WO2017022476A1 - 車両制御装置 - Google Patents

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WO2017022476A1
WO2017022476A1 PCT/JP2016/071199 JP2016071199W WO2017022476A1 WO 2017022476 A1 WO2017022476 A1 WO 2017022476A1 JP 2016071199 W JP2016071199 W JP 2016071199W WO 2017022476 A1 WO2017022476 A1 WO 2017022476A1
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vehicle
mode
control
travel
processor
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PCT/JP2016/071199
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毅 福田
成沢　文雄
朋仁 蛯名
広生 後藤
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日立オートモティブシステムズ株式会社
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    • G07C5/08—Registering or indicating performance data other than driving, working, idle, or waiting time, with or without registering driving, working, idle or waiting time
    • G07C5/0808—Diagnosing performance data

Definitions

  • the present invention relates to a vehicle control device.
  • Electric devices such as automobiles, elevators, and construction machines use embedded control devices that control objects to be controlled by so-called embedded software.
  • the built-in software has the advantage of being able to realize flexible and advanced control as compared with the control method using the conventional mechanical mechanism or electric circuit.
  • an ECU that consolidates functions that are conventionally mounted in separate ECUs (Electronic Control Units) into a single ECU for the purpose of reducing in-vehicle space and manufacturing costs. Integration is progressing. As ECU integration progresses, it is necessary to process a plurality of functions on the same ECU. Therefore, in the vehicle control device, utilization of a multi-core processor has begun.
  • a multi-core processor can perform multiple processes in parallel using multiple cores, and if some cores fail, the application software assigned to that core can be replaced with other cores. be able to. As a result, system redundancy can be achieved and safety can be improved.
  • Japanese Patent Laid-Open Publication No. 2003-228561 stops or restarts the entire system by performing recovery processing of a failed core using a core that is functioning normally when some of the cores of the multi-core processor fail.
  • a configuration example in which all cores are restored to a normal state is described.
  • history data in a program that is being processed by a failed core is lost, and the history data is large before and after the core returns to a normal state.
  • a control step may occur.
  • the history data in the program refers to data that is continuously updated, such as calculation results by an integrator or differentiator, state quantities in the system, and the like.
  • the failed cores are restored using the technique described in Patent Document 1 to return the system to a normal state. Even if the data is restored, the history data in the program is lost, so that a discontinuous point of control may occur and the driving comfort may be impaired.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and can ease a control step generated when a failure is repaired and the system is restored to a normal state, thereby providing a user with smooth drivability.
  • An object is to provide a vehicle control device.
  • the vehicle control device has a first travel control mode and a second travel control mode, and the first travel control is in a transient state during the transition from the second travel control mode to the first travel control mode.
  • the first control parameter in the control mode is calculated and checked, and the second control parameter in the second travel control mode is calculated and used for travel control.
  • the vehicle control device of the present invention it is possible to relax the control step and provide the user with smooth driving performance.
  • FIG. 1 is a system configuration diagram of a vehicle control device 1 according to a first embodiment. It is a state transition diagram which shows the behavior of the vehicle control apparatus in a prior art.
  • FIG. 3 is a state transition diagram illustrating behavior of the vehicle control device 1 according to the first embodiment. It is a figure which shows the state in which the vehicle control apparatus 1 is implementing normal driving mode 121. FIG. It is a figure which shows the state in which the vehicle control apparatus 1 is implementing the degeneracy driving mode 122. FIG. It is a figure which shows the state in which the vehicle control apparatus 1 is implementing return driving
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating a procedure for the vehicle control device 1 to implement a return travel mode 123.
  • FIG. 4 is a diagram showing a change with time of an output value output from the vehicle control device 1 via an input / output unit 140. It is a figure which shows the time-dependent change of the power consumption of the vehicle control apparatus.
  • FIG. 3 is a system configuration diagram of a vehicle control device 1 according to a second embodiment. It is a system block diagram of the vehicle control apparatus 1 which concerns on Embodiment 3.
  • FIG. 10 is a state transition diagram illustrating behavior of a vehicle control device 1 according to a fourth embodiment.
  • FIG. 1 is a system configuration diagram of a vehicle control device 1 according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the vehicle control device 1 is a device that controls the operation of the vehicle.
  • the vehicle control device 1 includes a processor 110, a normal control program 120, a degeneration control program 130, and an input / output unit 140.
  • the processor 110 is a multi-core processor and includes a core A111 and a core B112.
  • the core A 111 executes the normal control program 120, and the core B 112 executes the degeneration control program 130.
  • the input / output unit 140 receives a signal from a sensor or the like arranged outside the vehicle control device 1 and delivers it to the processor 110, receives a control signal from the processor 110, and outputs it to the controlled object.
  • the normal control program 120 is a program that implements a control process that the processor 110 should perform when the vehicle is traveling normally.
  • the degeneration control program 130 is a program that implements a control process to be performed by the processor 110 when the vehicle is degenerate.
  • the degenerate travel is to travel in a state where the function of the vehicle is degenerated due to an error found in normal travel.
  • FIG. 2 is a state transition diagram showing the behavior of the vehicle control device in the prior art.
  • a vehicle travels by operating an actuator such as a motor in accordance with an output value output from a vehicle control device.
  • the vehicle control device transitions to the initialization process mode 11.
  • the vehicle control device starts a self-diagnosis and performs an initialization process such as substituting an initial value for a predetermined variable.
  • an initialization process such as substituting an initial value for a predetermined variable.
  • the vehicle control device When transiting to the vehicle travel mode 12, the vehicle control device first enters the normal travel mode 121 state.
  • the vehicle control device includes (a) a periodic task that executes arithmetic processing at regular intervals, (b) an aperiodic task that executes arithmetic processing at a timing such as engine rotation, and (c) a vehicle control device. Perform error checking, etc. to monitor the occurrence of errors.
  • Each task includes processing for calculating control parameters used for operating the vehicle in the normal driving mode 121.
  • the vehicle control device transitions to the degenerate travel mode 122.
  • the error here refers to a state in which there is a possibility that danger may occur for the user if normal driving is continued.
  • the degenerate running mode 122 is a safety mechanism required by safety standards such as ISO26262.
  • the vehicle control device does not stop the control function suddenly and controls the vehicle by continuing to process only the minimum necessary functions. to continue.
  • the vehicle control device performs a periodic / non-periodic task for performing the reduced travel. Each task includes a process for calculating a control parameter used for operating the vehicle in the reduced travel mode 122.
  • the vehicle control device transits to the post-processing mode 13.
  • the vehicle control device saves the learning data required when turning on the ignition next time in the nonvolatile memory.
  • the vehicle control device stops functioning, and the vehicle stops accordingly.
  • the vehicle control device realizes traveling of the vehicle by performing the above-described state transition.
  • the ignition control is turned off or a reset signal is issued, etc.
  • the entire system needs to be restarted. Therefore, the control parameter changes intermittently before and after the restart, and there is a possibility that it is difficult to realize smooth drivability.
  • FIG. 3 is a state transition diagram showing the behavior of the vehicle control device 1 according to the first embodiment.
  • a return running mode 123 is newly provided as compared with FIG. 2.
  • FIG. 2 it is necessary to turn off the ignition in order to return from the reduced travel mode 122 to the normal travel mode.
  • the normal travel mode 121 is switched from the reduced travel mode 122 via the return travel mode 123. By returning, the control parameter is smoothly returned to the normal state without being intermittent.
  • the vehicle control device 1 makes a return necessity determination in order to determine whether or not it is necessary to transition to the return travel mode 123.
  • a return necessity determination There are various triggers for determining whether to return, for example, a predetermined time has elapsed since the transition to the reduced travel mode 122, but is not limited thereto.
  • the vehicle control device 1 performs a periodic / non-periodic task for performing the return travel. Further, in the return travel mode 123, a return success / failure determination is performed in which it is determined whether the vehicle is shifted to the normal travel mode 121 or returned to the reduced travel mode 122. Details of the return success / failure determination will be described later.
  • the vehicle control device 1 can return to the normal travel mode 121 without restarting the entire vehicle even when an error is detected.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a state in which the vehicle control device 1 is executing the normal travel mode 121.
  • the core A 111 executes the normal control program 120 and outputs a control signal using the output value as a control parameter via the input / output unit 140 to control the vehicle.
  • the normal control program 120 is a control program in which a normal task and error confirmation processing in the normal running mode 121 are implemented.
  • the core A111 may execute processes other than the normal control program 120 at the same time.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a state in which the vehicle control device 1 is performing the degenerate travel mode 122.
  • the degenerate running mode 122 is executed, for example, when a failure occurs in the core A111 and the core A111 cannot execute the normal control program 120.
  • the core B 112 executes the degeneration control program 130 as an alternative to the normal control program 120 and outputs a control signal using the output value as a control parameter via the input / output unit 140 to control the vehicle.
  • the degeneration control program 130 implements a degeneration task and a return necessity determination process in the degenerate travel mode 122.
  • the core B 112 may execute processes other than the degeneration control program 130 at the same time.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a state in which the vehicle control device 1 is performing the return travel mode 123.
  • the core A 111 (failure is detected) executes the normal control program 120, and the core B 112 executes the degeneration control program 130 in parallel with this.
  • the processor 110 controls the vehicle using the output value of the degeneration control program 130 executed by the core B 112 as a control parameter without using the output value of the core A 111 for vehicle control to ensure safety.
  • the normal control program 120 by executing the normal control program 120 and calculating and checking the control parameters, it is possible to determine whether or not the error found in the normal travel mode 121 is a transient error.
  • the return running mode 123 if the error found in the normal running mode 121 is reproduced, it is assumed that a permanent failure such as a short circuit has occurred instead of an instantaneous error, and the return success / failure determination process determines that the return has failed. Return to the reduced travel mode 122. If the error found in the normal travel mode 121 is not reproduced, it is assumed that a transient failure due to cosmic rays or the like has occurred, and it is determined that the recovery has been successful in the return success / failure determination process, and the transition to the normal travel mode 121 is made. be able to.
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating a procedure in which the vehicle control device 1 implements the return travel mode 123. Hereinafter, each step of FIG. 7 will be described.
  • Steps S12301 to S12302 The processor 110 restarts only the core A 111 in which an error has been detected in the normal travel mode 121 (S12301).
  • the core A111 executes the normal control program 120 (S12302). However, as described above, the output value obtained by executing the normal control program 120 is not used for vehicle control.
  • Step S12303 The processor 110 confirms whether or not the output value of the normal control program 120 executed by the core A 111 is normal. For example, a determination method is conceivable in which upper and lower limit values that can be taken by the control parameter calculated by the normal control program 120 are defined in advance, and the output value falls within the range for a predetermined time or more and is regarded as normal. If the output value is normal, the error found in the normal driving mode 121 is regarded as a transient error, and the process proceeds to step S12304. Otherwise, it is regarded as a permanent error, and the process proceeds to step S12306.
  • Step S12304 The processor 110 determines whether or not the output value of the normal control program 120 executed by the core A 111 and the output value of the degeneration control program 130 executed by the core B 112 are sufficiently close to each other. For example, if the state in which the difference between the two is less than the predetermined threshold continues for a predetermined time, it can be considered that they are sufficiently close. If the above condition is satisfied, the process proceeds to step S12305. Otherwise, this step is continued.
  • Step S12304 Supplement 1
  • the normal control program 120 is executed in advance in the return travel mode 123 before returning to the normal travel mode 121, and history data is collected again, thereby reducing the control step.
  • Step S12304 Supplement 2
  • the control step does not occur so much as long as it is within the normal range.
  • this step can be skipped and the process can proceed to S12305.
  • Steps S12303 to S12304: Supplement These steps correspond to the return success / failure determination process in FIG. These steps may be executed by the core B 112 or a third processor core (not shown).
  • Step S12305 The processor 110 causes the vehicle control device 1 to transition from the return travel mode 123 to the normal travel mode 121.
  • Step S12306 The processor 110 stops the core A111 and causes the vehicle control device 1 to transition from the return travel mode 123 to the reduced travel mode 122.
  • FIG. 8 is a diagram showing a change with time of the output value of the vehicle control device in the prior art.
  • the vertical axis represents the output value of the control signal (control parameter) output from the vehicle control device, and the horizontal axis represents the elapsed time. It is assumed that the vehicle control device transitions from the reduced travel mode 122 to the normal travel mode 121 at time t2.
  • FIG. 9 is a diagram showing a change with time of the output value output from the vehicle control device 1 via the input / output unit 140. It is assumed that the vehicle control device 1 transits from the reduced travel mode 122 to the return travel mode 123 at time t1 and further transitions to the normal travel mode 121 at time t2.
  • the vertical and horizontal axes are the same as those in FIG.
  • the vehicle control device 1 executes the normal control program 120 by the core A 111 in the return travel mode 123 and recollects the history data such as the integrator / differentiator and the state quantity in the system before returning to the normal travel mode 121. can do. Thereby, the control level difference at the time of returning to the normal travel mode 121 at time t2 can be relaxed, and the smooth drivability can be made to the user.
  • FIG. 10 is a diagram showing a change with time in the power consumption of the vehicle control device 1. It is known that a multi-core processor can reduce power consumption as a whole processor by sleeping an unused core. Therefore, the vehicle control device 1 can suppress the power consumption of the vehicle control device 1 as a whole by stopping the core A 111 in the reduced travel mode 122 or shifting to the sleep mode or the like to lower the power consumption compared to the normal operation. it can.
  • the power consumption of the vehicle control device 1 is higher than that in the degenerate travel mode 122. Further, when it is impossible to return from the return travel mode 123 to the normal travel mode 121 for some reason, the power consumption can be suppressed by transitioning from the return travel mode 123 to the degenerate travel mode 122.
  • the processor 110 desirably activates the core B 112 while the normal travel mode 121 is being executed.
  • the vehicle control apparatus 1 executes the return travel mode 123 before returning from the reduced travel mode 122 to the normal travel mode 121, and calculates the control parameters of the normal travel mode 121 in the return travel mode 123. And the control parameter of the reduced travel mode 122 is calculated and used for vehicle control. Thereby, before returning to the normal travel mode 121, the control parameters in the same mode are calculated in advance, and it is possible to reduce the intermittent change of the control parameters at the time of return.
  • FIG. 11 is a system configuration diagram of the vehicle control device 1 according to the second embodiment of the present invention.
  • the vehicle control device 1 includes a monitoring unit 150 in addition to the configuration described in the first embodiment.
  • Other configurations are the same as those of the first embodiment.
  • the monitoring unit 150 determines which of the output value of the normal control program 120 and the output value of the degeneration control program 130 is used to control the vehicle, and delivers the adopted output value to the input / output unit 140. For example, in the return running mode 123, the output value of the normal control program 120 and the output value of the degeneration control program 130 can be received, respectively, and the one closer to the predetermined normal range can be adopted as a control parameter for vehicle control.
  • FIG. 12 is a system configuration diagram of the vehicle control device 1 according to the third embodiment of the present invention.
  • the core A111 and the core B112 are each configured as a lockstep core.
  • the lockstep core is to detect an error by a plurality of processor cores executing the same operation and comparing the execution results with each other. Therefore, the vehicle control apparatus 1 according to the third embodiment detects an error in the core A111 based on the output mismatch between the lockstep cores in the error check process in the normal travel mode 121.
  • Other configurations are the same as those of the first embodiment.
  • FIG. 13 is a state transition diagram illustrating the behavior of the vehicle control device 1 according to the fourth embodiment of the present invention.
  • the vehicle control device 1 is a device that controls the operation of the autonomous vehicle.
  • the vehicle control device 1 according to the fourth embodiment executes the automatic travel mode 124 instead of the normal travel mode 121 and executes the user travel mode 125 instead of the degenerate travel mode 122.
  • Other configurations are the same as those of the first embodiment.
  • the automatic travel mode 124 is an operation mode in which the vehicle travels autonomously.
  • the user travel mode 125 is an operation mode in which the driver travels the vehicle by manual control. In each mode, processor 110 computes control parameters used to operate the vehicle in that mode.
  • the control step is reduced as in the other embodiments.
  • a smooth ride feeling can be provided.
  • the present invention is not limited to the above embodiment, and includes various modifications.
  • the above-described embodiment has been described in detail for easy understanding of the present invention, and is not necessarily limited to one having all the configurations described.
  • a part of the configuration of an embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of an embodiment.
  • the present invention is not limited to passenger cars, and can be applied to various types of vehicles such as railways and transportation equipment and their control devices.
  • the control parameter calculated by the processor 110 can be determined according to the content of the control process necessary for controlling the electric device controlled by the vehicle control device 1. For example, when the vehicle control apparatus 1 controls an electric vehicle, a control parameter for driving and controlling the in-vehicle inverter can be calculated. Alternatively, in the case of controlling a gasoline-driven vehicle, a control parameter for driving and controlling the in-vehicle engine can be calculated.
  • the processor 110 may execute the return running mode 123 by executing a program in which the return running mode 123 is installed, or a similar function may be implemented by hardware such as a circuit device. The same mode may be executed by calling a function.
  • the processor 110 may include a processor core for executing the return running mode 123, and execute the return running mode using the core.
  • the core executing the return travel mode 123 only execute the return task and return success / failure determination.
  • the above components, functions, processing units, processing means, etc. may be realized in hardware by designing some or all of them, for example, with an integrated circuit.
  • Each of the above-described configurations, functions, and the like may be realized by software by interpreting and executing a program that realizes each function by the processor.
  • Information such as programs, tables, and files for realizing each function can be stored in a recording device such as a memory, a hard disk, an SSD (Solid State Drive), or a recording medium such as an IC card, an SD card, or a DVD.
  • vehicle control device 110: processor, 111: core A, 112: core B, 120: normal control program, 130: degeneration control program, 140: input / output unit, 11: initialization processing mode, 12: vehicle travel mode 121: normal running mode, 122: degenerate running mode, 123: return running mode, 13: post-processing mode.

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Abstract

故障を修復しシステムを正常な状態へと復元した際に発生する制御段差を緩和し、スムースな運転性をユーザに提供することができる車両制御装置を提供する。 本発明に係る車両制御装置は、第１走行制御モードと第２走行制御モードを有し、前記第２走行制御モードから前記第１走行制御モードへ遷移する間の過渡状態において、前記第１走行制御モードにおける第１制御パラメータを演算してチェックするとともに、前記第２走行制御モードにおける第２制御パラメータを演算して走行制御に用いる。

Description

車両制御装置
　本発明は、車両制御装置に関するものである。
  自動車、エレベータ、建設機械などの電気機器においては、いわゆる組込ソフトウェアによって制御対象を制御する組込制御装置が用いられている。組込ソフトウェアは、従来の機械的機構や電気回路による制御方式に比べて柔軟かつ高度な制御が実現できることが利点である。
　組込制御装置（例えば車両制御装置）においては、車載スペースや製造コストを低減することを目的として、従来は別々のＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｕｎｉｔ）に搭載されていた機能を１つのＥＣＵに集約するＥＣＵの統合化が進んでいる。ＥＣＵ統合化が進む中で、複数の機能を同一ＥＣＵ上で処理する必要が生じる。そこで車両制御装置においては、マルチコアプロセッサの活用が始まっている。
　マルチコアプロセッサは、複数のコアを用いて別々の処理を並列に実施することができるだけでなく、一部のコアが故障した場合、そのコアに割り当てられていたアプリケーションソフトを他のコアで代替処理させることができる。これにより、システムの冗長化を図り安全性を向上させることができる。
　下記特許文献１は、マルチコアプロセッサの一部のコアが故障した場合において、正常に機能しているコアを用いて故障したコアの復帰処理を実施することにより、システム全体を停止または再起動することなく、全てのコアを正常な状態へと復元する構成例を記載している。
特開２０１０－０２０６２１号公報
　自動車などの組込制御装置において特許文献１記載の技術を用いた場合、故障したコアが演算処理しているプログラム中の履歴データが失われ、当該コアが正常状態に復帰する前後にまたがって大きな制御段差が発生する可能性がある。プログラム中の履歴データとは、例えば積分器や微分器による演算結果、システム内部の状態量、などの継続的に更新されるデータを指す。
　より具体的には、自動車の走行制御中にマルチコアプロセッサの一部コアが故障したことが検知された場合、特許文献１記載の技術を用いて故障したコアを復帰させシステムを正常な状態へと復元したとしても、プログラム中の履歴データが損失しているので制御の不連続点が発生し、運転の快適性が損なわれてしまう可能性がある。
　本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、故障を修復しシステムを正常な状態へと復元した際に発生する制御段差を緩和し、スムースな運転性をユーザに提供することができる車両制御装置を提供することを目的とする。
　本発明に係る車両制御装置は、第１走行制御モードと第２走行制御モードを有し、前記第２走行制御モードから前記第１走行制御モードへ遷移する間の過渡状態において、前記第１走行制御モードにおける第１制御パラメータを演算してチェックするとともに、前記第２走行制御モードにおける第２制御パラメータを演算して走行制御に用いる。
　本発明に係る車両制御装置によれば、制御段差を緩和してスムースな運転性をユーザに提供することができる。
実施形態１に係る車両制御装置１のシステム構成図である。 従来技術における車両制御装置の振る舞いを示す状態遷移図である。 実施形態１に係る車両制御装置１の振る舞いを示す状態遷移図である。 車両制御装置１が通常走行モード１２１を実施している状態を示す図である。 車両制御装置１が縮退走行モード１２２を実施している状態を示す図である。 車両制御装置１が復帰走行モード１２３を実施している状態を示す図である。 車両制御装置１が復帰走行モード１２３を実施する手順を説明するフローチャートである。 従来技術における車両制御装置の出力値の経時変化を示す図である。 車両制御装置１が入出力部１４０経由で出力する出力値の経時変化を示す図である。 車両制御装置１の消費電力の経時変化を示す図である。 実施形態２に係る車両制御装置１のシステム構成図である。 実施形態３に係る車両制御装置１のシステム構成図である。 実施形態４に係る車両制御装置１の振る舞いを示す状態遷移図である。
＜実施の形態１＞
　図１は、本発明の実施形態１に係る車両制御装置１のシステム構成図である。車両制御装置１は、車両の動作を制御する装置である。車両制御装置１は、プロセッサ１１０、通常制御プログラム１２０、縮退制御プログラム１３０、入出力部１４０を備える。プロセッサ１１０はマルチコアプロセッサであり、コアＡ１１１とコアＢ１１２を備える。
　コアＡ１１１は通常制御プログラム１２０を実行し、コアＢ１１２は縮退制御プログラム１３０を実行する。入出力部１４０は、車両制御装置１の外部に配置されたセンサなどから信号を受け取ってプロセッサ１１０に対して引き渡し、プロセッサ１１０から制御信号を受け取って制御対象に対して出力する。
　通常制御プログラム１２０は、車両が通常走行しているときプロセッサ１１０が実施すべき制御処理を実装したプログラムである。縮退制御プログラム１３０は、車両が縮退走行しているときプロセッサ１１０が実施すべき制御処理を実装したプログラムである。縮退走行とは、通常走行においてエラーが発見されたことなどを原因として当該車両の機能を縮退させた状態で走行することである。
　図２は、従来技術における車両制御装置の振る舞いを示す状態遷移図である。一般的に車両は車両制御装置が出力する出力値にしたがってモータなどのアクチュエータを操作することにより走行する。イグニッションがＯＮされると、車両制御装置は初期化処理モード１１へ遷移する。
　初期化処理モード１１において、車両制御装置は自己診断を開始し、所定の変数に初期値を代入するなどの初期化処理を実施する。これら初期化処理が終了すると、車両制御装置は車両走行モード１２へ遷移し、車両は実際に走行することができる状態となる。
　車両走行モード１２へ遷移すると、車両制御装置はまず通常走行モード１２１状態になる。通常走行モード１２１において、車両制御装置は、（ａ）一定周期ごとに演算処理を実行する周期タスク、（ｂ）エンジン回転などのタイミングで演算処理を実行する非周期タスク、（ｃ）車両制御装置のエラー発生を監視するエラー確認、などの処理を実施する。各タスクは、車両を通常走行モード１２１で動作させるために用いる制御パラメータを演算する処理を含む。通常走行モード１２１においてエラーが発見された場合、車両制御装置は縮退走行モード１２２へ遷移する。ここでいうエラーとは、通常走行を継続するとユーザにとって危険が生じる可能性がある程度に至った状態をいう。
　縮退走行モード１２２は、ＩＳＯ２６２６２などの安全規格が要求する安全メカニズムである。縮退走行モード１２２においては、車両制御装置のエラーが確認された場合であっても、車両制御装置は制御機能を突然停止せず必要最低限な機能だけを演算処理し続けることにより車両を制御し続ける。縮退走行モード１２２において、車両制御装置は縮退走行を実施するための周期／非周期タスクを実施する。各タスクは、車両を縮退走行モード１２２で動作させるために用いる制御パラメータを演算する処理を含む。
　車両走行モード１２の状態でイグニッションがＯＦＦされた場合、または車両走行モード１２の状態で車両制御装置をリセットするシグナルが発行された場合、車両制御装置は後処理モード１３へ遷移する。
　後処理モード１３において、車両制御装置は次回イグニッションをＯＮするとき必要となる学習データを不揮発性メモリに退避させる。後処理が完了すると、車両制御装置は機能を停止し、これにともなって車両も停止する。
　車両制御装置は、上述の状態遷移を実施することにより車両の走行を実現している。通常走行モード１２１においてエラーが発見され縮退走行モード１２２へ遷移した場合、再度通常走行モード１２１に遷移するためには、イグニッションをＯＦＦするか、またはリセットシグナルを発行するなどして、車両制御装置のシステム全体を再起動する必要がある。したがって、再起動の前後にわたって制御パラメータが断続的に変化し、スムースな運転性を実現することを妨げる可能性がある。
　図３は、本実施形態１に係る車両制御装置１の振る舞いを示す状態遷移図である。図３においては、図２と比較して新たに復帰走行モード１２３が設けられている。図２においては縮退走行モード１２２から通常走行モードへ戻るためにはイグニッションＯＦＦなどが必要であったが、本実施形態においては縮退走行モード１２２から復帰走行モード１２３を経由して通常走行モード１２１へ戻ることにより、制御パラメータを断続させることなく円滑に通常状態へ戻ることを図る。
　本実施形態１の縮退走行モード１２２において、車両制御装置１は復帰走行モード１２３へ遷移する要否を判断するため、復帰要否判断を実施する。復帰要否を判断する契機としては様々なものがあり、例えば縮退走行モード１２２へ遷移してから所定時間が経過したことなどが挙げられるが、これに限らない。
　復帰走行モード１２３において、車両制御装置１は復帰走行を実施するための周期／非周期タスクを実施する。さらに復帰走行モード１２３において、車両を通常走行モード１２１へ遷移させるかそれとも縮退走行モード１２２へ戻すかを判断する復帰成否判断を実施する。復帰成否判断の詳細については後述する。復帰走行モード１２３を有することにより、車両制御装置１はエラーが検知された場合であっても車両全体を再起動することなく通常走行モード１２１へ復帰することができる。
　図４は、車両制御装置１が通常走行モード１２１を実施している状態を示す図である。通常走行モード１２１において、コアＡ１１１は通常制御プログラム１２０を実行し、その出力値を制御パラメータとして用いる制御信号を入出力部１４０経由で出力することにより、車両を制御する。通常制御プログラム１２０は、通常走行モード１２１における通常タスクとエラー確認処理を実装した制御プログラムである。コアＡ１１１は、通常制御プログラム１２０以外の処理を同時に実行してもよい。
　図５は、車両制御装置１が縮退走行モード１２２を実施している状態を示す図である。縮退走行モード１２２は例えば、コアＡ１１１に故障が発生し、コアＡ１１１が通常制御プログラム１２０を実行することが不可能になったとき実行される。コアＢ１１２は、通常制御プログラム１２０の代替として縮退制御プログラム１３０を実行し、その出力値を制御パラメータとして用いる制御信号を入出力部１４０経由で出力することにより、車両を制御する。縮退制御プログラム１３０は、縮退走行モード１２２における縮退タスクと復帰要否判断処理を実装している。コアＢ１１２は、縮退制御プログラム１３０以外の処理を同時に実行してもよい。
　図６は、車両制御装置１が復帰走行モード１２３を実施している状態を示す図である。復帰走行モード１２３において、コアＡ１１１（故障が検知されている）は通常制御プログラム１２０を実行し、これと並行してコアＢ１１２は縮退制御プログラム１３０を実行する。
　復帰走行モード１２３においてプロセッサ１１０は、安全確保のため、コアＡ１１１の出力値は車両制御のために用いず、コアＢ１１２が実行する縮退制御プログラム１３０の出力値を制御パラメータとして用いて車両を制御する。ただし通常制御プログラム１２０を実行して制御パラメータを演算しチェックすることにより、通常走行モード１２１において発見されたエラーが過渡的なエラーであるか否かを判定することができる。
　復帰走行モード１２３において、通常走行モード１２１で発見されたエラーが再現された場合は、瞬時エラーではなく回路短絡などの永久故障が発生したと想定し、復帰成否判断処理において復帰失敗と判断して縮退走行モード１２２へ戻る。通常走行モード１２１で発見されたエラーが再現されなかった場合は、宇宙線などが原因の過渡故障が発生したと想定し、復帰成否判断処理において復帰成功と判断して通常走行モード１２１へ遷移することができる。
　図７は、車両制御装置１が復帰走行モード１２３を実施する手順を説明するフローチャートである。以下図７の各ステップについて説明する。
（図７：ステップＳ１２３０１～Ｓ１２３０２）
　プロセッサ１１０は、通常走行モード１２１においてエラーが検知されたコアＡ１１１のみ再起動する（Ｓ１２３０１）。コアＡ１１１は、通常制御プログラム１２０を実行する（Ｓ１２３０２）。ただし先に説明したように、通常制御プログラム１２０を実行することにより得られた出力値は、車両制御には用いない。
（図７：ステップＳ１２３０３）
　プロセッサ１１０は、コアＡ１１１が実行している通常制御プログラム１２０の出力値が正常であるか否かを確認する。例えば通常制御プログラム１２０が演算する制御パラメータが取り得る上下限値をあらかじめ定義しておき、出力値が所定時間以上その範囲内に収まれば正常とみなす、などの判断手法が考えられる。出力値が正常であれば、通常走行モード１２１で発見されたエラーは過渡的なエラーであるとみなし、ステップＳ１２３０４へ進む。それ以外であれば恒久的なエラーであるとみなし、ステップＳ１２３０６へ進む。
（図７：ステップＳ１２３０４）
　プロセッサ１１０は、コアＡ１１１が実行している通常制御プログラム１２０の出力値と、コアＢ１１２が実行している縮退制御プログラム１３０の出力値とが、充分に近接しているか否かを判定する。例えば両者の差分が所定閾値未満である状態が所定時間継続すれば、これらが十分に近接しているとみなすことができる。上記条件を満たす場合はステップＳ１２３０５へ進み、それ以外であれば本ステップを継続する。
（図７：ステップＳ１２３０４：補足その１）
　通常制御プログラム１２０の出力値と縮退制御プログラム１３０の出力値が近接していない場合、復帰走行モード１２３から通常走行モード１２１へと遷移したタイミングで大きな制御段差が発生し（モード遷移時に制御パラメータが断続的に大きく変化する）、スムースな運転性が損なわれる可能性がある。この制御段差が起こる理由は、コアＡ１１１を再起動したことにより、コアＡ１１１が処理している通常制御プログラム１２０中の積分器／微分器、システム内部の状態量、などの履歴データが損失されているためである。そこで本実施形態１においては、通常走行モード１２１へ復帰する前に復帰走行モード１２３において通常制御プログラム１２０をあらかじめ実行し、履歴データを再収集することにより、制御段差を緩和することとした。
（図７：ステップＳ１２３０４：補足その２）
　制御パラメータの性質によっては、正常範囲内に収まっている限りにおいては制御段差があまり生じない場合も考えられる。かかる場合は、ステップＳ１２３０３において通常制御プログラム１２０の出力値が正常であれば本ステップをスキップしてＳ１２３０５へ進むこともできる。
（図７：ステップＳ１２３０３～Ｓ１２３０４：補足）
　これらステップは、図３における復帰成否判断処理に相当する。これらステップを実行するのはコアＢ１１２でもよいし、図示しない第３のプロセッサコアでもよい。
（図７：ステップＳ１２３０５）
　プロセッサ１１０は、車両制御装置１を復帰走行モード１２３から通常走行モード１２１へ遷移させる。
（図７：ステップＳ１２３０６）
　プロセッサ１１０は、コアＡ１１１を停止させ、車両制御装置１を復帰走行モード１２３から縮退走行モード１２２へ遷移させる。
　図８は、従来技術における車両制御装置の出力値の経時変化を示す図である。縦軸は車両制御装置が出力する制御信号（制御パラメータ）の出力値を示し、横軸は経過時間を示す。車両制御装置は、時刻ｔ２において縮退走行モード１２２から通常走行モード１２１へ遷移したと仮定する。
　従来技術においても縮退走行モード１２２から通常走行モード１２１へ復帰することはできるが、コアＡ１１１を再起動することにより、通常制御プログラム１２０内の積分器／微分器、システム内部の状態量、などの履歴データが損失するので、時刻ｔ２において実際の出力値が目標出力値から大きく乖離し、制御段差が大きくなってしまう。この大きな制御段差はスムースな運転性を損なう原因となる。
　図９は、車両制御装置１が入出力部１４０経由で出力する出力値の経時変化を示す図である。車両制御装置１は、時刻ｔ１において縮退走行モード１２２から復帰走行モード１２３へ遷移し、時刻ｔ２においてさらに通常走行モード１２１へ遷移したと仮定する。縦軸と横軸は図８と同様である。
　車両制御装置１は、復帰走行モード１２３においてコアＡ１１１により通常制御プログラム１２０を実行し、積分器／微分器、システム内部の状態量、などの履歴データを通常走行モード１２１へ復帰する前に再収集することができる。これにより、時刻ｔ２において通常走行モード１２１へ復帰する際の制御段差を緩和し、スムースな運転性をユーザにすることができる。
　図１０は、車両制御装置１の消費電力の経時変化を示す図である。マルチコアプロセッサは、使用しないコアをスリープすることによりプロセッサ全体としての消費電力を低減できることが知られている。そこで車両制御装置１は、縮退走行モード１２２においてコアＡ１１１を停止またはスリープモードなどに移行させて通常動作時よりも消費電力を低くすることにより、車両制御装置１全体としての消費電力を抑えることができる。
　通常走行モード１２１および復帰走行モード１２３においてはコアＡ１１１を動作させるので、車両制御装置１の消費電力は縮退走行モード１２２より上昇することになる。また復帰走行モード１２３から通常走行モード１２１へ復帰することが何かしらの原因で不可能である場合、復帰走行モード１２３から縮退走行モード１２２へ遷移することにより消費電力を抑えることができる。
　通常走行モード１２１においてエラーが検出された際に即時に縮退走行モード１２２へ遷移するためには、プロセッサ１１０は通常走行モード１２１を実行している間もコアＢ１１２を起動しておくことが望ましい。
＜実施の形態１：まとめ＞
　本実施形態１に係る車両制御装置１は、縮退走行モード１２２から通常走行モード１２１へ復帰する前に復帰走行モード１２３を実行し、復帰走行モード１２３においては通常走行モード１２１の制御パラメータを演算してチェックするとともに縮退走行モード１２２の制御パラメータを演算してこれを車両制御に用いる。これにより、通常走行モード１２１へ復帰する前に同モードにおける制御パラメータをあらかじめ演算しておき、復帰時に制御パラメータが断続的に変化することを緩和できる。
＜実施の形態２＞
　図１１は、本発明の実施形態２に係る車両制御装置１のシステム構成図である。本実施形態２において、車両制御装置１は実施形態１で説明した構成に加えて監視部１５０を備える。その他構成は実施形態１と同様である。
　監視部１５０は、通常制御プログラム１２０の出力値と縮退制御プログラム１３０の出力値のいずれを用いて車両を制御するかを判断し、採用する出力値を入出力部１４０へ引き渡す。例えば復帰走行モード１２３において通常制御プログラム１２０の出力値と縮退制御プログラム１３０の出力値をそれぞれ受け取り、あらかじめ規定されている正常範囲により近い方を車両制御のための制御パラメータとして採用することができる。
＜実施の形態３＞
　図１２は、本発明の実施形態３に係る車両制御装置１のシステム構成図である。本実施形態３において、コアＡ１１１とコアＢ１１２はそれぞれロックステップコアとして構成されている。ロックステップコアとは、複数のプロセッサコアが同じ演算を実行してその実行結果を相互比較することにより、エラーを検出するものである。したがって本実施形態３に係る車両制御装置１は、通常走行モード１２１のエラー確認処理において、ロックステップコア間の出力不一致に基づきコアＡ１１１のエラーを検出する。その他構成は実施形態１と同様である。
＜実施の形態４＞
　図１３は、本発明の実施形態４に係る車両制御装置１の振る舞いを示す状態遷移図である。本実施形態４において、車両制御装置１は自動走行車の動作を制御する装置である。本実施形態４における車両制御装置１は、通常走行モード１２１に代えて自動走行モード１２４を実行し、縮退走行モード１２２に代えてユーザ走行モード１２５を実行する。その他構成は実施形態１と同様である。
　自動走行モード１２４は、車両を自律走行させる動作モードである。ユーザ走行モード１２５は、運転者がマニュアル操縦により車両を走行させる動作モードである。各モードにおいて、プロセッサ１１０は車両を当該モードで動作させるために用いる制御パラメータを演算する。
　本実施形態４によれば、自動走行車が自動走行中にエラーが発見され、いったんマニュアル操縦に移った後に改めて自動走行へ復帰する場合であっても、その他実施形態と同様に制御段差を緩和してスムースな乗車感覚を提供することができる。
＜本発明の変形例について＞
　本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換える事が可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について他の構成の追加・削除・置換をすることができる。
　本発明は、乗用車に限られず、鉄道、輸送機器など、様々な種類の車両およびその制御装置に対して適用することができる。プロセッサ１１０が演算する制御パラメータは、車両制御装置１が制御する電気機器を制御するために必要な制御処理の内容に応じて定めることができる。例えば車両制御装置１が電気自動車を制御する場合、車載インバータを駆動制御するための制御パラメータを演算することができる。あるいはガソリン駆動車を制御する場合であれば車載エンジンを駆動制御するための制御パラメータを演算することができる。
　以上の実施形態において、プロセッサ１１０は、復帰走行モード１２３を実装したプログラムを実行することにより復帰走行モード１２３を実行してもよいし、同様の機能を回路デバイスなどのハードウェアによって実装してその機能を呼び出すことにより同モードを実行してもよい。
　以上の実施形態において、プロセッサ１１０は、復帰走行モード１２３を実行するためのプロセッサコアを備え、同コアを用いて復帰走行モードを実行してもよい。ただしコアＡ１１１のエラーが回復したか否かを判定するためには、少なくとも通常制御プログラム１２０を実行するのはコアＡ１１１とする必要がある。したがって復帰走行モード１２３を実行するコアは、復帰タスクや復帰成否判断のみを実行することが望ましい。
　上記各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部や全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリ、ハードディスク、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ　Ｓｔａｔｅ　Ｄｒｉｖｅ）等の記録装置、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に格納することができる。
　１：車両制御装置、１１０：プロセッサ、１１１：コアＡ、１１２：コアＢ、１２０：通常制御プログラム、１３０：縮退制御プログラム、１４０：入出力部、１１：初期化処理モード、１２：車両走行モード、１２１：通常走行モード、１２２：縮退走行モード、１２３：復帰走行モード、１３：後処理モード。

Claims (11)

  1. 　車両の走行動作を制御する車両制御装置であって、
    　前記車両の走行動作を制御する制御パラメータを演算するプロセッサを備え、
    　前記プロセッサは、前記車両を第１走行モードで走行させる第１走行制御モード、前記車両を前記第１走行モードよりも機能が縮退した第２走行モードで走行させる第２走行制御モード、および前記第２走行モードから前記第１走行モードへ遷移する間の過渡的な走行モードである第３走行モードで前記車両を走行させる第３走行制御モードを実行し、
    　前記プロセッサは、前記第３走行制御モードを実行する間、前記第１走行モードにおいて前記車両の走行動作を制御する第１制御パラメータを演算しその値が正常であるか否かを判定するとともに、前記第２走行モードにおいて前記車両の走行動作を制御する第２制御パラメータを演算しその値を用いて前記車両の走行動作を制御する
    　ことを特徴とする車両制御装置。
  2. 　前記プロセッサは、
    　　前記第３走行制御モードにおいて、前記第１制御パラメータが正常であると判定した場合は前記第３走行制御モードから前記第１走行制御モードへ遷移し、正常ではないと判定した場合は前記第３走行制御モードから前記第２走行制御モードへ戻る
    　ことを特徴とする請求項１記載の車両制御装置。
  3. 　前記プロセッサは、
    　　前記第３走行制御モードから前記第２走行制御モードへ戻る前に、前記第１制御パラメータと前記第２制御パラメータとの間の差分が所定閾値以下である時間を計測し、
    　　前記差分が前記所定閾値以下である時間が所定時間以上に到達した時点で前記第３走行制御モードから前記第１走行制御モードへ遷移する
    　ことを特徴とする請求項２記載の車両制御装置。
  4. 　前記プロセッサは、前記第１走行制御モードを実行する第１プロセッサコア、および前記第２走行制御モードを実行する第２プロセッサコアを備え、
    　前記プロセッサは、前記第３走行制御モードにおいては、前記第１プロセッサコアが前記第１走行制御モードを実行することにより前記第１制御パラメータを演算することと並行して、前記第２プロセッサコアが前記第２走行制御モードを実行することにより前記第２制御パラメータを演算する
    　ことを特徴とする請求項１記載の車両制御装置。
  5. 　前記プロセッサは、前記第２プロセッサコアが前記第２走行制御モードを実行する際には、前記第１プロセッサコアが前記第１走行制御モードを実行する際よりも消費電力が低い状態に前記第１プロセッサコアを遷移させる
    　ことを特徴とする請求項４記載の車両制御装置。
  6. 　前記プロセッサは、前記第３走行制御モードを実行する際には、前記第１プロセッサコアと前記第２プロセッサコアを並列動作させることにより、前記第２走行制御モードを実行する際よりも多くの電力を消費する
    　ことを特徴とする請求項４記載の車両制御装置。
  7. 　前記第１プロセッサコアは、前記第１走行制御モードにおける制御処理を実装した第１走行制御プログラムを実行することにより前記第１走行制御モードを実行し、
    　前記第２プロセッサコアは、前記第２走行制御モードにおける制御処理を実装した第２走行制御プログラムを実行することにより前記第２走行制御モードを実行する
    　ことを特徴とする請求項４記載の車両制御装置。
  8. 　前記プロセッサは、前記第１走行制御モードから前記第３走行制御モードに遷移した後かつ前記第１制御パラメータを演算開始する前に、前記第１プロセッサコアを再起動することにより前記第１プロセッサコアを初期化する
    　ことを特徴とする請求項４記載の車両制御装置。
  9. 　前記プロセッサは、前記車両が搭載する車載インバータを制御するために用いる前記制御パラメータを演算する
    　ことを特徴とする請求項１記載の車両制御装置。
  10. 　前記プロセッサは、前記車両が搭載するエンジンを制御するために用いる前記制御パラメータを演算する
    　ことを特徴とする請求項１記載の車両制御装置。
  11. 　前記プロセッサは、前記第１走行制御モードにおいて、前記車両を自動走行させるために用いる前記制御パラメータを演算し、
    　前記プロセッサは、前記第２走行制御モードにおいて、前記車両を手動走行させるために用いる前記制御パラメータを演算する
    　ことを特徴とする請求項１記載の車両制御装置。
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