JP7053695B2 - 車両制御装置および車両 - Google Patents

Description

本発明は、車両の制御技術に関するものである。

車両の自動運転を実現するための様々な技術が提案されている。特許文献１には、車両の走行制御をそれぞれ行う第１走行制御部および第２走行制御部を設け、それらの走行制御部のうち一方で機能低下が検出された場合に、他方で代替制御を行うことが開示されている。このように車両の走行制御部を複数設けた冗長構成とすることで、車両の自動運転制御の信頼性を向上させている。

国際公開第２０１９／１１６８７０号明細書

第１走行制御部から第２走行制御部へと制御主体を移す際には、第1走行制御部における制御状態を第２走行制御部へと引き継ぐ必要がある。制御状態の引き継ぎが適切に行われない場合、第1走行制御部で実行中の制御を、第2走行制御部によりあらためて最初からやり直したり、或いは第2走行制御部が、適切ではない制御状態を基準として走行制御を行ってしまったりすることにもなりかねない。

本発明は上記従来例に鑑みてなされたもので、代替制御を行う際に、制御状態の引き継ぎを適切に行い、円滑な制御主体の移行を実現することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一側面によれば、車両の自動運転を制御する車両制御装置であって、
前記車両の走行制御を行う第１制御手段と、
少なくとも前記第１制御手段による代替指示に応じて前記車両の走行制御を行う第２制御手段とを有し、
前記第１制御手段は、前記代替指示を前記第２制御手段に送信する際に、前記第２制御手段に送信する自動運転の制御の状態を示す情報を所定の時間保持する
ことを特徴とする車両制御装置が提供される。

本発明によれば、制御状態の引き継ぎを適切に行い、円滑な制御主体の移行を実現することができる。

実施形態に係る車両制御装置を示すブロック図 実施形態に係る車両制御装置を示すブロック図 実施形態に係る車両制御装置を示すブロック図 実施形態に係る車両制御装置を示すブロック図 実施形態に係る自動運転ECUと走行制御ECUのブロック図 出力信号管理部により生成される信号の例を示すタイミング図 走行制御ECUによる制御フローの一例を示す図

以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。尚、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものでなく、また実施形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明に必須のものとは限らない。実施形態で説明されている複数の特徴のうち二つ以上の特徴が任意に組み合わされてもよい。また、同一若しくは同様の構成には同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。

図１～図４は、本発明の一実施形態に係る車両制御装置１（制御システム）のブロック図である。車両制御装置１は、車両Ｖを制御する。図１および図２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。車両制御装置１は、第１制御部１Ａと第２制御部１Ｂとを含む。図１は第１制御部１Ａの構成を示すブロック図であり、図２は第２制御部１Ｂの構成を示すブロック図である。図３は主に、第１制御部１Ａと第２制御部１Ｂとの間の通信回線及び電源の構成を示している。

第１制御部１Ａと第２制御部１Ｂとは車両Ｖが実現する一部の機能を多重化又は冗長化したものである。これによりシステムの信頼性を向上させることができる。第１制御部１Ａは、例えば、自動運転制御や、手動運転における通常の動作制御の他、危険回避等に関わる走行支援制御も行う。第２制御部１Ｂは、主に危険回避等に関わる走行支援制御を司る。走行支援のことを運転支援と呼ぶ場合がある。第１制御部１Ａと第２制御部１Ｂとで機能を冗長化しつつ、異なる制御処理を行わせることで、制御処理の分散化を図りつつ、信頼性を向上させることができる。

本実施形態の車両Ｖはパラレル方式のハイブリッド車両であり、図２には、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の構成が模式的に図示されている。パワープラント５０は、内燃機関ＥＧ、モータＭおよび自動変速機ＴＭを有している。モータＭ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）。

＜第１制御部１Ａ＞
図１を参照して第１制御部１Ａの構成について説明する。第１制御部１Ａは、ＥＣＵ群（制御ユニット群）２Ａを含む。ＥＣＵ群２Ａは、複数のＥＣＵ２０Ａ～２９Ａ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、統合したりすることが可能である。なお、図１および図３においては、ＥＣＵ２０Ａ～２９Ａの代表的な機能の名称を付している。例えば、ＥＣＵ２０Ａには「自動運転ＥＣＵ」と記載している。

ＥＣＵ２０Ａは、車両Ｖの走行制御として自動運転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）、操舵または制動の少なくとも１つを、運転者の運転操作に依らず自動的に行う。本実施形態では、駆動、操舵および制動を自動的に行う。

ＥＣＵ２１Ａは、車両Ｖの周囲状況を検知する検知ユニット３１Ａ、３２Ａ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。ＥＣＵ２１Ａは周辺環境情報として後述する物標データを生成する。

本実施形態の場合、検知ユニット３１Ａは、撮像により車両Ｖの周囲の物体を検知する撮像デバイス（以下、カメラ３１Ａと表記する場合がある）である。カメラ３１Ａは、車両Ｖの前方を撮影可能なように車両Ｖの室内に設けられている。カメラ３１Ａ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、光により車両Ｖの周囲の物体を検知するライダ（ＬＩＤＡＲ；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したりする。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。ライダ３２Ａの数や配置は適宜選択可能である。

ＥＣＵ２９Ａは、検知ユニット３１Ａの検知結果に基づいて、車両Ｖの走行制御として走行支援（換言すると運転支援）に関わる制御を実行する走行支援ユニットである。

ＥＣＵ２２Ａは、電動パワーステアリング装置４１Ａ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４１Ａ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４１Ａは、操舵操作をアシストしたり、あるいは、前輪を自動操舵するための駆動力を発揮したりするモータや、モータの回転量を検知するセンサや、運転者が負担する操舵トルクを検知するトルクセンサ等を含む。

ＥＣＵ２３Ａは、油圧装置４２Ａを制御する制動制御ユニットである。油圧装置４２Ａは、例えばＥＳＢ（電動サーボブレーキ）を実現する。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４２Ａに伝達される。油圧装置４２Ａ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、ＥＣＵ２３Ａは、油圧装置４２Ａが備える電磁弁等の駆動制御を行う。本実施形態の場合、ＥＣＵ２３Ａおよび油圧装置４２Ａは電動サーボブレーキを構成し、ＥＣＵ２３Ａは、例えば、４つのブレーキ装置５１による制動力と、モータＭの回生制動による制動力との配分を制御する。

ＥＣＵ２４Ａは、自動変速機ＴＭに設けられている電動パーキングロック装置５０ａを制御する停止維持制御ユニットである。電動パーキングロック装置５０ａは、主としてＰレンジ（パーキングレンジ）選択時に自動変速機ＴＭの内部機構をロックする機構を備える。ＥＣＵ２４Ａは、電動パーキングロック装置５０ａによるロックおよびロック解除を制御可能である。

ＥＣＵ２５Ａ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等の表示装置や音声出力装置を含む。更に、振動装置を含んでもよい。ＥＣＵ２５Ａは、例えば、車速や外気温等の各種情報や、経路案内等の情報を情報出力装置４３Ａに出力させる。

ＥＣＵ２６Ａは、車外に情報を報知する情報出力装置４４Ａ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４４Ａは方向指示器（ハザードランプ）であり、ＥＣＵ２６Ａは、方向指示器として情報出力装置４４Ａ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４４Ａ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。

ＥＣＵ２７Ａ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ＥＣＵ２７Ａを１つ割り当てているが、内燃機関ＥＧ、モータＭおよび自動変速機ＴＭのそれぞれにＥＣＵを１つずつ割り当ててもよい。ＥＣＵ２７Ａは、例えば、アクセルペダルＡＰに設けた操作検知センサ３４ａやブレーキペダルＢＰに設けた操作検知センサ３４ｂにより検知した運転者の運転操作や車速等に対応して、内燃機関ＥＧやモータＭの出力を制御したり、自動変速機ＴＭの変速段を切り替えたりする（図２参照）。なお、自動変速機ＴＭ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ＴＭ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。

ＥＣＵ２８Ａ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。ＥＣＵ２８Ａ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３３Ａは、車両Ｖの回転運動を検知する。ジャイロセンサ３３Ａ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、ＥＣＵ２８Ａ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４５Ａ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。

＜第２制御部１Ｂ＞
図２を参照して第２制御部１Ｂの構成について説明する。第２制御部１Ｂは、ＥＣＵ群（制御ユニット群）２Ｂを含む。ＥＣＵ群２Ｂは、複数のＥＣＵ２１Ｂ～２５Ｂ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、統合したりすることが可能である。なお、ＥＣＵ群２Ａと同様、図２および図３においてはＥＣＵ２１Ｂ～２５Ｂの代表的な機能の名称を付している。

ＥＣＵ２１Ｂは、車両Ｖの周囲状況を検知する検知ユニット３１Ｂ、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と共に、車両Ｖの走行制御として走行支援（換言すると運転支援）に関わる制御を実行する走行支援ユニットである。ＥＣＵ２１Ｂは、周辺環境情報として後述する物標データを生成する。

なお、本実施形態では、ＥＣＵ２１Ｂが環境認識機能と走行支援機能とを有する構成としたが、第１制御部１ＡのＥＣＵ２１ＡおよびＥＣＵ２９Ａのように、機能毎にＥＣＵを設けてもよい。逆に、第１制御部１Ａにおいて、ＥＣＵ２１Ｂのように、ＥＣＵ２１ＡおよびＥＣＵ２９Ａの機能を１つのＥＣＵで実現する構成であってもよい。

本実施形態の場合、検知ユニット３１Ｂは、撮像により車両Ｖの周囲の物体を検知する撮像デバイス（以下、カメラ３１Ｂと表記する場合がある）である。カメラ３１Ｂは、車両Ｖの前方を撮影可能なように車両Ｖの室内に設けられている。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３２Ｂは、電波により車両Ｖの周囲の物体を検知する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したりする。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１つずつ設けられている。レーダ３２Ｂの数や配置は適宜選択可能である。

ＥＣＵ２２Ｂは、電動パワーステアリング装置４１Ｂ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４１Ｂ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４１Ｂは、操舵操作をアシストしたり、あるいは、前輪を自動操舵するための駆動力を発揮したりするモータや、モータの回転量を検知するセンサや、運転者が負担する操舵トルクを検知するトルクセンサ等を含む。また、ＥＣＵ２２Ｂには、後述する通信回線Ｌ２を介して操舵角センサ３７が電気的に接続されており、操舵角センサ３７の検知結果に基づいて電動パワーステアリング装置４１Ｂを制御可能である。ＥＣＵ２２Ｂは、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。

ＥＣＵ２３Ｂは、油圧装置４２Ｂを制御する制動制御ユニットである。油圧装置４２Ｂは、例えばＶＳＡ（Vehicle Stability Assist）を実現する。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４２Ｂに伝達される。油圧装置４２Ｂ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、各車輪のブレーキ装置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、ＥＣＵ２３Ｂは油圧装置４２Ｂが備える電磁弁等の駆動制御を行う。

本実施形態の場合、ＥＣＵ２３Ｂおよび油圧装置４２Ｂには、四輪それぞれに設けられた車輪速センサ３８、ヨーレートセンサ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が電気的に接続され、これら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。例えば、ＥＣＵ２３Ｂは、四輪それぞれに設けられた車輪速センサ３８の検知結果に基づき各車輪の制動力を調整し、各車輪の滑走を抑制する。また、ヨーレートセンサ３３Ｂが検知した車両Ｖの鉛直軸回りの回転角速度に基づき各車輪の制動力を調整し、車両Ｖの急激な姿勢変化を抑制する。

また、ＥＣＵ２３Ｂは、車外に情報を報知する情報出力装置４３Ｂを制御する車外報知制御ユニットとしても機能する。本実施形態の場合、情報出力装置４３Ｂはブレーキランプであり、制動時等にＥＣＵ２３Ｂはブレーキランプを点灯可能である。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。

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。ＥＣＵ２４Ｂ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。

ＥＣＵ２５Ｂは、車内に情報を報知する情報出力装置４４Ｂを制御する車内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４４Ｂは、インストルメントパネルに配置される表示装置を含む。ＥＣＵ２５Ｂは、情報出力装置４４Ｂに車速、燃費等の各種の情報を出力させることが可能である。

入力装置４５Ｂ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。

＜通信回線＞
ＥＣＵ間を通信可能に接続する、車両制御装置１の通信回線の例について図３を参照して説明する。車両制御装置１は、有線の通信回線Ｌ１～Ｌ７を含む。通信回線Ｌ１には、第１制御部１Ａの各ＥＣＵ２０Ａ～２７Ａ、２９Ａが接続されている。なお、ＥＣＵ２８Ａも通信回線Ｌ１に接続されてもよい。

通信回線Ｌ２には、第２制御部１Ｂの各ＥＣＵ２１Ｂ～２５Ｂが接続されている。また、第１制御部１ＡのＥＣＵ２０Ａも通信回線Ｌ２に接続されている。通信回線Ｌ３は、ＥＣＵ２０ＡとＥＣＵ２１Ｂとを接続する。通信回線Ｌ４は、ＥＣＵ２０ＡとＥＣＵ２１Ａとを接続する。通信回線Ｌ５は、ＥＣＵ２０Ａ、ＥＣＵ２１ＡおよびＥＣＵ２８Ａを接続する。通信回線Ｌ６は、ＥＣＵ２９ＡとＥＣＵ２１Ａとを接続する。通信回線Ｌ７は、ＥＣＵ２９ＡとＥＣＵ２０Ａとを接続する。

通信回線Ｌ１～Ｌ７のプロトコルは同じであっても異なっていてもよいが、通信速度、通信量や耐久性等、通信環境に応じて異ならせてもよい。例えば、通信回線Ｌ３およびＬ４は、通信速度の点でイーサネット（登録商標）であってもよい。例えば、通信回線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ５～Ｌ７はＣＡＮであってもよい。

第１制御部１Ａは、ゲートウェイＧＷを備えている。ゲートウェイＧＷは、通信回線Ｌ１と通信回線Ｌ２を中継する。このため、例えば、ＥＣＵ２１Ｂは、通信回線Ｌ２、ゲートウェイＧＷおよび通信回線Ｌ１を介してＥＣＵ２７Ａに制御指令を出力可能である。

＜電源＞
車両制御装置１の電源について図３を参照して説明する。車両制御装置１は、大容量バッテリ６と、電源７Ａと、電源７Ｂとを含む。大容量バッテリ６は、モータＭの駆動用バッテリであると共に、モータＭにより充電されるバッテリである。

電源７Ａは、第１制御部１Ａに電力を供給する電源であり、電源回路７１Ａとバッテリ７２Ａとを含む。電源回路７１Ａは、大容量バッテリ６の電力を第１制御部１Ａに供給する回路であり、例えば、大容量バッテリ６の出力電圧（例えば１９０Ｖ）を基準電圧（例えば１２Ｖ）に降圧する。バッテリ７２Ａは、例えば１２Ｖの鉛バッテリである。バッテリ７２Ａを設けたことにより、大容量バッテリ６や電源回路７１Ａの電力供給が遮断あるいは低下した場合であっても、第１制御部１Ａに電力の供給を行うことができる。

電源７Ｂは、第２制御部１Ｂに電力を供給する電源であり、電源回路７１Ｂとバッテリ７２Ｂとを含む。電源回路７１Ｂは、電源回路７１Ａと同様の回路であり、大容量バッテリ６の電力を第２制御部１Ｂに供給する回路である。バッテリ７２Ｂは、バッテリ７２Ａと同様のバッテリであり、例えば１２Ｖの鉛バッテリである。バッテリ７２Ｂを設けたことにより、大容量バッテリ６や電源回路７１Ｂの電力供給が遮断あるいは低下した場合であっても、第２制御部１Ｂに電力の供給を行うことができる。

＜全体構成＞
図４を参照して車両Ｖの全体構成を別の観点から説明する。車両Ｖは、第１制御部１Ａ、第２制御部１Ｂ、外界認識装置群８２及びアクチュエータ群８３を含む。図４では、第１制御部１Ａに含まれるＥＣＵとして、ＥＣＵ２０Ａ、ＥＣＵ２１Ａ、ＥＣＵ２２Ａ、ＥＣＵ２３ＡおよびＥＣＵ２７Ａが例示されており、第２制御部１Ｂに含まれるＥＣＵとして、ＥＣＵ２１Ｂ、ＥＣＵ２２ＢおよびＥＣＵ２３Ｂが例示されている。

外界認識装置群８２は、車両Ｖに搭載された外界認識装置（センサ）の集合である。外界認識装置群８２は、一例として、上述のカメラ３１Ａ、カメラ３１Ｂ、ライダ３２Ａおよびレーダ３２Ｂを含む。本実施形態の場合、カメラ３１Ａおよびライダ３２Ａは、第１制御部１ＡのＥＣＵ２１Ａに接続されており、ＥＣＵ２１Ａからの指示に従って動作する（即ち、第１制御部１Ａによって制御される）。ＥＣＵ２１Ａは、カメラ３１Ａおよびライダ３２Ａで得られた外界情報を取得すると共に、当該外界情報を第１制御部１ＡのＥＣＵ２０Ａに供給する。また、カメラ３１Ｂおよびレーダ３２Ｂは、第２制御部１ＢのＥＣＵ２１Ｂに接続されており、ＥＣＵ２１Ｂからの指示に従って動作する（即ち、第２制御部１Ｂによって制御される）。ＥＣＵ２１Ｂは、カメラ３１Ｂおよびライダ３２Ｂで得られた外界情報を取得すると共に、当該外界情報を第１制御部１ＡのＥＣＵ２０Ａに供給する。これにより、第１制御部１Ａ（ＥＣＵ２０Ａ）は、カメラ３１Ａ、カメラ３１Ｂ、ライダ３２Ａおよびレーダ３２Ｂのそれぞれから得られた外界情報を用いて自動運転の制御を実行することができる。

アクチュエータ群８３は、車両Ｖに搭載されたアクチュエータの集合である。アクチュエータ群８３は、一例として、上述の電動パワーステアリング装置４１Ａ、電動パワーステアリング装置４１Ｂ、油圧装置４２Ａ、油圧装置４２Ｂおよびパワープラント５０を含む。電動パワーステアリング装置４１Ａおよび電動パワーステアリング装置４１Ｂはそれぞれ、車両Ｖの操舵を行うための操舵アクチュエータである。油圧装置４２Ａおよび油圧装置４２Ｂはそれぞれ、車両Ｖの制動を行うための制動アクチュエータである。また、パワープラント５０は、車両Ｖの駆動を行うための駆動アクチュエータである。

本実施形態の場合、電動パワーステアリング装置４１Ａ、油圧装置４２Ａおよびパワープラント５０は、ＥＣＵ２２Ａ、ＥＣＵ２３ＡおよびＥＣＵ２７Ａをそれぞれ介してＥＣＵ２０Ａに接続されており、ＥＣＵ２０Ａからの指示に従って動作する（即ち、第１制御部１Ａによって制御される）。また、電動パワーステアリング装置４１Ｂおよび油圧装置４２Ｂは、ＥＣＵ２２ＢおよびＥＣＵ２２Ｂをそれぞれ介してＥＣＵ２１Ｂに接続されており、ＥＣＵ２１Ｂからの指示に従って動作する（即ち、第２制御部１Ｂによって制御される）。

第１制御部１Ａ（ＥＣＵ２０Ａ）は、通信路を通じて外界認識装置群８２の一部（カメラ３１Ａ、ライダ３２Ａ）と通信し、別の通信路を通じてアクチュエータ群８３の一部（電動パワーステアリング装置４１Ａ、油圧装置４２Ａ、パワープラント５０）と通信する。また、第２制御部１Ｂ（ＥＣＵ２１Ｂ）は、通信路を通じて外界認識装置群８２の一部（カメラ３１Ｂ、レーダ３２Ｂ）と通信し、別の通信路を通じてアクチュエータ群８３の一部（電動パワーステアリング装置４１Ｂ、油圧装置４２Ｂ）と通信する。ＥＣＵ２０Ａに接続されている通信路とＥＣＵ２１Ｂに接続されている通信路とは互いに異なっていてもよい。これらの通信路は、例えばＣＡＮ（コントローラエリアネットワーク）であってもよいし、イーサネット（登録商標）であってもよい。また、ＥＣＵ２０ＡとＥＣＵ２１Ｂとは、通信路Ｌ３を通じて互いに接続されている。この通信路Ｌ３は、例えばＣＡＮ（コントローラエリアネットワーク）であってもよいし、イーサネット（登録商標）であってもよい。また、ＣＡＮとイーサネット（登録商標）との両方で接続されていてもよい。

第１制御部１Ａ（ＥＣＵ２０Ａ）は、ＣＰＵなどのプロセッサとＲＡＭなどのメモリとによって構成され、車両Ｖの走行制御（例えば自動運転制御）を実行可能に構成される。例えば、ＥＣＵ２０Ａは、外界認識装置群８２で得られた外界情報として、カメラ３１Ａおよびライダ３２Ａで得られた外界情報をＥＣＵ２１Ａを介して取得し、カメラ３１Ｂおよびレーダ３２Ｂで得られた外界情報をＥＣＵ２１Ｂを介して取得する。そして、ＥＣＵ２０Ａは、取得した外界情報に基づいて、自動運転中に車両Ｖがとるべき経路および速度を生成し、この経路および速度を実現するための車両Ｖの目標制御量（駆動量、制動量、操舵量）を決定する。ＥＣＵ２０Ａは、決定した車両Ｖの目標制御量に基づいて各アクチュエータの操作量（電圧または電流などの指令値（信号値））を生成し、当該操作量でアクチュエータ群８３（電動パワーステアリング装置４１Ａ、油圧装置４２Ａ、パワープラント５０）を制御することにより、車両Ｖの走行制御（例えば自動運転）を行うことができる。

ここで、ＥＣＵ２０Ａは、第１制御部１Ａによる車両Ｖの走行制御機能の低下を検出する検出部として動作することもできる。例えば、ＥＣＵ２０Ａは、外界認識装置群８２との通信路の通信状況およびアクチュエータ群８３との通信路の通信状況を監視し、それらの通信状況に基づいて外界認識装置群８２およびアクチュエータ群８３との通信機能の低下を検出することにより、走行制御機能の低下を検出することができる。通信機能の低下とは、通信の切断や、通信速度の低下などを含みうる。また、ＥＣＵ２０Ａは、外界認識装置群８２での外界の検知性能の低下や、アクチュエータ群８３の駆動性能の低下を検出することにより、走行制御機能の低下を検出してもよい。さらに、ＥＣＵ２０Ａは、自身の処理性能（例えば処理速度など）を診断するように構成されている場合、その診断結果に基づいて、走行制御機能の低下を検出してもよい。なお、本実施形態では、ＥＣＵ２０Ａを、自身の走行機能低下を検出する検出部として動作させているが、それに限られず、当該検出部がＥＣＵ２０Ａとは別に設けられてもよいし、第２制御部１Ｂ（例えばＥＣＵ２１Ｂ）を当該検出部として動作させてもよい。

第２制御部１Ｂ（ＥＣＵ２１Ｂ）は、ＣＰＵなどのプロセッサとＲＡＭなどのメモリとによって構成され、車両Ｖの走行制御を実行可能に構成される。ＥＣＵ２１Ｂは、第１制御部１ＡのＥＣＵ２０Ａと同様に、車両Ｖの目標制御量（制動量、操舵量）を決定し、決定した目標制御量に基づいて各アクチュエータの操作量を生成し、当該操作量でアクチュエータ群８３（電動パワーステアリング装置４１Ｂ、油圧装置４２Ｂ）を制御することができる。ただし、ＥＣＵ２１Ｂは、車両Ｖの走行制御を行うための処理性能がＥＣＵ２０Ａより低い。処理性能は、例えばクロック数やベンチマークのテスト結果によって比較されうる。ＥＣＵ２１Ｂは、ＥＣＵ２０Ａで走行制御機能の低下が検出されていない通常時では、カメラ３１Ｂおよびライダ３２Ｂで得られた外界情報を取得してＥＣＵ２０Ａに供給するが、ＥＣＵ２０Ａで走行制御機能の低下が検出された場合には、ＥＣＵ２０Ａの代わりに車両Ｖの走行制御を行う（即ち、代替制御を行う）。代替制御は、例えば、車両Ｖの自動運転の制御レベルに応じて、その制御レベルを低下させる機能制限を実行する縮退制御を含みうる。

ＥＣＵ２０Ａは、ＥＣＵ２０Ａの制御下にある外界認識またはアクチュエータの機能低下を検知すると、通信路Ｌ３を介してＥＣＵ２１Ｂに対して縮退実施指示を送信することで、走行制御の実行主体をＥＣＵ２０ＡからＥＣＵ２１Ｂへと移す。走行制御（あるいは自動運転）の制御主体がＥＣＵ２０Ａである間は、ＥＣＵ２１ＢはＥＣＵ２０Ａをマスタプロセッサとするスレーブプロセッサとして機能している。ＥＣＵ２０Ａから縮退実施指示を受信したＥＣＵ２１Ｂは、それ自身が実行主体となって走行制御（本例では縮退制御）を開始する。本例では、ＥＣＵ２１Ｂが行う縮退制御は、自動運転から手動運転への運転交代と、運転交代が実施されない場合の停車、そして運転交代完了まで、または停車までの走行制御であってよい。なお本例では、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は第２制御部１Ｂに属しているので、運転交代の完了はこのセンサ３６でハンドルＳＴの把持を検知することで知ることができる。
●縮退制御
自動運転（監視要（ハンズオフ）、監視不要（アイズオフ）を含む）を提供するために必要な機能は、(i)制御系の冗長構成、(ii)地図、(iii)ハンドル把持センサまたはドライバー監視カメラ、(iv)カメラ、レーダ、ライダなどの外界認識、(v)適応的クルーズ制御および車線維持支援機能などである。これらのいずれかに機能低下が生じると、冗長性が失われ、更なる機能低下に対応することが困難になる。そこで冗長でなくなった機能を使わない運転レベルに縮退させる。これが縮退制御である。縮退制御では、第１制御部１Ａに機能低下などが検知された場合に、残存する機能で自動運転の係属や手動運転への運転交代または停車といった制御を行う。縮退制御においては、制御系は以下のように引き継がれる。
（１）第１制御部１Ａに機能低下等が生じたが、第１制御部１Ａで縮退制御を実施可能な場合は、第１制御部１Ａで制御を続ける。
（２）第１制御部１Ａに機能低下が生じ、第１制御部１Ａで縮退制御を実施不可の場合は、第２制御部１Ｂに縮退実施指示を出す。その場合第２制御部１Ｂが縮退制御を実行する。第２制御部１Ｂに対する縮退実施指示は、第２制御部１Ｂに対する制御の引継ぎ指示あるいは代替指示ということもできる。
（３）第２制御部１Ｂに機能低下が生じ、縮退制御が実施不可となった場合は、第１制御部１Ａにその旨を通知し、第１制御部１Ａが制御を続ける（この場合にも制御の冗長性が失われるので第１制御部１Ａが縮退制御を行うこともある)。
（４）第１制御部１Ａからの指示が第２制御部１Ｂに伝達されない場合は、第２制御部１Ｂが第１制御部１Ａからの通信途絶を判断し、自発的に第２制御部１Ｂにより縮退制御を実施する。

上述したように縮退制御においてはその実行主体が変更されることがある。例えば上記（２）の場合には、第１制御部１Ａから第２制御部１Ｂに対して縮退実施指示が送信され、それによって第２制御部１Ｂによる縮退制御が実行される。本実施形態では、上記（２）の場合に、第１制御部１Ａから第２制御部１Ｂへと送信される信号の生成（或いは信号の加工）について説明する。

＜自動運転ＥＣＵ２０Ａからの出力信号の管理＞
上述したように、本実施形態の車両制御装置１では、自動運転制御を行っている第１制御部１Ａで走行制御機能の低下が検出された場合、第１制御部１Ａの代わりに第２制御部１Ｂで車両Ｖの走行制御（代替制御）を行う。このように複数の制御部を設けた冗長構成とすることで、車両の自動運転制御の信頼性を向上させることができる。ここで、自動運転ＥＣＵ２０Ａと走行支援ＥＣＵ２１Ｂとを含むより詳細な構成例を図５に示す。

図５において、自動運転ＥＣＵ２０Ａは、主制御部５０２と出力信号管理部５０１とを含む。出力信号管理部５０１を信号管理部と呼ぶこともある。主制御部５０２から出力信号は、出力信号管理部５０１を介して走行支援ＥＣＵ２１Ｂに入力される。もちろんここに示した信号は一例であって他の信号を含んでもよい。主制御部５０２は、ＥＣＵ２０Ａから出力信号管理部５０１を除いた部分であり、自動運転の制御を実行する。出力信号管理部５０１は主制御部５０２の出力信号の少なくとも一部を処理してＥＣＵ２１Ｂに送信するための信号を生成する。主制御部５０２が出力する信号には、縮退実施要求とシステム作動状態と主システム状態とハンズオフ操舵角制御要求とハンズオン操舵角制御要求とを含む。ここで主システム状態は、メインスイッチの状態（オンまたはオフ）を示す。ハンズオフ操舵角制御要求は、自動運転のレベル２Ｂ２以上でＡＤＵがＥＰＳに対して舵角制御要求の有無を示す信号である。ハンズオン操舵角制御要求は、自動運転のレベル1以下でＡＤＵがＥＰＳに対して舵角制御要求の有無を示す信号であり、要はいわゆる自動運転ではなく、ＬＫＡＳ（車線維持支援機能）の下で使う信号である。出力信号管理部５０１は、それらの信号を入力信号として、縮退実施信号と運転交代要求状態と自動運転状態という３つの信号を生成する。これらの信号はパケット生成部５０３に入力される。

パケット生成部５０３は、入力信号を特定する識別情報および対応する信号値をパケット化し、そのパケットを走行支援ＥＣＵ２１Ｂに送信する。走行支援ＥＣＵ２１Ｂのパケット分解部５２１は受信したパケットを分解して各信号の値を再生する。走行支援ＥＣＵ２１Ｂはその信号値に応じた処理を実行する。なお、パケット生成部５１４やパケット分解部５２１は、それぞれのＥＣＵがプログラムを実行することで実現されてもよいし、特定用途向け集積回路などのハードウェアで構成されていてもよい。なおパケット生成部５０３はＥＣＵ２０Ａの外部に設けられていてもよく、パケット分解部５２１はＥＣＵ２１Ｂの外部に設けられてもよい。さらにＥＣＵ２０ＡとＥＣＵ２１Ｂとは通信線５３０によっても接続されており、通信路の冗長性が実現されている。これらの通信路を介してＥＣＵ２０ＡはＥＣＵ２１Ｂと通信し、指示や状態、そのほかのデータを送受信することができる。

●出力信号管理部５０１の入力信号
次に主制御部５０２から出力信号管理部５０１へ入力される信号について説明する。縮退実施要求は、ＥＣＵ２１Ｂに対する代替制御の要求を示す信号である。本例では１を要求あり、０を要求なしとする２値信号である。ＥＣＵ２０Ａでは、その制御下にあるアクチュエータやセンサの機能低下を検知すると、ＥＣＵ２０Ａによる自動運転の制御からＥＣＵ２１Ｂによる縮退制御へと切り替えられる。そのきっかけとなる信号である。縮退制御とは、たとえば機能低下があればその部分を使用しないよう制御範囲や機能水準を変更して機能制限を実行する（すなわち縮退させる）制御をいう。

システム作動状態は、自動運転に関して作動している機能を示す。システム作動状態信号は複数のビットを含み、各ビットに機能が割り当てられている。各ビットの値が１（オンまたは真ともいう）であれば対応する機能は作動中であり、０（オフまたは偽ともいう）であれば非作動であることを示す。システム作動状態で示される機能には、適応的クルーズ制御機能（ＡＣＣ）、車線維持支援機能（ＬＫＡＳ）、自動運転（監視要）（ハンズオフとも呼ぶ）、自動運転（監視不要）（アイズオフとも呼ぶ）、運転交代（ＭＤＤ）を含む。

適応的クルーズ制御機能は、先行車に追従して走行するために縦制御を自動で行う機能である。適応的クルーズ制御機能により、先行車を検知して車間距離を一定に保持しながら走行することができる。車線維持支援機能は車線を規定する白線を検知して、車線内で車両を走行させるための横制御を行う機能である。自動運転（監視要）は、ドライバーがハンドルから手を離した状態で運転制御を行う機能である。ただしドライバーは周辺監視を行う必要がある。自動運転シテムではドライバー監視カメラなどの画像に基づいてドライバーの顔の向きや視線を特定し、周辺を監視しているか否かを判定する。自動運転（監視要）機能は、自動運転のレベル２Ｂ２とも呼ばれ、Ｌｖ２Ｂ２と記載することもある。ドライバーが周辺監視を行っていないと判断した自動運転システム（例えばＥＣＵ２０Ａ）は、周辺監視を行うようドライバーに対して注意喚起する。それにドライバーが応じない場合には、ＥＣＵ２０Ａを処理主体としたまま縮退制御が実行される。この場合にはドライバーへの運転交代が所定時間内に行われないと、自動運転システムにより路肩へと車両は移動されて停車される。

自動運転（監視不要）は、ドライバーがハンドルから手を離した状態で、かつドライバーによる周辺監視の必要なしに自動運転制御を行う機能である。本明細書ではこれは自動運転のレベル３と称する。運転交代（ＭＤＤ）は、システムがドライバーに手動運転を要求している状態である。前述したように、本例では、自動運転には自動運転（監視要）と自動運転（監視不要）とを含み、これらのいずれかの状態から、これら以外の状態へと移ることを運転交代と呼ぶ。すなわち、ドライバーによるハンドル保持が不要な自動運転状態から、ドライバーによるハンドル保持が必要な運転状態への過渡期が運転交代要求状態である。運転交代要求状態の継続期間の上限は例えば４秒などの一定期間に制限され、上限を超えて運転交代要求状態のままとなることはない。運転交代要求状態の継続期間が上限時間に達すると、制御主体が第１制御部１Ａであれば路肩停車し、第２制御部１Ｂであれば走行中の車線内で停車するようそれぞれの制御部により走行制御される。なお自動運転（監視要）と自動運転（監視不要）とをまとめて自動運転（あるいはＡＤ）と呼ぶこともある。この場合、自動運転以外の作動状態を非自動運転または手動運転またはマニュアル運転と呼ぶこともある。

主システム状態は、メインスイッチがオンであるかオフであるかを示す２値信号である。主システム状態がオンであれば、外部環境などに応じて適切な自動運転レベルが選択され、選択されたレベルの自動運転が行われる。主システム状態がオフであれば、外部環境に関わりなく自動運転状態になることはなく、手動運転のままである。しかしながら、手動運転状態におけるＬＫＡＳやＡＣＣなどの走行支援が実施されることはあってもよい。この場合それら走行支援もドライバーの指示に応じて実施される。

前述したように、ハンズオフ操舵角制御要求は、自動運転のレベル２Ｂ２以上でＡＤＵがＥＰＳに対して舵角制御要求の有無を示す信号である。操舵角制御の要求があれば（たとえば第１制御部１Ａによるステアリング操作があれば）オンとなり、なければオフとなる。ハンズオン操舵角制御要求は、自動運転のレベル1以下でＡＤＵがＥＰＳに対して舵角制御要求の有無を示す信号である。操舵角制御の要求があれば（すなわちドライバーによるステアリング操作があれば）オンとなり、なければオフとなる。

＜出力信号管理部による信号の生成＞
上述した各信号を入力として、出力信号管理部５０１は、図５に示した縮退実施信号生成部５１１、運転交代要求状態生成部５１２、自動運転状態生成部５１３、カウンタ５１５により、走行支援ＥＣＵ２１Ｂに送信する信号を生成する。生成される信号には、縮退実施指示信号、運転交代要求状態信号、自動運転状態信号を含み、これらの信号がパケット生成部５１４によりパケット化されてＥＣＵ２１Ｂに送信される。まずこれらの信号の意味を説明するが、そのために図７を参照してＥＣＵ２１Ｂの動作を説明する。なお以下の説明においては信号名から「信号」を省略することがある。

●ＥＣＵ２１Ｂによる処理手順
図７に、縮退実施指示、運転交代要求状態、自動運転状態を受信したＥＣＵ２１Ｂによる処理手順の一例を示す。図７（Ａ）は、運転交代要求状態生成部５１２により生成された運転交代要求状態信号を監視する手順を示す。ＥＣＵ２１Ｂは運転交代要求状態信号を監視し、０（非運転交代要求状態＝運転交代要求なし）から１（運転交代要求状態＝運転交代要求あり）へ遷移したか否かを判定する（Ｓ７０１）。運転交代要求状態に遷移したなら、待機上限値を設定したタイマをスタートさせる（Ｓ７０３）。この待機上限値は、運転交代をドライバーに促して実際に運転交代が実施されるまでの待機期間の上限である。このように、運転交代要求状態信号は、運転交代の待機の基準となる。

図７（Ｂ）は、縮退実施信号生成部５１１により生成された縮退実施指示信号を監視する手順を示す。ＥＣＵ２１Ｂは縮退実施指示信号を監視し（Ｓ７１１）、縮退実施指示があると（すなわちオンになると）、自動運転状態信号を参照する（Ｓ７１３）。自動運転状態信号が自動運転であることを示していると、縮退制御を開始する（Ｓ７１５）。なお自動運転であるとは、自動運転状態信号が自動運転（監視要）または自動運転（監視不要）のいずれかの場合である。このように、自動運転中に縮退実施指示をＥＣＵ２０Ａから受けると、その指示に応じてＥＣＵ２１Ｂは縮退制御を開始する。前述したように本例のＥＣＵ２１Ｂによる縮退制御では、ドライバーへの運転交代と、運転交代が実施されなかった場合の停車制御とを含む。なおドライバーへの運転交代が実施された場合には、ステップＳ７０３で開始した計時を取り消す。

図７（Ｃ）は、図７（Ａ）で開始されたタイマが満了した際の手順の一例を示す。ＥＣＵ２１Ｂは、ステップＳ７０３で開始した待機上限値が満了すると、現在走行支援ＥＣＵ（すなわちＥＣＵ２１Ｂ）による代替制御を行っているか否かを判定する（Ｓ７２１）。この判定は、たとえば縮退実施指示信号を参照して行ってよい。代替制御を行っていると判定した場合には、その時点から停車制御を開始する（Ｓ７２３）。この停車制御においては、第２制御部１Ｂに、路肩停止するために必要なセンサやアクチュエータが備わっていれば路肩停止してよいし、備わっていなければ走行中の車線でそのまま停車してよい。その場合でも、走行中の車線が路肩側なら路肩側に寄せ、中央線側なら中央線に寄せるなどの制御を行ってもよい。またハザードランプの点灯など安全確保のための制御を行うことももちろんである。

●縮退実施信号
出力信号管理部５０１で生成される各信号の意味を明らかにしたところで各認号の生成の仕方について説明する。縮退実施信号生成部５１１は、縮退実施要求とシステム作動状態とを入力として縮退実施指示信号を生成する。その生成規則は以下のとおりである。
（条件１）システム作動状態が自動運転（すなわち自動運転（監視要）または自動運転（監視不要）のいずれか）、かつ、
（条件１'）縮退実施要求がオンであると、
（出力１）縮退実施指示信号をオン（縮退実施の指示）にする。なお条件が満たされない場合には縮退実施指示信号をオフ（指示なし）にする。
すなわち、自動運転中に縮退実施要求が発生した場合、かつその場合に限り、縮退実施指示信号をオンにする。

●運転交代要求状態信号
運転交代要求状態生成部５１２は、縮退実施信号生成部５１１により生成された縮退実施指示信号とシステム作動状態とを入力として運転交代要求状態信号を生成する。その生成規則は以下のとおりである。
・ケース１
（条件２－１）システム作動状態が運転交代であると、
（出力２－１）運転交代要求状態信号をオン（作動中）にする。システム作動状態が「運転交代」の間はその出力を維持し、「運転交代」以外の状態に遷移すると運転交代要求状態信号をオフにする。
・ケース２
（条件２－２）縮退実施指示信号がオンとなり、かつ、
（条件２－２'）現在の運転交代要求状態信号がオン（作動中）である場合、
（動作２－２）カウンタ５１５を起動する。カウンタ値は所定値（ＭＤＤ状態カウンタ値）である。カウンタ値は例えば、後述するように、縮退実施指示信号がオンになるタイミングでシステム作動状態が「運転交代」以外の状態に遷移する可能性がある時間をカバーできればよい。
（出力２－２）カウンタ動作中は運転交代要求状態をオンのまま維持する。
（条件２－３）カウンタが満了した場合、
（出力２－３）条件２－１および出力２－１に従う。

図６（Ａ）、図６（Ｂ）は、運転交代要求状態生成部５１２による信号生成の例を示す。図６（Ａ）は上述したケース１の例を示す。図６（Ａ）では、入力信号であるシステム作動状態は「自動運転」から「運転交代」へ、さらに「走行支援」に遷移している。その間、縮退実施指示信号はオフのままである。この場合、条件２－１に該当するので、システム作動状態が「運転交代」に遷移したタイミングで運転交代要求状態信号をオンにし、システム作動状態が「走行支援」に遷移したタイミングで運転交代要求状態信号をオフにする。

図６（Ｂ）は上述したケース２の例を示す。図６（Ｂ）では、入力信号であるシステム作動状態は、図６（Ａ）と同様に自動運転から運転交代へ、さらに走行支援に遷移している。またシステム作動状態が運転交代となっている間に、縮退実施指示がオンになっている。この場合、条件２－１にしたがって、システム状態が運転交代に遷移したタイミングで運転交代要求状態をオンにする。さらに、その間に縮退実施指示がオンになると、条件２－２と条件２－２'が満たされ、カウンタ５１５を起動する。そしてカウンタ５１５が満了するまで運転交代要求状態をオンのまま維持する。カウンタが満了したタイミングＴ１で、そのときのシステム作動状態（「走行支援」）に応じて、運転交代要求状態信号をオフにする。なお図６（Ｂ）中でカウンタはカウンタ値が時間の経過に応じて増加する様を模式的に示している。

ここで、図６（Ｂ）に示したように信号の生成を行う理由を説明する。この信号生成は、カウンタ値に対応する時間だけ運転交代要求状態を保持する機構で行われることから、運転交代要求状態のラッチ制御とも呼ぶ。図６（Ｂ）では、システム作動状態はいったん「運転交代」となると、他の状態たとえば「走行支援」に遷移するまでその状態が維持されているように記載されている。ところが図６（Ｂ）のようなケースでは、縮退実施指示信号がオンになったタイミング、或いはそれよりも若干早いタイミングで、システム作動状態が「運転交代」ではない他の状態へと一時的に遷移し、再び「運転交代」に戻っていることがあり得る。それというのは、ＥＣＵ２０Ａが運転交代を待機している状態において、縮退実施要求のきっかけとなったイベント（機能低下）が生じるとそのイベントに応じてシステム作動状態が「運転交代」ではない他の状態にいったん移ることがあるためである。前記イベントに応じてＥＣＵ２１Ｂによる代替制御が必要となれば、縮退実施要求がＥＣＵ２０Ａから出される。その縮退実施要求に合わせてシステム作動状態は「運転交代」に遷移する。このように、運転交代の待機中に代替制御が生じると、システム作動状態は「運転交代」のまま維持されず、その途中で一時的に「運転交代」以外の状態に遷移することがあり得る。すなわち、システム作動状態が「運転交代」→他の状態→「運転交代」というように遷移することがありえる。このようにシステム作動状態が遷移した場合にケース１に従って運転交代要求状態信号を生成すると、運転交代要求状態信号もシステム作動状態の遷移に同期してオン→オフ→オンと変化する。

運転交代要求状態信号を受信したＥＣＵ２１Ｂは、図７（Ａ）の手順に従って、運転交代要求状態信号の立ち上がりから所定時間（たとえば４秒）のタイマをスタートさせる。そして運転交代が実施されないまま所定時間が経過したなら、本例ではＥＣＵ２１Ｂは車線内停車を行う。ここで上述したように運転交代要求状態信号がオン→オフ→オンと変化すると、２度目のオン（立ち上がり）で、最初の立ち上がりで開始された計時が無視されて改めて計時が開始されることになる。すなわち、最初の運転交代要求状態信号のオンをトリガとして計時した時間だけ、運転交代を待機する時間が延長されてしまう。ＥＣＵ２１Ｂによる代替制御を行う場合は、第１制御部１Ａに属するセンサやアクチュエータの機能低下が生じている可能性があるため、運転交代の待機時間の延長は望ましいことではない。そこで、運転交代要求状態において代替制御が指示されることによりシステム作動状態が「運転交代」→他の状態→「運転交代」と遷移した場合には、運転交代要求状態信号を「運転交代」のままラッチしてシステム作動状態の変化に同期させず、オンのまま維持する。したがって設定するカウンタ値は「運転交代」→他の状態→「運転交代」という遷移における「他の状態」の期間をカバーできればよい。この期間はごく短時間であるが、余裕をもって設定しても問題はない。具体的な時間（カウンタ値）は例えば実験的に決定してよい。

上述のようにして運転交代要求状態信号を生成することで、第１制御部１Ａから第２制御部１Ｂへと、制御状態とくに運転交代の状態を適正に引き継ぐことができる。それにより、ＥＣＵ２０Ａによる縮退制御中にＥＣＵ２１Ｂによる代替制御を行うことになった際でも、運転交代の待機時間を延長することなく縮退制御を実施できる。

●自動運転状態信号
自動運転状態生成部５１３は、縮退実施信号生成部５１１により生成された縮退実施指示信号とシステム作動状態、主システム状態、操舵角制御要求、操舵角制御要求（ＡＤＡＳ）という５つの信号を入力として自動運転状態信号を生成する。ここで操舵角制御要求とは、電動パワーステアリング（ＥＰＳ）に対する操舵の制御を要求する信号であり、たとえば自動運転ＥＣＵ２０Ａから操舵ＥＣＵ２２Ａである。操舵角制御要求（ＡＤＡＳ）も同様の信号ではあるが、前者の信号はドライバーによる運転操作が全くされていない状態で自動運転のための制御信号であるのに対して、前者の信号は、ドライバーによるステアリング操作を補う補助的な操舵を行うための信号である。すなわち操舵角制御要求（ＡＤＡＳ）はドライバーによる操作が行われていることを示す。自動運転状態信号の生成規則は以下のとおりである。
・ケース１
（条件３－１）システム作動状態が自動運転（監視不要）である場合、
（出力３－１）自動運転状態信号を「自動運転（監視不要）」にする。これは、ドライバーによる周辺監視を必要としない自動運転中であることを示す。
・ケース２
（条件３－２）条件３－１が満たされず、かつ
（条件３－２'）システム作動状態が「自動運転（監視要）」であるか、または、操舵角制御要求がオン（要求あり）かつ操舵角制御要求（ＡＤＡＳ）がオフ（要求なし）である場合、
（出力３－２）自動運転状態信号を「自動運転（監視要）」にする。これは、ドライバーによる周辺監視を必要とする自動運転中であることを示す。
・ケース３
（条件３－３）条件３－１及び条件３－２がいずれも満たされず、かつ
（条件３－３'）システム作動状態が「適応的クルーズ制御」または「車線維持支援」である場合、
（出力３－３）自動運転状態信号を「支援」にする。これは自動運転ではないが、走行支援機能が動作している状態を示す。
・ケース４
（条件３－４）条件３－１乃至条件３－３がいずれも満たされず、かつ
（条件３－４'）主システム状態がオンである場合、
（出力３－４）自動運転状態信号を「準備済み」にする。これは自動運転されていないが、環境に応じて自動運転できる状態を示す。
・ケース５
（条件３－５）条件３－１乃至条件３－４がいずれも満たされない場合、
（出力３－５）自動運転状態信号を「無支援」にする。これは運転支援や自動運転を行わない状態を示す。

上記のケース１からケース5の例を図６（Ｃ）に示す。図６（Ｃ）においてシステム作動状態のＴＪＰとはドライバーによる監視が不要な自動運転が行われている状態を示し、Ｂ２はレベル２Ｂ２すなわちドライバーによる監視が必要な自動運転が行われている状態を示す。Ｂ１は適応的クルーズ制御や車線維持支援が動作している状態を示す。Ｌ０はレベル０すなわち手動運転状態であることを示す。図６（Ｃ）では、曲線矢印が条件と出力とをつないでおり、図の右側から順にケース１，２，２，３，４に相当する。ケース２が２つあるのは、条件３－２'に含まれた、「または」で接続される前段（システム作動状態が「自動運転（監視要）」である場合と後段（操舵角制御要求がオン（要求あり）かつ操舵角制御要求（ＡＤＡＳ）がオフ（要求なし））とに相当する。

自動運転状態生成部５１３ではさらに、以下の条件に従って自動運転状態信号を生成する。
・ケース６
（条件３－６）縮退実施指示信号がオン（指示有り）であり、かつ、
（条件３－６'）自動運転状態の現在地が「自動運転（監視要）」または「自動運転（監視不要）」である場合、
（動作３－６）カウンタ５１５を起動する。カウンタ値は所定値（ＡＤ状態カウンタ値）である。カウンタは、図７（Ｂ）の手順において、縮退実施指示があった際に、自動運転であるにもかかわらず自動運転でないと判定されて縮退制御が実行されないことを防止するために用いられる。カウンタの値の期間だけ運転状態信号を「自動運転」にラッチすることで、上述したような動作を防止する。いったん開始されたカウンタは満了まで中断されることはない。設定されるカウンタ値（すなわち所定の時間）は、ＥＣＵ２０Ａが縮退実施指示信号を送信してからＥＣＵ２１Ｂが自動運転状態信号を参照するまでの期間をカバーする時間であればよい。この期間は例えば実験的に決定してもよい。
（出力３－６）上記の通りカウンタ動作中は自動運転状態信号を「自動運転（監視要）」または「自動運転（監視不要）」として出力する。あるいはカウンタ開始時に自動運転状態信号が「自動運転（監視要）」または「自動運転（監視不要）」なら、その値を保持しつつ出力してもよい。
（条件３－６"）カウンタが満了した場合、
（出力３－６"）ケース１～ケース５に従って自動運転状態信号を生成する。

図６（Ｄ）は上述したケース６の例を示す。図６（Ｄ）に示すように、ＥＣＵ２０ＡからＥＣＵ２１Ｂに対して縮退実施要求を出し、縮退実施指示信号がオンになると、それとともにシステム作動状態は縮退後の状態すなわち手動運転（レベル０）へと変えられる。このとき自動運転状態信号が、システム作動状態の変化に同期して「自動運転」から「自動運転」以外の状態へと変わると、図７（Ｂ）の手順によりＳ７１３で自動運転ではないと判定され、縮退制御が行われないおそれがある。そこでそのタイミングでカウンタをスタートさせ、その満了のタイミングＴ２になるまで自動運転状態信号を変化させずに維持する。そしてタイミングＴ２で、その時の条件に対応する自動運転状態信号の値を生成する。図６（Ｄ）の例では、「準備済み」へと移行している。このように自動運転状態信号を所定時間ラッチすることで、自動運転状態をＥＣＵ２１Ｂに適切に引き継ぎ、代替制御を実行させることができる。

上述のようにして自動運転状態信号を生成することで、第１制御部１Ａから第２制御部１Ｂへと、制御状態とくに自動運転の状態を適切に引き継ぐことができる。換言すれば、ＥＣＵ２０Ａは、ＥＣＵ１Ｂにより受信される自動運転の制御の状態を示す情報（運転交代要求状態信号及び自動運転状態信号）を、早くともＥＣＵ２１Ｂにより参照されるまでの間は保持する。それにより、ＥＣＵ２０Ａによる自動運転中にＥＣＵ２１Ｂによる代替制御を行うことになった際でも、ＥＣＵ２１Ｂによる代替制御を確実に実施できる。なお信号名について、原則として出力信号管理部５０１に入力する信号については「要求」、出力信号管理部５０１から出力される信号については「指示」という用語を用いている。しかし特に相違があるわけではなく実質的に同一の意味で使用している。

＜実施形態のまとめ＞
１．本発明の第１の実施形態によれば、車両の自動運転を制御する車両制御装置（１）であって、
前記車両の走行制御を行う第１制御手段（２０Ａ）と、
少なくとも前記第１制御手段による代替指示に応じて前記車両の走行制御を行う第２制御手段（２１Ｂ）とを有し、
前記第１制御手段は、前記代替指示を前記第２制御手段に送信する際に、前記第２制御手段に送信する自動運転の制御の状態を示す情報を所定の時間保持する
ことを特徴とする車両制御装置が提供される。

上記構成により、代替指示を第２制御手段に送信する際に、第１制御手段から第２制御手段に送信される自動運転の制御の状態を示す情報を所定の時間遅延させることができ、それにより、自動運転の制御の状態を示す情報を安定させ、第２の制御手段へと適切に引き継ぐことができる。

２．本発明の第２の実施形態によれば、第１の実施形態の車両制御装置であって、
前記自動運転の制御の状態を示す情報には、運転交代の状態を示す情報を含むことを特徴とする車両制御装置が提供される。

この構成により、代替指示を第２制御手段に送信する際に、第１制御手段から第２制御手段に送信される運転交代の状態を示す情報を所定の時間遅延させることができ、それにより、運転交代の状態を示す情報を安定させ、第２の制御手段へと適切に引き継ぐことができる。

３．本発明の第３の実施形態によれば、第２の実施形態の車両制御装置であって、
前記第１制御手段は、運転交代を待機している間は、前記運転交代の状態を示す情報として、運転交代を待機していることを示す情報を送信し、
運転交代を待機している間に前記代替指示を前記第２制御手段に送信した場合には、前記代替指示の送信をしてから所定の時間は、前記運転交代の状態を示す情報として、運転交代を待機していることを示す前記情報を前記第２制御手段に送信する
ことを特徴とする車両制御装置が提供される。

上記構成により、運転交代を待機していることを示す状態を安定的に第２制御手段へと引き継ぐことができ、運転交代の待機時間の延長を防止できる。

４．本発明の第４の実施形態によれば、第３の実施形態の車両制御装置であって、
前記第２制御手段は、
前記運転交代の状態を示す情報として運転交代を待機していることを示す前記情報を受信すると、運転交代の待機時間を計時するタイマを起動させ、
前記代替指示を受信すると、自動運転中であれば縮退制御を実行する
ことを特徴とする車両制御装置が提供される。

上記構成により、運転交代を待機していることを示す状態を安定的に第２制御手段へと引き継ぐことができ、第２制御手段では、運転交代の待機時間の延長を防止できる。

５．本発明の第５の実施形態によれば、第３または第４の実施形態の車両制御装置であって、
前記所定の時間は、前記第１制御手段が運転交代を待機している状態から前記代替指示のきっかけとなったイベントに応じて前記運転交代を待機している状態ではない状態に移り、前記代替指示に合わせて前記運転交代を待機している状態に再び移るまでの期間をカバーする時間である
ことを特徴とする車両制御装置が提供される。

上記構成により、運転交代を待機していることを示す状態を安定的に第２制御手段へと引き継ぐことができ、第２制御手段では、運転交代の待機時間の延長を防止できる。

６．本発明の第６の実施形態によれば、第１の実施形態の車両制御装置であって、
前記自動運転の制御の状態を示す情報には、運転の状態を示す情報を含む
ことを特徴とする車両制御装置が提供される。

上記構成により、代替指示を第２制御手段に送信する際に、第１制御手段から第２制御手段に送信される運転の状態を示す情報を所定の時間遅延させることができ、それにより、運転の状態を示す情報を安定させ、第２の制御手段へと適切に引き継ぐことができる。

７．本発明の第７の実施形態によれば、第６の実施形態の車両制御装置であって、
前記第１制御手段は、前記運転の状態を示す情報として、前記第１制御手段による自動運転の状態に対応する情報を送信し、
前記自動運転の状態に対応する情報が自動運転を行っていることを示している際に前記代替指示を前記第２制御手段に送信した場合には、前記代替指示の送信をしてから所定の時間は、前記自動運転の状態に対応する情報として、自動運転を行っていることを示す情報を前記第２制御手段に送信する
ことを特徴とする車両制御装置が提供される。

上記構成により、自動運転の状態に対応する情報を安定的に第２制御手段へと引き継ぐことができ、第２制御手段による代替制御を確実に行うことができる。

８．本発明の第８の実施形態によれば、第７の実施形態の車両制御装置であって、
前記第２制御手段は、
前記運転交代の状態を示す情報として運転交代を待機していることを示す前記情報を受信すると、運転交代の待機時間を計時するタイマを起動させ、
前記代替指示を受信すると、自動運転中であれば縮退制御を実行する
ことを特徴とする車両制御装置が提供される。

上記構成により、自動運転の状態に対応する情報を安定的に第２制御手段へと引き継ぐことができ、第２制御手段では、代替指示を受けた際に自動運転の状態に応じた制御を実行できる。

９．本発明の第９の実施形態によれば、第７またが第８の実施形態の車両制御装置であって、
前記所定の時間は、前記第１制御手段が前記代替指示を送信してから前記第２制御手段が前記自動運転の状態に対応する情報を参照するまでの期間をカバーする時間である
ことを特徴とする車両制御装置が提供される。

上記構成により、自動運転の状態に対応する情報を安定的に第２制御手段へと引き継ぐことができ、第２制御手段では、代替指示を受けた際に動運転の状態に応じた制御を実行できる。

本発明は上記実施の形態に制限されるものではなく、本発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。

１：車両制御装置、１Ａ：第１制御部、１Ｂ：第２制御部、２０Ａ：自動運転ＥＣＵ、２１Ａ：環境認識ＥＣＵ、２１Ｂ：走行支援ＥＣＵ、５０１：出力信号管理部

Claims (7)

1. 車両の自動運転を制御する車両制御装置であって、
   前記車両の走行制御を行う第１制御手段と、
   少なくとも前記第１制御手段による代替指示に応じて前記車両の走行制御を行う第２制御手段とを有し、
   前記第１制御手段は、
   運転交代を待機している間は、運転交代を待機していることを示す情報を前記第２制御手段に送信し、
   運転交代を待機している間に前記代替指示を前記第２制御手段に送信した場合には、前記代替指示の送信をしてから所定の時間は、運転交代を待機していることを示す前記情報を前記第２制御手段に送信し、
   前記所定の時間は、前記第１制御手段が運転交代を待機している状態から前記代替指示のきっかけとなったイベントに応じて前記運転交代を待機している状態ではない状態に移り、前記代替指示に合わせて前記運転交代を待機している状態に再び移るまでの期間をカバーする時間である
   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であって、
   前記第２制御手段は、
   前記運転交代の状態を示す情報として運転交代を待機していることを示す前記情報を受信すると、運転交代の待機時間を計時するタイマを起動させ、
   前記代替指示を受信すると、自動運転中であれば縮退制御を実行する
   ことを特徴とする車両制御装置。
3. 車両の自動運転を制御する車両制御装置であって、
   前記車両の走行制御を行う第１制御手段と、
   少なくとも前記第１制御手段による代替指示に応じて前記車両の走行制御を行う第２制御手段とを有し、
   前記第１制御手段は、
   自動運転の状態に対応する情報を前記第２制御手段に送信し、
   前記自動運転の状態に対応する情報が自動運転を行っていることを示している際に前記代替指示を前記第２制御手段に送信した場合には、前記代替指示の送信をしてから所定の時間は、前記自動運転の状態に対応する情報として、自動運転を行っていることを示す情報を前記第２制御手段に送信し、
   前記所定の時間は、前記第１制御手段が前記代替指示を送信してから前記第２制御手段が前記自動運転の状態に対応する情報を参照するまでの期間をカバーする時間である
   ことを特徴とする車両制御装置。
4. 請求項３に記載の車両制御装置であって、
   前記第２制御手段は、前記代替指示を受信し、かつ、前記自動運転の状態に対応する情報として自動運転を行っていることを示す前記情報を受信すると、縮退制御を実行する
   ことを特徴とする車両制御装置。
5. 車両の自動運転を制御する車両制御装置であって、
   前記車両の走行制御を行う第１制御手段と、
   少なくとも前記第１制御手段による代替指示に応じて前記車両の走行制御を行う第２制御手段とを有し、
   前記第１制御手段は、前記代替指示を前記第２制御手段に送信する際に、前記第２制御手段に送信する自動運転の制御の状態を示す情報を所定の時間保持し、
   前記自動運転の制御の状態を示す情報には、運転交代を待機していることを示す情報を含み、
   前記第２制御手段は、前記運転交代を待機していることを示す情報を受信すると、運転交代の待機時間を計時するタイマを起動させ、前記代替指示を受信すると、自動運転中であれば縮退制御を実行し、
   前記所定の時間は、前記第１制御手段が運転交代を待機している状態から前記代替指示のきっかけとなったイベントに応じて前記運転交代を待機している状態ではない状態に移り、前記代替指示に合わせて前記運転交代を待機している状態に再び移るまでの期間をカバーする時間である
   ことを特徴とする車両制御装置。
6. 車両の自動運転を制御する車両制御装置であって、
   前記車両の走行制御を行う第１制御手段と、
   少なくとも前記第１制御手段による代替指示に応じて前記車両の走行制御を行う第２制御手段とを有し、
   前記第１制御手段は、前記代替指示を前記第２制御手段に送信する際に、前記第２制御手段に送信する自動運転の制御の状態を示す情報を所定の時間保持し、
   前記自動運転の制御の状態を示す情報には、自動運転を行っていることを示す情報を含み、
   前記第２制御手段は、前記代替指示を受信し、かつ、前記自動運転の状態に対応する情報として自動運転を行っていることを示す前記情報を受信すると、縮退制御を実行し、
   前記所定の時間は、前記第１制御手段が前記代替指示を送信してから前記第２制御手段が前記自動運転の状態に対応する情報を参照するまでの期間をカバーする時間である
   ことを特徴とする車両制御装置。
7. 請求項１乃至６のいずれか一項に記載の車両制御装置により走行制御を行うことを特徴とする車両。

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