CN113597391B - 汽车行驶控制用运算装置及使用该运算装置的行驶控制系统 - Google Patents

Abstract

运算装置(110)包括车外环境认定部(111)、路径设定部(112～115)、车辆运动决定部(116)、驱动力计算部(117)、制动力计算部(118)、以及转向控制部(129)。车辆运动决定部(116)决定用于跟踪设定路径的目标运动。驱动力计算部(117)计算与目标运动对应的驱动力、制动力的目标物理量。转向控制部(129)计算与目标运动对应的转向量的目标物理量，将控制信号直接输出给转向部件，并且，将信息输出给驱动力计算部(117)及制动力计算部(118)，该信息用于进行使驱动部件及制动部件与转向部件联系的控制。

Description

汽车行驶控制用运算装置及使用该运算装置的行驶控制系统

技术领域

这里所公开的技术属于与汽车行驶控制装置相关的技术领域。

背景技术

到目前为止，已知有一种对搭载于汽车的多个行驶用车载设备进行控制的汽车行驶控制装置。

例如，在专利文献1中，作为汽车行驶控制装置，公开了一种如下的控制系统，该控制系统根据多个车载设备的功能而预先被划分为多个域(domain)，在该多个域中，分别分层化为用于控制车载设备的设备控制部和用于总括设备控制部的域控制部，并且该控制系统包括位于各域控制部的上位且总括各域控制部的总括控制部。

此外，在专利文献1中，设备控制部计算对对应的车载设备的控制量，并将用于实现该控制量的控制信号输出给各车载设备。

专利文献1：日本公开专利公报特开2017－61278号公报

发明内容

－发明要解决的技术问题－

最近，国家正在推进自动驾驶系统的开发。在自动驾驶系统中，一般利用摄像头等获取车外环境信息，并根据获取到的车外环境信息计算汽车应行驶的路径。此外，在自动驾驶系统中，为了跟踪应行驶的路径而控制各行驶用部件。

这里，通过调节使用各行驶用部件而生成的物理量(驱动力、转向量)来进行行驶路径的跟踪。此时，为了避免汽车的急剧加减速等给驾驶员带来不适感，需要在每个瞬间计算实现汽车的最佳运动这样的各物理量。也就是说，需要使针对车辆举动控制的处理速度高速化，并且提高车辆举动控制的精度。另一方面，针对车辆控制的控制路径(controlpath)需要尽可能简单。

此处所公开的技术正是为解决上述技术问题而完成的，其目的在于：在汽车行驶控制装置中，能够使车辆举动控制的处理速度的高速化和控制路径的简单化两者并存。

－用以解决技术问题的技术方案－

为了解决上述技术问题，在这里公开的技术中，将用于控制汽车的行驶的运算装置作为对象，构成为包括：车外环境认定部、路径设定部、目标运动决定部、驱动力计算部、制动力计算部以及转向控制部，所述车外环境认定部基于来自获取车外环境信息的信息获取装置的输出来认定车外环境，所述路径设定部根据所述车外环境认定部认定的车外环境来设定所述汽车应行驶的路径，所述目标运动决定部决定所述汽车的目标运动，该目标运动用于跟踪所述路径设定部设定的路径，所述驱动力计算部计算与用于实现所述目标运动的驱动力对应的目标物理量，将该目标物理量输出给对生成驱动力的驱动部件进行控制的微机，所述制动力计算部计算与用于实现所述目标运动的制动力对应的目标物理量，将该目标物理量输出给对生成制动力的制动部件进行控制的微机，所述转向控制部计算与用于实现所述目标运动的转向量对应的目标物理量，根据该目标物理量生成用于对生成转向量的转向部件进行控制的控制信号，将该控制信号直接输出给所述转向部件，并且将信息输出给所述驱动力计算部及所述制动力计算部，该信息用于进行使所述转向部件与所述驱动部件及所述制动部件联系的控制。

这里，本说明书中所说的“部件”表示在汽车行驶时被控制的执行器(actuator)、传感器等装置类。

在自动驾驶技术中，能够想到如下的简单方式的车辆控制装置：将用于对自动驾驶所使用的部件(执行器、传感器等)进行控制的微机的功能取入到中央的运算装置(CPU)，使运算功能及控制功能集中于运算装置，运算装置经由车内的通信网络而获取来自各部件的信息，或者对各部件直接进行控制。然而，在需要具有高速响应性这样的行驶用部件(例如包括发动机等驱动部件、制动部件、转向部件)中，如果等待经由通信网络而送来的来自运算装置的指令，则控制有时会来不及。于是，在本方面中，构成为：(1)针对驱动部件及制动部件，在运算装置内设置计算目标物理量的驱动力计算部及制动力计算部，将该目标物理量输出给控制各个部件的微机，(2)针对成为车辆运动的起点的转向部件，将输出转向部件用控制信号的转向控制部取入到运算装置，(3)转向控制部将信息输出给驱动力计算部及制动力计算部，该信息用于进行使驱动部件及制动部件联系的控制。这样，在本方面中，通过将转向控制部取入到运算装置内，能够使行驶部件的高速响应性与控制路径的简单化两者并存，该转向控制部向行驶部件中成为车辆运动的起点的转向部件(例如，电子助力转向(Electronic Power Asist Steering，EPAS)装置)直接输出控制信号。

此外，就转向量而言，由于构成为直接控制转向部件，因此，与用运算装置仅运算目标物理量并将该运算结果输出给转向量控制用微机而使其进行处理的情况相比，能够使处理高速化。

而且，在本公开中，将包括所述运算装置的汽车用行驶控制系统作为对象，构成为包括：运算装置、驱动用微机以及制动用微机，所述运算装置是权利要求1所述的运算装置，所述驱动用微机接收所述驱动力计算部的输出，控制所述驱动部件，所述制动用微机接收所述制动力计算部的输出，控制所述制动部件，所述驱动用微机和所述制动用微机构成为能够相互通信，并且共享信息，该信息用于进行使所述驱动部件与所述制动部件联系的控制。

根据该构成方式，与转向相关的控制取入到运算装置中，另一方面，经由微机控制驱动部件及制动部件的动作，并且，使两个微机联系。也就是说，运算装置负责作为成为汽车的动作起点的控制且反射动作的要素相对少的转向，另一方面，通过使用以往的微机的控制来实现有时需要进行反射动作的对驱动部件及制动部件的控制。由此能够实现与各种场景、汽车的举动相应的最佳控制。

－发明的效果－

如以上说明的那样，根据这里所公开的技术，在汽车行驶控制装置中，能够使行驶部件的高速响应性与控制路径的简单化两者并存。

附图说明

图1是简略示出汽车的结构的图，该汽车由示例性的实施方式所涉及的汽车行驶控制系统控制；

图2是示出发动机的结构的示意图；

图3是示出搭载有运算装置的车辆的简图；

图4是示出汽车的控制系统的方框图。

具体实施方式

下面参照附图对示例性的实施方式进行详细说明。需要说明的是，在本实施方式中，“部件”表示在汽车1行驶时被控制的执行器类、传感器类等装置类。例如，在“部件”中包括燃烧喷射阀、火花塞、制动执行器(brake actuator)等与车辆的行驶相关的装置，详情后述。

图1简略示出由本实施方式所涉及的汽车行驶控制系统100(以下称为行驶控制系统100)控制的汽车1。汽车1是能够进行手动驾驶、辅助驾驶以及自动驾驶的汽车，手动驾驶为根据驾驶员对油门等的操作使汽车1行驶，辅助驾驶为辅助驾驶员的操作来使汽车1行驶，自动驾驶为在没有驾驶员操作的情况下使汽车1行驶。

汽车1具有：具有多个(在本实施方式中为四个)气缸11的作为驱动源的发动机10；与发动机10连结的变速器20；对作为驱动轮的前轮50的旋转进行制动的制动装置30；以及使作为转向轮的前轮50转向的转向装置40。

发动机10例如为汽油发动机。如图2所示，在发动机10的各气缸11上分别设置有向气缸11内供给燃料的喷油器12、用于使燃料与供给到气缸11内的进气的混合气体起火的火花塞13。在发动机10的每个气缸11上还设置有进气门14、排气门15、以及调节进气门14及排气门15的开闭动作的气门传动组16。在发动机10中设置有在气缸11内做往复运动的活塞17、以及经由连杆而与该活塞17连结的曲轴18。需要说明的是，发动机10也可以为柴油发动机。在发动机10为柴油发动机的情况下，也可以不设置火花塞13。喷油器12、火花塞13及气门传动组16是动力传动系相关部件即驱动部件之一例。

变速器20例如为有级式的自动变速器。变速器20布置在发动机10的气缸列方向上的一侧。变速器20包括与发动机10的曲轴18连结的输入轴(省略图示)、以及经由多个减速齿轮(省略图示)而与该输入轴连结的输出轴(省略图示)。所述输出轴与前轮50的车轴51相连结。曲轴18的旋转通过变速器20而变速，传递给前轮50。变速器20是动力传动系相关部件即驱动部件之一例。

发动机10和变速器20是生成用于使汽车1行驶的驱动力的动力传动装置。发动机10及变速器20的工作由动力传动系ECU(Electric Control Unit)200(相当于驱动用微机)控制。例如，当汽车1处于手动驾驶状态时，动力传动系ECU200根据油门开度传感器SW1等的检测值，控制喷油器12的燃料喷射量和燃料喷射时刻、火花塞13的点火时刻、以及气门传动组16开启进气门14和排气门15的时刻及期间等，所述油门开度传感器SW1检测与驾驶员的油门踏板的操作量对应的油门开度。此外，当汽车1处于手动驾驶状态时，动力传动系ECU200基于档位传感器SW2的检测结果、根据油门开度而计算出的要求驱动力，来调节变速器20的齿轮咬合位置，所述档位传感器SW2检测驾驶员对变速杆的操作。当汽车1处于辅助驾驶状态或自动驾驶状态时，动力传动系ECU200基本上计算对各驱动部件(这里为喷油器12等)的控制量以实现由后述的运算装置110计算的目标驱动力，并向各驱动部件输出控制信号。动力传动系ECU200是部件控制装置之一例。

制动装置30具有制动踏板31、制动执行器33、与制动执行器33连接的助力器34、与助力器34连接的主缸35、用于调节制动力的制动防抱死系统(Antilock-Braking System，ABS)装置36、以及实际上对前轮50的旋转进行制动的制动衬块37。在前轮50的车轴51上设置有制动盘52。制动装置30是电动制动器，根据制动传感器SW3检测到的制动踏板31的操作量使制动执行器33工作，经由助力器34及主缸35使制动衬块37工作。制动装置30通过制动衬块37夹持制动盘52，藉由制动衬块37与制动盘52之间产生的摩擦力，对前轮50的旋转进行制动。制动执行器33及ABS装置36是制动相关部件即制动部件之一例。

制动装置30的工作由制动微机300(制动用微机)及DSC微机400控制。例如，当汽车1处于手动驾驶状态时，制动微机300根据制动传感器SW3等的检测值，来控制制动执行器33的操作量，所述制动传感器SW3检测驾驶员对制动踏板31的操作量。DSC微机400与驾驶员的制动踏板31的操作无关地对DSC装置36的工作进行控制，对前轮50施加制动力。当汽车1处于辅助驾驶状态或自动驾驶状态时，制动微机300计算对各制动部件(这里为制动执行器33)的控制量以实现由后述的运算装置110计算的目标制动力，并向各制动部件输出控制信号。制动微机300及DSC微机400是部件控制装置之一例。需要说明的是，也可以由一个微机构成制动微机300和DSC微机400。

转向装置40具有由驾驶员操作的方向盘41、辅助驾驶员进行转向操作的EPAS装置42、以及与EPAS装置42连结的小齿轮轴43。EPAS装置42具有电动马达42a、以及将电动马达42a的驱动力减速后传递给小齿轮轴43的减速装置42b。转向装置40根据方向盘41的操作量而使EPAS装置42工作，使小齿轮轴43旋转而对前轮50进行操作。小齿轮轴43与前轮50通过未图示的齿杆而连结，小齿轮轴43的旋转经由该齿杆传递给前轮。方向盘41的操作量由方向盘转向角传感器SW4检测，并发送给运算装置110的转向控制部129。EPAS装置42是转向相关部件即转向部件之一例。

转向装置40构成为，当汽车1处于手动驾驶状态时，根据方向盘41的操作量来控制电动马达42a的操作量。此外，当汽车1处于辅助驾驶状态或自动驾驶状态时，用于控制转向部件(这里为EPAS装置42)的控制信号从后述的运算装置110的转向控制部129输出给转向部件驱动器500。而且，构成为根据转向部件驱动器500的控制信号来控制电动马达42a的操作量。

在本实施方式中，动力传动系ECU200及制动微机300构成为能够相互通信，详情后述。在以下的说明中，有时将动力传动系ECU200及制动微机300简称为部件控制装置。

在本实施方式中，行驶控制系统100具有运算装置110，该运算装置110为了能够实现辅助驾驶及自动驾驶而计算汽车1应行驶的路径，并且决定用于跟踪该路径的运动。运算装置110是由一个或多个芯片构成的微处理器，具有CPU、存储器等。

在图3的结构例中，运算装置110包括处理器和存储器。存储器储存有模块，该模块为能够通过处理器执行的软件。图4所示的运算装置110各部分的功能例如通过处理器执行存储在存储器中的各模块来实现。存储器存储有在运算装置110中使用的模型的数据。需要说明的是，处理器及存储器可以分别为多个。

如图4所示，运算装置110根据来自多个传感器等的输出，决定汽车1的目标运动，对部件的工作进行控制。需要说明的是，在图4中，示出用于发挥本实施方式所涉及的功能(后述的路径生成功能)的结构，并不是示出运算装置110具有的全部功能。

向运算装置110输出信息的传感器等包括：设置在汽车1的车身等上且拍摄车外环境的多个摄像头70；设置在汽车1的车身等上且检测车外的人与物等的多个雷达71；利用全球定位系统(Global Positioning System，GPS)来检测汽车1的位置(汽车位置信息)的位置传感器SW5；由车速传感器、加速度传感器、横摆角速度传感器等检测汽车的举动的传感器类的输出构成且获取汽车1的状态的车辆状态传感器SW6；以及由车内摄像头等构成且获取汽车1的乘员的状态的乘员状态传感器SW7。车外通信部72收到的来自位于本车辆的周围的其他汽车的通信信息或来自导航系统的交通信息输入运算装置110。

各摄像头70分别布置成能够沿水平方向360°拍摄汽车1周围。各摄像头70拍摄表示车外环境的光学图像并生成图像数据。各摄像头70将生成的图像数据输出给运算装置110。摄像头70是获取车外环境信息的信息获取装置之一例。

由各摄像头70获取到的图像数据除了输入运算装置110以外，还输入人机界面(Human Machine Interface，HMI)单元600。HMI单元600将基于获取到的图像数据而得到的信息显示在车内的显示器装置等上。

与摄像头70一样，各雷达71分别布置成将检测范围扩大到汽车1周围的水平方向360°。雷达71的种类没有特别限定，例如能够采用毫米波雷达、红外线雷达。雷达71是获取车外环境信息的信息获取装置之一例。

辅助驾驶时或自动驾驶时，运算装置110设定汽车1的行驶路径，并设定汽车1的目标运动，以使汽车1跟踪该行驶路径。为了设定汽车1的目标运动，运算装置110具有车外环境认定部111、候选路径生成部112、车辆举动推测部113、乘员举动推测部114、路径决定部115以及车辆运动决定部116。车外环境认定部111基于来自摄像头70等的输出来认定车外环境。候选路径生成部112根据车外环境认定部111认定的车外环境来计算汽车1能够行驶的一条或多条候选路径。车辆举动推测部113基于来自车辆状态传感器SW6的输出来推测汽车1的举动。乘员举动推测部114基于来自乘员状态传感器SW7的输出来推测汽车1的乘员的举动。路径决定部115决定汽车1应行驶的路径。车辆运动决定部116决定目标运动，该目标运动用于跟踪路径决定部115设定的路径。

而且，运算装置110具有驱动力计算部117、制动力计算部118以及转向控制部129。驱动力计算部117计算与用于实现目标运动的驱动力对应的目标物理量，该目标运动由车辆运动决定部116决定。制动力计算部118计算与用于实现目标运动的制动力对应的目标物理量，该目标运动由车辆运动决定部116决定。转向控制部129具有转向量计算部119，该转向量计算部119计算与用于实现目标运动的转向量对应的目标物理量，该目标运动由车辆运动决定部116决定。而且，该转向控制部129生成用于对转向部件进行控制的控制信号，将该控制信号直接输出给转向部件驱动器500。在本公开中所使用的转向部件的概念中除了包含包括EPAS装置42的与转向相关的执行器之外，还包含直接驱动转向部件的部件，如转向部件驱动器500。

候选路径生成部112、车辆举动推测部113、乘员举动推测部114及路径决定部115构成根据车外环境认定部111认定的车外环境来设定汽车1应行驶的路径的路径设定部。

此外，作为安全功能，运算装置110具有：按照规定的规则来认定车外的对象物，并生成避开该对象物这样的行驶路径的基于规则的路径生成部120；以及生成用于将汽车1引导至路肩等安全区域的行驶路径的备用部130。

＜车外环境认定部＞

车外环境认定部111接收搭载于汽车1的摄像头70、雷达71等的输出，认定车外环境。认定的车外环境至少包括道路及障碍物。这里，车外环境认定部111基于摄像头70、雷达71的数据，将汽车1周围的三维信息与车外环境模型进行对照，由此推测包括道路及障碍物的汽车环境。车外环境模型例如是通过深度学习而生成的学习完毕模型，能够针对汽车1周围的三维信息而识别道路、障碍物等。

例如，车外环境认定部111通过对由摄像头70拍摄到的图像进行图像处理，而从图像中确定出自由空间即不存在物体的区域。此处的图像处理使用例如通过深度学习而生成的学习完毕模型。然后，生成表示自由空间的二维地图。此外，车外环境认定部111从雷达71的输出中获取存在于汽车1周边的人与物的信息。该信息是包括人与物的位置和速度等的定位信息。然后，车外环境认定部111使已生成的二维地图和人与物的定位信息结合，生成表示汽车1周围情况的三维地图。这里，使用摄像头70的设置位置及拍摄方向的信息、雷达71的设置位置及发送方向的信息。车外环境认定部111将已生成的三维地图与车外环境模型进行对比，由此推测包括道路及障碍物的汽车环境。需要说明的是，在深度学习中，使用多层神经网络(Deep Neural Network，DNN：深度神经网络)。作为多层神经网络，例如有卷积神经网络(Convolutional Neural Network，CNN)。

＜候选路径生成部＞

候选路径生成部112基于车外环境认定部111的输出、位置传感器SW5的输出、以及从车外通信部72发送的信息等，生成汽车1能够行驶的候选路径。例如，候选路径生成部112生成在车外环境认定部111已认定出的道路上避开车外环境认定部111已认定出的障碍物的行驶路径。车外环境认定部111的输出例如包括与汽车1行驶的车行道相关的车行道信息。在车行道信息中包括与车行道本身的形状相关的信息、与车行道上的对象物相关的信息。在与车行道形状相关的信息中，包括车行道的形状(直线、曲线、曲线曲率)、车行道宽度、车道数量、各车道宽度等。在与对象物相关的信息中，包括对象物相对于汽车的相对位置及相对速度、对象物的属性(种类、移动方向)等。作为对象物的种类，例如有：汽车、行人、道路、划分线等。

这里，候选路径生成部112使用状态栅格(state lattice)法计算多条候选路径，根据各条候选路径的路径代价，从中选出一条或多条候选路径。不过，也可以使用其他方法进行路径的计算。

候选路径生成部112根据车行道信息，在车行道上设定假想的栅格区域。该栅格区域具有多个栅格点。车行道上的位置根据各栅格点确定。候选路径生成部112将规定的栅格点设为目标到达位置。然后，通过利用栅格区域内的多个栅格点进行路径搜索，进行多条候选路径的计算。在状态栅格法下，路径从一栅格点起朝着汽车行进方向的前方的任意栅格点分支出来。因此，各候选路径被设为依次通过多个栅格点。各候选路径还包括表示通过各栅格点的时间的时间信息、与各栅格点处的速度和加速度等相关的速度信息、与其他汽车运动相关的信息等。

候选路径生成部112根据路径代价，从多条候选路径中选出一条或多条行驶路径。此处的路径代价例如有车道居中的程度、汽车的加速度、转向角、碰撞的可能性等。需要说明的是，在候选路径生成部112选择多条行驶路径的情况下，路径决定部115选择一条行驶路径。

＜车辆举动推测部＞

车辆举动推测部113根据车速传感器、加速度传感器、横摆角速度传感器等检测汽车的举动的传感器类的输出，测量汽车的状态。车辆举动推测部113生成表示汽车的举动的车辆六轴模型。

这里，车辆六轴模型是将行驶中汽车的“前后”“左右”“上下”这三轴方向的加速度和“纵倾”“侧倾”“横摆”这三轴方向的角速度模型化而得到的。也就是说，该模型并非仅在古典汽车运动工学的平面上(仅汽车的前后左右(X－Y移动)和横摆运动(Z轴))捕捉汽车的动作，而是还使用通过悬架安装在四个车轮上的车身的纵倾(Y轴)和侧倾(X轴)运动、Z轴的移动(车身的上下运动)捕捉汽车的动作，即合计共用六轴来重现汽车举动的数值模型。

车辆举动推测部113将汽车六轴模型应用到已由候选路径生成部112生成的行驶路径上来推测汽车1跟踪该行驶路径行驶时的举动。

＜乘员举动推测部＞

乘员举动推测部114根据乘员状态传感器SW7的检测结果，特别地推测驾驶员的健康状态和情绪。健康状态例如健康、轻微疲劳、身体状况不佳、意识能力下降等。情绪例如快乐、正常、无聊、焦躁、不快等。

例如，乘员举动推测部114例如从设置在车室内的摄像头所拍摄的图像中，提取驾驶员的面部图像以确定驾驶员。已提取的面部图像和已确定出的驾驶员信息作为输入提供给人类模型。人类模型是例如通过深度学习而生成的学习完毕模型，针对可能成为该汽车1驾驶员的每个人，根据其面部图像，输出健康状态和情绪信息。乘员举动推测部114输出人类模型已输出的驾驶员的健康状态和情绪信息。

此外，在将皮肤温度传感器、心率传感器、血流量传感器、汗液传感器等生物信息传感器作为用于获取驾驶员的信息的乘员状态传感器SW7的情况下，乘员举动推测部114根据生物信息传感器的输出，测量驾驶员的生物信息。在此情况下，人类模型针对可能成为该汽车1的驾驶员的每个人，将该生物信息作为输入，输出健康状态及情绪信息。乘员举动推测部114输出人类模型已输出的驾驶员的健康状态及情绪信息。

此外，作为人类模型，也可以使用下述模型：针对可能成为该汽车1的驾驶员的每个人，其推测人类对汽车1的举动所持有的情绪。在此情况下，只要按照时间顺序对车辆举动推测部113的输出、驾驶员的生物信息、已推测出的情绪状态进行管理并构筑模型即可。根据该模型，例如能够预测驾驶员情绪的高涨程度(清醒度)与汽车举动之间的关系。

此外，乘员举动推测部114也可以用人体模型作为人类模型使用。人体模型确定的是，例如头部质量(例：5kg)和承受前后左右方向G的脖颈周围的肌肉力等。输入车身动作(加速度G、加加速度)后，人体模型即会输出预想的乘员的身体信息和主观信息。乘员的身体信息例如很舒适/适度/不快，主观信息例如意外/能够预测等。通过参照人体模型，例如令头部略微后仰那样的车身举动会使乘员感到不快，因此能够做到不选择该行驶路径。另一方面，令头部像鞠躬一样前移的车身举动容易使乘员采取抵抗该举动的姿势，不会立刻使乘员感到不快，因此能够选择该行驶路径。或者，通过参照人体模型，例如能够决定目标运动，以便避免乘员的头部摇晃或带来充满活力的跃动感。

乘员举动推测部114将人类模型应用到已由车辆举动推测部113推测出的车辆举动中，推测当前的驾驶员的健康状态或情绪对车辆的举动的变化。

＜路径决定部＞

路径决定部115根据乘员举动推测部114的输出，决定汽车1应行驶的路径。在候选路径生成部112生成的路径为一条路径的情况下，路径决定部115将该路径作为汽车1应行驶的路径。在候选路径生成部112生成的路径有多条的情况下，考虑乘员举动推测部114的输出，例如，在多条候选路径中选择乘员(特别是驾驶员)觉得最舒适的路径，即选择不会让驾驶员感到为了避开障碍物而过于慎重等这种冗长的感觉的路径。

＜基于规则的路径生成部＞

基于规则的路径生成部120基于来自摄像头70及雷达71的输出，不利用深度学习而按照规定的规则来认定车外的对象物，并生成避开该对象物这样的行驶路径。与候选路径生成部112一样，在基于规则的路径生成部120中也使用状态栅格法计算多条候选路径，根据各条候选路径的路径代价，从中选出一条或多条候选路径。在基于规则的路径生成部120中，例如根据不侵入对象物周围几m以内这样的规则，计算路径代价。在该基于规则的路径生成部120中，也可以使用其他方法进行路径的计算。

基于规则的路径生成部120生成的路径的信息输入车辆运动决定部116。

＜备用部＞

备用部130基于来自摄像头70及雷达71的输出，生成在传感器等的故障时或者乘员的身体状况不佳时用于将汽车1引导至路肩等安全区域的行驶路径。备用部130例如根据位置传感器SW5的信息，设定能够使汽车1紧急停止的安全区域，生成到达该安全区域的行驶路径。与候选路径生成部112一样，在备用部130中也使用状态栅格法计算多条候选路径，根据各条候选路径的路径代价，从中选出一条或多条候选路径。在该备用部130中，也可以使用其他方法进行路径的计算。

备用部130生成的路径的信息输入车辆运动决定部116。

＜车辆运动决定部＞

车辆运动决定部116针对路径决定部115决定的行驶路径决定目标运动。目标运动是指跟踪行驶路径这样的转向和加减速。此外，车辆运动决定部116参照车辆六轴模型，针对路径决定部115已选择出的行驶路径运算车身的运动。

车辆运动决定部116决定目标运动，该目标运动用于跟踪基于规则的路径生成部120生成的行驶路径。

车辆运动决定部116决定目标运动，该目标运动用于跟踪备用部130生成的行驶路径。

在路径决定部115决定的行驶路径大幅脱离基于规则的路径生成部120生成的行驶路径时，车辆运动决定部116选择基于规则的路径生成部120生成的行驶路径，作为汽车1应行驶的路径。

在推测出传感器等(尤其是摄像头70、雷达71)的故障或乘员的身体状况不佳时，车辆运动决定部116选择备用部130生成的行驶路径，作为汽车1应行驶的路径。

＜物理量计算部＞

物理量计算部由驱动力计算部117及制动力计算部118构成。驱动力计算部117为了实现目标运动而计算由动力传动装置(发动机10及变速器20)应生成的目标驱动力。制动力计算部118为了实现目标运动而计算由制动装置30应生成的目标制动力。

＜转向控制部＞

转向控制部129具有转向量计算部119，该转向量计算部119为了实现目标运动而计算转向装置40应生成的目标转向量，该转向控制部129根据由转向量计算部119已计算出的目标转向量而生成用于对转向部件进行控制的控制信号。来自转向控制部129的输出信号输入转向部件驱动器500，转向部件驱动器500驱动转向部件(例如EPAS装置42)。

转向控制部129构成为，将信息输出给驱动力计算部117及制动力计算部118，该信息用于进行使“转向部件”与“驱动部件及制动部件”联系的控制。也就是说，转向控制部129构成为，与驱动力计算部117及制动力计算部118相互共享由转向量计算部119计算出的物理量和/或转向控制部对转向部件的控制信息。这样，转向控制部129构成为能够计算各目标物理量，以便能够进行使各行驶用部件协调的控制。

这样一来，例如在路面处于容易打滑的状态时等，能够适当地对应如需要降低车轮的旋转驱动力那样的所谓的牵引力控制，以避免车轮空转。具体而言，为了抑制车轮的空转，有降低动力传动系的输出或利用制动装置30的制动力等方法。在本实施方式中，通过驱动力计算部117和制动力计算部118，将由动力传动系生成的驱动力和由制动装置30生成的制动力这两者设定为最佳值，由此能够使汽车的行驶稳定。

在汽车1转弯时，驱动力计算部117根据汽车的驾驶状态(由车辆运动决定部116决定的驾驶状态)来计算目标驱动力，并且，根据转向量计算部119计算的目标转向量来计算驱动力降低量，根据目标驱动力和驱动力降低量来计算汽车的最终目标驱动力，由此能够使汽车1与目标转向量相应地减速。由此，能够使侧倾与汽车1的前部向下移动的纵倾同步地发生而产生斜前方侧倾(diagonal roll)姿态。通过产生斜前方侧倾姿态，由此施加于外侧前轮50的载荷增大，能够以较小的转向角转向，能够减小施加于汽车1的滚动阻力。

还能够进行如下控制：例如，在转弯时改变了转向角时，例如，在作为由车外环境认定部111认定的路面状态，能够设想路面状态容易打滑的情况下(例如，雨天等)，能够设想发生行驶线向外侧鼓出的转向不足(under steer)，因此，通过降低发动机10的输出并对内轮进行制动而抑制前轮的横向打滑。与此相反，能够进行如下控制：在作为由车外环境认定部111认定的路面状态，轮胎对路面的抓地比设想要强的情况下(例如，晴天且路面非常新的情况等)，能够设想发生行驶线向内侧卷入的转向过度(over steer)，因此，通过对外轮进行制动来抑制后轮的横向打滑。

＜周边部件动作设定部＞

周边部件动作设定部140根据车辆运动决定部116的输出，设定车灯或车门等汽车1的车身相关部件的动作。周边部件动作设定部140例如设定汽车1跟踪由路径决定部115决定的行驶路径时的车灯的方向。此外，例如在将汽车1引导至由备用部130设定的安全区域时，周边部件动作设定部140设定以下动作：在汽车1到达安全区域之后，让危险报警闪光灯点亮或者解除车门锁。

＜运算装置的输出目的地＞

运算装置110的运算结果输出给动力传动系ECU200、制动微机300、转向部件驱动器500及车身系微机700。具体而言，向动力传动系ECU200输入与驱动力计算部117计算出的目标驱动力相关的信息，向制动微机300输入与制动力计算部118计算出的目标制动力相关的信息。此外，向转向部件驱动器500输入来自转向控制部129的控制信号，向车身系微机700输入与周边部件动作设定部140设定的与各车身相关部件的动作相关的信息。

如上所述，动力传动系ECU200计算喷油器12的燃料喷射时刻和火花塞13的点火时刻以实现目标驱动力，并向上述行驶用部件输出控制信号。制动微机300计算对制动执行器33的控制量以实现目标制动力，并向制动执行器33输出控制信号。转向部件驱动器500根据来自转向控制部129的控制信号，驱动EPAS装置42。

这样，在本实施方式中构成为，针对驱动部件、制动部件及转向部件中的驱动部件及制动部件，由运算装置110计算驱动部件及制动部件应输出的目标物理量，由动力传动系ECU200计算对驱动部件的控制量，由制动微机300计算对制动部件的控制量。

这样，在运算装置110中，计算与外部环境相应的粗略的目标物理量，使动力传动系ECU200及制动微机300进行最终的控制，由此能够实现与外部环境相应的自动驾驶，并且，能够让动力传动系ECU200及制动微机300进行需要与车辆的举动相应的即时响应性的控制。这样一来，在汽车整体中能够做到：决定在各时刻的被认为最佳的目标运动并指示给微机，并且针对需要即时响应性的处理让微机单独判断而进行处理。例如，运算装置110布置在车室内或后备箱等，并且动力传动系ECU200布置在该动力传动系ECU200要驱动的部件附近且制动微机300布置在该制动微机300要驱动的部件附近，在这样的情况下，相互间的通信速度可能成为针对即时响应性的瓶颈。对此，通过采用本申请的结构，能够实现不依赖于运算装置110与动力传动系ECU200及制动微机300之间的通信速度的控制，即，实现最佳控制与即时响应控制的两者并存。

而且，构成为，针对驱动部件、制动部件及转向部件中的转向部件，运算装置110的转向控制部129计算转向部件应输出的目标物理量，并且生成用于实现该目标物理量的控制信号，直接控制转向部件驱动器500。

这样，将与称为汽车的动作起点的转向相关的控制取入到运算装置110内，生成至用于对转向部件进行控制的控制信号，并且，将与该控制相关的目标物理量、控制信息输出给驱动力计算部117及制动力计算部118，因此，能够提高对各执行器的控制的精度。

此外，转向控制部129构成为直接控制转向部件，因此，与用运算装置110仅运算目标物理量并将该运算结果输出给转向量控制用微机而使其进行处理的情况相比，能够使处理高速化。

需要说明的是，通常，转向部件与驱动部件及制动部件相比，具有如下特征：作为即时响应控制要达到的即时响应速度较低。因此，即便在运算装置110设置在远离转向部件的位置上的情况下，如果相互间的通信速度达到现状通信速度或未来的车载用部件的通信速度，则本申请的结构也能够充分实现转向部件的即时响应性。

＜其他控制＞

在汽车1处于辅助驾驶状态时，驱动力计算部117、制动力计算部118及转向控制部129也可以根据汽车1的驾驶员的状态来改变目标驱动力等。例如，当驾驶员享受驾驶(驾驶员的情绪为“快乐”)时，也可以减小目标驱动力等，尽可能接近手动驾驶。另一方面，当驾驶员为身体状况不佳的状态时，也可以增大目标驱动力等，尽可能接近自动驾驶。

(其他实施方式)

这里所公开的技术不限于上述实施方式，在不脱离权利要求书的主旨的范围内能够进行替换。

例如，在上述实施方式中，路径决定部115决定汽车1应行驶的路径。不限于此，也可以省略路径决定部115，由车辆运动决定部116决定汽车1应行驶的路径。也就是说，车辆运动决定部116也可以兼作路径决定部的一部分和目标运动决定部。

上述实施方式仅为示例而已，不得用于限定性地解释本公开的范围。本公开的范围由权利要求书定义，属于权利要求书的等同范围的变形、变更全部包括在本公开的范围内。

－产业实用性－

这里所公开的技术作为控制汽车的行驶的汽车行驶控制装置是有用的。

－符号说明－

1 汽车

100 汽车行驶控制系统

110 运算装置

111 车外环境认定部

112 路径计算部(路径设定部)

113 车辆举动推测部(路径设定部)

114 乘员举动推测部(路径设定部)

115 路径决定部(路径设定部)

116 车辆运动决定部(目标运动决定部)

117 驱动力计算部(物理量计算部)

118 制动力计算部(物理量计算部)

119 转向量计算部(物理量计算部)

129 转向控制部

200 动力传动系ECU(驱动用微机)

300 制动微机(制动用微机)

500 转向部件驱动器(转向部件)

Claims (2)

1.一种汽车行驶控制用运算装置，其用于控制汽车的行驶，其特征在于：

该汽车行驶控制用运算装置包括车外环境认定部、路径设定部、目标运动决定部、驱动力计算部、制动力计算部以及转向控制部，

所述车外环境认定部基于来自获取车外环境信息的信息获取装置的输出来认定车外环境，

所述路径设定部根据所述车外环境认定部认定的车外环境来设定所述汽车应行驶的路径，

所述目标运动决定部决定所述汽车的目标运动，该目标运动用于跟踪所述路径设定部设定的路径，

所述驱动力计算部计算与用于实现所述目标运动的驱动力对应的目标物理量，将该目标物理量输出给对生成驱动力的驱动部件进行控制的微机，

所述制动力计算部计算与用于实现所述目标运动的制动力对应的目标物理量，将该目标物理量输出给对生成制动力的制动部件进行控制的微机，

所述转向控制部计算与用于实现所述目标运动的转向量对应的目标物理量，根据该目标物理量生成用于对生成转向量的转向部件进行控制的控制信号，将该控制信号直接输出给所述转向部件，并且将信息输出给所述驱动力计算部及所述制动力计算部，该信息用于进行使所述转向部件与所述驱动部件及所述制动部件联系的控制。

2.一种行驶控制系统，其控制汽车的行驶，其特征在于：

该行驶控制系统包括运算装置、驱动用微机以及制动用微机，

所述运算装置是权利要求1所述的运算装置，

所述驱动用微机接收所述驱动力计算部的输出，控制所述驱动部件，

所述制动用微机接收所述制动力计算部的输出，控制所述制动部件，

所述驱动用微机和所述制动用微机构成为能够相互通信，并且共享信息，该信息用于进行使所述驱动部件与所述制动部件联系的控制。