车辆控制系统的制作方法

本发明涉及车辆控制系统。

背景技术：

以往，提出有乘坐者保护装置，其对扭矩分配比控制装置进行控制，使车辆旋转到乘坐者不易负伤的规定的方向，减轻在碰撞时乘坐者的负伤(例如，参照专利文献1)。此外，提出有车辆运动控制装置，其对相对于车辆的障碍物事先进行判断，并加进各种行驶信息而在避开行驶总体上准确地反映驾驶员的操作、意志，自然地各车辆动作的控制装置适当地动作，能够适当地进行避开障碍物的行驶(例如，参照专利文献2)。此外，提出有车辆用控制装置，其通过对检测单元检测出的本车前方的前行车的行驶状态与取得单元取得的本车前方的行驶路信息进行对照，能够估计前行车脱离行驶路的可能性(例如，参照专利文献3)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2006-273266号公报

专利文献2：日本特开2008-18832号公报

专利文献3：日本特开2006-240444号公报

技术实现要素：

发明要解决的课题

近年来，随着车辆的自动驾驶化研究得以推进，要求避免与道路上的障碍物碰撞的高安全性能。特别是，在避免与道路上的难以预料的障碍物碰撞时，有时难以仅利用制动器使车辆停止而避免碰撞。

本发明正是鉴于上述情况而完成的，其目的在于，提供一种车辆控制系统，该车辆控制系统通过在车辆中分配驱动力，从而避免与道路上的障碍物碰撞。

用于解决课题的手段

(1)本发明是一种车辆控制系统(例如，后述的车辆控制系统1)，该车辆控制系统具备对车辆进行自动驾驶控制的自动驾驶控制部(例如，后述的自动驾驶控制部11)，该车辆控制系统的特征在于，所述自动驾驶控制部具备：障碍物识别部(例如，后述的障碍物识别部12)，其识别在所述车辆前方是否有障碍物；可否停止判定部(例如，后述的可否停止判定部13)，其根据所述车辆与所述障碍物之间的车间距离和车速，判定所述车辆可否不与所述障碍物碰撞而停止；以及超驱动力分配控制部(例如，后述的awd63)，其在所述可否停止判定部判定为不可停止的情况下，将超过轮胎抓地力的驱动力分配至所述车辆的后轮驱动轮。

(2)优选的是，在(1)的车辆控制系统中，所述车辆控制系统具备再生控制部(例如，后述的awd63)，在所述超驱动力分配控制部进行将超过轮胎抓地力的驱动力分配至所述车辆的后轮驱动轮的控制时，所述再生控制部进行在所述车辆的前轮进行再生的控制。

(3)优选的是，在(1)或(2)的车辆控制系统中，所述车辆控制系统具备制动转向控制部(例如，后述的eps61、esb64)，在所述超驱动力分配控制部进行将超轮胎抓地力的驱动力分配至所述车辆的后轮驱动轮的控制时，所述制动转向控制部进行控制，使得进行制动和转向中的至少一个操作。

发明效果

根据本发明，能够提供一种车辆控制系统，该车辆控制系统通过在车辆中分配驱动力，从而避免与道路上的障碍物碰撞。

附图说明

图1是示出本发明的一个实施方式的车辆控制系统的结构的图。

图2是示出避免与道路上的障碍物碰撞时的驱动力分配控制的处理的步骤的流程图。

标号说明

1车辆控制系统

10ecu(驱动力分配控制部)

11自动驾驶控制部

12障碍物识别部

13可否停止判定部

61eps(制动转向控制部)

63awd(超驱动力分配控制部、再生控制部)

64esb(制动转向控制部)

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的一个实施方式详细地进行说明。

图1是示出本发明的一个实施方式的车辆控制系统1的结构的图。装载有本实施方式的车辆控制系统1的车辆例如由能够四轮驱动的电动汽车构成。如在后面详细说明的那样，本实施方式的车辆控制系统1具有能够对车辆的驾驶自动地进行控制的结构，能够实现相当于国土交通省规定的级别3的自动驾驶。

如图1所示，车辆控制系统1具备ecu(电子控制单元)10、外界传感装置20、hmi(humanmachineinterface：人机界面)30、导航装置40、车辆传感器50、eps(electricpowersteering：电动助力转向)61、vsa(vehiclestabilityassist：车辆稳定辅助系统)62、awd(全轮驱动)63、esb(electricservobrake：电动伺服制动)64、驱动力输出装置71、制动装置72和转向装置73。

外界传感装置20具备摄像头21、雷达(radar)22和激光雷达(lidar)23。

摄像头21在本车的任意的部位至少设置有一个，对本车的周围进行拍摄而取得图像信息。摄像头21是单眼摄像头或立体摄像头，可采用例如使用了ccd(电荷耦合器件)或cmos(互补金属氧化物半导体)等固体摄像元件的数码摄像头。

雷达22在本车的任意的部位至少设置有一个，对存在于本车的周围的物体的位置(距离及方位)进行检测。具体而言，雷达22向车辆的周围照射毫米波等电磁波，通过检测被照射出的电磁波被物体反射的反射波，从而检测物体的位置。

激光雷达23在本车的任意的部位至少设置有一个，对存在于本车的周围的物体的位置(距离及方位)、性质进行检测。具体而言，激光雷达23向车辆的周围呈脉冲状地照射波长比毫米波短的电磁波(紫外光、可视光、近红外光等电磁波)，通过检测被照射出的电磁波被物体散射的散射波，从而与雷达22相比，可检测存在于更远距离的物体的位置和性质。

外界传感装置20作为先进驾驶辅助系统adas(advanceddriverassistancesystems)发挥作用。具体而言，外界传感装置20利用传感器融合技术对通过上述的摄像头21、雷达22和激光雷达23等取得的各信息综合地进行评价，并将更准确的信息向在后面详细说明的ecu10输出。

hmi30是向驾驶员等提示出各种信息、并且接受驾驶员等的输入操作的界面。hmi30例如具备均未图示的显示装置、座椅安全带装置、方向盘接触传感器、驾驶员监控摄像头和各种操作开关等。

显示装置是例如显示图像并且接受驾驶员等的操作的触控面板式显示装置。座椅安全带装置构成为例如包括座椅安全带预紧器，例如，在由于车辆故障等而不依照驾驶员的意志执行从自动驾驶向手动驾驶的切换时，使座椅安全带振动而向驾驶员报知、警告。方向盘接触传感器被设置于车辆的方向盘，对驾驶员与方向盘的接触以及驾驶员握住方向盘的压力进行检测。驾驶员监控摄像头对驾驶员的脸和上半身进行拍摄。各种操作开关构成为例如包括指示自动驾驶的开始和停止的gui(图形用户界面)式或机械式的自动驾驶切换开关等。此外，hmi30也可以包括具有与外部的通信功能的各种通信装置。

导航装置40具备gnss(globalnavigationsatellitesystem：全球导航卫星系统)接收部41、路径确定部42和导航存储部43。此外，导航装置40在上述的hmi30内具备用于供驾驶员等使用导航装置40的显示装置及扬声器、操作开关等。

gnss接收部41根据来自gnss卫星的接收信号确定车辆的位置。但是，也可以根据来自在后面详细说明的车辆传感器50的取得信息，确定车辆的位置。

路径确定部42参照被存储于在后面详细说明的导航存储部43中的地图信息来确定例如通过gnss接收部41确定的本车的位置到驾驶员等输入的目的地的路径。利用上述的hmi30内的显示装置及扬声器等，以由该路径确定部42确定的路径为驾驶员等引导路径。

导航存储部43存储高精度的地图信息mpu(mappositionunit：地图位置单元)。作为地图信息，例如，包括道路的类别、道路的车道数量、紧急驻车带的位置、车道的宽度、道路的坡度、道路的位置、车道转弯的曲率、车道的汇合和分支点位置、道路标识等信息、交叉点的位置信息、信号机有无的信息、停止线的位置信息、拥堵信息、其它车辆信息等。

另外，导航装置40也可以由例如智能电话或平板电脑终端等终端装置构成。此外，导航装置40具备均未图示的各种蜂窝网、车载专用通信单元tcu(telematicscommunicationunit：终端控制单元)等，能够在与云服务器等之间进行收发。由此，除了车辆位置信息等被发送到外部以外，上述的地图信息可随时更新。

车辆传感器50具备用于检测本车的各种动作的多个传感器。例如，车辆传感器50具备如下的传感器等：车速传感器，其检测本车的速度(车速)；车轮速传感器，其检测本车的各车轮的速度；前后加速度传感器，其检测本车的加减速度；侧向加速度传感器，其检测本车的侧向加速度；偏航率传感器，其检测本车的偏航率；方位传感器，其检测本车的方向；和坡度传感器，其检测本车所处的坡度。

此外，车辆传感器50具备对各种操作装置的操作量进行检测的多个传感器。例如，车辆传感器50具备如下的传感器等：油门踏板传感器，其检测油门踏板的踏入(开度)量；转向角传感器，其检测方向盘的操作量(转向角)；扭矩传感器，其检测转向扭矩；刹车踏板传感器，其检测刹车踏板的踏入量；和变速传感器，其检测变速杆的位置。

eps61是所谓的电动助力转向装置。eps61具备未图示的eps-ecu，根据从在后面详细说明的ecu10输出的控制指令，对后述的转向装置73进行控制，从而变更车辆(转向轮)的朝向。

vsa62是所谓的车辆动作稳定化控制装置。vsa62具备未图示的vsa-ecu，具有如下的功能：防止在制动操作时的车轮的锁定的abs(防抱死制动系统)功能；防止在加速时等的车轮的空转的tcs(牵引力控制系统)功能；抑制转弯时的侧滑等的功能；以及在本车碰撞时与驾驶员的制动操作无关地进行紧急制动控制的功能。为了实现这些功能，vsa62通过对后述的esb64产生的制动液压进行调整，从而支援车辆的动作稳定化。

具体而言，vsa62根据上述的车速传感器、转向角传感器、偏航率传感器和侧向加速度传感器检测出的车速、转向角、偏航率和侧向加速度等，对后述的制动装置72进行控制。具体而言，通过对向前后左右的每个车轮的制动气缸提供制动液压的液压单元进行控制，从而分别地控制各车轮的制动力而提高行驶稳定性。

awd63是所谓的四轮驱动力自如控制系统，其作为驱动力分配控制部发挥作用。即，awd63具备未图示的awd-ecu，对前后轮和后轮左右的驱动力分配自如地进行控制。具体而言，awd63根据车速传感器、转角传感器、偏航率传感器和侧向加速度传感器检测出的车速、转向角、偏航率和侧向加速度等，对前后左右驱动力分配单元内的电磁离合器及驱动马达等进行控制，从而变更前后左右的车轮间的驱动力的分配。

此外，如在后面详细说明的那样，作为驱动力分配控制部发挥作用的awd63在例如利用制动装置72的制动力而无法在与道路上的障碍物碰撞前停止的情况下，进行如下控制：使超过轮胎抓地力的驱动力分配至车辆的后轮驱动轮，此外，在车辆的后轮进行再生。

esb64具备未图示的esb-ecu，根据从在后面详细说明的ecu10输出的控制指令对后述的制动装置72进行控制，从而使车轮产生制动力。

驱动力输出装置71由作为本车的驱动源的电动机等构成。驱动力输出装置71根据从在后面详细说明的ecu10输出的控制指令生成用于供本车行驶的行驶驱动力(扭矩)，并经变速器被传递至各车轮。

制动装置72由例如并用液压式制动器的电动伺服制动器构成。制动装置72根据从在后面详细说明的ecu10输出的控制指令对车轮进行制动。

转向装置73由上述的eps61控制而变更车轮(转向轮)的朝向。

下面，对本实施方式的车辆控制系统1具备的ecu10详细地进行说明。

如图1所示，ecu10具备自动驾驶控制部11、障碍物识别部12、可否停止判定部13、μ估计部14、存储部15、最大摩擦力计算部16、驱动力取得部17和制动转向控制部18。

自动驾驶控制部11构成为包括第一cpu(中央处理器)111和第二cpu112。

第一cpu111构成为包括外界识别部113、本车位置识别部114、行动计划生成部115和异常判定部116。

外界识别部113根据由上述的外界传感装置20取得的各种信息识别外界的物体(识别对象物)，并且识别其位置。具体而言，外界识别部113识别障碍物、道路形状、信号机、护栏、电线杆、周边车辆(包括速度及加速度等行驶状态、驻车状态)、车道标志、步行者等，并且识别它们的位置。

本车位置识别部114根据由上述的导航装置40测定的本车的位置信息和由上述的车辆传感器50检测出的各种传感器信息，识别本车的当前位置和姿态。具体而言，本车位置识别部114通过将地图信息与由摄像头21取得的图像进行比较，从而识别本车正行驶着的行驶车道，并且识别本车的相对于行驶车道的相对位置和姿态。

行动计划生成部115生成直至本车到达目的地等为止的自动驾驶的行动计划。具体而言，行动计划生成部115根据上述的外界识别部113识别出的外界信息和上述的本车位置识别部114识别出的本车位置信息，生成自动驾驶的行动计划，使得与本车的状况和周边状况对应，并且能够在上述的路径确定部42确定出的路径上行驶。

具体而言，行动计划生成部115生成本车将要行驶的目标轨迹。更具体而言，行动计划生成部115生成多个目标轨道的候补，从安全性和效率性的角度选择在这时候最合适的目标轨道。此外，当在后面详细说明的异常判定部116中判定为驾驶员或本车为异常状态的情况下，行动计划生成部115生成例如使本车停止在安全的位置(紧急停车带、路侧带、路边、驻车区域等)的行动计划。

异常判定部116判定驾驶员和本车中的至少一方是否为异常状态。驾驶员的异常状态包括例如身体状况变差、驾驶员睡着的状态、或由于生病等而意识不清的状态。此外，本车的异常状态是指本车的故障等。

具体而言，异常判定部116通过对上述的驾驶员监控摄像头取得的图像进行分析，从而判定驾驶员的异常状态。此外，当在例如由于本车的故障等不依照驾驶员的意志而从自动驾驶被强制地切换到手动驾驶时、尽管通过显示、声音或者座椅安全带的振动等向驾驶员通知了规定次数以上的警告仍检测不到驾驶员的手动驾驶操作的情况下，异常判定部116判定为驾驶员处于异常状态。驾驶员的手动驾驶操作由上述的方向盘接触传感器、油门踏板传感器、刹车踏板传感器等来检测。

此外，异常判定部116根据由上述的车辆传感器50等取得的各种传感器信息检查本车有无故障，并在检查到故障的情况下判定为本车为异常状态。

第二cpu112构成为包括车辆控制部117。向构成该第二cpu112的车辆控制部117输入由上述的第一cpu111取得的外界信息、本车位置信息、行动计划和异常信息。

车辆控制部117根据从上述的自动驾驶切换开关输入的自动驾驶开始/停止信号使自动驾驶开始/停止。此外，车辆控制部117通过上述的eps61、vsa62、awd63和esb64等，对驱动力输出装置71、制动装置72和转向装置73进行控制，使得本车按照行动计划生成部115生成的目标轨道以目标速度行驶。

障碍物识别部12根据雷达22和激光雷达23检测出的物体的位置识别在车辆前方有障碍物。

可否停止判定部13根据雷达22和激光雷达23检测出的物体的位置，计算本车与障碍物之间的车间距离。此外，可否停止判定部13取得车辆传感器50检测出的本车的车速。并且，可否停止判定部13根据计算出的本车与障碍物之间的车间距离和取得的本车的车速，判定是否能够在与障碍物碰撞前利用制动装置72对车轮的制动力来停止。

μ估计部14估计本车行驶的路面的摩擦系数μ。不管本车是自动驾驶控制中还是手动驾驶控制中，μ估计部14均在本车行驶时在每个规定周期对摩擦系数μ进行估计。作为具体的摩擦系数μ的估计方法，例如，根据车速传感器取得的车速和车轮速传感器取得的车轮的车轮速估计摩擦系数μ。或者，根据车速传感器取得的车速、转角传感器取得的转角和偏航率传感器取得的偏航率，估计摩擦系数μ。但是，μ估计方法不限于这些。

最大摩擦力计算部16根据由上述的μ估计部14估计出的摩擦系数μ，计算本车的车轮与路面间的最大摩擦力。具体而言，根据由μ估计部14估计出的摩擦系数μ，参照预先存储的摩擦系数μ与摩擦圆的大小之间的关系，从而确定摩擦圆。由此，计算出车轮不发生超打滑的最大摩擦力。

这里，车辆在高μ状态的干燥路面上也可以视为一边在驱动轮常发生微小的打滑一边行驶。因此，本实施方式的“超打滑”是指，除了这样的微小的打滑以外的打滑。

存储部15将在自动驾驶控制中由上述的μ估计部14估计出的摩擦系数μ和根据该估计出的摩擦系数μ而通过上述的最大摩擦力计算部16计算出的最大摩擦力存储起来。更具体而言，存储部15将例如即将把超过轮胎抓地力的驱动力向后轮驱动轮分配时估计出的摩擦系数μ和最大摩擦力存储起来。

驱动力取得部17计算并取得车辆的要求驱动力。具体而言，驱动力取得部17根据上述车速传感器取得的车速、油门踏板传感器取得的油门踏板的操作量和刹车踏板传感器取得的刹车踏板的操作量等，采用预先存储的映射图等取得从输出轴输出的要求驱动力。

下面，参照图2，对通过本实施方式的具备以上结构的车辆控制系统1执行的控制、并且例如通过分配驱动力而避免与道路上的障碍物碰撞的驱动力分配控制，详细地进行说明。

这里，图2是示出避免与道路上的障碍物碰撞时的驱动力分配控制的处理的步骤的流程图。图2所示的驱动力分配控制处理在自动驾驶控制中按规定的周期重复执行。

在步骤s1中，障碍物识别部12根据激光雷达23检测出的物体的位置判别在车辆前方是否有障碍物。若该判别为“是”，则进入到步骤s2，若该判别为“否”，则结束本处理。

在步骤s2中，可否停止判定部13判别车辆是否能够借助于制动装置72的制动力而在与步骤s1中判别出的障碍物碰撞前停止。若该判别为“是”，则进入到步骤s5，若该判别为“否”，则进入到步骤s3。

在步骤s3中，自动驾驶控制部11根据摄像头21、雷达22和激光雷达23检测出的物体的位置及取得的本车的周围的图像信息，判别在本车的周围是否有进行避开动作的空间。若该判别为“是”，则进入到步骤s4，若该判别为“否”，则结束本处理。

在步骤s4中，自动驾驶控制部11进行避免与障碍物碰撞的避开行动的控制。

具体而言，自动驾驶控制部11通过制动装置72和awd63设为使碰撞减轻制动和再生被执行的状态，通过减小车辆的总驱动力，从而产生减速作用，对转向装置73进行控制，使得本车进入到进行避开行动的空间中，同时，对awd63进行控制，使前后轮的驱动力较多地分配至前轮，并且在后轮进行再生，从而缩小后轮的摩擦圆界限，并使后轮发生超打滑。当由于后轮的超打滑而使车辆以打转状态进入到避开行动中的转弯状态时，自动驾驶控制部11对转向装置73进行控制，使得接入逆转向操作，以使车辆完全不打转。

在步骤s5中，自动驾驶控制部11对esb64进行使车辆停止的控制，通过制动装置72使车辆停止。在进行控制后，结束本处理。

在步骤s6中，通过步骤s4中的对制动装置72、awd63、转向装置73等的控制使车辆避开障碍物。并且，若判断为车辆完全避开了障碍物，则对转向装置73进行控制，使得将转向状态退回到中间状态。在处理该控制后，结束本处理。

根据以上说明的本实施方式的车辆控制系统，可起到下面的效果。

根据本实施方式的车辆控制系统，自动驾驶控制部11具备：障碍物识别部12，其识别在车辆前方是否有障碍物；可否停止判定部13，其根据车辆与障碍物之间的车间距离和车速，判定车辆可否不与障碍物碰撞而停止；以及作为超驱动力分配控制部的awd63，其在可否停止判定部判定为不可停止的情况下，将超过轮胎抓地力的驱动力分配至车辆的后轮驱动轮。

根据以往的采用激光雷达(lidar)及摄像头等的碰撞减轻制动，可考虑到根据相对于障碍物的制动距离难免碰撞的情况。即使在那样的情况下，也可通过激光雷达23的检测来判断能否通过使后轮进行超打滑而进行避免与障碍物碰撞的避开行动，在能够进行避开行动的情况下，可分配驱动力，使后轮进行超打滑并以更小的旋转半径转弯而采取避开行动。

此外，在本实施方式中，具备作为再生控制部的awd63，所述awd63进行在避开行动中在车辆的前轮进行再生的控制。由此，能够抑制在车辆的前轮发生超打滑，并且可进行由车速的降低实现的再生。

此外，在本实施方式中，具备作为如下制动转向控制部的eps61、esb64。所述制动转向控制部进行在避开行动中进行制动和转向的操作的控制。由此，在进行避开行动的有限的空间中，能够可靠地进行避开行动。

另外，本发明不限于上述实施方式，本发明中包括在能够达成本发明的目的的范围内的变形、改进等。

例如，在上述实施方式中，作为装载有车辆控制系统1的车辆而列举电动汽车为例进行了说明，但也可以将车辆控制系统1装载于发动机车辆及混合动力车辆、燃料电池车辆等。

此外，在避开行动时，进行了再生，但也可以不进行再生。此外，在避开行动时，对转向装置73进行了控制，使得将转向状态退回到中间状态，但也可以不进行该控制。