WO2016194157A1 - 車両制御装置及び車両制御方法 - Google Patents

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actuator
vehicle control
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PCT/JP2015/065982
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三浦　雅博
出口　欣高
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日産自動車株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a vehicle control device and a vehicle control method.
  • Patent Document 1 Conventionally, a technique for changing driving support in response to an actuator failure is known (Patent Document 1).
  • Patent Document 1 when an actuator failure is detected, the influence of the failure on the safety contribution rate is calculated, and the driving support is changed based on the calculation result.
  • Patent Document 1 the technique of changing the driving support after detecting a failure as in Patent Document 1 cannot cope with a case where the vehicle cannot already travel safely when a failure occurs in the actuator.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a vehicle control device and a vehicle control method that enable automatic driving while ensuring safety for a certain period of time even if a failure occurs in an actuator. It is to be.
  • a vehicle control device includes a surrounding information detection unit that detects surrounding information of a vehicle, and a traveling state detection unit that detects a traveling state of the vehicle. The detected surrounding information and the traveling state are set in advance. Controlling the automatic driving of the vehicle based on the upper action plan to the destination and the lower action plan for controlling at least one of the vehicle speed target value and the steering target value to achieve the upper action plan, Of the actuator means used for automatic driving of the vehicle with a redundant configuration, the compensation range of the upper action plan is calculated so that it can run in a state where the ability of one actuator means is reduced, and the higher compensation range is calculated. Limit action plans.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a vehicle control device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating the detection range of the sensor group according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a redundant configuration of the actuator according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of traveling control according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining another example of traveling control according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a flowchart for explaining an operation example of the vehicle control apparatus according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a schematic configuration diagram of a vehicle control device according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a flowchart for explaining an operation example of the vehicle control device according to the second embodiment of the present invention.
  • the vehicle control apparatus 1 With reference to FIG. 1, the structure of the vehicle control apparatus 1 which concerns on 1st Embodiment of this invention is demonstrated.
  • the vehicle control device 1 is applied to a vehicle having an automatic driving function.
  • the vehicle control apparatus 1 includes a GPS receiver 10, a user input unit 20, a map database 30 in which map information such as road information and facility information is stored, a sensor group 40, and sensors.
  • the group 50, the traveling control unit 60, a steering actuator 80 having a redundant configuration, an accelerator pedal actuator 81, and a brake actuator 82 having a redundant configuration are provided.
  • the GPS receiver 10 detects the current location of the vehicle on the ground by receiving radio waves from an artificial satellite.
  • the GPS receiver 10 outputs the detected current position of the host vehicle to the travel control unit 60.
  • the user input unit 20 is a device for a driver or a passenger to input various information, and displays a screen for setting a destination, for example, on the display.
  • the user input unit 20 outputs information input by the driver or the occupant to the travel control unit 60.
  • Sensor group 40 is a plurality of sensors that are installed in the host vehicle and detect the surrounding information of the host vehicle.
  • the sensor group 40 includes cameras 41 and 42, an around view camera 43, and laser range finders 44, 45, 46, and 47.
  • the functions and detection ranges of these sensors will be described with reference to FIG.
  • the cameras 41 and 42 are cameras having an image sensor such as a CCD (charge-coupled device) or a CMOS (complementary metal oxide semiconductor), and photograph the front of the host vehicle. More specifically, the camera 41 is a camera that detects obstacles (pedestrians, bicycles, two-wheeled vehicles, other vehicles, etc.) and traffic lights existing in front of the host vehicle, and the detection range is a detection range 41a shown in FIG. is there.
  • the camera 41 has an image processing function, and detects information indicating the relationship between the detected front obstacle and the host vehicle, for example, speed and position information of the front obstacle based on the host vehicle, The position, size, and color of the signal light can be detected.
  • the camera 42 is a camera that captures a distance farther than the camera 41, and detects an obstacle present in the distance.
  • the detection range of the camera 42 is a detection range 42a shown in FIG.
  • the camera 42 also has an image processing function, and can detect information indicating the relationship between the obstacle in the far distance and the host vehicle.
  • the around view camera 43 is composed of a total of four cameras installed at the front, rear, and side of the host vehicle, and detects the white line in the vicinity of the host vehicle, other vehicles in the adjacent lane, and the like.
  • the detection range of the around view camera 43 is a detection range 43a shown in FIG.
  • Laser range finders 44 to 47 are installed on the front right side, front left side, rear right side, and rear left side of the host vehicle, respectively, on the right front side, left front side, right rear side, and left rear side of the host vehicle. Detect obstacles to be detected. Specifically, the laser range finders 44 to 47 scan the laser beam within a certain angle range, receive the reflected light at that time, and detect the time difference between the laser emission time and the light reception time of the reflected light. The distance and angle between the vehicle and the obstacle are detected. The detection ranges of the laser range finders 44 to 47 are detection ranges 44a to 47a shown in FIG. 2, respectively.
  • Sensor group 40 outputs the detected information to travel control unit 60.
  • the sensor which comprises the sensor group 40 is not restricted to said thing, For example, you may use a laser sensor, a millimeter wave radar, an ultrasonic sensor, etc.
  • the sensor group 50 (running state detection means) is a plurality of sensors that are installed in the host vehicle and detect information related to the running state of the host vehicle.
  • the sensor group 50 includes a vehicle speed sensor 51, a battery sensor 52, a lateral acceleration sensor 53, and a longitudinal acceleration sensor 54.
  • the vehicle speed sensor 51 detects the speed of the host vehicle from the number of rotations of the wheels, and outputs the detected speed to the driving action plan compensation range calculation unit 65.
  • the battery sensor 52 detects a charge amount (SOC: state of charge) of a battery provided in the host vehicle, and outputs the detected charge amount to the driving action plan compensation range calculation unit 65.
  • SOC state of charge
  • the lateral acceleration sensor 53 detects the lateral acceleration of the host vehicle (the lateral acceleration of the vehicle) and outputs the detected lateral acceleration to the driving action plan compensation range calculation unit 65.
  • the longitudinal acceleration sensor 54 detects the longitudinal acceleration of the host vehicle, and outputs the detected longitudinal acceleration to the driving action plan compensation range calculation unit 65.
  • the travel control unit 60 (travel control means) includes a steering actuator 80, an accelerator pedal actuator 81, a brake based on information acquired from the GPS receiver 10, the user input unit 20, the map database 30, the sensor group 40, and the sensor group 50.
  • the actuator 82 (hereinafter simply referred to as various actuators) is controlled to realize automatic operation.
  • the map database 30 may be stored in a car navigation device mounted on a vehicle, or may be stored on a server. When the map database 30 is stored on the server, the traveling control unit 60 can acquire map information at any time by communication.
  • the traveling control unit 60 is a computer including, for example, a CPU, a ROM, a RAM, a data bus connecting them, and an input / output interface.
  • the CPU performs predetermined processing according to a program stored in the ROM.
  • the travel control unit 60 includes a destination setting unit 61, a travel route determination unit 62, a travel environment recognition unit 63, a driving action plan determination unit 64, a driving action plan compensation range calculation unit 65, and a plan value restriction unit 66. And a vehicle control policy determination unit 67 and a vehicle control unit 68.
  • the destination setting unit 61 sets a destination based on information acquired from the user input unit 20. Then, the destination setting unit 61 outputs the set destination to the travel route determination unit 62.
  • the travel route determination unit 62 determines from the current location to the destination. Determine the best driving route.
  • the optimal travel route is, for example, a route that can reach the destination from the current location in the shortest distance or the shortest time.
  • the travel route determination unit 62 outputs the determined travel route to the driving action plan determination unit 64. Note that the travel route determined by the travel route determination unit 62 is a route including the travel lane level.
  • the traveling environment recognition unit 63 recognizes the traveling environment around the host vehicle based on the information acquired from the sensor group 40.
  • the traveling environment includes, for example, the presence or absence of other vehicles, the position of white lines, the presence or absence of traffic lights, the presence or absence of pedestrian crossings, the presence or absence of pedestrians, road signs, and road surface conditions.
  • the driving environment recognition unit 63 outputs information regarding the recognized driving environment to the driving action plan determination unit 64 and the driving action plan compensation range calculation unit 65.
  • the driving action plan determination unit 64 determines the driving action plan in real time during driving based on the driving route acquired from the driving route determination unit 62 and the information acquired from the driving environment recognition unit 63.
  • the driving action plan of the present invention is a plan relating to how many meters before the intersection, for example, in the scene of turning right at an intersection existing ahead, the lane change to the right turn lane. Further, since the driving action plan determination unit 64 determines the driving action plan in real time during traveling, in the example of the right turn at this intersection, when the right turn lane is crowded, the lane change described above is performed to improve safety. It is possible to plan to change lanes to the right turn lane further before the point. In addition, the driving action plan determination unit 64 calculates the acceleration / deceleration start position, the lane change start position, and the like as position information, and outputs the calculated position information to the plan value restriction unit 66.
  • the driving action plan compensation range calculation unit 65 calculates the compensation range of the driving action plan based on the information acquired from the driving environment recognition unit 63 and the sensor group 50. Specifically, the driving action plan compensation range calculation unit 65 is based on information on the own vehicle position, traffic lights existing around the own vehicle, other vehicles, pedestrians, etc., information on the traveling road surface state and the traveling state of the own vehicle. Thus, a driving action plan compensation range that can ensure safety when one of the actuators having a redundant configuration has an abnormality (such as a reduction or failure in driving ability or braking ability) is calculated.
  • an abnormality such as a reduction or failure in driving ability or braking ability
  • the compensation range of the driving action plan is a position range, and specifically, a position where safety can be ensured even if acceleration / deceleration control or steering control is started when an abnormality occurs in one actuator. It is a range.
  • the driving action plan compensation range calculation unit 65 calculates position information related to the compensation range of the driving action plan, and outputs information obtained by collecting the position information to the plan value restriction unit 66 as a calculated value.
  • the plan value restricting unit 66 (higher action plan restricting means) restricts or changes the plan value acquired from the driving action plan determining unit 64 based on the calculation result acquired from the driving action plan compensation range calculating unit 65, and restricts it.
  • the driving action plan after or after the change is output to the vehicle control policy determination unit 67.
  • the vehicle control policy determination unit 67 determines the control policy of the own vehicle based on the driving action plan acquired from the plan value restriction unit 66.
  • the control policy is a vehicle speed target value or a steering target value for achieving a driving action plan.
  • the vehicle speed target value and the steering target value are explained by taking the above-mentioned right turn of the intersection as an example.
  • vehicle control policy determination unit 67 outputs the determined control policy to vehicle control unit 68.
  • the vehicle control unit 68 outputs a control signal to various actuators according to the control policy acquired from the vehicle control policy determination unit 67 and controls the various actuators. Thereby, automatic traveling is realized.
  • the driving route to the destination and the driving action plan corresponding to the driving route are referred to as a higher-level action plan.
  • an action plan that controls at least one of the vehicle speed target value and the steering target value in order to achieve the upper action plan is referred to as a lower action plan.
  • the steering actuator 80 includes a steering reaction force generation motor 80a (steering motor) and a rack assist motor 80b (rack motor).
  • the steering reaction force generating motor 80a is installed on the steering side
  • the rack assisting motor 80b is installed on the rack side.
  • the steering reaction force generation motor 80a and the rack assist motor 80b operate in a standby system or a parallel operation system, and have a redundant configuration that functions as a backup performance so that safety can be compensated even if one of them fails. .
  • the brake actuator 82 includes a friction brake assist motor 82a (friction brake), a drive motor 82b that functions as a regenerative cooperative brake, and a parking brake 82c.
  • the friction brake assist motor 82a, the drive motor 82b, and the parking brake 82c operate in a standby system or a parallel operation system, and have a redundant configuration that functions as a backup performance so that safety can be compensated even if one of them fails. Yes.
  • the driving action plan determining unit 64 starts to decelerate at a deceleration start position P1 as a driving action plan. Decide on a plan.
  • the deceleration start position P1 is a deceleration start position at which the vehicle can stop at the stop position when the friction brake assist motor 82a, the drive motor 82b, and the parking brake 82c are all operating normally.
  • a regenerative cooperative brake (hereinafter referred to as a regenerative cooperative brake) by the drive motor 82b.
  • a regenerative cooperative brake (hereinafter referred to as a regenerative cooperative brake) by the drive motor 82b.
  • the driving action plan compensation range calculation unit 65 is configured so that even if one of the redundant brake actuators 82, for example, the friction brake assisting motor 82a fails, the driving action plan can be stopped at the stop position only by the regenerative cooperative brake.
  • the compensation range is calculated.
  • the driving action plan compensation range calculation unit 65 calculates a deceleration start position P2 for starting deceleration before the intersection from the deceleration start position P1 so that the vehicle can stop at the stop position with only the regenerative cooperative brake.
  • the driving action plan compensation range calculation unit 65 can calculate the deceleration start position P2 from the current vehicle speed, the distance to the stop position, and the regenerative cooperative braking force.
  • the driving action plan compensation range calculating unit 65 outputs the calculated deceleration start position P2 (calculated value) to the planned value limiting unit 66. Then, the plan value limiting unit 66 limits the driving action plan so as to start deceleration at the deceleration start position P2. By limiting the driving action plan in this way, the driving action plan does not change even if the friction brake assist motor 82a actually breaks down, so that the host vehicle does not get stuck or stop suddenly. As a result, even if the friction brake assist motor 82a actually breaks down, the vehicle can be stopped at the stop position, and automatic driving that ensures safety for a certain period of time becomes possible.
  • the driving action plan compensation range calculation unit 65 may calculate a deceleration start position at which the vehicle can stop at the stop position with only the friction brake assist motor 82a. As a result, even if the drive motor 82b actually breaks down, the vehicle can be stopped at the stop position, and automatic driving that ensures safety for a certain period of time becomes possible.
  • the driving action plan compensation range calculation unit 65 sets the compensation range of the driving action plan assuming that the braking ability of the friction brake assist motor 82a is reduced (for example, only 50% output in normal operation can be output). You may calculate. In addition, the driving action plan compensation range calculation unit 65 may set a deceleration start position according to backup performance so that an emergency stop is possible when a pedestrian jumps out.
  • the driving action plan Compensation range calculation unit 65 allows the inter-vehicle distance between host vehicle M1 and other vehicle M2 (the distance from position P3 to other vehicle M2) with respect to the deceleration of other vehicle M2 to be avoided only by rack assist motor 80b. Determine whether it is a distance.
  • the driving action plan compensation range calculation unit 65 may estimate the time until the lane change of the host vehicle M1 is completed (the estimated vehicle slip angle is obtained and the time until one lane is moved is estimated.
  • the time is hereinafter referred to simply as lane change time) and the inter-vehicle time of the other vehicle M2 is compared.
  • the driving action plan compensation range calculation unit 65 determines that the rack assist motor 80b alone cannot pass. In this case, the traveling control unit 60 starts deceleration.
  • the driving action plan compensation range calculation unit 65 determines that it can be overtaken only by the rack assist motor 80b. In this case, the traveling control unit 60 starts overtaking.
  • the driving action plan does not change even if the steering reaction force generation motor 80a actually breaks down, so that the own vehicle does not get stuck or stop suddenly, and is decelerated or overtaken. It can be performed. That is, even if the steering reaction force generation motor 80a actually fails, an automatic driving that ensures safety for a certain period of time is possible.
  • the driving action plan compensation range calculation unit 65 may determine whether or not only the steering reaction force generation motor 80a can be overtaken. In addition, the driving action plan compensation range calculation unit 65 may check whether or not the other vehicle M3 or the other vehicle M4 existing in the vicinity can be overtaken by checking the running state (speed or acceleration).
  • step S101 the destination setting unit 61 sets the destination input by the driver or the occupant.
  • step S102 the travel route determination unit 62 acquires map information from the map database 30.
  • step S ⁇ b> 103 the travel route determination unit 62 acquires information from the sensor group 40.
  • step S104 the travel route determination unit 62 acquires the current location of the host vehicle from the GPS receiver 10.
  • step S105 the travel route determination unit 62 determines the first travel route based on the destination, the map information, and the current location.
  • step S106 the traveling environment recognition unit 63 acquires information from the sensor group 40 and recognizes the traveling environment.
  • step S107 the driving action plan determination unit 64 determines a driving action plan based on the driving route determined in step S105 and the driving environment recognized in step S106.
  • step S108 the driving action plan compensation range calculation unit 65 calculates a driving action plan compensation range that can ensure safety when an abnormality occurs in one of the actuators having a redundant configuration.
  • step S109 the planned value limiting unit 66 limits the driving action plan based on the calculated planned value in step 108.
  • step S110 the vehicle control policy determination unit 67 determines the vehicle control policy based on the driving action plan restricted in step S109.
  • step S111 the vehicle control unit 68 controls various actuators based on the vehicle control policy.
  • step S112 the traveling control unit 60 determines whether the destination has been reached using the current location acquired from the GPS receiver 10. If the destination has been reached (Yes in step S114), a series of processing ends. On the other hand, if the destination has not been reached (No in step S114), the process returns to step S102.
  • the vehicle control device 1 determines a travel route to a preset destination, and determines a driving action plan corresponding to the travel route based on the traveling state of the host vehicle and the surrounding traveling environment.
  • the vehicle control device 1 calculates the compensation range of the driving action plan so as to be able to run even in a state where one driving ability or braking ability of the actuator having the redundant configuration is lowered, and restricts the driving action plan.
  • the driving action plan does not change even if the driving ability or braking ability of one actuator is reduced, so that the host vehicle does not get stuck or stop suddenly, and automatic driving that ensures safety for a certain period of time becomes possible. .
  • the vehicle control device 1 calculates the compensation range of the driving action plan so that the vehicle can run even if one of the actuators having a redundant configuration fails, and limits the driving action plan. As a result, the driving action plan does not change even if one actuator breaks down, so that the host vehicle does not get stuck or stop suddenly, and automatic driving that ensures safety for a certain period of time becomes possible.
  • the vehicle control device 1 includes a brake actuator 82 having a redundant configuration. As a result, even if one brake actuator fails, the driving action plan does not change, so that the own vehicle does not get stuck or stop suddenly, and automatic driving that ensures safety for a certain period of time becomes possible.
  • the vehicle control device 1 includes a steering actuator 80 having a redundant configuration. As a result, even if one steering actuator fails, the driving action plan does not change, so that the own vehicle does not get stuck or stop suddenly, and automatic driving that ensures safety for a certain period of time becomes possible.
  • the brake actuator 82 includes a friction brake assisting motor 82a, a driving motor 82b that functions as a regenerative cooperative brake, and a parking brake 82c. As described above, since the brake actuator 82 has a redundant configuration, the driving action plan does not change even if one brake actuator fails, so that the host vehicle does not get stuck or stop suddenly. Driving is possible.
  • the steering actuator 80 includes a steering reaction force generation motor 80a and a rack assist motor 80b. As described above, since the steering actuator 80 has a redundant configuration, the driving action plan does not change even if one actuator breaks down, so that the host vehicle does not get stuck or stop suddenly, and automatic driving that ensures safety for a certain period of time. Is possible.
  • the second embodiment is different from the first embodiment in that the traveling control unit 60 further includes a vehicle control policy compensation range calculation unit 69 and a target value restriction unit 70.
  • the description of the same components as those in the first embodiment will be omitted by citing the reference numerals, and the following description will focus on the differences.
  • the vehicle control policy compensation range calculation unit 69 (subordinate action plan compensation range calculation means) compensates for the vehicle control policy based on the information acquired from the traveling environment recognition unit 63 and the sensor group 50 and the information acquired from the vehicle control unit 68. Calculate the range. Specifically, the vehicle control policy compensation range calculation unit 69 is based on information on the own vehicle position, traffic lights existing around the own vehicle, other vehicles, pedestrians, etc., information on the traveling road surface state and the traveling state of the own vehicle. Thus, a compensation range (vehicle speed target value and steering target value) of the vehicle control policy that can ensure safety when an abnormality occurs in one actuator among the actuators having a redundant configuration is calculated. Then, the driving action plan compensation range calculation unit 65 outputs the vehicle speed target value and the steering target value to the target value restriction unit 70 as a calculation result.
  • the target value limiting unit 70 (subordinate action plan limiting means) is based on the vehicle speed target value and steering target value acquired from the vehicle control policy compensation range calculation unit 69, and the control policy (vehicle speed target) acquired from the vehicle control policy determination unit 67. Value or steering target value) is restricted or changed, and the control policy after the restriction or after the change is output to the vehicle control unit 68.
  • the driving action plan is set to start deceleration at the deceleration start position P ⁇ b> 2 so that the vehicle can stop at the stop position with only the regenerative cooperative brake.
  • the regeneration amount of the regenerative cooperative brake is generally designed to ensure about 0.15 to 0.20 G, the regenerative cooperative brake cannot be expected when the vehicle speed is around 7 km / h. Therefore, the vehicle control policy compensation range calculation unit 69 monitors the vehicle speed during deceleration, and calculates the vehicle speed target value so that the vehicle speed becomes 7 km / h or less near 2 m before the stop line.
  • the vehicle control policy compensation range calculation unit 69 outputs a command to the target value limiting unit 70 to stop using the parking brake 82c when the own vehicle approaches 2 m near the stop line.
  • the regenerative cooperative brake and the parking brake 82c can be used to more reliably stop the vehicle at the stop position, thereby enabling safer automatic driving. .
  • the vehicle control policy compensation range calculation unit 69 can turn only with the rack assist motor 80b, that is, does not swell out even if the steering reaction force generation motor 80a fails.
  • the lateral acceleration is limited in advance.
  • the steering reaction force generation motor 80a actually fails, the driving action plan and the vehicle control policy do not change, so that the host vehicle can be overtaken without stopping or making an emergency stop. That is, even if the steering reaction force generation motor 80a actually fails, an automatic driving that ensures safety for a certain period of time is possible.
  • steps S201 to S210 and S214 are the same as the operations in steps S101 to S110 and S112 in FIG. 5, respectively, and thus detailed description thereof will be omitted, and only an operation example different from that in FIG. 5 will be described. .
  • step S211 the vehicle control policy compensation range calculation unit 69 calculates a vehicle control policy compensation range that can ensure safety when an abnormality occurs in one of the actuators having a redundant configuration.
  • step S212 the target value limiting unit 70 limits the vehicle control policy based on the calculation result (vehicle speed target value or steering target value) in step S211.
  • step S213 the vehicle control unit 68 controls various actuators based on the vehicle control policy restricted in step S212.
  • the vehicle control device 2 determines a travel route to a preset destination, and determines a driving action plan corresponding to the travel route based on the traveling state of the vehicle and the surrounding traveling environment.
  • the vehicle control device 1 calculates the compensation range of the driving action plan so as to be able to run even in a state where one driving ability or braking ability of the actuator having the redundant configuration is lowered, and restricts the driving action plan.
  • the vehicle control device 2 calculates a compensation range (vehicle speed target value and steering target value) of a vehicle control policy that can ensure safety when an abnormality occurs in one of the actuators having a redundant configuration, The vehicle control policy is limited based on the calculation result.
  • the driving action plan and the vehicle control policy are limited, but the travel route may be limited.
  • the travel route may be limited.
  • the road gradient (downhill) information registered in the map database 30 do not pass a route having a road gradient that exceeds the compensation performance of various actuators such as the maximum amount of regenerative cooperative braking. You may limit your travel route.
  • the driving action plan or vehicle control policy is restricted, even if one actuator fails, the vehicle does not get stuck or stop suddenly, and automatic driving that ensures safety for a certain period of time is possible. Become.

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Abstract

　車両の周辺情報を検知する周辺情報検知手段（４０～４７）と、車両の走行状態を検知する走行状態検知手段（５１～５４）と、周辺情報検知手段（４０～４７）によって検知された周辺情報と、走行状態検知手段（５１～５４）によって検知された走行状態と、予め設定された目的地までの上位行動計画と、上位行動計画を達成するために車速目標値及び操舵目標値のうち少なくとも一つを制御する下位行動計画とに基づいて車両の自動走行を制御する走行制御手段（６０）と、冗長構成をもち、車両の自動走行に用いられるアクチュエータ手段（８０，８２）と、１つのアクチュエータ手段の能力が低下した状態で走行可能となるように上位行動計画の補償範囲を演算する上位行動計画補償範囲演算手段（６５）と、上位行動計画補償範囲演算手段（６５）によって演算された補償範囲で上位行動計画を制限する上位行動計画制限手段（６６）とを備える。

Description

車両制御装置及び車両制御方法
　本発明は、車両制御装置及び車両制御方法に関する。
　従来より、アクチュエータの故障に応じて運転支援を変更する技術が知られている（特許文献１）。特許文献１では、アクチュエータの故障を検出した場合に、その故障が安全寄与率に与える影響を演算し、演算結果に基づいて運転支援を変更する。
特開２０１１－２１００９５号公報
　しかしながら、特許文献１のように故障を検出してから運転支援を変更する技術ではアクチュエータに故障が発生した時点ですでに車両が安全に走行できないケースに対応できない。
　本発明は、上記問題に鑑みて成されたものであり、その目的は、アクチュエータに故障が発生しても一定時間安全性を担保した自動運転が可能となる車両制御装置及び車両制御方法を提供することである。
　本発明の一態様に係る車両制御装置は、車両の周辺情報を検知する周辺情報検知手段と、車両の走行状態を検知する走行状態検知手段と備え、検知した周辺情報及び走行状態と、予め設定された目的地までの上位行動計画と、前記上位行動計画を達成するために車速目標値及び操舵目標値のうち少なくとも一つを制御する下位行動計画とに基づいて車両の自動走行を制御し、冗長構成をもち、車両の自動走行に用いられるアクチュエータ手段のうち、１つのアクチュエータ手段の能力が低下した状態で走行可能となるように上位行動計画の補償範囲を演算し、演算した補償範囲で上位行動計画を制限する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る車両制御装置の概略構成図である。 図２は、本発明の第１実施形態に係るセンサ群の検知範囲を説明する図である。 図３は、本発明の第１実施形態に係るアクチュエータの冗長構成を説明する図である。 図４は、本発明の第１実施形態に係る走行制御例を説明する図である。 図５は、本発明の第１実施形態に係る他の走行制御例を説明する図である。 図６は、本発明の第１実施形態に係る車両制御装置の一動作例を説明するフローチャートである。 図７は、本発明の第２実施形態に係る車両制御装置の概略構成図である。 図８は、本発明の第２実施形態に係る車両制御装置の一動作例を説明するフローチャートである。
　以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。図面の記載において同一部分には同一符号を付して説明を省略する。
［第１実施形態］
　図１を参照して、本発明の第１実施形態に係る車両制御装置１の構成を説明する。車両制御装置１は、自動運転機能を有する車両に適用される。図１に示すように、車両制御装置１は、ＧＰＳ受信機１０と、ユーザ入力部２０と、道路情報や施設情報などの地図情報が記憶されている地図データベース３０と、センサ群４０と、センサ群５０と、走行制御部６０と、冗長構成をもつステアリングアクチュエータ８０と、アクセルペダルアクチュエータ８１と、冗長構成をもつブレーキアクチュエータ８２とを備える。
　ＧＰＳ受信機１０は、人工衛星からの電波を受信することにより、地上における自車両の現在地を検知する。ＧＰＳ受信機１０は、検知した自車両の現在地を走行制御部６０に出力する。
　ユーザ入力部２０は、運転者又は乗員が各種の情報を入力するための装置であって、例えば目的地を設定するための画面をディスプレイに表示する。ユーザ入力部２０は、運転者又は乗員によって入力された情報を走行制御部６０に出力する。
　センサ群４０（周辺情報検知手段）は、自車両に設置され、自車両の周辺情報を検知する複数のセンサである。具体的に、センサ群４０は、カメラ４１，４２、アラウンドビューカメラ４３、レーザレンジファインダー４４，４５，４６，４７から構成される。ここで、図２を参照しながら、これらのセンサの機能と検知範囲を説明する。
　カメラ４１，４２は、ＣＣＤ（ｃｈａｒｇｅ－ｃｏｕｐｌｅｄ　ｄｅｖｉｃｅ）やＣＭＯＳ（ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ　ｍｅｔａｌ　ｏｘｉｄｅ　ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）などの撮像素子を有したカメラであり、自車両の前方を撮影する。より詳しくは、カメラ４１は、自車両前方に存在する障害物（歩行者、自転車、二輪車、他車両など）や信号機を検知するカメラであり、その検知範囲は、図２に示す検知範囲４１ａである。カメラ４１は、画像処理機能を有しており、検知した前方障害物と自車両との関係を示す情報、例えば自車両を基準とした前方障害物の速度や位置情報を検知したり、信号機の位置、大きさ、信号灯の色を検知したりすることができる。
　また、カメラ４２は、カメラ４１より前遠方を撮影するカメラであり、前遠方に存在する障害物を検知する。カメラ４２の検知範囲は、図２に示す検知範囲４２ａである。カメラ４２も、カメラ４１と同様に画像処理機能を有しており、前遠方の障害物と自車両との関係を示す情報を検知することができる。
　アラウンドビューカメラ４３は、自車両の前方と後方、及び側方に設置される合計４台のカメラで構成され、自車近傍の白線や隣接車線の他車両などを検知する。アラウンドビューカメラ４３の検知範囲は、図２に示す検知範囲４３ａである。
　レーザレンジファインダー４４～４７は、それぞれ自車両の前方右側、前方左側、後方右側、後方左側に設置され、それぞれ自車両の右前側方、左前側方、右後側方、左後側方に存在する障害物などを検知する。具体的にレーザレンジファインダー４４～４７は、レーザ光をある角度範囲内で走査し、その時の反射光を受光して、レーザ発射時点と反射光の受光時点との時間差を検知することにより、自車両と障害物との距離や角度を検知する。レーザレンジファインダー４４～４７の検知範囲は、それぞれ図２に示す検知範囲４４ａ～４７ａである。
　センサ群４０は、検知した情報を走行制御部６０に出力する。なお、センサ群４０を構成するセンサは上記のものに限られず、例えばレーザセンサやミリ波レーダ、超音波センサなどを用いてもよい。
　図１に戻って、車両制御装置１の構成の続きを説明する。
　センサ群５０（走行状態検知手段）は、自車両に設置され、自車両の走行状態に関する情報を検知する複数のセンサである。具体的に、センサ群５０は、車速センサ５１、バッテリセンサ５２、横加速度センサ５３、前後加速度センサ５４から構成される。
　車速センサ５１は、車輪の回転数から自車両の速度を検知し、検知した速度を運転行動計画補償範囲演算部６５に出力する。
　バッテリセンサ５２は、自車両に設けられたバッテリの充電量（ＳＯＣ：ｓｔａｔｅ　ｏｆ　ｃｈａｒｇｅ）を検知し、検知した充電量を運転行動計画補償範囲演算部６５に出力する。
　横加速度センサ５３は、自車両の横加速度（車両の左右方向の加速度）を検知し、検知した横加速度を運転行動計画補償範囲演算部６５に出力する。
　前後加速度センサ５４は、自車両の前後加速度を検知し、検知した前後加速度を運転行動計画補償範囲演算部６５に出力する。
　走行制御部６０（走行制御手段）は、ＧＰＳ受信機１０、ユーザ入力部２０、地図データベース３０、センサ群４０、センサ群５０から取得した情報に基づいて、ステアリングアクチュエータ８０、アクセルペダルアクチュエータ８１、ブレーキアクチュエータ８２（以下、単に各種アクチュエータという）を制御して、自動運転を実現する。なお、地図データベース３０は、車両に搭載されるカーナビゲーション装置に記憶されていてもよいし、サーバ上に記憶されていてもよい。地図データベース３０がサーバ上に記憶されている場合、走行制御部６０は、通信により随時地図情報を取得することができる。また、走行制御部６０は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭおよびそれらを接続するデータバスと入出力インターフェースから構成されるコンピュータであり、ＲＯＭに格納されたプログラムに従い、ＣＰＵが所定の処理を行う。
　走行制御部６０は、目的地設定部６１と、走行ルート決定部６２と、走行環境認識部６３と、運転行動計画決定部６４と、運転行動計画補償範囲演算部６５と、計画値制限部６６と、車両制御方針決定部６７と、車両制御部６８を備える。
　目的地設定部６１は、ユーザ入力部２０から取得した情報に基づいて目的地を設定する。そして、目的地設定部６１は、設定した目的地を走行ルート決定部６２に出力する。
　走行ルート決定部６２は、目的地設定部６１から取得した目的地と、ＧＰＳ受信機１０から取得した自車両の現在地と、地図データベース３０から取得した地図情報とに基づいて、現在地から目的地までの最適な走行ルートを決定する。最適な走行ルートとは、例えば現在地から目的地まで最短距離又は最短時間で到達できるルートである。走行ルート決定部６２は、決定した走行ルートを運転行動計画決定部６４に出力する。なお、走行ルート決定部６２が決定する走行ルートは、走行車線レベルを含むルートである。
　走行環境認識部６３は、センサ群４０から取得した情報に基づいて、自車周辺の走行環境を認識する。走行環境とは、例えば、他車両の有無、白線の位置、信号機の有無、横断歩道の有無、歩行者の有無、道路上の標識、路面状況などである。走行環境認識部６３は、認識した走行環境に関する情報を運転行動計画決定部６４と運転行動計画補償範囲演算部６５に出力する。
　運転行動計画決定部６４は、走行ルート決定部６２から取得した走行ルートと走行環境認識部６３から取得した情報に基づいて、運転行動計画を走行中にリアルタイムで決定する。本発明の運転行動計画とは、例えば前方に存在する交差点を右折するシーンにおいて、交差点の手前何ｍ地点で右折レーンに車線変更するかに関する計画である。さらに、運転行動計画決定部６４は、走行中にリアルタイムで運転行動計画を決定するため、この交差点右折の例において、右折レーンが混み合っている場合には、安全性向上のため上記した車線変更地点よりさらに手前で右折レーンに車線変更するように計画することができる。また、運転行動計画決定部６４は、加減速開始位置や車線変更開始位置などを位置情報を計算値として演算し計画値制限部６６に出力する。
　運転行動計画補償範囲演算部６５（上位行動計画補償範囲演算手段）は、走行環境認識部６３及びセンサ群５０から取得した情報に基づいて、運転行動計画の補償範囲を演算する。具体的には、運転行動計画補償範囲演算部６５は、自車位置や自車の周囲に存在する信号機、他車両、歩行者などの情報、走行路面状態及び自車の走行状態に関する情報に基づいて、冗長構成をもつアクチュエータのうち、１つのアクチュエータに異常（駆動能力又は制動能力の低下や故障など）が発生した場合に安全性を担保できる運転行動計画の補償範囲を演算する。本発明において、運転行動計画の補償範囲とは位置範囲のことであり、具体的には１つのアクチュエータに異常が発生した場合に加減速制御や操舵制御を開始しても安全性を担保できる位置範囲のことである。運転行動計画補償範囲演算部６５は、運転行動計画の補償範囲に係る位置情報を算出して、これらの位置情報をまとめた情報を計算値として計画値制限部６６に出力する。
　計画値制限部６６（上位行動計画制限手段）は、運転行動計画補償範囲演算部６５から取得した演算結果に基づいて、運転行動計画決定部６４から取得した計画値を制限しまたは変更し、制限後または変更後の運転行動計画を車両制御方針決定部６７に出力する。
　車両制御方針決定部６７は、計画値制限部６６から取得した運転行動計画に基づいて自車両の制御方針を決定する。制御方針とは、運転行動計画を達成するための車速目標値や操舵目標値のことである。この車速目標値や操舵目標値とは、上述した交差点右折を例にあげて説明すると、自車両が車線変更地点に到達した際に、周囲に存在する他車両との安全な距離を保ちつつ車線変更するために必要な車速や操舵に関する目標値である。そして、車両制御方針決定部６７は、決定した制御方針を車両制御部６８に出力する。
　車両制御部６８は、車両制御方針決定部６７から取得した制御方針にしたがって、各種アクチュエータに制御信号を出力し、各種アクチュエータを制御する。これにより、自動走行が実現する。
　なお、第１実施形態において、目的地までの走行ルートや、その走行ルートに応じた運転行動計画のことを上位行動計画という。また、第１実施形態において、上位行動計画を達成するために車速目標値、操舵目標値のうち少なくとも一つを制御する行動計画のことを下位行動計画という。
　次に、図３を参照して、ステアリングアクチュエータ８０（アクチュエータ手段）及びブレーキアクチュエータ８２（アクチュエータ手段）の冗長構成について説明する。図３に示すようにステアリングアクチュエータ８０は、操舵反力生成用モータ８０ａ（ステアリングモータ）とラックアシスト用モータ８０ｂ（ラックモータ）を備える。また、ステアバイワイヤシステムのように、操舵反力生成用モータ８０ａはステアリング側に設置され、ラックアシスト用モータ８０ｂはラック側に設置される。操舵反力生成用モータ８０ａ及びラックアシスト用モータ８０ｂは、待機方式または並列作動方式で動作し、どちらか一方が故障しても安全を補償できるようにバックアップ性能として機能する冗長構成となっている。
　また、図３に示すようにブレーキアクチュエータ８２は、摩擦ブレーキアシスト用モータ８２ａ（摩擦ブレーキ）と、回生協調ブレーキとして機能する駆動用モータ８２ｂと、駐車ブレーキ８２ｃを備える。摩擦ブレーキアシスト用モータ８２ａと駆動用モータ８２ｂと駐車ブレーキ８２ｃは、待機方式または並列作動方式で動作し、いずれかが故障しても安全を補償できるようにバックアップ性能として機能する冗長構成となっている。
　次に、図４を参照して、第１実施形態の走行制御例を説明する。
　図４に示すように、Ｔ字路の信号付交差点（自車進行方向は赤信号）で停車する場合、運転行動計画決定部６４は、運転行動計画として減速開始位置Ｐ１で減速を開始するという計画を決定する。ここで、減速開始位置Ｐ１は、摩擦ブレーキアシスト用モータ８２ａ、駆動用モータ８２ｂ、及び駐車ブレーキ８２ｃがすべて正常に動作している場合に停車位置で停車できる減速開始位置である。ところで、減速開始位置Ｐ１に自車両が到達し減速を開始しようとしたときに、冗長構成をもつブレーキアクチュエータ８２のうち摩擦ブレーキアシスト用モータ８２ａが故障すると、駆動用モータ８２ｂによる回生協調ブレーキ（以下単に、回生協調ブレーキという）と駐車ブレーキ８２ｃでは停車位置で止まれないケースが考えられる。
　そこで、運転行動計画補償範囲演算部６５は、冗長構成をもつブレーキアクチュエータ８２の１つ、例えば摩擦ブレーキアシスト用モータ８２ａが故障しても、回生協調ブレーキのみで停車位置で停車できるよう運転行動計画の補償範囲を演算する。具体的には、運転行動計画補償範囲演算部６５は、回生協調ブレーキのみで停車位置で停車できるように減速開始位置Ｐ１より交差点手前で減速を開始するための減速開始位置Ｐ２を算出する。なお、運転行動計画補償範囲演算部６５は、現在の車速と停止位置までの距離と回生協調ブレーキ力から減速開始位置Ｐ２を算出することができる。
　運転行動計画補償範囲演算部６５は、算出した減速開始位置Ｐ２（計算値）を計画値制限部６６に出力する。そして、計画値制限部６６は、減速開始位置Ｐ２で減速を開始するように運転行動計画を制限する。このように運転行動計画を制限することにより、実際に摩擦ブレーキアシスト用モータ８２ａが故障しても運転行動計画が変わらないため、自車両が立ち往生したりや緊急停車することがなくなる。これにより、実際に摩擦ブレーキアシスト用モータ８２ａが故障しても、停車位置で停車でき一定時間安全性を担保した自動運転が可能となる。なお、運転行動計画補償範囲演算部６５は、摩擦ブレーキアシスト用モータ８２ａのみで停車位置で停車できる減速開始位置を算出してもよい。これにより、実際に駆動用モータ８２ｂが故障しても停車位置で停車でき一定時間安全性を担保した自動運転が可能となる。
　また、運転行動計画補償範囲演算部６５は、摩擦ブレーキアシスト用モータ８２ａの制動能力が低下した（例えば正常動作時の５０％の出力しか出せない）場合を想定して運転行動計画の補償範囲を演算してもよい。また、運転行動計画補償範囲演算部６５は、歩行者の飛び出し時に緊急停止可能なようにバックアップ性能に応じて減速開始位置を設定してもよい。
　次に、図５を参照して、第１実施形態の他の走行制御例を説明する。
　図５に示すように、自車両Ｍ１の前方に存在する他車両Ｍ２が走路外に離脱するために減速し、円滑な走行を確保するために他車両Ｍ２の追い越しを行うシーンにおいて、運転行動計画補償範囲演算部６５は、他車両Ｍ２の減速度に対して自車両Ｍ１と他車両Ｍ２の車間距離（位置Ｐ３から他車両Ｍ２までの距離）が、ラックアシスト用モータ８０ｂのみで回避可能な車間距離か否かを判断する。
　具体的には、運転行動計画補償範囲演算部６５は、自車両Ｍ１の車線変更が完了するまでの時間（推定車体スリップ角を求め１車線分を移動するまでの時間を推定すればよい。この時間を以下単に車線変更時間という）と他車両Ｍ２との車間時間を比較して判断する。車線変更時間が車間時間より長い場合（十分な車間距離が確保されない場合）、運転行動計画補償範囲演算部６５は、ラックアシスト用モータ８０ｂのみでは追い越しできないと判断する。この場合、走行制御部６０は、減速を開始する。
　一方、車線変更時間が車間時間より短い場合（十分な車間距離が確保される場合）、運転行動計画補償範囲演算部６５は、ラックアシスト用モータ８０ｂのみで追い越しできると判断する。この場合、走行制御部６０は、追い越しを開始する。このように運転行動計画を制限することにより、実際に操舵反力生成用モータ８０ａが故障しても運転行動計画が変わらないため、自車両が立ち往生したりや緊急停車することがなく、減速または追い越しを行うことができる。すなわち、実際に操舵反力生成用モータ８０ａが故障しても一定時間安全性を担保した自動運転が可能となる。なお、運転行動計画補償範囲演算部６５は、操舵反力生成用モータ８０ａのみ追い越しできるか否かを判断してもよい。また、運転行動計画補償範囲演算部６５は、周囲に存在する他車両Ｍ３や他車両Ｍ４の走行状態（速度や加速度）を確認して追い越しできるか否かを判断してもよい。
　次に、図６に示すフローチャートを参照して、車両制御装置１の一動作例を説明する。この処理は、自車両のイグニッションキーがオンされると開始する。
　ステップＳ１０１において、目的地設定部６１は、運転者又は乗員によって入力された目的地を設定する。
　ステップＳ１０２において、走行ルート決定部６２は、地図データベース３０から地図情報を取得する。
　ステップＳ１０３において、走行ルート決定部６２は、センサ群４０から情報を取得する。
　ステップＳ１０４において、走行ルート決定部６２は、ＧＰＳ受信機１０から自車両の現在地を取得する。
　ステップＳ１０５において、走行ルート決定部６２は、目的地、地図情報、現在地に基づいて第１走行ルートを決定する。
　ステップＳ１０６において、走行環境認識部６３は、センサ群４０から情報を取得して走行環境を認識する。
　ステップＳ１０７において、運転行動計画決定部６４は、ステップＳ１０５で決定された走行ルートと、ステップＳ１０６で認識された走行環境に基づいて運転行動計画を決定する。
　ステップＳ１０８において、運転行動計画補償範囲演算部６５は、冗長構成をもつアクチュエータのうち、１つのアクチュエータに異常が発生した場合に安全性を担保できる運転行動計画の補償範囲を演算する。
　ステップＳ１０９において、計画値制限部６６は、ステップ１０８の演算された計画値に基づいて、運転行動計画を制限する。
　ステップＳ１１０において、車両制御方針決定部６７は、ステップＳ１０９で制限された運転行動計画を基づいて車両制御方針を決定する。
　ステップＳ１１１において、車両制御部６８は、車両制御方針に基づいて各種アクチュエータを制御する。
　ステップＳ１１２において、走行制御部６０は、ＧＰＳ受信機１０から取得した現在地を用いて目的地に到着したか否かを判断する。目的地に到着した場合（ステップＳ１１４でＹｅｓ）、一連の処理が終了する。一方、目的地に到着していない場合（ステップＳ１１４でＮｏ）、処理がステップＳ１０２に戻る。
　以上説明したように、本実施形態に係る車両制御装置１によれば、以下の作用効果が得られる。
　車両制御装置１は、予め設定された目的地までの走行ルートを決定し、自車両の走行状態や周囲の走行環境に基づいて走行ルートに応じた運転行動計画を決定する。車両制御装置１は、冗長構成をもつアクチュエータの１つの駆動能力又は制動能力が低下した状態でも走行可能となるように運転行動計画の補償範囲を演算し、運転行動計画を制限する。これにより、１つのアクチュエータの駆動能力又は制動能力が低下しても運転行動計画が変わらないため自車両が立ち往生したりや緊急停車することがなくなり、一定時間安全性を担保した自動運転が可能となる。
　車両制御装置１は、冗長構成をもつアクチュエータの１つが故障した状態でも走行可能となるように運転行動計画の補償範囲を演算し、運転行動計画を制限する。これにより、１つのアクチュエータが故障しても運転行動計画が変わらないため自車両が立ち往生したりや緊急停車することがなくなり、一定時間安全性を担保した自動運転が可能となる。
　また、車両制御装置１は、冗長構成をもつブレーキアクチュエータ８２を備える。これにより、１つのブレーキアクチュエータが故障しても運転行動計画が変わらないため自車両が立ち往生したりや緊急停車することがなくなり、一定時間安全性を担保した自動運転が可能となる。
　また、車両制御装置１は、冗長構成をもつステアリングアクチュエータ８０を備える。これにより、１つのステアリングアクチュエータが故障しても運転行動計画が変わらないため自車両が立ち往生したりや緊急停車することがなくなり、一定時間安全性を担保した自動運転が可能となる。
　また、ブレーキアクチュエータ８２は、摩擦ブレーキアシスト用モータ８２ａと、回生協調ブレーキとして機能する駆動用モータ８２ｂと、駐車ブレーキ８２ｃを備える。このようにブレーキアクチュエータ８２は冗長構成を有するため、１つのブレーキアクチュエータが故障しても運転行動計画が変わらないため自車両が立ち往生したりや緊急停車することがなくなり、一定時間安全性を担保した自動運転が可能となる。
　また、ステアリングアクチュエータ８０は、操舵反力生成用モータ８０ａとラックアシスト用モータ８０ｂを備える。このようにステアリングアクチュエータ８０は冗長構成を有するため、１つのアクチュエータが故障しても運転行動計画が変わらないため自車両が立ち往生したりや緊急停車することがなくなり、一定時間安全性を担保した自動運転が可能となる。
［第２実施形態］
　次に、図７を参照して、本発明の第２実施形態に係る車両制御装置２の構成について説明する。第２実施形態が、第１実施形態と異なる点は、走行制御部６０がさらに車両制御方針補償範囲演算部６９と目標値制限部７０を備えることである。第１実施形態と重複する構成については符号を引用してその説明は省略することとし、以下、相違点を中心に説明する。
　車両制御方針補償範囲演算部６９（下位行動計画補償範囲演算手段）は、走行環境認識部６３及びセンサ群５０から取得した情報と車両制御部６８から取得した情報に基づいて、車両制御方針の補償範囲を演算する。具体的には、車両制御方針補償範囲演算部６９は、自車位置や自車の周囲に存在する信号機、他車両、歩行者などの情報、走行路面状態及び自車の走行状態に関する情報に基づいて、冗長構成をもつアクチュエータのうち、１つのアクチュエータに異常が発生した場合に安全性を担保できる車両制御方針の補償範囲（車速目標値や操舵目標値）を演算する。そして、運転行動計画補償範囲演算部６５は、演算結果として車速目標値や操舵目標値を目標値制限部７０に出力する。
　目標値制限部７０（下位行動計画制限手段）は、車両制御方針補償範囲演算部６９から取得した車速目標値や操舵目標値に基づいて、車両制御方針決定部６７から取得した制御方針（車速目標値や操舵目標値）を制限しまたは変更し、制限後または変更後の制御方針を車両制御部６８に出力する。
　次に、第１実施形態と同様に図４を参照して、第２実施形態の走行制御例を説明する。
　第１実施形態では、図４に示すように、回生協調ブレーキのみで停車位置で停車できるように減速開始位置Ｐ２で減速を開始するという運転行動計画に制限した。ところで、一般的に回生協調ブレーキの回生量は０．１５～０．２０Ｇ程度が確保されるように設計されているため、車速が７ｋｍ／ｈ付近になると回生協調ブレーキは期待できない。そこで、車両制御方針補償範囲演算部６９は減速中の車速を監視し、停止線手前２ｍ付近で車速が７ｋｍ／ｈ以下になるように車速目標値を演算する。そして、車両制御方針補償範囲演算部６９は、自車両が停止線手前２ｍ付近に近づいたら駐車ブレーキ８２ｃを用いて停車するよう目標値制限部７０に指令を出力する。これにより、実際に摩擦ブレーキアシスト用モータ８２ａが故障した場合でも、回生協調ブレーキと駐車ブレーキ８２ｃを用いることでより確実に停車位置で停止することができるため、より安全な自動運転が可能となる。
　次に、第１実施形態と同様に図５を参照して、第２実施形態の他の走行制御例を説明する。第１実施形態では、自車両Ｍ１が追い越しするか減速するかについて説明した。第２実施形態では、車両制御方針補償範囲演算部６９は、ラックアシスト用モータ８０ｂのみで旋回が可能なように、すなわち操舵反力生成用モータ８０ａが故障しても外にふくらまないように予め横加速度を小さく制限する。これにより、実際に操舵反力生成用モータ８０ａが故障しても運転行動計画及び車両制御方針が変わらないため、自車両が立ち往生したりや緊急停車することがなく、追い越しを行うことができる。すなわち、実際に操舵反力生成用モータ８０ａが故障しても一定時間安全性を担保した自動運転が可能となる。
　次に、図６に示すフローチャートを参照して、車両制御装置２の一動作例を説明する。ただし、ステップＳ２０１～ステップＳ２１０，ステップＳ２１４の動作はそれぞれ、図５のステップＳ１０１～１１０，ステップＳ１１２の動作と同じであるため、詳細な説明を省略し、図５と相違する動作例のみ説明する。
　ステップＳ２１１において、車両制御方針補償範囲演算部６９は、冗長構成を持つアクチュエータのうち、１つのアクチュエータに異常が発生した場合に安全性を担保できる車両制御方針の補償範囲を演算する。
　ステップＳ２１２において、目標値制限部７０は、ステップＳ２１１の演算結果（車速目標値や操舵目標値）に基づいて車両制御方針を制限する。
　ステップＳ２１３において、車両制御部６８は、ステップＳ２１２で制限された車両制御方針に基づいて各種アクチュエータを制御する。
　以上説明したように、第２実施形態に係る車両制御装置２によれば、以下の作用効果が得られる。
　車両制御装置２は、予め設定された目的地までの走行ルートを決定し、自車両の走行状態や周囲の走行環境に基づいて走行ルートに応じた運転行動計画を決定する。車両制御装置１は、冗長構成をもつアクチュエータの１つの駆動能力又は制動能力が低下した状態でも走行可能となるように運転行動計画の補償範囲を演算し、運転行動計画を制限する。さらに、車両制御装置２は、冗長構成をもつアクチュエータのうち、１つのアクチュエータに異常が発生した場合に安全性を担保できる車両制御方針の補償範囲（車速目標値や操舵目標値）を演算し、演算結果に基づいて車両制御方針を制限する。これにより、１つのアクチュエータの駆動能力又は制動能力が低下しても運転行動計画及び車両制御方針が変わらないため自車両が立ち往生したりや緊急停車することがなくなり、一定時間安全性を担保した自動運転が可能となる。
　上記のように、本発明の実施形態を記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。例えば、運転行動計画を制限した状態では目的地まで到達できない場合、走行可能な安全な場所まで走行させてもよい。これにより、目的地に到達できない状況においては安全な場所へ退避走行することができ、自動運転の安全性を向上させることができる。
　また、本実施形態では運転行動計画や車両制御方針を制限したが、走行ルートを制限してもよい。例えば、地図データベース３０に登録されている路面勾配（下り坂）の情報を用いて、回生協調ブレーキの最大量など各種アクチュエータの補償性能を超えるような路面勾配を有しているルートを通らないように走行ルートを制限してもよい。これにより、運転行動計画や車両制御方針を制限した場合と同様に１つのアクチュエータが故障しても自車両が立ち往生したりや緊急停車することがなくなり、一定時間安全性を担保した自動運転が可能となる。
４１、４２　カメラ
４３　アラウンドビューカメラ
４４～４７　レーザレンジファインダー
５１　車速センサ
５２　バッテリセンサ
５３　横加速度センサ
５４　前後加速度センサ
６０　走行制御部
６５　運転行動計画補償範囲演算部
６９　車両制御方針補償範囲演算部
８０　ステアリングアクチュエータ
８２　ブレーキアクチュエータ

Claims (8)

  1. 　車両の周辺情報を検知する周辺情報検知手段と、
    　前記車両の走行状態を検知する走行状態検知手段と、
    　前記周辺情報検知手段によって検知された前記周辺情報と、前記走行状態検知手段によって検知された前記走行状態と、予め設定された目的地までの上位行動計画と、前記上位行動計画を達成するために車速目標値及び操舵目標値のうち少なくとも一つを制御する下位行動計画とに基づいて前記車両の自動走行を制御する走行制御手段と、
    　冗長構成をもち、前記車両の自動走行に用いられるアクチュエータ手段と、
    　１つの前記アクチュエータ手段の能力が低下した状態で走行可能となるように前記上位行動計画の補償範囲を演算する上位行動計画補償範囲演算手段と、
    　前記上位行動計画補償範囲演算手段によって演算された前記補償範囲で前記上位行動計画を制限する上位行動計画制限手段と
    を備えることを特徴とする車両制御装置。
  2. 　前記上位行動計画補償範囲演算手段は、１つの前記アクチュエータ手段が故障した状態で走行可能となるように前記上位行動計画の補償範囲を演算することを特徴とする請求項１に記載の車両制御装置。
  3. 　１つの前記アクチュエータ手段の能力が低下した状態で走行可能となるように前記下位行動計画の補償範囲を演算する下位行動計画補償範囲演算手段と、
    　前記上位行動計画補償範囲演算手段によって演算された前記補償範囲で前記下位行動計画を制限する下位行動計画制限手段とをさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載の車両制御装置。
  4. 　前記アクチュエータ手段がブレーキアクチュエータであることを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の車両制御装置。
  5. 　前記アクチュエータ手段がステアリングアクチュエータであることを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の車両制御装置。
  6. 　前記ブレーキアクチュエータは、前記冗長構成として摩擦ブレーキと回生協調ブレーキと駐車ブレーキを備えることを特徴とする請求項４に記載の車両制御装置。
  7. 　前記ステアリングアクチュエータは、前記冗長構成としてステアリングモータとラックモータを備えることを特徴とする請求項５に記載の車両制御装置。
  8. 　車両の周辺情報と、前記車両の走行状態と、予め設定された目的地までの上位行動計画と、前記上位行動計画を達成するために車速目標値及び操舵目標値のうち少なくとも一つを制御する下位行動計画とに基づいて前記車両の自動走行を制御し、
    　冗長構成をもち、前記車両の自動走行に用いられるアクチュエータ手段のうち、１つの前記アクチュエータ手段の能力が低下した状態で走行可能となるように前記上位行動計画の補償範囲を演算し、
    　演算した前記補償範囲で前記上位行動計画を制限することを特徴とする車両制御方法。
     
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