特許 6984498 車両運転システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6984498

(24)【登録日】2021年11月29日

(45)【発行日】2021年12月22日

(54)【発明の名称】車両運転システム

(51)【国際特許分類】

   B60W 50/14 20200101AFI20211213BHJP

   F02D 45/00 20060101ALI20211213BHJP

   F02B 77/08 20060101ALI20211213BHJP

【ＦＩ】

   B60W50/14

   F02D45/00 360A

   F02D45/00 372

   F02B77/08 E

【請求項の数】4

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2018-42876(P2018-42876)

(22)【出願日】2018年3月9日

(65)【公開番号】特開2019-156039(P2019-156039A)

(43)【公開日】2019年9月19日

【審査請求日】2020年10月26日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001276

【氏名又は名称】特許業務法人 小笠原特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】坂田 浩一

【審査官】 吉村 俊厚

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１７−０７４８８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１７−２００８１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−０５０９００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２０３５５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−１１２０３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１５／０８３２０６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１０−１８７５２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−１１０３８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２２８５９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第６６５５３２６（ＵＳ，Ｂ２）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０８Ｇ １／００ − ９９／００

Ｂ６０Ｗ １０／００ − １０／３０

Ｂ６０Ｗ ３０／００ − ６０／００

Ｂ６０Ｔ ７／１２ − ８／１７６９

Ｂ６０Ｔ ８／３２ − ８／９６

Ｂ６２Ｄ ６／００ − ６／１０

Ｆ０２Ｄ ２９／００ − ２９／０６

Ｆ０２Ｄ ４３／００ − ４５／００

Ｂ６０Ｋ ３１／００ − ３１／１８

Ｂ６０Ｒ １６／００ − １７／０２

Ｆ０２Ｂ ７７／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両による自動運転とドライバーによる手動運転との切り替え制御が可能な車両運転システムであって、
自動運転を制御する自動運転ＥＣＵの温度を監視する温度監視部と、
前記自動運転ＥＣＵの温度に基づいて、自動運転時にドライバーに手動運転への切り替えを促す動作を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記自動運転ＥＣＵの温度が自動運転実行時に許容される所定の上限温度より低い所定の第１の閾値温度以上になった場合、ドライバーに手動運転への切り替えを促す第１の動作を実行し、
前記第１の閾値温度を、前記上限温度と、前記第１の動作を実行してからドライバーが手動運転に切り替えるまでに十分な所定の時間と、前記自動運転ＥＣＵの温度上昇勾配と、に基づいて設定する、ことを特徴とする、
車両運転システム。

【請求項2】

前記制御部は、前記第１の動作の実行後も手動運転に切り替えられずに、前記自動運転ＥＣＵの温度が前記第１の閾値温度よりも高くかつ前記上限温度より低い所定の第２の閾値温度以上になった場合、ドライバーに手動運転への切り替えを促す第２の動作を実行する、ことを特徴とする、
請求項１に記載の車両運転システム。

【請求項3】

前記制御部は、前記自動運転ＥＣＵの温度上昇勾配を、前記自動運転ＥＣＵの冷却に用いられるリアエアコン及びブロワーの少なくとも１つの駆動状態に基づいて変化させる、ことを特徴とする、
請求項１に記載の車両運転システム。

【請求項4】

車両による自動運転とドライバーによる手動運転との切り替え制御が可能な車両運転システムのコンピュータが実行する運転権限移行方法であって、
自動運転を制御する自動運転ＥＣＵの温度を監視するステップと、
前記自動運転ＥＣＵの温度に基づいて、自動運転時にドライバーに手動運転への切り替えを促す動作を制御するステップと、
前記自動運転ＥＣＵの温度が自動運転実行時に許容される所定の上限温度より低い所定の第１の閾値温度以上になった場合、ドライバーに手動運転への切り替えを促す第１の動作を実行するステップと、
前記第１の閾値温度を、前記上限温度と、前記第１の動作を実行してからドライバーが手動運転に切り替えるまでに十分な所定の時間と、前記自動運転ＥＣＵの温度上昇勾配と、に基づいて設定するステップと、を備えることを特徴とする、
運転権限移行方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両に搭載される運転システムに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１乃至３に、車両による自動運転とドライバーによる手動運転との切り替え制御が可能な車両運転システムが、開示されている。

【0003】

車両運転システムは、各種のセンサやメモリから画像情報、物標情報、及び地図情報などの様々な情報を取り込んで、自車周辺の状況を把握しながら適切な走行経路を計算して車両の自動運転を実行するために、処理性能の高いシステムオンチップ（ＳｏＣ：System On a Chip）を自動運転を制御するＥＣＵ（以下「自動運転ＥＣＵ」という）に搭載している。

【0004】

上記ＳｏＣは、発熱量が多いことから、温度上昇によるハードウェアの故障を回避するために、ＳｏＣ内に設けられた温度センサの値が所定値を超えた場合には、ハードＩＰ（例えば画像処理機能を持つ回路ブロックなど）をシャットダウンする機構が予め備えられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１６−０７８５３０号公報

【特許文献2】特開２０１７−１９９２９９号公報

【特許文献3】特開平０９−２４０５０２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

自動運転を行っている時に何らかの原因でＳｏＣの温度が上昇してハードＩＰがシャットダウンしてしまった場合、自動運転ＥＣＵによる自動運転機能の一部が停止するので速やかに手動運転に切り替える必要がある。しかしながら、自動運転ＥＣＵによる自動運転機能の一部が停止してしまった後で、ドライバーに手動運転への切り替えを促す動作を開始した場合には、車両による自動運転からドライバーによる手動運転への切り替えが速やかに行われないことがある。

【0007】

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、ＳｏＣを含む自動運転ＥＣＵの温度上昇によって自動運転ＥＣＵによる自動運転機能の一部が停止する前に、ドライバーに手動運転への切り替えを促す動作を開始することができる、車両運転システムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記課題を解決するために、本発明の一態様は、車両による自動運転とドライバーによる手動運転との切り替え制御が可能な車両運転システムであって、自動運転を制御する自動運転ＥＣＵの温度を監視する温度監視部と、自動運転ＥＣＵの温度に基づいて、自動運転時にドライバーに手動運転への切り替えを促す動作を制御する制御部と、を備えることを特徴とする。

【0009】

この構成により、車両による自動運転を行っている時には、自動運転ＥＣＵの温度変化に基づき、必要に応じてドライバーに手動運転への切り替えを促す動作を行うことができる。

【0010】

また、この一態様において、制御部は、自動運転ＥＣＵの温度が自動運転実行時に許容される所定の上限温度より低い所定の第１の閾値温度以上になった場合、ドライバーに手動運転への切り替えを促す第１の動作を実行してもよい。

【0011】

この構成により、何らかの原因で自動運転ＥＣＵの温度が自動運転実行時に許容される所定の上限温度に達してしまう（例えば、自動運転ＥＣＵがシャットダウンして自動運転機能の一部が停止してしまう）前に、ドライバーに手動運転への切り替えを促す動作を速やかに開始することができる。

【0012】

また、この一態様において、制御部は、第１の閾値温度を、上限温度と、第１の動作を実行してからドライバーが手動運転に切り替えるまでに十分な所定の時間と、自動運転ＥＣＵの温度上昇勾配と、に基づいて設定してもよい。

【0013】

このように、所定の時間を設けることで、車両からドライバーへの運転操作の受け渡しを安全に行うことができる。

【0014】

また、この一態様において、制御部は、第１の動作の実行後も手動運転に切り替えられずに、自動運転ＥＣＵの温度が第１の閾値温度よりも高くかつ上限温度より低い所定の第２の閾値温度以上になった場合、ドライバーに手動運転への切り替えを促す第２の動作を実行してもよい。

【0015】

このように、閾値温度を段階的に設けることで、車両からドライバーへの運転操作の受け渡しをフェールセーフで実現できる。

【0016】

また、この一態様において、制御部は、自動運転ＥＣＵの温度上昇勾配を、自動運転ＥＣＵの冷却に用いられるリアエアコン及びブロワーの少なくとも１つの駆動状態に基づいて変化させてもよい。

【0017】

これにより、冷却機構の冷却能力に応じた自動運転ＥＣＵの温度変化を推定して、運転権限移行を実現することができる。

【0018】

また、本発明の他の一態様は、車両による自動運転とドライバーによる手動運転との切り替え制御が可能な車両運転システムのコンピュータが実行する運転権限移行方法であって、自動運転を制御する自動運転ＥＣＵの温度を監視するステップと、自動運転ＥＣＵの温度に基づいて、自動運転時にドライバーに手動運転への切り替えを促す動作を制御するステップと、を含むことを特徴とする。

【0019】

この方法により、車両による自動運転を行っている時には、自動運転ＥＣＵの温度変化に基づき、必要に応じてドライバーに手動運転への切り替えを促す動作を行うことができる。

【発明の効果】

【0020】

上記本発明の車両運転システムによれば、ＳｏＣを含む自動運転ＥＣＵの温度上昇によって自動運転ＥＣＵによる自動運転機能の一部が停止する前に、ドライバーに手動運転への切り替えを促す動作を開始することができる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本発明の一実施形態に係る車両運転システムの概略構成を示す図

【図2】本車両運転システムの自動運転ＥＣＵが実行する運転権限移行制御の処理手順を示すフローチャート

【図3A】時間経過に伴う温度センサの温度上昇を説明するための図

【図3B】時間経過に伴う温度センサの温度上昇を説明するための図

【発明を実施するための形態】

【0022】

［概要］
本発明の車両による自動運転とドライバーによる手動運転との切り替え制御が可能な車両運転システムは、自動運転ＥＣＵの温度に基づいて、自動運転時にドライバーに手動運転への切り替えを促す動作を制御する。これにより、温度上昇によって自動運転ＥＣＵがシャットダウンして自動運転機能の一部が停止してしまう前に、車両からドライバーに手動運転への切り替えを促す動作を速やかに開始させることができる。

【0023】

［構成］
図１は、本発明の一実施形態に係る車両運転システム１の概略構成を示す図である。図１に示した車両運転システム１は、情報取得部１０と、自動運転ＥＣＵ２０と、アクチュエータ３０と、冷却機構部４０と、要求出力部５０と、を備えている。

【0024】

情報取得部１０は、車両周辺の状況及び車両本体の状態に関する各種の情報を取得するための装置であり、例えば、カメラ１１、ミリ波レーダー１２、レーザーレーダー１３、地図情報データベース（ＤＢ）１４、ドライバモニタ１５、及び車両状態センサ１６などで構成される。この情報取得部１０で取得された様々な情報は、自動運転ＥＣＵ２０に出力される。

【0025】

自動運転ＥＣＵ２０は、車両による自動運転を制御するための電子制御ユニット（Electronic Control Unit）であり、ＳｏＣ２１と、ＭＣＵ（Micro Controller Unit）２２とを、少なくとも１つ以上含んで構成されている。ＳｏＣ２１は、情報取得部１０で取得された様々な情報に基づいて、自動運転に関する所定の演算や処理を実行する。このＳｏＣ２１には、図示しないハードＩＰを保護するためにＳｏＣ２１の温度を監視する温度センサ２３（請求項における「温度監視部」に該当）が内蔵されている。ＭＣＵ２２（請求項における「制御部」に該当）は、ＳｏＣ２１が実行した演算や処理の結果に基づき、アクチュエータ３０を適切に動作させるための制御信号を出力して、車両の自動運転を制御する。また、ＭＣＵ２２は、温度センサ２３が監視する温度と、冷却機構部４０の駆動状態とに基づいて、要求出力部５０を介して自動運転時にドライバーに手動運転への切り替えを促す動作を制御する。

【0026】

アクチュエータ３０は、車両の走行制御を実行するための装置であり、例えば、エンジンアクチュエータ（エンジン）３１、操舵アクチュエータ（ＥＰＳ）３２、及びブレーキアクチュエータ（ブレーキ）３３などで構成される。このアクチュエータ３０は、自動運転ＥＣＵ２０からの制御信号に基づいて動作する。

【0027】

冷却機構部４０は、自動運転ＥＣＵ２０を冷却するための装置であり、一例としてリアエアコン４１及び／又はブロワー４２などで構成される。冷却機構部４０の駆動状態は、自動運転ＥＣＵ２０に出力される。なお、リアエアコン４１は、フロントエアコンであっても構わない。

【0028】

要求出力部５０は、自動運転ＥＣＵ２０からの指示に基づいて、自動運転時に車両からドライバーに運転権限を移行させるための所定の動作、すなわち車両による自動運転からドライバーによる手動運転への切り替えを促す動作をドライバーに要求する出力を行うための装置である。

【0029】

［制御］
次に、図２、図３Ａ、及び図３Ｂをさらに参照して、本発明の一実施形態に係る車両運転システム１が実行する制御を説明する。図２は、本車両運転システム１の自動運転ＥＣＵ２０が実行する運転権限移行制御の処理手順を示すフローチャートである。図３Ａ及び図３Ｂは、時間経過に伴う温度センサ２３の温度上昇を説明するための図である。

【0030】

図２に示す運転権限移行制御は、車両の運転状態がドライバーによる手動運転から車両による自動運転に切り替えられると開始される。

【0031】

ステップＳ２１：自動運転ＥＣＵ２０は、ＳｏＣ２１に内蔵された温度センサ２３の温度Ｔｅｍｐの監視を開始する。

【0032】

ステップＳ２２：自動運転ＥＣＵ２０は、温度センサ２３の温度Ｔｅｍｐが所定の第１の閾値温度Ｔ１以上になったか否かを判断する。この第１の閾値温度Ｔ１は、正常であるうちに車両による自動運転からドライバーによる手動運転への切り替えを促す動作を行うか否かを判定する基準の温度である。より具体的には、図３Ａに示すように、この第１の閾値温度Ｔ１から所定の時間ｔが経過すると、ＳｏＣ２１の温度がハードＩＰがシャットダウンする温度Ｔｓｈｕｔに到達する温度に設定される。このハードＩＰがシャットダウンする温度Ｔｓｈｕｔとは、自動運転実行時に許容される自動運転ＥＣＵ２０の上限温度に相当する。また、所定の時間ｔは、ドライバーによる手動運転への切り替えを促す動作を行ってからドライバーが手動運転に切り替えるまでに十分な時間に設定され、一例としてＡＣＳＦ法規のカテゴリーＢ２における安全な受け渡しで規定されている「４秒」に設定することができる。また、この第１の閾値温度Ｔ１は、冷却機構部４０の駆動状態で変化するＳｏＣ２１の温度上昇勾配に基づいて決定することができる。

【0033】

例えば、図３Ｂに示すように、リアエアコン４１やブロワー４２が何も駆動していなければ、ＳｏＣ２１は冷やされないので、曲線Ｃで示される急な勾配で温度Ｔｅｍｐが上昇することとなる。これに対して、例えばブロワー４２が駆動していれば、ＳｏＣ２１は送風で冷却されるため、曲線Ｃよりも緩やかな曲線Ｂで示される勾配で温度Ｔｅｍｐが上昇する。さらに、リアエアコン４１が駆動していれば、ＳｏＣ２１は冷風によって冷却されるため、曲線Ｂよりもさらに緩やかな曲線Ａで示される勾配で温度Ｔｅｍｐが上昇する。このようなことから、自動運転ＥＣＵ２０は、冷却機構部４０の駆動状態に基づいて適切な温度上昇勾配を決定した上で、温度Ｔｓｈｕｔと所定の時間ｔとに基づいてステップＳ２２で判断する第１の閾値温度Ｔ１を設定することができる。なお、これらの温度上昇勾配は、リアエアコン４１やブロワー４２がそれぞれ有しているばらつき（低温／常温／高温、回路など）を考慮して最悪値となるように設定されることが望ましい。

【0034】

温度Ｔｅｍｐが第１の閾値温度Ｔ１未満である場合は（ステップＳ２２、Ｎｏ）、ステップＳ２６に処理が進み、温度Ｔｅｍｐが第１の閾値温度Ｔ１以上である場合は（ステップＳ２２、Ｙｅｓ）、ステップＳ２３に処理が進む。

【0035】

ステップＳ２３：自動運転ＥＣＵ２０は、温度センサ２３の温度Ｔｅｍｐが所定の第２の閾値温度Ｔ２以上になったか否かを判断する。第２の閾値温度Ｔ２は、上記第１の閾値温度Ｔ１と同様に、正常であるうちに車両による自動運転からドライバーによる手動運転への切り替えを促す動作を行うか否かを判定する基準である。この第２の閾値温度Ｔ２は、第１の閾値温度Ｔ１のフェールセーフとして設けられ、好適には図３Ａに示すように、ＳｏＣ２１のハードＩＰがシャットダウンする温度Ｔｓｈｕｔの直前の温度（Ｔ１＜Ｔ２＜Ｔｓｈｕｔ）に設定される。

【0036】

温度Ｔｅｍｐが第２の閾値温度Ｔ２未満である場合は（ステップＳ２３、Ｎｏ）、ステップＳ２４に処理が進み、温度Ｔｅｍｐが第２の閾値温度Ｔ２以上である場合は（ステップＳ２３、Ｙｅｓ）、ステップＳ２５に処理が進む。

【0037】

ステップＳ２４：自動運転ＥＣＵ２０は、所定の時間ｔの経過後にＳｏＣ２１のハードＩＰがシャットダウンするおそれがあるため、車両による自動運転からドライバーによる手動運転への切り替えを促す第１の動作を実行する。この第１の動作は、具体的には、ドライバーに対して運転操作の受け渡しを要求する動作とすることができる。第１の動作が実行されると、ステップＳ２６に処理が進む。

【0038】

ステップＳ２５：自動運転ＥＣＵ２０は、まもなくＳｏＣ２１のハードＩＰがシャットダウンするおそれがあるため、車両による自動運転からドライバーによる手動運転への切り替えを促す第２の動作を実行する。この第２の動作は、具体的には、第１の動作の実行後も手動運転に切り替えられずにいるため、ドライバーに対して運転操作の受け渡しをさらに強く要求する動作とすることができる。なお、第２の動作は、上記第１の動作と同じであってもよいし異なっていてもよい。第２の動作が実行されると、ステップＳ２６に処理が進む。

【0039】

ステップＳ２６：自動運転ＥＣＵ２０は、車両の運転状態が車両による自動運転からドライバーによる手動運転に切り替わったか否かを判断する。車両の運転状態が自動運転のままである場合（ステップＳ２６、Ｎｏ）、ステップＳ２１に処理が戻って温度Ｔｅｍｐに基づく一連の制御が実行される。一方、車両の運転状態が手動運転に切り替わった場合は（ステップＳ２６、Ｙｅｓ）、本運転権限移行制御が終了する。

【0040】

［本実施形態における作用・効果］
以上のように、本発明の一実施形態に係る車両運転システム１によれば、自動運転ＥＣＵ２０（ＳｏＣ２１）の温度Ｔｅｍｐを監視する温度センサ２３と、この温度Ｔｅｍｐに基づいて、自動運転時にドライバーに手動運転への切り替えを促すための要求を要求出力部５０を介して行うＭＣＵ２２と、を備えている。

【0041】

この構成により、車両による自動運転を行っている時には、ＳｏＣ２１のハードＩＰがシャットダウンするおそれがあるような自動運転ＥＣＵ２０の温度変化がある場合、自動運転ＥＣＵ２０による自動運転機能の一部が停止する前に車両からドライバーに手動運転への切り替えを促す動作を速やかに開始することができる。

【0042】

特に、本実施形態の自動運転ＥＣＵ２０は、ＳｏＣ２１の温度Ｔｅｍｐが第１の閾値温度Ｔ１以上になった場合と、シャットダウン直前の第２の閾値温度Ｔ２以上になった場合とで、ドライバーに手動運転への切り替えを促す動作（第１、第２）を段階的に設けたり、第１の閾値温度Ｔ１を、上限温度、所定の時間ｔ、及びＳｏＣ２１の温度上昇勾配に基づいて設定したりすることで、車両からドライバーへの運転操作の受け渡しをフェールセーフで安全に行うことができる。

【0043】

また、本実施形態の自動運転ＥＣＵ２０は、ＳｏＣ２１の温度上昇勾配を、自動運転ＥＣＵ２０の冷却に用いられるリアエアコン４１及びブロワー４２の少なくとも１つの駆動状態に基づいて変化させるので、冷却機構部４０の冷却能力に応じた自動運転ＥＣＵ２０の温度変化を推定して、運転権限移行を実現することができる。

【0044】

なお、上記実施形態では、ＳｏＣ２１の温度ＴｅｍｐをＳｏＣ２１が内蔵する温度センサ２３で監視する例を説明したが、温度センサ２３の代わりに、外気温センサで測定された温度及びＳｏＣ２１の内部負荷による実演算時間から、ＳｏＣ２１の温度Ｔｅｍｐを推測してもよい。

【0045】

また、上記実施形態では、ＳｏＣ２１の温度Ｔｅｍｐが第２の閾値温度Ｔ２以上になったことをＳｏＣ２１が内蔵する温度センサ２３で監視する例を説明したが、ハードＩＰの動作状況を把握しておき、ハードＩＰが所定の状態になったことを判断してシャットダウン直前であることを推測してもよい。

【産業上の利用可能性】

【0046】

本発明の車両運転システムは、車両による自動運転とドライバーによる手動運転との切り替え制御が可能な車両に利用可能である。

【符号の説明】

【0047】

１ 自動運転システム
１０ 情報取得部
２０ 自動運転ＥＣＵ
３０ アクチュエータ
４０ 冷却機構部
５０ 要求出力部

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】