CN113183964B - 车辆控制装置、车辆、以及车辆控制方法 - Google Patents

车辆控制装置、车辆、以及车辆控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及车辆控制装置、车辆、以及车辆控制方法。本发明的目的在于，提高车辆控制的稳定性。对车辆的自动驾驶进行控制的车辆控制装置具备：第一控制机构，其控制第一致动器来进行所述车辆的行驶控制；以及第二控制机构，其作为当在所述第一控制机构中检测到控制功能的降低的情况下的代替控制而控制与所述第一致动器不同的第二致动器来进行所述车辆的行驶控制，在所述代替控制开始时，使得从由所述第一控制机构进行的所述车辆的行驶控制逐渐转移为由所述第二控制机构进行的所述车辆的行驶控制。

Description

车辆控制装置、车辆、以及车辆控制方法
技术领域
本发明涉及车辆控制装置、车辆、以及车辆控制方法。
背景技术
提出有用于实现车辆的自动驾驶的各种技术。在专利文献1中，公开了如下技术：设置分别进行车辆的行驶控制的第一行驶控制机构以及第二行驶控制机构，当在这些行驶控制机构中的一方中检测到功能降低的情况下，利用另一方来进行代替控制。通过形成为这样设置多个车辆的行驶控制机构而成的冗余构成，使得车辆的自动驾驶控制的可靠性提高。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2019/116870号
发明内容
发明所要解决的问题
在第一行驶控制机构和第二行驶控制机构中，有时会因例如传感器的处理能力、输入值、控制逻辑等的不同而引起各自所决定的车辆的目标控制量互不相同。在该情况下，如果仅是单纯地在第一行驶控制机构和第二行驶控制机构之间切换进行车辆的行驶控制的控制主体的话，会对车辆控制的稳定性造成影响，并给乘员带来不适感。
因此，本发明的目的在于，提高车辆控制的稳定性。
用于解决问题的手段
为了实现上述目的，作为本发明的一个方案的车辆控制装置，其是对车辆的自动驾驶进行控制的车辆控制装置，其特征在于，所述车辆控制装置具备：第一控制机构，其控制第一致动器来进行所述车辆的行驶控制；以及第二控制机构，其作为当在所述第一控制机构中检测到控制功能的降低的情况下的代替控制而控制与所述第一致动器不同的第二致动器来进行所述车辆的行驶控制，在所述代替控制开始时，使得从由所述第一控制机构进行的所述车辆的行驶控制逐渐转移为由所述第二控制机构进行的所述车辆的行驶控制。
为了实现上述目的，作为本发明的一个方案的车辆控制方法，其是对车辆的自动驾驶进行控制的车辆控制方法，其特征在于，所述车辆具备：第一控制机构，其控制第一致动器来进行所述车辆的行驶控制；以及第二控制机构，其作为当在所述第一控制机构中检测到控制功能的降低的情况下的代替控制而控制与所述第一致动器不同的第二致动器来进行所述车辆的行驶控制，在所述车辆控制方法中，在所述代替控制开始时，使得从由所述第一控制机构进行的所述车辆的行驶控制逐渐转移为由所述第二控制机构进行的所述车辆的行驶控制。
发明效果
根据本发明，能够提高车辆控制的稳定性。
附图说明
图1是表示实施方式所涉及的车辆控制装置的框图。
图2是表示实施方式所涉及的车辆控制装置的框图。
图3是表示实施方式所涉及的车辆控制装置的框图。
图4是表示实施方式所涉及的车辆控制装置的框图。
图5是表示第一实施例所涉及的第一控制部以及第二控制部的控制流程的图。
图6是表示第一实施例所涉及的第一致动器以及第二致动器的制动量的时序图。
图7是表示第一实施例的变形例所涉及的第一控制部以及第二控制部的控制流程的图。
图8是表示第二实施例所涉及的第一控制部以及第二控制部的控制流程的图。
图9是表示第二实施例所涉及的第一致动器以及第二致动器的转向量的时序图。
图10是表示第二实施例的变形例所涉及的第一控制部以及第二控制部的控制流程的图。
附图标记说明
1：车辆控制装置；1A：第一控制部；1B：第二控制部；20A：自动驾驶ECU；21A：环境识别ECU；21B：行驶辅助ECU；41A、41B：电动动力转向装置；42A、42B：液压装置；82：外界识别装置组；83：致动器组。
具体实施方式
以下，参照附图对实施方式进行详细说明。此外，以下的实施方式并非对权利要求书所涉及的发明进行限定，另外，在实施方式中说明的特征的组合未必全部都是发明所必须的。可以对实施方式中说明的多个特征中的两个以上的特征任意地进行组合。另外，对相同或者同样的构成标注相同的附图标记，并省略重复的说明。
图1～图4是本发明的一个实施方式所涉及的车辆控制装置1(控制系统)的框图。车辆控制装置1对车辆V进行控制。在图1以及图2中，以俯视图和侧视图示出车辆V的概略。作为一个例子，车辆V是轿车型的四轮乘用车。车辆控制装置1包括第一控制部1A和第二控制部1B。图1是表示第一控制部1A的构成的框图，图2是表示第二控制部1B的构成的框图。图3主要示出第一控制部1A和第二控制部1B之间的通信线路以及电源的构成。
第一控制部1A和第二控制部1B对车辆V所实现的一部分的功能进行多重化或者冗余化。由此能够提高系统的可靠性。第一控制部1A例如除了进行自动驾驶控制、手动驾驶中的通常的动作控制之外，还进行与避免危险等有关的行驶辅助控制。第二控制部1B主要负责与避免危险等有关的行驶辅助控制。有时将行驶辅助称为驾驶辅助。利用第一控制部1A和第二控制部1B使功能冗余化并且进行不同的控制处理，由此能够实现控制处理的分散化并且提高可靠性。
本实施方式的车辆V是并联方式的混合动力车辆，在图2中，示意性地图示了输出使车辆V的驱动轮旋转的驱动力的动力装置50的构成。动力装置50具有内燃机EG、马达M以及自动变速器TM。马达M能够用作使车辆V加速的驱动源，并且还能够在减速时等用作发电机(再生制动)。
＜第一控制部1A＞
参照图1对第一控制部1A的构成进行说明。第一控制部1A包括ECU组(控制单元组)2A。ECU组2A包括多个ECU20A～ECU29A。各ECU包括以CPU为代表的处理器、半导体存储器等存储设备、以及与外部设备的接口等。在存储设备中保存有处理器所执行的程序、处理器在处理中使用的数据等。各ECU可以具备多个处理器、存储设备以及接口等。此外，能够对ECU的数量、负责的功能进行适当设计，可以比本实施方式更细化或者整合。此外，在图1以及图3中，标注了ECU20A～ECU29A的代表性的功能的名称。例如，ECU20A记载为“自动驾驶ECU”。
ECU20A作为车辆V的行驶控制而执行与自动驾驶有关的控制。在自动驾驶中，不依赖驾驶员的驾驶操作而自动地进行车辆V的驱动(基于动力装置50的车辆V的加速等)、转向或者制动中的至少一项。在本实施方式中，自动地进行驱动、转向以及制动。
ECU21A是基于对车辆V的周围状况进行检测的检测单元31A、32A的检测结果而对车辆V的行驶环境进行识别的环境识别单元。ECU21A生成后述的对象数据作为周边环境信息。
在本实施方式的情况下，检测单元31A是通过摄像而对车辆V的周围的物体进行检测的摄像设备(以下，有时表述为摄像机31A)。摄像机31A设置于车辆V的车顶前部以便能够对车辆V的前方进行拍摄。通过对摄像机31A所拍摄的图像进行解析，能够对对象的轮廓、道路上的车道的划分线(白线等)进行提取。
在本实施方式的情况下，检测单元32A是通过光对车辆V的周围的物体进行检测的光学雷达(LIDAR：Light Detection and Ranging)(以下，有时表述为光学雷达32A)，对车辆V的周围的对象进行检测，或者对与对象的距离进行测距。在本实施方式的情况下，设置有五个光学雷达32A，在车辆V的前部的各角部各设置有一个，在后部中央设置有一个，在后部各侧方各设置有一个。可以适宜地选择光学雷达32A的数量、配置。
ECU29A是基于检测单元31A的检测结果并作为车辆V的行驶控制而执行与行驶辅助(换言之驾驶辅助)有关的控制的行驶辅助单元。
ECU22A是对电动动力转向装置41A进行控制的转向控制单元。电动动力转向装置41A包括根据驾驶员对方向盘ST的驾驶操作(转向操作)而对前轮进行转向的机构。电动动力转向装置41A包括对转向操作进行辅助或者发挥用于使前轮自动转向的驱动力的马达、对马达的旋转量进行检测的传感器、对驾驶员所负担的转向转矩进行检测的转矩传感器等。
ECU23A是对液压装置42A进行控制的制动控制单元。液压装置42A例如实现ESB(电动伺服制动器)。驾驶员对制动踏板BP的制动操作在制动主缸BM中被转换为液压并传递至液压装置42A。液压装置42A是能够基于从制动主缸BM传递来的液压而对供给至在四个车轮分别设置的制动装置(例如盘式制动装置)51中的工作油的液压进行控制的致动器，ECU23A进行液压装置42A所具备的电磁阀等的驱动控制。在本实施方式的情况下，ECU23A以及液压装置42A构成电动伺服制动器，ECU23A例如对四个制动装置51所产生的制动力以及马达M的再生制动所产生的制动力的分配进行控制。
ECU24A是对设置于自动变速器TM中的电动驻车锁止装置50a进行控制的停止维持控制单元。电动驻车锁止装置50a主要具备在选择P挡位(驻车挡位)时对自动变速器TM的内部机构进行锁止的机构。ECU24A能够控制电动驻车锁止装置50a所进行的锁止以及锁止解除。
ECU25A是对向车内报告信息的信息输出装置43A进行控制的车内报告控制单元。信息输出装置43A例如包括平视显示器等显示装置、语音输出装置。进一步地，可以包括振动装置。ECU25A使信息输出装置43A输出例如车速、外部气温等各种信息、路线引导等信息。
ECU26A是对向车外报告信息的信息输出装置44A进行控制的车外报告控制单元。在本实施方式的情况下，信息输出装置44A为方向指示器(危险警示灯)，ECU26A能够通过作为方向指示器进行信息输出装置44A的闪烁控制而对车外报告车辆V的行进方向，另外，能够通过作为危险警示灯进行信息输出装置44A的闪烁控制而使车外提高对车辆V的注意力。
ECU27A是对动力装置50进行控制的驱动控制单元。在本实施方式中，对动力装置50分配了一个ECU27A，但是也可以对内燃机EG、马达M以及自动变速器TM分别各分配一个ECU。ECU27A例如与由设置于油门踏板AP的操作检测传感器34a、设置于制动踏板BP的操作检测传感器34b所检测到的驾驶员的驾驶操作、车速等对应地控制内燃机EG、马达M的输出，或者切换自动变速器TM的变速挡。此外，在自动变速器TM中，作为对车辆V的行驶状态进行检测的传感器而设置有对自动变速器TM的输出轴的转速进行检测的转速传感器39。能够从转速传感器39的检测结果运算出车辆V的车速。
ECU28A是对车辆V的当前位置、行进路径进行识别的位置识别单元。ECU28A进行陀螺仪传感器33A、GPS传感器28b、通信装置28c的控制以及检测结果或者通信结果的信息处理。陀螺仪传感器33A对车辆V的旋转运动进行检测。能够通过陀螺仪传感器33A的检测结果等对车辆V的行进路径进行判定。GPS传感器28b对车辆V的当前位置进行检测。通信装置28c与提供地图信息、交通信息的服务器进行无线通信来获取上述信息。在数据库28a中，能够保存高精度的地图信息，ECU28A基于该地图信息等，能够以更高的精度确定车道上的车辆V的位置。
输入装置45A以驾驶员能够操作的方式配置于车内，并接受来自驾驶员的指示、信息的输入。
＜第二控制部1B＞
参照图2对第二控制部1B的构成进行说明。第二控制部1B包括ECU组(控制单元组)2B。ECU组2B包括多个ECU21B～ECU25B。各ECU包括以CPU为代表的处理器、半导体存储器等存储设备、以及与外部设备的接口等。存储设备中保存有处理器所执行的程序、处理器在处理中使用的数据等。各ECU可以具备多个处理器、存储设备以及接口等。此外，能够对ECU的数量、负责的功能进行适当设计，可以比本实施方式更加细化或者整合。此外，与ECU组2A同样地，在图2以及图3中，标注了ECU21B～ECU25B的代表性的功能的名称。
ECU21B是基于对车辆V的周围状况进行检测的检测单元31B、32B的检测结果而对车辆V的行驶环境进行识别的环境识别单元，并且是作为车辆V的行驶控制而执行与行驶辅助(换言之驾驶辅助)有关的控制的行驶辅助单元。ECU21B生成后述的对象数据作为周边环境信息。
此外，在本实施方式中，构成为ECU21B具有环境识别功能与行驶辅助功能，但也可以是如第一控制部1A的ECU21A以及ECU29A那样，按功能分别设置ECU。相反地，在第一控制部1A中，也可以是如ECU21B那样通过一个ECU来实现ECU21A以及ECU29A的功能的构成。
在本实施方式的情况下，检测单元31B是通过摄像而对车辆V的周围的物体进行检测的摄像设备(以下，有时表述为摄像机31B)。摄像机31B设置于车辆V的车顶前部以便能够对车辆V的前方进行摄像。通过对摄像机31B所拍摄的图像进行解析，能够对对象的轮廓、道路上的车道的划分线(白线等)进行提取。在本实施方式的情况下，检测单元32B是通过电波对车辆V的周围的物体进行检测的毫米波雷达(以下，有时表述为雷达32B)，对车辆V的周围的对象进行检测，或者对与对象的距离进行测距。在本实施方式的情况下，设置有五个雷达32B，在车辆V的前部中央设置有一个，在前部各角部各设置有一个，在后部各角部各设置有一个。可以适宜地选择雷达32B的数量、配置。
ECU22B是对电动动力转向装置41B进行控制的转向控制单元。电动动力转向装置41B包括根据驾驶员对方向盘ST的驾驶操作(转向操作)而对前轮进行转向的机构。电动动力转向装置41B包括对转向操作进行辅助或者发挥用于使前轮自动转向的驱动力的马达、对马达的旋转量进行检测的传感器、对驾驶员所负担的转向转矩进行检测的转矩传感器等。另外，在ECU22B上经由后述的通信线路L2电连接有转向角传感器37，从而能够基于转向角传感器37的检测结果而对电动动力转向装置41B进行控制。ECU22B能够获取对驾驶员是否把持方向盘ST进行检测的传感器36的检测结果，并能够监视驾驶员的把持状态。
ECU23B是对液压装置42B进行控制的制动控制单元。液压装置42B例如实现VSA(Vehicle Stability Assist，车辆稳定辅助)。驾驶员对制动踏板BP的制动操作在制动主缸BM中被转换为液压并传递至液压装置42B。液压装置42B是能够基于从制动主缸BM传递来的液压而对供给至各车轮的制动装置51中的工作油的液压进行控制的致动器，ECU23B进行液压装置42B所具备的电磁阀等的驱动控制。
在本实施方式的情况下，在ECU23B以及液压装置42B上电连接有在四个车轮上分别设置的车轮速度传感器38、偏航率传感器33B、以及对制动主缸BM内的压力进行检测的压力传感器35，基于上述传感器的检测结果实现ABS功能、牵引力控制以及车辆V的姿态控制功能。例如，ECU23B基于在四个车轮上分别设置的车轮速度传感器38的检测结果而对各车轮的制动力进行调整，抑制各车轮的滑行。另外，基于偏航率传感器33B所检测到的车辆V的绕铅垂轴的旋转角速度而对各车轮的制动力进行调整，抑制车辆V的急剧的姿态变化。
另外，ECU23B还作为对向车外报告信息的信息输出装置43B进行控制的车外报告控制单元而发挥功能。在本实施方式的情况下，信息输出装置43B是制动灯，在制动时等ECU23B能够点亮制动灯。由此能够使后续车辆提高对车辆V的注意力。
ECU24B是对在后轮设置的电动驻车制动装置(例如鼓式制动器)52进行控制的停止维持控制单元。电动驻车制动装置52具备对后轮进行锁止的机构。ECU24B能够控制电动驻车制动装置52所进行的后轮的锁止以及锁止解除。
ECU25B是对向车内报告信息的信息输出装置44B进行控制的车内报告控制单元。在本实施方式的情况下，信息输出装置44B包括配置于仪表盘的显示装置。ECU25B能够使得信息输出装置44B输出车速、燃料消耗效率等各种信息。
输入装置45B以驾驶员能够操作的方式配置于车内，并接受来自驾驶员的指示、信息的输入。
＜通信线路＞
参照图3来说明将ECU之间连接为可通信的、车辆控制装置1的通信线路的例子。车辆控制装置1包括有线的通信线路L1～L7。在通信线路L1上连接有第一控制部1A的各ECU20A～ECU27A、ECU29A。此外，ECU28A也可以与通信线路L1连接。
在通信线路L2上连接有第二控制部1B的各ECU21B～ECU25B。另外，第一控制部1A的ECU20A也与通信线路L2连接。通信线路L3将第一控制部1A的ECU20A和第二控制部1B的ECU21B连接。通信线路L4将第一控制部1A中的ECU20A和ECU21A连接。通信线路L5将第一控制部1A中的ECU20A、ECU21A以及ECU28A连接。通信线路L6将第一控制部1A中的ECU29A和ECU21A连接。通信线路L7将第一控制部1A中的ECU29A和ECU20A连接。
通信线路L1～L7的协议可以相同也可以不同，可以根据通信速度、通信量、耐久性等通信环境而不同。例如，通信线路L3以及L4在通信速度方面可以为以太网(注册商标)。例如，通信线路L1、L2、L5～L7可以为CAN。
第一控制部1A具备网关GW。网关GW对通信线路L1与通信线路L2进行中转。因此，例如，ECU21B能够经由通信线路L2、网关GW以及通信线路L1而对ECU27A输出控制指令。
＜电源＞
参照图3对车辆控制装置1的电源进行说明。车辆控制装置1包括大容量电池6、电源7A以及电源7B。大容量电池6是马达M的驱动用电池，并且是通过马达M进行充电的电池。
电源7A是向第一控制部1A供给电力的电源，包括电源电路71A和电池72A。电源电路71A是将大容量电池6的电力供给至第一控制部1A的电路，例如，将大容量电池6的输出电压(例如190V)降压至基准电压(例如12V)。电池72A例如为12V的铅电池。通过设置电池72A，即使在大容量电池6、电源电路71A的电力供给被切断或者降低的情况下，也能够向第一控制部1A进行电力的供给。
电源7B是向第二控制部1B供给电力的电源，包括电源电路71B和电池72B。电源电路71B是与电源电路71A相同的电路，且是将大容量电池6的电力供给至第二控制部1B的电路。电池72B是与电池72A相同的电池，例如为12V的铅电池。通过设置电池72B，即使在大容量电池6、电源电路71B的电力供给被切断或者降低的情况下，也能够向第二控制部1B进行电力的供给。
＜整体构成＞
参照图4从其他观点对车辆V的整体构成进行说明。车辆V包括第一控制部1A、第二控制部1B、外界识别装置组82以及致动器组83。在图4中，作为包含在第一控制部1A中的ECU，示例了ECU20A、ECU21A、ECU22A、ECU23A以及ECU27A，作为包含在第二控制部1B中的ECU，示例了ECU21B、ECU22B以及ECU23B。
外界识别装置组82是搭载于车辆V中的外界识别装置(传感器)的集合。作为一个例子，外界识别装置组82包括上述的摄像机31A、摄像机31B、光学雷达32A以及雷达32B。在本实施方式的情况下，摄像机31A以及光学雷达32A连接于第一控制部1A的ECU21A，按照来自ECU21A的指示进行动作(即、被第一控制部1A控制)。ECU21A对通过摄像机31A以及光学雷达32A得到的外界信息进行获取，并且将该外界信息供给至第一控制部1A的ECU20A。另外，摄像机31B以及雷达32B连接于第二控制部1B的ECU21B，按照来自ECU21B的指示而进行动作(即、被第二控制部1B控制)。ECU21B对通过摄像机31B以及雷达32B得到的外界信息进行获取，并且将该外界信息供给至第一控制部1A的ECU20A。由此，第一控制部1A(ECU20A)能够使用分别从摄像机31A、摄像机31B、光学雷达32A以及雷达32B得到的外界信息来执行自动驾驶的控制。
致动器组83是搭载于车辆V中的致动器的集合。作为一个例子，致动器组83包括上述的电动动力转向装置41A、电动动力转向装置41B、液压装置42A、液压装置42B以及动力装置50。电动动力转向装置41A以及电动动力转向装置41B分别是用于进行车辆V的转向的转向致动器。液压装置42A以及液压装置42B分别是用于进行车辆V的制动的制动致动器。另外，动力装置50是用于进行车辆V的驱动的驱动致动器。
在本实施方式的情况下，电动动力转向装置41A、液压装置42A以及动力装置50分别经由ECU22A、ECU23A以及ECU27A而与ECU20A连接，按照来自ECU20A的指示而进行动作(即、被第一控制部1A控制)。另外，电动动力转向装置41B以及液压装置42B分别经由ECU22B以及ECU23B而与ECU21B连接，按照来自ECU21B的指示而进行动作(即、被第二控制部1B控制)。
第一控制部1A(ECU20A)通过通信路径而与外界识别装置组82的一部分(摄像机31A、光学雷达32A)进行通信，并且通过其他通信路径而与致动器组83的一部分(电动动力转向装置41A、液压装置42A、动力装置50)进行通信。另外，第二控制部1B(ECU21B)通过通信路径而与外界识别装置组82的一部分(摄像机31B、雷达32B)进行通信，并且通过其他通信路径而与致动器组83的一部分(电动动力转向装置41B、液压装置42B)进行通信。与ECU20A连接的通信路径和与ECU21B连接的通信路径可以互不相同。上述通信路径例如为CAN(控制器局域网)，也可以是以太网(注册商标)。另外，ECU20A与ECU21B通过通信路径彼此连接。该通信路径例如为CAN(控制器局域网络)，但是也可以是以太网(注册商标)。另外，也可以通过CAN与以太网(注册商标)双方进行连接。
第一控制部1A(ECU20A)由CPU等处理器和RAM等存储器构成，并构成为能够执行车辆V的行驶控制(例如自动驾驶控制)。例如，作为通过外界识别装置组82得到的外界信息，ECU20A经由ECU21A获取通过摄像机31A以及光学雷达32A得到的外界信息、经由ECU21B获取通过摄像机31B以及雷达32B得到的外界信息。然后，ECU20A基于获取到的外界信息，生成在自动驾驶中车辆V应采取的路线以及速度，并决定用于实现该路线以及速度的车辆V的目标控制量(驱动量、制动量、转向量)。ECU20A基于决定的车辆V的目标控制量生成各致动器的操作量(电压或者电流等的指令值(信号值))，并以该操作量控制致动器组83(电动动力转向装置41A、液压装置42A、动力装置50)，由此能够进行车辆V的行驶控制(例如自动驾驶)。
在此，ECU20A还能够作为对由第一控制部1A进行的车辆V的行驶控制功能的降低进行检测的检测部而动作。例如，ECU20A对与外界识别装置组82之间的通信路径的通信状况以及与致动器组83之间的通信路径的通信状况进行监视，基于上述通信状况而检测与外界识别装置组82以及与致动器组83之间的通信功能的降低，由此能够检测行驶控制功能的降低。通信功能的降低可以包括通信的切断、通信速度的降低等。另外，ECU20A也可以检测外界识别装置组82中的外界的检测性能的降低、致动器组83的驱动性能的降低，由此检测行驶控制功能的降低。进一步地，ECU20A在构成为诊断自身的处理性能(例如处理速度等)的情况下，还可以基于该诊断结果来检测行驶控制功能的降低。此外，在本实施方式中，使ECU20A作为对自身的行驶控制功能的降低进行检测的检测部而动作，但不限于此，可以在ECU20A之外另行设置该检测部，也可以使第二控制部1B(例如ECU21B)作为该检测部而动作。
第二控制部1B(ECU21B)由CPU等处理器和RAM等存储器构成，并构成能够执行车辆V的行驶控制。与第一控制部1A的ECU20A同样地，ECU21B能够决定车辆V的目标控制量(制动量、转向量)，基于决定的目标控制量生成各致动器的操作量，并以该操作量控制致动器组83(电动动力转向装置41B、液压装置42B)。当在ECU20A中未检测到行驶控制功能的降低的通常情况下，ECU21B获取通过摄像机31B以及雷达32B得到的外界信息并供给至ECU20A，但当在用ECU20A中检测到行驶控制功能的降低的情况下，ECU21B代替ECU20A而进行车辆V的行驶控制(即、进行代替控制)。代替控制例如可以包括根据车辆V的自动驾驶的控制等级而执行使该控制等级降低的功能限制的缩退控制。
＜控制例＞
如上所述，在本实施方式的车辆控制装置1中，当在进行自动驾驶控制的第一控制部1A中检测到行驶控制功能的降低的情况下，代替第一控制部1A而由第二控制部1B进行车辆V的行驶控制(代替控制)。通过形成为这样设置多个控制部而成的冗余构成，能够提高车辆的自动驾驶控制的可靠性。另一方面，在第一控制部1A和第二控制部1B中，有时因例如传感器的处理能力、输入值、控制逻辑等的不同而引起各自所决定的车辆的目标控制量互不相同。在该情况下，如果仅单纯地将进行车辆V的行驶控制的控制主体从第一控制部1A向第二控制部1B切换的话，由于在该切换时车辆V的行为(例如，纵G、横G、振动)大幅变化，因此会对车辆控制的稳定性造成影响，并给车辆V的乘员带来不适感。此外，作为控制逻辑的不同，例如以在弯道行驶时的转向控制进行示例，可以列举用于以乘坐舒适度优先而以外内外(out-in-out)方式行驶的控制、与用于以安全优先而在道路的正中间行驶的控制之间的不同。
因此，本实施方式的车辆控制装置1在由第二控制部1B进行的代替控制开始时，使得从由第一控制部1A进行的车辆V的行驶控制逐渐转移为由第二控制部1B进行的车辆V的行驶控制。在此，第一控制部1A控制第一致动器来进行车辆V的行驶控制，第二控制部1B控制与第一致动器不同的第二致动器来进行车辆V的行驶控制。将第一致动器以及第二致动器定义为在车辆V的行驶控制的同一控制项目中使用的致动器。例如，在作为控制项目而控制车辆V的制动的况下，第一致动器以及第二致动器分别对应液压装置42A以及液压装置42B。另外，在作为控制项目而控制车辆V的转向的情况下，第一致动器以及第二致动器分别对应电动动力转向装置41A以及电动动力转向装置41B。
[第一实施例]
在第一实施例中，对控制车辆V的制动的例子进行说明。在本实施例的情况下，车辆V的控制量为“制动量”，第一致动器以及第二致动器分别对应“液压装置42A”以及“液压装置42B”。
图5是表示第一控制部1A以及第二控制部1B中的控制流程的图。在检测到第一控制部1A的行驶控制功能的降低的情况下(S11)，第一控制部1A结束车辆V的行驶控制(S12)，将车辆V的行驶控制的控制主体交接给第二控制部1B。由此，第二控制部1B能够开始代替控制(S13)。另外，第一控制部1A将在代替控制开始前(优选为刚要开始之前)决定的车辆V的目标控制量(第一目标控制量)发送至第二控制部1B(S14)，并控制第一致动器以使第一致动器所产生的车辆V的控制量逐渐减小(S15)。第二控制部1B从第一控制部1A接收第一目标控制量(S16)，基于接收到的第一目标控制量开始第二致动器的控制(S17)。然后，在车辆V停止的情况、切换成手动驾驶的情况等下，结束代替控制(S18)。
图6是表示第一致动器(液压装置42A)以及第二致动器(液压装置42B)的制动量的时序图。图6中的(a)表示由第二控制部1B进行的代替控制的开始时机。图6中的(b)表示通过第一控制部1A的控制而由第一致动器(液压装置42A)产生的制动量的时序图，图6中的(c)表示通过第二控制部1B的控制而由第二致动器(液压装置42B)产生的制动量的时序图。另外，图6中的(d)表示第一致动器的制动量和第二致动器的制动量的合计量。
在由第二控制部1B进行的代替控制开始之前，如图6中的(b)所示，第一控制部1A决定车辆V的目标制动量(第一目标制动量TB)，基于决定的第一目标制动量TB控制第一致动器(液压装置42A)。另一方面，当在第一控制部1A中检测到行驶控制功能的降低的情况下，第二控制部1B从第一控制部1A接收第一目标制动量TB，并控制第二致动器以产生第一目标制动量TB，由此开始代替控制。在此，如图6中的(c)所示，作为本实施例的第二致动器的液压装置42B相对于由第二控制部1B进行的代替控制的开始可能会产生响应延迟。因此，如图6中的(b)所示，第一控制部1A以使第一致动器的制动量逐渐减小的方式控制第一致动器。由此，如图6中的(d)所示，能够减小第一致动器的制动量和第二致动器的制动量两者的合计值中的变动量D，因此能够提高车辆控制的稳定性，减小带给车辆V的乘员的不适感。
第一控制部1A可以以使代替控制开始后的第一致动器的制动量的减小率不超过规定的限制值的方式，使第一致动器的制动量逐渐减小。制动量的减小率是指每单位时间所减小的制动量。限制值例如是指制动量的减小率的允许上限值，可以通过实验等进行预先设定以将带给乘员的不适感控制在允许范围内。
[第一实施例的变形例]
在上述的第一实施例中，对第二控制部1B接收在代替控制开始前(刚要开始之前)由第一控制部1A决定的第一目标控制量(第一目标制动量TB)并基于该第一目标控制量控制第二致动器的例子进行了说明。然而，不限于此，第二控制部1B也可以获取在代替控制开始前(例如刚要开始之前)由第一致动器实际产生的车辆V的控制量(制动量)，基于获取到的控制量控制第二致动器。
图7是表示第一控制部1A以及第二控制部1B中的控制流程的图。在图7所示的控制流程中，相对于图5所示的控制流程，删除了S14的步骤，并将S16～S17的步骤置换为S16’～S17’的步骤。另外，这些以外的步骤(S11～S13、S15、S18)与图5所示的控制流程相同，同上所述。
在S16’中，第二控制部1B从第一致动器获取在代替控制开始前(优选为刚要开始之前)由第一致动器实际产生的车辆V的控制量(制动量)作为基准控制量(基准制动量)。然后，在S17’中，第二控制部1B将在S16’中获取到的基准控制量设定为目标控制量(目标制动量)，基于设定的目标控制量控制第二致动器。在此，本变形例中的第一致动器(液压装置42A)以及第二致动器(液压装置42B)的制动量的时序图与图6所示的例子相同。但是，将图6中的(c)中的第二致动器的目标制动量从第一目标制动量TB置换为基准制动量TB’。即、在本变形例中，第二控制部1B以产生被设定为目标制动量的基准制动量TB’的方式控制第二致动器，由此开始代替控制。
[第二实施例]
在第二实施例中，对控制车辆V的转向的例子进行说明。在本实施例的情况下，车辆V的控制量是“转向量”，第一致动器以及第二致动器分别对应“电动动力转向装置41A”以及“电动动力转向装置41B”。
图8是表示第一控制部1A以及第二控制部1B中的控制流程的图。在检测到第一控制部1A的行驶控制功能的降低的情况下(S21)，第一控制部1A结束车辆V的行驶控制(S22)，将车辆V的行驶控制的控制主体交接给第二控制部1B。由此，第二控制部1B能够开始代替控制(S23)。另外，第一控制部1A将在代替控制开始前(优选为刚要开始之前)决定的车辆V的目标控制量(第一目标控制量)发送至第二控制部1B(S24)。第二控制部1B从第一控制部1A接收第一目标控制量(S25)，并且开始车辆V的目标控制量(第二目标控制量)的计算(S26)。第二目标控制量的计算可以基于通过外界识别装置组82的一部分的传感器(例如摄像机31B、雷达32B)得到的外界信息来进行。另外，在代替控制开始后，第二控制部1B以使车辆V的目标控制量从第一目标控制量向第二目标控制量逐渐变化的方式开始第二致动器的控制(S27)。然后，在车辆V停止的情况、切换为手动驾驶的情况等下，结束代替控制(S28)。
图9是表示第一致动器(电动动力转向装置41A)以及第二致动器(电动动力转向装置41B)的转向量的时序图。图9中的(a)表示由第二控制部1B进行的代替控制的开始时机。图9中的(b)表示车辆V的目标转向量，图9中的(c)表示以在图9中的(b)所示的目标转向量控制车辆V的情况下的车辆V的行驶路线。此外，在图9中的(b)中，示出了由第一控制部1A决定的车辆V的目标转向量(第一目标转向量91A)、由第二控制部1B决定的车辆V的目标转向量(第二目标转向量91B)、在车辆V的转向控制中应使用的目标转向量92。另外，在图9中的(c)中，示出了在以第一目标转向量91A进行车辆V的转向控制的情况下的车辆V的行驶路线93A、以第二目标转向量91B进行车辆V的转向控制的情况下的车辆V的行驶路线93B、以目标转向量92进行车辆V的转向控制的情况下的车辆V的行驶路线94。
在由第二控制部1B进行的代替控制开始之前，如图9中的(b)所示，第一控制部1A决定车辆V的目标转向量(第一目标转向量91A)，基于决定的第一目标转向量91A控制第一致动器(电动动力转向装置41A)。另一方面，当在第一控制部1A中检测到行驶控制功能的降低的情况下，第二控制部1B从第一控制部1A接收第一目标转向量91A，并且基于通过外界识别装置组82的一部分的传感器(例如摄像机31B、雷达32B)得到的外界信息，开始车辆V的目标转向量(第二目标转向量91B)的计算。
此时，若使在车辆V的转向控制中应使用的目标转向量从第一目标转向量91A立即变化为第二目标转向量91B，则车辆V会瞬间增加横G，从而给乘员带来不适感。因此，如图9中的(b)所示，本实施例的第二控制部1B使在车辆V的转向控制中应使用的目标转向量92从第一目标转向量91A逐渐变化为第二目标转向量91B。由此，第二控制部1B能够以使车辆V的转向量从第一目标转向量91A逐渐变化为第二目标转向量91B的方式控制第二致动器(电动动力转向装置41B)，因此能够提高车辆控制的稳定性，减小给车辆V的乘员带来的不适感。
第一控制部1A可以以使车辆V的目标转向量的变化率(或者，车辆V的转向量的变化率)不超过规定的限制值的方式，使第二致动器的转向量逐渐变化。转向量的变化率是指每单位时间所变化的转向量。限制值例如是指转向量的变化率的允许上限值，可以通过实验等进行预先设定以将给乘员带来的不适感控制在允许范围内。
[第二实施例的变形例]
在上述的第二实施例中，对接收在代替控制开始前(刚要开始之前)由第一控制部1A决定的第一目标控制量(第一目标转向量91A)并基于该第一目标量控制第二致动器的例子进行了说明。然而，不限于此，第二控制部1B可以获取在代替控制开始前(例如刚要开始之前)由第一致动器实际产生的车辆V的控制量(转向量)，基于获取到的控制量控制第二致动器。
图10是表示第一控制部1A以及第二控制部1B中的控制流程的图。在图10所示的控制流程中，相对于图8所示的控制流程，删除了S24的步骤，并将S25、S27的步骤分别置换为S25’、S27’的步骤。另外，这些以外的步骤(S21～S23、S26、S28)与图8所示的控制流程相同，同上所述。
在S25’中，第二控制部1B从第一致动器获取在代替控制开始前(优选为刚要开始之前)由第一致动器实际产生的车辆V的控制量(转向量)作为基准控制量(基准转向量)。然后，在S26中，第二控制部1B作为车辆V的目标控制量开始第二目标控制量(第二目标转向量)的计算。另外，在S27’中，第二控制部1B以使车辆V的目标控制量从在S25’中获取到的基准控制量逐渐变化为第二目标控制量的方式，开始第二致动器的控制。
＜实施方式的总结＞
1.上述实施方式的车辆控制装置，
其是对车辆(例如V)的自动驾驶进行控制的车辆控制装置(例如1)，
所述车辆控制装置具备：
第一控制机构(例如1A)，其控制第一致动器(例如41A、42A)来进行所述车辆的行驶控制；以及
第二控制机构(例如1B)，其作为当在所述第一控制机构中检测到控制功能的降低的情况下的代替控制而控制与所述第一致动器不同的第二致动器(例如41B、42B)来进行所述车辆的行驶控制，
在所述代替控制开始时，使得从由所述第一控制机构进行的所述车辆的行驶控制逐渐转移为由所述第二控制机构进行的所述车辆的行驶控制。
根据该实施方式，由于降低了进行车辆的行驶控制的控制主体的切换时对车辆的影响，因此能够提高车辆控制的稳定性，减小乘员所感受到的不适感。
2.在上述实施方式中，
所述第一致动器以及所述第二致动器用在所述车辆的行驶控制的同一控制项目中。
根据该实施方式，由于在代替控制开始时，降低了同一控制项目下的控制主体的切换时对车辆的影响，因此能够提高车辆控制的稳定性，减小乘员所感受到的不适感。
3.在上述实施方式中，
在所述代替控制开始时，所述第一控制机构以使所述第一致动器所产生的所述车辆的控制量逐渐减小的方式来控制所述第一致动器。
根据该实施方式，由于能够顺畅地进行从由第一控制机构进行的第一致动器的控制向由第二控制机构进行的第二致动器的控制的转移，因此能够进一步提高车辆控制的稳定性，进一步减小乘员所感受到的不适感。
4.在上述实施方式中，
在所述代替控制开始时，所述第一控制机构以使所述第一致动器所产生的所述车辆的控制量的减小率不超过规定的限制值的方式来控制所述第一致动器。
根据该实施方式，能够更顺畅地进行从由第一控制机构进行的第一致动器的控制向由第二控制机构进行的第二致动器的控制的转移。
5.在上述实施方式中，
所述第一致动器以及所述第二致动器分别是用于进行所述车辆的制动的致动器(例如42A、42B)。
根据该实施方式，能够针对车辆的制动而提高开始代替控制时的车辆控制的稳定性，减小乘员所感受到的不适感。
6.在上述实施方式中，
在所述代替控制开始时，所述第二控制机构获取在所述代替控制开始前由所述第一控制机构决定的所述车辆的第一目标控制量，基于所述第一目标控制量控制所述第二致动器。
根据该实施方式，由于基于在代替控制开始前所使用的目标控制量来开始代替控制，因此能够提高车辆控制的稳定性，减小乘员所感受到的不适感。
7.在上述实施方式中，
在所述代替控制开始时，所述第二控制机构基于由所述车辆的传感器(例如82)得到的外界信息决定所述车辆的第二目标控制量，以使所述车辆的控制量从所述第一目标控制量逐渐变化为所述第二目标控制量的方式来控制所述第二致动器。
根据该实施方式，由于能够顺畅地进行从由第一控制机构进行的第一致动器的控制向由第二控制机构进行的第二致动器的控制的转移，因此能够进一步提高车辆控制的稳定性，进一步减小乘员所感受到的不适感。
8.在上述实施方式中，
在所述代替控制开始时，所述第二控制机构获取在所述代替控制开始前由所述第一致动器产生的所述车辆的控制量作为基准控制量，基于所述基准控制量来控制所述第二致动器。
根据该实施方式，由于基于在代替控制开始前由第一致动器产生的车辆的控制量而开始代替控制，因此能够提高车辆控制的稳定性，减小乘员所感受到的不适感。
9.在上述实施方式中，
在所述代替控制开始时，所述第二控制机构基于由所述车辆的传感器(例如82)得到的外界信息决定所述车辆的第二目标控制量，以使所述车辆的控制量从所述基准控制量逐渐变化为所述第二目标控制量的方式来控制所述第二致动器。
根据该实施方式，由于能够顺畅地进行从由第一控制机构进行的第一致动器的控制向由第二控制机构进行的第二致动器的控制的转移，因此能够进一步提高车辆控制的稳定性，进一步减小乘员所感受到的不适感。
10.在上述实施方式中，
在所述代替控制开始时，所述第二控制机构以使所述车辆的控制量的变化率不超过规定的限制值的方式来控制所述第二致动器。
根据该实施方式，能够更顺畅地进行从由第一控制机构进行的第一致动器的控制向由第二控制机构进行的第二致动器的控制的转移。
11.在上述实施方式中，
所述第一致动器以及所述第二致动器分别是用于进行所述车辆的转向的致动器(例如41A、41B)。
根据该实施方式，能够针对车辆的转向而提高开始代替控制时的车辆控制的稳定性，减小乘员所感受到的不适感。
本发明不限于上述的实施方式，可以不脱离本发明的精神以及范围地进行各种变形、变更。

Claims (16)

1.一种车辆控制装置，其是对车辆的自动驾驶进行控制的车辆控制装置，其特征在于，
所述车辆控制装置具备：
第一控制机构，其控制第一致动器来进行所述车辆的行驶控制；以及
第二控制机构，其作为当在所述第一控制机构中检测到控制功能的降低的情况下的代替控制而控制与所述第一致动器不同的第二致动器来进行所述车辆的行驶控制，
在所述代替控制开始时，所述第一控制机构以使所述第一致动器所产生的所述车辆的控制量逐渐减小的方式来控制所述第一致动器，由此从由所述第一控制机构进行的所述车辆的行驶控制逐渐转移为由所述第二控制机构进行的所述车辆的行驶控制。
2.根据权利要求1所述的车辆控制装置，其特征在于，所述第二控制机构在所述代替控制开始时接收在所述代替控制开始前由所述第一控制机构决定的所述车辆的第一目标控制量，基于所述第一目标控制量控制所述第二致动器，由此进行所述代替控制。
3.根据权利要求1所述的车辆控制装置，其特征在于，所述第二控制机构获取在所述代替控制开始前由所述第一致动器产生的所述车辆的控制量作为基准控制量，基于所述基准控制量控制所述第二致动器，由此进行所述代替控制。
4.根据权利要求1所述的车辆控制装置，其特征在于，
经由第一电源电路向所述第一致动器供给电力，
经由与所述第一电源电路不同的第二电源电路向所述第二致动器供给电力。
5.根据权利要求1所述的车辆控制装置，其特征在于，
从第一电源向所述第一致动器供给电力，
从与所述第一电源不同的第二电源向所述第二致动器供给电力。
6.根据权利要求1所述的车辆控制装置，其特征在于，所述第一致动器以及所述第二致动器用在所述车辆的行驶控制的同一控制项目中。
7.根据权利要求1所述的车辆控制装置，其特征在于，在所述代替控制开始时，所述第一控制机构以使所述第一致动器所产生的所述车辆的控制量的减小率不超过规定的限制值的方式来控制所述第一致动器。
8.根据权利要求1所述的车辆控制装置，其特征在于，所述第一致动器以及所述第二致动器分别是用于进行所述车辆的制动的致动器。
9.一种车辆控制装置，该车辆控制装置控制车辆的自动驾驶，其特征在于，
所述车辆控制装置具备：
第一控制机构，其控制第一致动器来进行所述车辆的行驶控制；以及
第二控制机构，其作为当在所述第一控制机构中检测到控制功能的降低的情况下的代替控制而控制与所述第一致动器不同的第二致动器来进行所述车辆的行驶控制，
在所述代替控制开始时，所述第二控制机构在开始所述代替控制之前获取由所述第一控制机构决定的所述车辆的第一目标控制量，并且基于由所述车辆的传感器得到的外界信息决定所述车辆的第二目标控制量，以使所述车辆的控制量从所述第一目标控制量逐渐变化为所述第二目标控制量的方式来控制所述第二致动器，由此从由所述第一控制机构进行的所述车辆的行驶控制逐渐转移为由所述第二控制机构进行的所述车辆的行驶控制。
10.根据权利要求9所述的车辆控制装置，其特征在于，在所述代替控制开始时，所述第二控制机构以使所述车辆的控制量的变化率不超过规定的限制值的方式来控制所述第二致动器。
11.根据权利要求9所述的车辆控制装置，其特征在于，所述第一致动器以及所述第二致动器分别是用于进行所述车辆的转向的致动器。
12.一种车辆控制装置，该车辆控制装置控制车辆的自动驾驶，其特征在于，
所述车辆控制装置具备：
第一控制机构，其控制第一致动器来进行所述车辆的行驶控制；以及
第二控制机构，其作为当在所述第一控制机构中检测到控制功能的降低的情况下的代替控制而控制与所述第一致动器不同的第二致动器来进行所述车辆的行驶控制，
在所述代替控制开始时，所述第二控制机构在开始所述代替控制之前获取在所述第一致动器产生了的所述车辆的控制量作为基准控制量，并且基于由所述车辆的传感器得到的外界信息决定所述车辆的第二目标控制量，以使所述车辆的控制量从所述基准控制量逐渐变化为所述第二目标控制量的方式来控制所述第二致动器，由此从由所述第一控制机构进行的所述车辆的行驶控制逐渐转移为由所述第二控制机构进行的所述车辆的行驶控制。
13.根据权利要求12所述的车辆控制装置，其特征在于，在所述代替控制开始时，所述第二控制机构以使所述车辆的控制量的变化率不超过规定的限制值的方式来控制所述第二致动器。
14.根据权利要求12所述的车辆控制装置，其特征在于，所述第一致动器以及所述第二致动器分别是用于进行所述车辆的转向的致动器。
15.一种车辆，其具备权利要求1至14中任一项所述的车辆控制装置、以及所述第一致动器及所述第二致动器。
16.一种车辆控制方法，其是对车辆的自动驾驶进行控制的车辆控制方法，其特征在于，
所述车辆具备：
第一控制机构，其控制第一致动器来进行所述车辆的行驶控制；以及
第二控制机构，其作为当在所述第一控制机构中检测到控制功能的降低的情况下的代替控制而控制与所述第一致动器不同的第二致动器来进行所述车辆的行驶控制，
在所述车辆控制方法中，在所述代替控制开始时，所述第一控制机构以使所述第一致动器所产生的所述车辆的控制量逐渐减小的方式来控制所述第一致动器，由此从由所述第一控制机构进行的所述车辆的行驶控制逐渐转移为由所述第二控制机构进行的所述车辆的行驶控制。
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