JP7533336B2 - 車両システム - Google Patents

Description

本発明は、車両システムに関するものである。

特許文献１には、自動運転が行われる車両システムが記載されている。特許文献１に記載の車両システムにおいては、カメラ等の外界認識装置によって認識された道路の状態に基づいて車両の停止位置が決定されるが、決定された停止位置の路肩の状態に基づいて、車両が停止位置に達するまでの走行プラン（走行経路、減速度、停止位置）が修正される。

特開２０２０－１６３９８４号公報

本発明の課題は、車両に搭載される車載装置の作動制限に起因して、車両制御が中止され難くすることである。

例えば、車両システムにおいて、車載装置の過熱を抑制するために、車載装置の作動を制限する保護制御が行われるように設計されるのが普通である。しかし、車載装置に保護制御が開始されると、車両制御が中止される場合がある。そこで、本車両システムにおいては、車両制御における目標走行状態が車載装置の作動制限に基づいて変更される。例えば、目標走行状態が実現されるように車載装置が作動させられた場合に、車載装置が、保護制御が開始される状態に達すると予測された場合には、目標走行状態が変更されるようにすることができる。その結果、保護制御が開始され難くすることができ、車両制御が中止され難くすることができる。

本実施形態に係る車両システムを概念的に示す図である。 上記車両システムの制御装置に記憶された走行プラン許否プログラムを表すフローチャートである。 上記制御装置に記憶された走行プラン修正プログラムを表すフローチャートである。 上記制御装置に記憶された自動運転プログラムを表すフローチャートである。 上記制御装置に記憶されたアクチュエータ制御プログラムを表すフローチャートである。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態に係る車両システムについて説明する。

図１に示すように、車両システムは、制御装置１０と、複数の車載装置としての駆動用モータ１２、駆動用バッテリ１４、ブレーキ用アクチュエータ１６、転舵アクチュエータとしての転舵用モータ１８等とを含む。

制御装置１０は、自動運転コントローラ２０、駆動ＥＣＵ（Electronic Control Unit）２２、バッテリＥＣＵ２４、ブレーキＥＣＵ２６、転舵ＥＣＵ２８等を含む。これら自動運転コントローラ２０、駆動ＥＣＵ２２、バッテリＥＣＵ２４、ブレーキＥＣＵ２６、転舵ＥＣＵ２８等の各々は、コンピュータを主体とするものであり、これらの間において情報の通信が行われる。また、制御装置１０には、周辺情報取得装置３０、センサ群３２等が接続される。

周辺情報取得装置３０は、カメラ、レーダ等を含み、これらの情報に基づいて、車両である自車両の周辺にある物体等を認識し、自車両と物体との相対位置関係を取得したり、道路の状態を取得したり等する。道路の状態には、道路の湾曲状態、道路の勾配等が含まれる。

センサ群３２は、複数のセンサを含むものである。複数のセンサには、例えば、車両の走行速度を検出する車速センサ、駆動用バッテリ１４の電圧を検出する電圧センサ、転舵用モータ１８の回転数を検出する回転数センサ、車両の操舵輪の転舵角を検出する転舵角センサ、転舵用モータ１８の温度を検出するモータ温度センサ３２ａ、外気温度を検出する外気温度センサ３２ｂ等を含む。

自動運転コントローラ２０は、走行プラン作成部４０と、制御指令値作成部４２とを含む。
走行プラン作成部４０は、地図情報等を含むナビ情報等に基づいて走行プランを作成したり、作成した走行プランを修正したりするものである。走行プランには、走行経路候補（走行予定経路と称することもできる）と走行計画等とが含まれる。目的地までの走行経路の候補である走行経路候補は公知の経路探索方法を用いて探索されて作成される。走行計画には、走行経路候補に含まれる複数の区間の各々における目標走行速度、目標横加速度、目標横加加速度、目標前後加速度等が含まれる。また、走行プランを作成する際には、周辺情報取得装置３０によって取得された道路の状態や自車両と物体との相対位置関係等も考慮される。

また、走行プランの修正には、走行経路候補の変更、走行計画（目標走行速度、目標横加速度等のうちの少なくとも１つ）の変更等が該当する。

制御指令値作成部４２は、車両が、走行プラン作成部４０において作成された走行プランに従って走行するための、駆動用モータ１２、ブレーキ用アクチュエータ１６、転舵用モータ１８等に対する制御指令値を作成するものである。制御指令値作成部４２において作成された制御指令値は、駆動ＥＣＵ２２、ブレーキＥＣＵ２６、転舵ＥＣＵ２８等に供給される。また、制御指令値作成部４２は、駆動用バッテリ１４が備える冷却ファンの作動指令値を作成し、バッテリＥＣＵ２４に供給する。

駆動ＥＣＵ２２は、制御指令値に基づいて駆動用モータ１２等を制御するものであり、バッテリＥＣＵ２４は、制御指令値に基づいて冷却ファンを制御するものである。車両が、電気自動車である場合には、駆動用モータ１２が駆動源であるが、ハイブリッド車両である場合には、駆動源には、駆動用モータ１２とエンジンとが含まれる。駆動用モータ１２の制御により、車両の走行速度、前後加速度等が制御される。

ブレーキＥＣＵ２６は、ブレーキ用アクチュエータ１６等を制御指令値に基づいて制御するものである。ブレーキ用アクチュエータ１６には、電動ブレーキを駆動する電動モータ、液圧ブレーキの液圧を制御する電磁弁のソレノイド等が該当する。ブレーキ用アクチュエータ１６の制御により、車両の減速度が制御され、走行速度が制御される。

転舵ＥＣＵ２８は、転舵用モータ１８等を制御指令値に基づいて制御するものである。
転舵用モータ１８は、ステアリングシャフトの捩りがラックアンドピニオンを介して転舵ロッドの横方向の移動に変換されて、車輪を転舵する転舵システムにおいて、ステアリングシャフトを捩るモータ（パワーステアリング用モータと称することができる）であっても、操舵輪の各々を個別に転舵する転舵システムにおいて、操舵輪の各々に個別に設けられたモータであってもよい。転舵用モータ１８の制御により、車両の旋回状態等が制御される。

図５のフローチャートで表されるアクチュエータ制御プログラムがサイクルタイム毎に実行される。
ステップ５１（以下、Ｓ５１と略称する。他のステップについても同様とする）において、制御指令値を取得し、Ｓ５２において、その制御指令値に基づいて転舵用モータ１８等を制御する。
なお、本アクチュエータ制御プログラムは、駆動ＥＣＵ２２、バッテリＥＣＵ２４、ブレーキＥＣＵ２６においても同様に実行される。

本実施例においては、自動運転コントローラ２０から駆動ＥＣＵ２２、バッテリＥＣＵ２４、ブレーキＥＣＵ２６、転舵ＥＣＵ２８等に、車両の走行プランが供給される。例えば、自動運転コントローラ２０からこれらＥＣＵ２２～２８には、現地点から目的地までの全行程の走行プランが供給されるようにしても、全行程の走行プランの一部（例えば、現地点から設定時間経過後に達する地点までの走行経路候補および走行計画等）が供給されるようにしてもよい。全行程の走行プランの一部には、１つ以上の区間が含まれる場合、１つの区間の一部が含まれる場合等がある。以下、本明細書において、全行程の走行プランも、全行程の走行プランの一部も走行プランと称する。

転舵ＥＣＵ２８において、走行プランが取得された場合には、車両が走行プランに沿って走行した場合、換言すれば、車両が走行経路候補に沿って、走行計画に従って走行した場合の転舵用モータ１８の状態を表す温度である予測温度が取得される。転舵用モータ１８の予測温度は、例えば、現在の温度と、車両が走行プランに従って走行する間の、転舵用モータ１８の発熱量と放熱量とに基づいて取得することができる。

例えば、走行プランに複数の区間が含まれる場合において、複数の区間の各々において、車両がその区間の走行経路候補に沿って、その区間の走行計画（目標走行速度、目標横加速度、目標横加加速度）に従って走行した場合の、転舵用モータ１８の発熱量と放熱量とが取得される。

また、複数の区間の各々における走行計画（目標走行速度、目標横加速度、目標横加加速度）等に基づいて、車両の操舵輪の目標転舵速度、目標転舵トルク等がそれぞれ取得され、操舵輪の目標転舵速度、目標転舵トルク等に基づいて、複数の区間の各々の転舵用モータ１８の目標回転数、目標トルク等がそれぞれ取得される。

転舵用モータ１８の発熱量は、転舵用モータ１８が走行計画に基づいて決まる目標回転数、目標トルク等で作動させられた場合に、転舵用モータ１８に供給される電流、転舵用モータ１８に加えられる負荷等に基づいて取得することができる。転舵用モータ１８に供給される電流は、転舵用モータ１８に電力を供給する電源であるバッテリの電圧、目標回転数、目標トルク等に基づいて取得され、転舵用モータ１８に加えられる負荷等は、路面の状態、目標走行速度、目標走行速度に基づいて取得させる空気抵抗や転がり抵抗等を考慮して取得することができる。また、転舵用モータ１８の放熱量は、外気温センサ３２ｂによって検出された外気温度、目標走行速度に基づいて取得される転舵用モータ１８に加えられる走行風等に基づいて取得することができる。

そして、モータ温度センサ３２aによって検出された現在の転舵用モータ１８の温度を初期値として、転舵用モータ１８の発熱量と放熱量とを、複数の区間について累積することにより、車両が走行プランに沿って走行した場合の転舵用モータ１８の予測温度が取得されるのである。

そして、予測温度が設定温度以下の場合には、転舵ＥＣＵ２８は自動運転コントローラ２０に、走行プランを許可する旨の通知（許可通知）を行う。
それに対して、予測温度が設定温度より高い場合には、転舵ＥＣＵ２８は自動運転コントローラ２０に走行プランの修正、すなわち、リプランを要求する。自動運転コントローラ２０において、例えば、複数の区間のうちの少なくとも１区間における目標横加速度と目標横加加速度との少なくとも一方の最大値が小さくなるように走行プランが修正されたり、目標横加速度と目標横加加速度との少なくとも一方の平均的な値が小さくなるように走行プランが修正されたりする。

転舵用モータ１８等の電動モータについては、長時間通電に起因する過熱を防止するために、電動モータの温度が開始しきい温度より高くなると、保護制御が開始され、電動モータの出力が制限されるよう設計されるのが普通である。上記設定温度は、転舵用モータ１８の作動制限が必要であると考えられる温度であり、例えば、保護制御の開始しきい温度に基づいて決まる値とすることができる。設定温度は開始しきい温度としたり、開始しきい温度より低い温度としたりすること等ができる。

なお、予測温度が設定温度より高い場合には、転舵ＥＣＵ２８において、転舵用モータ１８の温度が設定温度に達しないようにするための、目標横加加速度の上限値（目標転舵速度の上限値）、目標横加速度の上限値（目標転舵トルクの上限値）が取得され、転舵ＥＣＵ２８から自動運転コントローラ２０の走行プラン作成部４０に、リプラン要求に加えて、目標横加加速度の上限値と目標横加速度の上限値との少なくとも一方が供給されるようにすることができる。

転舵ＥＣＵ２８において、図２のフローチャートで表される走行プラン許否プログラムが予め定められた設定時間毎に繰り返し実行される。
Ｓ１において、自動運転コントローラ２０から供給された走行プランを取得する。Ｓ２において、走行プランに含まれる目標横加速度、目標加加速度等に基づいて、転舵用モータ１８の目標作動状態（例えば、目標回転数、目標トルク等で表すことができる）を取得する。Ｓ３において、転舵用モータ１８の予測温度を取得する。Ｓ４において、走行プランの実行が可能であるか否か、換言すると、走行プランの実行を許可するか否かを判定する。具体的には、予測温度が設定温度より高いか否かを判定するのである。判定がＹＥＳである場合には、Ｓ５において、走行プランを許可する許可通知を自動運転コントローラ２０に供給する。判定がＮＯである場合には、Ｓ６において、自動運転コントローラ２０に、転舵用モータ１８の発熱量を低下させるようリプラン要求を供給する。

自動運転コントローラ２０においては、図３のフローチャートで表される走行プラン修正プログラムが実行される。
Ｓ１１において、リプラン要求があったか否かが判定される。判定がＮＯである場合には、Ｓ１２が実施されることはない。判定がＹＥＳである場合には、Ｓ１２において走行プランが修正される。走行プラン生成部４０は、転舵用モータ１８の予測温度が低くなるように、例えば、１つ以上の区間における目標横加速度、目標横加加速度が小さくなるように走行プランを修正する。また、目標横加速度や目標横加加速度が上限値以下になるように走行プランを修正することができる。

そして、自動運転は、許可された走行プランまたは修正された走行プランに従って実行される。自動運転コントローラ２０においては、図４のフローチャートで表される自動運転プログラムが実行される。
Ｓ２１において、走行プランについて許可通知を受信したか否かが判定される。判定がＮＯである場合には、Ｓ２２において、走行プランが修正されたか否かが判定される。Ｓ２１，２２のいずれかの判定がＹＥＳである場合には、Ｓ２３において、走行プランに応じて制御指令値が作成され、転舵ＥＣＵ２８等に供給される。転舵ＥＣＵ２８においては、図５のフローチャートで表されるアクチュエータ制御プログラムが実行されるのであり、転舵用モータ１８が制御指令値に基づいて制御される。それにより、走行プランに従った自動運転が実行される。

このように、本実施例においては、転舵用モータ１８について保護制御が開始される可能性がある場合に、走行プランがリプランされ、転舵用モータ１８の出力が抑制される。その結果、転舵用モータ１８の過熱に起因して自動運転が中止され難くすることができる。

なお、修正された走行プランは、再度、転舵ＥＣＵ２８に供給されるようにすることができる。例えば、走行プランの修正は、許可が通知されるまで繰り返し行われるようにすることができる。この場合には、自動運転は、許可された走行プランに従って実行される。

以上のように、本実施例においては、制御装置１０の転舵ＥＣＵ２８のＳ３を記憶する部分、実行する部分等により予測部が構成され、Ｓ４を記憶する部分、実行する部分等により判定部が構成され、Ｓ６を記憶する部分、実行する部分等により通知部が構成される。また、制御装置１０の自動運転コントローラ２０の図３のフローチャートで表される走行プラン修正プログラムを記憶する部分、実行する部分等により修正部が構成される。さらに、自動運転コントローラ２０の図４のフローチャートを記憶して、実行する部分等、および、転舵ＥＣＵ２８等により転舵アクチュエータ制御部が構成される。

なお、制御装置１０は１つのコンピュータから構成されたものとすることができる。
また、走行プラン許否プログラムの一部または全部は、自動運転コントローラ２０において実行されるようにすることができる。

さらに、転舵用モータ１８に限らず、駆動用モータ１２、ブレーキ用アクチュエータ１６の過熱が抑制されるように、走行プランがリプランされるようにすることもできる。

また、車両の目標走行状態は、自動運転における走行プランで表される状態に限らない。例えば、運転支援制御における目標走行状態等とすることもできる。

以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、その他、本発明は、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した態様で実施することができる。

１０：制御装置 １８：転舵用モータ ２０：自動運転コントローラ ２８：転舵ＥＣＵ ４０:走行プラン作成部 ４２：制御指令値作成部

特許請求可能な発明

（１）車両に設けられた車載装置と、
前記車両が目標走行状態で走行するように前記車載装置を制御する制御装置と
を含む車両システムであって、
前記制御装置が、
前記車両が前記目標走行状態で走行した場合の、前記車載装置の状態を予測する予測部と、
前記予測部によって予測された前記車載装置の状態に基づいて前記車載装置の作動を制限する必要があると判定された場合に、前記目標走行状態を修正する修正部と
を含む車両システム。

目標走行状態とは、自動運転における走行プランで表される車両の走行計画（例えば、目標走行速度、目標前後加速度、目標横加速度等）としたり、運転支援における目標走行状態（例えば、目標車間距離、目標操舵状態等）としたりすること等ができる。なお、目標走行状態には、自動運転における走行予定経路も含まれる。走行予定経路によって車両の走行状態が変わり、車載装置の作動状態が変わるからである。

（２）前記制御装置が、前記車両の走行プランを作成する走行プラン作成部を含み、前記車両が前記走行プラン作成部によって作成された走行プランに従って走行するように、前記車載装置を制御するものである(1)項に記載の車両システム。

走行プランには、走行経路候補（走行予定経路と称することもできる）、走行計画（１つ以上の区間の各々における目標走行速度、目標横加速度、目標前後加速度等）等が含まれる。また、走行プラン作成部は、走行プランを修正する修正部としての機能を有するものとすることができる。修正部は、走行プランの走行経路候補と走行計画との少なくとも一方を修正する。

（３）前記制御装置が、前記予測部によって予測された前記車載装置の状態が予め定められた設定状態を越えた場合に、前記車載装置の作動を制限する必要があると判定する判定部を含む(1)項または(2)項に記載の車両システム。

（４）前記予測部が、前記車載装置の状態としての温度を予測するものであり、
前記判定部が、前記予測された前記車載装置の温度が前記設定状態である設定温度を越えた場合に、前記車載装置の作動を制限する必要があると判定するものである(3)項に記載の車両システム。

（５）前記制御装置が、前記車両の走行プランを作成する走行プラン作成部と、
前記予測部によって予測された前記車載装置の状態に基づいて前記車載装置の作動を制限する必要があると判定された場合に、前記走行プラン作成部に、前記走行プランの再設定を要求するとともに、前記目標走行状態の制限状態を通知する通知部とを含む(1)項ないし(4)項のいずれか１つに記載の車両システム。

目標走行状態の制限状態は、車載装置の予測された状態が作動を制限する必要があると判定されないように決めることができる。目標走行状態の制限状態は、例えば、目標走行状態が目標横加速度等で表される場合における目標横加速度の上限値で表わしたり、平均的な値で表わしたりすること等ができる。

（６）前記車載装置が、前記車両の操舵輪を転舵する転舵アクチュエータを含み、
前記目標走行状態が、前記車両の目標旋回状態を含み、
前記制御装置が、前記車両が前記目標旋回状態で走行するように、前記転舵アクチュエータを制御する転舵アクチュエータ制御部を含み、
前記修正部が、前記転舵アクチュエータの作動を制限する必要があると判定された場合に、前記目標旋回状態を修正するものである(1)項ないし(5)項のいずれか１つに記載の車両システム。

目標旋回状態は、目標横加速度、目標横加加速度等で表すことができる。修正部は、目標横加速度と目標横加加速度との少なくとも一方の最大値を小さくしたり、目標横加速度と目標横加加速度との少なくとも一方の平均的な値が小さくなるようにしたりすること等ができる。

（７）前記転舵アクチュエータ制御部が、前記車両が前記目標旋回状態で走行するための前記転舵アクチュエータの目標作動状態を取得し、前記転舵アクチュエータの実際の作動状態が目標作動状態に近づくように、前記転舵アクチュエータを制御するものであり、
前記予測部が、前記転舵アクチュエータが前記目標作動状態で作動させられた場合の前記転舵アクチュエータの温度を予測するものである(6)項に記載の車両システム。

例えば、転舵アクチュエータが転舵用モータである場合の目標作動状態は、転舵用モータの目標回転数、目標トルク等で表すことができる。

（８）前記制御装置が、前記車両の走行プランを作成する走行プラン作成部を含み、
前記目標走行状態が、前記車両の走行予定経路と目標旋回状態とを含む前記走行プランであり、
前記転舵アクチュエータ制御部が、前記走行プランに従って車両が走行するように、前記転舵アクチュエータを制御するものであり、
前記予測部が、前記転舵アクチュエータの状態である温度を、前記転舵アクチュエータの現在の温度と、前記車両が前記目標旋回状態に従って前記走行予定経路走行する間の、前記転舵アクチュエータの発熱量と放熱量とに基づいて取得するものである(6)項または(7)項に記載の車両システム。

（９）車両に設けられた車載装置と、
前記車両が走行プランに沿って走行するように前記車載装置を制御する制御装置と
を含む車両システムであって、
前記制御装置が、
前記車両が前記走行プランに従って走行した場合の前記車載装置の状態を予測する予測部と、
前記予測部によって予測された前記車載装置の状態に基づいて前記車載装置の作動を制限する必要があると判定された場合に、前記走行プランを修正する修正部と
を含む車両システム。

本項に記載の車両システムには、(1)項ないし(8)項のいずれかに記載の技術的特徴を採用することができる。

（１０）車両の車輪を転舵する転舵アクチュエータと、
前記車両が走行プランに沿って走行するように前記転舵アクチュエータを制御する転舵アクチュエータ制御装置と
を含む車両システムであって、
前記走行プランが、走行予定経路と、目標旋回状態とを含み、
前記転舵アクチュエータ制御装置が、
前記車両が前記目標旋回状態で、前記走行予定経路に沿って走行するように、前記転舵アクチュエータを制御した場合の前記転舵アクチュエータの温度を予測する予測部と、
前記予測部によって予測された前記転舵アクチュエータの温度が設定温度より高い場合に、前記目標旋回状態と前記走行予定経路との少なくとも一方を修正する修正部と
を含む車両システム。

本項に記載の車両システムには、(1)項ないし(9)項のいずれかに記載の技術的特徴を採用することができる。

Claims (2)

1. 車両に設けられた車載装置と、
   前記車両の走行プランを作成する走行プラン作成部を含み、前記走行プラン作成部によって作成された前記走行プランに沿って前記車両が走行するように前記車載装置を制御する制御装置と
   を含む車両システムであって、
   前記制御装置が、
   前記車両が前記走行プランに沿って走行する場合の前記アクチュエータの温度を予測する予測部と、
   前記予測部によって予測された前記車載装置の温度が予め定められた温度である開始しきい値より高い場合に、前記車載装置の出力を制限して保護する保護制御部と、
   前記予測部によって予測された前記車載装置の温度が前記開始しきい値より低い設定温度より高く、前記開始しきい値以下である場合に、前記走行プランを修正する修正部とを含む車両システム。
2. 前記車載装置が、前記車両の車輪を転舵する転舵アクチュエータを含み、
   前記走行プランが、走行予定経路と目標旋回状態とを含み、
   前記予測部が、前記車両が前記目標旋回状態で、前記走行予定経路に沿って走行する場合の前記転舵アクチュエータの温度を予測するものであり、
   前記目標旋回状態が、目標横加速度と目標横加加速度とを含み、
   前記制御装置が、前記転舵アクチュエータの温度が前記設定温度より高くなった場合に、前記目標横加速度の上限値と前記目標横加加速度の上限値とを取得するものであり、
   前記修正部が、前記予測部によって予測された前記転舵アクチュエータの温度が前記設定温度より高く、前記開始しきい値より低い場合に、前記目標横加速度と前記目標横加加速度との少なくとも一方を、前記目標横加速度の上限値と前記目標横加加速度の上限値との少なくとも一方より小さくする請求項１に記載の車両システム。

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