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JP7826982B2 - 車両 - Google Patents
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JP7826982B2 - 車両 - Google Patents

車両

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Description

本発明は、車両の技術分野に関する。
この種の車両として、例えば、車両に着脱可能な自動運転キットからの指示に従った制御指示が車両の機能部に出力されることによって、自動運転される車両が提案されている(特許文献1参照)。尚、車両の走行計画に基づいて目標トラジェクトリを生成する第1ユニットと、車両が目標トラジェクトリに追従するように車両走行制御を行う第2ユニットとを備える車両制御システムであって、第2ユニットは、車両と障害物との衝突を予防するように走行制御量への介入を行う車両制御システムが提案されている(特許文献2参照)。
特開2021-123146号公報 特開2021-062780号公報
自動運転キットにより自動運転される車両において、自動運転キットの機能に異常が発生すると、自動運転を継続することができなくなるという技術的問題点がある。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、自動運転キットの異常の予兆を検出することができる車両を提供することを課題とする。
本発明の一態様に係る車両は、車両に着脱可能に構成された自動運転キットと通信可能に構成されるとともに、前記自動運転キットからの指示に基づいて、前記車両の各部に自動運転制御に係る制御指示を与えるインターフェース部と、前記車両の予防安全機能を実現する予防安全装置とを備える車両であって、前記予防安全装置は、前記車両が走行している領域における基準走行データと、前記車両の走行データとの乖離の程度に基づいて、前記自動運転キットの運転性能を評価する性能評価手段を備えるというものである。
実施形態に係る車両の構成を示すブロック図である。 実施形態に係る車両とサーバ装置との関係を示す概念図である。 地図上に設定された複数の領域の一例を示す図である。 実施形態に係る予防安全装置の動作の一例を示すフローチャートである。 実施形態に係る予防安全装置の動作の他の例を示すフローチャートである。
車両に係る実施形態について図1乃至図5を参照して説明する。
(車両の構成)
図1において、車両1は、走行制御システム10、駆動アクチュエータ11、制動アクチュエータ12、操舵アクチュエータ13、認識センサ14、走行状態センサ15、外部環境センサ16、車内環境センサ17及び通信装置18を備える。尚、車両1は、外部環境センサ16及び車内環境センサ17を備えていなくてもよい。
車両1には、自動運転装置20が接続されている。自動運転装置20は、車両1に対して着脱可能な、車両1から独立した装置である。自動運転装置20は、着脱自在なコネクタによって走行制御システム10と有線結合されていてよい。ここで、走行制御システム10は車両1に固有のシステムである。走行制御システム10は、車両1とともに自動車メーカから提供される。これに対して、自動運転装置20は、走行制御システム10とは別の主体によって設計・開発されることが多い。尚、自動運転装置20は、自動運転キット(Autonomous Driving Kit:ADK)と称されてもよい。
走行制御システム10と自動運転装置20とによって、車両1を自動運転するための自動運転システムが構成されてよい。尚、「自動運転」は、例えばSAE(Society of Automotive Engineers)のレベル定義におけるレベル3以上の自動運転を意味してよい。
走行制御システム10は、一又は複数のプロセッサと、該プロセッサに結合されたメモリとを有していてよい。走行制御システム10は、車載ネットワーク(例えば、Controller Area Network:CAN)によって、車載アクチュエータ(例えば、駆動アクチュエータ11、制動アクチュエータ12及び操舵アクチュエータ13)、車載センサ(例えば、認識センサ14、走行状態センサ15、外部環境センサ16及び車内環境センサ17)及び通信装置18と電気的に結合されていてよい。
駆動アクチュエータ11は、車両1を加速させるためのアクチュエータである。制動アクチュエータ12は、車両1を減速又は停止させるためのアクチュエータである。操舵アクチュエータ13は、車両1を操舵するためのアクチュエータである。
認識センサ14は、カメラ(即ち、画像センサ)及びレーダセンサ(例えば、ミリ波レーダ、レーザレーダ)の少なくとも一方を含んでいてよい。認識センサ14は、車両1の周辺に存在する物体(例えば、車両、歩行者、自転車、落下物)の検知と、該検知した物体の車両1に対する相対位置及び相対速度の計測に用いられる。認識センサ14は、車両1の位置を検出する位置検出装置を含んでいてよい。尚、位置検出装置は、GPS(Global Positioning System)センサであってよい。
走行状態センサ15は、速度センサ、加速度センサ及びヨーレートセンサの少なくとも一つを含んでいてよい。走行状態センサ15は、車両1の走行状態を示す物理量(例えば、速度、加速度、ヨーレート)及びパラメータの少なくとも一方の計測に用いられる。外部環境センサ16は、車両1の外部環境に関する情報を取得するセンサである。外部環境センサ16は、雨滴センサ及び温度センサの少なくとも一方を含んでいてよい。車内環境センサ17は、車両1の車内環境に関する情報を取得するセンサである。車内環境センサ17は、カメラ、温度センサ及び感圧センサの少なくとも一つを含んでいてよい。
通信装置18は、車両1が外部とデータ通信を行うための装置である。通信装置18は、無線通信によって、外部の通信ネットワークに接続されていてよい。従って、車両1は、いわゆるコネクテッドカーであってよい。
走行制御システム10は、論理的に実現された機能ブロックとして、又は、物理的に実現された処理回路として、走行制御装置101、車両制御インターフェース102及び予防安全装置103を有する。尚、走行制御装置101、車両制御インターフェース102及び予防安全装置103についての説明は後述する。
自動運転装置20は、ADKセンサ21に電気的に結合されている。ADKセンサ21は、自動運転装置20と一体に構成されていてもよい。ADKセンサ21は、自動運転装置20又は車両1に着脱可能に取り付けられていてもよい。ADKセンサ21は、自動運転装置20が車両1を走行させるときに必要な情報を取得するためのセンサである。例えば、ADKセンサ21は、カメラ、レーダセンサ及びGPSセンサを含んでいてよい。
自動運転装置20は、走行計画を立案する機能を有してよい。自動運転装置20は、立案された走行計画と、ADKセンサ21により取得された情報とに基づいて、車両1を走行させる目標軌道を計算してよい。例えば、目標軌道には、車両1の複数の目標位置を示す点列と、複数の目標位置各々における目標速度及び目標加速度の少なくとも一方と、が含まれてよい。自動運転装置20は、計算された目標軌道を走行制御システム10に送信する。尚、自動運転装置20は、目標軌道の計算と、計算された目標軌道の走行制御システム10への送信とを所定の周期で繰り返し行ってよい。
自動運転装置20から送信された目標軌道は、走行制御システム10の車両制御インターフェース102を介して、走行制御装置101に入力される。例えば、走行制御装置101は、目標軌道と、走行状態センサ15の計測結果とに基づいて、駆動アクチュエータ11に指示すべき駆動制御量、制動アクチュエータ12に指示すべき制動制御量及び操舵アクチュエータ13に指示すべき操舵制御量の少なくとも一つを計算する。
予防安全装置103は、車両1と物体との衝突を予防又は回避するように走行制御装置101への介入を行う装置である。車両1と物体との衝突を予防又は回避する制御として、車両1が車線から逸脱しないようにする制御(例えば、車線逸脱防止制御、車線維持支援制御)、車両1と先行車との間の車間距離を一定に保つための制御(例えば、車間距離制御)、及び、車両1と物体との衝突の可能性が高い場合に自動的に車両1に制動力を付与する制御(例えば、衝突被害軽減ブレーキ)が挙げられる。
予防安全装置103の走行制御装置101への介入方法として、予防安全装置103が走行制御装置101に対して介入制御量を与える方法が挙げられる。この場合、介入制御量は、駆動制御量、制動制御量及び操舵制御量の少なくとも一つを含んでいてよい。予防安全装置103から走行制御装置101に介入制御量が与えられた場合、走行制御装置101は、目標軌道から計算された制御量(具体的には、駆動制御量、制動制御量及び操舵制御量の少なくとも一つ)よりも介入制御量を優先する。走行制御装置101は、介入制御量に従って、駆動アクチュエータ11、制動アクチュエータ12及び操舵アクチュエータ13の少なくとも一つを制御する。
ところで、自動運転装置20は、ADKセンサ21により取得された情報に基づいて、車両1の周囲に存在する物体を検知する。そして、自動運転装置20は、車両1が該検知された物体に衝突しないように目標軌道を計算する。このため、理論的には、自動運転装置20により計算された目標軌道に従って、走行制御装置101が制御量(具体的には、駆動制御量、制動制御量及び操舵制御量の少なくとも一つ)を計算すれば、車両1と物体との衝突は起こらない。しかしながら、自動運転装置20に何らかの異常が生じることによって、自動運転装置20の運転性能が恒常的に又は一時的に低下する場合がある。このため、車両1と物体との衝突を予防又は回避する最後の手段として予防安全装置103が作動することがある。
予防安全の観点から、予防安全装置103には、自動運転装置20の運転性能を評価する性能評価装置としての機能が備えられている。予防安全装置103は、認識センサ14、走行状態センサ15、外部環境センサ16及び車内環境センサ17の少なくとも一つから得られる情報に基づいて、自動運転装置20の運転性能の評価を行ってよい。自動運転装置20の運転性能の評価の詳細については後述する。予防安全装置103は、自動運転装置20の運転性能の評価結果に応じた対応を実施してよい。
図2に示すように、車両1を含む複数の車両は、ネットワークNを介してサーバ装置30と通信可能に構成されている。車両1を含む複数の車両各々は、走行データをサーバ装置30に送信する。該走行データには、例えば、速度、加速度、位置、時刻、衝突被害軽減ブレーキの作動回数、車線逸脱防止制御の実行頻度等が含まれていてよい。
サーバ装置30は、複数の車両から夫々送信された複数の走行データを蓄積する。サーバ装置30は、地図上に予め設定された複数の領域のうち一の領域と、複数の走行データ各々とを紐づけてよい。尚、地図上に予め設定された複数の領域は、図3に示すようなメッシュ状の領域(いわゆる地域メッシュ)であってよい。尚、該複数の領域は、メッシュ状の領域に限らず、複数の道路各々に対応する領域(例えば、高速道路に対応する領域、幹線道路に対応する領域、等)であってもよい。尚、サーバ装置30は、複数の走行データを車種毎に分類した上で蓄積してよい。
サーバ装置30は、複数の領域各々について、紐づけられた複数の走行データに基づいて、車両の標準的な走行態様を求める。車両の標準的な走行態様は、例えば、平均速度がVkm/h、平均加速度がAm/s、車線逸脱防止制御の実行頻度がN回/km、等と表されてよい。車両の標準的な走行態様は、例えば、速度の中央値がVkm/h、加速度の中央値がAm/s、車線逸脱防止制御の実行頻度がN回/km、等と表されてもよい。尚、車両の標準的な走行態様は、車種毎に求められてよい。
車両1を含む複数の車両各々は、走行データを逐次サーバ装置30に送信してよい。サーバ装置30は、複数の車両から夫々送信された複数の走行データに基づいて、複数の領域の少なくとも一つ領域に係る車両の標準的な走行態様を周期的に更新してよい。
サーバ装置30は、地図上に予め設定された複数の領域各々に係る車両の標準的な走行態様を示す情報を、車両1を含む複数の車両各々に提供する。
(性能評価方法)
予防安全装置103が行う自動運転装置20の運転性能の評価方法について説明する。予防安全装置103の取得部1031は、通信装置18を介して、地図上に予め設定された複数の領域の少なくとも一つの領域に係る車両の標準的な走行態様を示す情報をサーバ装置30から取得する。尚、上記少なくとも一つの領域は、車両1が現在走行している位置を含む領域である。
予防安全装置103の評価部1032は、走行状態センサ15から得られる情報等に基づいて、車両1の現在の走行態様を特定してよい。評価部103は、車両1の走行態様と、車両1が現在走行している位置を含む領域に係る車両の標準的な走行態様とを比較することにより、車両1の走行態様の標準的な走行態様からの乖離の程度を求める。
例えば図3の領域Ar11に係る標準的な走行態様が、平均速度50km/h、及び、車線逸脱防止制御の実行頻度が0.1回/kmであるとする。例えば車両1の速度が55km/hである場合、評価部1032は、速度についての乖離の程度を5km/h、又は、+10%としてよい。例えば車両1における車線逸脱防止制御の実行頻度が0.05回/kmである場合、評価部1032は、車線逸脱防止制御の実行頻度についての乖離の程度が、-0.05回/km、又は、-50%としてよい。尚、評価部1032は、予防安全装置103の走行制御装置101に対する介入履歴に基づいて、車両1に係る車線逸脱防止制御の実行頻度を求めてよい。
次に、評価部1032は、上述の如く求められた乖離の程度が、閾値を跨いだか否かを判定することによって、自動運転装置20の運転性能の評価を変更してよい。上記閾値は、車両1の走行態様を示す複数のパラメータ(例えば、速度、加速度、車線逸脱防止制御の実行頻度、衝突被害軽減ブレーキの実行頻度、等)毎に設定されていてよい。評価部1032により求められる乖離の程度が百分率で表される場合、上記閾値は次のように設定されていてよい。速度に係る閾値は+30%であってよい。加速度に係る閾値は+30%であってよい。車線逸脱防止制御の実行頻度に係る閾値は+400%であってよい。衝突被害軽減ブレーキの実行頻度に係る閾値は+400%であってよい。
尚、評価部1032により求められる乖離の程度が、例えば速度、加速度又は頻度で表される場合、上記閾値は領域(例えば、領域Ar11)毎に異なってよい。例えば領域Ar11について、速度に係る閾値は+15km/hであってよく、車線逸脱防止制御の実行頻度に係る閾値は+0.4回/kmであってよい。例えば図3の領域Ar34に係る標準的な走行態様が、平均速度100km/h、及び、車線逸脱防止制御の実行頻度が0.02回/kmであるとする。この場合、領域Ar34について、速度に係る閾値は+30km/hであってよく、車線逸脱防止制御の実行頻度に係る閾値は+0.08回/kmであってよい。
評価部1032は、図4のフローチャートにより示される動作により、自動運転装置20の運転性能の評価を行ってよい。ここでは、自動運転装置20の運転性能の評価が数値(即ち、評価値)で表されるものとする。
図4のフローチャートにおいて、評価部1032は、乖離の程度が閾値を跨いだか否かを判定する(ステップS101)。ここで「閾値を跨ぐ」は、「閾値より大きい」ことを意味してよい。ステップS101の判定において、閾値を跨いだと判定された場合(ステップS101:Yes)、評価部1032は、自動運転装置20に係る評価値を1だけ減らす(ステップS102)。その後、第1所定時間(例えば、数十ミリ秒から数百ミリ秒)が経過した後に、ステップS101の処理が実行されてよい。つまり、図4のフローチャートにより示される動作は、第1所定時間に応じた周期で繰り返し行われてよい。
尚、ステップS102の処理における評価値の変化量(図4では“―1”)は、車両1の走行態様を示す複数のパラメータ(例えば、速度、加速度、車線逸脱防止制御の実行頻度、衝突被害軽減ブレーキの実行頻度、等)に応じて変化してもよい。例えば、速度についての乖離の程度が閾値を跨いだ場合、評価部1032は、評価値を1だけ減らしてよい。例えば、車線逸脱防止制御の実行頻度についての逸脱の程度についての乖離の程度が閾値を跨いだ場合、評価部1032は、評価値を5だけ減らしてよい。
ステップS101の判定において、閾値を跨いでいないと判定された場合(ステップS101:No)、図4のフローチャートにより示される動作は終了される。その後、第1所定時間が経過した後に、ステップS101の処理が実行されてよい。尚、ステップS101の判定において、閾値を跨いでいないと判定された場合(ステップS101:No)、評価部1032は、自動運転装置20に係る評価値が初期値より小さいことを条件に、該評価値を0.1だけ増やしてよい。
或いは、自動運転装置20に係る評価値が初期値より小さい場合、評価部1032は、ステップS101の判定において閾値を跨いだと判定された後、第2所定時間(例えば、5秒)以内に、ステップS101の判定において閾値を跨いだと判定されないことを条件に、自動運転装置20に係る評価値を0.1だけ増やしてよい。評価部1032は、車両1がイグニッションOFF状態となった場合に、自動運転装置20に係る評価値を初期値に設定してよい(即ち、リセットしてよい)。また、評価部1032は、車両1が走行している位置が、一の領域(例えば、図3の領域Ar11)から他の領域(例えば、図3の領域Ar12)に切り替わった場合に、自動運転装置20に係る評価値を初期値に設定してよい(即ち、リセットしてよい)。
予防安全装置103、図4のフローチャートにより示される動作と並行して、図5のフローチャートにより示される動作を行う。図5において、閾値Aは閾値Bより小さく、閾値Bは閾値Cより小さく、閾値Cは閾値Dより小さいものとする(即ち、閾値A<閾値B<閾値C<閾値D)。
図5において、予防安全装置103は、自動運転装置20に係る評価値が閾値Aより小さいか否かを判定する(ステップS201)。ステップS201の処理において、自動運転装置20に係る評価値が閾値Aより小さいと判定された場合(ステップS201:Yes)、予防安全装置103は、車両1が路肩に退避するように走行制御装置101に対して介入を行う(ステップS205)。
ステップS201の処理において、自動運転装置20に係る評価値が閾値A以上であると判定された場合(ステップS201:No)、予防安全装置103は、自動運転装置20に係る評価値が閾値Bより小さいか否かを判定する(ステップS202)。ステップS202の処理において、自動運転装置20に係る評価値が閾値Bより小さいと判定された場合(ステップS202:Yes)、予防安全装置103は、車両1の速度が制限されるように(例えば、車両1の速度が所定速度を超えないように)走行制御装置101に対して介入を行う(ステップS206)。
ステップS202の処理において、自動運転装置20に係る評価値が閾値B以上であると判定された場合(ステップS202:No)、予防安全装置103は、自動運転装置20に係る評価値が閾値Cより小さいか否かを判定する(ステップS203)。ステップS203の処理において、自動運転装置20に係る評価値が閾値Cより小さいと判定された場合(ステップS203:Yes)、予防安全装置103は、予防安全機能の作動条件を緩和する(言い換えれば、予防安全機能が作動しやすくなるように作動条件を変更する)(ステップS207)。
ステップS203の処理において、自動運転装置20に係る評価値が閾値C以上であると判定された場合(ステップS203:Yes)、予防安全装置103は、自動運転装置20に係る評価値が閾値Dより小さいか否かを判定する(ステップS204)。ステップS204の処理において、自動運転装置20に係る評価値が閾値Dより小さいと判定された場合(ステップS204:Yes)、予防安全装置103は、車両制御インターフェース102及び通信装置18を介して、車両1の外部への通報を行う(ステップS208)。
ステップS208の処理において、予防安全装置103は、ヘルプネットに通報を行ってもよい。尚、ヘルプネットは、車両1を提供する事業者及び車両1のメンテナンスを行う事業者の少なくとも一方が運営する緊急対応のための管理センタを意味する。ステップS208の処理の結果、ヘルプネットのオペレータにより車両1に係る緊急対応が行われてもよい。或いは、ステップS208の処理の結果、ヘルプネットのシステムの自動応答によって車両1に係る緊急対応が行われてもよい。例えば、車両1に係る緊急対応として、ヘルプネットから車両1に対して車両停止指示が送信されてもよい。
ステップS204の処理において、自動運転装置20に係る評価値が閾値D以上であると判定された場合(ステップS204:No)、図5のフローチャートにより示される動作は終了される。その後、ステップS201の処理が行われてもよい。
(技術的効果)
自動運転装置20により計算された目標軌道に従って車両1が走行している場合に、車両1が走行している領域(例えば、領域Ar11等)に係る標準的な走行態様と、車両1の走行態様との乖離の程度が閾値を跨ぐことは、車両1の走行態様が、車両1が置かれている環境にふさわしくない、と解釈することができる。この場合、自動運転装置20は、車両1が置かれている環境に適した目標軌道を計算できていない、と言える。
予防安全装置103は、上記乖離の程度が閾値を跨いだ場合に、自動運転装置20に係る評価値を減らす。このため、該評価値が減少し始めることは、自動運転装置20に異常が生じる兆しがある、と解釈することができる。従って、予防安全装置103を備える車両1は、自動運転装置20の異常の予兆を検出することができる、と言える。
また、自動運転装置20に係る評価値が所定以上低下した場合(例えば、評価値が、図5のフローチャートにおける、閾値A、B、C及びDの少なくとも一つを下回った場合)、予防安全装置103は、走行制御装置101に対して介入を行う。ここで、自動運転装置20に係る評価値が所定以上低下した場合には、自動運転装置20に異常が生じている可能性が高い。この場合、予防安全装置103が走行制御装置101に対して介入を行うことによって、車両1の安全を担保することができる。
以上に説明した実施形態から導き出される発明の態様を以下に説明する。
発明の一態様に係る車両は、車両に着脱可能に構成された自動運転キットと通信可能に構成されるとともに、前記自動運転キットからの指示に基づいて、前記車両の各部に自動運転制御に係る制御指示を与えるインターフェース部と、前記車両の予防安全機能を実現する予防安全装置とを備える車両であって、前記予防安全装置は、前記車両が走行している地域における基準走行データと、前記車両の走行データとの乖離の程度に基づいて、前記自動運転キットの運転性能を評価する性能評価手段を備えるというものである。
上述の実施形態においては、「自動運転装置20」が「自動運転キット」の一例に相当し、「車両制御インターフェース102」が「インターフェース部」の一例に相当し、「評価部1032」が「性能評価手段」の一例に相当する。上述の実施形態における「領域Ar11に係る標準的な走行態様」が「地域における基準走行データ」の一例に相当し、「車両1の現在の走行態様」が「車両の走行データ」の一例に相当する。
前記性能評価手段は、前記乖離の程度が所定の閾値を跨いだか否かの判定結果に基づいて、前記自動運転キットの運転性能を評価してよい。この場合、前記性能評価手段は、前記乖離の程度が前記所定の閾値を跨いだと判定された場合に、前記自動運転キットの運転性能の評価を変更してよい。
前記基準走行データ及び前記車両の走行データは、互いに対応する複数のパラメータを含んでよく、前記性能評価手段は、前記複数のパラメータ各々の乖離の程度を求めてよく、前記所定の閾値は、前記複数のパラメータに夫々対応する複数の閾値を含んでよい。
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う車両もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
1…車両、10…走行制御システム、20…自動運転装置、101…走行制御装置、102…車両制御インターフェース、103…予防安全装置、1031…取得部、1032…評価部

Claims (4)

  1. 車両に着脱可能に構成された自動運転キットと通信可能に構成されるとともに、前記自動運転キットからの指示に基づいて、前記車両の各部に自動運転制御に係る制御指示を与えるインターフェース部と、前記車両の予防安全機能を実現する予防安全装置とを備える車両であって、
    前記予防安全装置は、前記車両が走行している領域における基準走行データと、前記車両の走行データとの乖離の程度に基づいて、前記自動運転キットの運転性能を評価する性能評価手段を備える
    ことを特徴とする車両。
  2. 前記性能評価手段は、前記乖離の程度が所定の閾値を跨いだか否かの判定結果に基づいて、前記自動運転キットの運転性能を評価することを特徴とする請求項1に記載の車両。
  3. 前記性能評価手段は、前記乖離の程度が前記所定の閾値を跨いだと判定された場合に、前記自動運転キットの運転性能の評価を変更することを特徴とする請求項2に記載の車両。
  4. 前記基準走行データ及び前記車両の走行データは、互いに対応する複数のパラメータを含み、
    前記性能評価手段は、前記複数のパラメータ各々の乖離の程度を求め、
    前記所定の閾値は、前記複数のパラメータに夫々対応する複数の閾値を含む
    ことを特徴とする請求項2に記載の車両。
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