JPWO2019116870A1 - 車両並びにその制御システム及び制御方法 - Google Patents

車両並びにその制御システム及び制御方法 Download PDF

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Abstract

外界認識装置群及びアクチュエータ群を有する車両の制御システムは、車両の第1走行制御を行う第1走行制御部と、車両の第2走行制御を行う第2走行制御部と、第1走行制御部が外界認識装置群と通信するための第1通信部と、第1走行制御部がアクチュエータ群と通信するための第2通信部と、第2走行制御部が外界認識装置群と通信するための第3通信部と、第2走行制御部がアクチュエータ群と通信するための第4通信部と、を備える。第1走行制御部は、第1通信部の通信状況及び第2通信部の通信状況を監視する第1監視部を有する。第2走行制御部は、第3通信部の通信状況及び第4通信部の通信状況を監視する第2監視部を有する。第1監視部又は第2監視部が監視中の通信状況に基づいて車両の機能低下を検出した場合に、第1走行制御部と第2走行制御部とのうちの少なくとも一方が代替制御を行う。

Description

本発明は、車両並びにその制御システム及び制御方法に関する。
車両の自動運転を実現するための様々な技術が提案されている。特許文献1には、自動運転制御装置による各種制御が正常に作動しているか否かを監視するために監視装置が設けられている。監視装置は、自身の制御演算結果と、自動運転制御装置による制御演算結果とを比較して、両者が一致しない場合には、自動運転制御装置による自動制御機能を強制的に解除させる。
国際公開第2016/080452号
引用文献1の監視装置は自動運転の制御を行うわけではないので、監視装置を含む構成は十分な冗長構成になっていない。本発明の一部の側面は、自動運転を行う車両の冗長性を向上することを目的とする。
一部の実施形態によれば、外界認識装置群及びアクチュエータ群を有する車両の制御システムであって、前記車両の第1走行制御を行う第1走行制御手段と、前記車両の第2走行制御を行う第2走行制御手段と、前記第1走行制御手段が前記外界認識装置群と通信するための第1通信手段と、前記第1走行制御手段が前記アクチュエータ群と通信するための第2通信手段と、前記第2走行制御手段が前記外界認識装置群と通信するための第3通信手段と、前記第2走行制御手段が前記アクチュエータ群と通信するための第4通信手段と、を備え、前記第1走行制御手段は、前記第1通信手段の通信状況及び前記第2通信手段の通信状況を監視する第1監視部を有し、前記第2走行制御手段は、前記第3通信手段の通信状況及び前記第4通信手段の通信状況を監視する第2監視部を有し、前記第1監視部又は前記第2監視部が監視中の通信状況に基づいて前記車両の機能低下を検出した場合に、前記第1走行制御手段と前記第2走行制御手段とのうちの少なくとも一方が代替制御を行うことを特徴とする制御システムが提供される。
本発明によれば、自動運転を行う車両の冗長性が向上する。
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。 実施形態に係る車両用制御システムのブロック図。
図1〜図4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。油圧装置42Aは例えばESB(電動サーボブレーキ)を実現する。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。油圧装置42Bは例えばVSA(Vehicle Stability Assist)を実現する。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23B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は通信速度の点でイーサネット(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。
<全体構成>
図4を参照して車両Vの全体構成を別の観点から説明する。車両Vは、制御装置1A、制御装置1B、外界認識装置群82及びアクチュエータ群83を含む。
外界認識装置群82は、車両Vに搭載された外界認識装置(センサ)の集合である。外界認識装置群82は、上述のカメラ31A、カメラ31B、ライダ32A及びレーダ32Bを含む。カメラ31A及びライダ32AはECU21Aを介してECU20Aに接続されている。カメラ31A及びライダ32Aで得られた外界情報やこれらの装置に関する診断情報は、ECU20Aに供給され、カメラ31A及びライダ32AはECU20Aからの指示に従って動作する。カメラ31B及びレーダ32BはECU21Bに接続されている。カメラ31B及びライダ32Bで得られた外界情報やこれらの装置に関する診断情報は、ECU21Bに供給され、カメラ31B及びレーダ32BはECU21Bからの指示に従って動作する。ECU21Bは、カメラ31B及びライダ32Bで得られた外界情報をECU20Aに供給してもよい。これによって、ECU20Aは、カメラ31A、カメラ31B、ライダ32A及びレーダ32Bのそれぞれから得られた外界情報を用いて自動運転の制御を実行できる。
アクチュエータ群83は、車両Vに搭載されたアクチュエータの集合である。アクチュエータ群83は、上述の電動パワーステアリング装置41A、電動パワーステアリング装置41B、油圧装置42A、油圧装置42B及びパワープラント50を含む。電動パワーステアリング装置41A、油圧装置42A及びパワープラント50はECU22A、ECU23A及びECU27Aを介してECU20Aに接続されている。これに代えて、ECU20Aは、電動パワーステアリング装置41A、油圧装置42A及びパワープラント50のうちの一部のみに接続されていてもよい。電動パワーステアリング装置41A、油圧装置42A及びパワープラント50に関する診断情報はECU20Aに供給され、電動パワーステアリング装置41A、油圧装置42A及びパワープラント50はECU20Aからの指示に従って動作する。電動パワーステアリング装置41B及び油圧装置42Bは、ECU22B及びECU22Bを介してECU21Bに接続されている。これに代えて、ECU21Bは、電動パワーステアリング装置41B及び油圧装置42Bの一部のみに接続されていてもよい。電動パワーステアリング装置41B及び油圧装置42Bに関する診断情報は、ECU21Bに供給され、電動パワーステアリング装置41B及び油圧装置42BはECU21Bからの指示に従って動作する。
パワープラント50は、車両Vの駆動を行うので、縦制御アクチュエータの一種である。さらに、パワープラント50は、左右の車輪の駆動力の分配を変更することによって車両Vの方向を変更可能であるので、横制御アクチュエータの一種でもある。油圧装置42A及び油圧装置42Bはそれぞれ、車両Vの制動を行うので、縦制御アクチュエータの一種である。さらに、油圧装置42A及び油圧装置42Bはそれぞれ、ブレーキトルクベクタリングによって車両Vの方向を変更可能であるので、横制御アクチュエータの一種でもある。電動パワーステアリング装置41A及び電動パワーステアリング装置41Bはそれぞれ、車両Vの操舵を制御するので、横制御アクチュエータの一種である。
ECU20Aは、通信路を通じて外界認識装置群82の一部(カメラ31A及びライダ32A)と通信することによってこれらから情報を取得し、別の通信路を通じてアクチュエータ群83の一部(電動パワーステアリング装置41A、油圧装置42A、パワープラント50)と通信する。ECU21Bは、通信路を通じて外界認識装置群82の一部(カメラ31B及びレーダ32B)と通信することによってこれらから情報を取得し、別の通信路を通じてアクチュエータ群83の一部(電動パワーステアリング装置41B、油圧装置42B)と通信する。ECU20Aに接続されている通信路とECU21Bに接続されている通信路とは互いに異なっていてもよい。これらの通信路は例えばCAN(コントローラエリアネットワーク)であるが、イーサネット(登録商標)であってもよい。また、ECU20AとECU21Bとが通信路を通じて互いに接続されている。この通信路は例えばCAN(コントローラエリアネットワーク)であるが、イーサネット(登録商標)であってもよい。また、CANとイーサネット(登録商標)との両方で接続されていてもよい。
ECU20Aは、高性能処理装置80Aと高信頼度処理装置81Aとを含む。高性能処理装置80Aと高信頼度処理装置81Aとはそれぞれ、CPUなどのプロセッサとRAMなどのメモリとによって構成される。高性能処理装置80Aの処理性能は、高信頼度処理装置81Aの処理性能よりも高い。処理装置の性能は、例えばクロック数やベンチマークのテスト結果によって比較される。高信頼度処理装置81Aの信頼性は、高性能処理装置80Aの信頼性よりも高い。例えば、処理装置の障害発生率の評価規格にて、高信頼度処理装置81Aの方が高性能処理装置80Aよりも高い信頼性を有する。
高性能処理装置80Aは、外界認識装置群82から入力(例えば、外界情報や診断情報)を受け、この入力に基づいて、自動運転中に車両Vがとるべき軌道を生成し、この軌道を高信頼度処理装置81Aに供給する。高信頼度処理装置81Aは、この軌道を実現するための各アクチュエータの操作量を決定し、アクチュエータ群83への指示を生成し、各アクチュエータを制御するECUへ供給する。
高信頼度処理装置81Aは、外界認識装置群82との通信路の通信状況及びアクチュエータ群83との通信路の通信状況を監視する監視部としても機能する。通信状況とは、接続先の装置の自己診断の結果や、接続先の装置と通信できない状況であることを含む。高信頼度処理装置81Aは、これらの通信状況に基づいて車両Vに関する機能低下を検出できる。すなわち、高信頼度処理装置81Aは、ECU20Aに接続されているアクチュエータ及び外界認識装置に関する機能低下を検出できる。高信頼度処理装置81Aはさらに、ECU21Bと、ECU21Bに接続されている外界認識装置との間の通信状況を監視してもよい。この場合に、高信頼度処理装置81Aは、ECU21Bに接続されている外界認識装置に関する機能低下を検出できる。
高信頼度処理装置81Aは、自動運転中に代替制御を行う制御部としても機能する。代替制御とは、自動運転から手動運転への切替が必要と判定された場合に行われる制御のことであり、通常の自動運転の制御に代替する制御である。この代替制御において、高信頼度処理装置81Aは、ECU20Aがカメラ31A及びライダ32Aから取得した情報(これらのセンサの検出情報)に基づいて、自身に接続されているアクチュエータ(電動パワーステアリング装置41A、油圧装置42A、パワープラント50)を用いて車両Vの走行を制御する。具体的に、高信頼度処理装置81Aは、自動運転走行を維持しつつ、車両Vの運転者に対して手動運転への切替を要求するための報知を行う。この報知に対して一定時間(例えば、4秒や15秒)反応がなかった場合に、高信頼度処理装置81Aは、車両Vを減速させつつ、車両Vを停止可能な位置を探す。高信頼度処理装置81A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、高信頼度処理装置81A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車両Vの停止を維持する。外界認識装置群82とECU21Bとを接続する通信路が正常である場合に、高信頼度処理装置81Aは、ECU20Aがカメラ31A及びライダ32Aから取得した情報と、ECU21Bがレーダ32Bから取得した情報とに基づいて、代替制御を行ってもよい。このように、レーダ32Bからの情報を更に利用することによって、代替制御の精度が向上する。また、高信頼度処理装置81Aは、カメラ31Bによる情報を用いなくてもよい。高信頼度処理装置81Aは、カメラ31Aからの情報を有しているので、カメラ31Bからの情報は大部分が重複する。このような重複する情報を利用しないことによって、通信データ量を低減できる。
ECU21BもECU20Aと同様に、高性能処理装置80Bと高信頼度処理装置81Bとを含む。高性能処理装置80Bの処理性能は、高信頼度処理装置81Bの処理性能よりも高い。高信頼度処理装置81Bの信頼性は、高性能処理装置80Bの信頼性よりも高い。高信頼度処理装置81Bは例えばASIL Dを満たし、高性能処理装置80Bは例えばASIL Bを満たす。
高性能処理装置80Bは、外界認識装置群82から入力(例えば、外界情報や診断情報)を受け、この入力に基づいて手動運転中の車両Vの走行の支援内容を決定し、この内容を高信頼度処理装置81Bに供給する。高信頼度処理装置81Bは、この支援を実現するための各アクチュエータの操作量を決定し、アクチュエータ群83への指示を生成し、各アクチュエータを制御するECUへ供給する。
高信頼度処理装置81Bは、外界認識装置群82との通信路の通信状況及びアクチュエータ群83との通信路の通信状況を監視する監視部としても機能する。高信頼度処理装置81Bは、これらの通信状況に基づいて車両Vに関する機能低下を検出できる。すなわち、高信頼度処理装置81Bは、ECU21Bに接続されているアクチュエータ及び外界認識装置に関する機能低下を検出できる。
高信頼度処理装置81Bは、自動運転中に代替制御を行う制御部としても機能する。この代替制御において、高信頼度処理装置81Bは、ECU21Bがカメラ31B及びレーダ32Bから取得した情報(これらのセンサの検出情報)に基づいて、自身に接続されているアクチュエータ(電動パワーステアリング装置41B、油圧装置42B)を用いて車両Vの走行を制御する。このように、本実施形態では、ECU20Aの高信頼度処理装置81Aと、ECU21Bの高信頼度処理装置81Bとの両方が監視部と代替制御を行う制御部として機能する。そのため、高い冗長性が実現される。
<制御例>
自動運転中のECU20A及びECU21Bによる車両Vの制御方法について説明する。まず、ECU20Aの高信頼度処理装置81Aが監視中の通信状況に基づいて車両Vに関する機能低下を検出したとする。この場合に、高信頼度処理装置81Aは、車両Vに関する機能低下を検出したことを高信頼度処理装置81Bに通知する。この通知を受けて、高信頼度処理装置81Bは、車両Vの代替制御を行う。上述のように、高信頼度処理装置81Bによる代替制御では、ECU21Bに接続されているアクチュエータ、すなわち電動パワーステアリング装置41B及び油圧装置42Bを用いて車両Vの走行が制御される。機能低下が検出されたアクチュエータを使用せずに代替制御を行うことによって、一層安全に車両Vを制御することが可能になる。
次に、ECU21Bの高信頼度処理装置81Bが監視中の通信状況に基づいて車両Vに関する機能低下を検出したとする。この場合に、高信頼度処理装置81Bは、車両Vに関する機能低下を検出したことを高信頼度処理装置81Aに通知する。この通知を受けて、高信頼度処理装置81Aは、車両Vの代替制御を行う。上述のように、高信頼度処理装置81Aによる代替制御では、ECU20Aに接続されているアクチュエータ、すなわち電動パワーステアリング装置41A、油圧装置42A及びパワープラント50を用いて車両Vの走行が制御される。機能低下が検出されたアクチュエータを使用せずに代替制御を行うことによって、一層安全に車両Vを制御することが可能になる。
ECU21Bは、ECU20Aによる代替制御の実行中に、ECU20Aへ入力された入力情報と、ECU20Aから出力された出力情報とを監視してもよい。入力情報は、例えば車両Vの状態に関する情報や、外界情報などである。出力情報は、例えば行動計画や、アクチュエータへの指令値などである。ECU21Bは、これらの入力情報及び出力情報に基づいて、ECU20Aによる代替制御の実行を抑制してもよい。例えば、ECU21Bは、現在出力されている出力情報と、同様の入力情報に対する過去の出力情報とを比較する。ECU21Bは、これらの出力情報が大きく異なる場合に代替制御が正常に機能していないと判断し、ECU20Aによる代替制御を終了させてもよい。このように動作することによって、代替制御の機能低下によって車両挙動が不安定化することを防止できる。同様に、ECU20Aは、ECU21Bによる代替制御の実行中に、ECU21Bへ入力された入力情報と、ECU21Bから出力された出力情報とを監視し、これらの入力情報及び出力情報に基づいて、ECU21Bによる代替制御の実行を抑制してもよい。
上記実施形態では、自動運転状態において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]
外界認識装置群(82)及びアクチュエータ群(83)を有する車両(V)の制御システム(1)であって、
前記車両の第1走行制御を行う第1走行制御手段(20A)と、
前記車両の第2走行制御を行う第2走行制御手段(21B)と、
前記第1走行制御手段が前記外界認識装置群と通信するための第1通信手段と、
前記第1走行制御手段が前記アクチュエータ群と通信するための第2通信手段と、
前記第2走行制御手段が前記外界認識装置群と通信するための第3通信手段と、
前記第2走行制御手段が前記アクチュエータ群と通信するための第4通信手段と、
を備え、
前記第1走行制御手段は、前記第1通信手段の通信状況及び前記第2通信手段の通信状況を監視する第1監視部(81A)を有し、
前記第2走行制御手段は、前記第3通信手段の通信状況及び前記第4通信手段の通信状況を監視する第2監視部(81B)を有し、
前記第1監視部又は前記第2監視部が監視中の通信状況に基づいて前記車両の機能低下を検出した場合に、前記第1走行制御手段と前記第2走行制御手段とのうちの少なくとも一方が代替制御を行うことを特徴とする制御システム。
この構成によれば、第1走行制御手段と第2走行制御手段との両方が車両の機能低下を検出でき代替制御を行うことができるので、車両の冗長性が向上する。
[構成2]
前記第1監視部が監視中の通信状況に基づいて前記車両に関する機能低下を検出した場合に、前記第2走行制御手段が代替制御を行い、
前記第2監視部が監視中の通信状況に基づいて前記車両に関する機能低下を検出した場合に、前記第1走行制御手段が代替制御を行うことを特徴とする構成1に記載の制御システム。
この構成によれば、機能低下を検出した走行制御手段とは別の走行制御手段で代替制御を行うことによって、一層安全に代替制御を実行できる。
[構成3]
前記第1走行制御手段は、前記第3通信手段が正常である場合に、前記第1走行制御手段が前記第1通信手段を通じて前記外界認識装置群から取得した情報と、前記第2走行制御手段が前記第3通信手段を通じて前記外界認識装置群から取得した情報とに基づいて前記代替制御を行うことを特徴とする構成2に記載の制御システム。
この構成によれば、代替制御を行う際に、活用できる外界認識装置を継続利用することによって、安定的な代替制御を実施できる。
[構成4]
前記外界認識装置群は、第1カメラと、第2カメラと、ライダと、レーダとを含み、
前記第1走行制御手段は、前記第1通信手段を通じて、前記第1カメラ及び前記ライダから情報を取得し、
前記第2走行制御手段は、前記第3通信手段を通じて、前記第2カメラ及び前記レーダから情報を取得し、
前記第1走行制御手段は、前記第3通信手段が正常である場合に、前記第1走行制御手段が前記第1通信手段を通じて前記第1カメラ及び前記ライダから取得した情報と、前記第2走行制御手段が前記第3通信手段を通じて前レーダから取得した情報とに基づいて前記代替制御を行い、前記第2カメラによる情報を用いないことを特徴とする構成3に記載の制御システム。
この構成によれば、重複する種別のセンサを利用しないことによってデータ通信量を低減しつつ、異なる種別のセンサであるレーダを継続利用することによって、安定的な代替制御を実施できる。
[構成5]
前記第1監視部は、前記第3通信手段の通信状況を更に監視することを特徴とする構成1乃至4の何れか1項に記載の制御システム。
この構成によれば、一方の走行制御手段によって、2系統の外界認識装置の両方を監視可能になる。
[構成6]
前記アクチュエータ群は、第1縦制御アクチュエータ(42A、50)と、第2縦制御アクチュエータ(42B)と、第1横制御アクチュエータ(41A、42A、50)と、第2横制御アクチュエータ(41B、42B)とを含み、
前記第1走行制御手段は、前記第1縦制御アクチュエータと前記第1横制御アクチュエータとのうちの少なくとも一方に接続され、
前記第2走行制御手段は、前記第2縦制御アクチュエータと前記第2横制御アクチュエータとのうちの少なくとも一方に接続されることを特徴とする構成1乃至5の何れか1項に記載の制御システム。
この構成によれば、一方の走行制御手段に接続されているアクチュエータに機能低下が発生した場合に、他方の走行制御手段に接続されているアクチュエータで代替制御を実行できる。
[構成7]
前記第1走行制御手段は、前記外界認識装置群から入力を受ける第1処理装置(80A)と、前記アクチュエータ群への指示を生成する第2処理装置(81A)とを含み、
前記第2走行制御手段は、前記外界認識装置群から入力を受ける第3処理装置(80B)と、前記アクチュエータ群への指示を生成する第4処理装置(81B)とを含み、
前記第1監視部は前記第2処理装置に含まれ、
前記第2監視部は前記第4処理装置に含まれることを特徴とする構成1乃至6の何れか1項に記載の制御システム。
この構成によれば、アクチュエータ群へ支持を生成する処理装置において機能低下を検出できる。
[構成8]
前記第1監視部は、前記車両に関する機能低下を検出したことを前記第2走行制御手段に通知し、
前記第2監視部は、前記車両に関する機能低下を検出したことを前記第1走行制御手段に通知することを特徴とする構成1乃至7の何れか1項に記載の制御システム。
この構成によれば、機能低下を相互に通知できる。
[構成9]
前記制御システムは、前記第1走行制御手段又は第2走行制御手段による代替制御の実行中に、前記代替制御を実行中の走行制御手段へ入力された入力情報と、当該走行制御手段から出力された出力情報とを監視する第3監視部を更に備え、
前記第3監視部は、前記入力情報及び前記出力情報に基づいて、前記第1走行制御手段又は第2走行制御手段による前記代替制御の実行を抑制することを特徴とする構成1乃至8の何れか1項に記載の制御システム。
この構成によれば、代替制御の入出力を監視することによって、代替制御の機能低下により車両挙動が不安定化することを防止できる。
[構成10]
前記第1走行制御手段と前記第2走行制御手段とのうちの少なくとも一方は、前記代替制御を行う前に、前記車両の運転者に運転交代を要求し、運転交代が行われない場合に前記代替制御を行い、前記代替制御において、前記車両を停止させることを特徴とする構成1乃至9の何れか1項に記載の制御システム。
この構成によれば、車両を安全な状態に移行できる。
[構成11]
構成1乃至10の何れか1項に記載の制御システム(1)と、
前記外界認識装置群(82)と、
前記アクチュエータ群(83)と
を備える車両(V)。
この構成によれば、冗長性が向上した車両が提供される。
[構成12]
外界認識装置群(82)及びアクチュエータ群(83)を有する車両(V)の制御方法であって、
前記車両は、
前記車両の第1走行制御を行う第1走行制御手段(20A)と、
前記車両の第2走行制御を行う第2走行制御手段(21B)と、
前記第1走行制御手段が前記外界認識装置群と通信するための第1通信手段と、
前記第1走行制御手段が前記アクチュエータ群と通信するための第2通信手段と、
前記第2走行制御手段が前記外界認識装置群と通信するための第3通信手段と、
前記第2走行制御手段が前記アクチュエータ群と通信するための第4通信手段と、
を備え、
前記制御方法は、
前記第1走行制御手段に含まれる第1監視部(81A)が、前記第1通信手段の通信状況及び前記第2通信手段の通信状況を監視する工程と、
前記第2走行制御手段に含まれる第2監視部(81B)が、前記第3通信手段の通信状況及び前記第4通信手段の通信状況を監視する工程と、
前記第1監視部又は前記第2監視部が監視中の通信状況に基づいて前記車両の機能低下を検出した場合に、前記第1走行制御手段と前記第2走行制御手段とのうちの少なくとも一方が代替制御を行う工程とを有することを特徴とする制御方法。
この構成によれば、第1走行制御手段と第2走行制御手段との両方が車両の機能低下を検出でき代替制御を行うことができるので、車両の冗長性が向上する。
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 (12)

  1. 外界認識装置群及びアクチュエータ群を有する車両の制御システムであって、
    前記車両の第1走行制御を行う第1走行制御手段と、
    前記車両の第2走行制御を行う第2走行制御手段と、
    前記第1走行制御手段が前記外界認識装置群と通信するための第1通信手段と、
    前記第1走行制御手段が前記アクチュエータ群と通信するための第2通信手段と、
    前記第2走行制御手段が前記外界認識装置群と通信するための第3通信手段と、
    前記第2走行制御手段が前記アクチュエータ群と通信するための第4通信手段と、
    を備え、
    前記第1走行制御手段は、前記第1通信手段の通信状況及び前記第2通信手段の通信状況を監視する第1監視部を有し、
    前記第2走行制御手段は、前記第3通信手段の通信状況及び前記第4通信手段の通信状況を監視する第2監視部を有し、
    前記第1監視部又は前記第2監視部が監視中の通信状況に基づいて前記車両の機能低下を検出した場合に、前記第1走行制御手段と前記第2走行制御手段とのうちの少なくとも一方が代替制御を行うことを特徴とする制御システム。
  2. 前記第1監視部が監視中の通信状況に基づいて前記車両に関する機能低下を検出した場合に、前記第2走行制御手段が代替制御を行い、
    前記第2監視部が監視中の通信状況に基づいて前記車両に関する機能低下を検出した場合に、前記第1走行制御手段が代替制御を行うことを特徴とする請求項1に記載の制御システム。
  3. 前記第1走行制御手段は、前記第3通信手段が正常である場合に、前記第1走行制御手段が前記第1通信手段を通じて前記外界認識装置群から取得した情報と、前記第2走行制御手段が前記第3通信手段を通じて前記外界認識装置群から取得した情報とに基づいて前記代替制御を行うことを特徴とする請求項2に記載の制御システム。
  4. 前記外界認識装置群は、第1カメラと、第2カメラと、ライダと、レーダとを含み、
    前記第1走行制御手段は、前記第1通信手段を通じて、前記第1カメラ及び前記ライダから情報を取得し、
    前記第2走行制御手段は、前記第3通信手段を通じて、前記第2カメラ及び前記レーダから情報を取得し、
    前記第1走行制御手段は、前記第3通信手段が正常である場合に、前記第1走行制御手段が前記第1通信手段を通じて前記第1カメラ及び前記ライダから取得した情報と、前記第2走行制御手段が前記第3通信手段を通じて前レーダから取得した情報とに基づいて前記代替制御を行い、前記第2カメラによる情報を用いないことを特徴とする請求項3に記載の制御システム。
  5. 前記第1監視部は、前記第3通信手段の通信状況を更に監視することを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項に記載の制御システム。
  6. 前記アクチュエータ群は、第1縦制御アクチュエータと、第2縦制御アクチュエータと、第1横制御アクチュエータと、第2横制御アクチュエータとを含み、
    前記第1走行制御手段は、前記第1縦制御アクチュエータと前記第1横制御アクチュエータとのうちの少なくとも一方に接続され、
    前記第2走行制御手段は、前記第2縦制御アクチュエータと前記第2横制御アクチュエータとのうちの少なくとも一方に接続されることを特徴とする請求項1乃至5の何れか1項に記載の制御システム。
  7. 前記第1走行制御手段は、前記外界認識装置群から入力を受ける第1処理装置と、前記アクチュエータ群への指示を生成する第2処理装置とを含み、
    前記第2走行制御手段は、前記外界認識装置群から入力を受ける第3処理装置と、前記アクチュエータ群への指示を生成する第4処理装置とを含み、
    前記第1監視部は前記第2処理装置に含まれ、
    前記第2監視部は前記第4処理装置に含まれることを特徴とする請求項1乃至6の何れか1項に記載の制御システム。
  8. 前記第1監視部は、前記車両に関する機能低下を検出したことを前記第2走行制御手段に通知し、
    前記第2監視部は、前記車両に関する機能低下を検出したことを前記第1走行制御手段に通知することを特徴とする請求項1乃至7の何れか1項に記載の制御システム。
  9. 前記制御システムは、前記第1走行制御手段又は第2走行制御手段による代替制御の実行中に、前記代替制御を実行中の走行制御手段へ入力された入力情報と、当該走行制御手段から出力された出力情報とを監視する第3監視部を更に備え、
    前記第3監視部は、前記入力情報及び前記出力情報に基づいて、前記第1走行制御手段又は第2走行制御手段による前記代替制御の実行を抑制することを特徴とする請求項1乃至8の何れか1項に記載の制御システム。
  10. 前記第1走行制御手段と前記第2走行制御手段とのうちの少なくとも一方は、前記代替制御を行う前に、前記車両の運転者に運転交代を要求し、運転交代が行われない場合に前記代替制御を行い、前記代替制御において、前記車両を停止させることを特徴とする請求項1乃至9の何れか1項に記載の制御システム。
  11. 請求項1乃至10の何れか1項に記載の制御システムと、
    前記外界認識装置群と、
    前記アクチュエータ群と
    を備える車両。
  12. 外界認識装置群及びアクチュエータ群を有する車両の制御方法であって、
    前記車両は、
    前記車両の第1走行制御を行う第1走行制御手段と、
    前記車両の第2走行制御を行う第2走行制御手段と、
    前記第1走行制御手段が前記外界認識装置群と通信するための第1通信手段と、
    前記第1走行制御手段が前記アクチュエータ群と通信するための第2通信手段と、
    前記第2走行制御手段が前記外界認識装置群と通信するための第3通信手段と、
    前記第2走行制御手段が前記アクチュエータ群と通信するための第4通信手段と、
    を備え、
    前記制御方法は、
    前記第1走行制御手段に含まれる第1監視部が、前記第1通信手段の通信状況及び前記第2通信手段の通信状況を監視する工程と、
    前記第2走行制御手段に含まれる第2監視部が、前記第3通信手段の通信状況及び前記第4通信手段の通信状況を監視する工程と、
    前記第1監視部又は前記第2監視部が監視中の通信状況に基づいて前記車両の機能低下を検出した場合に、前記第1走行制御手段と前記第2走行制御手段とのうちの少なくとも一方が代替制御を行う工程とを有することを特徴とする制御方法。
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