JP2021030890A

JP2021030890A - 車両の自動退避制御装置

Info

Publication number: JP2021030890A
Application number: JP2019153173A
Authority: JP
Inventors: 鈴木　浩一; Koichi Suzuki; 浩一鈴木
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2019-08-23
Filing date: 2019-08-23
Publication date: 2021-03-01

Abstract

【課題】車両の自動運転中において操舵装置の故障が発生したとき、低車速であっても、充分な大きさのヨーモーメントを車両に発生させることができ、車両を適切に退避領域へ走行させることができる車両の自動退避制御装置を提供する。【解決手段】操舵装置異常判定部（Ｓ２）により操舵装置３０の異常が検出された場合には、駆動力配分制御部（Ｓ１１）により、目標ヨーモーメント算出部（Ｓ６）により算出された目標ヨーモーメントが得られるように左右の駆動輪１６ａ、１６ｂへの駆動力配分が制御される。このため、車両１０の自動運転中において操舵装置３０の故障が発生したとき、低車速であっても、充分な大きさのヨーモーメントを車両に発生させることができ、車両１０を適切に退避領域へ走行させることができる。【選択図】図２

Description

本発明は、自動運転による走行が可能な車両において、自動運転中に操舵系の故障が発生した場合に、車両を安全な位置に自動的に退避させるために駆動力の左右の配分を用いて車両にヨーモーメントを発生させる自動退避制御に関するものである。

ステアリングホイールの操作に応じた舵角を左右の車輪に付与することで走行方向を変化させる操舵装置を備えた車両において、操舵装置の故障によって操舵不能となった場合には、左右の車輪に付与するブレーキ力に差を発生させて車両の進路を変更し、車両を所定の退避領域内に停止させる車両の自動退避制御装置が提案されている。たとえば、特許文献１に記載の車両の自動退避制御装置がそれである。

特開２００３−０６３３７３号公報

ところで、上記従来の自動退避制御装置では、低車速における車両の自動運転中において、操舵装置の故障が発生したことによって左右の車輪に付与するブレーキ力に差を発生させて車両の進路を変更しようとしたときに、充分な大きさのヨーモーメントを車両に発生させることができず、車両を適切に退避領域へ走行させることができない可能性があった。

本発明は以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、車両の自動操舵を作動させた自動運転中において操舵装置の故障が発生したとき、低車速であっても、充分な大きさのヨーモーメントを車両に発生させることができ、車両を適切に退避領域へ走行させることができる車両の自動退避制御装置を提供することにある。

本発明の要旨とするところは、（ａ）操舵装置を作動させて自動運転走行を行なう車両の自動退避制御装置であって、（ｂ）前記操舵装置の異常を判定する操舵装置異常判定部と、（ｃ）前記操舵装置に異常が発生したときに車両を走行させるための退避経路を設定する退避経路設定部と、（ｄ）前記操舵装置異常判定部により前記操舵装置の異常が検出された場合には、前記退避経路に沿って車両が走行するように、左右の駆動輪への駆動力配分を制御する駆動力配分制御部とを、含むことにある。

本発明の車両の自動退避制御装置によれば、前記操舵装置異常判定部により前記操舵装置の異常が検出された場合には、前記退避経路に沿って車両が走行するように、左右の駆動輪への駆動力配分を制御する。このため、車両の自動運転中において操舵装置の故障が発生したとき、低車速であっても、充分な大きさのヨーモーメントを車両に発生させることができ、適切に車両を退避領域へ走行させることができる。

ここで、好適には、前記操舵装置異常判定部により前記操舵装置の異常が検出された場合には、前記退避経路に沿って車両を走行させるために必要な車両のヨーモーメントを算出するヨーモーメント算出部が備えられ、前記駆動力配分制御部は、前記操舵装置異常判定部により前記操舵装置の異常が検出された場合には、前記ヨーモーメント算出部により算出されたヨーモーメントが得られるように左右の駆動輪への駆動力配分を制御する。このようにすれば、一層、適切に車両を退避領域へ向かって走行させることができる。

また、好適には、前記操舵装置異常判定部により前記操舵装置の異常が検出された場合には、前記ヨーモーメント算出部により算出されたヨーモーメントが得られるように左右の車輪の制動力配分を制御する制動力配分制御部が、さらに備えられる。このようにすれば、一層、適切に車両を退避領域へ向かって走行させることができる。

本発明が適用される車両およびその制御系を概略説明する図である。図１の車両における電子制御装置の自動退避制御作動の要部を説明するフローチャートである。図２の各車輪への駆動力配分制御および各車輪の制動力制御を説明するフローチャートである。本発明の他の実施例の車両およびその制御系を示す図であって、図１に相当する図である。本発明のさらに他の実施例の車両およびその制御系を示す図であって、図１に相当する図である。本発明のさらに他の実施例の車両およびその制御系を示す図であって、図１に相当する図である。

以下において、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

図１において、車両１０は、エンジン或いは電動機などの図示しない駆動源から左右の前輪１６ａ、１６ｂへ伝達される駆動力を配分する前輪用駆動力配分機構１２と、左右の前輪１６ａ、１６ｂに装着された車輪制動装置としてのホイールブレーキ１４ａ、１４ｂと、車輪制動装置としてのホイールブレーキ１８ａ、１８ｂがそれぞれ装着され、前述の駆動源によって駆動されない左右の後輪２０ａおよび２０ｂと、左右の前輪１６ａ、１６ｂの舵角を変更する操舵装置３０と、ホイールブレーキ１４ａ、１４ｂおよびホイールブレーキ１８ａ、１８ｂを制御するブレーキ制御装置３８と、それらを制御する電子制御装置４０とを、備えている。

電子制御装置４０は、道路地図記憶装置４２から供給される道路地図情報、ＧＰＳセンサ４４から供給される車両現在位置情報、車速センサ４６から供給される車速情報、ヨーレートセンサ４８から供給されるヨーレート情報、図示しない走行方向監視カメラからの道路路面情報等に基づいて、車両１０を自動走行させる。電子制御装置４０は、たとえば、目的地への走行経路、車両速度などの予め設定された走行計画に沿って、車両１０を走行させるように、前輪用駆動力配分機構１２の駆動力配分、操舵装置３０による舵角、ホイールブレーキ１４ａ、１４ｂおよびホイールブレーキ１８ａ、１８ｂの制動力等を、制御する。また、電子制御装置４０は、操舵系の異常を検知した場合には、そのときの車両現在位置情報および道路地図情報から退避経路を設定し、その退避経路に沿って車両１０を退避させ、退避経路の終点で車両１０を停止させる自動退避制御装置として機能している。

前記道路地図情報には、市街地道路、郊外道路、山岳道路、高速自動車道路すなわち高速道路などの道路の種類、道路の分岐や合流、道路の勾配、制限車速などの情報が含まれる。

図２は、電子制御装置４０による自動退避制御作動の要部を示すフローチャートである。図２において、ステップＳ１（以下、ステップを省略する）では、車両１０の走行が自動操舵を作動させた自動運転状態すなわち所謂レベル３の自動走行モードであるか否かが、自動運転制御モードが選択されていることに基づいて判断される。このＳ１の判断が否定される場合は本制御ルーチンが終了させられるが、Ｓ１の判断が肯定される場合は、操舵装置異常判定部に対応するＳ２において、操舵系の異常、たとえば操舵装置３０の故障が発生したか否かが、たとえばヨーレートセンサ４８により検出される車両１０の実際のヨーレートが実際の舵角と整合するか否かに基づいて判断される。

Ｓ２の判断が否定される場合は本制御ルーチンが終了させられるが、Ｓ２の判断が肯定される場合は、Ｓ３において、車両１０の走行モードが自動走行モードから退避モードへ遷移させられる。次に、退避経路設定部に対応するＳ４において、そのときの車両現在位置情報および道路地図情報から、車両１０を退避させるための退避経路が設定される。

次いで、Ｓ５において、車両１０をその退避経路に沿って移動させるための目標舵角が設定され、目標ヨーモーメント算出部に対応するＳ６において、その退避経路に沿って移動させるための目標舵角に対応する目標ヨーモーメントが算出される。続いて、Ｓ７において左右の制動力差を用いたヨー制御が可能である場合はその左右の制動力差を用いたヨー制御の許可判定が行なわれる。また、Ｓ８において左右の駆動力差を用いたヨー制御が可能である場合はその左右の駆動力差を用いたヨー制御の許可判定が行なわれる。

そして、Ｓ９において、上記Ｓ７およびＳ８において共に許可判定されることでヨー制御の実行条件が成立したか否かが判断される。このＳ９の判断が否定される場合は、Ｓ１０においてヨー制御がキャンセルされる。

Ｓ９の判断が肯定される場合は、制動力配分制御部および駆動力配分制御部に対応するＳ１１において、目標ヨーモーメント算出部（Ｓ６）により算出された目標ヨーモーメントが得られるようにすなわち車両１０が退避経路に沿って走行するように、ホイールブレーキ１４ａ、１４ｂおよびホイールブレーキ１８ａ、１８ｂを用いて、左右の車輪である前輪１６ａ、１６ｂおよび後輪２０ａ、２０ｂに対する制動力配分を制御する制動力配分制御、および、目標ヨーモーメント算出部（Ｓ６）により算出された目標ヨーモーメントが得られるようにすなわち車両１０が退避経路に沿って走行するように、前輪用駆動力配分機構１２を用いて、左右の駆動輪である前輪１６ａ、１６ｂへの駆動力配分を制御する駆動力配分制御がそれぞれ実行される。すなわち、目標ヨーモーメントと実際のヨーモーメントとの偏差が小さくなるように、制動力配分制御および駆動力配分制御が実行される。実際のヨーモーメントは、たとえば、ヨーレートセンサ４８により検出される車両１０の実際のヨーレートの微分値に基づいて算出される。

図３は、上記Ｓ１１の制動力配分制御および駆動力配分制御を詳しく説明するフローチャートである。図３において、Ｓ１１１では、低車速ほど目標ヨーモーメントの上限値を小さくする予め記憶された関係から実際の車速に応じて、目標ヨーモーメントが算出される。続いて、Ｓ１１２において、走行中の車両１０の旋回外輪へ最大駆動力配分で駆動力が配分される。

次いで、Ｓ１１３において、目標ヨーモーメントの絶対値が実際のヨーモーメントの絶対値よりも大きいか否かが判断される。このＳ１１３の判断が否定される場合は、Ｓ１１４において、前輪用駆動力配分機構１２を用いて、旋回外輪への駆動力配分が所定量低減される。反対に、Ｓ１１３の判断が肯定される場合は、Ｓ１１５において、ホイールブレーキ１４ａ、１４ｂおよびホイールブレーキ１８ａ、１８ｂを用いて、走行中の車両１０の旋回内輪に制動力が所定量付与される。

そして、Ｓ１１６において、目標ヨーモーメントと実際のヨーモーメントとが一致するか否かが判断される。このＳ１１６の判断が否定される場合は、Ｓ１１３以下が繰り返し実行されるが、Ｓ１１６の判断が肯定される場合は、本ルーチンが終了させられる。

本実施例によれば、操舵装置３０を作動させて自動運転走行を行なう車両１０の電子制御装置（自動退避制御装置）４０であって、操舵装置３０の異常を判定する操舵装置異常判定部（Ｓ２）と、操舵装置３０に異常が発生したときに車両１０を走行させるための退避経路を設定する退避経路設定部（Ｓ４）と、左右の駆動輪である前輪１６ａ、１６ｂへの駆動力配分を制御する駆動力配分制御部（Ｓ１１）とを含み、操舵装置異常判定部（Ｓ２）により操舵装置３０の異常が検出された場合には、駆動力配分制御部（Ｓ１１）により、目標ヨーモーメント算出部（Ｓ６）により算出された目標ヨーモーメントが得られるようにすなわち車両１０が退避経路に沿って走行するように、左右の車輪である前輪１６ａ、１６ｂおよび後輪２０ａ、２０ｂへの駆動力配分が制御される。このため、車両１０の自動運転走行中において操舵装置３０の故障が発生したとき、低車速であっても、充分な大きさのヨーモーメントを車両１０に発生させることができ、車両１０を適切に退避領域へ走行させることができる。

また、本実施例では、操舵装置異常判定部（Ｓ２）により前記操舵装置の異常が検出された場合には、目標ヨーモーメント算出部（Ｓ６）により算出されたヨーモーメントが得られるように左右の車輪である前輪１６ａ、１６ｂおよび後輪２０ａ、２０ｂに付与する制動力配分を制御する制動力配分制御部（Ｓ１１）が、駆動力配分制御部（Ｓ１１）と併せて備えられているので、低車速であっても、一層、充分な大きさのヨーモーメントを車両１０に発生させることができ、車両１０を適切に退避領域へ走行させることができる。

次に、本発明の他の実施例を説明する。尚、以下の説明において実施例相互に共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。

前述の実施例１の車両１０では、図示しない駆動力源から左右の前輪１６ａ、１６ｂへ伝達される駆動力の配分を制御する前輪用駆動力配分機構１２を用いて車両１０の左右の駆動力配分が制御されていた。本実施例の車両１１０では、図４に示すように、図示しない駆動源から左右の後輪２０ａ、２０ｂへ伝達される駆動力を配分する後輪用駆動力配分機構１１２がさらに備えられている四輪駆動車両である。

電子制御装置４０は、図２および図３に記載の作動と同様の作動を行なって、操舵系の異常を検知した場合には、そのときの車両現在位置情報および道路地図情報から退避経路を設定し、その退避経路に沿って車両１１０を退避させるように、制動力配分制御部による左右の車輪である前輪１６ａ、１６ｂおよび後輪２０ａ、２０ｂに付与する制動力の配分制御に加えて、前輪用駆動力配分機構１２と後輪用駆動力配分機構１１２とを用いて左右の前輪１６ａ、１６ｂおよび左右の後輪２０ａ、２０ｂにおける左右の車輪の駆動力差を同時に発生させる。本実施例の車両１１０においても、前述の実施例１と同様の効果を得ることができるだけでなく、前輪１６ａ、１６ｂおよび後輪２０ａ、２０ｂにおける左右の車輪の駆動力差が同時に発生させられるので、退避経路に沿って車両１１０を走行させるときの車両１１０の挙動が高められる。

図５に示すように、本実施例の車両１２０は、前述の実施例２の車両１１０に対して、後輪２０ａおよび２０ｂの舵角を変更する後輪用操舵装置１２４がさらに備えられている点が相違し、他は同様に構成されている。

電子制御装置４０は、図２および図３に記載の作動と同様の作動を行なって、操舵系の異常を検知した場合には、そのときの車両現在位置情報および道路地図情報から退避経路を設定し、その退避経路に沿って車両１２０を退避させるように、制動力配分制御部による左右の車輪である前輪１６ａ、１６ｂおよび後輪２０ａ、２０ｂに付与する制動力の配分制御と、前輪用駆動力配分機構１２と後輪用駆動力配分機構１１２とを用いて左右の前輪１６ａ、１６ｂおよび左右の後輪２０ａ、２０ｂにおける左右の車輪の駆動力差を同時に発生させる制御とに加えて、後輪用操舵装置１２４を用いて車両１２０を退避経路に沿って走行させる。これにより、本実施例の車両１２０においては、前述の実施例２と同様の効果を得ることができるだけでなく、後輪用操舵装置１２４を用いて車両１２０が退避経路に沿って走行させられるので、退避経路に沿って車両１２０を走行させるときの車両１２０の挙動が一層高められる。

図６に示すように、本実施例の車両１３０は、前述の実施例１の車両１０に対して、図示しない駆動源および前輪用駆動力配分機構１２に替えて、インホイールモータ１３２ａ、１３２ｂが前輪１６ａ、１６ｂに備えられている。

電子制御装置４０は、図２および図３に記載の作動と同様の作動を行なって、操舵系の異常を検知した場合には、そのときの車両現在位置情報および道路地図情報から退避経路を設定し、その退避経路に沿って車両１３０を退避させるように、制動力配分制御部による左右の車輪である前輪１６ａ、１６ｂおよび後輪２０ａ、２０ｂに付与する制動力の配分制御と、インホイールモータ１３２ａ、１３２ｂを用いて左右の前輪１６ａ、１６ｂの駆動力差を発生させるヨー制御を用いて、車両１３０を退避経路に沿って走行させる。これにより、本実施例の車両１３０においては、前述の実施例１と同様の効果を得ることができる。

以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。

例えば、前述の実施例１から３において、操舵装置３０の故障が検知されたときに、自動走行中の車両１０、１１０、１２０、１３０が退避経路に沿って走行するように決定された目標ヨーモーメントと実際のヨーモーメントとが一致するように、左右の駆動力配分の制御が行なわれていたが、自動走行中の車両１０、１１０、１２０、１３０が退避経路に沿って走行するように決定された目標ヨーレートと実際のヨーレートとが一致するように、左右の駆動力配分の制御が行なわれるものであってもよい。

また、前述の実施例１から３では、目標ヨーモーメントが得られるように、前輪１６ａ、１６ｂおよび後輪２０ａ、２０ｂにおける左右の車輪の制動力配分を制御する制動力配分制御と、前輪１６ａ、１６ｂ、又は、前輪１６ａ、１６ｂおよび後輪２０ａ、２０ｂにおける左右の車輪の駆動力配分を制御する駆動力配分制御とが実行されていたが、少なくとも駆動力配分制御が実行されることによって、一応の効果が得られる。

また、前述の実施例１から３において、図示しない駆動源と前輪用駆動力配分機構１２或いは後輪用駆動力配分機構１１２との間には、自動変速機、ベルト式無段変速機、電気式無段変速機などの変速機構が用いられ得る。

尚、上述したのはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。

１０、１１０、１２０、１３０：車両
１６ａ、１６ｂ：前輪（左右の駆動輪）
２０ａ、２０ｂ：後輪（左右の駆動輪）
３０：操舵装置
４０：電子制御装置（自動退避制御装置）

Claims

操舵装置を作動させて自動運転走行を行なう車両の自動退避制御装置であって、
前記操舵装置の異常を判定する操舵装置異常判定部と、
前記操舵装置に異常が発生したときに車両を走行させるための退避経路を設定する退避経路設定部と、
前記操舵装置異常判定部により前記操舵装置の異常が検出された場合には、前記退避経路に沿って車両が走行するように、左右の駆動輪への駆動力配分を制御する駆動力配分制御部と
を、含むことを特徴とする車両の自動退避制御装置。