JP2022097185A - 車両制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の状態の変更を伴う制御の開始によりユーザに違和感や不安感を与えることを抑制できる、車両制御装置を提供する。【解決手段】自動運転ＥＣＵに自動運転開始の指示が入力されると（Ｓ１：ＹＥＳ）、車両の目的地までの移動経路が計画されて（Ｓ２）、車両を移動経路に沿って走行させる自動運転制御が開始される（Ｓ５）。ただし、現在地点における移動経路の方位と自車方位との乖離量が所定の閾値以上である場合には（Ｓ４：ＮＯ）、自動運転制御の開始が禁止される（Ｓ６）。【選択図】図３

Description

本発明は、車両を制御する車両制御装置に関する。

近年、車両をユーザの運転操作によらない自動運転により走行させる自動運転機能の開発が進んでいる。

自動運転の制御では、車両の目的地までの移動経路がその移動経路上の各地点での目標車速を含めて計画される。そして、車両がその計画に従って走行するよう、車両の駆動装置や操舵装置などの各部の動作が制御される。

国際公開第２０１８／２３０６８５号

自動運転機能を搭載した車両の車室には、ＨＭＩ（Human Machine Interface：ヒューマンマシンインターフェース）デバイスが配設されており、車両の停車中はもちろん、ユーザの運転操作による車両の走行中にも、ユーザがＨＭＩデバイスを操作することにより、自動運転の開始を指示することができる。自動運転の開始が指示されると、これに応じて自動運転の制御が開始される。

ところが、車両の走行中に自動運転の制御が開始される場合、車両の走行状態によっては、ユーザに違和感や不安感を与えてしまうことがある。

本発明の目的は、車両の状態の変更を伴う制御の開始によりユーザに違和感や不安感を与えることを抑制できる、車両制御装置を提供することである。

前記の目的を達成するため、本発明に係る車両制御装置は、車両が移動経路に沿って走行する場合に、車両の状態を移動経路に沿った走行に合う状態に制御する制御手段と、制御手段による制御を開始させる開始手段と、車両の状態が移動経路に沿った走行に合う状態から乖離し、その乖離の度合いが所定の閾値以上である場合、開始手段による制御の開始を禁止する禁止手段とを含む。

この構成によれば、たとえば、制御の開始を指示する操作がなされると、車両の状態を車両の移動経路に沿った走行に合う状態にする制御が開始される。ただし、車両の状態が車両の移動経路に沿った走行に合う状態から乖離し、しかもその乖離の度合いが所定の閾値以上である場合には、制御の開始が禁止される。

乖離の度合いが大きい状態で、車両の状態を車両の移動経路に沿った走行に合う状態にする制御が開始されると、その開始直後から車両の状態が大きく変化し、車両のユーザに違和感や不安感を与えるおそれがある。乖離の度合いが大きい状態での制御の開始が禁止されることにより、車両の状態が変化しないので、車両のユーザに違和感および不安感を与えることを抑制できる。

車両制御装置は、乖離の度合いが閾値以上である場合に報知を行う報知手段をさらに含む構成であることが好ましい。

この構成では、報知が行われることにより、車両の状態が車両の移動経路に沿った走行に合う状態から乖離していることを車両のユーザに認識させることができる。その認識に基づいて、車両の状態が車両の移動経路に沿った走行に合う状態になるように、ユーザが運転操作を行い、乖離の度合いが閾値未満になると、車両の状態を車両の移動経路に沿った走行に合う状態にする制御が開始される。乖離の度合いが閾値未満になっているので、制御が開始されても、その開始直後から車両の状態が大きく変化しない。そのため、制御が開始された後も、車両のユーザに違和感や不安感を与えることを抑制できる。

閾値は、車両の車速に応じて可変に設定されてもよい。

車速が大きいときには、車両の状態の変化による挙動の変化が大きくなるので、車速に応じて閾値が変更されることにより、制御開始時の車両の状態の変化を小さくして、車両の状態の変化による挙動の変化を小さくすることができる。その結果、車両のユーザに違和感および不安感を与えることを効果的に抑制できる。

車両制御装置は、車両が目標位置に移動するように移動経路を計画する計画手段をさらに含む構成であってもよい。

この構成では、車両が移動経路に沿って走行することにより、車両を目標位置に移動させることができる。

車両の状態は、車両の進行方向を示す方位（自車方位）であり、車両の移動経路に沿った走行に合う状態は、移動経路の方位であってもよい。移動経路の方位と自車方位との乖離量が大きい状態（閾値以上の状態）で、自車方位を移動経路の方位に合わせるための操舵制御が行われると、自車方位が大きく変化するので、車両のユーザに違和感や不安感を与えるおそれがある。移動経路の方位と自車方位との乖離量が大きい状態での操舵制御の開始が禁止されることにより、車両の自車方位が変化しないので、ユーザに違和感および不安感を与えることを抑制できる。

車両の状態は、車両の車速であり、車両の移動経路に沿った走行に合う状態は、移動経路上の各地点での目標車速であってもよい。車両の現在の車速と現在地点での目標車速との乖離量が大きい状態（閾値以上の状態）で、車速を目標車速に合わせるための加減速制御が行われると、車速が大きく変化するので、車両のユーザに違和感や不安感を与えるおそれがある。現在の車速と現在地点での目標車速との乖離量が大きい状態での加減速制御の開始が禁止されることにより、車速が変化しないので、ユーザに違和感および不安感を与えることを抑制できる。

本発明によれば、車両の状態の変更を伴う制御の開始によりユーザに違和感や不安感を与えることを抑制できる。

本発明の一実施形態に係る衝突回避制御装置が搭載される車両の電気的構成を示すブロック図である。 自動運転ＥＣＵの機能的な構成を示すブロック図である。 自動運転開始処理の流れを示すフローチャートである。 移動経路の方位および車両の自車方位を示す図である。

以下では、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

＜車両の構成＞
図１は、本発明の一実施形態に係る衝突回避制御装置が搭載される車両１の電気的構成を示すブロック図である。

車両１は、自動運転機能を搭載しており、ユーザの運転操作によらない自動運転による走行が可能である。

車両１には、各部を制御するため、複数のＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）が搭載されている。各ＥＣＵは、マイコン（マイクロコントローラユニット）を備えており、マイコンには、たとえば、ＣＰＵ、フラッシュメモリなどの不揮発性メモリおよびＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）などの揮発性メモリが内蔵されている。

複数のＥＣＵには、駆動ＥＣＵ１１、操舵ＥＣＵ１２、ブレーキＥＣＵ１３、メータＥＣＵ１４およびボデーＥＣＵ１５が含まれる。駆動ＥＣＵ１１、操舵ＥＣＵ１２、ブレーキＥＣＵ１３、メータＥＣＵ１４およびボデーＥＣＵ１５は、ＣＡＮ（Controller Area Network）通信プロトコルによる通信、つまりＣＡＮ通信が可能に接続されている。

駆動ＥＣＵ１１は、車両１の駆動装置２１を制御する制御部である。駆動装置２１は、エンジンを駆動源として備える構成であってもよいし、モータを駆動源として備える構成であってもよいし、エンジンおよびモータの両方を駆動源として備える構成であってもよい。駆動装置２１には、必要に応じて、駆動源からの駆動力を変速して出力する変速機が含まれる。

操舵ＥＣＵ１２は、車両１の操舵装置２２を制御する制御部である。操舵装置２２は、たとえば、電動モータのトルクをステアリング機構に付与する電動パワーステアリング装置である。ステアリング機構は、たとえば、ラックアンドピニオン式のステアリングギヤを含み、電動モータのトルクによりラック軸が車幅方向に移動すると、そのラック軸の移動に伴って左右の操向輪が左右に転舵するように構成されている。

ブレーキＥＣＵ１３は、車両１の制動装置２３を制御する制御部である。制動装置２３は、油圧式であってもよいし、電動式であってもよい。油圧式の制動装置２３は、ブレーキアクチュエータを備え、このブレーキアクチュエータの機能により、各車輪に設けられたブレーキのホイールシリンダに油圧が分配され、その油圧により各ブレーキから駆動輪を含む車輪に制動力が付与される。

メータＥＣＵ１４は、車両１のメータパネル（図示せず）の各部を制御する制御部である。メータパネルには、車速やエンジン回転数を表示する計器類のほか、各種の情報を表示するための液晶ディスプレイなどの表示器が設けられている。また、メータＥＣＵ１４には、自動運転の緊急停止を指示するために操作される緊急停止スイッチ２４が接続されている。

ボデーＥＣＵ１５は、車両１のイグニッションスイッチがオフの状態でも動作の必要がある各部、たとえば、左右の各ウインカやドアロックモータなどを制御する制御部である。

また、複数のＥＣＵには、自動運転機能のための制御部として、自動運転ＥＣＵ３１、ライダＥＣＵ３２および単眼カメラＥＣＵ３３が含まれる。

自動運転ＥＣＵ３１は、自動運転制御の制御中枢である。自動運転ＥＣＵ３１は、駆動ＥＣＵ１１、操舵ＥＣＵ１２、ブレーキＥＣＵ１３、メータＥＣＵ１４およびボデーＥＣＵ１５とＣＡＮ通信可能に接続されている。

自動運転ＥＣＵ３１には、たとえば、イーサネット規格の通信ケーブルを介して、全方位ライダ（ＬｉＤＡＲ：Light Detection And Ranging）３４が接続されている。全方位ライダ３４は、３６０°全方位にレーザ光を照射し、探索範囲内に存在する物体からの反射光を光センサで受光して、その反射光に応じた検出信号を出力する。自動運転ＥＣＵ３１には、その全方位ライダ３４の検出信号が入力される。

また、自動運転ＥＣＵ３１には、たとえば、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）規格の通信ケーブルを介して、ＧＰＳ受信機３５が接続されている。ＧＰＳ受信機３５は、ＧＰＳ（Global Positioning System：全地球測位システム）衛星からの測位信号を受信する受信機である。ＧＰＳ受信機３５が受信する測位信号は、ＧＰＳ受信機３５から自動運転ＥＣＵ３１に入力される。

ライダＥＣＵ３２は、たとえば、イーサネット規格の通信ケーブルを介して、自動運転ＥＣＵ３１と通信可能に接続されている。ライダＥＣＵ３２には、６個のライダ３６が接続されている。ライダ３６は、探索範囲にレーザ光を照射し、その探索範囲内に存在する物体からの反射光を光センサで受光して、その反射光に応じた検出信号を出力する。ライダ３６は、たとえば、車両１のフロントバンパの左端、中央および右端ならびにリヤバンパの左端、中央および右端にそれぞれ配置されている。ライダＥＣＵ３２には、各ライダ３６から出力される検出信号が入力される。ライダＥＣＵ３２は、各ライダ３６から出力される検出信号を処理し、その処理により得られるデータを自動運転ＥＣＵ３１に送信する。

単眼カメラＥＣＵ３３は、たとえば、ＵＳＢ規格の通信ケーブルを介して、自動運転ＥＣＵ３１と通信可能に接続されている。単眼カメラＥＣＵ３３には、単眼カメラ３７が接続されている。単眼カメラ３７は、車両１の前方の探索範囲の静止画を所定のフレームレートで連続して撮影可能なカメラである。単眼カメラＥＣＵ３３には、単眼カメラ３７から連続して出力される静止画の画信号が入力される。単眼カメラＥＣＵ３３は、単眼カメラ３７から入力される画信号を処理し、その処理により得られる画像データを自動運転ＥＣＵ３１に送信する。

＜自動運転ＥＣＵ＞
図２は、自動運転ＥＣＵ３１の機能的な構成を示すブロック図である。

自動運転ＥＣＵ３１は、物体認識部４１、自己位置推定部４２、周辺情報統合部４３、経路計画部４４、方位乖離確認部４５および車両制御部４６を備えている。これらの機能処理部は、プログラム処理によってソフトウエア的に実現されるか、または、論理回路などのハードウェアにより実現される。

物体認識部４１は、全方位ライダ３４の検出信号から取得される物体（車両、歩行者、建物、縁石などの障害物）までの距離の情報と、単眼カメラ３７により撮影された画像とから、車両１の周囲に存在する他の車両や歩行者などの物体を認識する。

自己位置推定部４２は、全方位ライダ３４の検出信号から取得される点群データと、高精度地図のデータである高精度地図データ（点群データ）４７とをマッチングさせて、車両１の位置（自己位置）を推定する。高精度地図は、高精度三次元地図であり、高精度地図データ４７には、たとえば、道路の幅、区画線、路肩の線、交差点（信号）の停止線、横断歩道、標識などの情報が含まれる。高精度地図データ４７は、自動運転ＥＣＵ３１のマイコンに内蔵されたメモリに記憶されていてもよいし、自動運転ＥＣＵ３１に接続されたＨＤＤ（Hard Disk Drive：ハードディスクドライブ）などに記憶されていてもよい。また、自己位置推定部４２は、その点群データのマッチングにより推定された自己位置と、ＧＰＳ受信機３５が受信した測位信号に基づく自己位置とを統合させて、自己位置の推定精度を高める。

周辺情報統合部４３には、物体認識部４１による物体の認識結果と、自己位置推定部４２による自己位置の推定結果と、ライダＥＣＵ３２（図１参照）で各ライダ３６から出力される検出信号を処理して得られるデータとが入力される。また、周辺情報統合部４３には、高精度地図データ４７が入力される。周辺情報統合部４３は、高精度地図上に車両１や車両１以外の車両および歩行者などの物体を配置した周辺情報統合地図データを作成する。そして、周辺情報統合部４３は、地図情報や物体の認識情報を車両１の車内に配設されたディスプレイなどのＨＭＩ（Human Machine Interface：ヒューマンマシンインターフェース）デバイス４８に出力する。

経路計画部４４には、周辺情報統合部４３から周辺情報統合地図データが入力される。経路計画部４４は、その周辺情報統合地図データから、車両１の目的地までの移動経路およびその移動経路上の各地点での目標車速を計画する。そして、経路計画部４４は、その計画した移動経路および目標車速を含む経路データをＨＭＩデバイス４８に出力する。

方位乖離確認部４５には、周辺情報統合部４３から周辺情報統合地図データが入力される。また、方位乖離確認部４５には、経路計画部４４から経路データが入力される。方位乖離確認部４５は、周辺情報統合地図データおよび経路データから、移動経路の方位に対する車両１の進行方向を示す方位（以下、「自車方位」という。）の乖離量を求める。

車両制御部４６には、経路計画部４４から経路データが入力される。車両制御部４６は、経路データに基づいて、車両１が自動運転により移動経路に沿って走行するように、駆動ＥＣＵ１１、操舵ＥＣＵ１２およびブレーキＥＣＵ１３など、車両１の各部の動作を制御するＥＣＵに指令を出力する。

＜自動運転開始処理＞
図３は、自動運転開始処理の流れを示すフローチャートである。図４は、移動経路の方位および車両１の自車方位を示す図である。

車両１が停車中か走行中かにかかわらず、車両１のイグニッションスイッチがオンされている間は、自動運転ＥＣＵ３１により、図３に示される自動運転開始処理が行われている。

自動運転開始処理では、自動運転開始の指示が入力されたか否かが判断される（ステップＳ１）。たとえば、ＨＭＩデバイス４８上で車両１の目的地が入力された後、ＨＭＩデバイス４８に表示される自動運転開始ボタンが押操作されると、ＨＭＩデバイス４８から自動運転ＥＣＵ３１に自動運転開始の指示が入力される。自動運転開始の指示が入力されるまで、自動運転開始処理は、次に進まない（ステップＳ１のＮＯ）。

自動運転開始の指示が入力されると（ステップＳ１のＹＥＳ）、経路計画部４４により、車両１の目的地までの移動経路が計画される（ステップＳ２）。

その後、方位乖離確認部４５により、車両１の自車方位が確認される（ステップＳ３）。そして、現在地点における移動経路の方位と自車方位との乖離量が求められて、乖離量が所定の閾値未満であるか否かが判断される（ステップＳ４）。閾値は、車両１の車速に応じて可変に設定される。すなわち、車両１の車速が大きいほど、閾値が小さい値に設定され、車両１の車速が小さいほど、閾値が大きい値に設定される。

移動経路の方位と自車方位との乖離量が閾値未満である場合（ステップＳ４のＹＥＳ）、方位乖離確認部４５から車両制御部４６に自動運転の指令が出力されて、車両１を移動経路に沿って走行させる自動運転制御が開始される（ステップＳ５）。自動運転制御の開始時に移動経路の方位と自車方位との乖離量が０でない場合、自車方位を移動経路の方位に合わせるため、乖離量に応じて操舵装置２２の目標舵角が設定される。このとき、操舵装置２２の舵角が急変することにより車両１の挙動が不安定にならないよう、車速に応じて操舵装置２２の舵角の変化速度が設定される。そして、その設定された目標舵角および舵角の変化速度に基づいて、操舵装置２２の舵角が制御される。

一方、移動経路の方位と自車方位との乖離量が閾値以上である場合（ステップＳ４のＮＯ）、自動運転制御の開始が禁止される（ステップＳ６）。そして、ハンドル操作による自車方位の修正をユーザに促す報知が行われる（ステップＳ７）。この報知では、たとえば、ＨＭＩデバイス４８のディスプレイにメッセージが表示されてもよいし、スピーカから音声が出力されてもよい。報知の後、自動運転開始の指示が再び入力されたか否かが判断される（ステップＳ１）。

＜作用効果＞
以上のように、自動運転ＥＣＵ３１に自動運転開始の指示が入力されると、車両１の目的地までの移動経路が計画されて、車両１を移動経路に沿って走行させる自動運転制御が開始される。ただし、現在地点における移動経路の方位と自車方位との乖離量が所定の閾値以上である場合には、自動運転制御の開始が禁止される。

移動経路の方位と自車方位との乖離量が大きい状態で、自動運転制御が開始されると、車両１の自車方位を移動経路の方位に合わせるように自動操舵が行われて、自車方位が大きく変化するので、車両１のユーザに違和感や不安感を与えるおそれがある。移動経路の方位と自車方位との乖離量が大きい状態での自動運転制御の開始が禁止されることにより、車両１の自車方位が変化しないので、車両１のユーザに違和感および不安感を与えることを抑制できる。

そして、移動経路の方位と自車方位との乖離量が閾値以上である場合には、ハンドル操作による自車方位の修正をユーザに促す報知が行われる。この報知により、自車方位が現在地点における移動経路の方位から乖離していることを車両１のユーザに認識させることができる。その認識に基づいて、車両１の自車方位が移動経路の方位に合うように、ユーザが運転操作を行い、乖離量が閾値未満になると、車両１を移動経路に沿って走行させる自動運転制御が開始される。乖離量が閾値未満になっているので、自動運転制御が開始されても、車両１の自車方位が大きくは変化しない。そのため、自動運転制御が開始された後も、車両１のユーザに違和感や不安感を与えることを抑制できる。

車速が大きいときには、車両１の自車方位の変化による挙動の変化が大きくなるので、車速に応じて閾値が変更される。これにより、自動運転制御の開始時の自車方位の変化による挙動の変化を小さくして、車両１のユーザに違和感および不安感を与えることを効果的に抑制できる。

＜変形例＞
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、他の形態で実施することもできる。

たとえば、前述の実施形態では、自動運転ＥＣＵ３１に自動運転開始の指示が入力されたことに応じて、現在地点における移動経路の方位と自車方位との乖離量が求められて、その乖離量が所定の閾値以上である場合に、自動運転制御の開始が禁止されるとした。これに限らず、車両１の目的地までの移動経路の計画では、その移動経路上の各地点での目標車速も設定されるので、自動運転ＥＣＵ３１に自動運転開始の指示が入力されたことに応じて、現在の車速と現在地点における目標車速との乖離量が求められて、その乖離量が所定の閾値以上である場合に、自動運転制御の開始が禁止されてもよい。

また、前述の実施形態では、自車方位を現在地点での移動経路の方位に合わせるため、操舵装置２２の舵角が制御されるとしたが、車両１の進行方向を変更できる制御であれば、たとえば、左右の車輪速を異ならせる制御が行われてもよい。

さらに、前述の実施形態では、ＨＭＩデバイス４８から自動運転ＥＣＵ３１に自動運転開始の指示が入力されるとしたが、移動体無線データ通信などのデータ通信により、車両１の外部のサーバからゲートウェイＥＣＵを介して自動運転ＥＣＵ３１に自動運転開始の指示が入力されてもよい。また、車両１が移動経路上に設定された自動運転開始地点に到達したことを以て、自動運転ＥＣＵ３１への自動運転開始の指示の入力とされてもよい。

その他、前述の構成には、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

１：車両
１１：駆動ＥＣＵ（車両制御装置、制御手段）
１２：操舵ＥＣＵ（車両制御装置、制御手段）
１３：ブレーキＥＣＵ（車両制御装置、制御手段）
３１：自動運転ＥＣＵ（車両制御装置、制御手段、開始手段、禁止手段）
４８：ＨＭＩデバイス（報知手段）

Claims (3)

1. 車両が移動経路に沿って走行する場合に、前記車両の状態を前記移動経路に沿った走行に合う状態に制御する制御手段と、
   前記制御手段による制御を開始させる開始手段と、
   前記車両の状態が前記移動経路に沿った走行に合う状態から乖離し、その乖離の度合いが所定の閾値以上である場合、前記開始手段による前記制御の開始を禁止する禁止手段と、を含む、車両制御装置。
2. 前記乖離の度合いが前記閾値以上である場合に報知を行う報知手段、をさらに含む、請求項１に記載の車両制御装置。
3. 前記閾値は、前記車両の車速に応じて可変に設定される、請求項１または２に記載の車両制御装置。

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