CN113597395A - 汽车用行驶控制系统 - Google Patents

Abstract

汽车用行驶控制系统(100)包括运算装置(110)及部件控制装置，运算装置(110)根据来自车外信息获取装置的输出，计算用于实现目标运动的行驶用部件的物理运动量，该目标运动是沿着已生成出的行驶路径而行驶时的汽车的目标运动，部件控制装置根据运算装置(110)的运算结果，生成对汽车的行驶用部件的工作进行控制的工作控制信号并输出。而且，驾驶员的驾驶操作信息并行输入运算装置(110)及部件控制装置这两者，在运算装置(110)中，驾驶操作信息反映在目标运动的决定过程中，在部件控制装置中，驾驶操作信息反映在对所述行驶用部件的工作的控制中。

Description

汽车用行驶控制系统

技术领域

这里所公开的技术属于与汽车用行驶控制系统相关的技术领域。

背景技术

到目前为止，已知有一种对搭载于汽车的多个行驶用车载设备进行控制的控制系统。

例如，在专利文献1中，作为车辆行驶控制系统，公开了一种如下的控制系统，该控制系统根据多个车载设备的功能而预先被划分为多个域(domain)，在该多个域中，分别分层化为用于控制车载设备的设备控制部和用于总括设备控制部的域控制部，并且该控制系统包括位于各域控制部的上位且总括各域控制部的总括控制部。

此外，在专利文献1中，设备控制部计算对对应的车载设备的控制量，并将用于实现该控制量的控制信号输出给各车载设备。

专利文献1：日本公开专利公报特开2017－61278号公报

非专利文献1：“汽车用驾驶自动化系统的等级分类及定义”，公益社团法人汽车技术会，2018年2月1日，p19

发明内容

－发明要解决的技术问题－

最近，国家正在推进汽车的驾驶自动化系统的开发。在驾驶自动化系统中有驾驶支援和驾驶自动化，驾驶自动化也被分为“部分驾驶自动化”、“有条件驾驶自动化”、“高度驾驶自动化”、“完全驾驶自动化”的等级(非专利文献1)。

这里，在使汽车的驾驶自动化的情况下，除了固定于上述等级中的任一等级的方式之外，也有时根据车内外的环境的变化、车辆状态的变化、驾驶员的需求等，也就是说，根据驾驶场景，改变自动化的等级。这样一来，例如，在驾驶员在“驾驶支援”下进行驾驶的中途，有时改变为“部分驾驶自动化”、“有条件驾驶自动化”等自动化驾驶。在此情况下，如果在驾驶员非预期的时刻改变汽车的驾驶自动化等级，则驾驶员可能会感到不舒服。

此外，能够设想：在某些驾驶场景下，在自动驾驶的过程中，驾驶员会感到想要进行反映了自己意愿的驾驶。例如，能够设想：在自动驾驶的过程中，为了确认景色或周围的状况，驾驶员会感到想要稍微降低速度，或者会突然感到想要停靠到进入眼帘的设施等。例如，能够设想：在驾驶自动化等级3下，为了应对难以继续进行自动驾驶的情况，驾驶员以能够驾驶的状态坐在座席上的可能性高，如果产生了上述那样需要驾驶的情况，驾驶员就想要操作方向盘、制动器等。在此情况下，如果驾驶员的操作不能反映到汽车的动作中，则对驾驶员来说是不便的。

这里所公开的技术是鉴于上述问题而完成的，其目的在于：在汽车用行驶控制系统中，即便在如驾驶支援或驾驶自动化那样汽车干预驾驶的情况下，也不损害驾驶员的舒适性且实现反映了驾驶员的意愿的控制。

－用以解决技术问题的技术方案－

为了解决上述技术问题，这里所公开的技术以一种车辆行驶控制系统作为对象，该车辆行驶控制系统控制汽车的行驶，该车辆行驶控制系统构成为：包括：运算装置及部件控制装置，所述运算装置根据来自获取车外环境信息的车外信息获取装置的输出，生成避开道路上的障碍物的路径，决定沿着该路径行驶时的汽车的目标运动，为了实现该目标运动而计算行驶用部件产生的目标物理运动量，所述部件控制装置根据所述运算装置的运算结果生成用于对搭载于所述汽车的行驶用部件的工作进行控制的工作控制信号，并将该工作控制信号向该行驶用部件输出，驾驶员的驾驶操作信息并行输入所述运算装置及所述部件控制装置这两者，在所述运算装置中，所述驾驶操作信息反映在所述目标运动的决定过程中，在所述部件控制装置中，所述驾驶操作信息反映在对所述行驶用部件的工作的控制中。

这里，本说明书中所说的“行驶用部件”表示在汽车行驶时被控制的执行器(actuator)、传感器等装置类。

根据该构成方式，驾驶员的驾驶操作信息并行输入所述运算装置及所述部件控制装置这两者。由此在运算装置中，驾驶操作信息反映在目标物理运动量的计算中，因此，能够做到：不让驾驶员对驾驶支援干预的时刻和程度感到不舒服。而且，在部件控制装置中，驾驶操作信息反映在对行驶用部件的工作的控制中，因此，能够验证运算装置的输出，或者能够从自动驾驶切换到手动驾驶。

在所述汽车用行驶控制系统中，也可以构成为：在所述部件控制装置中，根据所述驾驶员的驾驶操作信息，生成用于对所述行驶用部件的工作进行控制的手动驾驶信号，在满足预先设定好的规定的条件的情况下，代替所述工作控制信号将所述手动驾驶信号向所述行驶用部件输出。

根据该构成方式，在构成为能够进行自动驾驶的汽车用行驶控制系统中，能够确保根据驾驶员的驾驶操作的驾驶控制。也就是说，在构成为能够进行自动驾驶的汽车用行驶控制系统中，能够设置将自动驾驶设为无效的功能。

在所述汽车用行驶控制系统中，也可以构成为：在所述部件控制装置中，根据所述驾驶员的驾驶操作信息，生成用于对所述行驶用部件的工作进行控制的手动驾驶信息，在根据所述工作控制信号的所述行驶用部件的举动从根据所述手动驾驶信息的动作偏离了预先设定好的基准以上的情况下，根据所述驾驶操作信息对所述工作控制信号进行补正。

根据该构成方式，例如，在由运算装置计算出的让行驶用部件产生的目标物理运动量从根据驾驶员的驾驶操作信息的驾驶控制背离了规定的基准以上的情况下，根据驾驶操作信息对工作控制信号进行补正，由此能够不损害驾驶员的舒适性且实现反映了驾驶员的意愿的控制。

－发明的效果－

如以上说明的那样，根据这里所公开的技术，在汽车用行驶控制系统中，即便在如驾驶支援或驾驶自动化那样汽车干预驾驶的情况下，也能够不损害驾驶员的舒适性且实现反映了驾驶员的意愿的控制。

附图说明

图1是简略示出车辆的结构的图，该车辆由示例性的实施方式所涉及的车辆行驶控制装置控制；

图2是示出发动机的结构的示意图；

图3是示出搭载有运算装置的车辆的简图；

图4是示出第一实施方式的汽车的控制系统的方框图；

图5是示出异常检测装置与部件控制装置之间的关系的方框图；

图6是示出车辆的行驶路径之一例的图；

图7是示出第二实施方式的汽车的控制系统的方框图。

具体实施方式

下面参照附图对示例性的实施方式进行详细说明。需要说明的是，在本实施方式中，后述的“行驶用部件”表示在车辆1行驶时被控制的执行器类、传感器类等装置类。例如，在“行驶用部件”中包括燃烧喷射阀、火花塞、制动执行器(brake actuator)等与车辆的行驶相关的装置，详情后述。

(第一实施方式)

图1简略示出由本实施方式所涉及的行驶控制系统控制的车辆1(参照图3)的结构。车辆1是能够进行手动驾驶、辅助驾驶以及自动驾驶的汽车，手动驾驶为根据驾驶员对油门等的操作使车辆1行驶，辅助驾驶为辅助驾驶员的操作来使车辆1行驶，自动驾驶为在没有驾驶员操作的情况下使车辆1行驶。

车辆1具有：具有多个(在本实施方式中为四个)气缸11的作为驱动源的发动机10；与发动机10连结的变速器20；对作为驱动轮的前轮50的旋转进行制动的制动装置30；以及使作为转向轮的前轮50转向的转向装置40。

发动机10例如为汽油发动机。如图2所示，在发动机10的各气缸11上分别设置有向气缸11内供给燃料的喷油器12、用于使燃料与供给到气缸11内的进气的混合气体起火的火花塞13。在发动机10的每个气缸11上还设置有进气门14、排气门15、以及调节进气门14及排气门15的开闭动作的气门传动组16。在发动机10中设置有在气缸11内做往复运动的活塞17、以及经由连杆而与该活塞17连结的曲轴18。需要说明的是，发动机10也可以为柴油发动机。在发动机10为柴油发动机的情况下，也可以不设置火花塞13。喷油器12、火花塞13及气门传动组16是动力传动系相关部件之一例。

变速器20例如为有级式的自动变速器。变速器20布置在发动机10的气缸列方向上的一侧。变速器20包括与发动机10的曲轴18连结的输入轴(省略图示)、以及经由多个减速齿轮(省略图示)而与该输入轴连结的输出轴(省略图示)。所述输出轴与前轮50的车轴51相连结。曲轴18的旋转通过变速器20而变速，传递给前轮50。变速器20是动力传动系相关部件之一例。

发动机10和变速器20是生成用于使车辆1行驶的驱动力的动力传动装置。发动机10及变速器20的工作由动力传动系ECU(Electric Control Unit)200控制。例如，当车辆1处于手动驾驶状态时，动力传动系ECU200根据油门开度传感器SW1等的检测值，控制喷油器12的燃料喷射量和燃料喷射时刻、火花塞13的点火时刻、以及气门传动组16开启进气门14和排气门15的时刻及期间等，所述油门开度传感器SW1检测与驾驶员的油门踏板的操作量对应的油门开度。此外，当车辆1处于手动驾驶状态时，动力传动系ECU200基于档位传感器SW2的检测结果、根据油门开度而计算出的要求驱动力，来调节变速器20的齿轮咬合位置，所述档位传感器SW2检测驾驶员对变速杆的操作。当车辆1处于辅助驾驶状态或自动驾驶状态时，动力传动系ECU200基本上计算对各行驶用部件(这里为喷油器12等)的控制量以实现由后述的运算装置110计算的目标驱动力，并向各行驶用部件输出控制信号。动力传动系ECU200是部件控制装置之一例。

制动装置30具有制动踏板31、制动执行器33、与制动执行器33连接的助力器34、与助力器34连接的主缸35、用于调节制动力的动态稳定控制(Dynamic Stability Control，DSC)装置36、以及实际上对前轮50的旋转进行制动的制动衬块37。在前轮50的车轴51上设置有制动盘52。制动装置30是电动制动器，根据制动传感器SW3检测到的制动踏板31的操作量使制动执行器33工作，经由助力器34及主缸35使制动衬块37工作。制动装置30通过制动衬块37夹持制动盘52，藉由制动衬块37与制动盘52之间产生的摩擦力，对前轮50的旋转进行制动。制动执行器33及DSC装置36是制动相关部件之一例。

制动装置30的工作由制动微机300及DSC微机400控制。例如，当车辆1处于手动驾驶状态时，制动微机300根据制动传感器SW3等的检测值，来控制制动执行器33的操作量，所述制动传感器SW3检测驾驶员对制动踏板31的操作量。DSC微机400与驾驶员的制动踏板31的操作无关地对DSC装置36的工作进行控制，对前轮50施加制动力。当车辆1处于辅助驾驶状态或自动驾驶状态时，制动微机300基本上计算对各行驶用部件(这里为制动执行器33)的控制量以实现由后述的运算装置110计算的目标制动力，并向各行驶用部件输出控制信号。制动微机300及DSC微机400是部件控制装置之一例。需要说明的是，也可以由一个微机构成制动微机300和DSC微机400。

转向装置40具有由驾驶员操作的方向盘41、辅助驾驶员进行转向操作的电子助力转向(Electronic Power Asist Steering，EPAS)装置42、以及与EPAS装置42连结的小齿轮轴43。EPAS装置42具有电动马达42a、以及将电动马达42a的驱动力减速后传递给小齿轮轴43的减速装置42b。转向装置40是线控电子转向方式的转向装置，根据方向盘转向角传感器SW4检测到的方向盘41的操作量而使EPAS装置42工作，使小齿轮轴43旋转而对前轮50进行操作。小齿轮轴43与前轮50通过未图示的齿杆而连结，小齿轮轴43的旋转经由该齿杆传递给前轮。EPAS装置42是转向相关部件之一例。

转向装置40的工作由EPAS微机500控制。例如，当车辆1处于手动驾驶状态时，EPAS微机500根据方向盘转向角传感器SW4等的检测值，控制电动马达42a的操作量。当车辆1处于辅助驾驶状态或自动驾驶状态时，EPAS微机500基本上计算对各行驶用部件(这里为EPAS装置42)的控制量以实现由后述的运算装置110计算的目标转向量，并向各行驶用部件输出控制信号。EPAS微机500是部件控制装置之一例。

在本实施方式中，动力传动系ECU200、制动微机300、DSC微机400及EPAS微机500构成为能够相互通信，详情后述。在以下的说明中，有时将动力传动系ECU200、制动微机300、DSC微机400及EPAS微机500简称为部件控制装置。

在本实施方式中，行驶控制系统100具有运算装置110，该运算装置110为了能够实现辅助驾驶及自动驾驶而计算车辆1应行驶的路径，并且决定车辆1的用于跟踪该路径的运动。运算装置110是由一个或多个芯片构成的微处理器，具有CPU、存储器等。在图3的结构例中，运算装置110包括处理器和存储器。存储器储存有模块，该模块为能够通过处理器执行的软件。图4所示的运算装置110各部分的功能例如通过处理器执行存储在存储器中的各模块来实现。存储器存储有在运算装置110中使用的模型的数据。需要说明的是，处理器及存储器可以分别为多个。需要说明的是，在图4中，示出用于发挥本实施方式所涉及的功能(后述的路径生成功能)的结构，并不是示出运算装置110具有的全部功能。

如图4所示，运算装置110根据来自多个传感器等的输出，决定车辆1的目标运动，对部件的工作进行控制。向运算装置110输出信息的传感器等包括：(1)设置在车辆1的车身等上且拍摄车外环境的多个摄像头70；(2)设置在车辆1的车身等上且检测车外的人与物等的多个雷达71；(3)利用全球定位系统(Global Positioning System，GPS)来检测车辆1的位置(车辆位置信息)的位置传感器SW5；(4)由车速传感器、加速度传感器、横摆角速度传感器等检测车辆的举动的传感器类的输出构成且获取车辆1的状态的车辆状态传感器SW6；(5)由车内摄像头等构成且获取车辆1的乘员的状态的乘员状态传感器SW7；以及(6)用于检测驾驶员的驾驶操作的驾驶操作信息获取装置SW0。上述的油门开度传感器SW1、档位传感器SW2、制动传感器SW3及方向盘转向角传感器SW4是驾驶操作信息获取装置SW0之一例。来自位于本车辆周围的其他车辆的通信信息、来自导航系统的交通信息经由与车外的网络相连的车外通信部72输入运算装置110。

各摄像头70分别布置成能够沿水平方向360°拍摄车辆1周围。各摄像头70拍摄表示车外环境的光学图像并生成图像数据。各摄像头70将生成的图像数据输出给运算装置110。摄像头70是获取车外环境信息的车外信息获取装置M1之一例。

由各摄像头70获取到的图像数据除了输入运算装置110以外，还输入人机界面(Human Machine Interface，HMI)单元700。HMI单元700将基于获取到的图像数据而得到的信息显示在车内的显示器装置等上。

与摄像头70一样，各雷达71分别布置成将检测范围扩大到车辆1周围的水平方向360°。雷达71的种类没有特别限定，例如能够采用毫米波雷达、红外线雷达。雷达71是获取车外环境信息的车外信息获取装置M1之一例。

辅助驾驶时或自动驾驶时，运算装置110设定车辆1的行驶路径，并设定车辆1的目标运动，以使车辆1跟踪该行驶路径。为了设定车辆1的目标运动，运算装置110具有车外环境认定部111、候选路径生成部112、车辆举动推测部113、乘员举动推测部114、路径决定部115以及车辆运动决定部116。车外环境认定部111基于来自摄像头70等的输出来认定车外环境。候选路径生成部112根据车外环境认定部111认定的车外环境来计算车辆1能够行驶的一条或多条候选路径。车辆举动推测部113基于来自车辆状态传感器SW6的输出来推测车辆1的举动。乘员举动推测部114基于来自乘员状态传感器SW7的输出来推测车辆1的乘员的举动。路径决定部115决定车辆1应行驶的路径。车辆运动决定部116决定车辆1的目标运动，该目标运动用于跟踪路径决定部115设定的路径。候选路径生成部112、车辆举动推测部113、乘员举动推测部114及路径决定部115构成根据车外环境认定部111认定的车外环境来设定车辆1应行驶的路径的路径设定部。

此外，作为安全功能，运算装置110具有：按照规定的规则来认定车外的对象物，并生成避开该对象物这样的行驶路径的基于规则的路径生成部120；以及生成用于将车辆1引导至路肩等安全区域的行驶路径的备用部130。

＜车外环境认定部＞

车外环境认定部111接收搭载于车辆1的摄像头70、雷达71等的输出，认定车外环境。认定的车外环境至少包括道路及障碍物。这里，车外环境认定部111基于摄像头70、雷达71的数据，将车辆1周围的三维信息与车外环境模型进行对照，由此认定包括道路及障碍物的车辆环境。车外环境模型例如是通过深度学习而生成的学习完毕模型，能够针对车辆周围的三维信息而识别道路、障碍物等。

例如，车外环境认定部111通过对由摄像头70拍摄到的图像进行图像处理，而从图像中确定出自由空间即不存在物体的区域。此处的图像处理使用例如通过深度学习而生成的学习完毕模型。然后，生成表示自由空间的二维地图。此外，车外环境认定部111从雷达71的输出中获取存在于车辆1周边的人与物的信息。该信息是包括人与物的位置和速度等的定位信息。然后，车外环境认定部111使已生成的二维地图和人与物的定位信息结合，生成表示车辆1周围情况的三维地图。这里，使用摄像头70的设置位置及拍摄方向的信息、雷达71的设置位置及发送方向的信息。车外环境认定部111将已生成的三维地图与车外环境模型进行对比，由此认定包括道路及障碍物的车辆环境。需要说明的是，在深度学习中，使用多层神经网络(Deep Neural Network，DNN：深度神经网络)。作为多层神经网络，例如有卷积神经网络(Convolutional Neural Network，CNN)。

＜候选路径生成部＞

候选路径生成部112基于车外环境认定部111的输出、位置传感器SW5的输出、以及从车外通信部72发送的信息等，生成车辆1能够行驶的候选路径。例如，候选路径生成部112生成在车外环境认定部111已认定出的道路上避开车外环境认定部111已认定出的障碍物的行驶路径。车外环境认定部111的输出例如包括与车辆1行驶的车行道相关的车行道信息。在车行道信息中包括与车行道本身的形状相关的信息、与车行道上的对象物相关的信息。在与车行道形状相关的信息中，包括车行道的形状(直线、曲线、曲线曲率)、车行道宽度、车道数量、各车道宽度等。在与对象物相关的信息中，包括对象物相对于车辆的相对位置及相对速度、对象物的属性(种类、移动方向)等。作为对象物的种类，例如有：车辆、行人、道路、划分线等。

这里，候选路径生成部112使用状态栅格(state lattice)法计算多条候选路径，根据各条候选路径的路径代价，从中选出一条或多条候选路径。不过，也可以使用其他方法进行路径的计算。

候选路径生成部112根据车行道信息，在车行道上设定假想的栅格区域。该栅格区域具有多个栅格点。车行道上的位置根据各栅格点确定。候选路径生成部112将规定的栅格点设为目标到达位置。然后，通过利用栅格区域内的多个栅格点进行路径搜索，进行多条候选路径的计算。在状态栅格法下，路径从一栅格点起朝着车辆行进方向的前方的任意栅格点分支出来。因此，各候选路径被设为依次通过多个栅格点。各候选路径还包括表示通过各栅格点的时间的时间信息、与各栅格点处的速度和加速度等相关的速度信息、与其他车辆运动相关的信息等。

候选路径生成部112根据路径代价，从多条候选路径中选出一条或多条行驶路径。此处的路径代价例如有车道居中的程度、车辆的加速度、转向角、碰撞的可能性等。需要说明的是，在候选路径生成部112选择多条行驶路径的情况下，路径决定部115选择一条行驶路径。

＜车辆举动推测部＞

车辆举动推测部113根据车速传感器、加速度传感器、横摆角速度传感器等检测车辆的举动的传感器类的输出，测量车辆的状态。车辆举动推测部113生成表示车辆的举动的车辆六轴模型。

这里，车辆六轴模型是将行驶中车辆的“前后”“左右”“上下”这三轴方向的加速度和“纵倾”“侧倾”“横摆”这三轴方向的角速度模型化而得到的。也就是说，该模型并非仅在古典车辆运动工学的平面上(仅车辆的前后左右(X－Y移动)和横摆运动(Z轴))捕捉车辆的动作，而是还使用通过悬架安装在四个车轮上的车身的纵倾(Y轴)和侧倾(X轴)运动、Z轴的移动(车身的上下运动)捕捉车辆的动作，即合计共用六轴来重现车辆举动的数值模型。

车辆举动推测部113将车辆六轴模型应用到已由候选路径生成部112生成的行驶路径上来推测车辆1跟踪该行驶路径行驶时的举动。

＜乘员举动推测部＞

乘员举动推测部114根据乘员状态传感器SW7的检测结果，特别地推测驾驶员的健康状态和情绪。健康状态例如健康、轻微疲劳、身体状况不佳、意识能力下降等。情绪例如快乐、正常、无聊、焦躁、不快等。

例如，乘员举动推测部114例如从设置在车室内的摄像头所拍摄的图像中，提取驾驶员的面部图像以确定驾驶员。已提取的面部图像和已确定出的驾驶员信息作为输入提供给人类模型。人类模型是例如通过深度学习而生成的学习完毕模型，针对可能成为该车辆1的驾驶员的每个人，根据其面部图像，输出健康状态和情绪信息。乘员举动推测部114输出人类模型已输出的驾驶员的健康状态和情绪信息。

此外，在将皮肤温度传感器、心率传感器、血流量传感器、汗液传感器等生物信息传感器作为用于获取驾驶员的信息的乘员状态传感器SW7的情况下，乘员举动推测部根据生物信息传感器的输出，测量驾驶员的生物信息。在此情况下，人类模型针对可能成为该车辆1的驾驶员的每个人，将该生物信息作为输入，输出健康状态及情绪信息。乘员举动推测部114输出人类模型已输出的驾驶员的健康状态和情绪信息。

此外，作为人类模型，也可以使用下述模型：针对可能成为该车辆1的驾驶员的每个人，其推测人类对车辆1的举动所持有的情绪。在此情况下，只要按照时间顺序对车辆举动推测部113的输出、驾驶员的生物信息、已推测出的情绪状态进行管理并构筑模型即可。根据该模型，例如能够预测驾驶员情绪的高涨程度(清醒度)与车辆举动之间的关系。

此外，乘员举动推测部114也可以用人体模型作为人类模型使用。人体模型确定的是，例如头部质量(例：5kg)和承受前后左右方向G的脖颈周围的肌肉力等。输入车身动作(加速度G、加加速度)后，人体模型即会输出预想的乘员的身体信息和主观信息。乘员的身体信息例如很舒适/适度/不快，主观信息例如意外/能够预测等。通过参照人体模型，例如令头部略微后仰那样的车身举动会使乘员感到不快，因此能够做到不选择该行驶路径。另一方面，令头部像鞠躬一样前移的车身举动容易使乘员采取抵抗该举动的姿势，不会立刻使乘员感到不快，因此能够选择该行驶路径。或者，通过参照人体模型，例如能够决定目标运动，以便避免乘员的头部摇晃或带来充满活力的跃动感。

乘员举动推测部114将人类模型应用到已由车辆举动推测部113推测出的车辆举动中，推测当前的驾驶员的健康状态或情绪对车辆的举动的变化。

＜路径决定部＞

路径决定部115根据乘员举动推测部114的输出，决定车辆1应行驶的路径。在候选路径生成部112生成的路径为一条路径的情况下，路径决定部115将该路径作为车辆1应行驶的路径。在候选路径生成部112生成的路径有多条的情况下，考虑乘员举动推测部114的输出，例如，在多条候选路径中选择乘员(特别是驾驶员)觉得最舒适的路径，即选择不会让驾驶员感到为了避开障碍物而过于慎重等这种冗长的感觉的路径。

＜基于规则的路径生成部＞

基于规则的路径生成部120基于来自摄像头70及雷达71的输出，不利用深度学习而按照规定的规则来认定车外的对象物，并生成避开该对象物这样的行驶路径。与候选路径生成部112一样，在基于规则的路径生成部120中也使用状态栅格法计算多条候选路径，根据各条候选路径的路径代价，从中选出一条或多条候选路径。在基于规则的路径生成部120中，例如根据不侵入对象物周围几m以内这样的规则，计算路径代价。在该基于规则的路径生成部120中，也可以使用其他方法进行路径的计算。

基于规则的路径生成部120生成的路径的信息输入车辆运动决定部116。

＜备用部＞

备用部130基于来自摄像头70及雷达71的输出，生成在传感器等的故障时或者乘员的身体状况不佳时用于将车辆1引导至路肩等安全区域的行驶路径。备用部130例如根据位置传感器SW5的信息，设定能够使车辆1紧急停止的安全区域，生成到达该安全区域的行驶路径。与候选路径生成部112一样，在备用部130中也使用状态栅格法计算多条候选路径，根据各条候选路径的路径代价，从中选出一条或多条候选路径。在该备用部130中，也可以使用其他方法进行路径的计算。

备用部130生成的路径的信息输入车辆运动决定部116。

＜车辆运动决定部＞

车辆运动决定部116针对路径决定部115决定的行驶路径决定目标运动。目标运动是指跟踪行驶路径这样的转向和加减速。此外，车辆运动决定部116参照车辆六轴模型，针对路径决定部115已选择出的行驶路径运算车身的运动。

车辆运动决定部116决定目标运动，该目标运动用于跟踪基于规则的路径生成部120生成的行驶路径。

车辆运动决定部116决定目标运动，该目标运动用于跟踪备用部130生成的行驶路径。

在路径决定部115决定的行驶路径大幅脱离基于规则的路径生成部120生成的行驶路径时，车辆运动决定部116选择基于规则的路径生成部120生成的行驶路径，作为车辆1应行驶的路径。

在推测出传感器等(尤其是摄像头70、雷达71)的故障或乘员的身体状况不佳时，车辆运动决定部116选择备用部130生成的行驶路径，作为车辆1应行驶的路径。

＜物理量计算部＞

物理量计算部由驱动力计算部117、制动力计算部118及转向量计算部119构成。驱动力计算部117为了实现目标运动而计算由动力传动装置(发动机10及变速器20)应生成的目标驱动力。制动力计算部118为了实现目标运动而计算由制动装置30应生成的目标制动力。转向量计算部119为了实现目标运动而计算由转向装置40应生成的目标转向量。

＜周边部件动作设定部＞

周边部件动作设定部140根据车辆运动决定部116的输出，设定车灯或车门等车辆1的车身相关部件的动作。周边部件动作设定部140例如设定车辆1跟踪由路径决定部115决定的行驶路径时的车灯的方向。此外，例如在将车辆1引导至由备用部130设定的安全区域时，周边部件动作设定部140设定以下动作：在车辆1到达安全区域之后，让危险报警闪光灯点亮或者解除车门锁。

＜运算装置的输出目的地＞

运算装置110的运算结果输出给动力传动系ECU200、制动微机300、EPAS微机500及车身系微机600。具体而言，向动力传动系ECU200输入与驱动力计算部117计算出的目标驱动力相关的信息，向制动微机300输入与制动力计算部118计算出的目标制动力相关的信息，向EPAS微机500输入与转向量计算部119计算出的目标转向量相关的信息，向车身系微机600输入与周边部件动作设定部140设定的各车身相关部件的动作相关的信息。需要说明的是，在以下的说明中，有时将动力传动系ECU200、制动微机300、EPAS微机500及车身系微机600统称为控制单元800。

如上所述，动力传动系ECU200基本上计算喷油器12的燃料喷射时刻和火花塞13的点火时刻以实现目标驱动力，并向上述行驶用部件输出控制信号。制动微机300基本上计算对制动执行器33的控制量以实现目标制动力，并向制动执行器33输出控制信号。EPAS微机500基本上计算供往EPAS装置42的电流量以实现目标转向量，并向EPAS装置42输出控制信号。

这样，在本实施方式中，运算装置110仅计算各行驶用部件应输出的目标物理量，由各部件控制装置200～500计算对各行驶用部件的控制量。由此运算装置110的计算量减少，能够提高该运算装置110的计算速度。此外，各部件控制装置200～500只要计算实际的控制量并向行驶用部件(喷油器12等)输出控制信号即可，因此，处理速度快。其结果是，能够提高行驶用部件对车外环境的响应性。

此外，通过让各部件控制装置200～500计算控制量，运算装置110计算粗略的物理量即可，因此，运算装置110的运算速度可以比各部件控制装置200～500慢。由此，能够提高运算装置110的运算精度。

如图4所示，在本实施方式中，动力传动系ECU200、制动微机300、DSC微机400及EPAS微机500构成为能够相互通信。另外，动力传动系ECU200、制动微机300、DSC微机400及EPAS微机500构成为相互共享与各行驶用部件的各控制量相关的信息，且能够进行使这些行驶用部件协调的控制。

这样一来，例如在路面处于容易打滑的状态时等，需要降低车轮的旋转驱动力，以避免车轮空转(所谓的牵引力控制)。为了抑制车轮的空转，有降低动力传动系的输出或利用制动装置30的制动力等方法。在本实施方式中，因为动力传动系ECU200能够与制动微机300进行通信，所以能够采取利用动力传动系和制动装置30这两者的最佳措施。

例如在车辆1转弯等时，根据目标转向量对动力传动系及制动装置30(包括DSC装置36)的控制量进行微调，由此能够使侧倾与车辆1的前部向下移动的纵倾同步地发生而产生斜前方侧倾(diagonal roll)姿态。通过产生斜前方侧倾姿态，由此施加于外侧前轮50的载荷增大，能够以较小的转向角转向，能够减小施加于车辆1的滚动阻力。

作为另一例，在车辆稳定化控制(动态稳定控制)下，如果根据当前的转向角及车速计算出的车辆1处于理想的转向状态下的目标横摆角速度及目标横向加速度与当前的横摆角速度及横向加速度之间存在差距，则让四轮的制动装置30分别工作，或者增减动力传动系的输出，以使当前的横摆角速度及横向加速度恢复到目标值。在现有技术中，DSC微机400必须遵守通信协议，且通过比较低速的CAN而从横摆角速度传感器、轮速传感器获取与车辆不稳定状态相关的信息，而且通过CAN而对动力传动系ECU200和制动微机300指示工作，因此需要时间。在本实施方式中，能够在上述微机之间直接交换与控制量相关的信息，因此，能够大幅度缩短从对车辆的不稳定状态的检测起到稳定化控制即各车轮的制动工作或输出增减的开始为止的时间，并且能够一边参照来自EPAS微机500的转向角速度等，一边实时地减弱驾驶员反向转向时进行的稳定化控制，其中，减弱稳定化控制是在现有技术中通过预测来进行的。

作为又另一例，具有大驱动力的前轮驱动车进行如下的转向角联动输出控制：转一个较大的转向角并踩踏油门踏板时，抑制动力传动系的输出，事先防止车辆陷入不稳定状态。在该控制下，动力传动系ECU200也能够参照来自EPAS微机500的转向角及转向角信号而立即抑制输出，因此，驾驶员会感觉到驾驶处于理想状态，不会产生被干预的感觉。

＜驾驶员的驾驶操作信息的反映＞

在本实施方式中，存在如下特征点：构成为，将在现有技术(驾驶未自动化的方式)中输入到控制单元800中的操作输入信息也提供给运算装置110，该操作输入信息是驾驶员进行操作时输入到驾驶操作信息获取装置SW0的信息。也就是说，存在如下特征点：操作输入信息并行输入运算装置110及控制单元800这两者。向驾驶操作信息获取装置SW0输入的操作输入信息是驾驶操作信息之一例。

在运算装置110中，例如也可以构成为，在由路径决定部115决定路径时，反映来自驾驶操作信息获取装置SW0的输入。

例如，在自动驾驶中计算多条能够行驶的候选路径的情况下，也可以根据方向盘转向角传感器SW4检测到的方向盘41的操作量、操作方向，从多条候选路径中最终决定让车辆1行驶的路径。

还可以是这样的：例如，在自动驾驶时，为了确认景色或周围的状况，驾驶员感到想要稍微降低速度，或者突然感到想要停靠到进入眼帘的施设等的情况下，当驾驶员进行了针对驾驶操作信息获取装置SW0的操作时，将驾驶员的意愿反映在来自运算装置110的输出中。例如，也可以在驾驶员操作了制动踏板31的情况下，进行从由车辆运动决定部116决定出的速度渐渐降低速度这样的控制。在此情况下，驾驶员的意愿也可以反映在车辆运动决定部116的处理中，也可以反映在后级的制动力计算部118的运算中。

而且，在本实施方式中，驾驶操作信息获取装置SW0的输出也输入控制单元800。

在控制单元800中，能够将从驾驶操作信息获取装置SW0接收到的驾驶操作信息用于针对运算装置110中的运算结果的验证、补正等。例如，能够对从驱动力计算部117、制动力计算部118及转向量计算部119输出的目标物理量与在控制单元800内运算的物理量(以下称为现有型物理量)进行比较，来验证各计算部117～119的计算结果的妥当性。而且，例如在从各计算部117～119输出的目标物理量与现有型物理量之差超过预先设定好的规定的基准值的情况下，能够要求运算装置110重新进行运算，或者对目标物理量与现有型物理量的差分进行调整这样的补正。此外，在将以现有型物理量(不是驾驶自动化)驾驶的汽车切换为自动驾驶的情况下，也可以如在目标物理量与现有型物理量之间的差异达到规定的基准值以下后再进行该切换那样，调节转移的时刻，以避免让驾驶员感到不舒服。与上述相反，在从自动驾驶切换为“不是驾驶自动化”的状态的情况下也是一样的。

＜异常发生时的控制＞

接着，对异常发生时的控制进行说明。

在车辆1的行驶中，有时发生与车辆1的行驶相关的异常，如发动机10发生爆燃、前轮50产生打滑等。当发生了上述异常时，为了消除该异常而需要迅速地进行对各行驶用部件的控制。如上所述，运算装置110利用深度学习认定车外环境，或者为了计算车辆1的路径而进行庞大的计算，因此，当经由运算装置110进行用于消除上述异常的计算时，应对速度可能变慢。

对此，在本实施方式中，当检测到与车辆1的行驶相关的异常时，不经由运算装置110，而是各部件控制装置200～500计算对行驶用部件的控制量以消除该异常，并向该行驶用部件输出控制信号。

在图5中，示例性地示出检测与车辆1的行驶相关的异常的传感器SW5、SW8、SW9与各部件控制装置200、300、500之间的关系。在图5中，作为检测与车辆1的行驶相关的异常的传感器，举出了位置传感器SW5、爆燃传感器SW8及打滑传感器SW9，但也可以设置除此以外的传感器。爆燃传感器SW8及打滑传感器SW9能够采用公知的传感器。此外，例如，也可以使用来自驾驶操作信息获取装置SW0(油门开度传感器SW1、档位传感器SW2、制动传感器SW3、方向盘转向角传感器SW4)的传感器的输出。

例如，当由爆燃传感器SW8检测到爆燃时，检测信号输入各部件控制装置200～500(尤其是动力传动系ECU200)。在输入检测信号之后，例如，动力传动系ECU200调节喷油器12的燃料喷射时刻、火花塞13的点火时刻，抑制爆燃。此时，动力传动系ECU200允许从动力传动系输出的驱动力偏离目标驱动力，同时计算对行驶用部件的控制量。此时，例如也可以使用来自驾驶操作信息获取装置SW0的输出。例如，在偏离目标驱动力的情况下，当相对于驾驶员的操作的背离较大时，也可以调节从目标驱动力偏离的速度，调节为驾驶员不易感受到不舒服。

在图6中示出产生了打滑的情况下的车辆1的举动之一例。在图6中，实线是车辆1的实际的行驶路径，虚线是由运算装置110设定的行驶路径(以下称为理论行驶路径R)。在图6中，实线与虚线重复一部分。另外，在图6中黑圆圈表示车辆1的目标地点。

如图6所示，假设在车辆1的行驶路径的中途存在水洼W，车辆1的前轮进入水洼W而产生了打滑。此时，如图6所示，车辆1暂时脱离理论行驶路径R。由打滑传感器SW9(参照图5)检测车辆1的前轮的打滑，由位置传感器SW5(参照图5)检测车辆1从理论行驶路径R的脱离。上述检测信号输入各部件控制装置200～500。之后，例如，制动微机300使制动执行器33工作，使得增大前轮的制动力。此外，EPAS微机500使EPAS装置42工作，使得车辆1恢复到理论行驶路径R。此时，通过制动微机300与EPAS微机500之间的通信，能够在考虑了制动装置30的制动力的基础上使对EPAS装置42的控制量成为最佳的控制量。这样一来，如图6所示，能够使车辆1迅速且顺畅地恢复到理论行驶路径R，使车辆1的行驶稳定。另外，此时，能够想到驾驶员急忙操作方向盘。在此情况下，也可以根据驾驶员的方向盘操作，调节使车辆1返回到理论行驶路径R的速度。例如，在驾驶员以越过理论行驶路径R的程度操作方向盘的情况下，也可以让车辆1进行与其相应的如下动作：暂时越过理论行驶路径R之后，渐渐返回到理论行驶路径R。

这样，当检测到与车辆1的行驶相关的异常时，不经由运算装置110，而是各部件控制装置200～500计算对行驶用部件的控制量，以消除该异常，然后向该行驶用部件输出控制信号，由此能够提高行驶用部件对车外环境的响应性。此外，能够减少驾驶员对自己的操作引起的车辆1的举动感到不舒服。

综上所述，在本实施方式中，包括运算装置110及部件控制装置(控制单元800)，运算装置110根据来自包括摄像头70及雷达71的车外信息获取装置M1的输出，生成避开道路上的障碍物的路径，决定沿着该路径行驶时的汽车的目标运动，计算用于实现该目标运动的行驶用部件的物理运动量,部件控制装置(控制单元800)根据运算装置110的运算结果生成用于对搭载于汽车的行驶用部件的工作进行控制的工作控制信号，并将该工作控制信号向该行驶用部件(例如发动机10、变速器20、制动装置30、转向装置40)输出。而且，向运算装置110及部件控制装置分别提供驾驶员的驾驶操作信息，在运算装置110中，驾驶操作信息反映在物理运动量的计算结果中，在部件控制装置中，驾驶操作信息反映在对行驶用部件的工作的控制中。

这样，在运算装置110中，驾驶操作信息反映在物理运动量的计算结果中，因此，能够做到：不让驾驶员对驾驶支援干预的时刻和程度感到不舒服。例如，在得到的计算结果为违反驾驶员的操作的物理运动量的情况下，能够进行使驾驶支援干预的时刻错开或者渐渐增加辅助量和自动驾驶用的控制比例这样的控制。此外，例如，也能够进行在驾驶员的操作与运算装置110的运算结果成为了相对接近值的时刻，驾驶支援干预这样的动作。即便在如自动驾驶那样汽车干预驾驶的情况下，也能够不损害驾驶员的舒适性且实现反映了驾驶员的意愿的控制。

而且，在部件控制装置生成对行驶用部件的工作控制信号时，将驾驶操作信息反映在由运算装置110计算出的物理运动量中，因此，能够对运算装置110的输出结果进行验证、补正，或者能够从自动驾驶切换到手动驾驶。

(第二实施方式)

图7简略示出由本实施方式所涉及的汽车用行驶控制系统控制的车辆1的结构。在图7中，对与图4共同的构成要素标注相同的符号，在以下的说明中，有时省略对共同的构成要素的说明。

在图7的结构下，在运算装置110中，驱动力计算部127、制动力计算部128及转向量计算部129协调地工作，这一点与图4不同。此外，动力传动系ECU210、制动微机310及EPAS微机410的动作与图1不同。

＜物理量计算部＞

与图4的情况一样，驱动力计算部127为了实现目标运动而计算动力传动装置(发动机10及变速器20)应生成的目标驱动力。制动力计算部128为了实现目标运动而计算制动装置30应生成的目标制动力。转向量计算部129为了实现目标运动而计算转向装置40应生成的目标转向量。

这里，在图7的结构下，驱动力计算部127、制动力计算部128及转向量计算部129能够相互通信。此外，驱动力计算部127、制动力计算部128及转向量计算部129构成为：能够相互共享与各自计算出的物理量相关的信息，并计算各目标物理量，以便能够进行使各行驶用部件协调的控制。

这样一来，例如在路面处于容易打滑的状态时等，需要降低车轮的旋转驱动力，以避免车轮空转(所谓的牵引力控制)。为了抑制车轮的空转，有降低动力传动系的输出或利用制动装置30的制动力等方法。在本实施方式中，通过驱动力计算部127和制动力计算部128，将由动力传动系生成的驱动力和由制动装置30生成的制动力这两者设定为最佳值，由此能够使车辆的行驶稳定。

在车辆1转弯时，驱动力计算部127根据车辆的驾驶状态(由车辆运动决定部116决定的驾驶状态)来计算目标驱动力，并且，根据转向量计算部129计算的目标转向量来计算驱动力降低量，根据目标驱动力和驱动力降低量来计算车辆的最终目标驱动力，由此能够使车辆1与目标转向量相应地减速。由此能够使侧倾与车辆1的前部向下移动的纵倾同步地发生而产生斜前方侧倾姿态。通过产生斜前方侧倾姿态，由此施加于外侧前轮50的载荷增大，能够以较小的转向角转向，能够减小施加于车辆1的滚动阻力。

＜运算装置的输出目的地＞

运算装置110的运算结果输出给动力传动系ECU210、制动微机310、EPAS微机410及车身系微机700。具体而言，向动力传动系ECU210输入与驱动力计算部127计算出的目标驱动力相关的信息，向制动微机310输入与制动力计算部128计算出的目标制动力相关的信息，向EPAS微机410输入与转向量计算部129计算出的目标转向量相关的信息，向车身系微机700输入与周边部件动作设定部140设定的各车身相关部件的动作相关的信息。这里，在本实施方式中，驱动力计算部127、制动力计算部128及转向量计算部129相互共享与各自计算出的物理量相关的信息，以便能够进行使各行驶用部件协调的控制。因此，在本实施方式中，动力传动系ECU210、制动微机310及EPAS微机410只要分别基于来自驱动力计算部127、制动力计算部128及转向量计算部129的输出，计算实际的控制量，并向行驶用部件(喷油器12等)输出控制信号即可。由此能够使各部件控制装置210～410小型化。

在本实施方式中，向运算装置110和控制单元800这两者输入从驾驶操作信息获取装置SW0输出的驾驶员的操作输入信息。控制单元800由动力传动系ECU210、制动微机310及EPAS微机410构成。

这样一来，与第一实施方式一样，在运算装置110中，例如在由路径决定部115决定路径时，能够反映来自驾驶操作信息获取装置SW0的输入。此外，也可以进行驾驶员的意愿反映在来自运算装置110的输出中的控制。

而且，驾驶操作信息获取装置SW0的输出也输入控制单元800，因此，能够将其用于针对运算装置110中的运算结果的验证、补正等。

如上所述，在本实施方式中，也与第一实施方式一样，即便在如自动驾驶那样汽车干预驾驶的情况下，也能够不损害驾驶员的舒适性且实现反映了驾驶员的意愿的控制。

＜其他控制＞

在车辆1处于辅助驾驶状态时，驱动力计算部117、制动力计算部118及转向量计算部119也可以根据车辆1的驾驶员的状态来改变目标驱动力等。例如，当驾驶员享受驾驶(驾驶员的情绪为“快乐”)时，也可以减小目标驱动力等，尽可能接近手动驾驶。另一方面，当驾驶员为身体状况不佳的状态时，也可以增大目标驱动力等，尽可能接近自动驾驶。

(其他实施方式)

这里所公开的技术不限于上述实施方式，在不脱离权利要求书的主旨的范围内能够进行替换。

例如，在上述实施方式中，路径决定部115决定车辆1应行驶的路径。不限于此，也可以省略路径决定部115，由车辆运动决定部116决定车辆1应行驶的路径。也就是说，车辆运动决定部116也可以兼作路径决定部的一部分和目标运动决定部。

在上述实施方式中，驱动力计算部117、制动力计算部118及转向量计算部119计算目标驱动力等目标物理量。不限于此，也可以省略驱动力计算部117、制动力计算部118及转向量计算部119，车辆运动决定部116计算目标物理量。也就是说，车辆运动决定部116也可以兼作目标运动决定部和物理量计算部。

上述实施方式仅为示例而已，不得用于限定性地解释本公开的范围。本公开的范围由权利要求书定义，属于权利要求书的等同范围的变形、变更全部包括在本公开的范围内。

－产业实用性－

这里所公开的技术作为控制车辆的行驶的车辆行驶控制系统是有用的。

－符号说明－

1 车辆

100 车辆行驶控制系统

110 运算装置

200 动力传动系ECU200(部件控制装置)

300 制动微机(部件控制装置)

400 DSC微机(部件控制装置)

Claims (3)

1.一种汽车用行驶控制系统，其控制汽车的行驶，其特征在于：

该汽车用行驶控制系统包括运算装置及部件控制装置，

所述运算装置根据来自获取车外环境信息的车外信息获取装置的输出，生成避开道路上的障碍物的路径，决定沿着该路径行驶时的汽车的目标运动，为了实现该目标运动而计算行驶用部件产生的目标物理运动量，

所述部件控制装置根据所述运算装置的运算结果生成用于对搭载于所述汽车的行驶用部件的工作进行控制的工作控制信号，并将该工作控制信号向该行驶用部件输出，

驾驶员的驾驶操作信息并行输入所述运算装置及所述部件控制装置这两者，

在所述运算装置中，所述驾驶操作信息反映在所述目标运动的决定过程中，

在所述部件控制装置中，所述驾驶操作信息反映在对所述行驶用部件的工作的控制中。

2.根据权利要求1所述的汽车用行驶控制系统，其特征在于：

在所述部件控制装置中，根据所述驾驶员的驾驶操作信息，生成用于对所述行驶用部件的工作进行控制的手动驾驶信号，在满足预先设定好的规定的条件的情况下，代替所述工作控制信号将所述手动驾驶信号向所述行驶用部件输出。

3.根据权利要求1所述的汽车用行驶控制系统，其特征在于：

在所述部件控制装置中，根据所述驾驶员的驾驶操作信息，生成用于对所述行驶用部件的工作进行控制的手动驾驶信息，在根据所述工作控制信号的所述行驶用部件的举动从根据所述手动驾驶信息的动作偏离了预先设定好的基准以上的情况下，根据所述驾驶操作信息对所述工作控制信号进行补正。

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