JPWO2019043915A1 - 車両並びにその制御装置及び制御方法 - Google Patents

Abstract

自動運転を実行する走行制御部と、走行制御部によって制御されるアクチュエータ群とを有する車両の制御装置が提供される。制御装置は、走行制御部及びアクチュエータ群の機能が低下しているかどうかを判定する機能判定部と、自動運転と手動運転との間の切替を制御する切替制御部とを備える。切替制御部は、自動運転から手動運転への切替が必要であると判定した場合に、運転者へ手動運転への切替を要求する運転交代報知を行う。走行制御部は、運転交代報知の実行中に、走行制御部及びアクチュエータ群がの機能が低下していない場合に第１モードでの自動運転を実行し、走行制御部及びアクチュエータ群の機能が低下している場合に第２モードでの自動運転を実行する。第２モードでの自動運転における減速の度合いが、第１モードでの自動運転における減速の度合いよりも強い。

Description

本発明は、車両並びにその制御装置及び制御方法に関する。

特許文献１には、車両の自動運転と手動運転との間の切替を制御する制御装置が記載されている。この制御装置は、自動運転から手動運転に切り替えるべき予定地点に対して車両が接近したことを検出し、予定地点に達するまでに手動運転への切換が完了しないと判定した場合に車両を強制減速する。

特開平９−１６１１９６号公報

自動運転から手動運転への切替が行われる場合に、運転者への円滑な引継ぎを行うことが望まれる。本発明の一部の側面は、自動運転から手動運転への切替時の引継ぎを円滑にすることを目的とする。

一部の実施形態によれば、自動運転を実行する走行制御部と、前記走行制御部によって制御されるアクチュエータ群とを有する車両の制御装置であって、前記走行制御部及び前記アクチュエータ群の機能が低下しているかどうかを判定する機能判定部と、自動運転と手動運転との間の切替を制御する切替制御部とを備え、前記切替制御部は、自動運転から手動運転への切替が必要であると判定した場合に、運転者へ手動運転への切替を要求する運転交代報知を行い、前記走行制御部は、前記運転交代報知の実行中に、前記走行制御部及び前記アクチュエータ群の機能が低下していない場合に第１モードでの自動運転を実行し、前記走行制御部及び前記アクチュエータ群の機能が低下している場合に第２モードでの自動運転を実行し、前記第２モードでの自動運転における減速の度合いが、前記第１モードでの自動運転における減速の度合いよりも強いことを特徴とする制御装置が提供される。

本発明によれば、自動運転から手動運転への切替時の引継ぎが円滑になる。

本発明のその他の特徴及び利点は、添付図面を参照とした以下の説明により明らかになるであろう。添付図面において、同じ又は同様の構成に同じ参照番号を付す。

添付の図面は明細書に含まれ、その一部を構成し、本発明の実施形態を示し、その記述と共に本発明の原理を説明するために用いられる。
実施形態に係る車両用制御システムのブロック図。 実施形態に係る車両用制御システムのブロック図。 実施形態に係る車両用制御システムのブロック図。 実施形態のシステムで実行される処理例を実現する機能ブロック図。 実施形態のシステムで実行される処理例を示すフローチャート。 実施形態の減速モードごとの速度変化を説明する図。

図１〜図３は、本発明の一実施形態に係る車両用制御システム１のブロック図である。制御システム１は、車両Ｖを制御する。図１および図２において、車両Ｖはその概略が平面図と側面図とで示されている。車両Ｖは一例としてセダンタイプの四輪の乗用車である。制御システム１は、制御装置１Ａと制御装置１Ｂとを含む。図１は制御装置１Ａを示すブロック図であり、図２は制御装置１Ｂを示すブロック図である。図３は主に、制御装置１Ａと制御装置１Ｂとの間の通信回線及び電源の構成を示している。

制御装置１Ａと制御装置１Ｂとは車両Ｖが実現する一部の機能を多重化又は冗長化したものである。これによりシステムの信頼性を向上することができる。制御装置１Ａは、例えば、自動運転制御や、手動運転における通常の動作制御の他、危険回避等に関わる走行支援制御も行う。制御装置１Ｂは主に危険回避等に関わる走行支援制御を司る。走行支援のことを運転支援と呼ぶ場合がある。制御装置１Ａと制御装置１Ｂとで機能を冗長化しつつ、異なる制御処理を行わせることで、制御処理の分散化を図りつつ、信頼性を向上できる。

本実施形態の車両Ｖはパラレル方式のハイブリッド車両であり、図２には、車両Ｖの駆動輪を回転させる駆動力を出力するパワープラント５０の構成が模式的に図示されている。パワープラント５０は内燃機関ＥＧ、モータＭおよび自動変速機ＴＭを有している。モータＭは車両Ｖを加速させる駆動源として利用可能であると共に減速時等において発電機としても利用可能である（回生制動）。

＜制御装置１Ａ＞
図１を参照して制御装置１Ａの構成について説明する。制御装置１Ａは、ＥＣＵ群（制御ユニット群）２Ａを含む。ＥＣＵ群２Ａは、複数のＥＣＵ２０Ａ〜２９Ａを含む。各ＥＣＵは、ＣＰＵに代表されるプロセッサ、半導体メモリ等の記憶デバイス、外部デバイスとのインタフェース等を含む。記憶デバイス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、記憶デバイスおよびインタフェース等を複数備えていてもよい。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、あるいは、統合したりすることが可能である。なお、図１および図３においてはＥＣＵ２０Ａ〜２９Ａの代表的な機能の名称を付している。例えば、ＥＣＵ２０Ａには「自動運転ＥＣＵ」と記載している。

ＥＣＵ２０Ａは、車両Ｖの走行制御として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Ｖの駆動（パワープラント５０による車両Ｖの加速等）、操舵または制動の少なくとも１つを、運転者の運転操作に依らず自動的に行う。本実施形態では、駆動、操舵および制動を自動的に行う。

ＥＣＵ２１Ａは、車両Ｖの周囲状況を検知する検知ユニット３１Ａ、３２Ａの検知結果に基づいて、車両Ｖの走行環境を認識する環境認識ユニットである。ＥＣＵ２１Ａは周辺環境情報として後述する物標データを生成する。

本実施形態の場合、検知ユニット３１Ａは、撮像により車両Ｖの周囲の物体を検知する撮像デバイス（以下、カメラ３１Ａと表記する場合がある。）である。カメラ３１Ａは車両Ｖの前方を撮影可能なように、車両Ｖのルーフ前部に設けられている。カメラ３１Ａ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。

本実施形態の場合、検知ユニット３２Ａは、光により車両Ｖの周囲の物体を検知するライダ（Light Detection and Ranging）であり（以下、ライダ３２Ａと表記する場合がある）、車両Ｖ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３２Ａは５つ設けられており、車両Ｖ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。ライダ３２Ａの数や配置は適宜選択可能である。

ＥＣＵ２９Ａは、検知ユニット３１Ａの検知結果に基づいて、車両Ｖの走行制御として走行支援（換言すると運転支援）に関わる制御を実行する走行支援ユニットである。

ＥＣＵ２２Ａは、電動パワーステアリング装置４１Ａを制御する操舵制御ユニットである。電動パワーステアリング装置４１Ａは、ステアリングホイールＳＴ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。電動パワーステアリング装置４１Ａは操舵操作をアシストしたり、あるいは、前輪を自動操舵するための駆動力を発揮したりするモータや、モータの回転量を検知するセンサや、運転者が負担する操舵トルクを検知するトルクセンサ等を含む。

ＥＣＵ２３Ａは、油圧装置４２Ａを制御する制動制御ユニットである。ブレーキペダルＢＰに対する運転者の制動操作はブレーキマスタシリンダＢＭにおいて液圧に変換されて油圧装置４２Ａに伝達される。油圧装置４２Ａは、ブレーキマスタシリンダＢＭから伝達された液圧に基づいて、四輪にそれぞれ設けられたブレーキ装置（例えばディスクブレーキ装置）５１に供給する作動油の液圧を制御可能なアクチュエータであり、ＥＣＵ２３Ａは油圧装置４２Ａが備える電磁弁等の駆動制御を行う。本実施形態の場合、ＥＣＵ２３Ａおよび油圧装置２３Ａは電動サーボブレーキを構成し、ＥＣＵ２３Ａは、例えば、４つのブレーキ装置５１による制動力と、モータＭの回生制動による制動力との配分を制御する。

ＥＣＵ２４Ａは、自動変速機ＴＭに設けられている電動パーキングロック装置５０ａを制御する停止維持制御ユニットである。電動パーキングロック装置５０ａは、主としてＰレンジ（パーキングレンジ）選択時に自動変速機ＴＭの内部機構をロックする機構を備える。ＥＣＵ２４Ａは電動パーキングロック装置５０ａによるロックおよびロック解除を制御可能である。

ＥＣＵ２５Ａは、車内に情報を報知する情報出力装置４３Ａを制御する車内報知制御ユニットである。情報出力装置４３Ａは例えばヘッドアップディスプレイ等の表示装置や音声出力装置を含む。更に、振動装置を含んでもよい。ＥＣＵ２５Ａは、例えば、車速や外気温等の各種情報や、経路案内等の情報を情報出力装置４３Ａに出力させる。

ＥＣＵ２６Ａは、車外に情報を報知する情報出力装置４４Ａを制御する車外報知制御ユニットである。本実施形態の場合、情報出力装置４４Ａは方向指示器（ハザードランプ）であり、ＥＣＵ２６Ａは方向指示器として情報出力装置４４Ａの点滅制御を行うことで車外に対して車両Ｖの進行方向を報知し、また、ハザードランプとして情報出力装置４４Ａの点滅制御を行うことで車外に対して車両Ｖへの注意力を高めることができる。

ＥＣＵ２７Ａは、パワープラント５０を制御する駆動制御ユニットである。本実施形態では、パワープラント５０にＥＣＵ２７Ａを１つ割り当てているが、内燃機関ＥＧ、モータＭおよび自動変速機ＴＭのそれぞれにＥＣＵを１つずつ割り当ててもよい。ＥＣＵ２７Ａは、例えば、アクセルペダルＡＰに設けた操作検知センサ３４ａやブレーキペダルＢＰに設けた操作検知センサ３４ｂにより検知した運転者の運転操作や車速等に対応して、内燃機関ＥＧやモータＭの出力を制御したり、自動変速機ＴＭの変速段を切り替えたりする。なお、自動変速機ＴＭには車両Ｖの走行状態を検知するセンサとして、自動変速機ＴＭの出力軸の回転数を検知する回転数センサ３９が設けられている。車両Ｖの車速は回転数センサ３９の検知結果から演算可能である。

ＥＣＵ２８Ａは、車両Ｖの現在位置や進路を認識する位置認識ユニットである。ＥＣＵ２８Ａは、ジャイロセンサ３３Ａ、ＧＰＳセンサ２８ｂ、通信装置２８ｃ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３３Ａは車両Ｖの回転運動を検知する。ジャイロセンサ３３の検知結果等により車両Ｖの進路を判定することができる。ＧＰＳセンサ２８ｂは、車両Ｖの現在位置を検知する。通信装置２８ｃ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。データベース２８ａには、高精度の地図情報を格納することができ、ＥＣＵ２８Ａはこの地図情報等に基づいて、車線上の車両Ｖの位置をより高精度に特定可能である。

入力装置４５Ａは運転者が操作可能に車内に配置され、運転者からの指示や情報の入力を受け付ける。

＜制御装置１Ｂ＞
図２を参照して制御装置１Ｂの構成について説明する。制御装置１Ｂは、ＥＣＵ群（制御ユニット群）２Ｂを含む。ＥＣＵ群２Ｂは、複数のＥＣＵ２１Ｂ〜２５Ｂを含む。各ＥＣＵは、ＣＰＵに代表されるプロセッサ、半導体メモリ等の記憶デバイス、外部デバイスとのインタフェース等を含む。記憶デバイス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、記憶デバイスおよびインタフェース等を複数備えていてもよい。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、あるいは、統合したりすることが可能である。なお、ＥＣＵ群２Ａと同様、図２および図３においてはＥＣＵ２１Ｂ〜２５Ｂの代表的な機能の名称を付している。

ＥＣＵ２１Ｂは、車両Ｖの周囲状況を検知する検知ユニット３１Ｂ、３２Ｂの検知結果に基づいて、車両Ｖの走行環境を認識する環境認識ユニットであると共に、車両Ｖの走行制御として走行支援（換言すると運転支援）に関わる制御を実行する走行支援ユニットである。ＥＣＵ２１Ｂは周辺環境情報として後述する物標データを生成する。

なお、本実施形態では、ＥＣＵ２１Ｂが環境認識機能と走行支援機能とを有する構成としたが、制御装置１ＡのＥＣＵ２１ＡとＥＣＵ２９Ａのように、機能毎にＥＣＵを設けてもよい。逆に、制御装置１Ａにおいて、ＥＣＵ２１Ｂのように、ＥＣＵ２１ＡとＥＣＵ２９Ａの機能を１つのＥＣＵで実現する構成であってもよい。

本実施形態の場合、検知ユニット３１Ｂは、撮像により車両Ｖの周囲の物体を検知する撮像デバイス（以下、カメラ３１Ｂと表記する場合がある。）である。カメラ３１Ｂは車両Ｖの前方を撮影可能なように、車両Ｖのルーフ前部に設けられている。カメラ３１Ｂ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。本実施形態の場合、検知ユニット３２Ｂは、電波により車両Ｖの周囲の物体を検知するミリ波レーダであり（以下、レーダ３２Ｂと表記する場合がある）、車両Ｖ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３２Ｂは５つ設けられており、車両Ｖの前部中央に１つ、前部各隅部に１つずつ、後部各隅部に１つずつ設けられている。レーダ３２Ｂの数や配置は適宜選択可能である。

ＥＣＵ２２Ｂは、電動パワーステアリング装置４１Ｂを制御する操舵制御ユニットである。電動パワーステアリング装置４１Ｂは、ステアリングホイールＳＴ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。電動パワーステアリング装置４１Ｂは操舵操作をアシストしたり、あるいは、前輪を自動操舵するための駆動力を発揮したりするモータや、モータの回転量を検知するセンサや、運転者が負担する操舵トルクを検知するトルクセンサ等を含む。また、ＥＣＵ２２Ｂには後述する通信回線Ｌ２を介して操舵角センサ３７が電気的に接続されており、操舵角センサ３７の検知結果に基づいて電動パワーステアリング装置４１Ｂを制御可能である。ＥＣＵ２２Ｂは、運転者がステアリングハンドルＳＴを把持しているか否かを検知するセンサ３６の検知結果を取得可能であり、運転者の把持状態を監視することができる。

ＥＣＵ２３Ｂは、油圧装置４２Ｂを制御する制動制御ユニットである。ブレーキペダルＢＰに対する運転者の制動操作はブレーキマスタシリンダＢＭにおいて液圧に変換されて油圧装置４２Ｂに伝達される。油圧装置４２Ｂは、ブレーキマスタシリンダＢＭから伝達された液圧に基づいて、各車輪のブレーキ装置５１に供給する作動油の液圧を制御可能なアクチュエータであり、ＥＣＵ２３Ｂは油圧装置４２Ｂが備える電磁弁等の駆動制御を行う。

本実施形態の場合、ＥＣＵ２３Ｂおよび油圧装置４２Ｂには、四輪それぞれに設けられた車輪速センサ３８、ヨーレートセンサ３３Ｂ、ブレーキマスタシリンダＢＭ内の圧力を検知する圧力センサ３５が電気的に接続され、これらの検知結果に基づき、ＡＢＳ機能、トラクションコントロールおよび車両Ｖの姿勢制御機能を実現する。例えば、ＥＣＵ２３Ｂは、四輪それぞれに設けられた車輪速センサ３８の検知結果に基づき各車輪の制動力を調整し、各車輪の滑走を抑制する。また、ヨーレートセンサ３３Ｂが検知した車両Ｖの鉛直軸回りの回転角速度に基づき各車輪の制動力を調整し、車両Ｖの急激な姿勢変化を抑制する。

また、ＥＣＵ２３Ｂは、車外に情報を報知する情報出力装置４３Ｂを制御する車外報知制御ユニットとしても機能する。本実施形態の場合、情報出力装置４３Ｂはブレーキランプであり、制動時等にＥＣＵ２３Ｂはブレーキランプを点灯可能である。これにより後続車に対して車両Ｖへの注意力を高めることができる。

ＥＣＵ２４Ｂは、後輪に設けられている電動パーキングブレーキ装置（例えばドラムブレーキ）５２を制御する停止維持制御ユニットである。電動パーキングブレーキ装置５２は後輪をロックする機構を備える。ＥＣＵ２４Ｂは電動パーキングブレーキ装置５２による後輪のロックおよびロック解除を制御可能である。

ＥＣＵ２５Ｂは、車内に情報を報知する情報出力装置４４Ｂを制御する車内報知制御ユニットである。本実施形態の場合、情報出力装置４４Ｂはインストルメントパネルに配置される表示装置を含む。ＥＣＵ２５Ｂは情報出力装置４４Ｂに車速、燃費等の各種の情報を出力させることが可能である。

入力装置４５Ｂは運転者が操作可能に車内に配置され、運転者からの指示や情報の入力を受け付ける。

＜通信回線＞
ＥＣＵ間を通信可能に接続する、制御システム１の通信回線の例について図３を参照して説明する。制御システム１は、有線の通信回線Ｌ１〜Ｌ７を含む。通信回線Ｌ１には、制御装置１Ａの各ＥＣＵ２０Ａ〜２７Ａ、２９Ａが接続されている。なお、ＥＣＵ２８Ａも通信回線Ｌ１に接続されてもよい。

通信回線Ｌ２には、制御装置１Ｂの各ＥＣＵ２１Ｂ〜２５Ｂが接続されている。また、制御装置１ＡのＥＣＵ２０Ａも通信回線Ｌ２に接続されている。通信回線Ｌ３はＥＣＵ２０ＡとＥＣＵ２１Ａを接続する。通信回線Ｌ５はＥＣＵ２０Ａ、ＥＣＵ２１ＡおよびＥＣＵ２８Ａを接続する。通信回線Ｌ６はＥＣＵ２９ＡとＥＣＵ２１Ａを接続する。通信回線Ｌ７はＥＣＵ２９ＡとＥＣＵ２０Ａを接続する。

通信回線Ｌ１〜Ｌ７のプロトコルは同じであっても異なっていてもよいが、通信速度、通信量や耐久性等、通信環境に応じて異ならせてもよい。例えば、通信回線Ｌ３およびＬ４は通信速度の点でEthernet（登録商標）であってもよい。例えば、通信回線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ５〜Ｌ７はＣＡＮであってもよい。

制御装置１Ａは、ゲートウェイＧＷを備えている。ゲートウェイＧＷは、通信回線Ｌ１と通信回線Ｌ２を中継する。このため、例えば、ＥＣＵ２１Ｂは通信回線Ｌ２、ゲートウェイＧＷおよび通信回線Ｌ１を介してＥＣＵ２７Ａに制御指令を出力可能である。

＜電源＞
制御システム１の電源について図３を参照して説明する。制御システム１は、大容量バッテリ６と、電源７Ａと、電源７Ｂとを含む。大容量バッテリ６はモータＭの駆動用バッテリであると共に、モータＭにより充電されるバッテリである。

電源７Ａは制御装置１Ａに電力を供給する電源であり、電源回路７１Ａとバッテリ７２Ａとを含む。電源回路７１Ａは、大容量バッテリ６の電力を制御装置１Ａに供給する回路であり、例えば、大容量バッテリ６の出力電圧（例えば１９０Ｖ）を、基準電圧（例えば１２Ｖ）に降圧する。バッテリ７２Ａは例えば１２Ｖの鉛バッテリである。バッテリ７２Ａを設けたことにより、大容量バッテリ６や電源回路７１Ａの電力供給が遮断あるいは低下した場合であっても、制御装置１Ａに電力の供給を行うことができる。

電源７Ｂは制御装置１Ｂに電力を供給する電源であり、電源回路７１Ｂとバッテリ７２Ｂとを含む。電源回路７１Ｂは、電源回路７１Ａと同様の回路であり、大容量バッテリ６の電力を制御装置１Ｂに供給する回路である。バッテリ７２Ｂは、バッテリ７２Ａと同様のバッテリであり、例えば１２Ｖの鉛バッテリである。バッテリ７２Ｂを設けたことにより、大容量バッテリ６や電源回路７１Ｂの電力供給が遮断あるいは低下した場合であっても、制御装置１Ｂに電力の供給を行うことができる。

＜制御例＞
図４及び図５を参照して制御システム１の制御例について説明する。図５は、自動運転の開始後に実行される動作を説明するフローチャートである。図４は、図５のフローチャートを実行するためにＥＣＵ２０Ａ及びＥＣＵ２１Ｂが有する機能を説明する図である。ＥＣＵ２０Ａ及びＥＣＵ２１Ｂは、車両Ｖの制御装置として機能する。

ＥＣＵ２０Ａは、走行制御部４０１と、機能判定部４０２と、切替制御部４０３とを有する。走行制御部４０１と、機能判定部４０２と、切替制御部４０３とはそれぞれ、ＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）等の専用の回路によって実現されてもよいし、メモリに読み込まれたプログラムをＣＰＵ等の汎用プロセッサが実行することによって実現されてもよい。走行制御部４０１は、車両Ｖの自動運転を実行する。具体的に、走行制御部４０１は、ＥＣＵ２２Ａ、２３Ａ、２７Ａに制御指令を出力することによって車両Ｖの操舵アクチュエータ、制動アクチュエータ及び駆動アクチュエータを含むアクチュエータ群を制御し、運転者の運転操作に依らずに自動的に車両Ｖを走行させる。走行制御部４０１は、車両Ｖの走行経路を設定し、ＥＣＵ２８Ａの位置認識結果や、周辺環境情報（物標の検知結果）を参照して、設定した走行経路に沿って車両Ｖを走行させる。機能判定部４０２は、走行制御部４０１及び車両Ｖのアクチュエータ群の機能が低下しているかどうかを判定する。切替制御部４０３は、自動運転と手動運転との間の切替を制御する。

ＥＣＵ２１Ｂは、走行制御部４１１と、機能判定部４１２と、切替制御部４１３とを有する。走行制御部４０１は、車両Ｖの自動運転を実行する。具体的に、走行制御部４０１は、車両Ｖの走行制御として走行支援（換言すると運転支援）に関わる制御を実行する走行支援ユニットである。機能判定部４１２及び切替制御部４１３は、機能判定部４０２及び切替制御部４０３と同等の動作を行う。

上述の例では、ＥＣＵ２０Ａが走行制御部４０１を含み、ＥＣＵ２１Ｂが走行制御部４１１を含む。すなわち、ＥＣＵ２０Ａ及びＥＣＵ２１Ｂによって走行制御部４０１及び４１１が構成される。機能判定部４１２及び切替制御部４１３は、機能判定部４０２及び切替制御部４０３と同等の動作を行うので、ＥＣＵ２０ＡとＥＣＵ２１Ｂとの一方がこれらの動作を優先的に行ってもよい。例えば、ＥＣＵ２０Ａの機能が低下していない場合に、ＥＣＵ２０Ａの機能判定部４０２及び切替制御部４０３が動作を行い、ＥＣＵ２１Ｂの機能判定部４１２及び切替制御部４１３は休止する。ＥＣＵ２０Ａが機能低下した場合に、ＥＣＵ２１Ｂの機能判定部４１２及び切替制御部４１３が動作を行い、処理を引き継いでもよい。ＥＣＵ２１Ｂの代わりに、又はＥＣＵ２１Ｂに加えて、ＥＣＵ２９ＡがＥＣＵ２１Ｂと同様の構成を有し、同様の動作を行ってもよい。

続いて、図５を参照して自動運転の開始後に実行される動作を説明する。以下ではＥＣＵ２０Ａが動作を実行する場合について説明するが、ＥＣＵ２０Ａと連携して又はこの代わりにＥＣＵ２１Ｂが動作の少なくとも一部を実行してもよい。図５のフローチャートは、例えば車両Ｖの運転者が自動運転開始を指示した場合に開始される。

ステップＳ５０１で、ＥＣＵ２０Ａ（走行制御部４０１）は、通常モードでの自動運転を実行する。通常モードとは、必要に応じて操舵、駆動及び制動のすべてを実行して目的地への到達を目指すモードのことである。

ステップＳ５０２で、ＥＣＵ２０Ａ（切替制御部４０３）は、手動運転への切替が必要かどうかを判定する。ＥＣＵ２０Ａは、切替が必要な場合（Ｓ５０２で「ＹＥＳ」）に処理をステップＳ５０３へ進め、切替が必要でない場合（ステップＳ５０２で「ＮＯ」）にステップＳ５０２を繰り返す。ＥＣＵ２０Ａは、例えば、機能判定部４０２によって車両Ｖの一部の機能が低下していると判定された場合、周囲の交通状態の変化によって自動運転の継続が困難である場合、運転者によって設定された目的地の付近に到達した場合などに手動運転への切替が必要であると判定する。

ステップＳ５０３で、ＥＣＵ２０Ａ（切替制御部４０３）は、運転交代報知を開始する。運転交代報知とは、運転者へ手動運転への切替を要求するための報知である。後続のステップＳ５０４〜Ｓ５０８、Ｓ５１１及びＳ５１２の動作は運転交代報知の実行中に行われる。

ステップＳ５０４で、ＥＣＵ２０Ａ（機能判定部４０２）は、走行制御部及びアクチュエータ群の機能が低下しているかどうかを判定する。ＥＣＵ２０Ａは、機能が低下していない場合（Ｓ５０４で「ＮＯ」）に処理をステップＳ５０５へ進め、機能が低下している場合（ステップＳ５０４で「ＹＥＳ」）に処理をステップＳ５０６へ進める。

ステップＳ５０５で、ＥＣＵ２０Ａ（走行制御部４０１）は、自然減速モードでの自動運転を開始する。自然減速モードとは、必要に応じて操舵のみを実行して運転者の運転交代報知への応答を待機するモードのことである。自然減速モードでは、ＥＣＵ２３Ａによる能動的な制動は行われず、エンジンブレーキ又は回生ブレーキによって車両Ｖが減速される。走行制御部及びアクチュエータ群の機能が低下していない場合に、能動的な制動を行わないことによって、運転者が運転引き継ぎの際に感じる違和感を低減できる。

ステップＳ５０６で、ＥＣＵ２０Ａ（走行制御部４０１）は、能動的減速モードを実行するための条件を満たすかどうかを判定する。ＥＣＵ２０Ａは、この条件を満たす場合（Ｓ５０６で「ＹＥＳ」）に処理をステップＳ５０７へ進め、この条件を満たさない場合（ステップＳ５０６で「ＮＯ」）に処理をステップＳ５０５へ進める。能動的減速モードを実行するための条件については後述する。

ステップＳ５０７で、ＥＣＵ２０Ａ（走行制御部４０１）は、能動的減速モードでの自動運転を開始する。能動的減速モードとは、必要に応じて操舵を実行しつつ、自然減速モードよりも強い度合いで減速させながら、運転者の運転交代報知への応答を待機するモードのことである。ＥＣＵ２０Ａは、減速の度合いを強めるために、制動アクチュエータを利用した制動（例えば摩擦ブレーキ）を行ってもよいし、（例えば回生量を増加することによって）減速回生を利用してもよいし、（例えば変速段をローレシオ化することによって）エンジンブレーキを利用してもよい。さらに、ＥＣＵ２０Ａは、強い度合いで減速させるために、自然減速モードよりも早いタイミングで減速を開始してもよい。走行制御部及びアクチュエータ群の機能が低下している場合に、車両Ｖの運動エネルギーが低い状態で運転者へ運転を引き継がせることによって、運転者への引継ぎが円滑になると考えられる。そこで、ＥＣＵ２０Ａは、能動的減速モードでの自動運転を開始することによって、車両Ｖの速度を能動的に低下させ、それによって車両Ｖの運動エネルギーを低下させる。

図６を参照して、減速モードごとの速度変化を説明する。グラフＮＲは自然減速モードでの車両Ｖの速度変化を示し、グラフＡＲは能動的減速モードでの車両Ｖの速度変化を示す。時刻ｔ０における車速がｖ０であり、車両Ｖが等速で走行しているとする。時刻ｔ１で、ステップＳ５０２の判定が行われ、手動運転への切替が必要であると判定される。その後、図６に示されるように、どちらの減速モードでも減速されるが、能動的減速モードの方が自然減速モードよりも早く減速する。すなわち、同じ時刻における速度は能動的減速モードの方が自然減速モードよりも低い。

走行制御部及びアクチュエータ群の機能が低下している場合であっても、例えばすでに車両Ｖが十分に低速である場合など、車両Ｖの速度を能動的に低下させる必要がない場合がある。そのため、本実施形態では、ステップＳ５０６において、能動的減速モードを実行するための条件を満たさない場合に、能動的減速モードでの自動運転が開始されるのではなく、自然減速モードでの自動運転が開始される。このような条件は、例えば車両Ｖの走行状態に基づいてもよい。具体的に、車両Ｖの車速が閾値速度（例えば、走行中の道路の法定速度−２０Ｋｍ／時）であることを、能動的減速モードを実行するための条件としてもよい。これ以上車速を下げてしまうと、他車両との速度差が大きくなり、逆に引継ぎが円滑にならない可能性がある。このような閾値速度は能動的減速モードにおける減速終了速度と呼ぶこともできる。すなわち、能動的減速モードでは、減速終了速度まで能動的に減速が行われ、この速度に到達した場合に自然減速モードへ移行する。例えば、図６において、能動的減速モードの車速が時刻ｔ２で減速終了速度ｖ１に到達したとする。この場合に、時刻ｔ２以降にＥＣＵ２０Ａは自然減速モードで減速を行う。また、このような条件は、例えば外界センサの検出状況及び現在の走行車速に基づいてもよい。具体的に、外界センサの機能低下の結果として検知性能が１００ｍから５０ｍに低下した場合に、５０ｍ先に突発事象が発生した速度以上であることを、能動的減速モードを実行するための条件としてもよい。

ステップＳ５０８で、ＥＣＵ２０Ａ（切替制御部４０３）は、運転者が運転交代報知に応答したかどうかを判定する。ＥＣＵ２０Ａは、応答した場合（Ｓ５０８で「ＹＥＳ」）に処理をステップＳ５０９へ進め、応答していない場合（ステップＳ５０８で「ＮＯ」）に処理をステップＳ５１１へ進める。運転者は例えば入力装置４５Ａにより手動運転への移行の意思表示を行うことができる。これに代えて、操舵トルクセンサにて運転者の操舵を検出結果に基づき同意の意思表示を行ってもよい。

ステップＳ５０９で、ＥＣＵ２０Ａ（切替制御部４０３）は、運転交代報知を終了する。ステップＳ５１０で、ＥＣＵ２０Ａ（走行制御部４０１）は、実行中の自然減速モード又は能動的減速モードでの自動運転を終了するとともに手動運転を開始する。手動運転において、制御装置１Ａおよび１Ｂの各ＥＣＵは運転者の運転操作に応じて車両Ｖの走行を制御することになる。ＥＣＵ２０Ａに性能低下等の可能性があるため、ＥＣＵ２９Ａは情報出力装置４３Ａに整備工場に車両Ｖを持ち込むことを促すメッセージ等を出力してもよい。

ステップＳ５１１で、ＥＣＵ２０Ａ（切替制御部４０３）は、運転交代報知の開始から所定時間（例えば、４秒又は１５秒など、車両Ｖの自動運転レベルに応じた時間）を経過したかどうかを判定する。ＥＣＵ２０Ａは、所定時間を経過した場合（Ｓ５１１で「ＹＥＳ」）に処理をステップＳ５１２へ進め、所定時間を経過していない場合（ステップＳ５１１で「ＮＯ」）に処理をステップＳ５０４に戻し、ステップＳ５０４以降の処理を繰り返す。

ステップＳ５１２で、ＥＣＵ２０Ａ（走行制御部４０１）は、実行中の自然減速モード又は能動的減速モードでの自動運転を終了するとともに停止移行モードでの自動運転を実行する。停止移行モードとは、車両Ｖを安全な位置に停止させるか、能動的減速モードにおける減速終了速度よりも低い速度まで減速させるためのモードである。具体的に、ＥＣＵ２０Ａは、能動的減速モードにおける減速終了速度よりも低い速度まで能動的に車両Ｖを減速させつつ、車両Ｖを停止可能な位置を探す。ＥＣＵ２０Ａは、停止可能な位置を発見できた場合にそこに車両Ｖを停止させ、停止可能な位置を発見できない場合に極低速（例えば、クリープ速度）で車両Ｖを走行させつつ停止可能な位置を探す。その後、ＥＣＵ２０Ａは、回転数センサ３９の検知結果から車両Ｖの停止を判定し、停止したと判定するとＥＣＵ２４Ａに電動パーキングロック装置５０ａの作動を指示して車両Ｖの停止を維持する。停止移行モードでの自動運転が行われている場合、ハザードランプや他の表示装置により、周辺他車両に対して停止移行が行われていることを報知してもよく、又は通信装置で他車両や他端末装置へ知らせてもよい。

ステップＳ５０４において、ＥＣＵ２０Ａ（機能判定部４０２）は、ＥＣＵ２０Ａ、ＥＣＵ２１Ｂ、制動アクチュエータ（例えば、油圧装置４２Ａ、４２Ｂ）、操舵アクチュエータ（例えば、電動パワーステアリング装置４１Ａ、４１Ｂ）及び電源７Ａ、７Ｂの少なくとも何れかが機能低下した場合に走行制御部及びアクチュエータ群の機能が低下していると判定し、それ以外の機構が機能低下した場合に走行制御部及びアクチュエータ群の機能が低下していないと判定してもよい。このように、走行への影響が大きな機構が機能低下した場合にのみ能動的減速モードでの自動運転を開始することによって、不必要な減速が行われなくなる。

上記の動作による具体的なシナリオについて以下に説明する。第１シナリオでは、走行制御部及びアクチュエータ群の機能が低下した場合に、運転交代報知が開始される。運転交代報知の開始に伴い、ＥＣＵ２０Ａは、能動的減速モードでの自動運転を開始する。能動的減速モードでの自動運転を実行中に、車両Ｖの速度が十分に低下し、能動的減速モードを実行するための条件が満たされなくなると、ＥＣＵ２０Ａは、自然減速モードでの自動運転に移行する。その後、運転者が運転交代報知に応答することによって、ＥＣＵ２０Ａは、運転交代報知を終了し、手動運転を開始する。

第２シナリオでは、走行制御部及びアクチュエータ群の機能が低下していないものの、周囲の交通状態の変化に応じて、運転交代報知が開始される。運転交代報知の開始に伴い、ＥＣＵ２０Ａは、自然減速モードでの自動運転を開始する。自然減速モードでの自動運転を実行中に、走行制御部及びアクチュエータ群の機能低下が発生し、能動的減速モードを実行するための条件も満たしているとする。この場合に、ＥＣＵ２０Ａは、能動的減速モードでの自動運転に移行する。その後、運転交代報知の開始から所定時間が経過したことに応じて、ＥＣＵ２０Ａは、停止移行モードでの自動運転に移行する。

上記実施形態では、自動運転モードにおいてＥＣＵ２０Ａが実行する自動運転制御として、駆動、制動および操舵の全てを自動化するものを説明したが、自動運転制御は、運転者の運転操作に依らずに駆動、制動または操舵のうちの少なくとも１つを制御するものであればよい。運転者の運転操作に依らずに制御するとは、ステアリングハンドル、ペダルに代表される操作子に対する運転者の入力が無くても制御することを含むことができ、あるいは、運転者の車両を運転するという意図を必須としないと言うことができる。したがって、自動運転制御においては、運転者に周辺監視義務を負わせて車両Ｖの周辺環境情報に応じて車両Ｖの駆動、制動または操舵の少なくとも１つを制御する状態であってもよいし、運転者に周辺監視義務を負わせて車両Ｖの周辺環境情報に応じて車両Ｖの駆動または制動の少なくとも１つと操舵とを制御する状態であってもよいし、運転者に周辺監視義務無く車両Ｖの周辺環境情報に応じて車両Ｖの駆動、制動および操舵を全て制御する状態であってもよい。また、これらの各制御段階に遷移可能なものであってもよい。また、運転者の状態情報（心拍などの生体情報、表情や瞳孔の状態情報）を検知するセンサを設け、該センサの検知結果に応じて自動運転制御が実行されたり、抑制されたりするものであってもよい。

一方、ＥＣＵ２９ＡやＥＣＵ２１Ｂが実行する運転支援制御（あるいは走行支援制御）は、運転者の運転操作中に駆動、制動または操舵のうちの少なくとも１つを制御するものであってもよい。運転者の運転操作中とは、操作子に対する運転者の入力がある場合、あるいは、操作子に対する運転者の接触が確認でき、運転者の車両を運転するという意図が読み取れる場合と言うことができる。運転支援制御は、運転者がスイッチ操作等を介してその起動を選択することにより実行されるもの、運転者がその起動を選択することなく実行するもの、の双方を含むことができる。前者の運転者が起動を選択するものとしては、前走車追従制御、車線維持制御等を挙げることができる。これらは自動運転制御の一部と定義することも可能である。後者の運転者が起動を選択することなく実行するものとしては、衝突軽減ブレーキ制御、車線逸脱抑制制御、誤発進抑制制御等を挙げることができる。

＜実施形態のまとめ＞
［構成１］
自動運転を実行する走行制御部（４０１、４１１）と、前記走行制御部によって制御されるアクチュエータ群とを有する車両（Ｖ）の制御装置（２０Ａ、２１Ｂ）であって、
前記走行制御部及び前記アクチュエータ群の機能が低下しているかどうかを判定する機能判定部（４０２、４１２）と、
自動運転と手動運転との間の切替を制御する切替制御部（４０３、４１３）と
を備え、
前記切替制御部は、自動運転から手動運転への切り替えが必要であると判定した場合に、運転者へ手動運転への切替を要求する運転交代報知を行い、
前記走行制御部は、前記運転交代報知の実行中に、
前記走行制御部及び前記アクチュエータ群の機能が低下していない場合に第１モードでの自動運転を実行し、
前記走行制御部及び前記アクチュエータ群の機能が低下している場合に第２モードでの自動運転を実行し、
前記第２モードでの自動運転における減速の度合いが、前記第１モードでの自動運転における減速の度合いよりも強いことを特徴とする制御装置。
この構成によれば、走行制御部及びアクチュエータ群の機能が低下している場合に、減速の度合いが強いモードでの自動運転が行われるので、運転交代報知中の各時点における速度が低くなり、自動運転から手動運転への切替時の引継ぎが円滑になる。
［構成２］
前記走行制御部は、前記運転交代報知の開始から所定の時間が経過後に、実行中の前記第１モード又は前記第２モードでの自動運転を終了するとともに第３モードでの自動運転を開始し、
前記第３モードでの自動運転において、前記走行制御部は、前記車両を停止させるか前記第２モードにおける減速終了速度よりも低い速度まで減速させる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、車両を停止させるモードでの自動運転において、他のモードでの自動運転が終了しているので、制御干渉を防ぐことができる。
［構成３］
前記走行制御部は、前記第２モードでの自動運転を実行中に、前記車両の走行状態に基づいて前記第１モードでの自動運転に移行する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、十分に低速された場合に減速の度合いを下げることによって、より安全な状態での引継ぎが可能になる。
［構成４］
前記走行制御部は、前記運転者が前記運転交代報知に応答した場合に、実行中の前記第１モード又は前記第２モードでの自動運転を終了するとともに手動運転を開始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、引継ぎ後に手動運転が開始されるので、運転者の意図に沿った運転が可能になり、運転者の制御性が向上する。
［構成５］
前記走行制御部は、前記第２モードでの自動運転を実行中に、外界センサ（３１Ａ、３１Ｂ、３２Ａ、３２Ｂ）の検出状況及び現在の走行車速に基づいて前記第１モードでの自動運転に移行す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、検出状況及び現在の走行車速に基づいて最低限の強制減速を行うことによって、運転者が感じる違和感を低減できる。
［構成６］
前記アクチュエータ群は、制動アクチュエータ（４２Ａ、４２Ｂ）及び操舵アクチュエータ（４１Ａ、４１Ｂ）を含み、
前記車両は、
前記走行制御部を構成する第１ＥＣＵ（２０Ａ）及び第２ＥＣＵ（２１Ｂ）と、
前記第１ＥＣＵ、前記第２ＥＣＵ、前記制動アクチュエータ及び操舵アクチュエータへの電力供給を行う電源（７Ａ、７Ｂ）とを更に含み、
前記機能判定部は、前記第１ＥＣＵ、前記第２ＥＣＵ、前記制動アクチュエータ、操舵アクチュエータ及び前記電源の少なくとも何れかが機能低下した場合に、前記走行制御部及び前記アクチュエータ群が正常でないと判定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、重要な部品の機能低下の場合のみに強制減速を行うことによって、不必要な減速を回避できる。
［構成７］
構成１乃至６の何れか１項に記載の制御装置（２０Ａ、２１Ｂ）と、
自動運転を実行する走行制御部（４０１、４１１）と、
前記走行制御部によって制御されるアクチュエータ群と
を備える車両（Ｖ）。
この構成によれば、上述の制御装置を備える車両が提供される。
［構成８］
自動運転を実行する走行制御部（４０１、４１１）と、前記走行制御部によって制御されるアクチュエータ群とを有する車両（Ｖ）の制御方法であって、
前記走行制御部及び前記アクチュエータ群の機能が低下しているかどうかを判定する工程と、
自動運転と手動運転との間の切替を制御する工程と
自動運転から手動運転への切替が必要であると判定された場合に、運転者へ手動運転への切替を要求する運転交代報知を行う工程と、
前記運転交代報知の実行中に、
前記走行制御部及び前記アクチュエータ群の機能が低下していない場合に第１モードでの自動運転を実行し、
前記走行制御部及び前記アクチュエータ群の機能が低下している場合に第２モードでの自動運転を実行する工程と
を有し、
前記第２モードでの自動運転における減速の度合いが、前記第１モードでの自動運転における減速の度合いよりも強いことを特徴とする制御方法。
この構成によれば、走行制御部及びアクチュエータ群の機能が低下している場合に、減速の度合いが強いモードでの自動運転が行われるので、自動運転から手動運転への切替時の引継ぎが円滑になる。

本発明は上記実施の形態に制限されるものではなく、本発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、本発明の範囲を公にするために、以下の請求項を添付する。

Claims (8)

1. 自動運転を実行する走行制御部と、前記走行制御部によって制御されるアクチュエータ群とを有する車両の制御装置であって、
   前記走行制御部及び前記アクチュエータ群の機能が低下しているかどうかを判定する機能判定部と、
   自動運転と手動運転との間の切替を制御する切替制御部と
   を備え、
   前記切替制御部は、自動運転から手動運転への切り替えが必要であると判定した場合に、運転者へ手動運転への切替を要求する運転交代報知を行い、
   前記走行制御部は、前記運転交代報知の実行中に、
   前記走行制御部及び前記アクチュエータ群の機能が低下していない場合に第１モードでの自動運転を実行し、
   前記走行制御部及び前記アクチュエータ群の機能が低下している場合に第２モードでの自動運転を実行し、
   前記第２モードでの自動運転における減速の度合いが、前記第１モードでの自動運転における減速の度合いよりも強いことを特徴とする制御装置。
2. 前記走行制御部は、前記運転交代報知の開始から所定の時間が経過後に、実行中の前記第１モード又は前記第２モードでの自動運転を終了するとともに第３モードでの自動運転を開始し、
   前記第３モードでの自動運転において、前記走行制御部は、前記車両を停止させるか前記第２モードにおける減速終了速度よりも低い速度まで減速させることを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
3. 前記走行制御部は、前記第２モードでの自動運転を実行中に、前記車両の走行状態に基づいて前記第１モードでの自動運転に移行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. 前記走行制御部は、前記運転者が前記運転交代報知に応答した場合に、実行中の前記第１モード又は前記第２モードでの自動運転を終了するとともに手動運転を開始す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. 前記走行制御部は、前記第２モードでの自動運転を実行中に、外界センサの検出状況及び現在の走行車速に基づいて前記第１モードでの自動運転に移行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. 前記アクチュエータ群は、制動アクチュエータ及び操舵アクチュエータを含み、
   前記車両は、
   前記走行制御部を構成する第１ＥＣＵ及び第２ＥＣＵと、
   前記第１ＥＣＵ、前記第２ＥＣＵ、前記制動アクチュエータ及び操舵アクチュエータへの電力供給を行う電源とを更に含み、
   前記機能判定部は、前記第１ＥＣＵ、前記第２ＥＣＵ、前記制動アクチュエータ、操舵アクチュエータ及び前記電源の少なくとも何れかが機能低下した場合に、前記走行制御部及び前記アクチュエータ群が正常でないと判定することを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の制御装置。
7. 請求項１乃至６の何れか１項に記載の制御装置と、
   自動運転を実行する走行制御部と、
   前記走行制御部によって制御されるアクチュエータ群と
   を備える車両。
8. 自動運転を実行する走行制御部と、前記走行制御部によって制御されるアクチュエータ群とを有する車両の制御方法であって、
   前記走行制御部及び前記アクチュエータ群の機能が低下しているかどうかを判定する工程と、
   自動運転と手動運転との間の切替を制御する工程と
   自動運転から手動運転への切替が必要であると判定された場合に、運転者へ手動運転への切替を要求する運転交代報知を行う工程と、
   前記運転交代報知の実行中に、
   前記走行制御部及び前記アクチュエータ群の機能が低下していない場合に第１モードでの自動運転を実行し、
   前記走行制御部及び前記アクチュエータ群の機能が低下している場合に第２モードでの自動運転を実行する工程と
   を有し、
   前記第２モードでの自動運転における減速の度合いが、前記第１モードでの自動運転における減速の度合いよりも強いことを特徴とする制御方法。