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JP6979091B2 - 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作動部(アクチュエータ)との間の通信状態が変化した場合は、車両の走行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。
本発明は、上記の課題に鑑み、車両の走行制御の主体を切り替えることなく、縮退制御を行う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、車両の走行制御を行う第1制御手段および第2制御手段と、
前記第1制御手段と前記第2制御手段とを接続する第1通信回線と、
前記第1制御手段または前記第2制御手段から送信される制御信号に基づいて作動する作動手段と前記第1制御手段とを接続する第2通信回線と、
前記作動手段と前記第2制御手段とを接続する第3通信回線と、を備える車両制御装置であって、
前記第1制御手段と前記作動手段とを接続する第4通信回線を更に備え、
前記第1制御手段は、
前記第2通信回線の通信状態が変化した場合、前記車両の走行制御の機能を制限した縮退制御を行い、
前記通信状態の変化に対応した運転者による運転交代が検出手段により検出された場合に、前記運転交代の判定結果を示す判定信号を、前記第4通信回線を介して前記作動手段に送信し、
前記縮退制御における前記車両の制御状態に基づいて、前記運転交代が完了したと判定した場合に、前記縮退制御を終了す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、車両の走行制御を行う第1制御手段および第2制御手段と、
前記第1制御手段と前記第2制御手段とを接続する第1通信回線と、
前記第1制御手段または前記第2制御手段から送信される制御信号に基づいて作動する作動手段と前記第1制御手段とを接続する第2通信回線と、
前記作動手段と前記第2制御手段とを接続する第3通信回線と、を備える車両制御装置の車両制御方法であって、
前記車両制御装置は、前記第1制御手段と前記作動手段とを接続する第4通信回線を更に備え、
前記第1制御手段が、
前記第2通信回線の通信状態が変化した場合、前記車両の走行制御の機能を制限した縮退制御を行う工程と、
前記通信状態の変化に対応した運転者による運転交代が検出手段により検出された場合に、前記運転交代の判定結果を示す判定信号を、前記第4通信回線を介して前記作動手段に送信する工程と、
前記縮退制御における前記車両の制御状態に基づいて、前記運転交代が完了したと判定した場合に、前記縮退制御を終了する工程と、
を有することを特徴とする。
本発明によれば、車両の走行制御の主体を切り替えることなく、縮退制御を行うことが可能になる。
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。 実施形態に係る車両制御装置の処理を説明するタイミングチャート。 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「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や、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を含む。
ECU23Aは、油圧装置42A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。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、これら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「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や、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を含む。また、ECU22Bには後述する通信回線L2を介して操舵角センサ37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36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を制御する制動制御ユニットである。油圧装置42Bは例えば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。
本実施形態の場合、ECU23Bおよび油圧装置23B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(作動部)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(作動部)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。
更に、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404(第4通信回線)により接続されており、制御装置1A(第1制御装置)は、後述する運転交代判定信号をアクチュエータ群83(作動部)に第4通信回線を介して送信することが可能である。
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、電動パワーステアリング装置41B、油圧装置42A、油圧装置42B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。
<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り、図6は車両制御装置1の処理を説明するタイミングチャートである。
ステップS501において、制御装置1Aは、通信回線402a、通信回線402b及び通信回線402cを介して、外界認識装置群82及びアクチュエータ群83(作動部)と通信を行い、情報を取得して、制御装置1Aは取得した情報に基づいて、外界認識装置群82及びアクチュエータ群83を制御する。
図6に示すように、車両Vは制御装置1Aの制御信号601に基づいた自動運転の制御状態であり、制御装置1Aの制御信号601に対応して、アクチュエータ群83を構成するアクチュエータ(例えば、パワープラント50)は制御出力値602を出力している。この状態では、運転者の操作に基づいた出力値603(例えば、アクセルペダルAPの踏み込みに対するパワープラント50の出力値)はゼロである。また、自動運転の制御状態において、運転者は、第1運転操作(例えば、ステア把持)、及び第2運転操作(例えば、ステア操舵)を行っていない状態(OFF)である。
ステップS502において、制御装置1Aは通信回線402a(第2通信回線)の通信状態に変化が生じているか判定する。例えば、電気的な接触不良やノイズ等の影響により、所定のタイミングでアクチュエータ群83から情報を取得することができない場合、あるいは、アクチュエータ群83から作動状態の変化を報知する信号が送信された場合、制御装置1Aは通信回線402a(第2通信回線)の通信状態が変化したと判定し(S502−Yes)、処理をステップS503に進める。
一方、ステップS502の判定で、通信回線402a(第2通信回線)の通信状態が変化していない場合(S502−No)、処理をステップS501に戻し、同様の処理を繰り返し行う。制御装置1Aは、通信回線402a(第2通信回線)を介して、外界認識装置群82及びアクチュエータ群83(作動部)と通信を行い、制御装置1Aは取得した情報に基づいて、外界認識装置群82及びアクチュエータ群83を制御する。
ステップS503において、制御装置1Aは、車両の走行制御の機能を制限した制御(縮退制御)を開始する(図6のTM1)。通信回線402a(第2通信回線)における通信状態の変化により、例えば、複数のアクチュエータを含むアクチュエータ群83のうち、一部のアクチュエータに関する情報を取得できない場合、制御装置1Aは、アクチュエータ群83(作動部)により提供される縦制御および横制御のうち、いずれか一方(例えば、横制御または縦制御)の制御機能を制限した縮退制御を行う。
縮退制御を開始したタイミング(図6のTM1)で、アクチュエータ(例えば、パワープラント50)における制御出力値602はゼロとなる。縮退制御の開始(図6のTM1)から運転交代の確定(図6のTM3)までの間(出力抑制期間)では、例えば、タイミングTM2で運転者から操作が入力されても、運転者の操作に基づいた出力値604はゼロの状態が維持される。本ステップで、縮退制御が開始されると、制御装置1Aは、縮退制御を実行中において通信回線402a(第2通信回線)の通信状態が回復した場合であっても、縮退制御を続行する。
ステップS504において、制御装置1Aは、運転者による運転交代がされたか否かを判定する。制御装置1Aは、通信回線402a(第2通信回線)の通信状態の変化に対応した運転者による運転交代が検出部により検出された場合に、後述のステップで運転交代の判定結果を示す判定信号(運転交代判定信号)を、通信回線404(第4通信回線)を介してアクチュエータ群83(作動部)に送信する。ここで、運転者による運転交代の判定は、運転者による複数の運転操作(ダブルアクション)が条件とされる。
ステップS504の判定で、運転者による複数の運転操作が検出されない場合(S504−No)、複数の運転操作の検出待ちの状態で待機する。複数の運転操作の検出待ちの状態、すなわち、運転交代判定信号の送信前の状態では、運転者による運転交代が未確定の状態であるため、制御装置1Aは、運転者による単一の運転操作に対応するアクチュエータ群83(作動部)の出力を抑制する。例えば、運転者がアクセルペダルAPを操作しても、図6に示すように、出力値604をゼロに抑制する。これにより、運転交代が未確定の状態で、運転者の運転操作に応答することによる車両挙動の不安定化を抑制することが可能になる。
一方、ステップS504の判定で、運転者による複数の運転操作が複数の検出部により検出された場合、すなわち、運転者の第1運転操作(例えば、ステア把持)を検出するセンサ(第1検出部)の検出結果と、運転者の第2運転操作(例えば、ステア操舵)を検出するセンサ(第2検出部)の検出結果とが制御装置1Aに入力された場合、制御装置1Aは運転交代が検出されたと判定し(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、運転交代の判定結果を示す運転交代判定信号を、通信回線404(第4通信回線)を介してアクチュエータ群83(作動部)に送信する(図6のTM3)。TM3のタイミングで運転交代が確定する。
本ステップで、制御装置1Aは、ステア把持を示す第1運転操作の検出結果を保持(ラッチ)する。第1運転操作の検出後に運転者がステア把持をやめた場合であっても、第1運転操作の検出結果は保持される。これにより、縮退正制御の終了後に、ステア把持なしで運転者のアクセルペダルAP入力された場合における加速制限を回避することができる。また、制御装置1Aは、第2通信回線の通信状態が回復した場合、第1運転操作の検出結果の保持(ラッチ)を解除する。
運転交代判定信号を受信することにより、アクチュエータ群83(作動部)は、制御装置1Aによる自動運転から運転者の運転操作に基づいた動作への切り替えを認識することができる。アクチュエータ群83(作動部)は、運転者の運転操作に基づいた指示値に基づいて作動する。
ステップS506において、制御装置1Aは、運転交代判定信号の送信後、運転者の第3運転操作(例えば、アクセルペダルAPの操作)に対応したアクチュエータ群83(例えば、パワープラント50)の出力値の上限を制限する。これにより、運転者による第3運転操作に対応してアクチュエータ群83から出力される出力値の急激な変化を抑制することができる。
出力値の制限パターンとして、制御装置1Aは、図6に示すように、運転交代確定のタイミングTM3から縮退制御の終了のタイミングT4まで間(レートリミット期間)では、アクチュエータ群83を構成するアクチュエータの出力値604が線形に変化(増加)するように制御する。出力値を線形に変化するように制御することで、制御装置1Aによる自動運転から運転者の運転操作に基づいた動作への切り替えを円滑に行うことが可能になる。
ステップS507において、制御装置1Aは、運転者の第3運転操作(例えば、アクセルペダルAPの操作)に対応したアクチュエータ群83(例えば、パワープラント50)の想定出力値(例えば、図6の想定出力値605)を算出する。ステップS506の処理で、実際にアクチュエータ群83から出力される出力値604は制限されたものとなるが、本ステップでは、出力値が制限されなかった場合に想定される出力値を想定出力値として算出する。
ステップS508において、制御装置1Aは運転交代が完了したか否かを、想定出力値(S507)と、出力制限した出力値(線形に増加した出力値(S506)との比較結果に基づいて判定する。制御装置1Aは想定出力値605と線形に増加した出力値604とが等しくない場合(S508−No)、比較結果に基づいた判定処理を継続する。一方、制御装置1Aは運転者の第3運転操作に対応したアクチュエータ群83の想定出力値605と、線形に増加した出力値604とが等しくなった場合(S508−Yes)、運転交代が完了したと判定し、処理をステップS509に進める。
ステップS509において、制御装置1Aは縮退制御を終了させる(図6のTM4)。以降、運転者による手動運転に移行する(マニュアル移行)。
制御装置1Aは縮退制御における車両の制御状態に基づいて、運転交代が完了したと判定した場合に、縮退制御を終了する。制御装置1Aは、縮退制御における車両Vの制御状態として、運転者の第3運転操作に対応したアクチュエータ群83(作動部)の想定出力値605と、線形に増加した出力値604とが等しくなった場合、運転交代が完了したと判定し、縮退制御を終了する。これにより、車両の走行制御の主体を切り替えることなく、縮退制御を行い、円滑に縮退制御から手動運転への移行を行うことが可能になる。
<制御装置Bが縮退制御を行う場合>
図7は制御装置Bが縮退制御を開始するまでの処理の流れを示すフローチャートである。図5のフローチャートと同一の処理については、同一のステップ番号を付している。
ステップS501において、制御装置1Aは、通信回線402a、通信回線402b及び通信回線402cを介して、外界認識装置群82及びアクチュエータ群83(作動部)と通信を行い、情報を取得して、制御装置1Aは取得した情報に基づいて、外界認識装置群82及びアクチュエータ群83を制御する。
ステップS502において、制御装置1Aは通信回線402a(第2通信回線)の通信状態に変化が生じているか判定する。例えば、電気的な接触不良やノイズ等の影響により、所定のタイミングでアクチュエータ群83から情報を取得することができない場合、あるいは、アクチュエータ群83から作動状態の変化を報知する信号が送信された場合、制御装置1Aは通信回線402a(第2通信回線)の通信状態が変化したと判定し(S502−Yes)、処理をステップS703に進める。
一方、ステップS502の判定で、通信回線402a(第2通信回線)の通信状態が変化していない場合(S502−No)、処理をステップS501に戻し、同様の処理を繰り返し行う。
ステップS703において、制御装置1Aは縮退制御を実行する前に、通信回線404(第4通信回線)を介した通信を事前に行い、通信回線404(第4通信回線)が通信可能な状態であるか否かを判定する。例えば、通信回線404(第4通信回線)の断線や接触不良などにより、所定の信号を受信することができる場合(S704−Yes)、処理をステップS706に進める。
ステップS706において、制御装置1Aが縮退制御を実行する。この場合、制御装置1Aは、図5で説明したステップS503以降の処理を実行する。
一方、ステップS704の判定で、通信回線404(第4通信回線)が通信可能な状態でない場合(S704−No)、処理はステップS705に進められる。
そして、ステップS705において、制御装置1Bが縮退制御を実行する。制御装置1Aは、通信回線402a(第2通信回線)の通信状態が変化し、かつ、通信回線404(第4通信回線)が通信可能な状態でない場合、通信回線401(第1通信回線)を介して、制御装置1Bに縮退制御を指示する信号を送信し、制御装置1Bは通信回線403a(第3通信回線)を介して、縮退制御を行う。図7の処理によれば、通信回線404(第4通信回線)が通信可能な状態でない場合、制御装置1Bが通信回線403a(第3通信回線)を介して、縮退制御を行うことが可能になる。
[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、車両の走行制御を行う第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)と、
前記第1制御手段(1A)と前記第2制御手段(1B)とを接続する第1通信回線(例えば、図4の401)と、
前記第1制御手段(1A)または前記第2制御手段(1B)から送信される制御信号に基づいて作動する作動手段(例えば、図4の83)と前記第1制御手段(1A)とを接続する第2通信回線(例えば、図4の402a)と、
前記作動手段(83)と前記第2制御手段(1B)とを接続する第3通信回線(例えば、図4の403a)と、を備える車両制御装置(1)であって、
前記第1制御手段(1A)と前記作動手段(83)とを接続する第4通信回線(例えば、図4の404)を更に備え、
前記第1制御手段(1A)は、
前記第2通信回線の通信状態が変化した場合、前記車両の走行制御の機能を制限した縮退制御を行い、
前記通信状態の変化に対応した運転者による運転交代が検出手段により検出された場合に、前記運転交代の判定結果を示す判定信号を、前記第4通信回線を介して前記作動手段に送信し、
前記縮退制御における前記車両の制御状態に基づいて、前記運転交代が完了したと判定した場合に、前記縮退制御を終了する。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、車両の走行制御の主体を切り替えることなく、縮退制御を行うことが可能になる。
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、前記判定信号の送信前の状態では、
前記運転者による単一の運転操作に対応する前記作動手段(83)の出力を抑制する。
構成2の車両制御装置によれば、運転交代が未確定の状態で、運転者の運転操作に応答することによる車両挙動の不安定化を抑制することが可能になる。
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、
前記運転者の第1運転操作を検出する第1検出手段の検出結果と、前記運転者の第2運転操作を検出する第2検出手段の検出結果とが入力された場合、前記運転交代が検出されたと判定し、前記判定信号を送信する。
構成3の車両制御装置によれば、複数の運転操作の検出結果に基づいて、運転者による操作意思を判断し、運転者の操作意思を縮退制御に反映することが可能になる。
構成4.上記実施形態の車両制御装置(1)では、前記第1制御手段(1A)は、前記判定信号の送信後、前記運転者の第3運転操作に対応した前記作動手段の出力値の上限を制限する。
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、前記作動手段(83)の出力値が線形に増加するように制御する。
構成4及び構成5の車両制御装置によれば、運転者による第3運転操作に対応してアクチュエータ群から出力される出力値の急激な変化を抑制することができる。
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、前記縮退制御における前記車両の制御状態として、前記運転者の第3運転操作に対応した前記作動手段(83)の想定出力値(例えば、図6の605)と、前記線形に増加した出力値(例えば、図6の604)とが等しくなった場合、前記運転交代が完了したと判定し、前記縮退制御を終了する。
構成6の車両制御装置によれば、車両の走行制御の主体を切り替えることなく、縮退制御を行い、円滑に縮退制御から手動運転への移行を行うことが可能になる。
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、前記第1運転操作の検出結果を保持する。
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通信回線(402a)の通信状態が回復した場合、前記第1運転操作の検出結果の保持を解除する。
構成7および構成8の車両制御装置によれば、縮退正制御の終了後に、ステア把持なしで運転者のアクセルペダルAP入力された場合における加速制限を回避することができる。
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、前記縮退制御を実行中において前記第2通信回線(402a)の通信状態が回復した場合であっても、前記縮退制御を続行する。
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通信回線(402a)の通信状態が変化し、かつ、前記第4通信回線(404)が通信可能な状態でない場合、前記第1通信回線(401)を介して、前記第2制御手段(1B)に前記縮退制御を指示する信号を送信し、前記第2制御手段(1B)は前記第3通信回線を介して、前記縮退制御を行う。
構成10の車両制御装置によれば、第4通信回線(404)が通信可能な状態でない場合、第2制御手段(1B)が第3通信回線を介して、縮退制御を行うことが可能になる。
構成11.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10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11の車両によれば、車両の走行制御の主体を切り替えることなく、縮退制御を行う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12.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、車両の走行制御を行う第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)と、
前記第1制御手段(1A)と前記第2制御手段(1B)とを接続する第1通信回線(例えば、図4の401)と、
前記第1制御手段(1A)または前記第2制御手段(1B)から送信される制御信号に基づいて作動する作動手段(例えば、図4の83)と前記第1制御手段(1A)とを接続する第2通信回線(例えば、図4の402a)と、
前記作動手段(83)と前記第2制御手段(1B)とを接続する第3通信回線(例えば、図4の403a)と、を備える車両制御装置(1)の車両制御方法であって、
前記車両制御装置(1)は、前記第1制御手段(1A)と前記作動手段(83)とを接続する第4通信回線(例えば、図4の404)を更に備え、
前記第1制御手段(1A)が、
前記第2通信回線の通信状態が変化した場合、前記車両の走行制御の機能を制限した縮退制御を行う工程(例えば、図5のS503)と、
前記通信状態の変化に対応した運転者による運転交代が検出手段により検出された場合に(例えば、図5のS504−Yes)、前記運転交代の判定結果を示す判定信号を、前記第4通信回線を介して前記作動手段(83)に送信する工程と(例えば、図5のS505)、
前記縮退制御における前記車両の制御状態に基づいて(例えば、図5のS505、S506)、前記運転交代が完了したと判定した場合に(例えば、図5のS508−Yes)、前記縮退制御を終了する工程(例えば、図5のS509)と、を有する。
構成12の車両制御装置の車両制御方法によれば、車両の走行制御の主体を切り替えることなく、縮退制御を行うことが可能になる。
構成13のプログラムは、上記の車両制御方法の各工程を実行させる。
構成13のプログラムによれば、車両の走行制御の主体を切り替えることなく、縮退制御を行うことが可能な車両制御方法の各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)、401:通信回線(第1通信回線)、402a:通信回線(第2通信回線)、403a:通信回線(第3通信回線)、404:通信回線(第4通信回線)

Claims (13)

  1. 車両の走行制御を行う第1制御手段および第2制御手段と、
    前記第1制御手段と前記第2制御手段とを接続する第1通信回線と、
    前記第1制御手段または前記第2制御手段から送信される制御信号に基づいて作動する作動手段と前記第1制御手段とを接続する第2通信回線と、
    前記作動手段と前記第2制御手段とを接続する第3通信回線と、を備える車両制御装置であって、
    前記第1制御手段と前記作動手段とを接続する第4通信回線を更に備え、
    前記第1制御手段は、
    前記第2通信回線の通信状態が変化した場合、前記車両の走行制御の機能を制限した縮退制御を行い、
    前記通信状態の変化に対応した運転者による運転交代が検出手段により検出された場合に、前記運転交代の判定結果を示す判定信号を、前記第4通信回線を介して前記作動手段に送信し、
    前記縮退制御における前記車両の制御状態に基づいて、前記運転交代が完了したと判定した場合に、前記縮退制御を終了することを特徴とする車両制御装置。
  2. 前記第1制御手段は、前記判定信号の送信前の状態では、
    前記運転者による単一の運転操作に対応する前記作動手段の出力を抑制す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、
    前記運転者の第1運転操作を検出する第1検出手段の検出結果と、前記運転者の第2運転操作を検出する第2検出手段の検出結果とが入力された場合、前記運転交代が検出されたと判定し、前記判定信号を送信することを特徴とする請求項1に記載の車両制御装置。
  4. 前記第1制御手段は、前記判定信号の送信後、前記運転者の第3運転操作に対応した前記作動手段の出力値の上限を制限することを特徴とする請求項3に記載の車両制御装置。
  5. 前記第1制御手段は、前記作動手段の出力値が線形に増加するように制御することを特徴とする請求項4に記載の車両制御装置。
  6. 前記第1制御手段は、前記縮退制御における前記車両の制御状態として、前記運転者の第3運転操作に対応した前記作動手段の想定出力値と、前記線形に増加した出力値とが等しくなった場合、前記運転交代が完了したと判定し、前記縮退制御を終了することを特徴とする請求項5に記載の車両制御装置。
  7. 前記第1制御手段は、前記第1運転操作の検出結果を保持することを特徴とする請求項3または4に記載の車両制御装置。
  8. 前記第1制御手段は、前記第2通信回線の通信状態が回復した場合、前記第1運転操作の検出結果の保持を解除することを特徴とする請求項7に記載の車両制御装置。
  9. 前記第1制御手段は、前記縮退制御を実行中において前記第2通信回線の通信状態が回復した場合であっても、前記縮退制御を続行することを特徴とする請求項8に記載の車両制御装置。
  10. 前記第1制御手段は、
    前記第2通信回線の通信状態が変化し、かつ、前記第4通信回線が通信可能な状態でない場合、前記第1通信回線を介して、前記第2制御手段に前記縮退制御を指示する信号を送信し、
    前記第2制御手段は前記第3通信回線を介して、前記縮退制御を行う
    ことを特徴とする請求項1に記載の車両制御装置。
  11. 請求項1乃至10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。
  12. 車両の走行制御を行う第1制御手段および第2制御手段と、
    前記第1制御手段と前記第2制御手段とを接続する第1通信回線と、
    前記第1制御手段または前記第2制御手段から送信される制御信号に基づいて作動する作動手段と前記第1制御手段とを接続する第2通信回線と、
    前記作動手段と前記第2制御手段とを接続する第3通信回線と、を備える車両制御装置の車両制御方法であって、
    前記車両制御装置は、前記第1制御手段と前記作動手段とを接続する第4通信回線を更に備え、
    前記第1制御手段が、
    前記第2通信回線の通信状態が変化した場合、前記車両の走行制御の機能を制限した縮退制御を行う工程と、
    前記通信状態の変化に対応した運転者による運転交代が検出手段により検出された場合に、前記運転交代の判定結果を示す判定信号を、前記第4通信回線を介して前記作動手段に送信する工程と、
    前記縮退制御における前記車両の制御状態に基づいて、前記運転交代が完了したと判定した場合に、前記縮退制御を終了する工程と、
    を有することを特徴とする車両制御方法。
  13. コンピュータに、請求項12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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