JPH03282713A - 自律走行車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、自律走行車両の制御装置に関し、特に自動操
舵から手動操舵への切換え機構を有する自律走行車両の
制御装置に関する。

（従来の技術） 従来の自律走行車両においては、専用の切換えスイッチ
により自動操舵から手動操舵へ全面的に切換えたり、自
動走行時に自動操舵により操舵装置にかけられる力に対
して、運転者（以下、ドライバという）がステアリング
を操作して一定時間、一定量以上の反力を加えることに
より操舵の主導権を奪うという方法を採っている。

（本発明が解決しよう゛とする課題） しかしながら、上記従来例では、自律走行時に自動操舵
がどのように行なわれているかを、ドライバが常に監視
しているという場合が非常に少なく、自動操舵から手動
操舵へ全面的に切換えたとき、ステアリングが突然、操
舵装置から開放されるため、そのときドライバ自身がス
テアリングを保持していない場合、非常に危険であると
いう欠点がある。

また、操舵装置にかけられる力に対する反力を加える方
法では、ドライバが真に手動操舵を望んでいるかどうか
を判断できないので、ドライバがステアリングに不用意
に触れて自動操舵が解除された場合、非常に危険である
という欠点がある。

（課題を解決するための手段） 本発明は、上述の課題を解決することを目的として成さ
れたもので、上述の課題を解決する一手段として以下の
構成を備える。

即ち、外界を認識するための外界認識手段と、前記外界
認識手段での認識結果に基づいて車両の走行を制御する
走行制御手段と、車両がカーブ走行状態にあることを検
出するカーブ走行検出手段と、運転者がステアリングを
保持しているかを検出するステアリング保持検出手段と
、前記走行制御手段による自律走行パターンと運転者の
操作による手動走行パターンとを算出する走行パターン
算出手段と、前記走行制御手段による自律走行と運転者
の操作による手動走行とを切換える走行切換え手段とを
備える。

（作用） 以上の構成において、車両の走行状態、運転者のステア
リング保持状態、或は車両の走行パターンをもとに、自
律走行から手動走行への切換え、或は逆の切換えを制御
できる。

（実施例） 以下、添付図面を参照して本発明に係る自律走行車両の
制御装置（以下、制御装置という）の好適な実施例を詳
細に説明する。

〈第１実施例〉 第１図は本発明に係る、第１の実施例である制御装置の
構成を示すブロック図である。

第１図において、切換え制御装置１の切換え制御部１ａ
は、速度検出部１ｂから自車の速度の検出結果と操舵角
検出部１ｃから操舵角に関する情報を入力し、切換えス
イッチやステアリングに組み込まれたセンサ（図示せず
）からなる切換え要求検出部２からは切換え要求信号を
受ける。そして、自車を自動操舵にするか手動操舵にす
るかの切換え信号を操舵切換え部３に送る。

自動操舵制御装置４、及び手動操舵制御装置５は、それ
ぞれ自律走行時、及び手動走行時に車両の操舵を制御す
るステアリング駆動信号を操舵切換え部３を介してステ
アリング駆動装置６に出力する。

切換え制御部１ａは切換え要求検出部２からの切換え要
求信号を検出すると、前述の自車の速度と操舵角をもと
に自車の状況を検知し、その状況に従って操舵切換え部
３に切換え信号を出力する。つまり、自車がカーブ走行
中であれば、そのカーブの度合いを操舵角により検出し
、更にそのときの速度を考慮に入れて、切換えの信号を
出すか否かの判断を行なう。

第２図のフローチャートをもとに、切換え制御部１ａで
の切換え制御手順について説明する。

第２図のステップＳ１で切換え要求信号の検出を行ない
、要求信号が検出できればステップＳ２で操舵モードを
判断する。判断の結果、自動操舵状態であれば、ステッ
プＳ３にて自車速度を検出し、更にステップＳ４で操舵
角を検出する。そして、これらの検出結果から切換え信
号を出力するかどうかの判断をステップＳ６で行なう。

ステップＳ６で、切換え信号を出力しても走行に危険は
ないと判断されれば、ステップＳ７に進んで自動操舵か
ら手動操舵への切換え信号を出力する。しかし、自車速
度と操舵角とから切換え信号の出力が自車の走行に危険
であると判断すれば、ステップＳ８に進んで手動操舵状
態を維持する。

ステップＳ２での判断で操舵モードが自動操舵であれば
、直ちに手動操舵から自動操舵に切換えることをせず、
ステップＳ５で状況に応じた遅延時間を発生させた後、
ステップＳ９で切換え信号を出力して、処理を終える。

切換え制御部１ａが、切換え要求検出部２からの切換え
要求信号を検出して切換え信号を出力するかどうかは、
第３図に示した自車の速度と操舵角をもとに判断する。

第３図は自車の速度と操舵角、及び切換え信号の出力と
の関係を示す。同図に示すように、自車の速度を低速か
ら高速の三段階に分け、操舵角は小から大の四段階に分
割する。そして、切換え制御装置１の切換え制御部１ａ
は、自車の状況から自軍速度と操舵角との組み合わせを
見出し、切換え信号を出すか否かの判断を、ファジィ推
論を用いて行なう。例えば、自車の速度が■中から高速
で操舵角も◎中から大であったり、速度が■低速でも操
舵角が■大であれば、切換え信号を検出しても手動操舵
への切換えは危険と判断して切換え信号を出力しないよ
う制御する。しかし、速度が■低から中速で操舵角も■
小から中であれば、切換え信号を出力する。

以上説明したように、本実施例によれば、自車の速度や
操舵角を考慮にいれて自動操舵から手動操舵に切換え、
また逆の切換えの際は、遅延を設けているので、切換え
が突如発生することを防止できる効果がある。

また、自車が高速でカーブ走行をしている場合、自車の
速度や操舵角を考慮にいれて自動操舵から手動操舵への
切換えを見合わせるので、急激な操舵角変化による危険
を回避できるという効果がある。

〈第２実施例〉 次に、第２の実施例について説明する。

第４図は、本発明の第２の実施例である制御装置の構成
を示すブロック図である。

第４図において、自律走行制御装置１２は環境認識装置
１１が認識した外部環境に関する情報を人力し、また、
自動運転スイッチ１３からの自動運転の開始を知らせる
信号やステアリングの操舵角度、及び後述するステアリ
ング１９の振動を検出する転舵角速度・振動センサ１４
からの信号を受ける。そして、入力したこれらの信号を
もとに自動操舵のためのクラッチコントローラ１５やモ
ータコントローラ１６を制御する。

自律走行制御装置１２は自動運転スイッチ１３から自動
運転の開始を要求する信号を受信すると、クラッチコン
トローラ１５を起動し、環境認識装置１が認識した外部
環境情報をもとにモータコントローラ１６を制御して操
舵する。また、高周波発生装置１７を起動してモータコ
ントローラ１６を介してステアリング１９に高周波信号
を印加しながら自動運転を開始する。

ステアリング１９は高周波信号を受けて機械振動をしで
おり、その振動の変化は転舵角速度・振動センサ４にて
監視されている。そして、自動走行中にドライバが自動
運転スイッチ１３にて、自動運転を解除する操作を行な
った場合、自律走行制御装置１２は転舵角速度・振動セ
ンサ１４からの信号をもとに、ドライバがステアリング
１９を保持しているかを判定する。即ち、ドライバがス
テアリング１９を保持しているときには、高周波振動が
ドライバ自身に吸収されるため、保持していない場合に
比べて振動が弱まるので、その振動が衰弱する程度を検
出してドライバがステアリング１９を保持しているかを
判定するのである。

従って、自律走行中に自動運転を解除する信号を受けた
場合、自律走行制御装置１２はドライバがステアリング
１９を保持していると判断できたときのみ自動運転を解
除して手動運転に移行するよう制御する。

第５図に示したフローチャートは、自律走行制御装置２
での制御手順を示す。

第５図のステップＳｌｌで自動運転の開始を検出し、検
出できたらステップＳ１２，３１３でそれぞれ、クラッ
チコントローラ１５の起動や高周波発生装置１７からス
テアリング１９への高周波振動の印加を行なう。そして
、ステップＳ１４で環境認識装置１１での認識結果をも
とにモータコントローラを制御して自動運転を行なう。

ステップＳ１５で自動運転解除の検出を行ない、ドライ
バが解除を希望していなければステップＳ１４のモータ
コントローラ１６の制御による自動運転を継続し、また
、自動運転の解除が検出できればステップＳ１Ｇに進ん
で、上述の転舵角速度・振動センサ４かかの信号をもと
に、ドライバがステアリング１９を保持しているかを判
断する。

ステップＳ１６でドライバがステアリング１９を保持し
ていると判断できれば、次のステップＳ１７で自動運転
を解除し、ステップ３１８で高周波振動を停止して処理
を終了する。しかし、ステップＳ１Ｇでドライバがステ
アリング１９を保持していないと判断されれば、再びス
テップＳ１４に戻り、自動運転解除とドライバによるス
テアリング１９の保持とが検出できるまで自動運転を継
続する。

第６図はドライバによるステアリング１９の保持状態を
検出する原理を示した図である。

自動運転中は、ステアリング１９が自動運転側■ 御による操舵に従って動いており、この運動の角変位周
波数は、１〜２Ｈ２（第６図の（ａ）参照）である。本
実施例の制御装置では、第６図の（ｂ）に示したように
、３０〜５０Ｈ２の高周波の角変位を与えておき、第６
図（Ｃ）の如く、ドライバが■でステアリング１９に触
れると、それ以降の高周波成分が抑制されるため、その
抑制を監視することによりドライバによるステアリング
１９への接触を検出することができる。

尚、ステアリング１９に与える高周波の角変位は、周波
数が高過ぎると検出精度が低下するため、運転に影響が
ないと考えられる３０〜５０Ｈｚの周波数を選ぶ。

以上説明したように、本実施例によれば、自動運転中の
車両のステアリングに高周波の振動を与えて、その振動
の抑圧程度を監視して自動運転の解除を行なうかどうか
を判断しているので、特にカーブ走行時にドライバがス
テアリングに触れていない状態で自動運転を解除して、
車両がコースアウトするような危険を回避できるという
効果がある。

〈第３実施例〉 以下、第３の実施例について詳細に説明する。

第７図は、本実施例における制御装置の構成を示すブロ
ック図である。

第７図において、手動操舵時にはステアリング１９はク
ラッチ２０を介して電動パワステアリング２１に結合さ
れており、ドライバによるステアリング１９からの操舵
力が電動パワステアリング２１に与えられる。

自動操舵時には、切換え装置２３が切換えスイッチ２２
から自動操舵への切換え信号を検出し、クラッチ２０に
制御信号を送ってステアリング１９とクラッチ２０との
結合を解除する一方、自動操舵装置２４を起動する。そ
して、自動操舵装置２４がコントローラ２５に制御信号
を送ると、コントローラ２５はその制御信号に従い電動
パワステアリング２１を駆動するので、結果として、自
動操舵装置２４からの制御信号に従って操舵装置２７が
働く。

トルクセンサ２６は、車両が手動操舵時にドライバがス
テアリングを操作して与えたトルクを検出する。その検
出結果は、切換え装置２３を経由して自動操舵装置２４
に送られる。

次に、第８図のフローチャートに従い、自動操舵から手
動操舵への切換え手順を説明する。

第８図のステップＳ２１で切換えスイッチ２２が手動操
舵への切換えを指示しているかを判断する。それが手動
操舵への切換えを指示していれば、ステップＳ２２でク
ラッチ２０をつなぎ、次のステップＳ２３でステアリン
グ１９に加えられるトルクを検出する。

このトルクが所定の値以上であれば、ステップＳ２５で
自動操舵を解除して処理を終える。しかし、トルクが検
出できなかったり、検出できても所定の値を割る場合に
は、ドライバがステアリングに反力を加えていないと判
断して、ステップＳ２４で自動操舵を維持し、再びステ
ップＳ２３に戻る。

以上説明したように、本実施例では、切換えスイッチが
オンで、かつドライバがステアリングに反力を加えてい
るかを検出できてから自動操舵から手動操舵への切換え
を行なうので、不用意にステアリングに触れて反力を加
え、手動操舵に切換わってしまうということが防止でき
、安全で確実な自動操舵の解除が可能になるという効果
がある。

〈第４実施例〉 第４の実施例について、詳細に説明する。

第９図は、本実施例における制御装置の構成を示すブロ
ック図である。

第９図において、ステアリング１９からの操舵力は、エ
ンコーダ３１により電気的に検出され、検出結果は切換
え装置２３やコントローラ２５へ送られる。

手動操舵時には、コントローラ２５がステアリング１９
の操作をアクチュエータ３３に伝え、アクチュエータ３
３が操舵装置２７を制御する。また、自動操舵時には、
自動操舵装置２４によるコントローラ２５の制御、及び
コントローラ２５か　０ らのアクチュエータ３３の制御が操舵装置２７を駆動す
る。

自動操舵から手動操舵への切換えは、以下のように行な
われる。

ドライバが自動操舵時に手動操舵への切換えを行なうた
めにステアリング１９を倣い操作すると、切換え装置２
３はエンコーダ３１が検出したドライバのステアリング
操作を記録し、それをもとに操舵パターンを算出する。

同時に、切換え装置２３は自動操舵装置２４から、自動
操舵装置２４による自動操舵パターンを入力する。この
とき、コントローラ２５は反力発生部３０にも自動操舵
制御信号を送っているので、反力発生部３０はその信号
に追随した反力をステアリング１９に与えている。

切換え装置２３は、ドライバの操舵パターンと自動操舵
装置２４による自動操舵パターンのステアリング角やス
テアリング角速度を時系列上で所定時間比較して、両パ
ターンに相関があり、ドライバが確実に自動操舵パター
ンに追従していれば、切換え装置２３は自動操舵を解除
して手動操舵に切換える。

尚、ドライバが自動操舵時に手動操舵への切換えを行な
うためにステアリング１９を倣い操作しているときには
、即ち、切換え装置２３が、ドライバが確実に自動操舵
パターンに追従していると判断するまでは、ドライバに
よるステアリング操作は自動操舵に何ら影響を与えない
。

以上説明したように、本実施例では、ドライバの操舵パ
ターンと自動操舵装置による自動操舵パターンとを比較
し、ドライバが確実に自動操舵パターンに追従している
ことを判定して、自動操舵の解除を行なっているので、
自動操舵に移行したいというドライバの意志が確実に反
映され、安全で確実な自動操舵の解除が可能になるとい
う効果がある。

尚、本実施例における操舵パターンの算出は、ステアリ
ング角やステアリング角速度を時系列上で所定時間比較
する方法に限定されるものではな（、ステアリング角や
車速をもとに仮想的な走行軌跡を算出して、それを比較
してもよい。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、自律走行から手
動走行への切換え、或は逆の切換えを円滑に、かつ安全
、確実に行なえるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る第１の実施例である制御装置の構
成を示すブロック図、 第２図は第１の実施例に係る切換え制御部での切換え制
御手順を示すフローチャート、第３図は車両の速度と操
舵角、及び切換え信号の出力との関係を示す図、 第４図は第２の実施例の制御装置の構成を示すブロック
図、 第５図は第２の実施例における自律走行制御装置での制
御手順を示すフローチャート、第６図はドライバによる
ステアリングの保持状態を検出する原理を示す図、 第７図は第３の実施例における制御装置の構成を示すブ
ロック図、 第８図は第３の実施例での自動操舵から手動操舵への切
換え手順を示すフローチャート、第９図は第４の実施例
における制御装置の構成を示すブロック図である。 図中、１・・・切換え制御装置、２・・・切換え要求検
出部、３・・・操舵切換え部、４・・・自動操舵制御装
置、５・・・手動操舵制御装置、６・・・ステアリング
駆動装置、１１・・・環境認識装置、１２・・・自律走
行制御装置、１３・・・自動運転スイッチ、１４・・・
転舵角速度・振動センサ、１５・・・クラッチコントロ
ーラ、１６・・・モータコントローラ、１７・・・高周
波発生装置、１８・・・ステアリングギア、１９・・・
ステアリング、２０・・・クラッチ、２１・・・電動パ
ワステアリング、２２・・・切換えスイッチ、２３・・
・切換え装置、２４・・・自動操舵装置、２５・・・コ
ントローラ、２６・・・トルクセンサ、２７・・・操舵
装置、３０・・・反力発生部、３１・・・エンコーダ、
３３・・・アクチュエータである。 白車止度 矛　； Ｊ東４ｅ内 ■　　　ノ）＼ ■小〜中 ■中〜夫 ■　火 切痕ん他者 ■呂す ■ま胴りゝ １　し゛ 特開平３ ２８２７１３　（１０） 邑麦伎 第９図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）外界を認識するための外界認識手段と、前記外界
   認識手段での認識結果に基づいて車両の走行を制御する
   走行制御手段と、 車両がカーブ走行状態にあることを検出するカーブ走行
   検出手段と、 前記走行制御手段による自律走行と運転者の操作による
   手動走行とを切換える走行切換え手段と、 前記カーブ走行検出手段にて車両がカーブ走行状態にあ
   ることが検出できたとき、自律走行から手動走行への切
   換えを禁止する手段とを有することを特徴とする自律走
   行車両の制御装置。
2. （２）外界を認識するための外界認識手段と、前記外界
   認識手段での認識結果に基づいて車両の走行を制御する
   走行制御手段と、 運転者がステアリングを保持しているかを検出するステ
   アリング保持検出手段と、 前記ステアリング保持検出手段にて運転者がステアリン
   グを保持していることが検出できたときのみ、前記走行
   制御手段による自律走行から運転者の操作による手動走
   行へ切換える手段とを有することを特徴とする自律走行
   車両の制御装置。
3. （３）外界を認識するための外界認識手段と、前記外界
   認識手段での認識結果に基づいて車両の走行を制御する
   走行制御手段と、 前記走行制御手段による自律走行パターンと運転者の操
   作による手動走行パターンとを算出する走行パターン算
   出手段と、 前記走行パターン算出手段で算出した自律走行パターン
   と手動走行パターンとが略一致したとき、前記走行制御
   手段による自律走行から運転者の操作による手動走行へ
   切換える手段とを有することを特徴とする自律走行車両
   の制御装置。