JP2019209737A - 車両および制御方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】自動運転車両において挙動特性の変化を自動認識可能な技術を提供すること。【解決手段】自動運転と手動運転とを切り替え可能な車両であって、車両の挙動を検知する検知手段と、前記車両の運転に関わる運転入力量及び該運転入力量に対応した前記車両の挙動の前記検知手段の検知結果と、前記車両の挙動特性の基準を示す基準情報とに基づいて、前記車両の挙動特性の変化を監視する監視手段と、を備える。【選択図】図3
Description
本発明は、自動運転車両に関する。
車両の自動運転は運転者の負担軽減に寄与する。しかし、自動運転よりも手動運転の方が適している場合がある。そこで、自動運転と手動運転とを切り替え可能な制御装置が提案されている。特許文献1には自動運転中に、所定の条件を満たしていない場合に、運転者に自動運転の解除を促す通知を行う技術が提案されている。
ところで、車両はその使用に従って、運転者の運転操作量や、アクチュエータに対する制御ユニットの制御量といった運転入力量に対する車両の出力特性(挙動特性)が変化する場合がある。例えば、部品同士のなじみや部品の性能低下が生じて初期の挙動特性が変化する場合がある。運転入力量に対して車両の挙動特性が変化しても、手動運転においては運転者がこれを補うことが可能である。一方、自動運転においては、車両の挙動特性が変化してしまうと制御の目標とする走行結果を得ることが困難な場合がある。
本発明の目的は、車両の挙動特性の変化を自動認識可能な技術を提供することにある。
本発明によれば、
自動運転と手動運転とを切り替え可能な車両であって、
車両の挙動を検知する検知手段と、
前記車両の運転に関わる運転入力量及び該運転入力量に対応した前記車両の挙動の前記検知手段の検知結果と、前記車両の挙動特性の基準を示す基準情報とに基づいて、前記車両の挙動特性の変化を監視する監視手段と、を備える、
ことを特徴とする車両が提供される。
自動運転と手動運転とを切り替え可能な車両であって、
車両の挙動を検知する検知手段と、
前記車両の運転に関わる運転入力量及び該運転入力量に対応した前記車両の挙動の前記検知手段の検知結果と、前記車両の挙動特性の基準を示す基準情報とに基づいて、前記車両の挙動特性の変化を監視する監視手段と、を備える、
ことを特徴とする車両が提供される。
また、本発明によれば、
自動運転と手動運転とを切り替え可能な車両であって、
運転者の運転操作量を検知する検知手段と、
前記手動運転において前記車両の自動運転に関わる仮想制御量をシミュレーションし、前記仮想制御量と前記検知手段が検知した前記運転操作量とを比較することにより、前記車両の挙動特性の変化を監視する監視手段と、を備える、
ことを特徴とする車両が提供される。
自動運転と手動運転とを切り替え可能な車両であって、
運転者の運転操作量を検知する検知手段と、
前記手動運転において前記車両の自動運転に関わる仮想制御量をシミュレーションし、前記仮想制御量と前記検知手段が検知した前記運転操作量とを比較することにより、前記車両の挙動特性の変化を監視する監視手段と、を備える、
ことを特徴とする車両が提供される。
また、本発明によれば、
自動運転と手動運転とを切り替え可能な車両の制御方法であって、
車両の挙動を検知する検知工程と、
前記車両の運転に関わる運転入力量及び該運転入力量に対応した前記車両の挙動の前記検知工程の検知結果と、前記車両の挙動特性の基準を示す基準情報とに基づいて、前記車両の挙動特性の変化を監視する監視工程と、を備える、
ことを特徴とする制御方法が提供される。
自動運転と手動運転とを切り替え可能な車両の制御方法であって、
車両の挙動を検知する検知工程と、
前記車両の運転に関わる運転入力量及び該運転入力量に対応した前記車両の挙動の前記検知工程の検知結果と、前記車両の挙動特性の基準を示す基準情報とに基づいて、前記車両の挙動特性の変化を監視する監視工程と、を備える、
ことを特徴とする制御方法が提供される。
また、本発明によれば、
自動運転と手動運転とを切り替え可能な車両の制御方法であって、
運転者の運転操作量を検知する検知工程と、
前記手動運転において前記車両の自動運転に関わる仮想制御量をシミュレーションし、前記仮想制御量と前記検知工程で検知した前記運転操作量とを比較することにより、前記車両の挙動特性の変化を監視する監視工程と、を備える、
ことを特徴とする制御方法が提供される。
自動運転と手動運転とを切り替え可能な車両の制御方法であって、
運転者の運転操作量を検知する検知工程と、
前記手動運転において前記車両の自動運転に関わる仮想制御量をシミュレーションし、前記仮想制御量と前記検知工程で検知した前記運転操作量とを比較することにより、前記車両の挙動特性の変化を監視する監視工程と、を備える、
ことを特徴とする制御方法が提供される。
本発明によれば、車両の挙動特性の変化を自動認識可能な技術を提供することができる。
<第一実施形態>
図1は、本発明の一実施形態に係る車両V及びその制御装置1のブロック図である。制御装置1は、車両Vを制御する。図1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。
図1は、本発明の一実施形態に係る車両V及びその制御装置1のブロック図である。制御装置1は、車両Vを制御する。図1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。
本実施形態の車両Vは、例えばパラレル方式のハイブリッド車両である。この場合、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は、内燃機関、モータおよび自動変速機から構成することができる。モータは車両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1>
図1を参照して制御装置1の構成について説明する。制御装置1は、ECU群(制御ユニット群)2を含む。ECU群2は、互いに通信可能に構成された複数のECU20〜28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、統合することが可能である。なお、図1においてはECU20〜28の代表的な機能の名称を付している。例えば、ECU20には「運転制御ECU」と記載している。
図1を参照して制御装置1の構成について説明する。制御装置1は、ECU群(制御ユニット群)2を含む。ECU群2は、互いに通信可能に構成された複数のECU20〜28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、統合することが可能である。なお、図1においてはECU20〜28の代表的な機能の名称を付している。例えば、ECU20には「運転制御ECU」と記載している。
ECU20は、車両Vの自動運転を含む走行支援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)、操舵および制動を、運転者の操作を要せずに自動的に行う。また、ECU20は、手動運転において、例えば、衝突軽減ブレーキ、車線逸脱抑制等の走行支援制御を実行可能である。衝突軽減ブレーキは、前方の障害物との衝突可能性が高まった場合にブレーキ装置51の作動を指示して衝突回避を支援する。車線逸脱抑制は、車両Vが走行車線を逸脱する可能性が高まった場合に、電動パワーステアリング装置41の作動を指示して車線逸脱を支援する。
ECU21は、車両Vの周囲状況を検知する検知ユニット31A、31B、32A、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。本実施形態の場合、検知ユニット31A、31Bは、車両Vの前方を撮影するカメラであり(以下、カメラ31A、カメラ31Bと表記する場合がある。)、車両Vのルーフ前部でフロントウィンドウの車室内側に取り付けられている。カメラ31A、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32Aは、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。検知ユニット32Bは、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、後部各隅部に一つずつ設けられている。
ECU22は、電動パワーステアリング装置41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41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41は、操舵操作のアシストあるいは前輪を自動操舵するための駆動力(操舵アシストトルクと呼ぶ場合がある。)を発揮するモータを含む駆動ユニット41a、操舵角センサ41b、運転者が負担する操舵トルク(操舵負担トルクと呼び、操舵アシストトルクと区別する。)を検知するトルクセンサ41c等を含む。操舵角センサ41bは、操舵に関する運転者の運転操作量を検知可能である。ECU22は、また、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。
ECU23は、油圧装置42を制御する制動制御ユニットである。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42に伝達される。油圧装置42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、ECU23は油圧装置42が備える電磁弁等の駆動制御を行う。また、制動時にECU23Bはブレーキランプ43B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。
ECU23および油圧装置23は電動サーボブレーキを構成することができる。ECU23は、例えば、4つのブレーキ装置51による制動力と、パワープラント50が備えるモータの回生制動による制動力との配分を制御することができる。ECU23は、また、四輪それぞれに設けられた車輪速センサ38、車両Vの回転運動を検知するジャイロセンサ(ヨーレートセンサ)33a、車両Vの加速度、減速度を検知する加速度センサ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ことも可能である。
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。ECU24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。
ECU25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やインストルメントパネルに設けられる表示装置、或いは、音声出力装置を含む。更に、振動装置を含んでもよい。ECU25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、車両Vの状態に関する情報を情報出力装置43Aに出力させる。
ECU26は、車外に情報を報知する情報出力装置44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44は方向指示器(ハザードランプ)である。ECU26は、方向指示器として情報出力装置44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44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。
ECU27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ECU27を一つ割り当てているが、内燃機関、モータおよび自動変速機のそれぞれにECUを一つずつ割り当ててもよい。ECU27は、例えば、アクセルペダルAPに設けた操作量検知センサ34aやブレーキペダルBPに設けた操作量検知センサ34bの検知結果等に対応して、内燃機関やモータの出力を制御したり、自動変速機の変速段を切り替える。操作量検知センサ34aは、アクセル開度に関する運転者の運転操作量を検知するセンサであり、操作量検知センサ34bは、制動に関する運転者の運転操作量を検知するセンサである。なお、自動変速機には車両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。
ECU28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。ECU28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33は車両Vの回転運動を検知するため、そ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、ECU28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45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。
<制御例>
制御装置1の制御例について説明する。図2はECU20が実行する運転制御のモード選択処理を示すフローチャートである。
制御装置1の制御例について説明する。図2はECU20が実行する運転制御のモード選択処理を示すフローチャートである。
S1では運転者からモードの選択操作があったか否かを判定する。運転者は例えば入力装置45に対する操作により、自動運転モードと手動運転モードとの切り替え指示が可能である。選択操作があった場合はS2へ進み、そうでない場合は処理を終了する。
S2では選択操作が自動運転を指示するものであるか否かを判定し、自動運転を指示するものである場合はS3へ進み、手動運転を指示するものである場合はS5へ進む。S3では自動運転モードの規制が設定されているか否かを判定する。規制の例については後述する。規制が設定されていない場合はS4へ進み、規制が設定されている場合はS5へ進む。
S4では自動運転モードが設定され、自動運転制御が開始される。S5では手動運転モードが設定され、手動運転制御が開始される。運転制御のモードに関する現在の設定はECU20から各ECU21〜28へ通知され、認識される。
手動運転制御では、運転者の運転操作にしたがって、車両Vの駆動、操舵、制動を行い、ECU20は、適宜、走行支援制御を実行する。自動運転制御では、ECU20がECU22、ECU23、ECU27に制御指令を出力し車両Vの操舵、制動、駆動を制御し、運転者の運転操作によらずに自動的に車両Vを走行させる。ECU20は、車両Vの走行経路を設定し、ECU28の位置認識結果や、物標の認識結果を参照して、設定した走行経路に沿って車両Vを走行させる。物標は、検知ユニット31A、31B、32A、32Bの検知結果に基づき認識される。
<挙動特性の監視>
自動運転制御においては、車両Vの運転を計画し、計画内容を実現するために必要なアクチュエータの制御量を設定する。そして、設定した制御量にてアクチュエータを駆動して行動計画を実現する。このような制御は、制御量とその制御量によって生じる車両Vの挙動との間の挙動特性に相関があることが前提となる。しかし、使用により、部品同士のなじみや部品の性能低下が生じて初期の挙動特性が変化する場合がある。
自動運転制御においては、車両Vの運転を計画し、計画内容を実現するために必要なアクチュエータの制御量を設定する。そして、設定した制御量にてアクチュエータを駆動して行動計画を実現する。このような制御は、制御量とその制御量によって生じる車両Vの挙動との間の挙動特性に相関があることが前提となる。しかし、使用により、部品同士のなじみや部品の性能低下が生じて初期の挙動特性が変化する場合がある。
図3(A)は挙動特性の変化の例を示す説明図である。同図は、工場出荷直後の車両V1と、車両V1を長期間使用した後の車両V1’の加速時の挙動の例を模式的に示している。同じ条件下で、アクセルペダルAPに対して、同じ操作量を与えたにも拘わらず、車両V1は高い加速を示し、車両V1’は低い加速を示している。車両V1’には性能低下による挙動特性の変化が生じていると言える。
挙動特性の変化が小さい場合は、自動運転における制御量の補正により対応できる。しかし、挙動特性の変化が大きくなると補正による対応も困難となり、自動運転において行動計画を実現することが困難な場合がある。そこで、本実施形態では車両Vの制御量に対する挙動特性の変化を監視して自動認識する。
図3(B)は挙動特性の変化を監視する仕組みの説明図である。本実施形態では、正常な挙動特性或いは正常な挙動特性の範囲を示す基準特性値を含む基準情報が準備される。基準特性値は、車両の運転に関わる運転入力量(入力)と、その運転入力量に対する車両Vの挙動(出力)との初期の相関を示す。初期の相関とは、車両Vの工場出荷時或いは車両Vの使用開始時における入力−出力の相関である。基準特性値は、車両Vのメーカが予め設定することができる。基準特性値は、また、車両Vの使用開始後の初期の期間において自動的に設定されるものであってもよく、例えば、車両Vをユーザが使用を開始してから所定の走行距離(例えば200km)を走行している間に、車両Vの各種のセンサによって実測された運転入力量と車両挙動とから設定されてもよい。
そして、運転入力量と対応する車両Vの挙動から特定される実挙動特性が基準特性値から逸脱しているか否かを判定することで、挙動特性の変化を監視することができる。例えば、図3(B)において、実挙動特性C1、C2は基準特性値からずれているものの、ずれ量が小さいので制御量の補正により対応し、実挙動特性C3は基準特性値からのずれ量が大きいので車両Vの性能低下と判定することができる。
車両Vの挙動特性としては、加速特性、制動特性、操舵特性を挙げることができる。監視の対象は3つ全部であってもよいし、1つ又は2つであってもよい。これら各特性における運転入力量と、その運転入力量に対する車両Vの挙動である出力としては、以下のものを挙げることができる。なお、いずれの場合も、基準特性値が規定された運転条件、制御条件等と同一条件下で収集された実運転入力量と実車両挙動を基準特性値と比較することにより、車両Vの挙動特性の変化を監視することができる。
加速特性の場合、運転入力量としては、手動運転時に挙動特性を監視する場合は、アクセルペダルAPに対する運転操作量(操作量検知センサ34aの検知結果)を挙げることができる。自動運転時に挙動特性を監視する場合は、ECU27が出力するパワープラント50の内燃機関やモータに関する駆動制御量を挙げることができる。運転入力量に対応する車両Vの挙動である加速度は、加速度センサ33b或いは車輪速センサ38で検知することができる。
制動特性の場合、運転入力量としては、手動運転時に挙動特性を監視する場合は、ブレーキペダルBPに対する運転操作量(操作量検知センサ34bの検知結果)を挙げることができる。自動運転時に挙動特性を監視する場合は、ECU23が出力するブレーキ装置51(油圧装置42)に関する駆動制御量を挙げることができる。運転入力量に対応する車両Vの挙動である制動度合は加速度センサ33b或いは車輪速センサ38で検知することができる。
操舵特性の場合、運転入力量としては、手動運転時に挙動特性を監視する場合は、ステアリングホイールSTに対する運転操作量(操舵角センサ41bの検知結果)を挙げることができる。自動運転時に挙動特性を監視する場合は、ECU22が出力する駆動ユニット41aに対する駆動制御量を挙げることができる。運転入力量に対応する車両Vの挙動である旋回度合(角速度或いは旋回量)は、ジャイロセンサ33aで検知することができる。
なお、運転入力量に対する車両Vの挙動の現出はタイムラグがある場合がある。どの時点の車両Vの挙動を運転入力量に対する挙動とみなすかについては、例えば、運転入力量の入力後、所定の時間内における最大値としたり、或いは、運転入力量の入力後の車両Vの挙動が過渡期を過ぎたとみなせる時点での検知値としてもよい。
次に、基準情報の構成例について説明する。同じ運転入力量に対する車両Vの挙動は、車両Vの走行環境や駆動状態によって異なり得るため、基準情報は、走行環境や駆動状態の条件ごとに基準特性値が設定されたものであってもよい。条件別の挙動特性の変化を監視することができる。図4は基準情報の構成例を示す図である。
同図の基準情報は、加速特性、制動特性、操舵特性に大別されている。加速特性は条件1〜kの各条件について基準特性値が設定され、制動特性は条件1〜mの各条件について基準特性値が設定され、操舵特性は条件1〜nの各条件について基準特性値が設定されている。条件には、例えば、車両Vの車速域を含むことができる。加速特性や制動特性の場合、条件には例えば、自動変速機の状態(例えば減速比)を含むことができる。また、条件は検知可能であれば、路面状態、天候等を含んでもよい。
図4の例とは逆に、加速特性、制動特性、操舵特性の各基準特性値は、特定の条件において定義された1種類だけであってもよい。要するに、基準特性値と比較される制御量及び挙動特性のデータが、基準特性値が前提とする走行環境や駆動状態の条件下で収集されたデータであればよい。
次に、挙動特性の監視処理の例について説明する。図5は、挙動特性の監視処理の例を示すフローチャートである。同図の処理は、例えば、ECU20が実行することができるが、監視専用のECUを設け、当該ECUが処理を行ってもよい。
挙動特性の監視は、手動運転、自動運転のいずれにおいても行ってもよいが、図5の例では手動運転の際に実行される監視処理の例を示している。車両Vの挙動特性の変化に対して、人間である運転者は比較的柔軟な対応が可能である。例えば、従前よりも車両Vの加速が悪くなっているとしても、運転者は自然とアクセルペダルAPをより強く踏み込む等の措置を行い、車両Vを円滑に運転することができる。そして、手動運転において車両Vの挙動特性の変化を自動認識することで、自動運転への切り替えを規制する等の措置を取ることができる。
S11では、運転者による運転操作量の検知結果と対応する挙動の検知結果とを保存する。例えば、加速特性を監視する場合、操作量検知センサ34aに対する操作量の増加があった場合、その検知結果と、加速度センサ33bの検知結果とをECU20の記憶デバイスに格納する。基準情報を図4に示したように条件ごとに分けている場合、その条件に対応する情報も関連付けて記憶デバイスに格納し、基準特性値との比較の際には条件に合致するデータを比較する。なお、こうした実測データは、多数のデータをロギングして収集してもよい。
S12では比較条件が成立したか否かを判定する。ここでは、S11で収集したデータと基準情報とを比較するタイミングが到来したか否かを判定する。例えば、S11で必要十分なデータが収集された場合に比較条件が成立したと判定する。或いは、予め定めた演算周期が到来したことにより比較条件が成立したと判定する。
S13ではS11で保存したデータと基準情報とを比較し、基準情報に対する車両Vの挙動特性の変化量を演算する。S14ではS13の比較の結果、車両Vの挙動特性の変化が閾値を超えたか否かを判定し、閾値を超えた場合は車両Vに大きな性能低下が発生しているとみなしてS15へ進み、閾値を超えていない場合は車両Vの性能が維持されているとみなしてS17へ進む。図6(A)及び図6(B)はS13及びS14における比較手法の一例を示している。
図6(A)は、運転入力量と対応する車両挙動の個々の実測データP1〜P3と基準特性値との差Dを演算する例を示している。実測データP1〜P3の各運転入力量に対する基準特性値における出力値と、実測データP1〜P3の挙動検知結果との差Dを予め設定されている閾値と比較する。差Dが閾値を超えている場合に車両Vに大きな性能低下が発生していると判定することができる。一つの実測データについて、差Dが閾値を超えている場合に車両Vに大きな性能低下が発生していると判定してもよいが、誤差を考慮して、所定数以上の実測データについて差Dが閾値を超えている場合に車両Vに大きな性能低下が発生していると判定してもよい。
図6(B)は、運転入力量と対応する車両挙動の多数の実測データから現在の挙動特性C4を近似計算する例を示している。基準特性値には閾値として許容範囲が設定されている。挙動特性C4が許容範囲外にある場合、車両Vに大きな性能低下が発生していると判定する。図示の例では挙動特性C4が許容範囲外にある。
図5に戻り、S15では車両Vの挙動特性が変化し、性能低下が生じていることを運転者に報知する。この報知は、音声あるいは画像表示により行うことができ、例えば、情報出力装置43Aにより行うことができる。報知には整備拠点において車両Vの点検を運転者に促す音声又は表示を含めることができる。整備拠点とは車両Vを取り扱うカーディーラー、整備工場等である。この報知は、車両Vが整備拠点に持ち込まれるまで、周期的に行ってもよい。
S16では自動運転に関する規制を設定する。規制の内容は、例えば、手動運転から自動運転への切り替えの禁止である。これにより、例えば、図2で説明したS3の処理において自動運転モードへの切り替えが許可されなくなり、手動運転モードが選択される。規制の内容は、また、例えば、自動運転への切り替えは許容するものの、自動運転での運転条件が課されるものであってもよい。例えば、速度制限、距離制限、連続運転時間制限である。
S14において性能が維持されていると判定した場合、S17において、自動運転時の制御量の補正の要否を判定する。補正の要否は、実測データが基準特性値の範囲内である場合は不要とし、実測データが基準特性値の範囲外であるが、閾値を超えていない場合に必要と判定することができる。補正が必要と判定した場合はS18へ進み、自動運転における制御量の補正量を設定する。補正量は、実測データと基準特性値との差分が小さくなるように適宜設定することができる。
次に、S16で自動運転に関する規制が設定された場合に、規制の解除は、整備拠点において車両Vの点検が行われたことを条件としてもよい。これにより、車両Vの点検を運転者に更に促すことができる。
規制の解除は、点検を行った整備拠点の作業者が専用端末を用いて制御装置1と通信を行い、所定の処理を行うことで可能となってもよい。図7(A)はその一例を示すフローチャートであり、例えば、ECU20が実行することができる。専用端末が制御装置1と通信可能となり、専用端末から解除処理の実行が要求される。その後、S21で特定のコードが専用端末から入力されたか否かを判定し、入力された場合はS22で規制を解除する。
以上のとおり、本実施形態では車両Vの挙動特性の変化を自動認識することができる。また、挙動特性の変化が大であれば車両Vの性能低下が生じているとみなして自動運転を規制することで、自動運転において行動計画の実現が困難となることを未然に防止できる。更に、運転者に報知を行うことで車両Vの点検を促すことができ、車両Vが走行不能となる前に、修理などの対処が可能となる。
<第二実施形態>
第一実施形態では手動運転中に、挙動特性の監視を行う例を説明したが、自動運転中に、または、自動運転中にも、挙動特性の監視を行ってもよい。図7(B)はその一例を示すフローチャートであり、例えば、ECU20又は監視専用のECUが実行する。
第一実施形態では手動運転中に、挙動特性の監視を行う例を説明したが、自動運転中に、または、自動運転中にも、挙動特性の監視を行ってもよい。図7(B)はその一例を示すフローチャートであり、例えば、ECU20又は監視専用のECUが実行する。
S11〜S18の処理は図5のS11〜S18の処理と同様である。但し、運転入力量は各ECUが出力する制御量である。本実施形態ではS14で性能低下と判定した場合に、自動運転の規制の一態様として、S19において手動運転への切り替えが含まれている。
S19では、例えば、運転者に自動運転から手動運転への切り替え(テイクオーバー)を要求する。この切替要求は例えば情報出力装置43Aに切替要求を表示することにより行うことができる。続いて、切替要求に運転者が同意したか否かを判定する。運転者は例えば入力装置45により同意の意思表示を行うことができる。運転者の同意があった場合、手動運転モードを設定する。運転者の同意がない場合、車両Vを徐々に減速し、安全な場所に停車してもよい。
以上のとおり、本実施形態では自動運転中に挙動特性の変化を監視し、挙動特性の変化が大であれば車両Vの性能低下が生じているとみなして自動運転から手動運転へ切り替える。これにより、車両Vの運転を継続可能としつつ、車両Vが走行不能となる前に、修理などの対処が可能となる。
<第三実施形態>
第一、第二実施形態では、基準情報と、実測データである運転入力量及び対応する車両Vの挙動の検知結果とを比較して、車両Vの挙動特性の変化を監視したが、比較対象はこれに限られない。手動運転において、自動運転をシミュレーションし、実測データである運転操作量と、シミュレーション結果である仮想制御量とを比較して車両Vの挙動特性の変化を監視してもよい。図8(A)及び図8(B)は本実施形態における、挙動特性の変化を監視する仕組みの説明図である。本実施形態の場合、基準情報は不要である。
第一、第二実施形態では、基準情報と、実測データである運転入力量及び対応する車両Vの挙動の検知結果とを比較して、車両Vの挙動特性の変化を監視したが、比較対象はこれに限られない。手動運転において、自動運転をシミュレーションし、実測データである運転操作量と、シミュレーション結果である仮想制御量とを比較して車両Vの挙動特性の変化を監視してもよい。図8(A)及び図8(B)は本実施形態における、挙動特性の変化を監視する仕組みの説明図である。本実施形態の場合、基準情報は不要である。
図8(A)は手動運転において、車両Vが右カーブを走行する直前の状態を示している。ここで、自動運転によって右カーブを車両Vに走行させた場合の仮想制御量をシミュレーションする。ここでは一例として、ステアリングホイールSTの仮想制御量(操舵量)を想定している。シミュレーションは例えばECU20が実行する。ECU20は、自動運転のときと同じアルゴリズムで車両Vの行動計画を設定する。例えば、地図情報あるいはカメラ31A、カメラ31Bが撮影した画像等に基づいて、車両Vの移動軌跡TJを演算する。そして、移動軌跡TJに沿って車両Vが移動するためのステアリングホイールSTの仮想操舵量R1(駆動ユニット41aに対する仮想制御量)を演算する。
図8(B)は手動運転において、車両Vが実際に走行している態様を模式的に示している。このときの運転者によるステアリングホイールSTの操作量(操舵量)をRとしている。車両Vが実質的に移動軌跡TJを走行した場合、仮想操舵量R1と操舵量Rとの差分を、車両Vの挙動特性の変化の指標とすることができる。
すなわち、車両Vの挙動特性の変化に対して、人間である運転者は比較的柔軟な対応が可能であるため、車両Vが初期の頃よりも曲がり難ければ、ステアリングホイールSTの操舵量を自然に増やす。車両Vの走行結果が実質的に同じでありながら、実操舵量Rと仮想操舵量R1との間に大きな差があれば、車両Vの挙動特性が大きく変化しているとみなすことができる。
図8(A)及び図8(B)は操舵特性の例を挙げたが、加速特性、減速特性も同様の手法により挙動特性の変化を監視することができる。例えば、加速特性であれば、シミュレーション結果と実質的に同一な実加速結果が得られたことを前提として、アクセルペダルAPに対する実操作量(操作量検知センサ34aの検知結果)と、ECU27が出力する仮想駆動制御量とを比較して挙動特性の変化を判定できる。また、減速特性であれば、シミュレーション結果と実質的に同一な実減速結果が得られたことを前提として、ブレーキペダルBPに対する実操作量(操作量検知センサ34bの検知結果)と、ECU23が出力する仮想駆動制御量とを比較して挙動特性の変化を判定できる。
図9は本実施形態における監視処理の例を示すフローチャートである。同図の処理は、手動運転モードにおいて、例えば、ECU20が実行することができるが、監視専用のECUを設け、当該ECUが処理を行ってもよい。
S31では、走行中の道路において、今後の行動計画を自動運転の際のアルゴリズムにしたがってシミュレーションし、車両Vの運転に関わる仮想制御量を演算する。シミュレーションのタイミングとしては、例えば、操舵特性の変化を監視する場合、コーナーの入口に車両Vが到達したタイミングを挙げることができる。加速特性の変化を監視する場合、交差点で停止し、発進する前のタイミングを挙げることができる。減速特性の変化を監視する場合、前方に赤信号が確認されたタイミングを挙げることができる。
S32は運転者の実際の運転操作量と、その後の車両Vの挙動とを検知する。検知するセンサについては第一実施形態で述べたとおり、加速特性であれば、操作量検知センサ34aと、加速度センサ33b或いは車輪速センサ38の組を挙げることができる。制動特性であれば、操作量検知センサ34bと加速度センサ33b或いは車輪速センサ38の組を挙げることができる。操舵特性であれば、操舵角センサ41bとジャイロセンサ33aの組を挙げることができる。
S33ではS32で検知した車両Vの挙動が、S31のシミュレーションでの車両Vの仮想挙動と実質的に同一か否かを判定する。例えば、同じ次元で数値化した実挙動と仮想挙動との差が予め設定された閾値以下であれば実質的に同一と判定する。実質的に同一と判定した場合はS34へ進み、実質的に同一でないとと判定した場合、実操作量と仮想制御量との比較に基づく挙動特性の変化の評価に適していないため、処理を終了する。
S34ではS32で検知した運転者の実運転操作量と、S31のシミュレーションでの仮想制御量との差が閾値を超えるか否かを判定する。例えば、同じ次元で数値化した実運転操作量と仮想制御量との差が予め設定された閾値を超える場合は車両Vに大きな性能低下が発生しているとみなしてS35へ進み、閾値を超えていない場合は車両Vの性能が維持されているとみなしてS37へ進む。
S35〜S38の処理は第一実施形態のS15〜S18の処理と同様である。簡単に述べるとS35では車両Vの挙動特性が変化し、性能低下が生じていることを運転者に報知する。報知には整備拠点において車両Vの点検を運転者に促す音声又は表示を含めることができる。S36では自動運転に関する規制を設定する。第一実施形態と同様、自動運転に関する規制は、整備拠点において車両Vの点検が行われたことを条件としてもよい(図7(A))。
S37では自動運転時の制御量の補正の要否を判定する。補正の要否は、同じ次元で数値化した実運転操作量と仮想制御量との差が予め設定された閾値を超える場合は補正が必要と判定し、閾値を超えない場合は補正が不要と判定する。S38ではS37における実運転操作量と仮想制御量との差分が小さくなるように適宜設定することができる。
以上のとおり、本実施形態では車両Vの挙動特性の変化を自動認識することができる。また、挙動特性の変化が大であれば車両Vの性能低下が生じているとみなして自動運転を規制することで、自動運転において行動計画の実現が困難となることを未然に防止できる。更に、運転者に報知を行うことで車両Vの点検を促すことができ、車両Vが走行不能となる前に、修理などの対処が可能となる。
<実施形態のまとめ>
1.上記実施形態の車両(例えばV)は、
自動運転と手動運転とを切り替え可能な車両であって、
車両の挙動を検知する検知手段(例えば33a,33b,38)と、
前記車両の運転に関わる運転入力量及び該運転入力量に対応した前記車両の挙動の前記検知手段の検知結果と、前記車両の挙動特性の基準を示す基準情報とに基づいて、前記車両の挙動特性の変化を監視する監視手段(例えば20,図5,図7)と、を備える。
1.上記実施形態の車両(例えばV)は、
自動運転と手動運転とを切り替え可能な車両であって、
車両の挙動を検知する検知手段(例えば33a,33b,38)と、
前記車両の運転に関わる運転入力量及び該運転入力量に対応した前記車両の挙動の前記検知手段の検知結果と、前記車両の挙動特性の基準を示す基準情報とに基づいて、前記車両の挙動特性の変化を監視する監視手段(例えば20,図5,図7)と、を備える。
この実施形態によれば、車両の挙動特性の変化を自動認識可能な技術を提供することができる。
2.上記実施形態では、
前記監視手段は、前記手動運転において前記車両の挙動特性の変化を監視し(例えば20,図5)、
前記運転入力量とは、前記手動運転における運転者の運転操作量である。
前記監視手段は、前記手動運転において前記車両の挙動特性の変化を監視し(例えば20,図5)、
前記運転入力量とは、前記手動運転における運転者の運転操作量である。
この実施形態によれば、手動運転において車両の挙動特性の変化を自動認識することで、自動運転への切り替えを規制する等の措置を取ることができる。
3.上記実施形態では、
前記監視手段は、前記検知結果と、前記基準情報で示される前記運転入力量に対する基準値との差が閾値を超えた場合に、前記車両に性能低下が生じていると判定する(例えばS14,図6(A)(B))。
前記監視手段は、前記検知結果と、前記基準情報で示される前記運転入力量に対する基準値との差が閾値を超えた場合に、前記車両に性能低下が生じていると判定する(例えばS14,図6(A)(B))。
この実施形態によれば、車両の挙動特性の変化が大きい場合は性能低下が生じているとみなして、その対処を運転者に促すこと等が可能となる。
4.上記実施形態では、
前記監視手段は、前記検知結果と、前記基準情報で示される前記運転入力量に対する基準値との差が閾値を超えた場合に、前記自動運転での運転制御を規制する(例えばS16,S20))。
前記監視手段は、前記検知結果と、前記基準情報で示される前記運転入力量に対する基準値との差が閾値を超えた場合に、前記自動運転での運転制御を規制する(例えばS16,S20))。
この実施形態によれば、自動運転において行動計画の実現が困難となることを未然に防止できる。
5.上記実施形態では、
前記監視手段は、前記検知結果と、前記基準情報で示される前記運転入力量に対する基準値との差が閾値を超えた場合に、運転者に対して整備拠点における前記車両の点検を促す報知を行う(例えばS15)。
前記監視手段は、前記検知結果と、前記基準情報で示される前記運転入力量に対する基準値との差が閾値を超えた場合に、運転者に対して整備拠点における前記車両の点検を促す報知を行う(例えばS15)。
この実施形態によれば、運転者に整備拠点における車両の点検を促すことができる。
6.上記実施形態では、
前記整備拠点において前記車両の点検が行われたことを条件として、前記自動運転が許可される(例えば図7(A))。
前記整備拠点において前記車両の点検が行われたことを条件として、前記自動運転が許可される(例えば図7(A))。
この実施形態によれば、運転者に整備拠点における車両の点検を促すことができる。
7.上記実施形態の車両(例えばV)は、
自動運転と手動運転とを切り替え可能な車両であって、
運転者の運転操作量を検知する検知手段(例えば34a,34b,41b)と、
前記手動運転において前記車両の自動運転に関わる仮想制御量をシミュレーションし(例えばS31)、前記仮想制御量と前記検知手段が検知した前記運転操作量とを比較することにより、前記車両の挙動特性の変化を監視する監視手段(例えば20,S34)と、を備える。
自動運転と手動運転とを切り替え可能な車両であって、
運転者の運転操作量を検知する検知手段(例えば34a,34b,41b)と、
前記手動運転において前記車両の自動運転に関わる仮想制御量をシミュレーションし(例えばS31)、前記仮想制御量と前記検知手段が検知した前記運転操作量とを比較することにより、前記車両の挙動特性の変化を監視する監視手段(例えば20,S34)と、を備える。
この実施形態によれば、車両の挙動特性の変化を自動認識可能な技術を提供することができる。
8.上記実施形態では、
前記監視手段は、前記仮想制御量と前記検知手段が検知した前記運転操作量との差が閾値を超えた場合に、前記車両に性能低下が生じていると判定する(例えばS34)。
前記監視手段は、前記仮想制御量と前記検知手段が検知した前記運転操作量との差が閾値を超えた場合に、前記車両に性能低下が生じていると判定する(例えばS34)。
この実施形態によれば、車両の挙動特性の変化が大きい場合は性能低下が生じているとみなして、その対処を運転者に促すこと等が可能となる。
9.上記実施形態では、
前記監視手段は、前記仮想制御量と前記検知手段が検知した前記運転操作量との差が閾値を超えた場合に、前記自動運転での運転制御を規制する(例えばS36)。
前記監視手段は、前記仮想制御量と前記検知手段が検知した前記運転操作量との差が閾値を超えた場合に、前記自動運転での運転制御を規制する(例えばS36)。
この実施形態によれば、自動運転において行動計画の実現が困難となることを未然に防止できる。
10.上記実施形態では、
前記監視手段は、前記仮想制御量と前記検知手段が検知した前記運転操作量との差が閾値を超えた場合に、運転者に対して整備拠点における前記車両の点検を促す報知を行う(例えばS35)。
前記監視手段は、前記仮想制御量と前記検知手段が検知した前記運転操作量との差が閾値を超えた場合に、運転者に対して整備拠点における前記車両の点検を促す報知を行う(例えばS35)。
この実施形態によれば、運転者に整備拠点における車両の点検を促すことができる。
11.上記実施形態では、
前記整備拠点において前記車両の点検が行われたことを条件として、前記自動運転が許可される(例えば図7(A))。
前記整備拠点において前記車両の点検が行われたことを条件として、前記自動運転が許可される(例えば図7(A))。
この実施形態によれば、運転者に整備拠点における車両の点検を促すことができる。
12.上記実施形態の制御方法は、
自動運転と手動運転とを切り替え可能な車両(例えばV)の制御方法であって、
車両の挙動を検知する検知工程(例えばS11)と、
前記車両の運転に関わる運転入力量及び該運転入力量に対応した前記車両の挙動の前記検知工程の検知結果と、前記車両の挙動特性の基準を示す基準情報とに基づいて、前記車両の挙動特性の変化を監視する監視工程(S13,S14)と、を備える。
自動運転と手動運転とを切り替え可能な車両(例えばV)の制御方法であって、
車両の挙動を検知する検知工程(例えばS11)と、
前記車両の運転に関わる運転入力量及び該運転入力量に対応した前記車両の挙動の前記検知工程の検知結果と、前記車両の挙動特性の基準を示す基準情報とに基づいて、前記車両の挙動特性の変化を監視する監視工程(S13,S14)と、を備える。
この実施形態によれば、車両の挙動特性の変化を自動認識可能な技術を提供することができる。
13.上記実施形態の制御方法は、
自動運転と手動運転とを切り替え可能な車両(例えばV)の制御方法であって、
運転者の運転操作量を検知する検知工程(例えばS32)と、
前記手動運転において前記車両の自動運転に関わる仮想制御量をシミュレーションし(例えばS31)、前記仮想制御量と前記検知工程で検知した前記運転操作量とを比較することにより、前記車両の挙動特性の変化を監視する監視工程(例えばS34)と、を備える。
自動運転と手動運転とを切り替え可能な車両(例えばV)の制御方法であって、
運転者の運転操作量を検知する検知工程(例えばS32)と、
前記手動運転において前記車両の自動運転に関わる仮想制御量をシミュレーションし(例えばS31)、前記仮想制御量と前記検知工程で検知した前記運転操作量とを比較することにより、前記車両の挙動特性の変化を監視する監視工程(例えばS34)と、を備える。
この実施形態によれば、車両の挙動特性の変化を自動認識可能な技術を提供することができる。
V 車両、1 車両用制御装置
Claims (13)
- 自動運転と手動運転とを切り替え可能な車両であって、
車両の挙動を検知する検知手段と、
前記車両の運転に関わる運転入力量及び該運転入力量に対応した前記車両の挙動の前記検知手段の検知結果と、前記車両の挙動特性の基準を示す基準情報とに基づいて、前記車両の挙動特性の変化を監視する監視手段と、を備える、
ことを特徴とする車両。 - 請求項1に記載の車両であって、
前記監視手段は、前記手動運転において前記車両の挙動特性の変化を監視し、
前記運転入力量とは、前記手動運転における運転者の運転操作量である、
ことを特徴とする車両。 - 請求項1に記載の車両であって、
前記監視手段は、前記検知結果と、前記基準情報で示される前記運転入力量に対する基準値との差が閾値を超えた場合に、前記車両に性能低下が生じていると判定する、
ことを特徴とする車両。 - 請求項1に記載の車両であって、
前記監視手段は、前記検知結果と、前記基準情報で示される前記運転入力量に対する基準値との差が閾値を超えた場合に、前記自動運転での運転制御を規制する、
ことを特徴とする車両。 - 請求項1に記載の車両であって、
前記監視手段は、前記検知結果と、前記基準情報で示される前記運転入力量に対する基準値との差が閾値を超えた場合に、運転者に対して整備拠点における前記車両の点検を促す報知を行う、
ことを特徴とする車両。 - 請求項4に記載の車両であって、
前記車両の整備拠点において前記車両の点検が行われたことを条件として、前記規制が解除される、
ことを特徴とする車両。 - 自動運転と手動運転とを切り替え可能な車両であって、
運転者の運転操作量を検知する検知手段と、
前記手動運転において前記車両の自動運転に関わる仮想制御量をシミュレーションし、前記仮想制御量と前記検知手段が検知した前記運転操作量とを比較することにより、前記車両の挙動特性の変化を監視する監視手段と、を備える、
ことを特徴とする車両。 - 請求項7に記載の車両であって、
前記監視手段は、前記仮想制御量と前記検知手段が検知した前記運転操作量との差が閾値を超えた場合に、前記車両に性能低下が生じていると判定する、
ことを特徴とする車両。 - 請求項7に記載の車両であって、
前記監視手段は、前記仮想制御量と前記検知手段が検知した前記運転操作量との差が閾値を超えた場合に、前記自動運転での運転制御を規制する、
ことを特徴とする車両。 - 請求項7に記載の車両であって、
前記監視手段は、前記仮想制御量と前記検知手段が検知した前記運転操作量との差が閾値を超えた場合に、運転者に対して整備拠点における前記車両の点検を促す報知を行う、
ことを特徴とする車両。 - 請求項9に記載の車両であって、
前記車両の整備拠点において前記車両の点検が行われたことを条件として、前記規制が解除される、
ことを特徴とする車両。 - 自動運転と手動運転とを切り替え可能な車両の制御方法であって、
車両の挙動を検知する検知工程と、
前記車両の運転に関わる運転入力量及び該運転入力量に対応した前記車両の挙動の前記検知工程の検知結果と、前記車両の挙動特性の基準を示す基準情報とに基づいて、前記車両の挙動特性の変化を監視する監視工程と、を備える、
ことを特徴とする制御方法。 - 自動運転と手動運転とを切り替え可能な車両の制御方法であって、
運転者の運転操作量を検知する検知工程と、
前記手動運転において前記車両の自動運転に関わる仮想制御量をシミュレーションし、前記仮想制御量と前記検知工程で検知した前記運転操作量とを比較することにより、前記車両の挙動特性の変化を監視する監視工程と、を備える、
ことを特徴とする制御方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018105296A JP2019209737A (ja) | 2018-05-31 | 2018-05-31 | 車両および制御方法 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2018105296A JP2019209737A (ja) | 2018-05-31 | 2018-05-31 | 車両および制御方法 |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
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JP2018105296A Pending JP2019209737A (ja) | 2018-05-31 | 2018-05-31 | 車両および制御方法 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2024070110A1 (ja) * | 2022-09-26 | 2024-04-04 | 日立Astemo株式会社 | 管制システム、管理方法、および管理プログラム |
-
2018
- 2018-05-31 JP JP2018105296A patent/JP2019209737A/ja active Pending
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