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技術 自動運転制御装置および自動運転制御方法

出願人 三菱電機株式会社
発明者 樋口昭彦竹山治彦山本整佐藤利光
出願日 2016年4月26日 (4年7ヶ月経過) 出願番号 2016-087929
公開日 2017年11月2日 (3年1ヶ月経過) 公開番号 2017-196965
状態 特許登録済
技術分野 駆動装置の関連制御、車両の運動制御 車両用電気・流体回路
主要キーワード サブ演算 速度制御モジュール 冗長系システム 操作量指令値 単位演算 自動運転制御装置 ステアリング用アクチュエータ サブ操作
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図面 (12)

課題

本発明は、小規模なシステムで、単一故障が起きても車両の自動運転制御を継続することを目的とする。

解決手段

本発明に係る自動運転制御装置101は、メインECU11に設けられ、複数のセンサ31,32,33を用いて車両の自動運転制御に関する操作量メイン操作量a1として演算するメイン演算部112と、サブECU21に設けられ、メイン演算部112よりも少数のセンサ31,32を用いて車両の自動運転制御に関する操作量をサブ操作量a2として演算するサブ演算部212と、メインECU11およびサブECU21の故障を検出する故障検出部と、故障検出部111,211の故障検出結果に基づき、メイン操作量a1またはサブ操作量a2のいずれかを選択する操作量選択部411,511,611と、操作量選択部411,511,611が選択した操作量に基づき車両の自動運転制御を行う自動運転制御部と、を備える。

概要

背景

自動運転制御装置は、高い信頼性が求められるため、複数のCPU(Central Processing Unit)で同一処理を行って処理結果を比較する冗長系システムを組むことが一般的である。冗長系システムを組むにあたり、単純にシステムの各部品多重化するとシステム規模が大きくなるため、システム規模を抑えつつ信頼性を高めるための発明がなされている。

例えば、特許文献1の車両用操舵制御装置は、操舵制御値を算出するメインCPUとサブCPUとを備えて構成される。サブCPUは、メインCPUよりも長い制御周期で操舵制御値を求めると共に、メインCPUと同じ制御周期で操舵制御値の符号のみを簡易演算する。メインCPUに異常が検出されれば、車両用操舵制御装置は直ちにモータ制御を停止し、運転者モータによるアシスト無しで操舵制御を行なう。この車両用操舵制御装置によれば、サブCPUはメインCPUよりもロースペックのものを用いることができる。

また、特許文献2の自動運転制御装置は、運転者の要求信号および車両状態信号に基づいて操作量指令値を演算する操作量生成ノードと、当該操作量生成ノードからの操作量指令値に基づいてアクチュエータを制御するアクチュエータ駆動ノードとを備えて構成される。各ノード故障検出機能を備えており、操作量生成ノードが故障した場合は、アクチュエータ駆動ノードが運転者の要求信号を受けて、操作量指令値を演算する。この自動運転制御装置によれば、操作量生成ノードを多重化せずとも、操作量生成ノードの故障時にシステムが制御不能に陥らず、運転者による運転が継続可能である。

一方、近年は車両の自動運転に関する技術開発が進められている。自動運転では、車両の運転に必要な、認知、判断、および操作が自動化される。非特許文献1では自動運転システムアーキテクチャが示されている。認知を担う地図モジュールは、カメラまたはレーダなどの複数のセンサと、GPS情報とから、自車周辺道路情報障害物情報を含んだローカルダイナミックマップを作製する。判断を担う人工知能モジュールは、ローカルダイナミックマップを基に走行経路を決定する。操作を担う速度制御モジュールおよび操舵制御モジュールは、走行経路を基に速度や操舵角を制御する。

概要

本発明は、小規模なシステムで、単一故障が起きても車両の自動運転制御を継続することを目的とする。本発明に係る自動運転制御装置101は、メインECU11に設けられ、複数のセンサ31,32,33を用いて車両の自動運転制御に関する操作量メイン操作量a1として演算するメイン演算部112と、サブECU21に設けられ、メイン演算部112よりも少数のセンサ31,32を用いて車両の自動運転制御に関する操作量をサブ操作量a2として演算するサブ演算部212と、メインECU11およびサブECU21の故障を検出する故障検出部と、故障検出部111,211の故障検出結果に基づき、メイン操作量a1またはサブ操作量a2のいずれかを選択する操作量選択部411,511,611と、操作量選択部411,511,611が選択した操作量に基づき車両の自動運転制御を行う自動運転制御部と、を備える。

目的

この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、小規模なシステムで、単一故障が起きても車両の自動運転制御を継続することを目的とする

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

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請求項1

メインECUに設けられ、複数のセンサを用いて車両の自動運転制御に関する操作量メイン操作量として演算するメイン演算部と、サブECUに設けられ、前記メイン演算部よりも少数のセンサを用いて車両の自動運転制御に関する操作量をサブ操作量として演算するサブ演算部と、前記メインECUおよび前記サブECUの故障を検出する故障検出部と、前記故障検出部の故障検出結果に基づき、前記メイン操作量または前記サブ操作量のいずれかを選択する操作量選択部と、前記操作量選択部が選択した操作量に基づき前記車両の自動運転制御を行う自動運転制御部と、を備える、自動運転制御装置

請求項2

前記操作量選択部は、前記故障検出部が前記メインECUの故障を検出した場合に、前記サブ操作量を選択する、請求項1に記載の自動運転制御装置。

請求項3

メインECUに設けられ、複数のセンサを用いて車両の自動運転制御に関する操作量をメイン操作量として演算するメイン演算部と、サブECUに設けられ、車両の自動運転制御に関する操作量をサブ操作量として演算するサブ演算部と、前記メインECUおよび前記サブECUの故障を検出する故障検出部と、前記故障検出部の故障検出結果に基づき、前記メイン操作量または前記サブ操作量のいずれかを選択する操作量選択部と、前記操作量選択部が選択した操作量に基づき前記車両の自動運転制御を行う自動運転制御部と、を備え、前記サブ演算部は、前記メイン演算部よりも少数のセンサを用いて前記サブ操作量を演算する第1サブ演算部と、前記メイン演算部よりも演算周期が長く、前記第1サブ演算部よりも多数のセンサを用いて前記サブ操作量を演算する第2サブ演算部と、を備え、前記サブECUは、前記第1サブ演算部または前記第2サブ演算部のいずれか一方を選択して動作させるサブ演算切替部をさらに備える、自動運転制御装置。

請求項4

前記操作量選択部は、前記故障検出部が前記メインECUの故障を検出した場合に、前記サブ操作量を選択する、請求項3に記載の自動運転制御装置。

請求項5

前記サブ演算切替部は、前記車両の走行速度に基づき、前記第1サブ演算部または前記第2サブ演算部のいずれか一方を選択して動作させる、請求項3または4に記載の自動運転制御装置。

請求項6

前記サブ演算切替部は、前記車両が高速道路を走行している場合に前記第1サブ演算部を選択して動作させ、前記車両が高速道路以外を走行している場合に前記第2サブ演算部を選択して動作させる、請求項3から5のいずれか1項に記載の自動運転制御装置。

請求項7

前記サブ演算切替部は、GPS情報により前記車両が高速道路を走行しているか否かの判断を行う、請求項6に記載の自動運転制御装置。

請求項8

前記サブ演算切替部は、ETC情報により前記車両が高速道路を走行しているか否かの判断を行う、請求項6に記載の自動運転制御装置。

請求項9

前記第1サブ演算部が用いるセンサは、前記第2サブ演算部が用いるセンサを包含する、請求項3から8のいずれか1項に記載の自動運転制御装置。

請求項10

前記メイン演算部が用いるセンサは、前記第2サブ演算部が用いるセンサを包含する、請求項3から9のいずれか1項に記載の自動運転制御装置。

請求項11

前記メイン演算部が用いるセンサは、前記第1サブ演算部が用いるセンサを包含する、請求項3から9のいずれか1項に記載の自動運転制御装置。

請求項12

前記メイン演算部が用いるセンサは、前記サブ演算部が用いるセンサを包含する、請求項1または2に記載の自動運転制御装置。

請求項13

メインECUにおいて、複数のセンサを用いて車両の自動運転制御に関する操作量をメイン操作量として演算し、サブECUにおいて、前記車両の自動運転制御に関する操作量を前記メインECUよりも少数のセンサを用いてサブ操作量として演算し、前記メインECUおよび前記サブECUの故障を検出し、前記メインECUまたは前記サブECUの故障検出結果に基づき、メイン操作量またはサブ操作量のいずれかを選択し、前記選択した操作量に基づき前記車両の自動運転制御を行う、自動運転制御方法

技術分野

0001

この発明は、車両の自動運転を制御する技術に関する。

背景技術

0002

自動運転制御装置は、高い信頼性が求められるため、複数のCPU(Central Processing Unit)で同一処理を行って処理結果を比較する冗長系システムを組むことが一般的である。冗長系システムを組むにあたり、単純にシステムの各部品多重化するとシステム規模が大きくなるため、システム規模を抑えつつ信頼性を高めるための発明がなされている。

0003

例えば、特許文献1の車両用操舵制御装置は、操舵制御値を算出するメインCPUとサブCPUとを備えて構成される。サブCPUは、メインCPUよりも長い制御周期で操舵制御値を求めると共に、メインCPUと同じ制御周期で操舵制御値の符号のみを簡易演算する。メインCPUに異常が検出されれば、車両用操舵制御装置は直ちにモータ制御を停止し、運転者モータによるアシスト無しで操舵制御を行なう。この車両用操舵制御装置によれば、サブCPUはメインCPUよりもロースペックのものを用いることができる。

0004

また、特許文献2の自動運転制御装置は、運転者の要求信号および車両状態信号に基づいて操作量指令値を演算する操作量生成ノードと、当該操作量生成ノードからの操作量指令値に基づいてアクチュエータを制御するアクチュエータ駆動ノードとを備えて構成される。各ノード故障検出機能を備えており、操作量生成ノードが故障した場合は、アクチュエータ駆動ノードが運転者の要求信号を受けて、操作量指令値を演算する。この自動運転制御装置によれば、操作量生成ノードを多重化せずとも、操作量生成ノードの故障時にシステムが制御不能に陥らず、運転者による運転が継続可能である。

0005

一方、近年は車両の自動運転に関する技術開発が進められている。自動運転では、車両の運転に必要な、認知、判断、および操作が自動化される。非特許文献1では自動運転システムアーキテクチャが示されている。認知を担う地図モジュールは、カメラまたはレーダなどの複数のセンサと、GPS情報とから、自車周辺道路情報障害物情報を含んだローカルダイナミックマップを作製する。判断を担う人工知能モジュールは、ローカルダイナミックマップを基に走行経路を決定する。操作を担う速度制御モジュールおよび操舵制御モジュールは、走行経路を基に速度や操舵角を制御する。

0006

特許第3777398号公報
特許第4848027号公報

先行技術

0007

須田義大著、「自動運転技術の開発動向と技術課題」、情報管理、2015、Vol.57、No.11、P809−817。

発明が解決しようとする課題

0008

特許文献1の車両用操舵制御装置および特許文献2の自動運転制御装置は、電動パワーステアリングまたは自動ブレーキなどを制御対象にしているため、あくまでも運転者が主体となる運転操作補助する用途に過ぎない。そのため、故障発生時には制御不能に陥らず、運転者による制御が継続可能であれば良かった。

0009

しかしながら、車両の自動運転においては、単一故障が発生しても一定時間は自動運転を継続することが求められる。なぜなら、運転者は、自動運転の継続不能の通知を受けてから車両周囲の状況を確認し、運転を安全に行なえると判断してから、自身の操作による運転を開始するからである。したがって、特許文献1の車両用操舵制御装置および特許文献2の自動運転制御装置のように、単一故障で自動運転を直ちに停止してしまうと、例えば交差点右折中においては自車が、他車または歩行者と接触しうる問題点があった。なお、多重系のシステムにより単一故障が起きても自動運転を継続する手法も知られているが、この場合はシステム規模が大きくなるという問題点があった。

0010

非特許文献1の自動運転システムは、車間距離または白線距離の情報を、操作を担うモジュール群に入力する構成になっており、人工知能モジュールからの指示がなくても自動運転の継続が可能である。しかしながら、故障の検出方法および故障検出後の動作については示されていない。

0011

この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、小規模なシステムで、単一故障が起きても車両の自動運転制御を継続することを目的とする。

課題を解決するための手段

0012

本発明に係る第1の自動運転制御装置は、メインECUに設けられ、複数のセンサを用いて車両の自動運転制御に関する操作量メイン操作量として演算するメイン演算部と、サブECUに設けられ、メイン演算部よりも少数のセンサを用いて車両の自動運転制御に関する操作量をサブ操作量として演算するサブ演算部と、メインECUおよびサブECUの故障を検出する故障検出部と、故障検出部の故障検出結果に基づき、メイン操作量またはサブ操作量のいずれかを選択する操作量選択部と、操作量選択部が選択した操作量に基づき車両の自動運転制御を行う自動運転制御部と、を備える。

0013

また、本発明に係る第2の自動運転制御装置は、メインECUに設けられ、複数のセンサを用いて車両の自動運転制御に関する操作量をメイン操作量として演算するメイン演算部と、サブECUに設けられ、車両の自動運転制御に関する操作量をサブ操作量として演算するサブ演算部と、メインECUおよびサブECUの故障を検出する故障検出部と、故障検出部の故障検出結果に基づき、メイン操作量またはサブ操作量のいずれかを選択する操作量選択部と、操作量選択部が選択した操作量に基づき車両の自動運転制御を行う自動運転制御部と、を備え、サブ演算部は、メイン演算部よりも少数のセンサを用いてサブ操作量を演算する第1サブ演算部と、メイン演算部よりも演算周期が長く、第1サブ演算部よりも多数のセンサを用いてサブ操作量を演算する第2サブ演算部と、を備え、サブECUは、第1サブ演算部または第2サブ演算部のいずれか一方を選択して動作させるサブ演算切替部をさらに備える。

0014

本発明に係る自動運転制御方法は、メインECUにおいて、複数のセンサを用いて車両の自動運転制御に関する操作量をメイン操作量として演算し、サブECUにおいて、車両の自動運転制御に関する操作量をメインECUよりも少数のセンサを用いてサブ操作量として演算し、メインECUおよびサブECUの故障を検出し、メインECUまたはサブECUの故障検出結果に基づきメイン操作量またはサブ操作量のいずれかを選択し、選択した操作量に基づき車両の自動運転制御を行う。

発明の効果

0015

メインECUとサブECUの一方に単一故障が発生しても、故障していない他方のECUの演算結果を用いて、車両の自動運転制御を行うことが出来るため、自動運転の継続が可能である。また、サブECUでは、車両の自動運転制御に関する操作量がメインECUにおけるよりも少ない単位時間演算量で演算されるため、サブECUにはメインECUに比べてロースペックな部品を用いることができる。従って、システム規模を抑制することが出来る。

図面の簡単な説明

0016

実施の形態1に係る自動運転制御装置の構成を例示するブロック図である。
実施の形態1に係るメイン故障検出部の動作を例示するフローチャートである。
実施の形態1に係る操作量選択部の動作を例示するフローチャートである。
実施の形態1の変形例に係る自動運転制御装置の構成を示すブロック図である。
実施の形態2に係る自動運転制御装置の構成を示すブロック図である。
実施の形態2に係るサブ故障検出部の動作を例示するフローチャートである。
実施の形態2に係るメイン故障検出部の動作を例示するフローチャートである。
実施の形態3に係る自動運転制御装置の構成を示すブロック図である。
実施の形態3に係るサブ演算切替部の動作を例示するフローチャートである。
実施の形態3に係るサブ演算切替部の動作を例示するフローチャートである。
メインECUのハードウェア構成を示す図である。

実施例

0017

<A.実施の形態1>
図1は、本発明の実施の形態1に係る自動運転制御装置101の構成を例示するブロック図である。自動運転制御装置101は、車両の自動運転を制御する装置であり、例えば制御すべき車両に搭載されている。本明細書では、自動運転制御装置の制御対象となる車両を単に「車両」と呼ぶ。

0018

自動運転制御装置101は、メインECU(Engine Control Unit)11、サブECU21、センサ31,32,33、GPS(Global Positioning System)受信機34、駆動系ECU41、操舵系ECU51、制動系ECU61、およびHMI(Human Machine Interface)7を備えて構成される。メインECU11、サブECU21、センサ31,32,33、およびGPS受信機34はネットワーク81で接続される。メインECU11、サブECU21、駆動系ECU41、操舵系ECU51、制動系ECU61、およびHMI7はネットワーク82で接続される。

0019

メインECU11は、ネットワーク81を介してセンサ31,32,33のデータおよびGPS受信機34の位置情報を取得し、メイン操作量a1およびメイン故障検出通知b1を出力する。本明細書では、メインECU11が出力する操作量と、後述するサブECU21が出力する操作量とを区別するために、前者を「メイン操作量a1」、後者を「サブ操作量a2」と呼ぶが、特に両者を区別しない場合には単に「操作量a1,a2」と呼ぶ。メイン故障検出通知b1とは、メインECU11の故障検出通知のことであり、これに対して、後述するサブECU21の故障検出通知はサブ故障検出通知b2と呼ぶ。しかし、メイン故障検出通知b1とサブ故障検出通知b2とを特に区別しない場合には単に「故障検出通知b1,b2」と呼ぶ。メインECU11は、メイン故障検出部111およびメイン演算部112を有し、これらは20ミリ秒(ms)周期で動作する。

0020

サブECU21は、ネットワーク81を介してセンサ31,32のデータを取得し、サブ操作量a2およびサブ故障検出通知b2を出力する。サブECU21は、サブ故障検出部211およびサブ演算部212を有しており、これらは20ミリ秒(ms)周期で動作する。

0021

駆動系ECU41は、ネットワーク82を介してメインECU11からメイン操作量a1およびメイン故障検出通知b1を、サブECU21からサブ操作量a2およびサブ故障検出通知b2をそれぞれ取得し、アクセル用アクチュエータ(図示せず)を作動させる。ただし、メイン故障検出通知b1とサブ故障検出通知b2とは二者択一であり同時に駆動系ECU41に取得されるものではない。駆動系ECU41は、メイン操作量a1とサブ操作量a2のうち一方を選択する操作量選択部411を有しており、操作量選択部411で選択した操作量を用いて、アクセル用アクチュエータを作動させる。

0022

操舵系ECU51は、ネットワーク82を介してメインECU11からメイン操作量a1およびメイン故障検出通知b1を、サブECU21からサブ操作量a2およびサブ故障検出通知b2をそれぞれ取得し、ステアリング用アクチュエータ(図示せず)を作動させる。ただし、メイン故障検出通知b1とサブ故障検出通知b2とは二者択一であり同時に操舵系ECU51に取得されるものではない。操舵系ECU51は、メイン操作量a1とサブ操作量a2のうち一方を選択する操作量選択部511を有しており、操作量選択部511で選択した操作量を用いて、ステアリング用アクチュエータを作動させる。

0023

制動系ECU61は、ネットワーク82を介してメインECU11からメイン操作量a1およびメイン故障検出通知b1を、サブECU21からサブ操作量a2およびサブ故障検出通知b2をそれぞれ取得し、ブレーキ用アクチュエータ(図示せず)を作動させる。制動系ECU61は、メイン操作量a1とサブ操作量a2のうち一方を選択する操作量選択部611を有しており、操作量選択部611で選択した操作量を用いて、ブレーキ用アクチュエータを作動させる。

0024

すなわち、駆動系ECU41、操舵系ECU51、制動系ECU61は、車両の自動運転制御を行う自動運転制御部として機能する。

0025

HMI7は、ネットワーク82を介してメイン故障検出通知b1またはサブ故障検出通知b2を取得し、取得した故障検出通知に応じて故障個所音声または表示で運転者に通知し、運転者による運転と車両の修理を促す。

0026

メイン演算部112は、センサ31,32,33のデータおよびGPS受信機34の位置情報からメイン操作量a1を演算する。メイン演算部112は、例えば非特許文献1の自動運転システムアーキテクチャに示されるように、センサ31,32,33のデータとGPS受信機34の位置情報とからローカルダイナミックマップを作成し、ローカルダイナミックマップを基に走行経路を作成し、走行経路を基にメイン操作量a1を作成する。センサ31,32,33には、例えばミリ波レーダレーザーレーダ、またはカメラを用いることができる。これらのセンサは単独で複雑な環境を認識することが困難であるため、複数のセンサを用いるセンサフュージョン技術によって認識性能を向上し、高精度なローカルダイナミックマップを作製できる。

0027

サブ演算部212は、センサ31,32のデータからサブ操作量a2を演算する。サブ演算部212の有する機能の第1の例は、カメラが認識した車線から逸脱しないように制御する、車線逸脱防止支援機能である。車線逸脱防止支援機能には、本田技研工業株式会社のレーンキープアシストシステム(LKAS:Lane Keep Assist System、登録商標)、あるいはトヨ自動車株式会社のレーンキーピングアシスト(LKA:Lane KeepingAssist、登録商標)等がある。サブ演算部212の有する機能の第2の例は、ミリ波レーダにより先行車との車間距離を検知し、車間距離を保つように制御する、アダプティブクルーズコントロールACC:Adaptive Cruise Control)機能である。

0028

メイン演算部112は、センサ31,32,33のデータおよびGPS受信機34の位置情報を用いてメイン操作量a1を演算するのに対し、サブ演算部212は、センサ31,32のデータを用いてサブ操作量a2を演算する。このように、サブ演算部212は、メイン演算部112よりも少数のセンサを用いてサブ操作量a2を演算するため、単位時間あたりの演算量、すなわち単位時間演算量がメイン演算部112に比べて少ないという特徴がある。従って、サブECU21にはメインECU11よりもロースペックな部品を使うことができるため、同スペックの部品でメインECU11とサブECU21に同じスペックの部品を使う場合に比べて、自動運転制御装置101のシステム規模を抑制することができる。

0029

メイン故障検出部111は、メインECU11の故障を検出したら、メイン故障検出通知b1を、ネットワーク82を介して駆動系ECU41の操作量選択部411、操舵系ECU51の操作量選択部511、制動系ECU61の操作量選択部611、およびHMI7に送信する。サブ故障検出部211は、サブECU21の故障を検出したら、サブ故障検出通知b2を、ネットワーク82を介して駆動系ECU41の操作量選択部411、操舵系ECU51の操作量選択部511、制動系ECU61の操作量選択部611、およびHMI7に送信する。

0030

図2は、メイン故障検出部111の動作を例示するフローチャートである。以下、図2に沿ってメイン故障検出部111の動作を説明する。まず、メイン故障検出部111は、メイン演算部112が現周期で演算したメイン操作量a1と、現周期より前のステップS13で記録したメイン操作量a1とを比較し、メイン操作量a1の変動が正常か否かを判断する(ステップS11)。メイン故障検出部111は、メイン操作量a1の変動を正常ではない、すなわち異常と判断すると、メインECU11が故障したと判断し、メイン故障検出通知b1を操作量選択部411,511,611およびHMI7に送信する(ステップS12)。メイン故障検出部111は、メイン操作量a1の変動を正常と判断すると、メイン演算部112が現周期で演算したメイン操作量a1をメインECU11に記録する(ステップS13)。

0031

ステップS11において、メイン故障検出部111は、現周期と一つ前の周期との間でメイン操作量a1の差分が閾値を超えた場合に、メイン操作量a1の変動が異常であると判断してもよい。あるいは、メイン故障検出部111は、現周期と一つ前の周期との間と、現周期と2つ前の周期との間の両方で、メイン操作量a1の差分が閾値を超えた場合に、メイン操作量a1の変動が異常であると判定してもよい。

0032

図2の例で、メイン故障検出部111は、メイン操作量a1の変動が大きい場合にメインECU11が故障したと判断している。この判断方法は、メイン演算部112は、現在の車両周辺状況フィードバックして次の操作量を決めているため、単位演算周期間においてメイン操作量a1が大きく変動することは無いという前提に基づいている。

0033

以上、メイン故障検出部111の動作を説明したが、サブ故障検出部211の動作もこれと同様である。上記したメイン故障検出部111の動作の説明において、メイン演算部112をサブ演算部212、メインECU11をサブECU21、メイン操作量a1をサブ操作量a2、メイン故障検出通知b1をサブ故障置検出通知b2にそれぞれ置き換えれば、サブ故障検出部211の動作の説明となる

0034

操作量選択部411,511,611は、それぞれ、駆動系ECU41、操舵系ECU51、制動系ECU61について、故障検出通知b1,b2に応じて操作量a1,a2のどちらかを選択する。図3は、操作量選択部411,511,611の動作の一例を示している。以下、図3に沿って操作量選択部411,511,611の動作を説明する。

0035

まず、操作量選択部411,511,611は、メインECU11が故障したか否かを判定する(ステップS21)。具体的には、操作量選択部411,511,611はメイン故障検出通知b1を取得した場合に、メインECU11が故障したと判定する。操作量選択部411,511,611は、メインECU11が故障したと判定した場合、サブ操作量a2を選択し(ステップS22)、メインECU11が故障していないと判定した場合、メイン操作量a1を選択する(ステップS23)。

0036

本実施の形態に係る自動運転制御装置101では、センサ31,32,33のデータおよびGPS受信機34の位置情報を通信するネットワーク81と、操作量および故障検出通知を通信するネットワーク82とを分けていた。しかし、図4に示す変形例に係る自動運転制御装置101Aにおけるように、これらを共通のネットワーク83で実現しても良い。また、信頼性を上げるために、ネットワーク81,82,83が冗長化されていてもよい。

0037

また、上記の説明では、メイン演算部112で用いるセンサの数量を3、サブ演算部212で用いるセンサの数量を2としたが、サブ演算部212で用いるセンサの数量がメイン演算部112で用いるセンサの数量よりも少なければ、他の値でもよい。

0038

また、上記の説明では、メイン演算部112とサブ演算部212の演算周期を20msとしたが、両者の演算周期が同じであれば他の値でもよい。

0039

以上で説明したように、本実施の形態に係る自動運転制御装置101は、メインECU11に設けられ、複数のセンサ31,32,33を用いて車両の自動運転制御に関する操作量をメイン操作量a1として演算するメイン演算部112と、サブECU21に設けられ、メイン演算部112よりも少数のセンサ31,32を用いて車両の自動運転制御に関する操作量をサブ演算量a2として演算するサブ演算部212と、メインECU11の故障を検出するメイン故障検出部111と、サブECU21の故障を検出するサブ故障検出部211と、メイン故障検出部111およびサブ故障検出部211の故障検出結果に基づき、メイン操作量a1またはサブ操作量a2のいずれかを選択する操作量選択部411,511,611と、操作量選択部411,511,611が選択した操作量に基づき車両の自動運転制御を行う駆動系ECU41、操舵系ECU51、および制動系ECU61と、を備える。なお、メイン故障検出部111とサブ故障検出部211は別の構成である必要はなく、メインECU11およびサブECU21の故障を検出する故障検出部として構成されていれば良い。このような構成により、メインECU11とサブECU21の一方に単独故障が生じても、故障していない他方のECUによって自動運転制御を継続することができる。さらに、サブ演算部212の単位時間の演算量がメイン演算部112よりも少ないことから、サブECU21はメインECU11よりもロースペックの部品を用いて構成することができる。従って、同じスペックの部品を用いてメインECU11とサブECU21を構成する場合に比べて、自動運転制御装置101のシステムの規模を抑制することができる。

0040

また、自動運転制御装置101によれば、操作量選択部411,511,611は、メイン故障検出部111がメインECU11の故障を検出した場合に、サブ操作量a2を選択するため、メインECUの単独故障時にサブECUによる自動運転制御が継続可能である。

0041

また、自動運転制御装置101によれば、メイン演算部112が用いるセンサ31,32,33は、サブ演算部212が用いるセンサ31,32を包含している。このように、メイン演算部112が用いる複数のセンサのうちのいくつかをサブ演算部212で用いることによって、メインECU11の故障時には、サブECU21により精度を落としつつもロースペックに自動運転を継続できる。

0042

また、本実施の形態に係る自動運転制御方法によれば、メインECU11において、複数のセンサ31,32,33を用いて車両の自動運転制御に関する操作量をメイン操作量a1として演算し、サブECU21において、車両の自動運転制御に関する操作量をメインECU11よりも少数のセンサを用いてサブ操作量a2として演算し、メインECU11およびサブECU21の故障を検出し、メインECU11またはサブECU21の故障検出結果に基づき、選択したメイン操作量a1またはサブ操作量a2のいずれかに基づき車両の自動運転制御を行う。従って、メインECU11とサブECU21の一方に単独故障が生じても、故障していない他方のECUによって自動運転制御を継続することができる。また、サブ演算部212の単位時間の演算量がメイン演算部112よりも少ないことから、サブECU21にはメインECU11よりもロースペックの部品を用いることができ構成することができ、自動運転制御を行うシステムの規模を抑制することができる。

0043

<B.実施の形態2>
実施の形態1に係る自動運転制御装置では、メインECU11自身がメインECU11の故障を検出するメイン故障検出部111を有し、駆動系ECU41、操舵系ECU51、および制動系ECU61がそれぞれ操作量選択部411,511,611を有していた。しかし、実施の形態2に係る自動運転制御装置では、メインECUの故障を検出する故障検出部をメインECUと独立して設け、操作量選択部を駆動系ECU、操舵系ECU、および制動系ECUと独立して設けることを特徴とする。

0044

図5は、本発明の実施の形態2に係る自動運転制御装置102の構成を示すブロック図である。図5において、図1に示した実施の形態1と同一または対応する構成要素には同一の参照符号を付している。自動運転制御装置102は、メインECU12、サブECU22、センサ31,32,33、GPS受信機34、ネットワーク81,82、駆動系ECU42、操舵系ECU52、制動系ECU62、HMI7、および制御切替部9を備えて構成される。

0045

自動運転制御装置102のメインECU12は、自動運転制御装置101のメインECU11と異なりメイン故障検出部を有していない。

0046

サブECU22は、サブ故障検出部221とサブ演算部212とを備える。なお、図5では、サブ故障検出部221をサブECU内に設けているが、サブ故障検出部221はサブECU22と独立していてもよい。

0047

制御切替部9は、メインECU12からメイン操作量a1を、サブECU22からサブ操作量a2およびサブ故障検出通知b2を取得し、メイン操作量a1またはサブ操作量a2のうち選択した操作量aと、サブ故障検出通知b2またはメイン故障検出通知b1とを出力する。制御切替部9は、メイン故障検出部91と操作量選択部92を備えている。制御切替部9が操作量選択部92を有する代わりに、駆動系ECU42、操舵系ECU52、および制動系ECU62は、実施の形態1の駆動系ECU41、操舵系ECU51、および制動系ECU61と異なり、操作量選択部を有していない。

0048

駆動系ECU42、操舵系ECU52、および制動系ECU62は、ネットワーク82を介して操作量aを取得し、操作量aを用いてそれぞれアクセル用、ステアリング用、ブレーキ用アクチュエータを作動させる。

0049

サブ故障検出部221は、サブECU22の故障を検出したらサブ故障検出通知b2を制御切替部9に送信する。図6は、サブ故障検出部221の動作を例示するフローチャートである。図6の例では、サブECU22のサブ演算部212を実現するCPUまたはCPUコアが冗長化されており、サブ故障検出部221は、それら冗長化されたCPUまたはCPUのコアによる演算結果を比較することで故障を検出する。

0050

以下、図6に沿ってサブ故障検出部221の動作を説明する。サブ故障検出部221は、サブ演算部212を実現する冗長化されたCPUまたはCPUコアの演算結果が一致するか否かを判断する(ステップS31)。ステップS31で演算結果が一致していなければ、サブ故障検出部221はサブECU22が故障したと判断し、サブ故障検出通知b2を制御切替部9に送信する(ステップS32)。ステップS31で演算結果が一致していれば、サブ故障検出部221は処理を終了する。

0051

図7は、メイン故障検出部91の動作の一例を示すフローチャートである。図7の例では、サブECU22が故障していない場合に、メイン操作量a1とサブ操作量a2とを比較してメインECU12の故障を検出する。

0052

図7のフローチャートに沿ってメイン故障検出部91の動作を説明する。まずメイン故障検出部91は、サブECU22が故障したか否かを判断する(ステップS41)。具体的には、メイン故障検出部91は、サブ故障検出通知b2を取得したかを確認し、取得していればサブECU22が故障したと判定する。そして、サブECU22が故障していればメイン故障検出部91は処理を終了する。サブECU22が故障していなければ、メイン故障検出部91はメイン操作量a1をサブ操作量a2と比較し、メイン操作量a1が正常か否かを判定する(ステップS42)。メイン故障検出部91はステップS42でメイン操作量a1を正常ではない、すなわち異常と判定すると、メインECU12が故障したと判断し、メイン故障検出通知a1を操作量選択部92に送信する(ステップS43)。メイン故障検出部91は、ステップS42でメイン操作量a1を正常と判定すると、そのまま処理を終了する。ステップS42において、メイン故障検出部91は、例えばメイン操作量a1とサブ操作量a2の差分が閾値を超えたら異常と判定してもよい。あるいは、メイン故障検出部91は、メイン操作量a1とサブ操作量a2の差分が一定時間以上、継続して閾値を超えた場合に異常と判定することによって、異常と誤判定することを防ぐこともできる。

0053

操作量選択部92は、故障検出通知に基づき、メイン操作量a1とサブ操作量a2のいずれかを選択し、操作量aとする。具体的には、操作量選択部92は、メイン故障検出通知b1を取得した場合には、サブ操作量a2を選択し、サブ故障検出通知b2を取得した場合、またはいずれの故障検出通知も取得しなかった場合には、メイン操作量a1を選択する。操作量選択部92が選択した操作量aは、ネットワーク82を介して駆動系ECU42、操舵系ECU52、および制動系ECU62に送られ、駆動系ECU42、操舵系ECU52、および制動系ECU62は、操作量aに基づきアクセル用、ステアリング用、およびブレーキ用アクチュエータを作動する。

0054

実施の形態2の自動運転制御装置102によれば、実施の形態1の効果に加えて、以下の効果を得る。すなわち、自動運転制御装置102では、メインECU12が故障した時にサブECU22に制御を切り替えるための操作量選択部92が、駆動系ECU42、操舵系ECU52、および制動系ECU62と独立しているため、駆動系ECU42、操舵系ECU52、および制動系ECU62に操作量選択部を設ける必要がなく、構成を簡略化することができる。

0055

<C.実施の形態3>
実施の形態1では、サブ演算部が有する機能の例として、車線逸脱防止支援機能またはACC機能を挙げた。車線逸脱防止支援機能またはACC機能は、一般道に比べて認知すべき障害物の少ない、高速道路での利用を強く推奨されているため、一般道での自動運転継続に問題があった。そこで、サブECUの演算周期を長くすることにより単位時間演算量を低くし、ロースペックなサブECUを用いて一般道での車線逸脱防止支援機能等を実現することが考えられる。しかし、演算周期を長くすると、高速運転時に演算が間に合わないことがあるため、高速道路での自動運転継続に問題があった。

0056

そこで、実施の形態3では、サブECUに演算周期の異なる2つのサブ演算部を設け、車両が高速走行する際には、演算周期の短いサブ演算部で演算を行って演算の遅延を防ぐ一方、車両が一般道路を走行する際には、演算周期の長いサブ演算部で演算を行うことによって、認知量の多さに対応する。

0057

図8は、本実施の形態に係る自動運転制御装置103の構成を示すブロック図である。図8において、図1に示した実施の形態1と同一または対応する構成要素には同一の参照符号を付している。自動運転制御装置103は、実施の形態1の自動運転制御装置101と比較すると、サブECU21に代えてサブECU23を備えている。サブECU23は、サブ故障検出部211、第1サブ演算部232、第2サブ演算部233、およびサブ演算切替部234を備えている。自動運転制御装置103のその他の構成は実施の形態1に係る自動運転制御装置101と同様である。

0058

第1サブ演算部232は、実施の形態1のサブ演算部212と同様である。すなわち、第1サブ演算部232は、メイン演算部112よりも少数のセンサ31,32のデータからサブ操作量a2を演算し、その動作周期は20ms周期である。

0059

第2サブ演算部233は、メイン演算部112および第1サブ演算部232よりも動作周期が長く、例えば60ms周期で動作する。第2サブ演算部233は、センサ31,32,33のデータとGPS受信機34の位置情報とからサブ操作量a2を演算する。すなわち、第2サブ演算部233は、メイン演算部112よりも演算周期が長く、第1サブ演算部232よりも多数のセンサ31,32,33を用いてサブ操作量a2を演算する。また、第1サブ演算部232が用いるセンサ31,32,33は、第2サブ演算部233が用いるセンサ31,32を包含している。また、メイン演算部112が用いるセンサ31,32,33は、第2サブ演算部233が用いるセンサ31,32を包含している。また、メイン演算部112が用いるセンサ31,32,33は、第2サブ演算部233が用いるセンサ31,32,33を包含している。

0060

サブ演算切替部234は、メイン演算部112および第1サブ演算部232と同じ20ms周期で動作し、第1サブ演算部232または第2サブ演算部233のいずれか一方を選択して動作させる。すなわち、第1サブ演算部232と第2サブ演算部233は同時には動作しない。

0061

図9,10は、サブ演算切替部234の動作を例示するフローチャートである。図9は、車両の速度に応じてサブ演算部の切り替えを行う場合を示し、図10は、車両の走行道路が高速道路か否かに応じてサブ演算部の切り替えを行う場合を示している。なお、上記のとおり第2サブ演算部233の動作周期はサブ演算切替部234の動作周期の3倍であるため、第2サブ演算部233がサブ操作量a2を演算する場合、3回同じ演算結果を出力する。

0062

図9に沿って、サブ演算切替部234の動作を説明する。まず、サブ演算切替部234は、車両が高速運転しているか否かを判断する(ステップS51)。ここでサブ演算切替部234は、車両の速度が閾値を超えたら高速運転と判定してもよい。あるいは、サブ演算切替部234は、車両の速度が一定時間以上継続して閾値を超えたら高速運転と判定し、その状態から一定時間以上継続して閾値以下であれば高速運転との判定を解除することにより、頻繁な切替を抑制しても良い。サブ演算切替部234は、ステップS51で高速運転していると判断した場合、第1サブ演算部232を選択する(ステップS52)。また、サブ演算切替部234は、ステップS51で高速運転していないと判断した場合、第2サブ演算部233を選択する(ステップS53)。

0063

次に、図10に沿って、サブ演算切替部234の動作を説明する。まず、サブ演算切替部234は、車両が高速道路を走行しているか否かを判断する(ステップS61)。車両が高速道路を走行しているか否かの判断は、GPS受信機34の位置情報、すなわちGPS情報から行ってもよいし、ETC車載器(図示せず)の入出場情報、すなわちETC情報から行っても良い。それ以外は図9と同様である。

0064

なお、実施の形態3では、第2サブ演算部233の演算周期を60msとし、それ以外の部の演算周期を20msとしたが、それ以外の部に比べて第2サブ演算部233の演算周期が長ければ、他の値でもよい。

0065

また、実施の形態3において、第2サブ演算部233で用いるセンサの数は、メイン演算部112と同じとしたが、第1サブ演算部232で用いるセンサの数よりも多ければ、メイン演算部112で用いるセンサの数以下であっても良い。

0066

以上のように、本実施の形態に係る自動運転制御装置103は、メインECU11に設けられ、複数のセンサ31,32,33を用いて車両の自動運転制御に関する操作量をメイン操作量a1として演算するメイン演算部112と、サブECU23に設けられ、車両の自動運転制御に関する操作量をサブ操作量a2として演算するサブ演算部232,233と、メインECU11の故障を検出するメイン故障検出部111と、サブECU23の故障を検出するサブ故障検出部211と、メイン故障検出部111およびサブ故障検出部211の故障検出結果に基づき、メイン操作量a1またはサブ操作量a2のいずれかを選択する操作量選択部411,511,611と、操作量選択部411,511,611が選択した操作量に基づき車両の自動運転制御を行う駆動系ECU41、操舵系ECU51、および制動系ECU61と、を備える。なお、メイン故障検出部111とサブ故障検出部211は別の構成である必要はなく、メインECU11およびサブECU21の故障を検出する故障検出部として構成されていれば良い。また、サブ演算部232,233は、メイン演算部112よりも少数のセンサ31,32を用いてサブ操作量a2を演算する第1サブ演算部232と、メイン演算部112よりも演算周期が長く、第1サブ演算部232よりも多数のセンサ31,32,33を用いてサブ操作量a2を演算する第2サブ演算部233と、を備え、サブECU23は、第1サブ演算部232または第2サブ演算部233のいずれか一方を選択して動作させるサブ演算切替部234を備える。自動運転制御装置103によれば、実施の形態1の効果に加えて、以下の効果を奏する。すなわち、自動運転制御装置103によれば、短い周期で自動運転制御を行う必要がある場合には、周期が短いが用いるセンサが少ない第1サブ演算部232を使用し、多くのセンサの使用が求められる場合には、周期が長いが用いるセンサが多い第2サブ演算部233を使用することによって、サブECU23の単位時間演算量をメインECU11より少なくしつつ、異なる走行状況に対応することができる。

0067

また、操作量選択部411,511,611は、メイン故障検出部111がメインECU11の故障を検出した場合に、サブ操作量a2を選択するため、メインECUの単独故障時にサブECUによる自動運転制御が継続可能である。

0068

例えば、サブ演算切替部234は、車両の走行速度に基づき、第1サブ演算部232または第2サブ演算部233のいずれか一方を選択して動作させる。従って、高速走行時には、第1サブ演算部232を用いて演算を行うことで、メイン演算部112と同様の演算周期で自動運転を継続できる。また、低速走行時には、第2サブ演算部233を用いて演算を行うことで、メイン演算部112と同様の認知精度で自動運転を継続できる。従って、自動運転制御装置103によれば、低速走行時の自動運転制御の信頼性を高めることができる。

0069

あるいは、サブ演算切替部234は、車両が一般道よりも障害物の少ない高速道路を走行している場合には、第1サブ演算部232を選択して動作させることで、メイン演算部112と同様の演算周期で自動運転を継続できる。また、車両が高速道路以外を走行している場合には、第2サブ演算部233を選択して動作させることで、メイン演算部112による制御と同様の認知精度で自動運転制御を継続できる。したがって、自動運転制御装置103によれば、一般道路走行時の信頼性を高めることができる。

0070

また、自動運転制御装置103によれば、第1サブ演算部232が用いるセンサ31,32,33は、第2サブ演算部233が用いるセンサ31,32を包含している。このように、第1サブ演算部232が用いる複数のセンサのうちのいくつかを第2サブ演算部233で用いることによって、第1サブ演算部232と第2サブ演算部233を切替えて動作させても、自動運転制御を継続できる。

0071

また、自動運転制御装置103によれば、メイン演算部112が用いるセンサ31,32,33は、第2サブ演算部233が用いるセンサ31,32を包含している。このように、メイン演算部112が用いる複数のセンサのうちのいくつかを第2サブ演算部233で用いることによって、メインECU11が故障した場合でも、サブECU23に切り替えて自動運転制御を継続できる。

0072

また、自動運転制御装置103によれば、メイン演算部112が用いるセンサ31,32,33は、第1サブ演算部232が用いるセンサ31,32,33を包含している。このように、メイン演算部112が用いる複数のセンサのうちのいくつかを第1サブ演算部232で用いることによって、メインECU11が故障した場合でも、サブECU23に切り替えて自動運転制御を継続できる。

0073

<D.ハードウェア構成>
図11は、実施の形態1の自動運転制御装置101におけるメインECU11のハードウェア構成を示す図である。図11に示すように、メインECU11は、プロセッサ1001と、メモリ1002とによって実現される。メインECU11が備えるメイン故障検出部111又はメイン演算部112は、メモリ1002に記憶されたプログラムをプロセッサ1001が読み出して実行することにより、実現される。

0074

ここで、プロセッサ1001は、例えば中央処理装置処理装置演算装置マイクロプロセッサマイクロコンピュータ、Digital Signal Processor等である。また、メモリ1002には、例えば、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、フラッシュメモリEPROM(Electrically Programmable Read Only Memory)、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)などの、不揮発性または揮発性半導体メモリ、HDD(Hard Disk Drive)、磁気ディスクフレキシブルディスク光ディスクコンパクトディスクミニディスク、DVD(Digital Versatile Disk)及びそのドライブ装置の少なくともいずれか1つが含まれる。

0075

メインECU12、サブECU21,22,23、駆動系ECU41,42、操舵系ECU51,52、制動系ECU61,62、および制御切替部9のハードウェア構成も、図11に示すメインECU11のハードウェア構成と同様である。

0076

なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。

0077

7 HMI、9操作量選択部、11,12メインECU、21,22,23 サブECU、31,32,33センサ、41,42 駆動系ECU、51,52操舵系ECU、61,62制動系ECU、81,82,83ネットワーク、91,111 メイン故障検出部、92 操作量選択部、112 メイン演算部、211,221 サブ故障検出部、212サブ演算部、411,511,611 操作量選択部、1001プロセッサ、1002メモリ。

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