JP7374178B2

JP7374178B2 - 運転者支援システムの制御量についての目標値の制限

Info

Publication number: JP7374178B2
Application number: JP2021506993A
Authority: JP
Inventors: フェルテン・トーマス; クノルン・ローベルト; フェンドラー・タマーシュ
Original assignee: バイエリシエ・モトーレンウエルケ・アクチエンゲゼルシヤフト
Priority date: 2018-08-10
Filing date: 2019-07-24
Publication date: 2023-11-06
Anticipated expiration: 2039-07-24
Also published as: KR20210020146A; JP2021534030A; US20210316725A1; WO2020030218A1; US11654907B2; KR102427502B1; CN112384426B; CN112384426A; DE102018213471A1

Description

本発明は、運転者支援システムと、運転者支援システムの制御量についての目標値を制限する方法とに関するものである。

「自動化された走行」という用語は、本明細書の範囲では、自動化された長手方向ガイド（運転）及び横方向ガイド（運転）を伴う走行又は自動化された長手方向ガイド及び横方向ガイドを伴う自動走行と理解され得る。「自動化された走行」という用語は、適宜の自動化度合いを有する自動化された走行を含む。例示的な自動化度合いは、支援された走行、部分自動化された走行、高度に自動化された走行又は完全に自動化された走行である。当該自動化度合いは、ドイツ連邦道路交通研究所（ＢＡＳｔ）によって規定された（ＢＡＳｔ刊行物「Ｆｏｒｓｈｕｎｇｋｏｍｐａｋｔ」、２０１２年１１月発行参照）。支援された走行では、運転者が長手方向ガイド及び横方向ガイドを継続的に行う一方、システムは、それぞれ他の機能をある程度の限度において担う。部分自動化された走行（ＴＡＦ）では、システムがある程度の期間において、及び／又は特別な状況において長手方向ガイド及び横方向ガイドを担い、運転者は、支援された走行の場合のようにシステムを継続的に監視する必要がある。高度に自動化された走行（ＨＡＦ）では、運転者がシステムを継続的に監視する必要なく、システムがある程度の期間において長手方向ガイド及び横方向ガイドを担うが、運転者は、ある程度の時間、車両ガイド（運転）を担うことができるようになっている必要がある。完全に自動化された走行（ＶＡＦ）では、システムが、特別な使用事例のために、全ての状況における走行を自動的に実行し、当該仕様事例のためには運転者はもはや必要ない。ＢＡＳｔの定義による上述の４つの自動化度合いは、規格ＳＡＥＪ３０１６（ＳＡＥ：ＳｏｃｉｅｔｙｏｆＡｕｔｏｍｏｔｉｖｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）のＳＡＥレベル１～４に対応している。例えば、ＢＡＳｔによる高度に自動化された走行（ＨＡＦ）は、ＳＡＥＪ３０１６のレベル３に対応している。また、ＳＡＥＪ３０１６では、最高の自動化度合いとして更にＳＡＥレベル５が設けられており、当該ＳＡＥレベル５は、ＢＡＳｔの定義には含まれていない。ＳＡＥレベル５は運転者なしの走行に対応しており、当該走行では、システムが走行中全体において人間の運転者のように全ての状況を実行することができ、一般的に運転者はもはや不要である。

ここで、運転者支援システムの制御量についての目標値を設定する公知の方法は、車両内部の、及び／又は車両外部の外乱を受けやすい。この外乱により、車両の実際の挙動に制御量についての目標値の設定を介して影響を与えることは困難である。

本発明の課題は、車両の実際の挙動への制御量についての目標値の影響を少なくとも高める運転者支援システム及び方法を提供することにある。

当該課題は、従属請求項の特徴によって解決される。有利な実施形態は、従属請求項に記載されている。独立請求項に従属する請求項の追加的な特徴は、独立請求項の特徴なしに、又は独立請求項の特徴の一部との組合せにおいてのみでも、固有の、及び独立請求項の全ての特徴の組合せから独立した発明を形成することができ、当該発明は、独立請求項、分割出願又は後出願の対象に対して行われ得ることを指摘しておく。このことは、独立請求項の特徴のうち１つから独立した発明を形成し得る、明細書に記載された技術的な示唆についても同様に当てはまる。

本発明の第１の態様は、原動機付き車両を制御する運転者支援システムに関するものである。

ここで、運転者支援システムは、原動機付き車両の制御量の目標値を決定又は受け取るように設置されている。

当該目標値は、特に軌道計画部において決定され、軌道計画部では、設定された将来の計画対象時間にわたって車両の運動が計画される。このとき、例えば、長手方向ガイド軌道／速度軌道及び／又は横方向ガイド軌道／操舵起動を決定することが可能である。

さらに、運転者支援システムは、原動機付き車両の制御量の実際値を決定又は受け取るように設置されている。このために、例えば原動機付き車両のセンサを評価することが可能である。

運転者支援システムは、制御量についての目標値と制御量についての実際値の間の偏差に依存して、制御量についての目標値と制御量についての実際値の間の偏差を低減するための補正量を決定する。偏差は、特に車両内部又は車両外部の外乱によるものであり得る。例えば、上り坂における原動機付き車両の駆動部の性能限界により、原動機付き車両の実際速度が原動機付き車両の目標速度に到達しないことがあり得る。

さらに、運転者支援システムは、補正量を第１の閾値と比較するように、及び制御量についての目標値と制御量についての実際値の間の偏差を拡大する、制御量についての目標値の将来の変化を、第１の閾値との補正量の比較に依存して少なくとも制限するように設置されている。

特に、運転者支援システムは、制御量についての目標値が制御量についての実際値よりも大きい場合に、制御量についての目標値の将来の変化を少なくとも制限するように設置されている。

有利な実施形態では、運転者支援システムは、制御量についての目標値が制御量についての実際値よりも大きく、補正量が第１の閾値以上である場合に、制御量についての目標値の将来の変化を少なくとも制限するように設置されている。

このとき、本発明は、制御量についての目標値と制御量についての実際値の間の偏差につながる外乱は、１つの「方向」においてのみ存在するという認識に基づくものである。例えば制御量が車速であり、外乱が原動機付き車両の駆動部の性能限界への到達であれば、駆動部は、速度についての目標値が速度の現実の実際値以下となる場合には、原動機付き車両が速度についての目標値に到達することを妨げない。

別の有利な一実施形態では、運転者支援システムは、制御量についての目標値の将来の変化を、あらかじめ設定された期間にわたって、例えば原動機付き車両の軌道計画の計画対象時間の期間にわたって、補正量の比較に依存して少なくとも制限するように設置されている。

別の有利な一実施形態では、運転者支援システムは、補正量を第２の閾値と比較するように、及び制御量についての目標値の将来の変化の制限を、第２の閾値との補正量の比較に依存して少なくとも部分的に取り消すように設置されている。

このとき、本発明は、制御量についての目標値と制御量についての実際値の間の偏差の度合いについての量として補正量が用いられ得るという認識に基づくものである。したがって、特に第２の閾値を下回る場合、制御量についての目標値と制御量についての実際値の間の偏差が許容可能であると推測され得る。この場合、目標値の将来の変化の制限が取り消される。

したがって、特に、第１の閾値の大きさが第２の閾値の大きさよりも大きい。

別の有利な一実施形態では、制御量は原動機付き車両の速度について特徴的であり、補正量は原動機付き車両の加速度について特徴的である。

このとき、例えば、制御量は、原動機付き車両の速度又は少なくとも１つの車輪回転数で形成される量であってよい。補正量は、例えば原動機付き車両の加速度又は原動機付き車両の駆動トルクであってよい。

別の有利な一実施形態では、制御量は原動機付き車両の操舵角について特徴的であり、補正量は原動機付き車両の操舵角の時間微分について特徴的である。

別の有利な一実施形態では、運転者支援システムは、目標値の変化が防止されるよう、目標値の将来の変化を制限するように設置されている。

本発明の第２の態様は、原動機付き車両を制御する方法に関するものである。

方法の１つのステップは、原動機付き車両の制御量についての目標値を決定及び受け取るステップである。

方法の別の１つのステップは、原動機付き車両の制御量についての実際値を決定及び受け取るステップである。

方法の別の１つのステップは、制御量についての目標値と制御量についての実際値の間の偏差に依存して、制御量についての目標値と制御量についての実際値の間の偏差を低減するための補正量を決定するステップである。

方法の別の１つのステップは、補正量を第１の閾値と比較するステップである。

方法の別の１つのステップは、制御量についての目標値と制御量についての実際値の間の偏差を拡大する、制御量についての目標値の将来の変化を、第１の閾値との補正量の比較に依存して少なくとも制限するステップである。

本発明の第１の態様の本発明による運転者支援システムについての上述の形態は、相応する態様で、本発明の第２の態様の本発明による方法についても当てはまる。ここでは、及び各請求項では明確に記述されていない本発明による方法の有利は実施例は、上述の、又は各請求項に記載された本発明による運転者支援システムの有利な実施例に対応する。

以下に、本発明を、添付の図面を参照しつつ実施例に基づいて説明する。

原動機付き車両の制御量の目標値及び実際値としての目標速度ｖ_ｓｏｌｌ及び実際速度ｖ_ｉｓｔの例示的な推移の実施例を示す図である。補正量としての車両加速度ａの例示的な推移の実施例を示す図である。本発明の実施例としての概略的な制御器構成を示す図である。

図１には、運転者支援システムＦＡＳによって決定又は得られた、原動機付き車両ＫＦＺの制御量についての目標値ｖ_ｓｏｌｌの時間的な推移が示されている。

ここで、制御量は、例えば、原動機付き車両ＫＦＺの速度について特徴的（例えば原動機付き車両ＫＦＺ自体の速度）であり、補正量は、原動機付き車両ＫＦＺの加速度について特徴的（例えば原動機付き車両ＫＦＺ自体の加速度）である。

さらに、図１には、同様に運転者支援システムＦＡＳによって決定又は得られた、原動機付き車両ＫＦＺの制御量についての実際値ｖ_ｉｓｔの時間的な推移も示されている。

ここで、運転者支援システムＦＡＳは、制御量についての目標値ｖ_ｓｏｌｌと制御量についての実際値ｖ_ｉｓｔの間の偏差に依存して、制御量についての目標値ｖ_ｓｏｌｌと制御量についての実際値ｖ_ｉｓｔの間の偏差を低減するための補正量ａを決定するように設置されている。

このとき、制御量についての目標値ｖ_ｓｏｌｌと制御量についての実際値ｖ_ｉｓｔは、実施例の開始時点では、見やすさの理由から同一となっている。実際には、両値は、制御器の使用により生じ得る時間的なずれに基づくだけでもしばしば異なっている。

制御量についての目標値ｖ_ｓｏｌｌは時点ｔ０で増大し始め、制御量についての実際値ｖ_ｉｓｔは当該時点ではまだ追従可能である。

ただし、時点ｔ１では、制御量についての目標値ｖ_ｓｏｌｌと制御量についての実際値ｖ_ｉｓｔの間の偏差が生じる。偏差の大きさは、時点ｔ２まで増大し、そして一定のままとなる。

図２には、制御量についての目標値ｖ_ｓｏｌｌ及び制御量についての実際値ｖ_ｉｓｔの図１に示された時間的な推移についての補正量ａの時間的な推移が示されている。

制御量についての目標値ｖ_ｓｏｌｌは、時点ｔ１まで制御量についての実際値ｖ_ｉｓｔに対応しているため、補正量ａは時点ｔ１までは値「ゼロ」である。

ただし、制御量についての目標値ｖ_ｓｏｌｌと制御量についての実際値ｖ_ｉｓｔの間の偏差が時点ｔ１から生じるのに伴って、補正量ａも増大する。

このとき、運転者支援システムＦＡＳは、補正量ａを第１の閾値ｓｗと比較するように、及び制御量についての目標値ｖ_ｓｏｌｌと制御量についての実際値ｖ_ｉｓｔの間の偏差を拡大する、制御量についての目標値ｖ_ｓｏｌｌの将来の変化を、第１の閾値ｓｗとの補正量ａの比較に依存して少なくとも制限するように設置されている。

本例では、補正量ａは、時点ｔ２において第１の閾値ｓｗに到達する。したがって、この時点から、目標値ｖ_ｓｏｌｌの変化が防止されるように制御量についての目標値ｖ_ｓｏｌｌの更なる増大が制限される。

特に、このとき、運転者支援システムＦＡＳは、制御量についての目標値ｖ_ｓｏｌｌが制御量についての実際値ｖ_ｉｓｔよりも大きく、補正量ａが第１の閾値ｓｗ以上である場合に、制御量についての目標値ｖ_ｓｏｌｌの将来の変化を少なくとも制限するように設置されている。

そのほか、運転者支援システムＦＡＳは、補正量ａを第２の閾値ａｗと比較するように、及び制御量についての目標値ｖ_ｓｏｌｌの将来の変化の制限を、第２の閾値ａｗとの補正量ａの比較に依存して少なくとも部分的に取り消すように設置されている。

ここでの場合では、補正量ａは、時点ｔ３で再び低下し始め、時点ｔ４で第２の閾値ａｗに到達する。

このとき、第１の閾値ｓｗの大きさは、第２の閾値ａｗの大きさよりも大きい。このとき、思想は、第２の閾値のより小さな値は制御量についての目標値ｖ_ｓｏｌｌと制御量についての実際値ｖ_ｉｓｔの間の偏差について依然として特徴的であることに基づいている。ただし、これは、例えば許容可能な偏差であってよい。

図３には、本発明の実施例としての概略的な制御器構成が示されている。

ここで、軌道計画ユニットＴＰによって、原動機付き車両ＫＦＺの制御量についての目標値ｖ_ｓｏｌｌが決定され運転者支援システムＦＡＳへ伝達される。

さらに、運転者支援システムＦＡＳは、原動機付き車両ＫＦＺの制御量についての実際値ｖ_ｉｓｔも受け取る。

ここで、運転者支援システムＦＡＳは、外乱ｓによって生じる、制御量についての目標値ｖ_ｓｏｌｌと制御量についての実際値ｖ_ｉｓｔの間の偏差に依存して、制御量についての目標値ｖ_ｓｏｌｌと制御量についての実際値ｖ_ｉｓｔの間の偏差を低減するための補正量ａを決定する。補正量ａは、例えば制御器の制御量である。

さらに、運転者支援システムは、補正量ａを第１の閾値ｓｗと比較するように、及び適当な制限信号ｂを軌道計画ユニットへ伝達することで、制御量についての目標値ｖ_sollと制御量についての実際値ｖ_istの間の偏差を拡大する、制御量についての目標値ｖ_sollの将来の変化を、第１の閾値ｓｗとの補正量ａの比較に依存して少なくとも制限するように設置されている。
なお、本発明は、以下の態様も包含し得る：
１．原動機付き車両（ＫＦＺ）を制御する運転者支援システム（ＦＡＳ）であって、運転者支援システム（ＦＡＳ）は、
－原動機付き車両（ＫＦＺ）の制御量についての目標値（ｖ _soll ）を決定又は受け取るように、
－原動機付き車両（ＫＦＺ）の制御量についての実際値（ｖ _ist ）を決定又は受け取るように、
－制御量についての目標値（ｖ _soll ）と制御量についての実際値（ｖ _ist ）の間の偏差に依存して、制御量についての目標値（ｖ _soll ）と制御量についての実際値（ｖ _ist ）の間の偏差を低減するための補正量（ａ）を決定するように、
－補正量（ａ）を第１の閾値（ｓｗ）と比較するように、及び
－制御量についての目標値（ｖ _soll ）と制御量についての実際値（ｖ _ist ）の間の偏差を拡大する、制御量についての目標値（ｖ _soll ）の将来の変化を、第１の閾値（ｓｗ）との補正量（ａ）の比較に依存して少なくとも制限するように
設置されていることを特徴とする運転者支援システム。
２．運転者支援システム（ＦＡＳ）は、
－制御量についての目標値（ｖ _soll ）が制御量についての実際値（ｖ _ist ）よりも大きく、
－補正量（ａ）が第１の閾値（ｓｗ）以上である
場合に、
制御量についての目標値（ｖ _soll ）の将来の変化を少なくとも制限するように設置されていることを特徴とする上記１．に記載の運転者支援システム（ＦＡＳ）。
３．運転者支援システム（ＦＡＳ）が、制御量についての目標値（ｖ _soll ）の将来の変化を、補正量（ａ）の比較に依存してあらかじめ設定された期間少なくとも制限するように設置されていることを特徴とする上記１．又は２．に記載の運転者支援システム（ＦＡＳ）。
４．運転者支援システム（ＦＡＳ）は、
－補正量（ａ）を第２の閾値（ａｗ）と比較するように、及び
－制御量についての目標値（ｖ _soll ）の将来の変化の制限を、第２の閾値（ａｗ）との補正量（ａ）の比較に依存して少なくとも部分的に取り消すように
設置されていることを特徴とする上記１．～３．のいずれか１つに記載の運転者支援システム（ＦＡＳ）。
５．第１の閾値（ｓｗ）の大きさが第２の閾値（ａｗ）の大きさよりも大きいことを特徴とする上記４．に記載の運転者支援システム（ＦＡＳ）。
６．－制御量が原動機付き車両（ＫＦＺ）の速度について特徴的であり、及び
－補正量が原動機付き車両（ＫＦＺ）の加速度について特徴的である
ことを特徴とする上記１．～５．のいずれか１つに記載の運転者支援システム（ＦＡＳ）。
７．－制御量が原動機付き車両（ＫＦＺ）の操舵角について特徴的であり、及び
－補正量が操舵角の時間微分について特徴的である
ことを特徴とする上記１．～５．のいずれか１つに記載の運転者支援システム（ＦＡＳ）。
８．運転者支援システム（ＦＡＳ）が、制御量についての目標値（ｖ _soll ）の変化が防止されるよう、制御量についての目標値（ｖ _soll ）の将来の変化を制限するように設置されていることを特徴とする上記１．～７．のいずれか１つに記載の運転者支援システム（ＦＡＳ）。
９．原動機付き車両（ＫＦＺ）を制御する方法であって、方法は、以下のステップ：
－原動機付き車両（ＫＦＺ）の制御量についての目標値（ｖ _soll ）を決定又は受け取るステップと、
－原動機付き車両（ＫＦＺ）の制御量についての実際値（ｖ _ist ）を決定又は受け取るステップと、
－制御量についての目標値（ｖ _soll ）と制御量についての実際値（ｖ _ist ）の間の偏差に依存して、制御量についての目標値（ｖ _soll ）と制御量についての実際値（ｖ _ist ）の間の偏差を低減するための補正量（ａ）を決定するステップと、
－補正量（ａ）を第１の閾値（ｓｗ）と比較するステップと、
－制御量についての目標値（ｖ _soll ）と制御量についての実際値（ｖ _ist ）の間の偏差を拡大する、制御量についての目標値（ｖ _soll ）の将来の変化を、第１の閾値（ｓｗ）との補正量（ａ）の比較に依存して少なくとも制限するステップと
を含む方法。

Claims

原動機付き車両（ＫＦＺ）を制御する運転者支援システム（ＦＡＳ）であって、運転者支援システム（ＦＡＳ）は、
－原動機付き車両（ＫＦＺ）の制御量についての目標値（ｖ_ｓｏｌｌ）を決定又は受け取るように、
－原動機付き車両（ＫＦＺ）の制御量についての実際値（ｖ_ｉｓｔ）を決定又は受け取るように、
－制御量についての目標値（ｖ_ｓｏｌｌ）と制御量についての実際値（ｖ_ｉｓｔ）の間の偏差に依存して、制御量についての目標値（ｖ_ｓｏｌｌ）と制御量についての実際値（ｖ_ｉｓｔ）の間の偏差を低減するための補正量（ａ）を決定するように、
－補正量（ａ）を第１の閾値（ｓｗ）と比較するように、及び
－制御量についての目標値（ｖ_ｓｏｌｌ）と制御量についての実際値（ｖ_ｉｓｔ）の間の偏差を拡大する、制御量についての目標値（ｖ_ｓｏｌｌ）の将来の変化を、第１の閾値（ｓｗ）との補正量（ａ）の比較に依存して少なくとも制限するように
設置されていることを特徴とする運転者支援システム。
運転者支援システム（ＦＡＳ）は、
－制御量についての目標値（ｖ_ｓｏｌｌ）が制御量についての実際値（ｖ_ｉｓｔ）よりも大きく、
－補正量（ａ）が第１の閾値（ｓｗ）以上である
場合に、
制御量についての目標値（ｖ_ｓｏｌｌ）の将来の変化を少なくとも制限するように設置されていることを特徴とする請求項１に記載の運転者支援システム（ＦＡＳ）。
運転者支援システム（ＦＡＳ）が、制御量についての目標値（ｖ_ｓｏｌｌ）の将来の変化を、補正量（ａ）の比較に依存してあらかじめ設定された期間少なくとも制限するように設置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の運転者支援システム（ＦＡＳ）。
運転者支援システム（ＦＡＳ）は、
－補正量（ａ）を第２の閾値（ａｗ）と比較するように、及び
－制御量についての目標値（ｖ_ｓｏｌｌ）の将来の変化の制限を、第２の閾値（ａｗ）との補正量（ａ）の比較に依存して少なくとも部分的に取り消すように
設置されていることを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の運転者支援システム（ＦＡＳ）。
第１の閾値（ｓｗ）の大きさが第２の閾値（ａｗ）の大きさよりも大きいことを特徴とする請求項４に記載の運転者支援システム（ＦＡＳ）。
－制御量が原動機付き車両（ＫＦＺ）の速度について特徴的であり、及び
－補正量が原動機付き車両（ＫＦＺ）の加速度について特徴的である
ことを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載の運転者支援システム（ＦＡＳ）。
－制御量が原動機付き車両（ＫＦＺ）の操舵角について特徴的であり、及び
－補正量が操舵角の時間微分について特徴的である
ことを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載の運転者支援システム（ＦＡＳ）。
運転者支援システム（ＦＡＳ）が、制御量についての目標値（ｖ_ｓｏｌｌ）の変化が防止されるよう、制御量についての目標値（ｖ_ｓｏｌｌ）の将来の変化を制限するように設置されていることを特徴とする請求項１～７のいずれか１項に記載の運転者支援システム（ＦＡＳ）。
原動機付き車両（ＫＦＺ）を制御する方法であって、方法は、以下のステップ：
－原動機付き車両（ＫＦＺ）の制御量についての目標値（ｖ_ｓｏｌｌ）を決定又は受け取るステップと、
－原動機付き車両（ＫＦＺ）の制御量についての実際値（ｖ_ｉｓｔ）を決定又は受け取るステップと、
－制御量についての目標値（ｖ_ｓｏｌｌ）と制御量についての実際値（ｖ_ｉｓｔ）の間の偏差に依存して、制御量についての目標値（ｖ_ｓｏｌｌ）と制御量についての実際値（ｖ_ｉｓｔ）の間の偏差を低減するための補正量（ａ）を決定するステップと、
－補正量（ａ）を第１の閾値（ｓｗ）と比較するステップと、
－制御量についての目標値（ｖ_ｓｏｌｌ）と制御量についての実際値（ｖ_ｉｓｔ）の間の偏差を拡大する、制御量についての目標値（ｖ_ｓｏｌｌ）の将来の変化を、第１の閾値（ｓｗ）との補正量（ａ）の比較に依存して少なくとも制限するステップと
を含む方法。