づいて、前記車両の第2ステアリング装置の機能が低下していると判定した場合、前記代替制御として前記車両を走行車線の路肩に停止させることを特徴とする請求項4に記載の車両制御装置。
  6. 請求項1乃至5のいずれか1項に記載の車両制御装置を備えることを特徴とする車両。
  7. 車両の操舵及び加減速を制御し、前記車両の走行制御を実行する第1制御手段と、
    前記車両の操舵及び減速を制御し、前記車両の走行支援制御を実行する第2制御手段と、を備える車両制御装置の車両制御方法であって、
    前記第1制御手段は前記第2制御手段に接続され、
    前記第1制御手段には、情報取得手段として前記車両の左右の車輪の回転を検出する第1センサが接続され、
    前記第制御手段には、前記情報取得手段として前記車両の出力軸の回転数を検出する第2センサが接続されており、
    前記車両の走行制御の機能を制限した代替制御では、走行車線内に前記車両を停止させる状態、又は、走行車線の路肩に前記車両を停止させる状態に遷移させることが可能であり、
    前記車両制御方法は、
    前記第1センサの機能が低下した場合の前記代替制御として、前記第1制御手段により前記走行車線内に前記車両を停止させる状態に遷移させる工程と、
    前記第2センサの機能が低下した場合の前記代替制御として、前記第1制御手段により前記走行車線の路肩に前記車両を停止させる状態に遷移させる工程と、を有する
    ことを特徴とする車両制御方法。
  8. コンピュータに、請求項7に記載の車両制御方法の各工程を実行させるプログラム。
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