JP7055043B2 - 車両用制御装置及び車両 - Google Patents

Description

本発明は、車両用制御装置及び車両に関する。

四輪車両などの車両を自動的に運転する技術（いわゆる自動運転技術）が発展してきている。特許文献１に記載された制御システムは、車両がおかれた環境に応じて複数のレベルで自動運転を提供する。具体的に、最高レベルのモードＡ、その次のレベルのモードＢ、その次のレベルのモードＣで自動運転が行われる。レベルが高いほどユーザに課されるタスクが減少する。例えば、モードＡでは運転者に周辺監視義務が課されるのに対して、モードＢ、モードＣでは運転者に周辺監視義務が課されない。

特開２０１７－２０７９０７号公報

特許文献１に記載された制御システムは、上位のレベルに遷移可能な場合に自動的に遷移する。そのため、運転者の意図に沿わないレベルの切り替えが発生してしまい、そのたびに運転者への通知が発生する。本発明は、運転者の意図に沿って走行状態を遷移させるための技術を提供することを目的とする。

上記課題に鑑みて、車両を制御する制御装置であって、前記車両の状況に応じて複数の走行状態の何れかで前記車両を走行制御可能な走行制御手段と、前記車両の運転者の動作を取得する取得手段と、を備え、前記複数の走行状態は、第１走行状態と、前記第１走行状態よりも自動化度合いが高い又は運転者タスクが低い第２走行状態とを含み、前記運転者の動作は、前記第１走行状態にて禁止され前記第２走行状態にて実施可能となる第１動作を含み、前記第１走行状態から前記第２走行状態へ遷移するための条件は、前記運転者が前記第１動作を開始したこと又は前記車両が前記第１動作に関する作動を開始したことを含むことを特徴とする制御装置が提供される。

上記手段により、運転者の意図に沿って走行状態を遷移させることが可能になる。

実施形態に係る車両の構成例を説明するブロック図。 実施形態に係る制御装置の動作例を説明するブロック図。

添付の図面を参照しつつ本発明の実施形態について以下に説明する。様々な実施形態を通じて同様の要素には同一の参照符号を付し、重複する説明を省略する。また、各実施形態は適宜変更、組み合わせが可能である。

車両１は、車両１を制御する車両用制御装置２（以下、単に制御装置２と呼ぶ）を含む。制御装置２は車内ネットワークにより通信可能に接続された複数のＥＣＵ２０～２９を含む。各ＥＣＵは、ＣＰＵに代表されるプロセッサ、半導体メモリ等のメモリ、外部デバイスとのインタフェース等を含む。メモリ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、メモリおよびインタフェース等を複数備えていてもよい。例えば、ＥＣＵ２０は、プロセッサ２０ａとメモリ２０ｂとを備える。メモリ２０ｂに格納されたプログラムが含む命令をプロセッサ２０ａが実行することによって、ＥＣＵ２０による処理が実行される。これに代えて、ＥＣＵ２０は、ＥＣＵ２０による処理を実行するためのＡＳＩＣ等の専用の集積回路を備えてもよい。他のＥＣＵについても同様である。

以下、各ＥＣＵ２０～２９が担当する機能等について説明する。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、統合したりすることが可能である。

ＥＣＵ２０は、車両１の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１の操舵と、加減速の少なくともいずれか一方を自動制御する。後述する制御例では、操舵と加減速の双方を自動制御する。

ＥＣＵ２１は、電動パワーステアリング装置３を制御する。電動パワーステアリング装置３は、ステアリングホイール３１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。また、電動パワーステアリング装置３は操舵操作をアシストしたり、前輪を自動操舵したりするための駆動力を発揮するモータや、操舵角を検知するセンサ等を含む。車両１の運転状態が自動運転の場合、ＥＣＵ２１は、ＥＣＵ２０からの指示に対応して電動パワーステアリング装置３を自動制御し、車両１の進行方向を制御する。

ＥＣＵ２２および２３は、車両の周囲状況を検知する検知ユニット４１～４３の制御および検知結果の情報処理を行う。検知ユニット４１は、車両１の前方を撮影するカメラであり（以下、カメラ４１と表記する場合がある。）、本実施形態の場合、車両１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る。カメラ４１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。

検知ユニット４２は、ライダ（Light Detection and Ranging）であり（以下、ライダ４２と表記する場合がある）、車両１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４２は５つ設けられており、車両１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４３は、ミリ波レーダであり（以下、レーダ４３と表記する場合がある）、車両１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４３は５つ設けられており、車両１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、一方のカメラ４１と、各ライダ４２の制御および検知結果の情報処理を行う。ＥＣＵ２３は、他方のカメラ４２と、各レーダ４３の制御および検知結果の情報処理を行う。車両の周囲状況を検知する装置を二組備えたことで、検知結果の信頼性を向上でき、また、カメラ、ライダ、レーダといった種類の異なる検知ユニットを備えたことで、車両の周辺環境の解析を多面的に行うことができる。

ＥＣＵ２４は、ジャイロセンサ５、ＧＰＳセンサ２４ｂ、通信装置２４ｃ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５は車両１の回転運動を検知する。ジャイロセンサ５の検知結果や、車輪即等により車両１の進路を判定することができる。ＧＰＳセンサ２４ｂは、車両１の現在位置を検知する。通信装置２４ｃ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。ＥＣＵ２４は、メモリに構築された地図情報のデータベース２４ａにアクセス可能であり、ＥＣＵ２４は現在地から目的地へのルート探索等を行う。ＥＣＵ２４、地図データベース２４ａ、ＧＰＳセンサ２４ｂは、いわゆるナビゲーション装置を構成している。

ＥＣＵ２５は、車車間通信用の通信装置２５ａを備える。通信装置２５ａは、周辺の他車両と無線通信を行い、車両間での情報交換を行う。

ＥＣＵ２６は、パワープラント６を制御する。パワープラント６は車両１の駆動輪を回転させる駆動力を出力する機構であり、例えば、エンジンと変速機とを含む。ＥＣＵ２６は、例えば、アクセルペダル７Ａに設けた操作検知センサ７ａにより検知した運転者の運転操作（アクセル操作あるいは加速操作）に対応してエンジンの出力を制御したり、車速センサ７ｃが検知した車速等の情報に基づいて変速機の変速段を切り替えたりする。車両１の運転状態が自動運転の場合、ＥＣＵ２６は、ＥＣＵ２０からの指示に対応してパワープラント６を自動制御し、車両１の加減速を制御する。

ＥＣＵ２７は、方向指示器８（ウィンカ）を含む灯火器（ヘッドライト、テールライト等）を制御する。図１の例の場合、方向指示器８は車両１の前部、ドアミラーおよび後部に設けられている。

ＥＣＵ２８は、入出力装置９の制御を行う。入出力装置９は運転者に対する情報の出力と、運転者からの情報の入力の受け付けを行う。音声出力装置９１は運転者に対して音声により情報を報知する。表示装置９２は運転者に対して画像の表示により情報を報知する。表示装置９２は例えば運転席表面に配置され、インストルメントパネル等を構成する。なお、ここでは、音声と表示を例示したが振動や光により情報を報知してもよい。また、音声、表示、振動または光のうちの複数を組み合わせて情報を報知してもよい。更に、報知すべき情報のレベル（例えば緊急度）に応じて、組み合わせを異ならせたり、報知態様を異ならせたりしてもよい。入力装置９３は運転者が操作可能な位置に配置され、車両１に対する指示を行うスイッチ群であるが、音声入力装置も含まれてもよい。ＥＣＵ２８は、ＥＣＵ２０の走行制御に関する案内を実施可能である。案内の詳細については後述する。入力装置９３は、ＥＣＵ２０による走行制御の動作を制御するために用いられるスイッチを含んでもよい。入力装置９３は、運転者の視線方向を検出するためのカメラを含んでもよい。

ＥＣＵ２９は、ブレーキ装置１０やパーキングブレーキ（不図示）を制御する。ブレーキ装置１０は例えばディスクブレーキ装置であり、車両１の各車輪に設けられ、車輪の回転に抵抗を加えることで車両１を減速あるいは停止させる。ＥＣＵ２９は、例えば、ブレーキペダル７Ｂに設けた操作検知センサ７ｂにより検知した運転者の運転操作（ブレーキ操作）に対応してブレーキ装置１０の作動を制御する。車両１の運転状態が自動運転の場合、ＥＣＵ２９は、ＥＣＵ２０からの指示に対応してブレーキ装置１０を自動制御し、車両１の減速および停止を制御する。ブレーキ装置１０やパーキングブレーキは車両１の停止状態を維持するために作動することもできる。また、パワープラント６の変速機がパーキングロック機構を備える場合、これを車両１の停止状態を維持するために作動することもできる。

図２の状態遷移図を参照して、制御装置２の動作例について説明する。図２では、制御装置２の状態を丸で示し、状態の遷移を矢印で示す。制御装置２は、各状態において、遷移条件を満たすかを繰り返し判定する。

状態２０１は、車両１の運転者が手動運転を行っている状態を示す。状態２０２～２０４は、制御装置２が自動運転で車両１の走行制御を行っている走行状態を示す。制御装置２（例えば、ＥＣＵ２０）は、車両１の状況に応じて複数の走行状態の何れかで車両１を走行制御可能である。車両１の状況とは、車両１の周辺環境（例えば、走行中の道路種別、路面状態、天候、周囲の車両との位置関係など）や車両１の状態（車速、加速度、ガソリン又は電力の残量など）を含む。車両１の始動時の状態は例えば状態２０１である。

状態２０２は、運転者によるハンドル保持が必要であり周辺監視が必要である状態である。この状態における自動運転を自動運転Ａと表す。状態２０２における運転主体は運転者である。状態２０２では、車両１の縦方向制御のみ又は横方向制御のみが行われてもよいし、これらの両方が行われてもよい。縦方向制御とは、例えばＡＣＣ（Adaptive Cruise Control）であり、横方向制御とは、例えばＬＫＡＳ（Lane Keeping Assistant System）である。状態２０２では、例えば高速本線への合流・分岐が行われる。状態２０３は、運転者によるハンドル保持が不要であり周辺監視が必要である状態である。この状態における自動運転を自動運転Ｂと表す。状態２０３における運転主体は運転者である。状態２０３では、例えば渋滞していない高速本線上での車両制御が行われる。状態２０４は、運転者によるハンドル保持が不要であり周辺監視が不要である状態である。ただし、車両システムの機能低下時に警告通知が行われることに備えるため、ドライバの車両システムの監視義務は必要である。この状態における自動運転を自動運転Ｃと表す。状態２０４における運転主体は車両１の制御装置２である。状態２０４では、例えば高速本線の渋滞時に前走車両に追従する低速追従走行（ＴＪＰ：Traffic Jam Pilot）が行われる。このように、状態２０３は状態２０２よりも自動化度合いが高く、状態２０４は状態２０３よりも自動化度合いが高い。また、状態２０３は状態２０２よりも運転者タスクが低く、状態２０４は状態２０３よりも運転者タスクが低い。運転者タスクとは運転に必要なタスクのことであり、例えばハンドル把持や周辺監視を含む。

状態２０５は、制御装置２が運転者にハンドル把持を要求中である状態を示す。例えば、制御装置２は、ハンドルを把持することのメッセージを表示装置９２に表示したり音声出力装置９１で再生したりすることによってハンドル把持を要求する。この要求は、運転者がハンドルを把持しているか否かに関わらず行われてもよい。状態２０６は、制御装置２が代替制御を実行中である状態を示す。代替制御とは、運転者に運転交代を要求しつつ、車両１を減速して安全な状態に移行するための制御のことである。

遷移２１１は、状態２０１（手動運転）から状態２０２（自動運転Ａ）への遷移を表す。制御装置２は、車両１の状況が自動運転Ａでの走行制御を実行可能な状況であり、且つ運転者から自動運転の開始が指示された場合にこの遷移を行う。例えば、制御装置２は、車両１が高速道路を走行中である場合に自動運転Ａでの走行制御を実行可能な状態であると判定する。自動運転Ａでの走行制御を実行不能な状況で運転者から自動運転の開始が指示された場合に、制御装置２は遷移２１１を行わず、自動運転を開始できないことを運転者へ通知する。

遷移２１２は、状態２０２（自動運転Ａ）から状態２０１（手動運転）への遷移を表す。制御装置２は、車両１の状況が状態２０２（自動運転Ａ）を維持できない状況に変化した場合、又は運転者から自動運転の終了が指示された場合にこの遷移を行う。

遷移２１３は、状態２０２（自動運転Ａ）から状態２０３（自動運転Ｂ）への遷移を表す。制御装置２は、車両１の状況が自動運転Ｂでの走行制御を実行可能な状況である場合にこの遷移を行う。制御装置２は、運転者がハンドルを把持している状態であっても、大きなステア入力がなければ遷移２１３を行ってもよい。自動運転Ｂでの走行制御を実行不能な状況で運転者がハンドル把持を終了した場合に、制御装置２は遷移２１３を行わず、ハンドル把持を行うことを運転者へ要求する。

遷移２１４は、状態２０２（自動運転Ａ）から状態２０５（把持要求）への遷移を表す。制御装置２は、車両１の状況が自動運転Ｂでの走行制御を実行不能な状況であり、且つ運転者がハンドル把持を終了した場合にこの遷移を行う。

遷移２１５は、状態２０３（自動運転Ｂ）から状態２０２（自動運転Ａ）への遷移を表す。制御装置２は、運転者がハンドル把持を開始した場合にこの遷移を行う。

遷移２１６は、状態２０３（自動運転Ｂ）から状態２０４（自動運転Ｃ）への遷移を表す。制御装置２は、車両１の状況が自動運転Ｃでの走行制御を実行可能な状況であり、且つ状態２０３にて禁止され状態２０４にて実施可能になる動作を運転者が開始した又は当該動作に関する作動を車両１が開始した場合にこの遷移を行う。このような動作は、ナビゲーションの操作、オーディオ装置の操作、テレビの視聴、携帯端末の操作、読書、周囲の景色を見ること、後部座席を見ることなどのような、車両１の走行に関係しないタスク（いわゆるセカンドタスク）を含む。制御装置２（例えば、ＥＣＵ２８）は、入力装置９３への入力に基づいて、車両１の運転者の動作を取得できる。制御装置２（例えば、ＥＣＵ２０）は、取得した動作がセカンドタスクに相当するかを判定する。さらに、運転者は、自動運転Ｃでの走行制御が始まる前（例えば運転開始前）に、セカンドタスクの開始の予約（例えば、映画の再生の予約）を行うことも可能である。車両１の状況が自動運転Ｃでの走行制御を実行不能な状況から実行可能な状況に変わると、車両１は、予約されていたセカンドタスクに関する作動を開始する。これに応じて、制御装置２は、自動運転Ｃでの走行制御を開始する。

遷移２１７は、状態２０４（自動運転Ｃ）から状態２０３（自動運転Ｂ）への遷移を表す。制御装置２は、運転者が状態２０３にて禁止され状態２０４にて実施可能となる動作を終了した又は当該動作に関する作動を車両１が終了した場合にこの遷移を行う。この動作は上述のセカンドタスクを含む。例えば、運転者が映画の再生を能動的に停止した場合や、映画の再生が最後まで完了した場合にこの遷移が行われる。

遷移２１８は、状態２０３（自動運転Ｂ）から状態２０５（把持要求）への遷移を表す。制御装置２は、車両１の状況が自動運転Ｂでの走行制御を維持できない状況に変化した場合又は自動運転Ｃでの走行制御を実行不能な状況で運転者がセカンドタスクを開始した場合に、この遷移を行う。

遷移２１９は、状態２０４（自動運転Ｃ）から状態２０２（自動運転Ａ）への遷移を表す。制御装置２は、運転者がハンドル把持を開始した場合にこの遷移を行う。

遷移２２０は、状態２０４（自動運転Ｃ）から状態２０５（把持要求）への遷移を表す。制御装置２は、車両１の状況が自動運転Ｃでの走行制御を維持できない状況に変化した場合にこの遷移を行う。

遷移２２１は、状態２０５（把持要求）から状態２０２（自動運転Ａ）への遷移を表す。制御装置２は、運転者が閾値時間（例えば、１５秒）内に把持要求に応答し、ハンドル把持を開始した場合にこの遷移を行う。

遷移２２２は、状態２０５（把持要求）から状態２０６（代替制御）への遷移を表す。制御装置２は、運転者が閾値時間（例えば、１５秒）内に把持要求に応答しなかった場合にこの遷移を行う。

遷移２２３は、状態２０６（代替制御）から状態２０１（手動運転）への遷移を表す。制御装置２は、運転者が手動運転を開始した場合にこの遷移を行う。

上述のように、状態２０４（自動運転Ｃ）による走行制御を実行するか否かを判定するための条件（すなわち、他の状態から状態２０４へ遷移するための条件と、状態２０４から他の状態へ遷移するための条件）は、状態２０３（自動運転Ｂ）にて禁止され状態２０４（自動運転Ｃ）にて実施可能となる動作（セカンドタスク）の実行状況又はこの動作に関する前記車両の作動状況を含む。そのため、制御装置２は、状態２０３（自動運転Ｂ）から状態２０４（自動運転Ｃ）への遷移が可能な状況であったとしても、運転者がセカンドタスクを開始しない限り、状態２０３（自動運転Ｂ）を維持する。また、制御装置２は、状態２０４（自動運転Ｃ）を維持可能な状況であっても、運転者がセカンドタスクを終了した場合には状態２０３（自動運転Ｂ）へ遷移する。これによって、運転者の意図に沿わない高レベルの自動化運転の提供が抑制される。さらに、車両１の状況の変化に応じて走行状態（状態２０３又は状態２０４）を維持できなくなった場合にどちらも状態２０５（把持要求）に遷移することによって、運転者に対する要求のパターン数を低減できる。

＜実施形態のまとめ＞
＜構成１＞
車両（１）を制御する制御装置（２）であって、
前記車両の状況に応じて複数の走行状態の何れかで前記車両を走行制御可能な走行制御手段（２０）と、
前記車両の運転者の動作を取得する取得手段（２８）と、
を備え、
前記複数の走行状態は、第１走行状態（２０３）と、前記第１走行状態よりも自動化度合いが高い又は運転者タスクが低い第２走行状態（２０４）とを含み、
前記運転者の動作は、前記第１走行状態にて禁止され前記第２走行状態にて実施可能となる第１動作を含み、
前記第２走行状態による走行制御を実行するか否かを判定するための条件は、前記第１動作の実行状況又は前記第１動作に関する前記車両の作動状況を含むことを特徴とする制御装置。
この構成によれば、運転者の意図に沿って走行状態を遷移させることが可能となる。その結果として、運転者に対する不要な通知が低減する。
＜構成２＞
前記第１走行状態から前記第２走行状態へ遷移するための条件は、前記運転者が前記第１動作を開始したこと又は前記車両が前記第１動作に関する作動を開始したことを含むことを特徴とする構成１に記載の制御装置。
この構成によれば、運転者がセカンドタスクを開始したことを条件として、周辺監視義務のない走行制御に遷移できる。
＜構成３＞
前記第２走行状態から前記第１走行状態へ遷移するための条件は、前記運転者が前記第１動作を終了したこと又は前記車両が前記第１動作に関する作動を終了したことを含むことを特徴とする構成１又は２に記載の制御装置。
この構成によれば、運転者がセカンドタスクを開始したことを条件として、周辺監視義務のない走行制御に遷移できる。
＜構成４＞
前記走行制御手段は、前記車両の状況が前記第１走行状態を維持できない状況に変化した場合と、前記車両の状況が前記第２走行状態を維持できない状況に変化した場合とのそれぞれの場合に、前記運転者へ同一の第２動作を要求することを特徴とする構成１乃至３の何れか１項に記載の制御装置。
この構成によれば、周辺監視義務の有無に限らず車両の状況の変化に応じて同一の動作を要求することによって、運転者が感じる複雑さを低減できる。
＜構成５＞
前記第１走行状態は、前記運転者によるハンドル把持が不要であり周辺監視が必要である状態であり、
前記第２走行状態は、前記運転者によるハンドル把持が不要であり周辺監視が不要である状態である
ことを特徴とする構成１乃至４の何れか１項に記載の制御装置。
この構成によれば、周辺監視が不要なセカンドタスクの実行状況に基づいて走行状態を遷移させることが可能となる。
＜構成６＞
前記走行制御手段は、前記車両の状況が前記第２走行状態を維持できない状況に変化した場合に、前記運転者へハンドル把持を要求することを特徴とする構成１乃至５の何れか１項に記載の制御装置。
この構成によれば、周辺監視義務が課されない走行状態においてハンドル保持を要求できる。
＜構成７＞
構成１乃至６の何れか１項に記載の制御装置を備えることを特徴とする車両（１）。
この構成によれば、運転者の意図に沿って走行状態を遷移させることが可能となる。

１ 車両、２ 制御装置、２０～２９ ＥＣＵ

Claims (6)

1. 車両を制御する制御装置であって、
   前記車両の状況に応じて複数の走行状態の何れかで前記車両を走行制御可能な走行制御手段と、
   前記車両の運転者の動作を取得する取得手段と、
   を備え、
   前記複数の走行状態は、第１走行状態と、前記第１走行状態よりも自動化度合いが高い又は運転者タスクが低い第２走行状態とを含み、
   前記運転者の動作は、前記第１走行状態にて禁止され前記第２走行状態にて実施可能となる第１動作を含み、
   前記第１走行状態から前記第２走行状態へ遷移するための条件は、前記運転者が前記第１動作を開始したこと又は前記車両が前記第１動作に関する作動を開始したことを含むことを特徴とする制御装置。
2. 車両を制御する制御装置であって、
   前記車両の状況に応じて複数の走行状態の何れかで前記車両を走行制御可能な走行制御手段と、
   前記車両の運転者の動作を取得する取得手段と、
   を備え、
   前記複数の走行状態は、第１走行状態と、前記第１走行状態よりも自動化度合いが高い又は運転者タスクが低い第２走行状態とを含み、
   前記運転者の動作は、前記第１走行状態にて禁止され前記第２走行状態にて実施可能となる第１動作を含み、
   前記第２走行状態から前記第１走行状態へ遷移するための条件は、前記運転者が前記第１動作を終了したこと又は前記車両が前記第１動作に関する作動を終了したことを含むことを特徴とする制御装置。
3. 前記走行制御手段は、前記車両の状況が前記第１走行状態を維持できない状況に変化した場合と、前記車両の状況が前記第２走行状態を維持できない状況に変化した場合とのそれぞれの場合に、前記運転者へ同一の第２動作を要求することを特徴とする請求項１又は２に記載の制御装置。
4. 前記第１走行状態は、前記運転者によるハンドル把持が不要であり周辺監視が必要である状態であり、
   前記第２走行状態は、前記運転者によるハンドル把持が不要であり周辺監視が不要である状態である
   ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の制御装置。
5. 前記走行制御手段は、前記車両の状況が前記第２走行状態を維持できない状況に変化した場合に、前記運転者へハンドル把持を要求することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の制御装置。
6. 請求項１乃至５の何れか１項に記載の制御装置を備えることを特徴とする車両。

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