JP6982564B2 - 車両制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、手動運転モードと自動運転モードとに運転モードを切換可能な車両を制御する車両制御装置に関する。

従来、自動運転で走行中の車両に異常があった場合に、走行継続が可能か否かを判定し、走行継続が不可能と判定されると、車両を退避場所まで退避させるようにした装置が知られている（例えば特許文献１参照）。この特許文献１記載の装置では、走行継続が可能と判定されると、車両走行が継続される。

特許文献１：特開２０１６−２００９８６号公報

しかしながら、自動運転で走行中の車両に異常があった場合には、走行継続が可能であったとしても、自動運転をそのまま継続することが好ましいとは限らない。

本発明の一態様は、手動運転で走行する手動運転モードと、自動運転で走行する自動運転モードとに、運転モードを切換可能に構成された車両を制御する車両制御装置であって、車両の故障の有無を判定する故障判定部と、走行駆動源の動力による車両の自動運転モードでの走行継続が可能か否かを判定する自動運転判定部と、故障判定部により車両が故障していると判定され、かつ、自動運転判定部により自動運転モードでの走行継続が可能と判定されると、車両の故障個所を特定する処理を実行する故障特定処理部と、故障特定処理部による故障箇所の特定が終了すると、特定された故障箇所の情報を含む故障情報をドライバに報知する報知部と、報知部により故障情報が報知された後、運転モードを自動運転モードから手動運転モードに切り換える運転モード切換部と、を備える。

本発明によれば、自動運転で走行中の車両に異常があった場合に、走行継続が可能であったとしても、自動運転をそのまま継続することを避けることができる。

本発明の実施形態に係る車両制御装置が適用される自動運転車両の走行系の一部の構成を概略的に示すスケルトン図。 図１の自動運転車両を制御する車両制御システムの全体構成を概略的に示すブロック図。 図２の行動計画生成部で生成された行動計画の一例を示す図。 本発明の実施形態に係る車両制御装置の要部構成を示すブロック図。 図４のコントローラで実行される処理の一例を示すフローチャート。 本発明の実施形態に係る車両制御装置の動作の一例を示すタイムチャート。

以下、図１〜図６を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の実施形態に係る車両制御装置が適用される車両１０１の走行駆動系の一部（主に変速機１）の構成を概略的に示すスケルトン図である。図１に示すように、車両１０１は、例えばエンジン２と電動機３とを備えるハイブリッド車両として構成される。

変速機１とエンジン２との間には、エンジン２のトルクを変速機１に伝達または非伝達するクラッチ機構Ｃが設けられる。クラッチ機構Ｃは、例えば湿式のデュアルクラッチにより構成され、第１クラッチＣ１と第２クラッチＣ２とを有する。なお、クラッチ機構Ｃを、乾式のデュアルクラッチにより構成することもできる。

変速機１は、例えば有段変速機であり、変速機１に入力されたエンジン２および電動機３の少なくとも一方の回転を、速度段に応じた変速比で変速するギヤ機構１０を有する。ギヤ機構１０を介して出力されたトルクは、差動ギヤ機構４６、駆動軸等を介して駆動輪４７に伝達され、これにより車両１０１が走行する。なお、エンジン２のトルクを、トルクコンバータを介して変速機１に出力することもできる。

ギヤ機構１０は、互いに略平行に配置され、それぞれが回転可能に支持された複数の回転軸、すなわち第１主入力軸１１と第２主入力軸１２と副入力軸１３と出力軸１４とアイドル軸１５とリバース軸１６とを有する。第２主入力軸１２は、第１主入力軸１１と同軸上にかつ第１主入力軸１１を包囲するように中空に形成される。変速機１は、例えば前進７速、後進１速の自動変速機である。

電動機３は、例えば３相のＤＣブラシレスモータにより構成され、図示しない電動機３のハウジング内に回転可能に支持されたロータ３ａと、ロータ３ａの周囲に配置され、ハウジングに固定されたステータ３ｂとを有する。第１主入力軸１１の一端部は、電動機３のロータ３ａに接続され、第１主入力軸１１はロータ３ａと一体に回転可能である。ステータ３ｂは、ステータコアに巻回されたコイルを有し、コイルはパワードライブユニットを介してバッテリに電気的に接続される。パワードライブユニットの動作はコントローラ（図２）により制御される。

第１主入力軸１１の他端部は、第１クラッチＣ１を介してエンジン２の出力軸２ａに接続され、第１クラッチＣ１の断接に応じて第１主入力軸１１と出力軸２ａとが結合または遮断される。すなわち、第１クラッチＣ１が接続すると、第１主入力軸１１と出力軸２ａとが結合され、第１主入力軸１１にエンジン２からのトルクが入力される。一方、第１クラッチＣ１が遮断すると、第１主入力軸１１と出力軸２ａとが遮断され、エンジン２からのトルクの入力が遮断する。

第１クラッチＣ１は奇数変速段用のクラッチであり、第１主入力軸１１には１速駆動ギヤ２１と、３速駆動ギヤ２３と、７速駆動ギヤ２７と、５速駆動ギヤ２５とが、電動機３側からこの順番に配設される。これら駆動ギヤ２１，２３，２５，２７は、第１主入力軸１１の外周面に、それぞれベアリングを介し第１主入力軸１１に対して相対回転可能に支持される。なお、１速駆動ギヤ２１と３速駆動ギヤ２３とは、一体に回転可能に設けられる。電動機３のロータ３ａと１速駆動ギヤ２１との間には、遊星歯車機構２０が配設される。

第２主入力軸１２の一端部は、第２クラッチＣ２を介してエンジン２の出力軸２ａに接続され、第２クラッチＣ２の断接に応じて第２主入力軸１２と出力軸２ａとが結合または遮断される。すなわち、第２クラッチＣ２が接続すると、第２主入力軸１２と出力軸２ａとが結合され、第２主入力軸１２にエンジン２からのトルクが入力される。一方、第２クラッチＣ２が遮断すると、第２主入力軸１２と出力軸２ａとが遮断され、エンジン２からのトルクの入力が遮断する。

第２主入力軸１２の他端部にはギヤ３１が固定される。ギヤ３１は、アイドル軸１５に固定されたアイドルギヤ３２に噛合し、アイドルギヤ３２は、副入力軸１３に固定されたギヤ３３に噛合する。これにより第２主入力軸１２のトルクがアイドルギヤ３２を介して副入力軸１３に伝達され、副入力軸１３は第２主入力軸１２とともに回転する。

第２クラッチＣ２は偶数変速段用のクラッチであり、副入力軸１３には、２速駆動ギヤ２２と、６速駆動ギヤ２６と、４速駆動ギヤ２４とが、電動機３側からこの順番に配設される。これら駆動ギヤ２２，２４，２６は、副入力軸１３の外周面に、それぞれベアリングを介して副入力軸１３に対し相対回転可能に支持される。

リバース軸１６の一端部にはギヤ３４が固定される。ギヤ３４はアイドルギヤ３２と噛合し、これにより第２主入力軸１２のトルクがリバース軸１６に入力される。リバース軸１６の外周面には、ベアリングを介してリバース駆動ギヤ２８がリバース軸１６に対し相対回転可能に支持される。リバース駆動ギヤ２８は、５速駆動ギヤ２５とギヤ３１との間で第１主入力軸１１に固定されたリバース従動ギヤ３５に噛合する。

出力軸１４には、２−３速従動ギヤ４１と、６−７速従動ギヤ４２と、４−５速従動ギヤ４３と、パーキングギヤ４４と、ファイナルギヤ４５とが、電動機３側からこの順番に固定される。２−３速従動ギヤ４１は、２速駆動ギヤ２２と３速駆動ギヤ２３とにそれぞれ噛合する。６−７速従動ギヤ４２は、６速駆動ギヤ２６と７速駆動ギヤ２７とにそれぞれ噛合する。４−５速従動ギヤ４３は、４速駆動ギヤ２４と５速駆動ギヤ２５とにそれぞれ噛合する。

パーキングギヤ４４は、図示しないパーキングギヤ機構の係合爪と噛合し、パーキングギヤ機構の作動に応じてギヤ機構１０をロックおよびアンロックすることができる。変速機１のトルクは、ファイナルギヤ４５および差動ギヤ機構４６を介して左右の駆動輪４７に伝達される。

変速機１は、第１主入力軸１１に対し相対回転可能な１速駆動ギヤ２１を第１主入力軸１１に結合する１速同期機構ＳＹ１と、第１主入力軸１１に対し相対回転可能な３速駆動ギヤ２３および７速駆動ギヤ２５のいずれかを第１主入力軸１１に結合する３−７速同期機構ＳＹ２と、第１主入力軸１１に対し相対回転可能な５速駆動ギヤ２５を第１主入力軸１１に結合する５速同期機構ＳＹ３と、副入力軸１３に対し相対回転可能な２速駆動ギヤ２２および６速駆動ギヤ２６のいずれかを副入力軸１３に結合する２−６速同期機構ＳＹ４と、副入力軸１３に対し相対回転可能な４速駆動ギヤ２４を副入力軸１３に結合する４速同期機構ＳＹ５と、リバース軸１６に対し相対回転可能なリバース駆動ギヤ２８をリバース軸１６に結合するリバース同期機構ＳＹ６とを有する。

なお、これら１速同期機構ＳＹ１と３−７速同期機構ＳＹ２と５速同期機構ＳＹ３と２−６速同期機構ＳＹ４と４速同期機構ＳＹ５とリバース同期機構ＳＹ６とをまとめて同期機構ＳＹと呼ぶ場合がある。同期機構ＳＹは、制御弁の切換に応じて作用する油圧源（油圧ポンプ）からの油圧力によって駆動される。なお、クラッチ機構Ｃも、制御弁の切換に応じて作用する油圧源からの油圧力によって駆動される。

各同期機構ＳＹは、第１主入力軸１１、副入力軸１３またはリバース軸と一体に回転するハブＳＹａと、ハブＳＹａと一体に回転可能に、かつ、ハブＳＹａの外周面に沿って軸方向に移動可能に支持されたスリーブＳＹｂとを有する。スリーブＳＹｂは、制御弁の切換に応じた油圧力により軸方向に駆動され、これにより、いずれかの同期機構ＳＹ１〜ＳＹ６のスリーブＳＹｂに設けられたドグ歯と、いずれかの駆動ギヤ２１〜２８に設けられたドグ歯とがインギヤし、任意の変速段を確立できる。

例えば同期機構ＳＹ２のスリーブＳＹｂが油圧力により駆動されて、スリーブＳＹｂのドグ歯と３速駆動ギヤ２３のドグ歯とが噛合すると、３速段が確立する。この状態で、第１クラッチＣ１が接続されると、エンジン２のトルクが、第１クラッチＣ１、第１主入力軸１１、同期機構ＳＹ２のハブＳＹａとスリーブＳＹｂ、３速駆動ギヤ２３および２−３速従動ギヤ４１を介して出力軸１４に伝達され、車両１０１が３速で走行する。

また、例えば同期機構ＳＹ５のスリーブＳＹｂが油圧力に駆動されて、スリーブＳＹｂのドグ歯と４速駆動ギヤ２４のドグ歯とが噛合すると、４速段が確立する。この状態で、第２クラッチＣ２が接続されると、エンジン２のトルクが、第２クラッチＣ２、第２主入力軸１２、アイドルギヤ３２、ギヤ３３、副入力軸１３、同期機構ＳＹ５のハブＳＹａとスリーブＳＹｂ、４速駆動ギヤ２４および４−５速従動ギヤ４３を介して出力軸１４に伝達され、車両が４速で走行する。

本実施形態では、車両１０１が、自動運転機能を有する自動運転車両として構成される。なお、車両１０１は、ドライバによる運転操作が不要な自動運転モードでの走行だけでなく、ドライバの運転操作による手動運転モードでの走行も可能である。

図２は、図１の車両１０１を制御する車両制御システム１００の基本的な全体構成を概略的に示すブロック図である。図２に示すように、車両制御システム１００は、コントローラ６０と、コントローラ６０にそれぞれ電気的に接続された外部センサ群５１と、内部センサ群５２と、入出力装置５３と、ＧＰＳ装置５４と、地図データベース５５と、ナビゲーション装置５６と、通信ユニット５７と、走行用のアクチュエータＡＣとを主に有する。

外部センサ群５１は、車両１０１の周辺情報である外部状況を検出する複数のセンサの総称である。例えば外部センサ群５１には、車両１０１の全方位の照射光に対する散乱光を測定して車両１０１から周辺の障害物までの距離を測定するライダ（Light Detection and Ranging）、電磁波を照射し反射波を検出することで車両１０１の周辺の他車両や障害物等を検出するレーダ（Radio Detection and Ranging）、車両１０１に搭載され、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子を有して自車両の周辺（前方、後方および側方）を撮像するカメラなどが含まれる。

内部センサ群５２は、車両１０１の走行状態を検出する複数のセンサの総称である。例えば内部センサ群５２には、車両１０１の車速を検出する車速センサ、車両１０１の前後方向の加速度および左右方向の加速度（横加速度）をそれぞれ検出する加速度センサ、エンジン２の回転数を検出するエンジン回転数センサ、車両１０１の重心の鉛直軸回りの回転角速度を検出するヨーレートセンサ、スロットルバルブの開度を検出するスロットル開度センサなどが含まれる。手動運転モードでのドライバの運転操作、例えばアクセルペダルの操作、ブレーキペダルの操作、ステアリングホイールの操作等を検出するセンサも内部センサ群５２に含まれる。

入出力装置５３は、ドライバから指令が入力されたり、ドライバに対し情報が出力されたりする装置の総称である。例えば入出力装置５３には、操作部材の操作によりドライバが各種指令を入力する各種スイッチ、ドライバが音声で指令を入力するマイク、ドライバに表示画像を介して情報を提供するディスプレイ、ドライバに音声で情報を提供するスピーカなどが含まれる。各種スイッチには、自動運転モードおよび手動運転モードのいずれかを指令する手動自動切換スイッチが含まれる。

手動自動切換スイッチは、例えばドライバが手動操作可能なスイッチとして構成され、スイッチ操作に応じて、自動運転機能を有効化した自動運転モードまたは自動運転機能を無効化した手動運転モードへの切換指令を出力する。手動自動切換スイッチの操作によらず、所定の走行条件が成立したときにも、手動運転モードから自動運転モードへの切換、あるいは自動運転モードから手動運転モードへの切換が指令される。すなわち、手動自動切換スイッチが自動的に切り換わることで、モード切換が手動ではなく自動で行われる場合もある。

ＧＰＳ装置５４は、複数のＧＰＳ衛星からの測位信号を受信するＧＰＳ受信機を有し、ＧＰＳ受信機が受信した信号に基づいて車両１０１の絶対位置（緯度、経度など）を測定する。

地図データベース５５は、ナビゲーション装置５６に用いられる一般的な地図情報を記憶する装置であり、例えばハードディスクにより構成される。地図情報には、道路の位置情報、道路形状（曲率など）の情報、交差点や分岐点の位置情報が含まれる。なお、地図データベース５５に記憶される地図情報は、コントローラ６０の記憶部６２に記憶される高精度な地図情報とは異なる。

ナビゲーション装置５６は、ドライバにより入力された目的地までの道路上の目標経路を探索するとともに、目標経路に沿った案内を行う装置である。目的地の入力および目標経路に沿った案内は、入出力装置５３を介して行われる。入出力装置５３を介さずに、目的地を自動的に設定することもできる。目標経路は、ＧＰＳ装置５４により得られた自車両の現在位置と、地図データベース５５に記憶された地図情報とに基づいて演算される。

通信ユニット５７は、インターネット回線などの無線通信網を含むネットワークを介して図示しない各種サーバと通信し、地図情報および交通情報などを定期的に、あるいは任意のタイミングでサーバから取得する。取得した地図情報は、地図データベース５５や記憶部６２に出力され、地図情報が更新される。取得した交通情報には、渋滞情報や、信号が赤から青に変わるまでの残り時間等の信号情報が含まれる。

アクチュエータＡＣは、車両１０１の走行動作に関する各種機器を作動するための走行用アクチュエータである。アクチュエータＡＣには、コントローラ６０からの電気信号により作動する各種アクチュエータが含まれる。例えばエンジン２のスロットルバルブの開度を調整するスロットル用アクチュエータと、クラッチＣを駆動するクラッチ用アクチュエータと、変速機１の同期機構ＳＹのスリーブＳＹｂを駆動する変速用アクチュエータと、ブレーキ装置４を作動するブレーキ用アクチュエータと、ステアリング装置を駆動するステアリング用アクチュエータなどが含まれる。これらアクチュエータは、電動モータやアクチュエータ駆動用の油圧の流れを制御する制御弁等により構成することができる。

コントローラ６０は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）により構成される。なお、エンジン制御用ＥＣＵ、変速機制御用ＥＣＵ等、機能の異なる複数のＥＣＵを別々に設けることができるが、図２では、便宜上、これらＥＣＵの集合としてコントローラ６０が示される。コントローラ６０は、主に自動運転に関する処理を行うＣＰＵ等の演算部６１と、ＲＯＭ，ＲＡＭ，ハードディスク等の記憶部６２と、図示しないその他の周辺回路とを有するコンピュータを含んで構成される。

記憶部６２には、車線の中央位置の情報や車線位置の境界の情報等を含む高精度の詳細な地図情報が記憶される。より具体的には、地図情報として、道路情報、交通規制情報、住所情報、施設情報、電話番号情報等が記憶される。道路情報には、高速道路、有料道路、国道などの道路の種別を表す情報、道路の車線数、各車線の幅員、道路の勾配、道路の３次元座標位置、車線のカーブの曲率、車線の合流ポイントおよび分岐ポイントの位置、道路標識等の情報が含まれる。交通規制情報には、工事等により車線の走行が制限または通行止めとされている情報などが含まれる。記憶部６２には、変速動作の基準となるシフトマップ（変速線図）、各種制御のプログラム、プログラムで用いられる閾値等の情報も記憶される。

演算部６１は、自動走行に関する機能的構成として、自車位置認識部６３と、外界認識部６４と、行動計画生成部６５と、走行制御部６６とを有する。

自車位置認識部６３は、ＧＰＳ装置５４で得られた車両１０１の位置情報および地図データベース５５の地図情報に基づいて、地図上の車両１０１の位置（自車位置）を認識する。記憶部６２に記憶された地図情報（建物の形状などの情報）と、外部センサ群５１が検出した車両１０１の周辺情報とを用いて自車位置を認識してもよく、これにより自車位置を高精度に認識することができる。なお、道路上や道路脇の外部に設置されたセンサで自車位置を測定可能であるとき、そのセンサと通信ユニット５７を介して通信することにより、自車位置を高精度に認識することもできる。

外界認識部６４は、ライダ、レーダ、カメラ等の外部センサ群５１からの信号に基づいて車両１０１の周囲の外部状況を認識する。例えば車両１０１の周辺を走行する周辺車両（前方車両や後方車両）の位置や速度や加速度、車両１０１の周囲に停車または駐車している周辺車両の位置、および他の物体の位置や状態などを認識する。他の物体には、標識、信号機、道路の境界線や停止線、建物、ガードレール、電柱、看板、歩行者、自転車等が含まれる。他の物体の状態には、信号機の色（赤、青、黄）、歩行者や自転車の移動速度や向きなどが含まれる。

行動計画生成部６５は、例えばナビゲーション装置５６で演算された目標経路と、自車位置認識部６３で認識された自車位置と、外界認識部６４で認識された外部状況とに基づいて、現時点から所定時間先までの車両１０１の走行軌道（目標軌道）を生成する。目標経路上に目標軌道の候補となる複数の軌道が存在するときには、行動計画生成部６５は、その中から法令を順守し、かつ効率よく安全に走行する等の基準を満たす最適な軌道を選択し、選択した軌道を目標軌道とする。そして、行動計画生成部６５は、生成した目標軌道に応じた行動計画を生成する。

行動計画には、現時点から所定時間Ｔ（例えば５秒）先までの間に単位時間Δｔ（例えば０．１秒）毎に設定される走行計画データ、すなわち単位時間Δｔ毎の時刻に対応付けて設定される走行計画データが含まれる。走行計画データは、単位時間Δｔ毎の車両１０１の位置データと車両状態のデータとを含む。位置データは、例えば道路上の２次元座標位置を示す目標点のデータであり、車両状態のデータは、車速を表す車速データと車両１０１の向きを表す方向データなどである。走行計画は単位時間Δｔ毎に更新される。

図３は、行動計画生成部６５で生成された行動計画の一例を示す図である。図３では、自車両１０１が車線変更して前方車両１０２を追い越すシーンの走行計画が示される。図３の各点Ｐは、現時点から所定時間Ｔ先までの単位時間Δｔ毎の位置データに対応し、これら各点Ｐを時刻順に接続することにより、目標軌道１０３が得られる。なお、行動計画生成部６５では、追い越し走行以外に、走行車線を変更する車線変更走行、走行車線を逸脱しないように車線を維持するレーンキープ走行、減速走行または加速走行等に対応した種々の行動計画が生成される。

走行制御部６６は、自動運転モードにおいて、行動計画生成部６５で生成された目標軌道１０３に沿って自車両が走行するように各アクチュエータＡＣを制御する。例えば、単位時間Δｔ毎に図４の各点Ｐを自車両１０１が通過するように、スロットル用アクチュエータ、クラッチ用アクチュエータ、変速用アクチュエータ、ブレーキ用アクチュエータ、および操舵用アクチュエータをそれぞれ制御する。

より具体的には、走行制御部６６は、自動運転モードにおいて、行動計画生成部６５で生成された行動計画のうち、目標軌道１０３（図３）上の単位時間Δｔ毎の各点Ｐの車速に基づいて、単位時間Δｔ毎の加速度（目標加速度）を算出する。さらに、道路勾配などにより定まる走行抵抗を考慮してその目標加速度を得るための要求駆動力を算出する。そして、例えば内部センサ群５２により検出された実加速度が目標加速度となるようにアクチュエータＡＣをフィードバック制御する。なお、手動運転モードでは、走行制御部６６は、内部センサ群５２により取得されたドライバからの走行指令（アクセル開度等）に応じて各アクチュエータＡＣを制御する。

例えば変速機１の制御に関し、走行制御部６６は、予め記憶部６２に記憶された変速動作の基準となるシフトマップを用いて、車速と要求駆動力とにより定まる目標変速段を設定する。そして、変速機１の変速段がこの目標変速段となるように、同期機構ＳＹのスリーブＳＹｂを駆動するための油圧力を制御する変速用アクチュエータ（制御弁）を制御する。

ところで、例えば自動運転モードで走行中に変速機１に故障が生じたにも拘らず自動運転モードでの走行を継続すると、手動自動切換スイッチが操作されて自動運転モードから手動運転モードに切り換わった際に、ドライバの意図した挙動と車両１０１の実際の挙動とが異なり、ドライバが違和感を抱くおそれがある。例えば、前方車両１０２を追い越そうとして手動運転モードでアクセルペダルを踏み込んだにも拘らず、変速機１がドライバの操作に応じた所望の変速段にダウンシフトせずに、十分な加速感を得ることができないおそれがある。したがって、自動運転モードで走行中に変速機１に故障が生じた場合には、故障の態様をドライバに通知した上で、手動運転モードに早期に切り換えることが好ましい。この点を考慮し、本実施形態では、以下のように車両制御装置を構成する。

図４は、本発明の実施形態に係る車両制御装置７０の要部構成を示すブロック図である。この車両制御装置７０は、車両１０１の走行動作を制御するための装置であり、図２の車両制御システム１００の一部を構成する。図４に示すように、車両制御装置７０は、コントローラ６０と、コントローラ６０にそれぞれ接続された内部センサ群５２と、ディスプレイ５３ａと、スピーカ５３ｂと、アクチュエータＡＣとを有する。

ディスプレイ５３ａとスピーカ５３ｂとは、図２の入出力装置５３の一部を構成する。アクチュエータＡＣのうち、変速用アクチュエータＡＣ１は、コントローラ６０からの指令により、同期機構ＳＹのスリーブＳＹｂを駆動するための油圧力を制御する制御弁（ソレノイド弁）を含み、クラッチ用アクチュエータＡＣ２は、クラッチ機構Ｃを断接するための油圧力を制御する制御弁（ソレノイド弁）を含む。

内部センサ群５２は、変速機１の同期機構ＳＹのスリーブＳＹｂの移動量を検出するストロークセンサ５２ａと、スリーブＳＹｂの駆動用の油圧力を検出する圧力センサ５２ｂと、変速機１の入力軸や出力軸等の回転軸の回転数を検出する回転数センサ５２ｃとを有する。ストロークセンサ５２ａの検出値に基づいて、変速機１の所定の変速段が確立（インギヤ）しているか否かを判定できる。

コントローラ６０は、機能的構成として、故障判定部７１と、フェールセーフ処理部７２と、自動運転判定部７３と、故障特定処理部７４と、報知制御部７５と、運転モード切換部７６と、アクチュエータ制御部７７と、を有する。これらは例えば図２の走行制御部６６の一部を構成する。

故障判定部７１は、内部センサ群５２からの信号に基づいて変速機１の故障の有無を判定する。例えばコントローラ６０（アクチュエータ制御部７７）が変速用アクチュエータＡＣ１に制御信号を出力して変速機１の目標変速段への切換を指令したとき、変速機１が目標変速段に切り換わったか否かを、ストロークセンサ５２ａからの信号により判定する。そして、変速機１が目標変速段に切り換わっていないと判定すると、変速機１が故障していると判定する。圧力センサ５２ｂによる検出値が異常である場合、および回転数センサ５２ｃによる検出値が異常である場合も、変速機１が故障していると判定する。

フェールセーフ処理部７２は、車両１０１が自動運転モードで走行中に、故障判定部７１で変速機１の異常が判定されたとき、内部センサ群５２等からの信号に基づいて所定のフェールセーフ処理を実行する。例えば、目標変速段として４速段が設定されたときに、４速段に対応するいずれかのセンサ５２ａ〜５２ｃの出力の異常により変速機１の４速段への切換が不可能であるが、３速段への切換が可能である場合、フェールセーフ処理部７２は、変速機１を４速段の代わりに３速段に切り換えるような変速指令を出力する。一方、変速機１の異常として、例えばコントローラ６０（変速機制御用ＥＣＵ等）に異常が生じた場合には、車両１０１を継続して走行させることが不可能であるため、フェールセーフ処理部７２は、変速機１をニュートラルに切り換えるような変速指令を出力する。すなわち、変速機１の故障には、動作を制限しながらエンジン２からの動力による走行継続が可能な故障と、エンジン２からの動力による走行継続が不可能な故障とがあり、フェールセーフ処理部７２は、変速機１の故障の態様に応じたフェールセーフ処理を実行する。なお、故障の態様に応じたフェールセーフ処理の内容は、予め記憶部６２に記憶されている。

自動運転判定部７３は、車両１０１が自動運転モードで走行中に、故障判定部７１で変速機１の異常が判定されたとき、内部センサ群５２等からの信号に基づいて車両１０１が自動運転を継続できるか否かを判定する。より具体的には、フェールセーフ処理部７２により、変速機１がニュートラル以外に切り換わるフェールセーフ処理が実行されるとき、自動運転判定部７３は、自動運転（制限付きの自動運転）を継続できると判定する。一方、変速機１がニュートラルに切り換わるフェールセーフ処理が実行されるとき、自動運転判定部７３は、自動運転を継続できないと判定する。

故障特定処理部７４は、自動運転判定部７３により自動運転を継続できると判定されると、例えば変速機１を３速段に維持するフェールセーフ処理を継続しながら、変速機１の故障箇所を特定する処理（故障箇所特定処理）を実行する。すなわち、変速機１の故障がセンサ故障によるものか、制御弁故障によるものか、スリーブ損傷によるものか等、故障箇所を特定する処理を実行する。故障箇所特定処理は、予め定められた動作パターンに従い変速機１を強制的に動作させることにより行われる。このため、故障箇所特定処理には、クラッチ機構Ｃの切換や変速機１のスリーブＳＹｂの駆動等を伴うことがある。すなわち、走行中に故障箇所特定処理を行うことが困難な場合があり、この場合には、停車中や駐車中に故障箇所特定処理を行うようにすればよい。

故障箇所の特定は、例えば複数の制御弁（変速用アクチュエータＡＣ１等）を順次作動させて、圧力センサ５２ｂにより所定範囲の油圧が検出されるか否か、回転数センサ５２ｃにより検出された回転数が所定範囲内である否か等を判定しながら行う。このため、故障箇所特定処理の開始から終了までには、所定時間（例えば数十秒程度）を要する。

報知制御部７５は、故障特定処理部７４による故障箇所特定処理が終了すると、ディスプレイ５３ａおよびスピーカ５３ｂに制御信号を出力し、特定された故障箇所の情報（故障情報）を表示および音声によりドライバに報知する。故障情報には、変速機１の動作制限の内容も含まれる。これによりドライバは、所定変速段（例えば４速段）が故障によって使用不能であることを認識できる。さらに報知制御部７５は、故障情報として運転モードを手動運転モードへ強制的に切り換えることを、表示および音声により併せてドライバに報知する。

運転モード切換部７６は、報知制御部７５によりドライバに対し故障情報を報知した後、運転モードを自動運転モードから手動運転モードに切り換える。これにより自動運転機能が無効化され、以降、ドライバによるアクセルペダル、ブレーキペダル、ステアリングホイール等の操作部材の操作に応じて車両１０１が手動運転で走行する。なお、故障情報が報知されてから所定時間の経過後、あるいはドライバによる操作部材の所定量以上の操作（オーバーライド）がなされたときに、運転モード切換部７６が手動運転モードに切り換えるようにしてもよい。

アクチュエータ制御部７７は、行動計画に従い車両１０１が自動運転で走行するようにアクチュエータＡＣを制御する。例えば、変速機１が正常（故障でない）のときは、変速段がシフトマップに従って定められる車速と要求駆動力とに応じた目標変速段となるように変速用アクチュエータＡＣ１（制御弁）およびクラッチ用アクチュエータＡＣ２（制御弁）に制御信号を出力する。故障判定部７１により変速機１が故障していると判定され、かつ、自動運転判定部７３により自動運転が継続可能と判定されると、フェールセーフ処理部７２からの変速指令に従い変速段を走行可能な変速段（例えば３速段）に制御する。一方、自動運転判定部７３により自動運転が継続可能と判定されると、フェールセーフ処理部７２からの変速指令に従い変速機１をニュートラルに切り換えるとともに、車両１０１が自動運転で路肩等の安全地帯に退避走行するようにアクチュエータＡＣを制御する。

図５は、予め記憶されたプログラムに従い図４のコントローラ６０のＣＰＵで実行される処理の一例を示すフローチャートである。このフローチャートに示す処理は、例えば運転モードが自動運転モードに切り換えられると開始され、手動運転モードに切り換えられるまで所定時間（例えば数μ秒）毎に繰り返される。

まず、ステップＳ１で、内部センサ群５２からの信号に基づいて変速機１が故障したか否かを判定する。ステップＳ１で肯定されるとステップＳ２に進み、否定されると処理を終了する。ステップＳ２では、故障箇所に対応したフェールセーフ処理を実行する。これにより、例えば変速機１が所定変速段（例えば３速段）に切り換えられ、あるいはニュートラルに切り換えられる。次いでステップＳ３で、エンジン２の動力により車両１０１が走行を継続することが可能か否か、すなわちフェールセーフ処理により変速機１がニュートラル以外に切り換えられたか否かを判定する。ステップＳ３で否定されるとステップＳ４に進み、アクチュエータＡＣに制御信号を出力して車両１０１を安全地帯に退避走行させる。

一方、ステップＳ３で肯定されるとステップＳ５に進み、故障箇所特定処理を実行する。次いで、ステップＳ６で、故障箇所特定処理が終了したか否かを判定する。ステップＳ６で肯定されるとステップＳ７に進み、否定されると処理を終了する。ステップＳ７では、ディスプレイ５３ａおよびスピーカ５３ｂに制御信号を出力して、ドライバに対し故障情報を報知する。すなわち、故障箇所特定処理で特定された故障箇所と、自動運転モードから手動運転モードへ運転モードを切り換えることとを含む故障情報を、ドライバに報知する。次いで、ステップＳ８で、運転モードを手動運転モードに切り換え、処理を終了する。

図６は、本実施形態に係る車両制御装置７０の動作の一例を示すタイムチャートである。図６に示すように、５速段にて自動運転モードで走行中であるときに、目標変速段として４速段が指令されたにも拘らず４速段への切換が不可能であるとき、時点ｔ１で変速機１が故障していると判定するとともに、フェールセーフ処理により変速機１を３速段に制御する（ステップＳ２）。さらに、目的地に向けての自動運転モードでの走行を継続しながら、故障箇所特定処理を開始する（ステップＳ５）。なお、フェールセーフ処理により変速機１をニュートラルに制御するときは、車両１０１は自動運転で退避走行する（ステップＳ４）。

時点ｔ２で、故障箇所特定処理が終了すると、ディスプレイ５３ａとスピーカ５３ｂとを介して故障情報をドライバに報知するとともに、運転モードを自動運転モードから手動運転モードに切り換える（ステップＳ７、ステップＳ８）。以降、フェールセーフ処理により変速機１の４速段への切換が禁止されながら、車両１０１が手動運転モードで走行する。

このように本実施形態では、変速機１が故障すると、故障箇所特定処理を行って故障箇所（故障原因）を特定し、故障箇所が特定されると、故障情報をドライバに報知した上で、運転モードを手動運転モードに自動的に切り換える。これにより、ドライバは故障箇所を認識した上で、手動運転で車両１０１を走行させることができる。したがって、ドライバの意図した車両１０１の挙動と実際の挙動とが異なることによりドライバが違和感を抱くことを防止できる。

本実施形態によれば以下のような作用効果を奏することができる。
（１）車両制御装置７０は、手動運転で走行する手動運転モードと、自動運転で走行する自動運転モードとに、運転モードを切換可能に構成された車両１０１を制御するものであり、変速機１の故障の有無を判定する故障判定部７１と、エンジン２の動力による車両１０１の自動運転モードでの走行を継続することが可能か否かを判定する自動運転判定部７３と、故障判定部７１により変速機１が故障していると判定され、かつ、自動運転判定部７３により自動運転モードでの走行継続が可能と判定されると、車両１０１の故障個所を特定する処理を実行する故障特定処理部７４と、故障特定処理部７４による故障箇所の特定が終了すると、特定された故障箇所の情報を含む故障情報をディスプレイ５３ａとスピーカ５３ｂとを介してドライバに報知する報知制御部７５と、報知制御部７５により故障情報が報知された後、運転モードを自動運転モードから手動運転モードに切り換える運転モード切換部７６と、を備える（図４）。

この構成により、変速機１が故障したとき、自動運転モードでの走行を継続可能であっても、故障情報をドライバに報知した後に、運転モードが手動運転モードに切り換えられる。このため、ドライバが変速機１の故障態様を認識した上で、手動運転モードで車両１０１が走行されるため、ドライバの意図した車両１０１の挙動と実際の挙動とが異なることにより、手動運転モード時にドライバが違和感を抱くことを防止できる。

（２）車両制御装置７０は、運転モードが自動運転モードに切り換えられた状態で、行動計画に従い車両１０１が自動運転で走行するようにアクチュエータＡＣを制御するアクチュエータ制御部７７をさらに備える（図４）。アクチュエータ制御部７７は、故障判定部７１により変速機１が故障していると判定されると、変速機１をエンジン２の動力による車両１０１の走行が可能な所定状態（例えば３速段固定）に制御し、故障特定処理部７４は、アクチュエータ制御部７７により変速機１が所定状態に制御された状態で、車両１０１の故障箇所を特定する処理を実行する。これにより、故障箇所が特定されるまで自動運転が継続されるため、故障箇所特定処理を行っている最中に、ドライバが意図した駆動力を得られないと感じることを防ぐことができる。

（３）アクチュエータ制御部７７は、自動運転判定部７３によりエンジン２の動力による車両１０１の自動運転モードでの走行継続が不可能と判定されると、車両１０１が退避走行するようにアクチュエータＡＣを制御する。これにより、変速機１の故障により自動運転モードでの走行が不可能な場合には、車両１０１を速やかに安全地帯に退避させることができる。

上記実施形態は種々の形態に変更することができる。以下、変形例について説明する。上記実施形態は、故障判定部７１により変速機１の故障の有無を判定するとともに、故障特定処理部７４での故障特定処理により変速機１の故障箇所を特定し、ドライバに故障情報を報知するようにした。すなわち、エンジン２に接続された変速機１の故障を対象としたが、本発明は、変速機１以外の故障に対しても同様に適用することができる。したがって、車両１０１の故障の有無を判定するように構成されるのであれば、故障判定部の構成はいかなるものでもよい。また、故障判定部により車両が故障していると判定され、かつ、自動運転判定部により自動運転モードでの走行が可能と判定されると、車両の故障個所を特定する処理を実行するのであれば、故障特定処理部の構成もいかなるものでもよい。上記実施形態では、走行駆動源としてエンジン２を用いたが、モータ等、エンジン以外を用いてもよい。

上記実施形態では、報知制御部７５がディスプレイ５３ａとスピーカ５３ｂとを介してドライバに対し故障情報を報知するようにしたが、故障特定処理部による故障箇所の特定が終了すると、特定された故障箇所の情報を含む故障情報をドライバに報知するのであれば、報知部の構成はいかなるものでもよい。例えば、運転席シートを手動運転モードに適した位置に移動させて、故障情報が発生されたことを報知するようにしてもよい。上記実施形態では、運転モード切換部７６が、ドライバに故障情報が報知された直後に自動運転モードから手動運転モードに切り換えるようにしたが、故障情報の報知後の手動自動切換スイッチの操作を条件として手動運転モードに切り換えるようにしてもよい。すなわち、故障情報の報知を、運転モードを切り換えるための１つの条件としてもよく、運転モード切換部の構成は成就したものに限らない。

上記実施形態では、デュアルクラッチ式の変速機１を用いたが、本発明の車両制御装置は、種々のタイプの変速機に対し同様に適用することができる。

以上の説明はあくまで一例であり、本発明の特徴を損なわない限り、上述した実施形態および変形例により本発明が限定されるものではない。上記実施形態と変形例の１つまたは複数を任意に組み合わせることも可能であり、変形例同士を組み合わせることも可能である。

１ 変速機、２ エンジン、５２ 内部センサ群、５３ａ ディスプレイ、５３ｂ スピーカ、６０ コントローラ、７０ 車両制御装置、７１ 故障判定部、７２ フェールセーフ処理部、７３ 自動運転判定部、７４ 故障特定処理部、７５ 報知制御部、７６ 運転モード切換部、７７ アクチュエータ制御部、１０１ 車両、ＡＣ アクチュエータ

Claims (3)

1. 手動運転で走行する手動運転モードと、自動運転で走行する自動運転モードとに、運転モードを切換可能に構成された車両を制御する車両制御装置であって、
   前記車両の故障の有無を判定する故障判定部と、
   走行駆動源の動力による前記車両の前記自動運転モードでの走行を継続することが可能か否かを判定する自動運転判定部と、
   前記故障判定部により前記車両が故障していると判定され、かつ、前記自動運転判定部により前記自動運転モードでの走行継続が可能と判定されると、前記車両の故障個所を特定する処理を実行する故障特定処理部と、
   前記故障特定処理部による故障箇所の特定が終了すると、特定された故障箇所の情報を含む故障情報をドライバに報知する報知部と、
   前記報知部により故障情報が報知された後、運転モードを前記自動運転モードから前記手動運転モードに切り換える運転モード切換部と、を備えることを特徴とする車両制御装置。
2. 請求項１に記載の車両制御装置において、
   運転モードが前記自動運転モードに切り換えられた状態で、行動計画に従い前記車両が自動運転で走行するように走行用アクチュエータを制御するアクチュエータ制御部をさらに備え、
   前記故障判定部は、前記走行駆動源に接続された変速機の故障の有無を判定し、
   前記アクチュエータ制御部は、前記故障判定部により前記変速機が故障していると判定されると、前記変速機を前記走行駆動源の動力による前記車両の走行が可能な所定状態に制御し、
   前記故障特定処理部は、前記アクチュエータ制御部により前記変速機が前記所定状態に制御された状態で、前記車両の故障箇所を特定する処理を実行することを特徴とする車両制御装置。
3. 請求項２に記載の車両制御装置において、
   前記アクチュエータ制御部は、前記自動運転判定部により前記走行駆動源の動力による前記車両の前記自動運転モードでの走行継続が不可能と判定されると、前記車両が退避走行するように前記走行用アクチュエータを制御することを特徴とする車両制御装置。
   

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