JP2018500220A - 車両を動作させる方法及び装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、車両の動作方法を対象としており、当該方法では、車両を完全自動で誘導し、完全自動の誘導中にエラーが検出された場合、パラメータに依存して、複数の安全状態の中から１つの安全状態を選択し、車両を完全自動で、選択された１つの安全状態に誘導する。本発明はさらに、車両を動作させるための装置と、コンピュータプログラムとにも関する。

Description

本発明は、車両を動作させる方法及び車両を動作させるための装置に関する。本発明はさらに、コンピュータプログラムにも関する。

従来技術
高度自動運転では、安全上の理由により、車両によって計算された軌道を走行する前に当該軌道を監視することが絶対不可欠である。かかる監視によってシステム内のエラーが検出された場合、当該システムがこのエラーに対してどのように応答するかが非常に重要である。従来技術としては、緊急時に通行すべき軌道を、既に主機能によって、通常時の軌道と共に算出することが確立されている。かかる手法は多くの利点を有する（特に、軌道計算のために計算能力を（主機能において）１回だけ使用できるようにすればよい、という利点）。しかし、この手法は、システムエラーが生じた場合の車両の挙動の観点における欠点も有する。例えば、車両は、緊急時通行軌道の算出後に生じる事象に対しては応答しないことがある。このことは特に、制動距離が比較的長くて高速の場合に当てはまる。

その上、走行路上において停車することは、どのような状況においても「最も安全な状態」であるとは限らず、常に、付加コストとリスクとの観点から譲歩的な判断がなされることとなる。

また特に、フォールバックモード時に固定のストラテジーがあり、プログラミングの時点で既にこの固定のストラテジーが確定している従来技術もある。

発明の開示
よって、本発明の基礎となる課題は、エラー時即ちエラーが存在する場合、種々異なる状況において車両を安全に停車できるように、車両の動作方法を改善することであると見ることができる。

さらに、本発明の基礎となる課題は、前記動作方法に対応した、車両を動作させる装置を実現することであるとも見ることができる。

さらに、本発明の基礎となる課題は、対応するコンピュータプログラムを実現することである、と見ることもできる。

前記課題は、各独立請求項に記載の発明によって解決される。各従属請求項に本発明の有利な実施形態が記載されている。

本発明の一側面は、車両の動作方法を対象としており、当該方法では、
・車両を完全自動で誘導し、
・完全自動の誘導中にエラーが検出された場合、パラメータに依存して、複数の安全状態の中から１つの安全状態を選択し、
・車両を完全自動で、選択された１つの安全状態に誘導する。

さらに、本発明の一側面は車両を動作させるための装置を対象としており、当該装置は、
・車両を完全自動で誘導するように構成された誘導部と、
・エラーを検出するための検出部と、
・完全自動の誘導中にエラーが検出された場合、パラメータに依存して、複数の安全状態の中から１つの安全状態を選択するように構成された選択部と、
を備えており、
・誘導部はさらに、車両を完全自動で、選択された１つの安全状態に誘導するように構成されている。

本発明の他の一側面は、コンピュータ上で実行されるときに車両の動作方法を実施するためのプログラムコードを含むコンピュータプログラムも対象とする。

よって、本発明は特に、複数の安全状態を設け、これらの安全状態の中から１つのパラメータに依存して（又は、例えば、特に同一若しくは有利には異なって形成された複数のパラメータに依存して）特定の状態を発見又は選択し、その後、この選択された安全状態に車両を誘導する、という思想を包含するものである。よって、かかるパラメータ化により、車両が現時点で置かれている現在の具体的な状況に対してフレキシブルな適応調整を行うことが可能になるという利点が奏される。というのも、どの安全状態も、あらゆる状況に対して最も適切な安全状態になることはないからである。例えば、車両は、特にエラー時に緊急時通行軌道の算出後に生じた事象に対しても応答することができるという利点が奏される。このことは特に、制動距離が比較的長くて高速の場合に有利である。

本発明において「完全自動の誘導」とは、特に、車両を誘導するために当該車両の運転者が介入することを要しないことを意味する。車両は、自立走行即ち自律走行する。

一実施形態では、複数の安全状態は、以下の安全状態の群に含まれる要素を含む：
走行路上での停止
自己の車線内での停止
緊急停車用車線内での停止
停車用路側帯内での停止
駐車場での停止
車両の先行車の誘導に対して当該車両の誘導を適応させること。
このことによって特に、車両が置かれ得る典型的な状況の大部分を、上述の安全状態によってカバーできるという技術上の利点が奏される。このことにより、該当する状況下において、当該状況に特に適した安全状態を達成することができる。このようにして、車両の安全性と、周囲の交通の安全性とが向上するという利点が奏される。

他の一実施形態では、上述のパラメータは、交通状況及び／又はセンサ可用性及び／又はハードウェア可用性及び／又は車両の運転者の健康状態を表すものである。このことによって特に、どの安全状態を選択すべきかの最重要の判断基準をカバーできるという技術上の利点が奏される。これは、現在の具体的な状況に適した安全状態を選択するために特に適している。このことによっても、車両の安全性と周囲の交通の安全性とを改善できるという利点が奏される。

交通状況に関しては特に、明示的な交通状況が、自車の速度、他の全ての道路利用者の位置及び速度、並びに、それらの各予測と共に、特に重要であることに留意すべきである。交通状況の例には、「渋滞走行」、「交通量が多い車道の走行」、「通行が遅い車道の走行」、「交通量が少ない車道の走行」、「ストップ・アンド・ゴー」、「市街地走行」、「郊外走行」がある。具体的には例えば、車両周囲の周囲モデルを算出する。このことは特に、例えば車両の周囲センサ系を用いる、車両周囲の検出に基づく。その際には特に、他の道路利用者の位置及び／又は速度及び／又は加速度を求める。次にこれに従って、特に、現在の交通状況を上掲の交通状況例に従って分類する。ここで、上掲の交通状況例は単なる例であり、限定列挙ではないことに留意すべきである。

センサ可用性に関しては、特に、車両のどの周囲センサ、どの慣性センサが未だ使用可能であるかに関わるものであることに留意すべきである。例えば、前方の周囲センサが故障している場合（即ち、フロントセンサ系の故障である場合）、車両のリヤセンサ又はサイドセンサのみが故障した場合とは異なる安全状態を選択する必要がある。

本発明において「センサ」とは、例えば慣性センサ及び／又は周囲センサである。周囲センサは例えば、レーダセンサ、超音波センサ、ビデオセンサ、レーザセンサ又はライダセンサである。

ハードウェア可用性に関して留意すべき点は、このハードウェアは例えば、車両に設置される１つ又は複数の制御ユニットとすることができることである。かかる制御ユニットの例は、以下の通りである：
目標軌道を算出又は特定し、これに基づいて車両の実軌道を制御する中央制御ユニット、
ブレーキ制御ユニット、
操舵系制御ユニット、
監視機能の制御ユニット、及び、
車両に組み付けられた他の全ての制御ユニット。
具体的には、上掲の制御ユニットのうちどれがエラーを有し又は故障したかに依存して（即ち、どの制御ユニットが使用可能であるか、又はどの制御ユニットが使用可能でないかに依存して）、複数の安全状態の中から１つの安全状態を選択する。

監視機能は、一実施形態では特に、制御ユニットが未だ機能しているか否か、有利には制御ユニットが未だ有意の及び／又は妥当なデータ（即ち、衝突を引き起こさないデータ）を生成するか否かを監視する。これは例えば、かかるデータにより得られる軌道に衝突が無いか否かを、冗長的に算出された周囲モデルに基づいて検査することによって特定される。この得られる軌道に衝突が無い場合には、制御ユニットは有意で妥当なデータを生成していることとなる。

本発明において「エラー」とは特に、上掲の制御ユニットのうち少なくとも１つにおいてエラーが生じていること、及び／又は、上掲の制御ユニットのうち少なくとも１つが故障していることである。

本発明において「エラー」とは特に、上掲のセンサのうち１つ又は複数のセンサの故障又は誤機能である。

従って、特に、上掲のセンサのうちいずれかのセンサ及び／又は上掲の制御ユニットのうちいずれかの制御ユニット（常に、複数の場合も含むと解すべきである）の誤機能及び／又は故障が生じた場合、複数の安全状態の中から１つの安全状態を選択し、その後、この選択した安全状態に車両を完全自動で誘導する、ということになる。

運転者の健康状態も特に、エラーが存在するか否かを判断するための尺度として扱われる。というのも、運転者が例えば車両を自律的に操縦できなくなった場合、法的規定に基づいて車両を安全状態に誘導しなければならないからである。このことは、車両自体が依然として完全自動走行を継続できる場合であっても同様である。運転者の健康状態は例えば、意識不明又は運転適性の限界とすることができる。よって、運転者の故障又は運転適性の限界は、特にエラーとなる。

他の一実施形態では、上述のパラメータは車両のリヤセンサ系の故障を表すものであり、車両の誘導は、当該車両の先行車の誘導に対して適応させられる。「車両の誘導が、当該車両の先行車の誘導に対して適応させられる」とは特に、当該車両が交通の中で協調的に移動することを意味する。かかる走行ストラテジーは特に、通行量が比較的少ない車道上において、先行車が存在し、かつ、フロントセンサ系が依然として使用可能である場合に有利である。自車の誘導を先行車の誘導に対して適応させることは、特に、先行車の速度に応じて制動ないしは加速すること、及び、現在の車線を維持する車線維持を含む。

他の一実施形態では、上述のパラメータは運転者の故障を表すものであり、車両は停車用路側帯又は駐車場に停止させられる。かかるストラテジーは特に、運転者観察によって、運転者が健康上の問題を有することがフィードバックされる場合に有利である。かかる状況下では、高度自動車両は例えば未だ完全に機能可能な状態であるが、法的規定に基づき、これ以上走行を継続することができない。

他の一実施形態では、上述のパラメータは車両の横滑り防止システムの故障を表すものであり、車両は自己の車線上にて停止させられる。このことは、特に簡単に実施できる走行ストラテジーである。かかる走行ストラテジーは特に、車両（及び、例えば周囲の全ての車両）が途中で若干速くなって間隔が小さくなる場合に利用又は使用することができる。このことは例えば、カーブにおける渋滞のときに当てはまる。予想外の制動操作によって他の道路利用者をさらに危険にさらさないようにするために有利なのは、この状態が、自身の車両（自車）の後方の車両が、自車より有意に速くないことが検出された場合（最大距離：完全制動時には有利には２〜３×制動距離）にのみ起動されることである。かかる場合、これらは有利には上述の小さい距離を有し、先行車（自車）の行動を見て、これに応じて自身の車両を制動することができる。かかる状況は大抵、渋滞状況におけるものである。

例えば横滑り防止システム（ＥＳＰ）が故障しているがＥＰＳステアリングが未だ機能可能である場合、自己の車線内での停止が安全状態として選択される。他の一実施形態では、機能している冗長的な操舵系が車両に存在する場合、上述の状態（即ち、自己の車線内での停止）は、ブレーキ及び当該操舵系の双方が故障した場合にも（最も安全な状態として）選択される。

他の一実施形態では、上述のパラメータは車両の横滑り防止システム及び車両操舵系の故障を表すものであり、車両は走行路上にて停止させられる。

ＥＳＰだけでなく操舵系も故障した場合には、車両は通常、冗長ブレーキを用いてしか停止することができない。よって特に、更なる操舵試行をこれ以上行わないことが、特に有利である。基本的には、特に以下の４つの状態がある：
１．車両が駐車用路側帯内へ進入し、又は、走行路の右側の路肩へ車線変更を行うべき状態
２．車両をその自己の車線内に留めるべき状態
３．車両を停止すべき状態
４．車両が交通の中で調和して移動すべき状態。

特に、故障がどれほど重大であるかに依存する。ＥＳＰが故障した場合、通常は冗長ブレーキを用いて制動することが依然として可能であり、このことによって、可能な限り迅速に停止がなされることになる。操舵系が故障した場合にも同様に、可能な限り迅速に停止させる以外に選択肢は無い。センサ故障の場合、有利には、第１の状態（駐車用路側帯、走行路の右側の路肩への車線変更）又は第２の状態（自己の車線内に留まる）を選択する。

以下、有利な実施例を参照して本発明を詳細に説明する。

車両の動作方法のフローチャートである。 車両を動作させるための装置を示す図である。 複数の安全状態のカスケードを示す図である。

図１は、車両の動作方法のフローチャートである。

ステップ１０１では、車両を完全自動で誘導する。ステップ１０３において完全自動の誘導中にエラーが検出された場合、ステップ１０５においてパラメータに依存して、複数の安全状態の中から１つの安全状態を選択する。

エラーは例えば、車両の１つ若しくは複数の制御ユニットの故障及び／又は誤機能、及び／又は、車両の例えば周囲センサ及び／又は慣性センサ等の１つ又は複数のセンサの故障及び／又は誤機能である。エラーは例えば、運転者の故障が発生していることである。エラーは例えば、運転者の運転適性の限界の存在である。特に、複数のエラーが検出される。

その後、ステップ１０７において、車両を完全自動で、選択された１つの安全状態に誘導する。

図２は、車両（図示されていない）を動作させるための装置２０１を示す図である。

装置２０１は、車両を完全自動で誘導するように構成された誘導部２０３を備えている。こうするためには、誘導部は特に、車両のアクチュエータ及び／又は調整要素に作用接続されている。特に、誘導部２０３は車両のブレーキシステム、操舵システム及び／又はドライブトレーンシステムに作用接続されている。

装置２０１はさらに、エラーを検出するための検出部２０５も備えている。さらに選択部２０７も設けられており、この選択部２０７は、誘導部２０３による完全自動の誘導中に検出部２０５によってエラーが検出された場合、パラメータに依存して、複数の安全状態の中から１つの安全状態を選択するように構成されている。ここで誘導部２０３は、選択部２０７によって選択された安全状態に車両を完全自動で誘導するように構成されている。複数の安全状態は、例えばメモリに記憶されている。

よって、本発明では特に、複数の安全状態の中から、車両が現時点で置かれている現在の具体的な状況に最も適した安全状態が選択される。その後、この選択された安全状態に基づき、車両を完全自動でこの安全状態に誘導する。車両をこの安全状態に誘導することは、特に、予め定められたストラテジーに基づいて車両を誘導することを含み、この予め定められたストラテジーは例えば、フォールバックストラテジーとも称し得る。よって本発明は、多数の規定されたフォールバックストラテジーを準備しておき、（１つ又は複数のパラメータにより表される）判断基準に基づいて最も有意義なフォールバックストラテジーをオンラインで（かつ、有利には、自動走行中にどの時点においても新規のものに応答して、即ち、連続的に）自動的に選択する。

上述のことによって、どの時点においても、状況と、車両の特定のシステム状態と、検出された誤機能とに依存して、事前に規定された技術的に可能性のある安全状態のプールの中から、安全状態を自動的に特定することができるという利点が奏される。本発明では有利には、どの時点においても適切なフォールバックモードを選択するためにフロー及びストラテジーが規定されている。このことにより、「自律車両」又は「完全自動車両」とも称され得る車両は、エラー時に運転者の操作なしで安全状態に移行することができる。この安全状態の定義は、車両が現時点で置かれている状況に大きく依存する。よって、本発明では特に、どの時点においても、（パラメータにより表される）状況と、システム状態と、検出された誤機能とに依存して、安全状態が自動的に選択される。

例えば、以下の安全状態を規定することができる：
１）走行路上での停止
２）自己の車線内での停止
３）緊急停車用車線内での停止
４）停車用路側帯／駐車場内での停止
５）「交通の中での協調移動」での継続走行（具体的には例えば、自車の走行ストラテジーを先行車に対して適応させること）。

安全状態の選択は例えば、以下の評価に依存する：

交通状況
これに関しては、例えば、明示的な交通状況が、自車の速度、他の全ての道路利用者の位置及び速度、並びに、それらの各予測と共に重要である。その例には、「渋滞走行」、「交通量が多い車道の走行」、「通行が遅い車道の走行」、「交通量が少ない車道の走行」、「ストップ・アンド・ゴー」、「市街地走行」、「郊外走行」がある。

センサ可用性
これは、特に、どの周囲センサ、どの慣性センサが未だ使用可能であるかについてのものである。例えば、前方の周囲センサが故障している場合、システムは、リヤセンサ又はサイドセンサのみが故障した場合とは異なる安全状態を選択しなければならないこととなる。

ハードウェア可用性
これは、特に、車両に設置される制御ユニットに関するものであり、かかる制御ユニットには例えば、計算が行われる中央制御ユニット、ブレーキ制御ユニット、操舵系制御ユニット、監視機能の制御ユニット、及び／又は、車両に組み付けられた他の全ての制御ユニットが含まれる。

図３は、複数の安全状態のカスケードを示しており、ここでは例えば、これらの各安全状態について特定の可用性を定義することができる。ここでは、複数の昇順段階が示されている。最も深刻でない段階は継続走行である（例えば、リヤセンサがある場合にはリヤセンサが故障した場合）。しかし、さらに操舵系又は運転者も故障した場合には、フォールバックモードをさらに昇段させることもできる（即ち、状況に応じて他の状態に進む）。よって、ここでは「カスケード」との表現を使用することとした。これと関連して「特定の可用性」とは、どの車両構成要素（センサ系、制御ユニット・・・）が未だ機能可能であるかに依存して所定のフォールバックストラテジーを使用することである。

ブロック３０１において、リヤセンサ系の故障が発生している場合、例えば、ブロック３０３において、交通の中での協調移動による継続走行が行われる。

ブロック３０５において、車両の運転者の故障が検出された場合、ブロック３０７において、当該車両が停車用路側帯又は駐車場に停車させられる（停車用路側帯又は駐車場での停止）。

ブロック３０９において、ＥＳＰの故障が検出された場合、ブロック３１１において、当該車両が自己の車線内に停車させられる（自己の車線内での停止）。

ブロック３１３において、車両のＥＳＰ及び操舵系の双方が故障していることが検出された場合、ブロック３１５において、当該車両は走行路上に停車させられる（走行路上での停止）。

フォールバックレベルにおける例としての複数のストラテジーのカスケードの例は、例えば以下の態様となり得る：

１）完全な冗長継続走行：
冗長的に構成されたセンサ／制御ユニットが故障した場合。かかる場合、特定の状況下において冗長無しで１次センサを用いて、かつ、場合によっては速度を減速して機能範囲を縮小して継続走行を行うことが、最も安全な状態となる。特定の状況とは特に、他のストラテジーでは事故リスクが上昇し得る状況である。例えば、車両が左側車線上にて走行しており、かつ、自車後方に車両が来ていない場合の、車線内における制動である。その際には、後方から高速で接近してくる車両が自車（当該車両）に衝突する場合があり得る。機能範囲の縮小：車線変更なし、追越し操縦なし、「協調移動」。制動距離を強制的に短縮し、所要予想を削減するための減速。最大許容制動距離は、実際に残存している機能性能（例えば、周囲モデルの予想性能）に依存する。

２）先行者（即ち先行車）の速度を前提とし、車線に追従すること：
このストラテジーは、先行車の速度に応じて制動又は加速することと、車線維持とを含む。かかるストラテジーは特に、通行量が少ない車道上において、先行者が存在し、かつ、フロントセンサ系が使用可能である場合に有利である。例えば、リヤセンサ系が故障した場合である。「通行量が少ない」とは特に、先行車又は後行車との距離が制動距離より格段に大きい（＞＞）ことを意味する。

３）緊急停車用車線への積極的な車線変更：
このストラテジーは例えば、運転者観察によって、運転者が健康上の問題を有することがフィードバックされる場合に使用される。かかる状況下では、高度自動車両は未だ完全に機能可能な状態であるにもかかわらず、法的規定に基づき、これ以上走行を継続することができない。

４）緊急停車用車線又は緊急停車用路側帯の方向への緩慢なドリフト：
このストラテジーは２つのステップを含む。第１のステップでは、更なる加速を行わない。第２のステップでは、車両は右側に（緊急停車用車線の方向に）緩慢にドリフトしようと試行する。「緩慢」とは特に、さらにどの程度の操舵トルクを与えることができるかに依存する。ここで、「緩慢」とは有利には、その運動特性が操舵系制御に有意な影響を及ぼさないことを意味する。当該ストラテジーは特に、道路利用者が少なく、速度差が小さく、かつ、絶対速度が速い状況において有利である。

５）自己の車線内での制動
これは最も簡単なストラテジーであり、当該ストラテジーは特に、車両（及び、周囲の全ての車両）が途中で若干速くなって間隔が小さくなる場合に使用することができる。このことは例えば、カーブにおける渋滞のときに当てはまる。予想外の制動操作によって他の道路利用者をさらに危険にさらさないようにするためには、この状態を特に、自車の後方の車両が、自車より有意に速くないこと（例えば、最大で１０ｋｍ／ｈ乃至２０ｋｍ／ｈ速いこと）が検出された場合（最大距離は、完全制動時には２〜３×制動距離）にのみ起動する。このようにすると、これらは十分に小さい距離を有することとなるはずであり、これにより、自車の行動を把握し、これに応じて自身の車両を制動することができる。かかる状況は大抵、渋滞状況におけるものである。

ＥＳＰは故障しているがＥＳＰステアリングが未だ機能可能である場合には、自己の車線内での停止を、複数の安全状態の中から選択される安全状態と判断することができる。機能している冗長的な操舵系が車両に存在する場合、上述の状態は、ブレーキ及び当該操舵系の双方が故障した場合にも安全状態となり得る。

６）（真っ直ぐな）制動
ＥＳＰだけでなく操舵系も故障した場合、車両は、冗長ブレーキを用いてしか停止することができない。

よって、フォールバックストラテジーの選択は、本発明では、車両（例えば自動車）に組み付けられた機能する構成要素乃至故障した構成要素と、交通状況とに依存する。

ＥＳＰは故障しているがＥＰＳステアリングが未だ機能可能である場合には、自己の車線内での停止を、複数の安全状態の中から選択される安全状態と判断することができる。機能している冗長的な操舵系が車両に存在する場合、上述の状態は、ブレーキ及び当該操舵系の双方が故障した場合にも安全状態となり得る。

Claims (9)

1. 車両の動作方法であって、
   前記車両を完全自動で誘導し（１０１）、
   完全自動の誘導中にエラーが検出された場合（１０３）、パラメータに依存して、複数の安全状態の中から１つの安全状態を選択し（１０５）、
   前記車両を完全自動で、選択された前記１つの安全状態に誘導する（１０７）
   ことを特徴とする動作方法。
2. 前記複数の安全状態は、以下の安全状態の群に含まれる要素、即ち、
   走行路上での停止、
   自己の車線内での停止、
   緊急停車用車線内での停止、
   停車用路側帯内での停止、
   駐車場での停止、
   前記車両の先行車の誘導に対して当該車両の誘導を適応させること
   を含む、請求項１に記載の動作方法。
3. 前記パラメータは、交通状況及び／又はセンサ可用性及び／又はハードウェア可用性及び／又は前記車両の運転者の健康状態を表すものである、
   請求項１又は２に記載の動作方法。
4. 前記パラメータは、前記車両のリヤセンサ系の故障を表すものであり、
   前記車両の誘導は、当該車両の先行車の誘導に対して適応させられる、
   請求項２及び３に記載の動作方法。
5. 前記パラメータは、前記運転者の故障を表すものであり、
   前記車両は、停車用路側帯又は駐車場に停止させられる、
   請求項２及び３に記載の動作方法。
6. 前記パラメータは、前記車両の横滑り防止システムの故障を表すものであり、
   前記車両は、自己の車線上にて停止させられる、
   請求項２及び３に記載の動作方法。
7. 前記パラメータは、前記車両の横滑り防止システム及び車両操舵系の故障を表すものであり、
   前記車両は、前記走行路上にて停止させられる、
   請求項２及び３に記載の動作方法。
8. 車両を動作させるための装置（２０１）であって、
   前記車両を完全自動で誘導するように構成された誘導部（２０３）と、
   エラーを検出するための検出部（２０５）と、
   完全自動の誘導中にエラーが検出された場合、パラメータに依存して、複数の安全状態の中から１つの安全状態を選択するように構成された選択部（２０７）と、
   を備えており、
   前記誘導部（２０３）はさらに、前記車両を完全自動で、選択された前記１つの安全状態に誘導するように構成されている
   ことを特徴とする装置（２０１）。
9. コンピュータ上で実行されるときに、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の方法を実施するためのプログラムコードを含むことを特徴とする、コンピュータプログラム。

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