JP2019137321A - 運転制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】通常状態より低下した性能に基づいて運転制御を実現する。【解決手段】経路計画部１１は、外界認識装置３からの外界情報３１に基づいて、車両の複数の経路候補１２を生成し、指令値生成部１３は、経路計画部１１で生成された経路候補１２に対応した運転を実現するための指令値候補１４を経路候補１２ごとに生成し、アクチュエータ性能予測モデル１６は、車両の故障個所に残存する故障時性能に基づいて車両の挙動を予測し、評価部１８は、車両の運転指標に基づいて車両の挙動予測結果を評価し、指令値選択部１５は、評価部１８による評価結果に基づいて、運転制御に用いられる指令値６を選択する。【選択図】図１

Description

本発明は、自動車の運転計画を行うことが可能な運転制御装置に関する。

近年、人工知能技術の発達を受け、自動車の運転制御技術の実用化が進められている。この運転制御を実現するにあたっては、カメラ等から入力される周囲状況の情報を元に最適な運転経路を計画し、エンジン等の車両の運動を司るアクチュエータ演算部へ、例えばトルク指令値のような運動指令値を出力するための運転計画の演算が必要である。この運転計画の演算は、当該演算を受け持つ演算部である運転計画演算部にて実現される。

この運転計画の演算の実装は様々な形態を取り得るが、その１つに、運動指令値を生成する段階においてモデル予測制御と呼ばれる手法を用いるものがある。これは運動指令値の候補を複数生成し、各々の指令値候補をアクチュエータ性能予測モデルに適用して、その挙動の予測値を比較し、最も望ましい挙動が得られる指令値候補を最終的に選択して出力するものである。

一方、運転制御においては、高い安全性が求められる。この安全性に対する要求の１つとして、フェールオペレーションの要求がある。これは、構成要素の一箇所が故障した場合に直ちに機能を停止するのではなく、残存する機能を用いて最低限の性能を維持する機能である。運転制御においては、例えば故障が発生しても安全な場所まで移動してから停止できるようにすることで、その場に直ちに停車する場合と比べて安全性を確保できることがある。

このようなフェールオペレーションを実現する先行技術として、特許文献１には、操舵系やブレーキ系などの複数のアクチュエータのうち操舵系に故障が発生し、車両の進行方向を変えるヨーモーメントを発生することができなくなった際に、操舵系の代わりにブレーキ系にて左右非対称なブレーキ力を発生させることでヨーモーメントを発生させ、車両の制御を維持する走行制御装置が開示されている。

特開２０１６−６８７０４号公報

しかしながら、特許文献１に開示された技術は、操舵系とブレーキ系のように複数のアクチュエータ間で機能が補完できる場合には有効であるが、アクチュエータ間で補完が困難な場合も考えられる。例えば、パワートレイン系の故障時に推進力を発生できるアクチュエータが他に存在しない場合、特許文献１に開示された技術では推進力の発生を継続させることができなくなる。推進力を喪失しても、惰性で走行して路肩に停める等の運転経路を選択することはできるが、待避所や駐車場等、より安全な場所まで自走してから停車させる方がより望ましく、それには推進力を継続して発生させることが必要となる。

推進力を継続して発生させ、より安全な場所まで自走させるために、パワートレイン系の内部にて故障せずに残存している機能を活かして部分的な運転（縮退運転と言う）を実施する方法が考えられる。この場合、パワートレイン系の内部にて故障せずに残存している機能を用いるため、正常時と比べて発生できる推進力は低下する。この時、運動指令値を生成する段階においてモデル予測制御を運転計画演算部にて行っている場合、当該予測モデルが示す性能と、実際にアクチュエータにて実現できる性能に乖離が生じる。この乖離が生じると、運動指令値の値によっては、予定された推進力を実現することができず、場合によっては安全を損なう恐れがあった。

本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、その目的は、通常状態より低下した性能に基づいて運転制御を実現することが可能な運転制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、第１の観点に係る運転制御装置は、通常状態より低下した所定状態の性能に基づいて、車両の挙動を予測する予測モデルと、前記車両の運転指標に基づいて、前記車両の予測挙動を評価する評価部と、前記評価部による評価結果に基づいて、前記車両の運転制御に用いられる指令値を選択する選択部とを備える。

本発明によれば、通常状態より低下した性能に基づいて運転制御を実現することができる。

図１は、第１実施形態に係る運転制御装置の構成を示すブロック図である。 図２は、図１の経路計画部で生成される通常運転時の経路候補を示す図である。 図３（ａ）は、図２の各経路候補に対応した通常運転を実現するための時刻と指令値との関係を示す図、図３（ｂ）は、車両の性能限界による制限がある時の時刻と指令値との関係を示す図である。 図４は、図１の経路計画部で生成される異常発生時の経路候補を示す図である。 図５（ａ）は、図４の各経路候補に対応した縮退運転を実現するための時刻と指令値との関係を示す図、図５（ｂ）は、車両の故障時性能による制限がある時の時刻と指令値との関係を示す図である。 図６は、第２実施形態に係る運転制御装置の構成を示すブロック図である。 図７は、第３実施形態に係る運転制御装置のハードウェア構成を示すブロック図である。

実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下に説明する実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている諸要素及びその組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、第１実施形態に係る運転制御装置の構成を示すブロック図である。
図１において、運転制御装置には、運転計画を行う運転計画演算部１Ａおよびアクチュエータ５を駆動制御するアクチュエータ演算部２Ａが設けられている。運転計画演算部１Ａは、外界認識装置３に接続されている。アクチュエータ５には、内部センサ４Ａおよび内部アクチュエータ４Ｂが設けられている。アクチュエータ演算部２Ａは、内部センサ４Ａおよび内部アクチュエータ４Ｂに接続されている。運転計画演算部１Ａは、外界認識装置３からの外界情報３１に基づいて運転経路の計画を行い、アクチュエータ演算部２Ａへ指令値６を出力する。アクチュエータ演算部２Ａは、運転計画演算部１Ａからの指令値６に基づいてアクチュエータ５を駆動制御する。なお、運転制御装置が搭載される車両は、ガソリン車であってもよいし、電気自動車であってもよいし、ハイブリッド車であってもよい。

運転計画演算部１Ａとして自動運転ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）、アクチュエータ演算部２ＡとしてアクチュエータＥＣＵを用いてもよい。この時、運転計画演算部１Ａは、アクチュエータ演算部２Ａの上位装置として用いることができる。あるいは、運転計画演算部１Ａおよびアクチュエータ演算部２Ａは１つのＥＣＵに搭載するようにしてもよい。

外界認識装置３は、車両から認識可能な外界情報３１を取得する。外界認識装置３は、例えば、カメラ、レーダ、ライダー、ソナー、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）などを用いることができる。アクチュエータ５は、車両の運動を司る。アクチュエータ５は、エンジン、変速機、インバータまたは３相モータなどである。内部センサ４Ａは、アクチュエータ５の状態を検知する。例えば、内部センサ４Ａは、温度センサや角度センサなどアクチュエータ５の内部状態を検知するための素子である。。内部アクチュエータ４Ｂは、アクチュエータ５を駆動する。例えば、内部アクチュエータ４Ｂは、燃料のインジェクタや油圧ソレノイドなど、アクチュエータ５の動作に必要な作用を及ぼすための素子である。内部センサ４Ａおよび内部アクチュエータ４Ｂは、アクチュエータ５の要所に配置されている。

運転計画演算部１Ａには、経路計画部１１、指令値生成部１３、指令値選択部１５、アクチュエータ性能予測モデル１６および評価部１８が設けられている。アクチュエータ演算部２Ａには、制御回路２１、入出力回路２２、故障診断回路２４および故障時性能判定部２６が設けられている。

経路計画部１１は、外界認識装置３からの外界情報３１に基づいて、車両の複数の経路候補１２を生成する。指令値生成部１３は、経路計画部１１で生成された経路候補１２に対応した運転を実現するための指令値候補１４を経路候補１２ごとに生成する。アクチュエータ性能予測モデル１６は、通常状態より低下した所定状態の性能に基づいて、車両の挙動を予測する。所定状態は、例えば、故障状態または異常状態である。この時、所定状態の性能は、故障に起因して低下した故障時性能とすることができる。故障時性能は、故障時の性能の残存率に応じた推進力を継続して発揮させることができる。所定状態は、例えば、運転制御装置に電源を供給するバッテリ電圧の低下状態であってもよい。評価部１８は、車両の運転指標に基づいて車両の予測挙動を評価する。運転指標は、例えば、運転の実現性、安全性、効率性、環境性および快適性である。指令値選択部１５は、評価部１８による評価結果に基づいて、運転制御に用いられる指令値６を選択する。

制御回路２１は、指令値６に基づいてアクチュエータ５を制御する。入出力回路２２は、内部センサ４Ａからセンサ値を受信し、そのセンサ値に基づいて制御回路２１に出力信号２３Ａを出力したり、制御回路２１から入力信号２３Ｂを受信し、その入力信号２３Ｂに基づいて内部アクチュエータ４Ｂに駆動値を出力したりする。例えば、入出力回路２２には、Ａ−Ｄ（アナログ−ディジタル）変換回路、Ｄ−Ａ（ディジタル−アナログ）変換回路およびパワートランジスタ等からなる駆動回路を設けることができる。そして、入出力回路２２は、内部センサ４Ａの状態を制御回路２１が処理できるディジタル量に変換したり、制御回路２１が出力するディジタル量に基づいて内部アクチュエータ４Ｂに流す電流を調整したりする。故障診断回路２４は、アクチュエータ５、アクチュエータ演算部２Ａ、内部センサ４Ａおよび内部アクチュエータ４Ｂの故障を診断する。

故障時性能判定部２６は、推進力を発揮させる部位の故障時の故障個所に対応する故障時性能を判定する。故障時性能判定部２６には、テーブル２６Ａが設けられている。テーブル２６Ａには、アクチュエータ５の故障箇所と故障時性能値と故障時アクションとの対応関係が登録されている。

以下、運転計画演算部１Ａにおける通常時の運転計画の演算処理等の動作について説明する。
経路計画部１１は外界認識装置３からの外界情報３１に基づいて複数の経路候補１２を生成する。経路計画部１１は、所定の時間間隔（例えば、１０秒間隔）で経路候補１２を生成することができる。

図２は、図１の経路計画部１１で生成される通常時の経路候補１２を示す図である。
図２において、自車６０には、図１の運転計画演算部１Ａ、アアクチュエータ演算部２Ａ、外界認識装置３およびアクチュエータ５が搭載されている。ここで、自車６０は他車６１に続いて左車線５０を走行しているものとする。この時、外界認識装置３は、左車線５０の幅や車線数、自車６０に対する他車６１などの相対位置を認識し、それらの情報を外界情報３１として経路計画部１１に出力する。経路計画部１１は、外界情報３１で示される状況から選択できる経路候補１２として、そのまま左車線を走行する経路候補６２および追い越し車線に車線変更して他車６１を追い抜く経路候補６３を生成し、指令値生成部１３に出力する。指令値生成部１３は、アクチュエータ５を動かすための指令値候補１４を経路候補１２ごとに生成し、指令値選択部１５およびアクチュエータ性能予測モデル１６に出力する。アクチュエータ性能予測モデル１６は、アクチュエータ５や自車６０の性能等に照らし合わせて車両挙動予測値１７を指令値候補１４ごとに生成し、評価部１８に出力する。

評価部１８は、車両挙動予測値１７で与えられる車両予測挙動の実現性、安全性、環境影響（燃費等）および快適性などの運転指標に基づいて、車両挙動予測値１７を評価する。例えば、アクチュエータ５にて経路候補１２に対応する車両予測挙動を実現できるか否かに基づいて実現性を評価する。この時、経路候補１２に対応する車両予測挙動を実現できない場合には減点とする。また、各経路候補１２について、他車６１や不図示の前方の他車、障害物等との衝突の有無に基づいて、車両予測挙動の安全性を評価する。この時、他車６１や障害物等と衝突し得る場合に大きな減点とする。また、各経路候補１２について、予想される燃料消費量などから車両予測挙動の環境影響を評価する。この時、燃料消費量が多いほど減点とする。また、各経路候補１２について、目的地までの旅行時間や加速度の変動などから車両予測挙動の快適性を評価する。この時、旅行時間が長いほど減点とし、加速度の変動が大きいほど減点とする。そして、評価部１８は、各々の車両挙動予測値１７について総合的な優劣を数値化し、評価値１９として指令値選択部１５に出力する。指令値選択部１５は、複数の指令値候補１４の中から評価値１９が最も優れている車両挙動予測値１７に対応する指令値候補を最終的な指令値６として制御回路２１に出力する。

図３（ａ）は、図２の各経路候補に対応した通常運転を実現するための時刻と指令値との関係を示す図、図３（ｂ）は、車両の性能限界による制限がある時の時刻と指令値との関係を示す図である。
図３（ａ）において、経路候補６２に対して指令値候補７２が生成され、経路候補６３に対して指令値候補７３が生成されたものとする。この時、図３（ｂ）に示すように、車両に性能限界４１があるものとすると、指令値候補７３は、実現可能な指令値候補７４と実現不可能な指令値候補７５とに分かれる。実現不可能な指令値候補７５が指令値候補７３に含まれると、アクチュエータ性能予測モデル１６にて予測される車両挙動予測値１７は、経路候補６３を実現するための車両挙動予測値と乖離する。

この時、経路候補６３に対応する車両予測挙動の評価値１９は、経路候補６３を実現できないとして減点されるか、あるいは、経路候補６３から乖離した車両予測挙動が不安全であるとして大きく減点される。この結果、実現性または安全性の面で評価値１９が著しく低くなり、経路候補６３は非選択とされる。

次に、アクチュエータ演算部２Ａにおける動作について説明する。
制御回路２１は、運転計画演算部１Ａから入力された指令値６に基づいて、アクチュエータ５を動かすために必要な内部アクチュエータ４Ｂ等の操作量を演算し、出力信号２３Ｂを生成する。この演算に際しては、入出力回路２２は、内部センサ４Ａにて検出されたアクチュエータ５の状態を、制御回路２１で扱われるデータ形式に変換し、入力信号２３Ａとして制御回路２１に出力する。制御回路２１は、入力信号２３Ａに基づいてフィードバック制御を行い、指令値６に基づいたアクチュエータ５の駆動を実現する。

次に、アクチュエータ５、内部センサ４Ａ、内部アクチュエータ４Ｂまたはアクチュエータ演算部２Ａのいずれかに故障７が発生した際の動作について説明する。
図１において、制御回路２１および入出力回路２２からは、アクチュエータ５、内部センサ４Ａ、内部アクチュエータ４Ｂまたはアクチュエータ演算部２Ａの状態を示す状態値２７が故障診断回路２４に入力される。故障診断回路２４は状態値２７を監視し、状態値２７に異常がないか判定する。そして、アクチュエータ５、内部センサ４Ａ、内部アクチュエータ４Ｂまたはアクチュエータ演算部２Ａに故障７が発生すると、故障診断回路２４は、状態値２７に基づいて故障箇所を検知し、故障箇所情報２５として経路計画部１１、制御回路２１および故障時性能判定部２６に出力する。この時、故障診断回路２４は、状態値２７で示される駆動電流の異常や、入力信号２３Ａと出力信号２３Ｂとの間の不整合などに基づいて故障箇所を判定することができる。

経路計画部１１は、故障箇所情報２５を受信すると、それまでの目的地へ到達するための経路計画を、安全な場所に停車するための経路計画に切り替える。そして、経路計画部１１は、外界認識装置３からの外界情報３１に基づいて、安全な場所に停車するため複数の経路候補１２を生成する。

制御回路２１は、故障箇所情報２５を受信すると、故障せずに残存している機能を活かしつつ、その機能を可能な限り維持するための縮退運転に切り替える。例えば、アクチュエータ５がエンジンであり、故障箇所が燃料インジェクタまたは入出力回路２２の燃料インジェクタ駆動部位であった場合は故障箇所に対応する気筒の燃焼を停止し、残りの気筒で燃焼バランスを保ちつつ運転を継続させることができる。この時、例えば、エンジンが４気筒であって、そのうち１つの気筒を担当する燃料インジェクタや駆動部位が故障したものとする。この時、残りの３つの気筒ではなく、２つの気筒のみを駆動するようにした方が動作が安定する場合は、２つの気筒のみを駆動することができる。また、例えば、アクチュエータ５が変速機であり、故障箇所が変速制御用の油圧ソレノイドまたは入出力回路２２の油圧ソレノイド駆動部位であった場合は、変速段を１速または２速に固定して運転を継続させることができる。また、例えば、アクチュエータ５が車両駆動用の３相モータであり、故障箇所が３相モータの巻線または入出力回路２２のインバータ回路部位であった場合は、故障した巻線を除く残りの２相のみで運転を継続させることができる。

また、故障時性能判定部２６は、故障箇所情報２５を受信すると、縮退運転で実現可能な故障時性能値８を判定し、アクチュエータ性能予測モデル１６を変更する。縮退運転で実現可能な性能は一般に正常時の性能と比べて制限されるが、故障時性能値８は故障７の発生箇所によって異なる。この故障時性能値８は、故障発生時にテーブル２６Ａを参照することで決定することができる。故障時性能値８は、故障箇所の候補と、それに対応する故障時性能を設計または実測等で予め求めることができる。

例えば、テーブル２６Ａには、故障箇所がインジェクタ回路、故障時アクションが半気筒数で運転である場合、故障時性能は５０％、故障箇所が変速用回路、故障時アクションが固定ギアのみで運転である場合、故障時性能は２０％、故障箇所がインバータ回路、故障時アクションが２相のみで運転である場合、故障時性能は６０％と登録することができる。

なお、この故障時性能を決定するにあたっては、設計開発時に一般に行われている故障モード原因解析（Ｆａｉｌｕｒｅ Ｍｏｄｅ ａｎｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ａｎａｌｙｓｉｓ：以下、ＦＭＥＡと言う）を行う際に合わせて実施するのが好適である。これは、ＦＭＥＡは、各構成要素の故障モードそれぞれについて、その故障影響を解析するものであり、その解析対象として故障時性能を加えることで、個別に解析するよりも効率的に解析を行うことができるためである。

故障時性能値８に基づいてアクチュエータ性能予測モデル１６が変更されると、アクチュエータ性能予測モデル１６は、安全な場所に停車させるため複数の経路候補１２に対する車両挙動予測値１７を生成し、評価部１８に出力する。この時、アクチュエータ性能予測モデル１６におけるアクチュエータ５の性能値は通常時の性能値より制限された故障時性能値８に更新されている。このため、指令値候補１４の値によっては、故障個所に残存している性能の限界を超えることがある。この場合、車両挙動予測値１７も経路候補１２から乖離し、実現性の面、もしくは経路候補１２から乖離した予測挙動が不安全であることによる安全性の面で著しく評価値１９が低くなる。この結果、故障個所に残存している性能の限界を超える指令値候補１４は指令値選択部１５にて選択されない。この時、指令値選択部１５は、安全な場所に停車させるため複数の指令値候補１４の中から評価値１９が最も優れている指令値候補を最終的な指令値６として制御回路２１に出力する。制御回路２１は、指令値選択部１５にて選択された指令値６に基づいて、アクチュエータ５を駆動制御することにより、車両を安全な場所に停車させるための縮退運転を実現する。なお、アクチュエータ演算部２の一部に故障７が発生した場合、アクチュエータ演算部２は、故障７が発生していない箇所を利用してアクチュエータ５の駆動を継続する。

図４は、図１の経路計画部で生成される異常発生時の経路候補を示す図である。
図４において、自車６０が他車６１に続いて左車線５０を走行しているものとする。左車線５０に沿って路肩６７が設けられ、自車６０の前方には待避所６９があるものとする。この時、自車６０に故障７が発生したものとする。自車６０に故障７が発生すると、故障診断回路２４から経路計画部１１に故障箇所情報２５が出力される。経路計画部１１は、故障箇所情報２５を受信すると、自車６０の故障７の発生を認識し、それまでの通常時の経路演算を中止し、停車のための経路演算に切り替える。

また、外界認識装置３は、左車線５０の幅や車線数、路肩６７、待避所６９、自車６０に対する他車６１などの相対位置を認識し、それらの情報を外界情報３１として経路計画部１１に出力する。経路計画部１１は、外界情報３１で示される状況から安全に停車するために選択できる経路候補１２として、惰性で走行して路肩６７に寄せて停車する経路６５や、待避所６６まで自走してから停車する経路６６を生成し、指令値生成部１３に出力する。

図５（ａ）は、図４の各経路候補に対応した縮退運転を実現するための時刻と指令値との関係を示す図である。
図５（ａ）において、経路候補６５に対しては指令値候補８５が生成され、経路候補６６に対しては指令値候補８６が生成されたものとする。この時、故障７に対応する縮退運転での性能低下が比較的軽微なもので、その時に最大限発揮できる性能が故障時性能４１であるものとする。この場合、指令値候補８５、８６は故障時性能４１による制限を受けず、指令値候補８５、８６に対応する車両挙動予測は両者とも実現可能と判定される。さらに、停止場所の安全性に基づいて指令値候補８５、８６についての車両挙動予測を評価すると、経路候補６５に対応する車両挙動予測で実現される停車位置は他車の走行の邪魔になるのに対して、経路候補６６に対応する車両挙動予測で実現される停車位置は他車の走行の邪魔にならない。このため、経路候補６６に対応する車両挙動予測の方が経路候補６５に対応する車両挙動予測と比べて停車後の安全性が高いと評価され、経路候補６６に対応する指令値候補８６が指令値６として選択され、制御回路２１に出力される。

図５（ｂ）は、車両の故障時性能による制限がある時の時刻と指令値との関係を示す図である。
図５（ｂ）において、故障７に対応する縮退運転での性能低下が深刻なもので、その時に最大限発揮的できる性能が故障時性能４２であるものとする。この場合、指令値候補８６は故障時性能４１による制限を受け、指令値候補８６は実現可能な指令値候補８７と実現不可能な指令値候補８８とに分かれる。実現不可能な指令値候補８８が指令値候補８６に含まれると、アクチュエータ性能予測モデル１６にて予測される車両挙動予測値１７は、経路候補６６を実現するための車両挙動予測値と乖離する。仮に、この指令値候補８６を選択した場合、指令値候補８６は故障時性能４１による制限を受けるため、経路候補６６を実現するための推進力が得られない。このため、図４に示すように、経路６４を通って中途半端な位置６８に停車し、停車後の安全性が低い。一方、経路候補６５は、故障時性能４１による制限を受けることなく実現可能であるため、停車後の安全性が相対的に高くなる。この結果、経路候補６５に対応する車両予測挙動の評価値１９は、経路候補６６に対応する車両予測挙動の評価値１９よりも高くなり、経路候補６５についての指令値候補８６が指令値６として選択され、制御回路２１に出力される。

以上説明したように、上述した実施形態によれば、アクチュエータ５等の故障時にパワートレイン系の内部に故障せずに残存している機能を活かして縮退運転を実現することができる。このため、アクチュエータ５等の故障時にアクチュエータ５間で補完が困難な場合においても、縮退運転を実現することができる。
また、故障時性能に基づいて予測された車両予測挙動を評価することにより、正常時と比べて故障発生時に発揮できる推進力が低下した場合においても、車両が停車するまでの経路について、故障箇所とその影響に応じて最適な経路を選択することができ、車両を安全な位置で停車させることができる。なお、先に挙げた故障箇所に対応する縮退運転の方法はあくまで一例であり、本発明の適用範囲を限定するものではない。

図６は、第２実施形態に係る運転制御装置の構成を示すブロック図である。
図６において、この運転制御装置には、図１の運転計画演算部１Ａおよびアクチュエータ演算部２Ａの代わりに、運転計画演算部１Ｂおよびアクチュエータ演算部２Ｂが設けられている。アクチュエータ演算部２Ｂからは故障時性能判定部２６が除去され、運転計画演算部１Ｂには故障時性能判定部２６が追加されている。すなわち、図６の運転制御装置では、故障時性能判定部２６は、アクチュエータ演算部２Ｂではなく運転計画演算部１Ｂに存在する。その他の部位や各々の間の接続構成、通常時の動作および故障時の動作は、図１の運転制御装置と同一である。

一般的に、運転計画演算部１Ｂの方がアクチュエータ演算部２Ｂと比べて演算リソースが大きい。このため、故障時性能判定部２６を運転計画演算部１Ｂに設けることにより、全体でのコストを低くすることが可能となる。

図７は、第３実施形態に係る運転制御装置のハードウェア構成を示すブロック図である。なお、図７の実施形態では、運転計画演算部１Ａおよびアクチュエータ演算部２Ａの演算機能を１つのプロセッサで実現する構成について示すが、運転計画演算部１Ａの演算機能およびアクチュエータ演算部２Ａの演算機能を別個のプロセッサ実現するようにしてもよい。

図７において、運転制御装置１００には、プロセッサ１０１、通信制御デバイス１０２、通信インターフェース１０３、主記憶デバイス１０４および外部記憶デバイス１０５が設けられている。プロセッサ１０１、通信制御デバイス１０２、通信インターフェース１０３、主記憶デバイス１０４および外部記憶デバイス１０５は、内部バス１０６を介して相互に接続されている。主記憶デバイス１０４および外部記憶デバイス１０５は、プロセッサ１０１からアクセス可能である。

また、運転制御装置１００の外部には、カメラ１２０、センサ１３０およびアクチュエータ１４０が設けられている。カメラ１２０、センサ１３０およびアクチュエータ１４０は、入出力インターフェース１０７を介して内部バス１０６に接続されている。

プロセッサ１０１は、運転制御装置１００全体の動作制御を司るハードウェアである。主記憶デバイス１０４は、例えば、ＳＲＡＭまたはＤＲＡＭなどの半導体メモリから構成することができる。主記憶デバイス１０４には、プロセッサ１０１が実行中のプログラムを格納したり、プロセッサ１０１がプログラムを実行するためのワークエリアを設けることができる。

外部記憶デバイス１０５は、大容量の記憶容量を有する記憶デバイスであり、例えば、ハードディスク装置やＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）である。外部記憶デバイス１０５は、各種プログラムの実行ファイルを保持することができる。外部記憶デバイス１０５には、運転制御プログラム１０５Ａを格納することができる。プロセッサ１０１が運転制御プログラム１０５Ａを主記憶デバイス１０４に読み出し、運転制御プログラム１０５Ａを実行することにより、図１の運転計画演算部１Ａおよびアクチュエータ演算部２Ａの各機能を実現することができる。

通信制御デバイス１０２は、外部との通信を制御する機能を有するハードウェアである。通信制御デバイス１０２は、通信インターフェース１０３を介してネットワーク１０９に接続される。ネットワーク１０９は、例えば、ＣＡＮ(Ｃｏｎｔｒｏｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗａｏｒｋ)やＦｌｅｘＲａｙ、ＬＩＮ(Ｌｏｃａｌ Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ Ｎｅｔｗｏｒｋ)、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）等の車載ネットワークである。

１…運転計画演算部、２…アクチュエータ演算部、３…外界認識装置、４Ａ…内部センサ、４Ｂ…内部アクチュエータ、５…アクチュエータ、１１…経路計画部、１３…指令値生成部、１５…指令値選択部、１６…アクチュエータ性能予測モデル、１８…評価部、２１…制御回路、２２…入出力回路、２４…故障診断回路、２６…故障時性能判定部

Claims (15)

1. 通常状態より低下した所定状態の性能に基づいて、車両の挙動を予測する予測モデルと、
   前記車両の運転指標に基づいて、前記車両の予測挙動を評価する評価部と、
   前記評価部による評価結果に基づいて、前記車両の運転制御に用いられる指令値を選択する選択部とを備える運転制御装置。
2. 前記所定状態の性能は、故障に起因して低下した故障時性能である請求項１に記載の運転制御装置。
3. 前記故障時性能は、前記故障時の性能の残存率に応じた推進力を継続して発揮させることが可能である請求項２に記載の運転制御装置。
4. 前記推進力を発揮させる部位の故障時の故障個所に対応する前記故障時性能を判定する判定部を備える請求項３に記載の運転制御装置。
5. 前記判定部は、前記故障箇所と故障時性能値との対応関係が登録されたテーブルを備える請求項４に記載の運転制御装置。
6. 前記選択部は、前記故障時性能を超えないように前記指令値を選択する請求項２に記載の運転制御装置。
7. アクチュエータを駆動制御する第１演算部と、
   運転経路計画に基づいて前記第１演算部に指令値を出力する第２演算部とを備え、
   前記予測モデル、前記評価部および前記選択部は前記第２演算部に搭載され、
   前記判定部は前記第１演算部に搭載されている請求項４に記載の運転制御装置。
8. 前記第１演算部は、前記第１演算部の一部の故障時に故障していない部位を利用して前記アクチュエータの駆動を継続する請求項７に記載の運転制御装置。
9. アクチュエータを駆動制御する第１演算部と、
   運転経路計画に基づいて前記第１演算部に指令値を出力する第２演算部とを備え、
   前記予測モデル、前記評価部、前記選択部および前記判定部は前記第２演算部に搭載されている請求項４に記載の運転制御装置。
10. 前記運転指標は、前記指令値に基づく運転の実現性、安全性、効率性、環境性および快適性のうちの少なくとも一つを含む請求項１に記載の運転制御装置。
11. 前記車両から認識可能な外界情報に基づいて、前記車両の複数の経路候補を生成する計画部と、
    前記経路候補に対応した運転を実現するための指令値を前記経路候補ごとに生成する生成部とを備え、
    前記予測モデルは、前記故障時性能に基づいて前記指令値に対する挙動予測値を生成し、
    前記評価部は、前記車両の運転指標に基づいて前記挙動予測値に対する評価値を生成し、
    前記選択部は、前記評価値に基づいて前指令値を選択する請求項４に記載の運転制御装置。
12. 前記車両の故障を診断する診断回路と、
    前記指令値に基づいてアクチュエータを制御する制御回路とを備え、
    前記診断回路にて前記故障が発生してないと判断された場合、
    前記計画部は、通常運転を実現するための経路候補を生成し、
    前記予測モデルは、前記車両の限界性能に基づいて前記指令値に対する挙動予測値を生成し、
    前記診断回路にて前記故障が発生したと判断された場合、
    前記計画部は、縮退運転を実現するための経路候補を生成し、
    前記予測モデルは、前記故障時性能に基づいて前記指令値に対する挙動予測値を生成する請求項４に記載の運転制御装置。
13. 前記アクチュエータはＮ（Ｎは２以上の整数）気筒のエンジンであり、前記故障箇所がＭ（Ｍは１以上Ｎ未満の整数）個の気筒を担当する燃料インジェクタまたは駆動部位である場合、Ｋ（Ｋは１以上Ｎ−Ｍ以下の整数）個の気筒のみを駆動して運転を継続させる請求項１１に記載の運転制御装置。
14. 前記アクチュエータは変速機であり、前記故障箇所が変速制御用の油圧ソレノイドまたは油圧ソレノイド駆動部位である場合、変速段を１速または２速に固定して運転を継続させる請求項１１に記載の運転制御装置。
15. 前記アクチュエータは車両駆動用のＮ（Ｎは２以上の整数）相モータであり、前記故障箇所が前記Ｎ相モータのＭ（Ｍは１以上Ｎ未満の整数）相分の巻線またはインバータ回路部位である場合、故障したＭ相分の巻線を除く残りのＮ−Ｍ相のみで運転を継続させる請求項１１に記載の運転制御装置。
    
    

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