JP2017022880A - 車両制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】自動運転中に走行不能となった車両を安全な状態に移行させる。【解決手段】車両制御装置（１０）は、電動機（ＭＧ）を動力源として備えており、運転者の入力なしで自律走行可能な自動運転モードを実現可能な車両（Ｖ）を制御する。車両制御装置は、現時点又は現時点から所定期間経過時点において車両が走行可能な状態であるか否かを、自動運転モード時に用いる車両と周囲の環境との位置関係を表すデータに基づいて判定する走行状態判定手段（１６）と、現時点又は所定期間経過時点において車両が走行不能な状態であると判定され、且つ、電動機の回転数が所定回転数以上である場合に、電動機の回転数を低下させる回転数低下手段（１７）とを備える。【選択図】図３

Description

本発明は、車両が走行不能となった場合の制御を実行する車両制御装置の技術分野に関する。

この種の装置として、車両が衝突等によって走行不能となった場合に、安全のための制御を実行するものが知られている。例えば特許文献１では、ハイブリッド車両において車両の衝突を検知した際に、エンジンの回転抵抗を増加させてモータの回転数を速やかに減少させるという技術が開示されている。また特許文献２では、車両の衝突を予見してモータを予め停止させるという技術が開示されている。

特開２０１４−０４６８７０号公報 特開２０１５−００２６２７号公報

運転者が運転操作を行っている際には、車両が横転した場合、運転操作の中止によりモータの回転は停止されるはずである。しかしながら、自動運転が可能な車両においては、運転者の操作によらずにモータが回転している状況が想定される。よって、自動運転中に車両が横転してしまうと、横転後もモータを駆動するための電力が供給され続け、タイヤが空転し続けるおそれがある。

横転後もタイヤが空転し続けると、例えば車室内にいる人が脱出する際や救助者が車両に接近する際の妨げとなる。また、タイヤが空転しない状況であっても、横転後においてモータを駆動するための高電圧が印加され続けると、車両の状態によって感電や放電火花が発生する等の問題が生じ得る。

本発明は、例えば上記問題点に鑑みてなされたものであり、自動運転中に走行不能となった車両を安全な状態に移行させることが可能な車両制御装置を提供することを課題とする。

＜１＞
本発明の車両制御装置は上述した課題を解決するため、電動機を動力源として備えており、運転者の入力なしで自律走行可能な自動運転モードを実現可能な車両を制御する車両制御装置であって、現時点又は前記現時点から所定期間経過時点において前記車両が走行可能な状態であるか否かを、前記自動運転モード時に用いる前記車両と周囲の環境との位置関係を表すデータに基づいて判定する走行状態判定手段と、前記現時点又は前記所定期間経過時点において前記車両が走行不能な状態であると判定され、且つ、前記電動機の回転数が所定回転数以上である場合に、前記電動機の回転数を低下させる回転数低下手段とを備える。

本発明に係る車両は、例えばハイブリッド車両（ＨＶ）、プラグインハイブリッド車両（ＰＨＶ）、及び電気自動車（ＥＶ）等の、電動機を動力源として備える車両である。また、本発明に係る車両は特に、運転者の入力なしで自律走行可能な自動運転モードを実現可能な車両である。自動運転モード時には、例えば各種センサ、車載カメラ、ＧＰＳ（Global Positioning System）等から取得される情報に基づいて、車両の走行制御が自動的に行われる。

本発明に係る車両制御装置は、上述した自動運転モード時における車両の制御を実行する装置であって、例えば、一又は複数のＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、各種プロセッサ又は各種コントローラ、或いは更にＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、バッファメモリ又はフラッシュメモリ等の各種記憶手段等を適宜に含み得る、単体の或いは複数のＥＣＵ（Electronic Control Unit）等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る。

本発明に係る車両制御装置の動作時には、先ず判定手段によって、現時点又は現時点から所定期間経過時点において車両が走行可能な状態であるか否かが判定される。ここでの「走行可能な状態」とは、文字通り車両が走行を続けることができる状態を意味しており、問題なく自動運転が行われている場合には、走行可能な状態である（即ち、走行不能な状態ではない）と判定される。しかしながら、例えば予期せぬ障害物等によって車両が横転したり、乗り上げたりすることによって、走行不能な状態が発生し得る。このように、判定手段は、予期せぬ走行不能な状態を判定するためのものとも言える。

判定手段は、車両が走行可能な状態であるか否かを、自動運転モード時に用いる車両と周囲の環境との位置関係を表すデータに基づいて判定する。即ち、判定手段は、車両が自動運転するために取得されるデータを利用して、車両が走行可能な状態であるか否かを判定する。判定手段は、例えば車両の向きを示す情報と、車両の周囲の環境を示す情報とを比較して、車両の傾きが異常である（例えば、車両の前後方向及び左右方向に直交する法線方向の軸が大きく傾いている）場合に、車両が走行不能な状態であると判定する。

判定手段は、上述した自動運転時に用いるデータを利用することで、現時点で走行不能な状態になっているかだけでなく、現時点から所定期間経過時点において走行不能な状態な状態になっているかも判定可能である。具体的には、予期せぬ障害物（例えば、飛び出してきた歩行者や対向車両等）を検出することができれば、その後の衝突や横転等を予測することができるため、所定期間経過時点において走行不能な状態な状態になっているか否かを判定することができる。このように、将来の車両の状態を予測できるという効果は、自動運転時に用いるデータを利用するからこそ発揮される有益なものである。

判定手段によって車両が走行不能な状態である、又は所定期間後に走行不能な状態になると判定されると、電動機の回転数が所定回転数以上である場合に、回転数低下手段による電動機の回転数の低下が行われる。なお、ここでの「所定回転数」とは、車両が走行不能な状態において、後述する不都合が発生してしまう程度に電動機の回転数が高いか否かを判定するための閾値であり、事前のシミュレーション等により適切な値が求められ設定されている。回転数低下手段は、少なくとも所定回転数未満となるように電動機の回転数を低下させるが、電動機の回転を完全に停止させるようにしてもよい。なお、回転数を低下させるための具体的な方法は特に限定されず、公知の技術等を適宜採用することができる。

ここで仮に、車両が走行不能な状態となった後においても、電動機の回転数が所定回転数以上であったとすると、例えば横転した車両では駆動輪が空転し続けることになり、車内から脱出しようとする人、或いは救助者の行動を妨げてしまう。また、駆動力が出力されない場合であっても、電動機を駆動するための高電圧が印加され続けることにより、感電や放電火花が発生する可能性がある。

しかるに本発明では特に、車両が走行不能な状態であると判定され、且つ電動機の回転数が所定回転数以上である場合には、電動機の回転数が低下される。よって、上述した不都合を好適に回避することが可能である。なお、運転者が車両の運転操作をしている場合には、車両が走行不能となった時点で運転操作が中止されるため、電動機の回転数は自動的に所定回転数以下まで低下すると考えられる。しかしながら、自動運転モード時には、運転者の操作によらずに電動機が回転されることがあるため、車両が走行不能となった場合でも、電動機の回転数が維持される可能性がある。よって、自動運転モードを実現可能な車両においては、上述した走行不能時に電動機の回転数を低下させる制御が極めて有効である。

以上説明したように、本発明に係る車両制御装置によれば、自動運転中に走行不能となった車両を、好適に安全な状態に移行させることが可能である。

＜２＞
本発明の車両制御装置の一態様では、前記回転数低下手段は、前記電動機の回転数目標値を前記所定回転数未満にする指令値を与える指令手段、前記電動機を摩擦力により減速させるブレーキ手段、前記電動機の駆動回路のリレーを解放する開放手段の少なくとも１つを有する。

回転数低下手段が指令手段を有する場合、車両が走行不能な状態であり、且つ電動機の回転数が所定回転数以上であると、電動機の回転数目標値を所定回転数未満にする指令値が与えられる。このため、電動機の回転数は確実に所定値未満となるまで低下される。

回転数低下手段がブレーキ手段を有する場合、車両が走行不能な状態であり、且つ電動機の回転数が所定回転数以上であると、例えば電動機の駆動力が伝達される駆動軸に摩擦力を発生させることで、電動機の回転が減速される。このため、電動機の回転数を確実に低下させることができる。

回転数低下手段が開放手段を有する場合、車両が走行不能な状態であり、且つ電動機の回転数が所定回転数以上であると、電動機の駆動回路のリレーが開放され、電動機への電力の供給が絶たれる。このため、電動機の回転数を確実に低下させることができる。

なお、回転数低下手段が、上述した指令手段、ブレーキ手段、及び開放手段を２種類以上有する場合には、それらを併用して電動機の回転数を低下させてもよい。

＜３＞
本発明の車両制御装置の他の態様では、前記走行不能な状態とは、前記車両のいずれかの駆動輪が路面と第１所定時間以上接触していない状態、又は前記車両が他の物体と接触して走行不可能な状態である。

車両のいずれかの駆動輪が路面と継続的に接触していない状態、又は車両が他の物体と接触して走行不可能な状態においては、車両が走行可能な状態に復帰できる可能性が低く、電動機が回転し続けることで、駆動輪が空転し続けてしまう可能性も高まる。本態様では、このように不都合が発生し易い状況において、電動機の回転数が低下される。従って、極めて効果的に車両を安全な状態に移行させることが可能である。

なお、本態様における「第１所定時間」とは、正常に走行している車両の駆動輪が一時的に路面から浮いてしまったような状態を、誤って走行不能な状態と判断しないように設定される閾値である。

＜４＞
本発明の車両制御装置の他の態様では、前記走行状態判定手段は、前記車両の向きを基準とする座標系と、前記車両の走行路面を基準とする座標系とで、法線方向の軸が所定値以上ずれている場合に、前記車両が走行不能であると判定する。

この態様によれば、車両が走行可能な状態であるか否かを判定する際に、車両の向きを基準とする座標系と、車両の走行路面を基準とする座標系とが利用される。車両の向きを基準とする座標系は、例えば車両の前後方向をＸ軸、左右方向をＹ軸、Ｘ軸及びＹ軸に夫々直交する方向をＺ軸とする座標系であり、例えばＧＰＳや各種センサ等を利用して取得することができる。一方、車両の走行路面を基準とする座標系は、例えば車両が走行している路面を平面とした場合の進行方向をＸ軸、平面上でＸ軸と直交する方向Ｙ軸、Ｘ軸及びＹ軸に夫々直交する方向をＺ軸とする座標系であり、予め記憶している地図データ等から取得することができる。

ここで特に、車両が横転により走行不能となった場合、車両の向きを基準とする座標系の法線方向の軸（即ち、上述した例のＺ軸）は、大きく傾くことになる。その結果、車両の向きを基準とする座標系と、車両の走行路面を基準とする座標系とでは、法線方向の軸に比較的大きなずれが生じる。これを利用して、走行状態判定手段は、法線方向の軸が所定値以上ずれている場合に、車両が大きく傾いており走行不能な状態であると判定する。

なお、ここでの「所定値」とは、通常の走行では想定できないほどに大きく車両が傾いていることを判定するための閾値であり、例えば事前のシミュレーション等により最適値が求められ設定されている。

以上のように、車両の向きを基準とする座標系と、車両の走行路面を基準とする座標系とを利用すれば、車両が走行可能な状態であるか否かを容易且つ正確に判定することが可能である。

＜５＞
上述した法線方向の軸のずれによって走行不能を判定する態様では、前記走行状態判定手段は、前記法線方向の軸が所定値以上ずれている状態が、第２所定時間以上継続した場合に、前記車両が走行不能であると判定してもよい。

この場合、車両の向きを基準とする座標系と、車両の走行路面を基準とする座標系との法線方向の軸が所定値以上ずれている状態が検出されても、即座に車両が走行不能な状態であるとは判定されない。よって、各座標の法線方向の軸が所定値以上ずれている状態であっても、車両が走行可能な状態であると判定され得る。

本態様において車両が走行不能であると判定されるのは、各座標の法線方向の軸が所定値以上ずれている状態が第２所定時間以上継続した場合である。なお、ここでの「第２所定時間」とは、車両が傾いた状態から復帰できない状態であるか否かを判定するための閾値であり、例えば事前のシミュレーション等により最適値が求められ設定されている。

車両の向きを基準とする座標系と、車両の走行路面を基準とする座標系との法線方向の軸のずれは、例えば走行路面の凹凸による一時的な車両の傾きや、ノイズ等による座標系の瞬間的な誤計測に起因して生じ得る。このため、仮に各座標の法線方向の軸が所定値以上ずれている場合に、即座に車両が走行不能な状態であると判定してしまうと、車両が走行可能な状態であるにもかかわらず、電動機の回転数を低下させてしまうおそれがある。

これに対し、各座標系の軸が所定値以上ずれている状態が第２所定時間以上継続するという条件を利用すれば、上述した一時的なずれに起因する誤判定を防止することができる。よって、より正確に車両の走行状態を判定することが可能である。

＜６＞
上述した所定時間以上の継続によって走行不能を判定する態様では、前記走行状態判定手段は、前記法線方向の軸のずれが大きいほど、前記第２所定時間を短くしてもよい。

この場合、例えば車両の向きを基準とする座標系と、車両の走行路面を基準とする座標系との法線方向の軸が所定値を大幅に超えているような場合には、第２所定時間が短めに設定される。即ち、各座標系の軸が所定値以上ずれている期間が比較的短い時間であっても、車両が走行不能であると判定される。よって、復帰が難しいことが想定される程度にまで車両が大きく傾いている場合には、比較的早い段階で車両が走行不能であると判定される。この結果、電動機の回転数が素早く低下させられ、早期に安全な状態への移行を実現できる。

一方で、例えば車両の向きを基準とする座標系と、車両の走行路面を基準とする座標系との法線方向の軸が所定値をわずかに超えているような場合には、第２所定時間が長めに設定される。即ち、各座標系の軸が所定値以上ずれている期間が十分に長い時間継続した場合に、車両が走行不能であると判定される。よって、復帰できる可能性が高いと想定できる程度に車両が小さく傾いている場合には、比較的長い時間が経過しなければ車両が走行不能であると判定されない。この結果、車両が走行可能な状態であるにもかかわらず、誤って車両が走行不能な状態であると判定され、その結果、不必要な電動機の回転数の低下が実行されてしまうことを防止できる。

なお、座標系のずれの大きさに応じて、どれくらい第２所定時間を変化させるかは、例えば事前のシミュレーション等により求めたマップ等を利用すればよい。また、車両の周囲の環境（例えば、走行する路面の状態等）に応じて、第２所定時間の変化度合いが調整されてもよい。

本発明のこのような作用及び他の利得は、次に説明する実施形態から明らかにされる。

実施形態に係るハイブリッド車両の構成を示すブロック図である。 実施形態に係る車両制御装置による自動走行処理を示すフローチャートである。 実施形態に係る車両制御装置による安全制御処理を示すフローチャートである。 自動走行時に用いられる２つの座標系を示す斜視図である。 車両横転時の２つの座標系のずれを示す斜視図である。 実施形態に係る車両制御装置による予測安全制御処理を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して車両制御装置の実施形態について説明する。なお、本実施形態においては、本発明の車両の一例としてハイブリッド車両を挙げて説明を進めるものとする。

＜ハイブリッド車両の構成＞
はじめに、図１を参照しながら、本実施形態に係るハイブリッド車両Ｖの構成について説明する。ここに図１は、本実施形態に係るハイブリッド車両の構成を示すブロック図である。

図１に示すように、本実施形態に係るハイブリッド車両Ｖは、動力源であるエンジンＥＮＧ及びモータジェネレータＭＧと、外部センサ１と、ＧＰＳ受信部２と、内部センサ３と、地図データベース４と、ナビゲーションシステム５と、ＨＭＩ（Ｈｕｍａｎ Ｍａｃｈｉｎｅ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）６と、ＰＣＵ（Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）７と、バッテリ８と、ＭＧメカブレーキ９と、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）１０とを備えて構成されている。

エンジンＥＮＧは、ハイブリッド車両Ｖの主たる動力源であり、ガソリンや軽油等の燃料を燃焼することで駆動する。また、エンジンＥＮＧは、後述するモータジェネレータＭＧの回転軸を回転させる（言いかえれば、駆動する）ための動力源として機能することもできる。

モータジェネレータＭＧは、エンジンＥＮＧと共にハイブリッド車両Ｖの動力源として機能する。モータジェネレータＭＧは、図示せぬ動力分割機構（例えば、遊星歯車機構）を介して、エンジンＥＮＧに連結されている。また、モータジェネレータＭＧは、ハイブリッド車両Ｖの駆動力を電力に変換する回生機能も有している。モータジェネレータＭＧは、ＰＣＵ７を介してバッテリ８に対する電力の入出力が可能に構成されている。モータジェネレータＭＧは、「電動機」の一具体例である。

外部センサ１は、ハイブリッド車両Ｖの周辺情報である外部状況を検出する検出機器である。外部センサ１は、例えばカメラ、レーダー、及びライダー（ＬＩＤＥＲ：Ｌａｓｅｒ Ｉｍａｇｉｎｇ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｒａｎｇｉｎｇ）等を含んで構成されている。外部センサ１で検出された情報は、ＥＣＵ１０に出力される構成となっている。

ＧＰＳ受信部２は、ＧＰＳ衛生から信号を受信することにより、ハイブリッド車両Ｖの位置（例えば、車両Ｖの緯度及び経度）を測定する。ＧＰＳ受信部２は、測定したハイブリッド車両Ｖの位置情報をＥＣＵ１０へ送信する。なお、ＧＰＳ受信部２に代えて、ハイブリッド車両Ｖの位置を特定できる他の手段を用いても構わない。また、ＧＰＳ受信部２は、ＧＰＳ衛生からの信号を受信するアンテナを複数個有している場合に、ハイブリッド車両Ｖの向きを測定することも可能である。

内部センサ３は、ハイブリッド車両Ｖの走行状態を検出する検出機器である。内部センサ３は、例えば車速センサ、加速センサ、及びヨーレートセンサ等を含んで構成されている。内部センサ３で検出された情報は、ＥＣＵ１０に出力される構成となっている。

地図データベース４は、地図情報を備えたデータベースである。地図データベース４は、例えばハイブリッド車両Ｖに搭載されたＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）内に形成されている。地図情報には、例えば道路の位置情報、道路形状の情報（例えばカーブ、直線部の種別、カーブの曲率等）、交差点及び分岐点の位置情報等が含まれる。更に、建物や壁等の遮断構造物の位置情報、ＳＬＡＭ（Ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ Ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｍａｐｐｉｎｇ）技術を使用するために、地図情報に外部センサ１の出力信号を含ませることが好ましい。なお、地図データベース４は、ハイブリッド車両Ｖと通信可能な情報処理センター等の施設のコンピュータに記憶されていてもよい。

ナビゲーションシステム５は、ハイブリッド車両Ｖの運転者によって設定された目的地まで、ハイブリッド車両Ｖの運転者に対して案内を行う装置である。ナビゲーションシステム５は、ＧＰＳ受信部２の測定した車両Ｖの位置情報と地図データベース４の地図情報とに基づいて、ハイブリッド車両Ｖの走行するルートを算出する。ルートは、複数車線の区間において好適な車線を特定したものであってもよい。ナビゲーションシステム５は、例えばハイブリッド車両Ｖの位置から目的地に至るまでの目標ルートを演算し、ディスプレイの表示及びスピーカーの音声出力により、運転者に対して目標ルートの報知を行う。ナビゲーションシステム５は、例えばハイブリッド車両Ｖの目標ルートの情報をＥＣＵ１０に送信する。なお、ナビゲーションシステム５は、ハイブリッド車両Ｖと通信可能な情報処理センター等の施設のコンピュータに記憶されていてもよい。

ＨＭＩ６は、ハイブリッド車両Ｖの乗員（運転者を含む）と、車両制御装置との間で情報の出力及び入力するためのインターフェイスである。ＨＭＩ６は、例えば乗員に画像情報を表示するためのディスプレイパネル、音声を出力するためのスピーカー、及び乗員が入力操作を行うための操作ボタン又はタッチパネル等を備えている。ＨＭＩ６は、乗員により自動走行の作動又は停止に係る入力操作がなされると、ＥＣＵ１０に信号を出力して自動走行を開始又は停止させる。ＨＭＩ６は、自動運転を終了する目的地に到達する場合、乗員に目的地到達を通知する。ＨＭＩ６は、無線で接続された携帯情報端末を利用して、乗員に対する情報の出力を行ってもよく、携帯情報端末を利用して乗員による入力操作を受け付けてもよい。

ＰＣＵ７は、バッテリ８及びモータジェネレータＭＧ間の電力の入出力を制御するユニットである。ＰＣＵ７は、例えばバッテリ８から取り出した直流電力を交流電力に変換してモータジェネレータＭＧに供給すると共に、モータジェネレータＭＧによって発電された交流電力を直流電力に変換してバッテリ８に供給するインバータ、電力の昇圧又は降圧を行うコンバータ、電力の伝達を導通又は遮断するＳＭＲ等を備えて構成されている。

バッテリ８は、例えばリチウムイオン電池等の充電可能な電源として構成されている。バッテリ８は、モータジェネレータＭＧが駆動するための電力をモータジェネレータＭＧに供給する電力供給源である。またバッテリ８は、モータジェネレータＭＧが発電した電力を充電可能とされている。なお、バッテリ８は、ハイブリッド車両Ｖの外部の電源から電力の供給を受けることで充電されてもよい。つまり、ハイブリッド車両Ｖは、いわゆるプラグインハイブリッド車両であってもよい。

ＭＧメカブレーキ９は、ＥＣＵ１０からの指令により、モータジェネレータＭＧの回転動作を減速可能なブレーキである。ＭＧメカブレーキ９は、例えばモータジェネレータＭＧの回転軸に連結されている軸に対して摩擦力を発生させることで、モータジェネレータＭＧの回転動作を減速させる。

ＥＣＵ１０は、「車両制御装置」の一具体例であり、ハイブリッド車両１０の動作全体を制御することが可能に構成された電子制御ユニットである。本実施形態に係るＥＣＵ１０は特に、その内部に実現される論理的な又は物理的な処理ブロックにより、ハイブリッド車両Ｖの自動運転時における安全制御処理を実行することが可能に構成されている。ＥＣＵ１０の具体的な構成については以下に詳述する。

＜ＥＣＵの構成＞
図１に示すように、ＥＣＵ１０は、車両位置認識部１１と、外部状況認識部１２と、走行状態認識部１３と、走行計画生成部１４と、走行制御部１５と、横転判定部１６と、システム停止処理部１７とを備えて構成されている。

車両位置認識部１１は、ＧＰＳ受信部２で受信したハイブリッド車両Ｖの位置情報、及び地図データベース４の地図情報に基づいて、地図上におけるハイブリッド車両Ｖの位置（以下、適宜「車両位置」と称する）を認識する。なお、車両位置認識部１１は、ナビゲーションシステム５で用いられる車両位置を該ナビゲーションシステム５から取得して認識してもよい。車両位置認識部１１は、道路等の外部に設置されたセンサで車両Ｖの車両位置が測定され得る場合、このセンサから通信によって車両位置を取得してもよい。

外部状況認識部１２は、外部センサ１の検出結果（例えば、メラの撮像情報、レーダー又はライダーの障害物情報等）に基づいて、ハイブリッド車両Ｖの外部状況を認識する。外部状況は、例えばハイブリッド車両Ｖに対する走行車線の白線の位置若しくは車線中心の位置及び道路幅、道路の形状（例えば、走行車線の曲率、外部センサの１の見通し推定に有効な路面の勾配変化、うねり等）、ハイブリッド車両Ｖの周辺の障害物の状況（例えば、固定障害物と移動障害物とを区別する情報、ハイブリッド車両Ｖに対する障害物の位置、ハイブリッド車両Ｖに対する障害物の移動方向、ハイブリッド車両Ｖに対する障害物の相対速度等）を含む。また、外部センサ１の検出結果と地図情報とを照合することにより、ＧＰＳ受信部２等で取得されるハイブリッド車両Ｖの位置及び方向の精度を補うようにしてもよい。

走行状態認識部１３は、内部センサ３の検出結果（例えば、車速センサの車速情報、加速度センサの加速度情報、ヨーレートセンサのヨーレート情報等）に基づいて、ハイブリッド車両Ｖの走行状態を認識する。ハイブリッド車両Ｖの走行状態には、例えば車速、加速度、ヨーレートが含まれる。

走行計画生成部１４は、例えばナビゲーションシステム５で演算された目標ルート、車両位置認識部１１で認識された車両位置、及び外部状況認識部１２で認識されたハイブリッド車両Ｖの外部状況（車両位置、方位を含む）に基づいて、ハイブリッド車両Ｖの進路を生成する。進路は、目標ルートにおいてハイブリッド車両Ｖが進む軌跡である。走行計画生成部１４は、目標ルート上においてハイブリッド車両Ｖが安全、法令遵守、走行効率等の基準に照らして好適に走行するように進路を生成する。このとき、走行計画生成部１４は、ハイブリッド車両Ｖの周辺の障害物の状況に基づき、障害物との接触を回避するようにハイブリッド車両Ｖの進路を生成することは言うまでもない。

走行計画生成部１４は、生成した進路に応じた走行計画を生成する。即ち、走行計画生成部１４は、少なくともハイブリッド車両Ｖの周辺情報樽外部状況と地図データベース４の地図情報とに基づいて、予め設定された目標ルートに沿った走行計画を生成する。なお、走行計画は、目標ルートに沿った進路をハイブリッド車両Ｖが走行する際における、ハイブリッド車両Ｖの車速、加減速度及び操舵トルク等の推移を示すデータとしてもよい。走行計画は、ハイブリッド車両Ｖの速度パターン、加減速度パターン、操舵パターンを含んでいてもよい。ここでの走行計画生成部１４は、旅行時間（ハイブリッド車両Ｖが目的地に到着するまでに要される所要時間）が最も小さくなるように、走行計画を生成してもよい。

ちなみに、速度パターンとは、例えば進路上に所定間隔（例えば１ｍ間隔）で設定された目標制御位置に対して、目標制御位置ごとに時間に関連づけられて設定された目標車速からなるデータである。加減速度パターンとは、例えば進路上に所定間隔（例えば１ｍ間隔）で設定された目標制御位置に対して、目標制御位置ごとに時間に関連づけられて設定された目標加減速度からなるデータである。操舵パターンとは、例えば進路上に所定間隔（例えば１ｍ間隔）で設定された目標制御位置に対して、目標制御位置ごとに時間に関連づけられて設定された目標操舵トルクからなるデータである。

走行制御部１５は、走行計画生成部１４で生成した走行計画に基づいて、ハイブリッド車両Ｖの走行を自動で制御する。走行制御部１５は、走行計画に応じた制御信号をハイブリッド車両Ｖの各部に出力する。これにより、走行制御部１５は、走行計画に沿ってハイブリッド車両Ｖが自動走行するように、ハイブリッド車両Ｖの走行を制御する。

横転判定部１６は、「走行状態判定手段」の一具体例であり、ハイブリッド車両Ｖが横転して走行不能な状態となっているか否かを判定する。横転判定部１６は、例えば車両位置認識部１１において認識されたハイブリッド車両Ｖの車両位置、外部状況認識部１２で認識されたハイブリッド車両Ｖの外部状況、及び走行状態認識部１３において認識されたハイブリッド車両Ｖの走行状態等に基づいて、ハイブリッド車両Ｖが横転しているか否かを判定する。横転判定部１６による具体的な横転の判定方法については後に詳述する。

システム停止処理部１７は、「回転数低下手段」の一具体例であり、横転判定部１６の判定結果（即ち、ハイブリッド車両Ｖが横転して走行不能な状態になっているか否か）に応じて、ハイブリッド車両Ｖのシステム停止処理（具体的には、モータジェネレータＭＧの回転数を停止させるための処理）を実行する。システム停止処理部１７が実行する具体的な処理の内容については後に詳述する。

＜自動運転制御処理＞
次に、図２を参照しながら、本実施形態に係る車両制御装置であるＥＣＵ１０が実行する自動運転制御処理について説明する。ここに図２は、本実施形態に係る車両制御装置による自動走行処理を示すフローチャートである。

図２において、ＥＣＵ１０は、例えば運転者がナビゲーションシステム５で目的地を設定し、自動運転を開始させる入力操作をＨＭＩ６に行うと、以下の自動走行処理を所定周期で繰り返し実行する。

先ず、車両位置認識部１１により、ＧＰＳ受信部２で受信したハイブリッド車両Ｖの位置情報及び地図データベース４の地図情報から、ハイブリッド車両Ｖの車両位置が認識される。また、外部状況認識部１２により、外部センサ１の検出結果から、ハイブリッド車両Ｖの外部状況が認識される。更に、走行状態認識部１３により、内部センサ３の検出結果から、ハイブリッド車両の走行状態が認識される（ステップＳ１）。

続いて、走行計画生成部１４により、ナビゲーションシステム５の目標ルート、並びに上記ステップＳ１で認識されたハイブリッド車両Ｖの車両位置、外部状況及び走行状態から、ハイブリッド車両Ｖの走行計画が生成される（ステップＳ２）。

続いて、走行制御部１５により、生成された走行計画に沿ってハイブリッド車両Ｖが走行するように、ハイブリッド車両Ｖの走行が制御される（ステップＳ３）。ステップＳ３の処理が終了すると、次周期の自動運転制御処理へ移行する。

以上説明した自動運転制御処理の結果、ハイブリッド車両Ｖが目的地に到着した場合には、自動運転が終了する。或いは、自動運転制御処理中に自動運転を停止させる入力操作が運転者によりＨＭＩ６に行われた場合にも、自動運転は終了する。

＜安全制御処理＞
次に、図３から図５を参照しながら、本実施形態に係る車両制御装置であるＥＣＵ１０が実行する安全制御処理について説明する。ここに図３は、本実施形態に係る車両制御装置による安全制御処理を示すフローチャートである。また図４は、自動走行時に用いられる２つの座標系を示す斜視図であり、図５は、車両横転時の２つの座標系のずれを示す斜視図である。

図３に示すように、ＥＣＵ１０は、既に説明した自動運転制御処理中おいて、ハイブリッド車両Ｖが走行不能な状態になった場合に安全を確保するための安全制御処理を実行する。ＥＣＵ１０では、安全制御処理が実行可能な状態であるか否かを判断するために、先ず自動運転による周辺認識機能が作動中であるか否かが判定される（ステップＳ１１）。具体的には、車両位置認識部１１による車両位置の認識、外部状況認識部１２による外部状況の認識、及び走行状態認識部１３による走行状態の認識が行われているか否かが判定される。なお、自動運転による周辺認識機能が作動中でないと判定された場合（ステップＳ１１：ＮＯ）、以降の処理は省略される。

自動運転による周辺認識機能が作動中であると判定された場合（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、例えば外部状況認識部１２により、ハイブリッド車両Ｖが走行している走行路面を基準とした座標系（以下、適宜「走行路面座標系」と称する）が取得される（ステップＳ１２）。また、例えば車両位置認識部１１により、ハイブリッド車両Ｖの向きを基準とした座標系（以下、適宜「車両座標系」と称する）が取得される（ステップＳ１３）。

図４に示すように、走行路面座標系は、ハイブリッド車両Ｖが走行している路面を平面とした場合の進行方向をＸｒ軸、平面上でＸｒ軸と直交する方向Ｙｒ軸、Ｘｒ軸及びＹｒ軸に夫々直交する方向をＺｒ軸とする座標系である。走行路面座標系は、例えば地図データベース４が記憶している地図データ等に基づいて取得される。

一方、車両座標系は、ハイブリッド車両Ｖの前後方向をＸｖ軸、左右方向をＹｖ軸、Ｘｖ軸及びＹｖ軸に夫々直交する方向をＺｖ軸とする座標系である。車両座標系は、例えば外部センサ１及び内部センサ３の検出結果、及びＧＰＳ受信部２の受信結果等に基づいて取得される。

なお、図を見てもわかるように、ハイブリッド車両Ｖが正常に走行している場合には、走行路面座標系と車両座標系とは概ね一致する。即ち、Ｘｒ軸及びＸｖ軸には大きいずれは生じない。同様に、Ｙｒ軸及びＹｖ軸、並びにＺｒ軸及びＺｖ軸にも大きいずれは生じない。しかしながら、ハイブリッド車両Ｖが予期せぬ走行不能な状態になった場合には、走行路面座標系と車両座標系とに大きなずれが生じ得る。

図５に示すように、ハイブリッド車両Ｖが横転してしまうと、車両座標系が走行路面座標系に対して大きくずれることになる。ここで特に、ハイブリッド車両Ｖの横転時には、車両座標系の法線方向であるＺｖ軸が、走行路面座標系の法線方向の軸であるＺｒ軸に対して大きくずれることになる。このため、本実施形態では、車両座標系のＺｖ軸と走行路面座標系のＺｒ軸とのずれの大きさに基づいて、ハイブリッド車両Ｖの横転を判定する。

図３に戻り、横転判定部１６では、ハイブリッド車両Ｖの横転を判定するために、車両座標系のＺｖ軸と走行路面座標系のＺｒ軸と差ΔＺが算出される（ステップＳ１４）。そして、横転判定部１６では、ΔＺが所定値以上であるか否かが判定される（ステップＳ１５）。なお、所定値とは、通常の走行では想定できないほどに大きく車両が傾いていることを判定するための閾値であり、例えば路面の凹凸等に起因するハイブリッド車両Ｖの一時的な傾きをマージンとして考慮した値が設定される。

ΔＺが所定値以上でない場合（ステップＳ１５：ＮＯ）、ハイブリッド車両Ｖは横転していないと判断され、以降の処理は省略される。一方で、ΔＺが所定値以上である場合（ステップＳ１５：ＹＥＳ）、ハイブリッド車両Ｖは横転している可能性があると判断され、ΔＺが所定値以上である状態が所定時間以上継続しているか否かが更に判定される（ステップＳ１６）。なお、所定時間は、「第２所定時間」の一具体例であり、ハイブリッド車両Ｖが傾いた状態から復帰できない状態であるか否かを判定するための閾値であり、ハイブリッド車両Ｖの一時的な傾きを横転として後検出しないために設定される。

ΔＺが所定値以上である状態が所定時間以上継続していないと判定された場合（ステップＳ１６：ＮＯ）、再びＳ１５の処理が実行される。このため、ΔＺが所定値以上である状態が所定時間継続することなく、ΔＺが所定値未満になった場合、以降の処理は省略されることになる。一方で、ΔＺが所定値以上である状態が所定時間以上継続していると判定された場合（ステップＳ１６：ＹＥＳ）、ハイブリッド車両Ｖは横転していると判断される。

ちなみに、上述した所定時間は固定値でなくともよく、例えばΔＺの大きさ（言い換えれば、ハイブリッド車両Ｖの傾き）に応じて調整されてもよい。具体的には、ハイブリッド車両Ｖの傾きが大きい場合には、所定時間が短めに設定されるとよい。この場合、ΔＺが所定値以上ずれている期間が比較的短い時間であっても、ハイブリッド車両Ｖが横転して走行不能であると判定される。よって、復帰が難しいことが想定される程度にまでハイブリッド車両Ｖが大きく傾いている場合には、比較的早い段階でハイブリッド車両Ｖが走行不能であると判定される。

他方、ハイブリッド車両Ｖの傾きが小さい場合には、所定時間が長めに設定されるとよい。この場合、ΔＺが所定値以上ずれている期間が十分に長い時間継続した場合に、ハイブリッドＶ車両が横転して走行不能であると判定される。よって、復帰できる可能性が高いと想定できる程度にハイブリッド車両Ｖが小さく傾いている場合には、比較的長い時間が経過しなければハイブリッド車両Ｖが走行不能であると判定されない。

上述したように、横転判定部１６は、ハイブリッド車両Ｖの傾きを利用して横転を判定する。ただし、このような判定手法はあくまで一例であり、他の手法を利用してハイブリッド車両Ｖの横転を判定してもよい。例えば、横転判定部１６は、ハイブリッド車両Ｖの駆動輪が継続して路面と接触していない状態であるか否か、或いは障害物と接触しているか否か等の情報を利用して、ハイブリッド車両Ｖの横転を判定することもできる。

横転判定部１６において、ハイブリッド車両Ｖが横転していると判断されると、システム停止処理部１７により、モータジェネレータＭＧの回転数が所定回転数以上であるか否かが判定される（ステップＳ１７）。なお、所定の回転数は、ハイブリッド車両Ｖが走行不能な状態において、安全上の不都合が発生してしまう程度にモータジェネレータＭＧの回転数が高いか否かを判定するための閾値である。安全上の不都合としては、例えばハイブリッド車両Ｖが横転して走行不能な状態となった後においても、モータジェネレータＭＧの回転数が高回転のまま維持され、その結果、横転したハイブリッド車両Ｓの駆動輪が空転し続けることになり、車内から脱出しようとする人、或いは救助者の行動を妨げてしまうことが想定される。また、駆動力が出力されない場合であっても、モータジェネレータＭＧを駆動するための高電圧が印加され続けることにより、感電や放電火花が発生する可能性もある。

モータジェネレータＭＧの回転数が所定回転数以上でないと判定された場合（ステップＳ１７：ＮＯ）、上述した不都合が発生する可能性は低いと判断され、以降の処理は省略される。一方で、モータジェネレータＭＧの回転数が所定回転数以上であると判定された場合（ステップＳ１７：ＹＥＳ）、上述した不都合が発生する可能性が高いと判断され、システム停止処理部１７によりシステム停止処理が実行される（ステップＳ１８）。

システム停止処理では、モータジェネレータＭＧに対する指令値が、回転数目標値を所定回転数未満にする値に変更される。また、ＭＧメカブレーキ９により、モータジェネレータＭＧに対する機械的な減速が行われる。これにより、モータジェネレータＭＧの回転数は所定回転数未満にまで低下させられ、ハイブリッド車両Ｖを好適に安全な状態へと移行することができる。

システム停止処理では更に、ＰＣＵ７内のフィルタコンデンサの放電処理が実施される。また、ＳＭＲが遮断され、バッテリ８からモータジェネレータＭＧに対する電力供給経路が遮断される。これにより、駆動用の比較的高い電圧がモータジェネレータＭＧに対して印加され続けることを防止することができる。

以上のように、ＥＣＵ１０が実行する安全制御処理によれば、自動運転中にハイブリッド車両Ｖが横転してしまった場合であっても、その後の乗員や救助者の安全を好適に確保することができる。なお、運転者がハイブリッド車両Ｖの運転操作をしている場合には、ハイブリッド車両Ｖが走行不能となった時点で運転操作が中止されるため、モータジェネレータＭＧの回転数は自動的に所定回転数以下まで低下すると考えられる。しかしながら、自動運転時には、運転者の操作によらずにモータジェネレータＭＧが回転されることがあるため、ハイブリッド車両Ｖが走行不能となった場合でも、モータジェネレータＭＧの回転数が維持される可能性がある。よって、自動運転を実現可能なハイブリッド車両Ｖにおいては、上述した安全制御処理が極めて有効である。

＜予測安全制御処理＞
次に、図６を参照しながら、本実施形態に係る車両制御装置であるＥＣＵ１０が実行する予測安全制御処理について説明する。ここに図６は、本実施形態に係る車両制御装置による予測安全制御処理を示すフローチャートである。

図６に示すように、ＥＣＵ１０は、自動運転制御処理中おいて、ハイブリッド車両Ｖが走行不能な状態になることを予測して、予測安全制御処理（即ち、実際にハイブリッド車両Ｖが走行不能な状態になる前に実行される安全制御処理）を実行してもよい。

予測安全制御処理では、先ず外部状況認識部１２により、ハイブリッド車両Ｖの周辺に存在する障害物が検出される（ステップＳ２１）。そして、検出された障害物に、予期せぬ障害物が含まれているか否かが判定される（ステップＳ２２）。なお、予期せぬ障害物とは、例えば対向車線からはみ出してきた対向車や、飛び出してきた歩行者等、地図データ等から事前に予測し得ない障害物であり、例えばカメラの撮像画像やセンサの検出結果等から検出される。

予期せぬ障害物が検出されなかった場合（ステップＳ２２：ＮＯ）、以降の処理は省略される。一方で、予期せぬ障害物が検出された場合（ステップＳ２２：ＹＥＳ）、その後の回避行動でハイブリッド車両Ｖが走行不能な状態となるのを回避できるか否かが判定される（ステップＳ２３）。即ち、予期せぬ障害物が検出された場合、ハイブリッド車両Ｖは走行制御部１５により何らかの回避行動（例えば、ブレーキ制御や操舵角制御等）を実行するように制御されるが、そのような回避行動によって、予期せぬ障害物との衝突及びハイブリッド車両Ｖの横転等が回避できるか否かが判定される。

上述した判定は、自動運転に用いられる各種データを利用して行われる。具体的には、車両位置認識部１１によって認識される車両位置、外部状況認識部１２によって認識される外部状況、及び走行状態認識部によって認識される走行状態を総合的に考慮して、判定が行われる。このように自動運転に用いられる各種データを利用すれば、予期せぬ障害物による走行不能を回避できるか否かを正確に判定することができる。言い換えれば、自動運転に用いられる各種データがないとすれば、判定精度は低下してしまうおそれがある。よって、自動運転に用いられる各種データを利用する上記判定は極めて効率的なものである。

回避行動によって予期せぬ障害物による走行不能を回避できると判定された場合（ステップＳ２３：ＹＥＳ）、そのまま回避行動が実行され（ステップＳ２５）、予期せぬ障害物との衝突回避等が実現される。一方で、回避行動によって予期せぬ障害物による走行不能を回避できないと判定された場合（ステップＳ２３：ＮＯ）、回避行動と共に、システム停止処理部１７によるシステム停止処理が実行される（ステップＳ２４）。即ち、直後にハイブリッド車両Ｖが走行不能な状態になってしまうことを予測して、予めモータジェネレータＭＧの回転数の低下制御、及びモータジェネレータＭＧへの電力供給の停止制御が実行される。これにより、極めて早い段階で安全な状態への移行を開始することができ、より好適に乗員や救助やの安全を確保することが可能となる。

なお、システム停止処理が回避行動の妨げになってしまうような場合には、システム停止処理の一部を中止して、回避行動を優先させるようにしてもよい。

以上説明したように、本実施形態に係る車両制御装置によれば、自動運転に用いられる各種データを利用して安全制御処理が実行される。よって、ハイブリッド車両Ｖが走行不能になった場合でも、極めて好適に安全を確保することが可能である。

本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う車両制御装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。

１ 外部センサ
２ ＧＰＳ受信部
３ 内部センサ
４ 地図データベース
５ ナビゲーションシステム
６ ＨＭＩ
７ ＰＣＵ
８ バッテリ
９ ＭＧメカブレーキ
１０ ＥＣＵ
１１ 車両位置認識部
１２ 外部状況認識部
１３ 走行状態認識部
１４ 走行計画性西部
１５ 走行制御部
１６ 横転判定部
１７ システム停止処理部
ＥＮＧ エンジン
ＭＧ モータジェネレータ
Ｖ 車両

Claims (6)

1. 電動機を動力源として備えており、運転者の入力なしで自律走行可能な自動運転モードを実現可能な車両を制御する車両制御装置であって、
   現時点又は前記現時点から所定期間経過時点において前記車両が走行可能な状態であるか否かを、前記自動運転モード時に用いる前記車両と周囲の環境との位置関係を表すデータに基づいて判定する走行状態判定手段と、
   前記現時点又は前記所定期間経過時点において前記車両が走行不能な状態であると判定され、且つ、前記電動機の回転数が所定回転数以上である場合に、前記電動機の回転数を低下させる回転数低下手段と
   を備えることを特徴とする車両制御装置。
2. 前記回転数低下手段は、
   前記電動機の回転数目標値を前記所定回転数未満にする指令値を与える指令手段、
   前記電動機を摩擦力により減速させるブレーキ手段、
   前記電動機の駆動回路のリレーを解放する開放手段
   の少なくとも１つを有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. 前記走行不能な状態とは、前記車両のいずれかの駆動輪が路面と第１所定時間以上接触していない状態、又は前記車両が他の物体と接触して走行不可能な状態であることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両制御装置。
4. 前記走行状態判定手段は、前記車両の向きを基準とする座標系と、前記車両の走行路面を基準とする座標系とで、法線方向の軸が所定値以上ずれている場合に、前記車両が走行不能であると判定することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の車両制御装置。
5. 前記走行状態判定手段は、前記法線方向の軸が所定値以上ずれている状態が、第２所定時間以上継続した場合に、前記車両が走行不能であると判定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. 前記走行状態判定手段は、前記法線方向の軸のずれが大きいほど、前記第２所定時間を短くすることを特徴とする請求項５に記載の車両制御装置。

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