JP2019209737A - 車両および制御方法 - Google Patents

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。

特開２０１４−１０６８５４号公報

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。

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。

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。

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。

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。

実施形態に係る車両の模式図及びその制御装置のブロック図。 図１の制御装置で実行される処理例を示すフローチャート。 （Ａ）は挙動特性の変化の例を示す説明図、（Ｂ）は挙動特性の変化を監視する仕組みの説明図。 基準情報の構成例を示す図。 図１の車両用制御装置で実行される処理例を示すフローチャート。 （Ａ）及び（Ｂ）は挙動特性の変化の判定方法の例を示す図。 （Ａ）及び（Ｂ）は図１の車両用制御装置で実行される処理例を示すフローチャート。 （Ａ）及び（Ｂ）は挙動特性の変化を監視する仕組みの説明図。 図１の車両用制御装置で実行される処理例を示すフローチャート。

＜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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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))。

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))。

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)。

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))。

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。

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)。

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)。

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)。

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))。

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。

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。

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)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 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。
7. 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。
8. 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。
9. 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。
10. 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。
11. 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。
12. 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。
13. 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。

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