车辆控制装置以及车辆控制方法转让专利
申请号 : CN202110076148.3
文献号 : CN113291317B
文献日 : 2022-04-29
发明人 : 落田纯 , 中岛润之 , 井深纯
申请人 : 本田技研工业株式会社
摘要 :
权利要求 :
1.一种车辆控制装置,其是对车辆的自动驾驶进行控制的车辆控制装置,其特征在于,所述车辆控制装置具备:
第一行驶控制机构,其控制所述车辆的转向及加减速并执行所述车辆的行驶控制;
第二行驶控制机构,其执行所述车辆的周边行驶环境的识别及所述车辆的行驶辅助;
第一控制机构,其基于来自所述第一行驶控制机构的指示而对第一致动器进行控制;
以及
第二控制机构,其基于来自所述第二行驶控制机构的指示而对第二致动器进行控制,所述第一控制机构在无法接收来自所述第一行驶控制机构的指示的情况下,向所述第二控制机构通知将控制状态从所述第一控制机构对所述第一致动器的控制向所述第二控制机构对所述第二致动器的控制切换,所述第二行驶控制机构在检测到与所述第一行驶控制机构之间的通信功能的降低、且所述控制状态为所述第二控制机构对所述第二致动器的控制的情况下,进行所述车辆的代替控制。
2.根据权利要求1所述的车辆控制装置,其特征在于,所述代替控制是执行与所述车辆的自动驾驶的控制相关的功能限制的代替控制。
3.根据权利要求1或2所述的车辆控制装置,其特征在于,所述第二行驶控制机构即便在检测到与所述第一行驶控制机构之间的通信功能的降低的情况下,在检测到所述控制状态为所述第一控制机构对所述第一致动器的控制的情况下,也不执行所述代替控制。
4.根据权利要求1或2所述的车辆控制装置,其特征在于,经由第一电源电路向所述第一致动器供给电力,经由与所述第一电源电路不同的第二电源电路向所述第二致动器供给电力。
5.根据权利要求1或2所述的车辆控制装置,其特征在于,从第一电源向所述第一致动器供给电力,从与所述第一电源不同的第二电源向所述第二致动器供给电力。
6.根据权利要求1或2所述的车辆控制装置,其特征在于,所述第一行驶控制机构在检测到与所述第二行驶控制机构之间的通信功能的降低的情况下,进行执行与所述车辆的自动驾驶的控制相关的功能限制的缩退控制。
7.根据权利要求1或2所述的车辆控制装置,其特征在于,所述第一行驶控制机构和所述第二行驶控制机构通过第一通信线路、以及与所述第一通信线路不同的第二通信线路而连接,所述第二行驶控制机构在所述第一通信线路和所述第二通信线路中检测到通信功能的降低、且所述控制状态为所述第二控制机构对所述第二致动器的控制的情况下,通过对所述第二致动器进行控制来进行所述车辆的代替控制。
8.根据权利要求1或2所述的车辆控制装置,其特征在于,所述第一致动器及所述第二致动器分别是与所述车辆的转向或者制动相关的装置的致动器。
9.根据权利要求1或2所述的车辆控制装置,其特征在于,所述第一控制机构经由网关而检测所述第二控制机构对所述第二致动器的控制状态,所述第二控制机构经由所述网关而检测所述第一控制机构对所述第一致动器的控制状态。
10.一种车辆控制方法,其是对车辆的自动驾驶进行控制的车辆控制方法,其特征在于,
所述车辆具备:
第一行驶控制机构,其控制所述车辆的转向及加减速并执行所述车辆的行驶控制;
第二行驶控制机构,其执行所述车辆的周边行驶环境的识别及所述车辆的行驶辅助;
第一控制机构,其基于来自所述第一行驶控制机构的指示而对第一致动器进行控制;
以及
第二控制机构,其基于来自所述第二行驶控制机构的指示而对第二致动器进行控制,所述第一控制机构在无法接收来自所述第一行驶控制机构的指示的情况下,向所述第二控制机构通知将控制状态从所述第一控制机构对所述第一致动器的控制向所述第二控制机构对所述第二致动器的控制切换,所述第二行驶控制机构在检测到与所述第一行驶控制机构之间的通信功能的降低、且所述控制状态为所述第二控制机构对所述第二致动器的控制的情况下,进行所述车辆的代替控制。
说明书 :
车辆控制装置以及车辆控制方法
技术领域
背景技术
控制机构中的一方中检测到功能降低的情况下,利用另一方来进行代替控制。通过形成为
这样设置多个车辆的行驶控制机构而成的冗余构成,使得车辆的自动驾驶控制的可靠性提
高。
发明内容
在这样的情况下,各行驶控制机构通过互相进行动作状况的监视来决定是否进行行驶控
制。然而,基于通信故障等的理由,尽管第一行驶控制机构正在正常地进行动作但第二行驶
控制机构仍判断为发生了第一行驶控制机构的功能降低的情况下,第二行驶控制机构会开
始代替控制。其结果是,变成由第一行驶控制机构和第二行驶控制机构双方进行行驶控制,
从而造成控制的浪费。
辆的转向及加减速并执行所述车辆的行驶控制;第二行驶控制机构,其执行所述车辆的周
边行驶环境的识别及所述车辆的行驶辅助;第一控制机构,其基于来自所述第一行驶控制
机构的指示而对第一致动器进行控制;以及第二控制机构,其基于来自所述第二行驶控制
机构的指示而对第二致动器进行控制,所述第一控制机构在无法接收来自所述第一行驶控
制机构的指示的情况下,向所述第二控制机构通知将控制状态从所述第一控制机构对所述
第一致动器的控制向所述第二控制机构对所述第二致动器的控制切换,所述第二行驶控制
机构在检测到与所述第一行驶控制机构之间的通信功能的降低、且所述控制状态为所述第
二控制机构对所述第二致动器的控制的情况下,进行所述车辆的代替控制。
车辆的行驶进行控制;第二行驶控制机构,其基于来自所述第一行驶控制机构的指示,对所
述车辆的行驶进行控制;第一控制机构,其基于来自所述第一行驶控制机构的指示而对第
一致动器进行控制;以及第二控制机构,其基于来自所述第二行驶控制机构的指示而对第
二致动器进行控制,根据所述第一行驶控制机构的状态,将至少包括所述第一致动器和所
述第二致动器的致动器组的控制主体切换为所述第一控制机构或者所述第二控制机构,在
检测到所述第一行驶控制机构和所述第二行驶控制机构之间的通信功能的降低、且所述致
动器组的控制状态为由所述第二控制机构进行控制的状态的情况下,由所述第二行驶控制
机构进行所述车辆的代替控制。
附图说明
置组;83:致动器组。
具体实施方式
须的。可以对实施方式中说明的多个特征中的两个以上的特征任意地进行组合。另外,对相
同或者同样的构成标注相同的附图标记,并省略重复的说明。
作为一个例子,车辆V是轿车型的四轮乘用车。车辆控制装置1包括第一控制部1A和第二控
制部1B。图1是表示第一控制部1A的构成的框图,图2是表示第二控制部1B的构成的框图。图
3主要示出第一控制部1A和第二控制部1B之间的通信线路以及电源的构成。
的通常的动作控制之外,还进行与避免危险等有关的行驶辅助控制。第二控制部1B主要负
责与避免危险等有关的行驶辅助控制。有时将行驶辅助称为驾驶辅助。利用第一控制部1A
和第二控制部1B使功能冗余化并且进行不同的控制处理,由此能够实现控制处理的分散化
并且提高可靠性。
及自动变速器TM。马达M能够用作使车辆V加速的驱动源,并且还能够在减速时等用作发电
机(再生制动)。
存储设备、以及与外部设备的接口等。在存储设备中保存有处理器所执行的程序、处理器在
处理中使用的数据等。各ECU可以具备多个处理器、存储设备以及接口等。此外,能够对ECU
的数量、负责的功能进行适当设计,可以比本实施方式更细化或者整合。此外,在图1以及图
3中,标注了ECU20A~ECU29A的代表性的功能的名称。例如,ECU20A记载为“自动驾驶ECU”。
或者制动中的至少一项。在本实施方式中,自动地进行驱动、转向以及制动。
息。
对车辆V的前方进行拍摄。通过对摄像机31A所拍摄的图像进行解析,能够对对象的轮廓、道
路上的车道的划分线(白线等)进行提取。
辆V的周围的对象进行检测,或者对与对象的距离进行测距。在本实施方式的情况下,设置
有五个光学雷达32A,在车辆V的前部的各角部各设置有一个,在后部中央设置有一个,在后
部各侧方各设置有一个。可以适宜地选择光学雷达32A的数量、配置。
力转向装置41A包括对转向操作进行辅助或者发挥用于使前轮自动转向的驱动力的马达、
对马达的旋转量进行检测的传感器、对驾驶员所负担的转向转矩进行检测的转矩传感器
等。
液压装置42A。液压装置42A是能够基于从制动主缸BM传递来的液压而对供给至在四个车轮
分别设置的制动装置(例如盘式制动装置)51中的工作油的液压进行控制的致动器,ECU23A
进行液压装置42A所具备的电磁阀等的驱动控制。在本实施方式的情况下,ECU23A以及液压
装置42A构成电动伺服制动器,ECU23A例如对四个制动装置51所产生的制动力以及马达M的
再生制动所产生的制动力的分配进行控制。
部机构进行锁止的机构。ECU24A能够控制电动驻车锁止装置50a所进行的锁止以及锁止解
除。
动装置。ECU25A使信息输出装置43A输出例如车速、外部气温等各种信息、路线引导等信息。
为方向指示器进行信息输出装置44A的闪烁控制而对车外报告车辆V的行进方向,另外,能
够通过作为危险警示灯进行信息输出装置44A的闪烁控制而使车外提高对车辆V的注意力。
ECU。ECU27A例如与由设置于油门踏板AP的操作检测传感器34a、设置于制动踏板BP的操作
检测传感器34b所检测到的驾驶员的驾驶操作、车速等对应地控制内燃机EG、马达M的输出,
或者切换自动变速器TM的变速挡。此外,在自动变速器TM中,作为对车辆V的行驶状态进行
检测的传感器而设置有对自动变速器TM的输出轴的转速进行检测的转速传感器39。能够从
转速传感器39的检测结果运算出车辆V的车速。
理。陀螺仪传感器33A对车辆V的旋转运动进行检测。能够通过陀螺仪传感器33A的检测结果
等对车辆V的行进路径进行判定。GPS传感器28b对车辆V的当前位置进行检测。通信装置28c
与提供地图信息、交通信息的服务器进行无线通信来获取上述信息。在数据库28a中,能够
保存高精度的地图信息,ECU28A基于该地图信息等,能够以更高的精度确定车道上的车辆V
的位置。
存储设备、以及与外部设备的接口等。存储设备中保存有处理器所执行的程序、处理器在处
理中使用的数据等。各ECU可以具备多个处理器、存储设备以及接口等。此外,能够对ECU的
数量、负责的功能进行适当设计,可以比本实施方式更加细化或者整合。此外,与ECU组2A同
样地,在图2以及图3中,标注了ECU21B~ECU25B的代表性的功能的名称。
助(换言之驾驶辅助)有关的控制的行驶辅助单元。ECU21B生成后述的对象数据作为周边环
境信息。
部1A中,也可以是如ECU21B那样通过一个ECU来实现ECU21A以及ECU29A的功能的构成。
对车辆V的前方进行摄像。通过对摄像机31B所拍摄的图像进行解析,能够对对象的轮廓、道
路上的车道的划分线(白线等)进行提取。在本实施方式的情况下,检测单元32B是通过电波
对车辆V的周围的物体进行检测的毫米波雷达(以下,有时表述为雷达32B),对车辆V的周围
的对象进行检测,或者对与对象的距离进行测距。在本实施方式的情况下,设置有五个雷达
32B,在车辆V的前部中央设置有一个,在前部各角部各设置有一个,在后部各角部各设置有
一个。可以适宜地选择雷达32B的数量、配置。
力转向装置41B包括对转向操作进行辅助或者发挥用于使前轮自动转向的驱动力的马达、
对马达的旋转量进行检测的传感器、对驾驶员所负担的转向转矩进行检测的转矩传感器
等。另外,在ECU22B上经由后述的通信线路L2电连接有转向角传感器37,从而能够基于转向
角传感器37的检测结果而对电动动力转向装置41B进行控制。ECU22B能够获取对驾驶员是
否把持方向盘ST进行检测的传感器36的检测结果,并能够监视驾驶员的把持状态。
缸BM中被转换为液压并传递至液压装置42B。液压装置42B是能够基于从制动主缸BM传递来
的液压而对供给至各车轮的制动装置51中的工作油的液压进行控制的致动器,ECU23B进行
液压装置42B所具备的电磁阀等的驱动控制。
力传感器35,基于上述传感器的检测结果实现ABS功能、牵引力控制以及车辆V的姿态控制
功能。例如,ECU23B基于在四个车轮上分别设置的车轮速度传感器38的检测结果而对各车
轮的制动力进行调整,抑制各车轮的滑行。另外,基于偏航率传感器33B所检测到的车辆V的
绕铅垂轴的旋转角速度而对各车轮的制动力进行调整,抑制车辆V的急剧的姿态变化。
ECU23B能够点亮制动灯。由此能够使后续车辆提高对车辆V的注意力。
驻车制动装置52所进行的后轮的锁止以及锁止解除。
信息输出装置44B输出车速、燃料消耗效率等各种信息。
ECU20A~ECU27A、ECU29A。此外,ECU28A也可以与通信线路L1连接。
和ECU21A连接。通信线路L5将ECU20A、ECU21A以及ECU28A连接。通信线路L6将ECU29A和
ECU21A连接。通信线路L7将ECU29A和ECU20A连接。
如,通信线路L1、L2、L5~L7可以为CAN(Controller Area Network,控制器局域网)。
压(例如190V)降压至基准电压(例如12V)。电池72A例如为12V的铅电池。通过设置电池72A,
即使在大容量电池6、电源电路71A的电力供给被切断或者降低的情况下,也能够向第一控
制部1A进行电力的供给。
路。电池72B是与电池72A相同的电池,例如为12V的铅电池。通过设置电池72B,即使在大容
量电池6、电源电路71B的电力供给被切断或者降低的情况下,也能够向第二控制部1B进行
电力的供给。
ECU,示例了ECU20A、ECU21A、ECU22A、ECU23A以及ECU27A,作为包含在第二控制部1B中的
ECU,示例了ECU21B、ECU22B以及ECU23B。
本实施方式的情况下,摄像机31A以及光学雷达32A连接于第一控制部1A的ECU21A,按照来
自ECU21A的指示进行动作(即、被第一控制部1A控制)。ECU21A对通过摄像机31A以及光学雷
达32A得到的外界信息进行获取,并且将该外界信息供给至第一控制部1A的ECU20A。另外,
摄像机31B以及雷达32B连接于第二控制部1B的ECU21B,按照来自ECU21B的指示而进行动作
(即、被第二控制部1B控制)。ECU21B对通过摄像机31B以及雷达32B得到的外界信息进行获
取,并且将该外界信息供给至第一控制部1A的ECU20A。由此,第一控制部1A(ECU20A)能够使
用分别从摄像机31A、摄像机31B、光学雷达32A以及雷达32B得到的外界信息来执行自动驾
驶的控制。
置50。电动动力转向装置41A以及电动动力转向装置41B分别是用于进行车辆V的转向的转
向致动器。液压装置42A以及液压装置42B分别是用于进行车辆V的制动的制动致动器。另
外,动力装置50是用于进行车辆V的驱动的驱动致动器。
(即、被第一控制部1A控制)。另外,电动动力转向装置41B以及液压装置42B分别经由ECU22B
以及ECU23B而与ECU21B连接,按照来自ECU21B的指示而进行动作(即、被第二控制部1B控
制)。
转向装置41A、液压装置42A、动力装置50)进行通信。另外,第二控制部1B(ECU21B)通过通信
路径而与外界识别装置组82的一部分(摄像机31B、雷达32B)进行通信,并且通过其他通信
路径而与致动器组83的一部分(电动动力转向装置41B、液压装置42B)进行通信。与ECU20A
连接的通信路径和与ECU21B连接的通信路径可以互不相同。上述通信路径例如为CAN
(Controller Area Network),也可以是以太网(注册商标)。另外,ECU20A与ECU21B通过通
信路径彼此连接。该通信路径例如为CAN(控制器局域网络),但是也可以是以太网(注册商
标)。另外,也可以通过CAN与以太网(注册商标)双方进行连接。
ECU20A经由ECU21A获取通过摄像机31A以及光学雷达32A得到的外界信息、经由ECU21B获取
通过摄像机31B以及雷达32B得到的外界信息。然后,ECU20A基于获取到的外界信息,生成在
自动驾驶中车辆V应采取的路线以及速度,并决定用于实现该路线以及速度的车辆V的目标
控制量(驱动量、制动量、转向量)。ECU20A基于决定的车辆V的目标控制量生成各致动器的
操作量(电压或者电流等的指令值(信号值)),并以该操作量控制致动器组83(电动动力转
向装置41A、液压装置42A、动力装置50),由此能够进行车辆V的行驶控制(例如自动驾驶)。
况以及与致动器组83之间的通信路径的通信状况进行监视,基于上述通信状况而检测与外
界识别装置组82以及与致动器组83之间的通信功能的降低,由此能够检测行驶控制功能的
降低。通信功能的降低可以包括通信的切断、通信速度的降低等。另外,ECU20A也可以检测
外界识别装置组82中的外界的检测性能的降低、致动器组83的驱动性能的降低,由此检测
行驶控制功能的降低。进一步地,ECU20A在构成为诊断自身的处理性能(例如处理速度等)
的情况下,还可以基于该诊断结果来检测行驶控制功能的降低。此外,在本实施方式中,使
ECU20A作为对自身的行驶控制功能的降低进行检测的检测部而动作,但不限于此,可以在
ECU20A之外另行设置该检测部,也可以使第二控制部1B(例如ECU21B)作为该检测部而动
作。
量、转向量),基于决定的目标控制量生成各致动器的操作量,并以该操作量控制致动器组
83(电动动力转向装置41B、液压装置42B)。但是,ECU21B用于进行车辆V的行驶控制的处理
性能比ECU20A低。处理性能可以基于例如时钟数测试、基准测试的结果来进行比较。当在
ECU20A中未检测到行驶控制功能的降低的通常情况下,ECU21B获取通过摄像机31B以及雷
达32B得到的外界信息并供给至ECU20A,但当在ECU20A中检测到行驶控制功能的降低的情
况下,ECU21B代替ECU20A而进行车辆V的行驶控制(即、进行代替控制)。代替控制例如可以
包括根据车辆V的自动驾驶的控制等级而执行使该控制等级降低的功能限制的缩退控制。
另外,ECU20A根据ECU21B的功能降低,而进行缩退控制。在此的ECU21B的功能降低可以包括
例如由第二控制部1B进行控制的摄像机31B、雷达32B的功能降低等。
辆V的行驶控制(代替控制)。通过形成为这样设置多个控制部而成的冗余构成,能够提高车
辆的自动驾驶控制的可靠性。
够彼此通信,并进行各种数据的交互。在该构成中,在来自第一控制部1A的信号中断的情况
下,第二控制部1B认定为发生了第一控制部1A的行驶控制功能的降低,并开始代替控制。作
为该情况下的信号中断的原因,可以列举由自动驾驶ECU20A和行驶辅助ECU21B之间的通信
线路(例如,L3)的故障所导致的信号中断、由针对第一控制部1A的电源故障所导致的功能
降低等。
正常地动作并持续进行行驶控制的情况。即使在这样的情况下,第二控制部1B也判断为不
能进行由第一控制部1A进行的行驶控制,且第二控制部1B也会开始代替控制。其结果是,由
第一控制部1A和第二控制部1B双方来进行行驶控制,从而造成控制的浪费。
5是在图3、图4所示的构成中提取出本实施方式所涉及的部分后的概略图。在图5中,ECU30A
以及ECU30B是为了进行行驶控制而冗余地设置的ECU,且构成为能够分别对致动器组进行
控制。
动驾驶ECU20A对行驶辅助ECU21B、ECU30A进行控制指示。另外,自动驾驶ECU20A适时获取与
行驶辅助ECU21B、ECU30A的动作相关的信息。自动驾驶ECU20A能够经由行驶辅助ECU21B、GW
获取与ECU30B的动作相关的信息。
自动驾驶ECU20A进行的行驶控制的情况下,作为代替控制而进行行驶控制。如上所述,通信
线路L1、L2可以为CAN,通信线路L3可以为以太网(注册商标),但也可以由多个通信线进行
延长化或将这些组合使用。
自动驾驶ECU20A的动作的情况下,致动器组的控制向由ECU30B进行的控制状态转移。例如,
可以是,ECU30A因无法确认自动驾驶ECU20A的动作而通知ECU30B进行致动器组的控制。由
此,ECU30B变为能够执行致动器组的控制的状态,并基于行驶辅助ECU21B的控制指示,执行
致动器组的控制。另一方面,在检测到自动驾驶ECU20A正常地进行动作的情况下,ECU30A变
为能够执行致动器组的控制的状态。或者也可以是,ECU30A和ECU30B彼此监视动作状态,根
据该动作状态来切换由哪一个来做致动器组的动作主体。例如,可以是,ECU30B监视来自
ECU30A的信号,在无法接收到该信号的情况下转换到执行致动器组的控制的状态。此外,可
以在ECU30A和ECU30B之间设置用于收发信号的其他信号线。
信、监视。
控制的状态(关闭状态)。
况下,自动驾驶ECU20A开始缩退控制。或者,可以是在从变为图6中的(b)的状态后经过了一
定时间时开始缩退控制那样的构成。在该状态下,自动驾驶ECU20A能够经由GW获取第二控
制部1B侧的各部位的状态信息,因此可以基于该状态信息而进行缩退控制。在该情况下,
ECU30A处于进行致动器组的控制的状态(打开状态),且ECU30B处于未进行致动器组的控制
的状态(关闭状态)。
致动器组的控制的主体从ECU30A切换为ECU30B。
的主体变成ECU30B的情况下,行驶辅助ECU21B开始缩退控制的处理。
可,因此不限于行驶辅助ECU21B。本处理流程可以在车辆V进行动作之时持续地执行。
的情况下(S701中的“是”)进入S703,在未发生通信故障的情况下(S701中的“否”)进入
S702。此外,除了通信中断之外,通信故障还可以包括通信功能的降低等。
动驾驶ECU20A进行的缩退控制的情况下,将致动器组的控制的主体从ECU30A切换为
ECU30B。在致动器组的控制的主体变成了ECU30B的情况下(S703中的“是”)进入S704,在未
变成ECU30B的情况下(S703中的“否”)进入S705。
制信号。然后,结束本处理流程。
要具有形成第一行驶控制部1A和第一行驶控制部1B这样的冗余结构的关系性,就能够应用
本发明。
二行驶控制组机构进行所述车辆的代替控制。
第一行驶控制机构进行所述车辆的自动驾驶的缩退控制。
下也能够继续进行基于第一行驶控制机构的缩退控制并抑制基于第二行驶控制机构的行
驶控制。
机构进行所述车辆的代替控制。
机构进行的代替控制。
第二行驶控制机构进行所述车辆的代替控制。