JP2016200986A - 車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】自動運転走行中に車両の自走が困難になると判断して車両を停止させた場合であっても、その後の車両移動が困難になってしまうことを防止すること。【解決手段】運転者の運転操作に依存せずに自動で走行する自動運転走行が可能であり、停車時に車輪の回転をロックして前記停車の状態を維持させるパーキング装置を備えた車両の制御装置において、前記自動運転走行中に、前記車両の異常の有無を検出し（ステップＳ１）、前記異常を検出した場合に、前記自動運転走行の継続の可否を判断し（ステップＳ２）、前記異常によって前記自動運転走行の継続が不可能と判断した場合には、前記車両を所定の退避場所まで退避走行させた後に停車させるとともに、前記パーキング装置を作動させずに前記自動運転走行を終了する（ステップＳ８，Ｓ９，Ｓ１１）。【選択図】図３

Description

この発明は、運転者の運転操作に依存せずに自動で走行する自動運転走行が可能な車両の制御装置に関するものである。

特許文献１には、走行車両の位置を検出する位置検出装置、自動運転モードと運転者による手動運転モードとの切り換えを行う運転モード切り換え装置、車両の運転制御を行う自動運転コントローラ、車速および操舵角を制御するアクチュエータ、および、運転モードの切り換え時に行われる運転者のステアリング操作（ステアリングオーバーライド）を検出するオーバーライド検出装置を有する自動運転制御装置が記載されている。この特許文献１に記載された自動運転制御装置は、運転モードの切り換え時に、ステアリングオーバーライドが検出された場合は、自動運転モードから手動運転モードへの切り換えを実行すると共に、ステアリングオーバーライドが検出されない場合には、自動運転モードから手動運転モードへの切り換えを中止して自動運転モードを継続して、一般道路とは別に安全区域として設けられた緊急退避道路へ車両を誘導するように構成されている。

なお、特許文献２には、自動運転モードで制御することが可能な車両に対して、地図データが不十分であると判定された場合の車両の制御技術に関する発明が記載されている。この特許文献２に記載された制御では、自動運転走行中に、ナビゲーションシステムの地図データとセンサーデータとが比較され、地図データが不十分であると判断された場合は、運転者に自動運転から手動運転に切り替えることを促す警報が発せられる。また、手動運転に切り替えられなかった場合には、例えば道路の路肩などへ車両が退避走行させられる。

特開２０００−２７６６９０号公報 米国特許第８５２１３５２号明細書

上記の特許文献１や特許文献２に記載されているような自動運転走行が可能な車両においては、自動運転中に、例えば車両故障や燃料切れあるいはバッテリの残量不足などのため、その後の自走が困難になるような場合に、自動運転により、車両を安全な場所へ退避走行させて停車させることができる。ただし、その際に、例えばパーキング装置を作動させ、車輪の回転をロックした状態で自動運転を終了してしまうと、その後にパーキング装置によるロックを解除することができなくなってしまう場合がある。パーキング装置によるロックが解除できないと、レッカー車などによる車両の移動が困難になってしまう。

この発明は上記のような技術的課題に着目して考え出されたものであり、自動運転走行が可能な車両に対して、自動運転走行中に車両の自走が困難になると判断して車両を停止させた場合であっても、その後の車両移動が困難になってしまうことを防止することができる車両の制御装置を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、この発明は、運転者の運転操作に依存せずに自動で走行する自動運転走行が可能であり、停車時に車輪の回転をロックして前記停車の状態を維持させるパーキング装置を備えた車両の制御装置において、前記車両の状態を制御するコントローラを備え、前記コントローラは、前記自動運転走行中に、前記車両の異常の有無を検出し、前記異常を検出した場合に、前記自動運転走行の継続の可否を判断し、前記異常によって前記自動運転走行の継続が不可能と判断した場合には、前記車両を所定の退避場所まで退避走行させた後に停車させるとともに、前記パーキング装置を作動させずに前記自動運転走行を終了するように構成されていることを特徴とするものである。

この発明によれば、自動運転走行中に、例えば故障や燃料切れあるいはバッテリの残量不足などの車両の異常が検出され、その後の自走が困難であると判断された場合には、車両は、安全な退避場所まで退避走行させられた後に停車させられる。そして、その停車の際には、パーキング装置を作動させない状態で自動運転が終了される。そのため、自動運転走行中に車両の自走が困難になると判断して車両を停止させた場合であっても、その後の車両移動が困難になってしまうことを防止することができる

この発明の制御装置で制御対象とする自動運転走行が可能な車両の制御系統の概要を説明するための図である。 この発明の制御装置で制御対象とする車両の駆動系統の一例を示す図である。 この発明の制御装置で実行される制御の一例を説明するためのフローチャートである。 図３のフローチャートで示す制御を実行した場合の車両の挙動の一例を説明するためタイムチャートである。 図３のフローチャートで示す制御を実行した場合の車両の挙動の他の例を説明するためタイムチャートである。 この発明の制御装置で実行される他の制御例を説明するためのフローチャートである。

この発明を、図を参照して具体的に説明する。この発明で制御の対象とする車両Ｖｅは、従来の一般的な車両と同様に、運転者の運転操作に従って走行する手動運転走行と、運転者の運転操作には依存せずに、自動制御されることにより走行する自動運転走行とを切り替えることが可能なように構成されている。

具体的には、図１に示すように、車両Ｖｅは、前輪１および後輪２を有している。この図１に示す例では、車両Ｖｅは、駆動力源（ＥＮＧ，ＭＧ）３が出力する動力を、動力伝達機構（ＴＭ）４および駆動軸５を介して、駆動輪１に伝達して駆動力を発生させるように構成されている。なお、各車輪１，２には、それぞれ、制動装置（図示せず）が設けられている。

駆動力源３は、例えばエンジンやモータなど、車両Ｖｅの駆動力を発生する原動機である。駆動力源３としてエンジンを用いる場合、そのエンジンは、出力の調整や起動および停止の動作を制御することが可能なように構成される。駆動力源３としてモータを用いる場合、そのモータは、インバータを介してバッテリに接続され、回転数やトルク、あるいはモータとしての機能および発電機としての機能の切り替えなどを制御することが可能なように構成される。

動力伝達機構４は、例えば、従来一般的な有段の自動変速機や、ベルト式もしくはトロイダル式の無段変速機であり、設定する変速段（もしくは変速比）を制御することが可能なように構成されている。また、ハイブリッド車両においてエンジンおよびモータが出力する動力を合成・分割する動力分割機構もこの動力伝達機構４に相当する。

また、車両Ｖｅには、シフト装置６が設けられている。シフト装置６は、上記のような動力伝達機構４の伝動状態や変速段もしくは変速比を設定するための装置である。具体的には、動力伝達機構４の伝動状態を、前進、後進、および、ニュートラル等の各状態に切り替えることができるように構成されている。例えば、動力伝達機構４の伝動状態を決めるシフトポジションとして、所定の変速段もしくは変速比の範囲で自動変速して車両Ｖｅを前進走行させるＤ（ドライブ）レンジ、および、車両Ｖｅを後進走行させるＲ（リバース）レンジ等を設定することができる。また、駆動力源からの動力伝達を遮断するＮ（ニュートラル）レンジ、および、後述するパーキングロック機構２３を作動させて車輪の回転をロックするＰ（パーキング）レンジ等を設定することができる。

シフト装置６には、上記のような各シフトポジションを運転者が選択して設定するためのシフトレバーもしくはシフトスイッチ等（図示せず）が備えられている。また、選択されたシフトポジションに対応して動力伝達機構４を作動させるシフトアクチュエータ（図示せず）が備えられている。例えばシフトレバーを運転者が操作することにより、所定のシフトポジションを選択して設定することができるように構成されている。また、シフトアクチュエータを自動制御することにより、所定のシフトポジションを選択して設定することもできるように構成されている。

さらに、車両Ｖｅには、パーキング装置７が設けられている。パーキング装置７は、車両Ｖｅの停車時に車輪の回転を止めてロックするための装置である。パーキング装置７は、例えば、後述するようなパーキングロック機構２３から構成されていて、シフト装置６でＰレンジが設定されることによって作動して駆動軸５の回転をロックするように構成されている。また、パーキング装置７は、車輪１，２の少なくともいずれかに設けられた制動装置をワイヤやリンケージ等を用いた機械的作動機構によって作動させるパーキングブレーキ（あるいはサイドブレーキ）（図示せず）によって構成することもできる。

上記のような駆動力源３、動力伝達機構４、シフト装置６、パーキング装置７、制動装置、および、操舵装置等の動作を制御するためのコントローラ（ＥＣＵ）８が設けられている。コントローラ８は、例えばマイクロコンピュータを主体にして構成される電子制御装置である。コントローラ８には、車両Ｖｅ各部のセンサ・車載装置類９からの検出信号や情報信号などが入力されるように構成されている。

センサ・車載装置類９のうち、車両Ｖｅの走行状態および各部の作動状態や挙動等を検出する主な内部センサとして、例えば、アクセル開度を検出するアクセルセンサ、ブレーキペダルの踏み込み量を検出するブレーキセンサ（もしくはブレーキスイッチ）、ステアリング機構の舵角を検出する舵角センサ、エンジンの回転数を検出するエンジン回転数センサ、動力伝達機構４の出力軸回転数を検出するアウトプット回転数センサ、各車輪１，２の回転速度をそれぞれ検出して車速を求める車速センサ、および、車両Ｖｅの前後加速度を検出する前後加速度センサなどが備えられている。

また、センサ・車載装置類９のうち、車両Ｖｅの周辺情報や外部状況を検出する主な外部センサとして、例えば、車載カメラ、レーダー［RADAR:Radio Detection and Ranging］、および、ライダー［LIDAR:Laser Imaging Detection and Ranging］などの少なくとも一つが備えられている。さらに、上記のような内部センサや外部センサの他に、ＧＰＳ［Global Positioning System］受信部、地図データベース、および、ナビゲーションシステムなどが備えられている。

上記のような各種のセンサ・車載装置類９からの検出データや情報データが、コントローラ８に入力されるように構成されている。そして、それら入力されたデータおよび予め記憶させられているデータ等を使用して演算を行い、その演算結果を基に、駆動力源３、動力伝達機構４、シフト装置６、パーキング装置７、制動装置、および、操舵装置等の車両Ｖｅの各部に設けられたアクチュエータ（図示せず）に対して、制御指令信号を出力するように構成されている。すなわち、上記のような各アクチュエータをバイ・ワイヤで制御することができるように構成されている。

コントローラ８は、上記のようにセンサ・車載装置類９からの検出データや情報データに基づいて、例えば数秒から数十秒先の車両Ｖｅの走行計画を生成し、その走行計画に基づいて、車両Ｖｅの走行を自動で制御するように構成されている。具体的には、スロットルアクチュエータ、ブレーキアクチュエータ、および、操舵アクチュエータなど、自動運転のための主要な各アクチュエータに対して、上記のような走行計画に応じた制御信号が出力される。それによって、車両Ｖｅを自動運転走行させることが可能なように構成されている。

上記のように自動運転走行が可能な車両Ｖｅの駆動系統の一例を図２に示してある。この図２に示す例では、車両Ｖｅは、駆動力源３としてエンジン（ＥＮＧ）１１ならびに第１モータ（ＭＧ１）１２および第２モータ（ＭＧ２）１３を搭載したハイブリッド車両として構成されている。なお、この発明で制御対象とする車両Ｖｅは、この図２に示すようなハイブリッド車両に限定されない。例えば、エンジンおよび１基のモータを駆動力源として搭載した他の方式のハイブリッド車両であってもよく、あるいは、駆動力源としてエンジンのみを搭載した従来一般的な構成の車両であってもよい。

図２に示す車両Ｖｅは、エンジン１１が出力する動力を、動力分割機構１４によって第１モータ１２と駆動軸５とに分割して伝達するように構成されている。また、第１モータ１２で発生した電力で第２モータ１３を駆動し、その第２モータ１３が出力する動力を駆動軸５に付加することができるように構成されている。

具体的には、エンジン１１の出力軸１１ａおよび第１モータ１２のロータ軸１２ａが動力分割機構１４を介して駆動軸５側のギヤ列１５およびデファレンシャルギヤ１６に連結されている。すなわち、エンジン１１および第１モータ１２の出力トルクが、動力分割機構１４を介して、駆動軸５側へ伝達されるように構成されている。また、第２モータ１３のロータ軸１３ａが、ギヤ列１５およびデファレンシャルギヤ１６を介して駆動軸５に連結されている。

動力分割機構１４は、例えば、サンギヤ１７、キャリア１８、および、リングギヤ１９を有する遊星歯車機構によって構成されている。その遊星歯車機構のサンギヤ１７に、第１モータ１２のロータ軸１２ａが連結されている。キャリア１８には、この動力分割機構１４の入力軸１４ａが連結されている。入力軸１４ａは、ダンパ機構２０およびフライホイール２１等を介して、エンジン１１の出力軸１１ａに連結されている。リングギヤ１９の外周部分には、外歯歯車のドライブギヤ２２が一体に形成されていて、そのドライブギヤ２２が、上記のギヤ列１５に動力伝達可能に連結されている。

そして、この車両Ｖｅには、パーキングロック機構２３が設けられている。パーキングロック機構２３は、前述したパーキング装置７を構成するものである。例えば、上記のリングギヤ１９の外周部分にドライブギヤ２２と一体回転するように形成されたパーキングギヤ２４に、パーキングポール（図示せず）を噛み合わせることにより、ギヤ列１５およびデファレンシャルギヤ１６と共に、駆動軸１５の回転をロックするように構成されている。

前述したように、この車両Ｖｅのような自動運転走行が可能な車両においては、自動運転走行中に車両Ｖｅの自走が困難になると判断して車両を停止させた場合に、パーキング装置７が駆動軸５の回転をロックした状態のまま作動できなくなり、その結果、その後の車両移動が困難になってしまう可能性があった。例えば、故障によって車両ＶｅのイグニッションスイッチがＯＦＦになった後に、再びイグニッションスイッチをＯＮにすることができなくなるような場合に、パーキング装置７を作動させるアクチュエータがシフト・バイ・ワイヤー方式で構成されていると、パーキング装置７のアクチュエータを駆動することができなくなり、パーキング装置７によるロックを解除できなくなるおそれがあった。そこで、この発明におけるコントローラ８は、車両Ｖｅが自動運転走行中に異常の発生によって停車した場合であっても、その後の移動を容易にすることができるように、以下に示す制御を実行するように構成されている。

図２は、コントローラ８により実行される制御の一例を説明するためのフローチャートである。このフローチャートで示されるルーチンは、所定の短時間毎に繰り返し実行される。また、車両Ｖｅが自動運転走行中であることが制御実行の前提になっている。図２のフローチャートにおいて、先ず、ステップＳ１では、車両Ｖｅに異常があるか否かが判断される。ここでの車両Ｖｅの異常は、車両Ｖｅが自走不可能となるような故障や燃料切れあるいはバッテリ残量が異常に低下した状態等を含んでいる。

上記のような車両Ｖｅの異常は発生していないことにより、このステップＳ１で否定的に判断された場合は、以降の制御を実行することなく、このルーチンを一旦終了する。それに対して、上記のような車両Ｖｅの異常が発生したことにより、ステップＳ１で肯定的に判断された場合には、ステップＳ２へ進む。

ステップＳ２では、車両Ｖｅの走行継続が不可能であるか否かが判断される。すなわち、上記のような車両Ｖｅの異常が発生したことにより、今後、車両Ｖｅを自走させることが可能であるか否かが判断される。

車両Ｖｅの走行継続が可能であることにより、このステップＳ２で否定的に判断された場合は、以降の制御を実行することなく、このルーチンを一旦終了する。それに対して、車両Ｖｅの走行が不可能であることにより、ステップＳ２で肯定的に判断された場合には、ステップＳ３へ進む。

ステップＳ３では、車両Ｖｅを適当な退避場所まで誘導する退避走行が行われ、その退避場所で車両Ｖｅが停車させられる。

ステップＳ４では、車両Ｖｅが停車した位置の地形に関する情報があるか否かが判断される。少なくとも、その停車位置の車両Ｖｅの前後方向における勾配に関する情報の有無について判断される。

停車位置の地形に関する情報があることにより、このステップＳ４で肯定的に判断された場合は、ステップＳ５へ進む。

ステップＳ５では、停車位置の車両Ｖｅの前後方向における勾配が所定値以上であるか否かが判断される。ここでの所定値は、車両Ｖｅが動いてしまう可能性がある勾配の大きさを予め定めた閾値である。

停車位置の車両Ｖｅの前後方向における勾配が所定値以上であることにより、このステップＳ５で肯定的に判断された場合は、ステップＳ６およびステップＳ７へ進む。

ステップＳ６では、パーキング装置７が作動させられる。すなわち、シフト装置６でＰレンジが設定され、例えば図２に示したようなパーキングロック機構２３によって駆動軸５および車輪１の回転がロックされる。したがって、この場合は、勾配のある場所において車両Ｖｅを確実に停車させておくことが優先されて、パーキング装置７が作動させられる。

ステップＳ７では、パーキング装置７が作動中であること、すなわち、シフト装置６でＰレンジが設定されていることが表示される。

なお、停車位置の地形に関する情報がないことにより、上記のステップＳ４で否定的に判断された場合には、ステップＳ５を飛ばして、ステップＳ６およびステップＳ７の制御が実行される。

一方、停車位置の車両Ｖｅの前後方向における勾配が所定値よりも小さいことにより、上記のステップＳ５で否定的に判断された場合には、ステップＳ８、ステップＳ９、および、ステップＳ１０へ進む。

ステップＳ８では、パーキング装置７が作動しない状態が維持される。すなわち、この場合は、車両Ｖｅが停車した場合であっても、パーキング装置７が作動されることがない。

ステップＳ９では、シフト装置６でＮレンジが設定され、それに伴い、ステップＳ１０では、シフト装置６でＮレンジが設定されていることが表示される。したがって、車両Ｖｅは、外部からの力によって移動することが可能な状態になる。例えばレッカー車などによって容易に車両Ｖｅを移動させることが可能な状態になる。また、Ｎレンジが設定され、動力伝達機構４における動力伝達が遮断されることにより、後述するステップＳ１１で自動運転走行が終了された後に手動運転走行の状態に切り替えられた際に、例えばクリープトルクの影響によって車両Ｖｅが運転者の意図に反して動いてしまうことを防止することができる。

ステップＳ６およびステップＳ７において、シフト装置６でＰレンジが設定されると、もしくは、ステップＳ９およびステップＳ１０において、シフト装置６でＮレンジが設定されると、ステップＳ１１へ進む。

ステップＳ１１では、車両Ｖｅの自動運転走行が終了される。そしてその後、このルーチンを一旦終了する。

上記のように図３のフローチャートで示した制御を実行した場合の車両Ｖｅの各部の挙動を、図４および図５のタイムチャートに示してある。図４のタイムチャートは、自動運転走行中に異常が発生したことにより、車両Ｖｅが退避走行した後に退避場所で停車した際に、その停車位置の勾配が小さい場合の例を示している。図４のタイムチャートにおいて、時刻ｔ１で車両Ｖｅの異常が発生すると、その直後から時刻ｔ２にかけて、走行継続の可否について判断される。すなわち、発生した異常の影響により、今後、車両Ｖｅが自走することが可能であるか否かが判断される。

時刻ｔ２で、この後の車両Ｖｅの自走は不可能であると判断されると、時刻ｔ２から時刻ｔ３にかけて、車両Ｖｅが退避走行させられる。そして、時刻ｔ３で車両Ｖｅが停車させられると、その停車位置での車両Ｖｅの前後方向における勾配（絶対値）が、所定値（勾配閾値）よりも大きいか否かが判断される。この図４のタイムチャートに示す例では、停車位置の勾配は勾配閾値よりも小さくなっている。そのため、この場合は、停車位置の勾配について判定された直後の時刻ｔ４で、シフト装置６のシフトポジションがＮレンジに設定される。したがって、パーキング装置７は作動されず、車両Ｖｅを移動可能な状態が維持される。その後、時刻ｔ５で、車両Ｖｅの状態が自動運転から手動運転に切り替えられる。

図５のタイムチャートは、自動運転走行中に異常が発生したことにより、車両Ｖｅが退避走行した後に退避場所で停車した際に、その停車位置の勾配が大きく、車両Ｖｅが移動してしまう可能性がある場合の例を示している。図５のタイムチャートにおいて、上記の図４のタイムチャートに示した例と同様に、時刻ｔ１で車両Ｖｅの異常が発生し、時刻ｔ２から時刻ｔ３にかけて、車両Ｖｅが退避走行させられ、そして、時刻ｔ３で車両Ｖｅが停車させられると、その停車位置での車両Ｖｅの前後方向における勾配（絶対値）が、所定値（勾配閾値）よりも大きいか否かが判断される。この図５のタイムチャートに示す例では、停車位置の勾配は勾配閾値よりも大きくなっている。そのため、この場合は、停車位置の勾配について判定された直後の時刻ｔ４で、シフト装置６のシフトポジションがＰレンジに設定される。この場合は、停車位置の勾配が大きいため、停車させた車両Ｖｅが重力の作用によって勾配の降坂方向へ移動してしまうおそれがある。したがって、車両Ｖｅを確実に停車させておくことが優先されて、パーキング装置７が作動させられ、駆動軸５および車輪２の回転がロックされる。その後、時刻ｔ５で、車両Ｖｅの状態が自動運転から手動運転に切り替えられる。

なお、この車両Ｖｅにおけるパーキング装置７は、前述したように、車輪に設けられた制動装置を機械的作動機構によって作動させるパーキングブレーキ（あるいはサイドブレーキ）によって構成することもできる。その場合の制御例を、図６のフローチャートに示してある。前述の図３のフローチャートで示した制御例と同様に、停車位置の車両Ｖｅの前後方向における勾配が所定値以上であることにより、ステップＳ５で肯定的に判断されると、ステップＳ２１およびステップＳ２２へ進む。

ステップＳ２１では、パーキングブレーキが作動させられる。すなわち、例えば、各車輪１，２に設けられた制動装置が作動し、各車輪１，２の回転がロックされる。したがって、この場合は、勾配のある場所において車両Ｖｅを確実に停車させておくことができる。また、 ステップＳ２２では、パーキングブレーキが作動中であることが表示される。例えば、パーキングブレーキランプが点灯される。

なお、停車位置の地形に関する情報がないことにより、ステップＳ４で否定的に判断された場合には、ステップＳ５を飛ばして、これらステップＳ２１およびステップＳ２２の制御が実行される。

１，２…車輪、 ３…駆動力源（ＥＮＧ，ＭＧ）、 ４…動力伝達機構（ＴＭ）、 ５…駆動軸、 ６…シフト装置、 ７…パーキング装置、 ８…コントローラ（ＥＣＵ）、 ９…センサ・車載装置類、 １１…エンジン（駆動力源；ＥＮＧ）、 １２…第１モータ（駆動力源；ＭＧ１）、 １３…第２モータ（駆動力源；ＭＧ２）、 １４…動力分割機構（動力伝達機構）、 ２３…パーキングロック機構、 Ｖｅ…車両。

Claims (1)

1. 運転者の運転操作に依存せずに自動で走行する自動運転走行が可能であり、停車時に車輪の回転をロックして前記停車の状態を維持させるパーキング装置を備えた車両の制御装置において、
   前記車両の状態を制御するコントローラを備え、
   前記コントローラは、
   前記自動運転走行中に、前記車両の異常の有無を検出し、
   前記異常を検出した場合に、前記自動運転走行の継続の可否を判断し、
   前記異常によって前記自動運転走行の継続が不可能と判断した場合には、前記車両を所定の退避場所まで退避走行させた後に停車させるとともに、前記パーキング装置を作動させずに前記自動運転走行を終了する
   ように構成されていることを特徴とする車両の制御装置。

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