JP7472784B2

JP7472784B2 - 車両電子制御装置、車両電子制御方法及び車両制御プログラム

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Publication number: JP7472784B2
Application number: JP2020218660A
Authority: JP
Inventors: 智陽飯田; 英明石原
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2020-12-28
Filing date: 2020-12-28
Publication date: 2024-04-23
Anticipated expiration: 2040-12-28
Also published as: KR20220095096A; EP4019357B1; JP2022103807A; US20220204044A1; RU2766909C1; US11731664B2; KR102478285B1; EP4019357A1; CN114750776A

Description

本発明は、車両を自律的に走行させる車両電子制御装置、車両電子制御方法及び車両制御プログラムに関する。

従来、車両を自律的に走行させる車両電子制御装置が知られている。このような制御装置の一つ（以下、「従来装置」と称呼する。）は、第１コントローラ及び第２コントローラを備える。通常時（第１コントローラが正常である場合）において、第１コントローラが、エンジン、ブレーキ、ステアリングなどを制御して、車両を自律走行させる。第１コントローラの一部に異常が生じた場合には、第２コントローラが、エンジン、ブレーキ、ステアリングなどを制御して、車両を自律走行させる。なお、第１コントローラ及び第２コントローラは、バッテリから電力を受給して動作する（特許文献１を参照。）。

特開２００３－１５７４３号公報

発明者は、第１コントローラの一部に異常が生じた場合、第２コントローラがエンジン、ブレーキ、ステアリングなどを制御して、車両を安全に停止させる（乗員に不安を覚えさせることなく、且つ、後続車に急減速を必要とさせないような減速度で車両を減速させて停止させる）ように構成することを検討している。この場合、車両が停止するまで第２コントローラを稼働させ続けるための十分な電力量がバッテリに蓄えられている必要がある。

ところで、例えば、第２コントローラが車両を制御し始めた時点における車両の速度が比較的小さい場合には、車両を停止させるまでに要する時間が比較的短い。よって、車両の減速させはじめた時点から車両が停止するまでの期間（以下、「減速期間」と称呼する。）において、第２コントローラの消費電力量は比較的小さい。逆に、第２コントローラが車両を制御し始めた時点における車両の速度が比較的大きい場合には、減速期間の長さが比較的長い。よって、減速期間において、第２コントローラの消費電力量は比較的大きい。このように、減速期間において第２コントローラが消費する電力量は、第２コントローラが車両を制御し始めた時点における車両の速度によって異なるが、第２コントローラの消費電力量が最も大きくなる状態を想定して、バッテリの容量を決定する必要がある。この結果、大容量のバッテリを車両に搭載する必要が生じる。そのため、バッテリのコストが高くなって車両の部品コストが高くなるという問題が生じる。

本発明の目的の一つは、車両の部品コストを低減可能な車両電子制御装置、車両電子制御方法及び車両制御プログラムを提供することにある。

本発明の車両電子制御装置（１）は、
車両（Ｖ）に搭載された第１バッテリ（Ｐ１）から電力を受給して動作し、前記車両を制御して、前記車両を自律走行させる第１の制御装置（１２）と、
前記車両に搭載された第２バッテリ（Ｐ２）から電力を受給して動作し、前記第１の制御装置が前記車両を制御不能な状態に陥った場合に、前記車両を前記第１の制御装置に代わって制御して、前記車両を自律走行させる第２の制御装置（２２）と、
を備える。
車両電子制御装置（１）は、さらに、前記車両の運転操作子を操作可能な座席に着座している乗員の状態を検出する検出装置（１１、２１）を備える。
前記第１の制御装置は、
前記乗員の状態と前記車両の許容最高速度（Ｓｍａｘ）との関係を予め規定したデータベース（Ｄ１）を参照して、前記検出装置により検出された乗員の状態に対応する前記車両の許容最高速度を特定し、前記車両の速度が前記特定した許容最高速度以下であるように前記車両を自律走行させるように構成され、
前記第２の制御装置は、
前記乗員の状態と、前記乗員が前記運転操作子を操作することによる手動運転を開始させるための情報が提示されてから前記乗員が前記手動運転を開始するまでに要する時間である第１の時間（Ｔ１）と、の関係を予め規定したデータベース（Ｄ２）を参照して、前記検出された乗員の状態に対応する前記第１の時間を特定し、
前記第１の制御装置が前記車両を制御不能な状態に陥った切替時点にて前記車両の乗員に前記情報を提示し始め、
前記切替時点から前記車両を当該切替時点における前記許容最高速度以下の速度で自律走行させ、
前記切替時点から前記特定した第１の時間が経過する時点までの期間に前記乗員が前記手動運転を開始しなかった場合、前記車両を自律運転によって停止させる、
ように構成され、
前記許容最高速度は、前記第２バッテリが満充電状態にある時点から充電されることなく前記第２の制御装置を動作させ続けることができなくなる時点までの時間であるバッテリ持続時間（Ｔｍａｘ）から前記第１の時間を差し引いた第２の時間内に絶対値の大きさが所定の値未満の減速度にて前記車両を減速することによって前記車両を停止させることが可能な速度であって、
前記乗員の第１の状態に対応した前記第１の時間に比べて前記乗員の第２の状態に対応した前記第１の時間が長い場合、前記第１の状態に対応した前記許容最高速度に比べて前記第２の状態に対応した前記許容最高速度が小さい速度となるように前記データベースが定められている。

前記バッテリ持続時間は、例えば、前記第１バッテリが電力供給不能な状態に陥った時点を起点とし、前記第２制御装置の最大消費電力（あらゆる走行条件を想定して計算された値）で第２バッテリが第２制御装置に電力を供給し続けた場合に、第２バッテリが第２制御装置に電力を供給することができなくなる時点までの時間である。

本発明に係る車両電子制御装置を車両に適用するにあたり、まず、車両において、できるだけ大きいスペースを確保し、そのスペースに収容可能な蓄電装置を第２バッテリとして採用する。そして、その容量に応じて、乗員の各状態に対する許容最高速度をそれぞれ規定すれはよい。例えば、車両において、第２バッテリを搭載するスペースが比較的小さく、そのバッテリ持続時間が比較的小さい場合には、乗員の各状態に対する許容最高速度に比較的小さい値がそれぞれ割り当てられる。上記のように、第１制御装置による車両の制御が不能である場合に、第２制御装置は、小容量の第２バッテリからの電力を受給して動作して車両を減速させて停止させることができる。よって、本発明によれば、小容量の第２バッテリを採用できるので、車両の部品コストを低減できる。言い換えれば、本発明に係る車両電子制御装置を、容量の比較的小さいバッテリしか搭載することができない車両（小型車）にも適用可能である。すなわち、本発明に係る車両電子制御装置の汎用性が高い。

本発明の一態様に係る車両電子制御装置において、
前記検出装置は、第１の検出装置（１１）及び第２の検出装置（２１）を含み、
前記第１の制御装置は、前記第１の検出装置により検出された前記乗員の状態に対応する前記車両の許容最高速度を特定し、
前記第２の制御装置は、前記第２の検出装置により検出された前記乗員の状態に対応する前記第１の時間を特定する。

これによれば、第１の検出装置に異常が生じたとしても、第２の検出装置により乗員の状態が検出されるので、第２の制御装置は、車両を自律走行させることができる。

なお、本発明は、上記車両電子制御装置にて使用される方法にも係り、更に、上記車両電子制御装置にて実行されるコンピュータプログラムにも及ぶ。

上記説明においては、本発明の理解を助けるために、後述する実施形態に対応する発明の構成に対し、その実施形態で用いた符号を括弧書きで添えている。しかしながら、本発明の各構成要素は、前記符号によって規定される実施形態に限定されるものではない。本発明の他の目的、他の特徴及び付随する利点は、以下の図面を参照しつつ記述される本発明の実施形態についての説明から容易に理解されるであろう。

図１は、本発明の一実施形態に係る車両電子制御装置が適用された車両のブロック図である。図２は、図１に示した車両電子制御装置のブロック図である。図３は、第１自律走行プログラムのフローチャートである。図４は、第１のデータベースの概念図である。図５は、第２自律走行プログラムのフローチャートである。図６は、第２のデータベースの概念図である。図７は、第２ＣＰＵが、第１ＣＰＵから車両の制御を引き継いで、車両を停止させる過程を示す概念図である。

図１に示したように、本発明の一実施形態に係る車両電子制御装置（自律走行制御装置）１は、車両Ｖに適用される。車両Ｖは、駆動装置Ｄ（エンジン、トランスミッションなど）、制動装置Ｂ及び転舵装置Ｓを備える。さらに、車両Ｖは、駆動装置Ｄ、制動装置Ｂ及び転舵装置Ｓをそれぞれ手動制御するための運転操作子である「アクセルペダルＡＰ、ブレーキペダルＢＰ及びステアリングホイールＳＷ」を備える。加えて、車両Ｖは、映像を表示する表示装置ＤＩ及び音声を発生する音響装置ＡＵを備える。

車両Ｖは、手動運転モード及び自律運転モードの何れかの動作モードにて運転される。手動運転モードは、車両Ｖの乗員（運転者）が、アクセルペダルＡＰ、ブレーキペダルＢＰ及びステアリングホイールＳＷを操作し、それらの操作態様に従って、車両Ｖを走行させる動作モードである。アクセルペダルＡＰ、ブレーキペダルＢＰ及びステアリングホイールＳＷは、周知の油圧システムを介して、駆動装置Ｄ、制動装置Ｂ及び転舵装置Ｓに接続されている。駆動装置Ｄは、アクセルペダルＡＰの操作量（踏み込み深さ）Ａｐに応じた駆動力を発生する。制動装置Ｂは、ブレーキペダルＢＰの操作量（踏み込み深さ）Ｂｐに応じた制動力を発生する。転舵装置Ｓは、舵角を、ステアリングホイールＳＷの操作量（操舵角度）θに応じた角度に一致させる。なお、手動運転モードにおいて、車両電子制御装置１が正常動作可能な場合、その一部（詳しくは後述する第１コントローラ１０）を構成する装置が動作して、運転者による運転操作が補助される（例えば、運転操作子の操作力が軽減される）ように構成されてもよい。

自律運転モードは、車両電子制御装置１が駆動装置Ｄ、制動装置Ｂ及び転舵装置Ｓを制御して、乗員により指定された目的地へ向けて、車両Ｖを自律的に走行させる動作モードである。すなわち、駆動装置Ｄは、制御信号ＤＳに応じた駆動力を発生する。制動装置Ｂは、制御信号ＢＳに応じた制動力を発生する。転舵装置Ｓは、舵角を、制御信号ＳＳに応じた角度に一致させる。よって、自律運転モードにおいて、乗員がアクセルペダルＡＰ、ブレーキペダルＢＰ、ステアリングホイールＳＷなどを操作する必要はない。車両Ｖの乗員は、図示しないモード選択操作子（スイッチ、タッチパネルなど）を操作することにより、動作モードを手動運転モードから自律運転モードへ切り替え可能である。逆に、乗員は、モード選択操作子を操作することにより、動作モードを自律運転モードから手動運転モードへ切り替え可能である。

具体的には、図示しないメインＥＣＵが、モード選択操作子を用いた動作モードの切り替え操作（乗員による動作モードの選択操作）を監視している。メインＥＣＵは、自律運転モードが選択されたことを検出すると、車両電子制御装置１に駆動装置Ｄ、制動装置Ｂ及び転舵装置Ｓを制御させて、車両Ｖを自律走行させる。一方、メインＥＣＵは、手動運転モードが選択されたことを検出すると、車両電子制御装置１による駆動装置Ｄ、制動装置Ｂ及び転舵装置Ｓの制御を停止させる。ただし、この場合、運転者による運転操作を補助するための制御を車両電子制御装置１に実行させてもよい。なお、詳しくは後述するように、車両電子制御装置１に異常（故障）が生じている場合には、メインＥＣＵは、手動運転モードから自律運転モードへの切り替え操作を無効とする。動作モードが切り替えられた際、メインＥＣＵは、音響装置ＡＵに所定の音声を発生させるとともに、表示装置ＤＩに所定の画像を表示させる。

さらに、車両Ｖは、車両電子制御装置１に電力を供給する電源装置Ｐを備える。電源装置Ｐは、図２に示したように、発電機ＰＧ、第１バッテリＰ１、第２バッテリＰ２、系統分離回路ＰＤを含む。

発電機ＰＧは、駆動装置Ｄによって駆動されて電力を出力する。発電機ＰＧの出力端子ＰＧａ（正極端子及び負極（基準電位）端子）が、電力供給路ＰＬ１に接続されている。

第１バッテリＰ１は、周知の鉛蓄電池を含む。第２バッテリＰ２は、周知のリチウムイオンバッテリを含む。第１バッテリＰ１の蓄電容量に比べて、第２バッテリＰ２の蓄電容量が小さい。第１バッテリＰ１に比べて、第２バッテリＰ２は小型である。なお、第２バッテリＰ２が、大容量のコンデンサ（アルミニウム電解コンデンサ、電気二重層コンデンサなど）から構成された蓄電装置を含んでいてもよい。

第１バッテリＰ１の端子Ｐ１ａ（正極端子及び負極端子）が、電力供給路ＰＬ１に接続されている。第２バッテリＰ２の端子Ｐ２ａ（正極端子及び負極端子）が、電力供給路ＰＬ２に接続されている。

系統分離回路ＰＤは、スイッチング回路及びトランスなどから構成された周知のＤＣ－ＤＣコンバータを備える。系統分離回路ＰＤを構成するＤＣ－ＤＣコンバータのトランスの一次側（入力側）の回路の端子ＰＤａが、電力供給路ＰＬ１に接続されている。系統分離回路ＰＤのトランスの二次側（出力側）の回路の端子ＰＤｂが、電力供給路ＰＬ２に接続されている。すなわち、系統分離回路ＰＤは、第１バッテリＰ１側の電力供給系統（電力供給路ＰＬ１）と、第２バッテリＰ２側の電力供給系統（電力供給路ＰＬ２）とを電磁的に結合するとともに、電気的に絶縁している。したがって、例えば、第１バッテリＰ１の正極と負極とが短絡する故障が生じたとしても、第２バッテリＰ２は、第１バッテリＰ１の故障の影響をほとんど受けることなく、電力供給路ＰＬ２に接続された装置（後述する第２コントローラ２０）に電力を供給可能である。なお、系統分離回路ＰＤは、上記のＤＣ－ＤＣコンバータに代えて、当該ＤＣ―ＤＣコンバータと同一の機能を有する装置であって、リレー、ダイオードなどからなる装置を備えていてもよい。

発電機ＰＧから出力された電力が、第１バッテリＰ１に供給されて、第１バッテリＰ１が充電される。さらに、発電機から出力された電力が、系統分離回路ＰＤを介して、第２バッテリＰ２に供給されて、第２バッテリＰ２が充電される。なお、発電機ＰＧが電力を出力していない状態において、第１バッテリＰ１の電力を、系統分離回路ＰＤを介して第２バッテリＰ２に供給して、第２バッテリＰ２を充電することもできる。第２バッテリＰ２の容量が比較的小さいので、車両Ｖの駆動装置Ｄが始動されて発電機ＰＧが動作し始めてから比較的短時間で、第２バッテリＰ２の蓄電量がその最大値（満充電状態）に至る。

車両電子制御装置１は、第１コントローラ１０及び第２コントローラ２０を含む。第１コントローラ１０及び第２コントローラ２０が、通信バスＣＡＮに接続されている。

第１コントローラ１０は、第１センサ１１、第１自律走行制御装置１２、第１駆動力制御装置１３、第１制動力制御装置１４及び第１舵角制御装置１５を含む。第１センサ１１、第１自律走行制御装置１２、第１駆動力制御装置１３、第１制動力制御装置１４及び第１舵角制御装置１５が、通信バスＣＡＮに接続されている。第１コントローラ１０を構成する各装置の電源端子が電力供給路ＰＬ１に接続されている。すなわち、第１バッテリＰ１の電力が、電力供給路ＰＬ１を介して、第１センサ１１、第１自律走行制御装置１２、第１駆動力制御装置１３、第１制動力制御装置１４及び第１舵角制御装置１５に供給される。

第１センサ１１は、車両Ｖの走行環境を特定（認識）するためのデータを取得する環境センサ１１１を含む。環境センサ１１１は、車両Ｖの前景を撮影する光学センサ（デジタルカメラ）、車両Ｖの周囲に存在する障害物との距離を検出するレーダー、車両Ｖの現在位置（緯度及び経度）を検出するナビゲーションシステム、車両Ｖの速度を検出する車速センサなどを含む。環境センサ１１１を構成する各装置の検出結果をそれぞれ表すデータが、通信バスＣＡＮを介して、第１自律走行制御装置１２に供給される。

さらに、第１センサ１１は、車両Ｖの乗員の状態（姿勢、行動など）を特定（認識）するためのデータを取得する乗員センサ１１２を含む。ここでの乗員は、アクセルペダルＡＰ、ブレーキペダルＢＰ及びステアリングホイールＳＷが配置された座席に着座している乗員である。乗員センサ１１２は、乗員を撮影する光学センサ（デジタルカメラ）、座席の背もたれの角度を検出するシートセンサ、乗員がステアリングホイールＳＷに触れているか否かを検出するタッチセンサなどを含む。さらに、乗員センサ１１２は、アクセルペダルＡＰの操作量Ａｐ、ブレーキペダルＢＰの操作量Ｂｐ及びステアリングホイールＳＷの操作量θ（操舵角）を検出するセンサを含んでもよい。乗員センサ１１２を構成する各装置の検出結果をそれぞれ表すデータが、通信バスＣＡＮを介して、第１自律走行制御装置１２に供給される。

第１自律走行制御装置１２は、演算装置（以下、「第１ＣＰＵ」と称呼する。）、記憶装置、タイマーなどから構成されたマイクロコンピュータを含む。

第１ＣＰＵは、第１バッテリＰ１及び第１コントローラ１０からなる第１系統に異常が生じているか否かを検出する自己診断機能を有する。車両Ｖの駆動装置Ｄが始動されると、第１ＣＰＵは、その内部に設けられたエラーフラグＦを、第１系統が正常であることを表す「０」に初期化する。つぎに、第１ＣＰＵは、第１バッテリＰ１の出力電圧の監視を開始する。第１バッテリＰ１の出力電圧が所定の電圧範囲内にあれば、エラーフラグＦを更新しない。一方、第１バッテリＰ１の出力電圧が前記所定の電圧範囲を逸脱していれば、第１ＣＰＵは、エラーフラグＦを、第１系統に異常が生じていることを表す「１」に更新する。

さらに、第１ＣＰＵは、第１センサ１１、第１駆動力制御装置１３、第１制動力制御装置１４及び第１舵角制御装置１５に、応答要求信号を定期的に送信する。第１センサ１１、第１駆動力制御装置１３、第１制動力制御装置１４及び第１舵角制御装置１５は、応答要求信号を受信すると、所定の応答信号を所定の時間内に第１ＣＰＵに送信するように構成されている。第１ＣＰＵは、応答要求信号を送信した後の所定の時間内に第１センサ１１、第１駆動力制御装置１３、第１制動力制御装置１４及び第１舵角制御装置１５から応答信号を受信できた場合、エラーフラグＦを更新しない。一方、第１ＣＰＵは、応答要求信号を送信した後の所定の時間内に第１センサ１１、第１駆動力制御装置１３、第１制動力制御装置１４及び第１舵角制御装置１５のいずれか１つの装置又は複数の装置から応答信号を受信できなかった場合、エラーフラグＦを「１」に更新する。上記のメインＥＣＵは、エラーフラグＦを定期的に読み出す。エラーフラグＦが「０」である場合、メインＥＣＵは、動作モードの切り替えを許容する。エラーフラグＦが「１」である場合、メインＥＣＵは、乗員による手動運転モードから自律運転モードへの切り替え操作を無効とし、動作モードを変更しない。

エラーフラグＦが「０」である状態において、メインＥＣＵは、乗員により自律運転モードが選択されたこと（手動運転モードから自律運転モードに切り替えられたこと）を検出すると、第１ＣＰＵに、図３に示した第１自律走行プログラムの実行を開始させる。

第１ＣＰＵは、ステップ３００から第１自律走行処理を開始する。次に、第１ＣＰＵは、ステップ３０１にて、環境センサ１１１から、車両Ｖの前景を撮影して得られた画像、障害物との距離、車両Ｖの現在位置、車両Ｖの速度などをそれぞれ表すデータを取得する。第１ＣＰＵは、当該データに基づいて、車両Ｖの走行環境（走行している車線のカーブの度合い、車線における車両Ｖの位置、車間距離、障害物の有無など）を特定（認識）する。つぎに、第１ＣＰＵは、ステップ３０２にて、乗員センサ１１２から、乗員を撮影して得られた画像、座席の背もたれの角度、乗員がステアリングホイールＳＷに触れているか否かなどをそれぞれ表すデータを取得する。第１ＣＰＵは、当該データに基づいて、乗員の状態（姿勢、行動（例えば、手の位置の変化、視線の変化）など）を特定（認識）する。

ところで、第１自律走行制御装置１２の記憶装置に、図４に示した、乗員の状態と自律走行における許容最高速度Ｓｍａｘとの関係を表すデータベースＤ１がルックアップテーブル（マップ）形式にて記憶されている。詳しくは後述するように、第１コントローラ１０が車両Ｖを制御不能な状態に陥った場合、第２コントローラ２０が車両Ｖの制御を引き継ぐ。第２コントローラ２０が車両Ｖの制御を開始した時点で、乗員に運転操作子の操作を開始させるための情報が提示される。この情報が提示された時点から、乗員が実際に車両Ｖの運転操作を開始する時点までにある程度の時間を要する。この時間は、以下、単に「手動運転開始時間」とも称呼される。図４に示したように、乗員が「手動運転開始時間が比較的短い」状態にある場合（例えば、同図における（ａ）を参照。）、この状態に対応した許容最高速度Ｓｍａｘに、比較的大きな値が割り当てられている。逆に、乗員が「手動運転開始時間が比較的長い」状態にある場合（例えば、同図における（ｄ）を参照。）、この状態に対応した許容最高速度Ｓｍａｘに、比較的小さな値が割り当てられている。なお、手動運転開始時間は、統計的に求められる。データベースＤ１の各状態に対応した許容最高速度Ｓｍａｘに割り当てられる値は、図４の例に限られず、他の値が割り当てられてもよい。さらに、データベースＤ１における「乗員の状態」は、図４に示した状態に限られず、他の状態を含んでもよい。

再び図３を参照すると、第１ＣＰＵは、ステップ３０３にて、データベースＤ１を参照して、前記認識した乗員の状態に対応する許容最高速度Ｓｍａｘを特定する（読み込む）。

つぎに、第１ＣＰＵは、ステップ３０４にて、駆動装置Ｄ、制動装置Ｂ及び転舵装置Ｓを制御する。具体的には、第１ＣＰＵは、前記特定した走行環境及び前記特定した許容最高速度Ｓｍａｘに基づいて、車両Ｖの自律走行態様（車両Ｖが進行すべき方向（目標方向）及びその際の速度（目標速度））を決定する。このとき、第１ＣＰＵは、目標速度が許容最高速度Ｓｍａｘを超えないように、目標速度を決定する。第１ＣＰＵは、前記決定した態様で車両Ｖが進行するように、第１駆動力制御装置１３、第１制動力制御装置１４及び第１舵角制御装置１５に、駆動装置Ｄ、制動装置Ｂ及び転舵装置Ｓをそれぞれ制御させる。すなわち、第１ＣＰＵは、図２に示したように、前記認識結果に応じて、駆動力の目標値ＤＤ、制動力の目標値ＢＤ、及び舵角の目標値ＳＤをそれぞれ表す目標値データを生成して、当該目標値データを、第１駆動力制御装置１３、第１制動力制御装置１４及び第１舵角制御装置１５に供給し、ステップ３０１に戻る。

第１駆動力制御装置１３は、目標値ＤＤに基づいて、制御信号ＤＳを生成し、当該制御信号ＤＳを駆動装置Ｄに供給する。すなわち、第１駆動力制御装置１３は、駆動装置Ｄが発生する駆動力が目標値ＤＤに一致するように、駆動装置Ｄを制御する。

第１制動力制御装置１４は、目標値ＢＤに基づいて、制御信号ＢＳを生成し、当該制御信号ＤＳを駆動装置Ｄに供給する。すなわち、第１制動力制御装置１４は、制動装置Ｂが発生する制動力が目標値ＢＤに一致するように、制動装置Ｂを制御する。

第１舵角制御装置１５は、目標値ＳＤに基づいて、制御信号ＳＳを生成し、当該制御信号ＳＳを転舵装置Ｓに供給する。すなわち、第１舵角制御装置１５は、舵角が目標値ＳＤに一致するように、転舵装置Ｓを制御する。

なお、第１ＣＰＵは、ステップ３０２において、乗員が眠っていると認識すると、即座に、「車両Ｖを減速させて停止させる処理」を開始する。

第２コントローラ２０は、詳しくは後述するように、第１系統に異常が生じ、第１ＣＰＵが車両Ｖを制御不能であると判定される場合（エラーフラグＦが「１」である場合）、、第１コントローラ１０に代わって、車両Ｖを制御する。第２コントローラ２０は、第１コントローラ１０の第１センサ１１、第１自律走行制御装置１２、第１駆動力制御装置１３、第１制動力制御装置１４及び第１舵角制御装置１５と同様の、第２センサ２１、第２自律走行制御装置２２、第２駆動力制御装置２３、第２制動力制御装置２４及び第２舵角制御装置２５を含む。第２センサ２１、第２自律走行制御装置２２、第２駆動力制御装置２３、第２制動力制御装置２４及び第２舵角制御装置２５が通信バスＣＡＮに接続されている。第２コントローラ２０を構成する各装置の電源端子が電力供給路ＰＬ２に接続されている。すなわち、第２バッテリＰ２の電力が、電力供給路ＰＬ２を介して、第２センサ２１、第２自律走行制御装置２２、第２駆動力制御装置２３、第２制動力制御装置２４及び第２舵角制御装置２５に供給される。

自律運転モードにおいて、第２自律走行制御装置２２の演算装置（以下、「第２ＣＰＵ」と称呼する。）は、通信バスＣＡＮを介して、定期的に、第１ＣＰＵのエラーフラグＦを読み出す。第２ＣＰＵは、前記読み出したエラーフラグＦが「０」である場合、第２ＣＰＵは、第２駆動力制御装置２３、第２制動力制御装置２４及び第２舵角制御装置２５の動作を停止させておく。

一方、第２ＣＰＵは、前記読み出したエラーフラグＦが「１」である場合、又はエラーフラグＦを読み出せなかった場合（第１ＣＰＵが応答しなかった場合）、図５に示した第２自律走行プログラムを実行する。第２ＣＰＵは、ステップ５００から第２自律走行処理を開始する。つぎに、第２ＣＰＵは、ステップ５０１にて、第１駆動力制御装置１３、第１制動力制御装置１４及び第１舵角制御装置１５を休止させる信号を送信して、これらの装置の動作を停止させる。つぎに、第２ＣＰＵは、ステップ５０２にて、第１ＣＰＵに代わって、車両Ｖの制御を開始する。すなわち、第２ＣＰＵは、第２センサ２１から取得したデータに基づいて、第２駆動力制御装置２３、第２制動力制御装置２４及び第２舵角制御装置２５を制御して、車両Ｖを自律走行させる。ただし、その際の許容最高速度Ｓｍａｘは、第２ＣＰＵが第１ＣＰＵから車両Ｖの制御を引き継いだ時点の速度である。

第２ＣＰＵは、ステップ５０３にて、乗員に運転操作子を操作させて手動運転を開始させるための警告音ＡＳを音響装置ＡＵに発生させる。この警告音は、「手動運転を開始して下さい。」とのメッセージであってもよい。更に、このとき、第２ＣＰＵは、表示装置ＤＩに「手動運転を開始して下さい。」とのメッセージを表示させてもよい。すなわち、第２CPUは、乗員に、視覚的手段及び聴覚的手段のいずれかを用いて警告する。

警告音ＡＳが発生されてから乗員が運転操作可能な状態になるまでにある程度の時間を要する。その時間は、警告音ＡＳが発生された時点の乗員の状態によって異なる。そこで、第２ＣＰＵは、車両Ｖを自律走行させつつ、乗員が運転操作を開始するのを待つ。警告音ＡＳが発生された時点の乗員の状態に応じた所定の第１の時間Ｔ１が経過しても乗員が運転操作を開始しなかった場合、第２ＣＰＵは、車両Ｖを減速させて停止させる。なお、第２ＣＰＵは、乗員が眠っていると認識すると、即座に、「車両Ｖを減速させて停止させる処理」を開始する。

具体的には、第２ＣＰＵは、ステップ５０４にて、乗員センサ２１２から、乗員の状態を表すデータを取得し、当該データに基づいて、乗員の状態を認識する。

ここで、第２自律走行制御装置２２の記憶装置に、図６に示した、乗員の状態と第１の時間Ｔ１との関係を表すデータベースＤ２がルックアップテーブル（マップ）形式にて記憶されている。乗員の各状態に対応した第１の時間Ｔ１に、統計的に求められた標準的な値（例えば、平均値）が割り当てられている。第２ＣＰＵは、ステップ５０５にて、データベースＤ２を参照して、前記認識した乗員の状態に対応する第１の時間Ｔ１を特定する（読み出す）。なお、データベースＤ２の各状態に対応した第１の時間Ｔ１に割り当てられる値は、図６の例に限られず、他の値が割り当てられてもよい。さらに、データベースＤ２における「乗員の状態」は、図６に示した状態に限られず、他の状態を含んでもよい。

つぎに、第２ＣＰＵは、ステップ５０６にて、タイマーを用いて、現時点からの経過時間Ｔの計測を開始する。

第２ＣＰＵは、ステップ５０７にて、乗員センサ２１２から乗員の状態を表すデータを取得し、当該データに基づいて、乗員が運転操作を開始したか否かを判定する。第２ＣＰＵは、乗員が運転操作開始した場合（例えば、乗員がステアリングホイールＳＷを操作し始めた場合（５０７：Ｙｅｓ））、ステップ５０８にて、メインＥＣＵに、車両Ｖの動作モードを手動運転モードに移行させ、ステップ５１１にて、第２自律走行処理を終了する。すなわち、この場合、乗員がモード切替操作子を操作しなくても、乗員が運転操作を開始したことをトリガーとして、動作モードが手動運転モードに切り替わり、第２駆動力制御装置２３、第２制動力制御装置２４及び第２舵角制御装置２５の動作が停止される。

ステップ５０７において、乗員が運転操作を開始していない場合（例えば、乗員がステアリングホイールＳＷから手を離している場合（５０７：Ｎｏ））、第２ＣＰＵは、ステップ５０９にて、経過時間Ｔが前記特定した第１の時間Ｔ１に達したか否かを判定する。経過時間Ｔが、未だ、第１の時間Ｔ１に達していない場合（５０９：Ｎｏ）、第２ＣＰＵは、ステップ５０７に戻る。一方、経過時間Ｔが、前記特定した第１の時間Ｔ１に達した場合（５０９：Ｙｅｓ）、第２ＣＰＵは、ステップ５１０にて、後述する所定の第２の時間Ｔ２内に車両Ｖを停止させる。例えば、第２ＣＰＵは、車両Ｖを一定の又は可変の減速度（負の加速度）にて減速させつつ、追い越し車線から走行車線へ移動させ、さらに路肩へ移動させて、当該路肩にて車両Ｖを停止させる。そして、第２ＣＰＵは、ステップ５１１にて、第２自律走行処理を終了する。この場合の減速度は、乗員に不安を覚えさせることなく、且つ、後続車に急減速を必要とさせないような値に予め定められている。

第２の時間Ｔ２は、満充電され且つそれ以上充電さない状態にある第２バッテリＰ２が第２コントローラ２０を稼働させ続けることができなくなるまでの最大の時間であるバッテリ持続時間Ｔｍａｘ（例えば、「６０秒」（図７を参照。）））から、第１の時間Ｔ１を差し引いて得られる時間（Ｔ２＝Ｔｍａｘ－Ｔ１）である。すなわち、第２の時間Ｔ２は、第２バッテリＰ２の最大蓄電量から、第１の時間Ｔ１内に第２コントローラ２０によって消費された電力量を差し引いた残りの電力量で第２コントローラ２０を稼働可能な時間である。よって、第１の時間Ｔ１が比較的短い場合（例えば、「５秒」）、車両Ｖを停止させるために利用できる時間Ｔ２が比較的長い（例えば、「５５秒」（図７の（Ａ）を参照。））。よって、この場合、許容最高速度Ｓｍａｘに比較的大きい値が割り当てられている（図４の（ａ）を参照）。逆に、第１の時間Ｔ１が比較的長い場合（例えば、「３０秒」）、車両Ｖを停止させるために利用できる時間Ｔ２が比較的短い（例えば、「３０秒」（図７の（Ｂ）を参照。））。このように比較的短い時間Ｔ２内に車両Ｖを安全に（乗員に不安を覚えさせることなく、且つ、後続車に急減速を必要とさせないように）停止させることができるように、許容最高速度Ｓｍａｘに比較的小さい値が割り当てられている（図４の（ｄ）を参照）。

上記のように、乗員の状態に応じて、第１ＣＰＵが車両Ｖを自律走行させる際の速度が許容最高速度Ｓｍａｘ以下となるように制限される。その許容最高速度Ｓｍａｘは、第２ＣＰＵが車両Ｖを減速させ始める時点の速度のうち、バッテリ持続時間Ｔｍａｘから第１の時間Ｔ１を差し引いた残りの第２の時間Ｔ２内に、第２ＣＰＵが車両Ｖを安全に停止させることができる（例えば、一定の減速度にて減速させて停止させることができる）速度の最大値に等しい。上記のように構成された車両電子制御装置１を車両Ｖに適用するにあたり、まず、車両Ｖにおいて、できるだけ大きいスペースを確保し、そのスペースに収容可能な蓄電装置を第２バッテリＰ２として採用する。そして、その容量に応じて、乗員の各状態に対する許容最高速度Ｓｍａｘをそれぞれ規定する。例えば、小型車において、第２バッテリＰ２を搭載するスペースが比較的小さく、そのバッテリ持続時間Ｔｍａｘが比較的短い場合には、乗員の各状態に対する許容最高速度Ｓｍａｘに比較的小さい値がそれぞれ割り当てられる。上記のように、第１コントローラ１０による車両Ｖの制御が不能である場合に、第２コントローラ２０は、小容量の第２バッテリＰ２からの電力を受給して動作して車両Ｖを減速させて停止させることができる。よって、本実施形態によれば、小容量の蓄電装置を第２バッテリＰ２として採用できるので、車両Ｖの部品コストを低減できる。言い換えれば、車両電子制御装置１は、小型車にも適用可能である。すなわち、車両電子制御装置１の汎用性が高い。

＜変形例＞
本発明は上記実施形態に限定されることはなく、以下に述べるように、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。

＜変形例１＞
例えば、データベースＤ１をユーザ（乗員）が編集可能であってもよい。具体的には、データベースＤ１におけるある状態Ｘの許容最高速度Ｓｍａｘをユーザが増大させると、その量に応じて、第２ＣＰＵが、データベースＤ２における状態Ｘの第１の時間Ｔ１を縮小させる。逆に、データベースＤ２をユーザが編集可能であってもよい。例えば、データベースＤ２におけるある状態Ｘの第１の時間Ｔ１をユーザが増大させると、その量に応じて、第１ＣＰＵが、データベースＤ１の状態Ｘの許容最高速度Ｓｍａｘを低減させる。これによれば、ユーザの好みに応じて、第１ＣＰＵ及び第２ＣＰＵによる車両Ｖの自律走行の制御態様を変更できる。

１…車両電子制御装置、１０…第１コントローラ、１１…第１センサ、１２…第１自律走行制御装置、２０…第２コントローラ、２１…第２センサ、２２…第２自律走行制御装置、Ｄ１…データベース、Ｄ２…データベース、Ｐ１…第１バッテリ、Ｐ２…第２バッテリ、Ｓｍａｘ…許容最高速度、Ｔ…経過時間、Ｔ１…第１の時間、Ｔ２…第２の時間、Ｔｍａｘ…バッテリ持続時間、Ｖ…車両

Claims

車両に搭載された第１バッテリから電力を受給して動作し、前記車両を制御して、前記車両を自律走行させる第１の制御装置と、
前記車両に搭載された第２バッテリから電力を受給して動作し、前記第１の制御装置が前記車両を制御不能な状態に陥った場合に、前記車両を前記第１の制御装置に代わって制御して、前記車両を自律走行させる第２の制御装置と、
を備えた車両電子制御装置であって、
前記車両の運転操作子を操作可能な座席に着座している乗員の状態を検出する検出装置を備え、
前記第１の制御装置は、
前記乗員の状態と前記車両の許容最高速度との関係を予め規定したデータベースを参照して、前記検出装置により検出された乗員の状態に対応する前記車両の許容最高速度を特定し、前記車両の速度が前記特定した許容最高速度以下であるように前記車両を自律走行させるように構成され、
前記第２の制御装置は、
前記乗員の状態と、前記乗員が前記運転操作子を操作することによる手動運転を開始させるための情報が提示されてから前記乗員が前記手動運転を開始するまでに要する時間である第１の時間と、の関係を予め規定したデータベースを参照して、前記検出された乗員の状態に対応する前記第１の時間を特定し、
前記第１の制御装置が前記車両を制御不能な状態に陥った切替時点にて前記車両の乗員に前記情報を提示し始め、
前記切替時点から前記車両を当該切替時点における前記許容最高速度以下の速度で自律走行させ、
前記切替時点から前記特定した第１の時間が経過する時点までの期間に前記乗員が前記手動運転を開始しなかった場合、前記車両を自律運転によって停止させる、
ように構成され、
前記許容最高速度は、前記第２バッテリが満充電状態にある時点から充電されることなく前記第２の制御装置を動作させ続けることができなくなる時点までの時間であるバッテリ持続時間から前記第１の時間を差し引いた第２の時間内に絶対値の大きさが所定の値未満の減速度にて前記車両を減速することによって前記車両を停止させることが可能な速度であって、
前記乗員の第１の状態に対応した前記第１の時間に比べて前記乗員の第２の状態に対応した前記第１の時間が長い場合、前記第１の状態に対応した前記許容最高速度に比べて前記第２の状態に対応した前記許容最高速度が小さい速度となるように前記データベースが定められている、
車両電子制御装置。
請求項１に記載の車両電子制御装置において、
前記検出装置は、第１の検出装置及び第２の検出装置を含み、
前記第１の制御装置は、前記第１の検出装置により検出された前記乗員の状態に対応する前記車両の許容最高速度を特定し、
前記第２の制御装置は、前記第２の検出装置により検出された前記乗員の状態に対応する前記第１の時間を特定する、
車両電子制御装置。
車両に搭載された第１バッテリから電力を受給して動作し、前記車両を制御して、前記車両を自律走行させる第１の制御装置と、
前記車両に搭載された第２バッテリから電力を受給して動作し、前記第１の制御装置が前記車両を制御不能な状態に陥った場合に、前記車両を前記第１の制御装置に代わって制御して、前記車両を自律走行させる第２の制御装置と、
を備えた車両電子制御装置に適用される車両電子制御方法であって、
前記車両の運転操作子を操作可能な座席に着座している乗員の状態を検出する検出ステップと、
前記乗員の状態と前記車両の許容最高速度との関係を予め規定したデータベースを参照して、前記検出装置により検出された乗員の状態に対応する前記車両の許容最高速度を特定し、前記車両の速度が、前記特定した許容最高速度以下であるように前記車両を自律走行させる第１制御ステップと、
前記乗員の状態と、前記乗員が前記運転操作子を操作することによる手動運転を開始させるための情報が提示されてから前記乗員が前記手動運転を開始するまでに要する時間である第１の時間と、の関係を予め規定したデータベースを参照して、前記検出された乗員の状態に対応する前記第１の時間を特定し、前記第１の制御装置が前記車両を制御不能な状態に陥った切替時点にて前記車両の乗員に前記情報を提示し始め、前記切替時点から前記車両を当該切替時点における前記許容最高速度以下の速度で自律走行させ、前記切替時点から前記特定した第１の時間が経過する時点までの期間に前記乗員が前記手動運転を開始しなかった場合、前記車両を自律運転によって停止させる第２制御ステップと、
を含み、
前記許容最高速度は、前記第２バッテリが満充電状態にある時点から充電されることなく前記第２の制御装置を動作させ続けることができなくなる時点までの時間であるバッテリ持続時間から前記第１の時間を差し引いた第２の時間内に絶対値の大きさが所定の値未満の減速度にて前記車両を減速することによって前記車両を停止させることが可能な速度であって、
前記乗員の第１の状態に対応した前記第１の時間に比べて前記乗員の第２の状態に対応した前記第１の時間が長い場合、前記第１の状態に対応した前記許容最高速度に比べて前記第２の状態に対応した前記許容最高速度が小さい速度となるように前記データベースが定められている、
車両電子制御方法。
車両に搭載された第１バッテリから電力を受給して動作し、前記車両を制御して、前記車両を自律走行させる第１の制御装置と、
前記車両に搭載された第２バッテリから電力を受給して動作し、前記第１の制御装置が前記車両を制御不能な状態に陥った場合に、前記車両を前記第１の制御装置に代わって制御して、前記車両を自律走行させる第２の制御装置と、
を備えた車両電子制御装置に適用される車両制御プログラムであって、
前記第１制御装置に、
前記車両の運転操作子を操作可能な座席に着座している乗員の状態を検出させる検出ステップと、
前記乗員の状態と前記車両の許容最高速度との関係を予め規定したデータベースを参照して、前記検出装置により検出された乗員の状態に対応する前記車両の許容最高速度を特定し、前記車両の速度が、前記特定した許容最高速度以下であるように前記車両を制御させる第１制御ステップと、
を実行させ、
前記第２制御装置に、
前記車両の運転操作子を操作可能な座席に着座している乗員の状態を検出させる検出ステップと、
前記乗員の状態と、前記乗員が前記運転操作子を操作することによる手動運転を開始させるための情報が提示されてから前記乗員が前記手動運転を開始するまでに要する時間である第１の時間と、の関係を予め規定したデータベースを参照して、前記検出された乗員の状態に対応する前記第１の時間を特定し、前記第１の制御装置が前記車両を制御不能な状態に陥った切替時点にて前記車両の乗員に前記情報を提示し始め、前記切替時点から前記車両を当該切替時点における前記許容最高速度以下の速度で自律走行させ、前記切替時点から前記特定した第１の時間が経過する時点までの期間に前記乗員が前記手動運転を開始しなかった場合、前記車両を自律運転によって停止させる第２制御ステップと、
を実行させ、
前記許容最高速度は、前記第２バッテリが満充電状態にある時点から充電されることなく前記第２の制御装置を動作させ続けることができなくなる時点までの時間であるバッテリ持続時間から前記第１の時間を差し引いた第２の時間内に絶対値の大きさが所定の値未満の減速度にて前記車両を減速することによって前記車両を停止させることが可能な速度であって、
前記乗員の第１の状態に対応した前記第１の時間に比べて前記乗員の第２の状態に対応した前記第１の時間が長い場合、前記第１の状態に対応した前記許容最高速度に比べて前記第２の状態に対応した前記許容最高速度が小さい速度となるように前記データベースが定められている、
車両制御プログラム。