JP2002104104A - 自動車の協調制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 緊急状態センサからの検出信号に応じて、車
の動的モデルと車の制御要素の動的モデルを最適化し、
該動的モデルを用い制御要素を協調制御すること。 【解決手段】 緊急状態センサ１２からの、例えばレー
ダ検出信号に基づいて前記両方の動的モデルを最適化し
つつ、前記両方の動的モデルを用いて実時間で必要な制
御要素、例えばエンジン制御サブシステム３やブレーキ
制御サブシステム５を介し、エンジンやブレーキが協調
制御されるようにしたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車の協調制御
装置に係り、特に車の運転性と安全性を向上するに好適
な動的モデルを用いた自動車の協調制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のエンジン制御装置は、特開昭６３
−７１５５１号に記載のように、吸気空気量の調節に関
する制御量、例えばスロットルバルブ開度から負荷トル
クを推定する動的モデルが提示されている。

【０００３】また、従来の装置に関連する米国特許第４
７１３７６３号ではアクセルペタルのふみ込み量と、エ
ンジンと変速機の間のトルクとを検出して、トルクの変
動が小さくなるように・スロットルバルブを制御してい
る。また特開昭６１−２８６５４７号では加速度を検出
して、目標値に合致するようにスロットルバルブを制御
している。特開昭６２−１５００３５号では横加速度を
検出して、曲線路の限界速度を演算することにより、エ
ンジンとドライブトレインの駆動トルクを制限する方法
が提示されている。米国特許第４７１３７６４号ではト
ルクの差から登坂かどうかを判定して、変速機の歯車段
の切換えを制限している。特開昭６１−１４５３３９号
ではアクセル操作量から目標トルクを求めて、出力トル
クが目標トルクになるように付加積分型最適レギュレー
タを用いて制御している。特開昭６２−１０１８５３号
ではアクセル変位量で要求トルクを演算して、その結果
を基にエアコンディショナの負荷をしゃ断する方法が提
示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は車の動
的モデルと各制御システムたとえばエンジン制御システ
ムの動的モデルとの複数個の動的モデルを用いた協調制
御の点については配慮がされておらず、車の応答性と安
定性の両立の点で問題があった。

【０００５】本発明の目的は自動車の協調制御装置にお
いて車の応答性と安定性を両立させることにある。また
応答性を向上して騒音や振動やあらさを低減することに
ある。また運転性および燃料経済性を向上することにあ
る。さらに車の運転を容易にして緊急時の運転者の運転
操作を指示することにある。またアクティブ安全性を向
上して危険を予防することにある。またエルゴノミクス
的な手法で運転者がつかれなくて安全に操作するための
インタフェイスを提供するにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明による自動車の協調制御装置は、車の動的モ
デルの他に、エンジン、ドライブトレイン（変速機）、
ブレーキ、ステアリング、サスペンション等の各制御要
素の動的モデルのうちの少なくとも１つの動的モデルを
含む、複数個の動的モデルを用いて車の各制御要素を関
連して協調制御する制御手段を備えたものである。また
動的モデルによって自動運転制御サブシステムと、安定
性増強サブシステムとを構築し、車の協調制御と冷間始
動や暖機中の適応制御とを付加したエンジンのトルクサ
ーボをなすエンジン制御サブシステムと、車の動的モデ
ルとエンジンドライブトレインの動的モデルとから構築
された２つのオブザーバを持つドライブトレイン制御サ
ブシステムと、同じように２つのオブザーバを持つブレ
ーキ、ステアリング、サスペンション、ステアリング制
御サブシステムとによって車の応答性と安定性を両立さ
せるようにしたものである。さらにエキスパートシステ
ムを持つ運転者支援システムで、車の運転状態が評価さ
れて、緊急時の安全性を向上できるようにしたものであ
る。またステアリングホイール、ブレーキペタル、アク
セルペタルの力を人工的応答システムで加減し、運転者
の感覚を向上するようにしたものである。

【０００７】上記自動車の協調制御装置は、制御手段が
含む自動運転制御サブシステムと、安定性増強サブシス
テムと、でアクセルペダル、ブレーキペダル、ステアリ
ングホイールの力と、車の加速度とに応じて、車に最適
なドライブトレイン、ブレーキ、ステアリング力を演算
し、この結果をドライブトレイン、ブレーキ、ステアリ
ング、サスペンション制御サブシステムに送り、スロッ
トル、変速段、ブレーキ油圧等の各制御要素のアクチュ
エータを制御し、最適なトレイン、ブレーキ、ステアリ
ング力を得ることができる。また運転支援システムにエ
ンジンの状況と、レーダセンサの出力等を入力し、内蔵
するエキスパートシステムでエンジンと、車の状態をモ
ニタし、緊急時に運転者に適切な指示を与えると共に、
上記各制御サブシステムに操作信号を与え、エンジンの
焼損と車の衝突を防止できる。さらに人工的応答システ
ムで、ステアリングホイール、ブレーキペダル、アクセ
ルペダルの力を運転者の感覚に合わせることができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施例を図１から
図２４により説明する。図１は本発明による自動車の協
調制御装置の一実施例を示す構成図である。図１におい
て、本自動車の協調制御装置は運転者情報制御ユニット
（制御手段）１と、表示ユニット（表示手段）２と、エ
ンジン制御サブシステム３と、ドライブトレイン制御サ
ブシステム４と、ブレーキ制御サブシステム５と、ステ
アリング制御サブシステム６と、サスペンション制御サ
ブシステム７と、アクセルペダルセンサ８と、ブレーキ
ペダルセンサ９と、ステアリングホイールセンサ１０
と、加速度センサ１１と、緊急状態センサ１２とから構
成される。運転者情報制御ユニット１は車の動的モデル
を含み、各制御サブシステム３〜７は各制御要素の動的
モデルを含んでおり、この車の動的モデルの他に各制御
要素の動的モデルのうちの少なくとも１つの動的モデル
を用いて、車の制御要素を関連して協調制御する。この
各ユニット１，２と各サブユニット３〜７の間はローカ
ルエリアネットワーク６０で電気的に接続されており、
このネットワーク６０を介してサブシステム３〜７の間
のデータの伝送を行う。運転者の要求はアクセルペダル
センサ８と、ブレーキペダルセンサ９と、ステアリング
ホイールセンサ１０で、運転者情報制御ユニット１に入
力される。制御ユニット１には車の加速度センサ１１の
信号と、緊急状態センサ１２たとえばレーダの信号が入
力される。制御ユニット１から表示ユニット２の運転者
を支援する表示データが送られる。

【０００９】上記構成の自動車の協調制御装置におい
て、車の騒音や振動はサスペンション制御サブシステム
７によってアクティブにサスペンションを制御すること
により低減される。またエンジン、ドライブトレイン、
ブレーキ制御サブシステム３，４，５を協調的に制御す
ることによって車のスリップを防止することができる。
車の運転性能は運転者情報制御ユニット１に含まれてい
る運転性の制御性増強とステアリング安定性増強の制御
アルゴリズムによって改善される。エンジン制御サブシ
ステム３には気筒毎の制御アルゴリズムが内蔵されてお
り、燃料経済性を向上するのと振動を低減することがで
きる。またエンジン制御サブシステム３は変速機付きド
ライブトレイン制御システム４と緊密に結合されてお
り、運転者の要求に応じてネットワーク６０を用いて協
調制御される。エンジン、ドライブトレイン、ブレー
キ、ステアリング、サスペンション制御サブシステム
３，４，５，６，７を協調制御することによって、平均
的な運転者でも緊急時に制御性を失うことなく車を安全
に運転することができる。

【００１０】また緊急や警報状態は運転者情報制御ユニ
ット１内の緊急時操作アドバイザから音声や視覚信号で
運転者に伝達され、この運転を容易にするために知能化
フィルタ情報処理によって運転者は真に必要な情報のみ
を取り出すことができる。さらにアクティブ安全制御技
術で車の事故回遊能力を高めるようにして、エンジンの
速度と出力がステアリングホイールセンサ１０と車の加
速度センサ１１の信号から求まるヨーレートの値に応じ
て制限され、車のスリップを未然に防止することができ
る。このアクティブ安全の原則は予測制御を行うことに
より、車が環境の変化を予測して制御される。またエル
ゴノミックも概念をとり入れて運転者の操作をしやすく
し、人工的応答システムによってアクセルペダル、ブレ
ーキペダル、ステアリングホイールの操作力を運転者の
要求に適合させることができる。表示ユニット２は連続
して変化する状態で運転者が要求する情報を提供でき
る。

【００１１】図２は図１の運転者情報制御ユニット１の
構成図である。図２において、本運転者情報制御ユニッ
ト１は動的モデル１０１と、自動運転制御サブシステム
１０２と、安定性増強サブシステム１０３とから構成さ
れ、表示ユニット２と、車１３と、運転者１４と、制御
ユニット１５と図２のように結合されている。上記の構
成で、人力の１つはアクセルペダルセンサ８からの信号
で、出力の１つは車１３の加速度センサ１１からの信号
であって、自動運転制御サブシステム１０２は車１３の
実際の加速度とアクセルペダルセンサ８の信号から計算
で求まる運転者の要求に基づく加速度とを比較して、こ
のサブシステム１０２の出力で車１３のエンジンのスロ
ットルバルブが制御される。このサブシステム１０２の
動作はモデルフォーロイング制御の制御性増強の制御ア
ルゴリズムに基づくもので、このサブシステム１０２に
よって運転性と燃費が改善される。また減速運転状態で
は、ブレーキ力がこのサブシステム１０２の出力で制御
される。

【００１２】図３（ａ），（ｂ）は図２の自動運転制御
サブシステム１０２を用いた場合の加速時と減速時の車
の動特性測定例図である。図３（ａ），（ｂ）におい
て、従来システムＢ（破線）の加速度（ｍ²／ｓ）特性
に比べて、本システムＡ（実線）の特性では加減速時に
円滑かつ迅速に車が応答しており、車の運転状態の広い
範囲で運転者の要求を満足させることができる。

【００１３】図２の入力の他の１つはステアリングホイ
ールセンサ１０からの信号で、出力の他の１つは加速度
センサ１１の信号から求まる車１３の横方向の加速度で
あって、自動運転制御サブシステム１０２は車１３の実
際の横方向加速度と運転者の要求とを比較し、動的モデ
ル１０１を用いて最適なステアリングホイール角と力を
決定する。一方の安定性増強サブシステム１０３は加速
度センサ１１の信号１１ａを受けとり、実時間でステア
リングホイール角とサスペンションダンピング力を決定
して、車１３の垂直と左右と前後方向の振動を最小にす
る。これにより制御性を失うことなく車の安定性を増す
ことができる。

【００１４】図４（ａ），（ｂ）は図２の安定性増強サ
ブシステム１０３を用いた場合の加速時と減速時の車の
他の動特性測定例図である。図４（ａ），（ｂ）におい
て、図４（ａ）の加速時の従来システムＢ（破線）の加
速度（ｍ²／ｓ）特性に比べて本システムＡ（実線）の
車の加速応答が迅速かつ円滑になり、図４（ｂ）の減速
時のアンチスキット制御システムを具備した従来システ
ムＢ（破線）の車速（km／ｈ）特性に比べて本システム
Ａ（実線）の車速の変化が円滑になっている。

【００１５】図２の自動運転制御サブシステム１０２の
入力信号と制御変数の情報は表示ユニット２に送られ、
運転者１４はこの情報に応じてアクセルペダルとブレー
キペダルとステアリングホイールを操作し、またこれら
の操作の情報は制御ユニット１５に送られる。このとき
運転者１４の手動による指令が優先する。

【００１６】図５は図１のエンジン制御サブシステム３
の構成図である。図５において、本エンジン制御サブシ
ステム３は制御ユニット３０１と、検出手段Ｈ₂３０２
と、検出手段Ｈ₃３０３とから構成され、エンジン１６
とドライブトレイン１７とに図５のように結合されてい
る。上記の構成で、制御ユニット３０１によって低温始
動と暖機中の適応制御を付加したトルクサーボ制御が実
行される。この設定値のトルクは運転者の要求に応じて
図１の運転者情報制御ユニット１により決定される。こ
の設定値のトルクはドライブトレイン１７の検出手段Ｈ
₁３０３の実際のトルクと比較し、制御ユニット３０１
によってエンジン１６の燃料量と空気量と点火時期が制
御される。この制御ユニット３０１は上記トルクの誤差
信号に応じて、この誤差が最小になるように上記の制御
変数を加減する。また制御ユニット３０１は燃焼に直接
関与する信号たとえば筒内圧力センサの信号の検出手段
Ｈ ₂３０２の信号を受けとり、低温始動と暖機時に適当
な燃焼速度を維持できるようにエンジン１６の空気量を
制御する。この直接制御によって、排ガスの空燃比のよ
うな２次的パラメータを測定する従来システムに比べて
排気浄化性が大幅に向上する。

【００１７】図６は図１のドライブトレイン制御システ
ム４の構成図である。図６において、本ドライブトレイ
ン制御サブシステム４はコントローラ４０１と、オブザ
ーバＢ４０２と、オブザーバＡ４０３とから構成され、
エンジン１６とドライブトレイン１７と車体１８とに図
６のように結合されている。このドライブトレイン１７
は高度適応の変速能力を有する変速機から構成されてお
り、このドライブトレイン１７はエンジン１６と車体１
８とに緊密に結合されている。上記の構成で、トルクの
設定値は図１の運転者情報制御ユニット１からコントロ
ーラ４０１とオブザーバＢ４０２とオブザーバＡ４０３
に送られる。エンジン１６のトルクとドライブトレイン
１７の変速比はコントローラ４０１の出力で制御され、
車体１８の実際の加速度を運転者の要求に合致するよう
にする。オブザーバＡ４０３は車体１８用であって、こ
のオブザーバＡ４０３によって車体１８の加速度センサ
１１の信号からドライブトレイン１７のトルクを推定す
る。オブザーバＢ４０２はドライブトレイン１７用であ
って、ドライブトレイン１７の信号からエンジン１６の
出力トルクを推定する。オブザーバＡ４０３とオブザー
バＢ４０２の推定値はコントローラ４０１に入力され、
エンジン１６の空気量と燃料量と点火時期を調整すると
ともに、ドライブトレイン１７の変速比を制御する。こ
のエンジン１６のトルクとドライブトレイン１７の変速
機のトルクが実時間で制御されるので、車体１８の加速
度は完全に運転者の要求に合致する。また上記のように
車の動作に応じて図５のエンジン制御サブシステム３と
図６のドライブトレイン制御サブシステムの機能の協調
制御が実行される。

【００１８】図７は図１の各ブレーキ制御サブシステム
５、ステアリング制御サブシステム６、サスペンション
制御サブシステム７の構成図である。図７において、各
ブレーキ、ステアリング、サスペンション制御サブシス
テム５，６，７はコントローラ５０１と、サーボとアク
チュエータ５０２と、オブザーバＢ５０３と、オブザー
バＡ５０４とから構成され、車体１８と図７のように結
合している。これらのサブシステム５，６，７の構成は
図６のドライブトレイン制御サブシステム４の場合と類
似している。上記の構成で、オブザーバＡ５０４は車体
１８用であって、車１３に作用する力を出力すなわち加
速度センサ１１の信号から車１３の動力学を用いて推定
する。オブザーバＢ５０３はサーボとアクチュエータ５
０２用であって、アクチュエータ５０２の力を推定す
る。オブザーバＡ５０４とオブザーバＢ５０３での推定
値はコントローラ５０１に送られ、図１の運転者情報制
御ユニット１から送られてくる設定値に応じてサーボと
アクチュエータ５０２への入力を調節する。この設定値
はブレーキ制御サブシステム５に対してはブレーキの減
速度であり、ステアリング制御サブシステム６に対して
はステアリングのすべり角であり、サスペンション制御
サブシステム７に対してはサスペンションのダンピング
力である。サーボとアクチュエータ５０２としては電気
−油圧サーボと、電気−空圧サーボとが用いられる。図
７の出力はブレーキ制御サブシステム５の場合にはブレ
ーキの減速度で、ステアリング制御サブシステム６の場
合にはステアリングの横方向加速度、ヨー、サスペンシ
ョン制御サブシステム７の場合にはヨー、サスペンショ
ンの振動加速度である。上記の図５エンジン制御サブシ
ステム３と図６のドライトレイン制御サブシステム４と
図７のブレーキ、ステアリング、サシペンション制御サ
ブシステム５，６，７との適用により、各サブシステム
の機能の協調制御が実行される。

【００１９】図８は、図１の運転者情報制御ユニット１
に含まれている運転者支援システム１０４の構成図であ
る。図８において、本運転者支援システム１０４はエキ
スパートシステム１０５と、計画データ１０６と、車体
センサ（たとえばレーダなど）１０７と、エンジンセン
サ（たとえば水温センサなど）とから構成される。エキ
スパートシステム１０５は計画評価１０９と、状態評価
１１０と、状態モニタ１１１と、インタフェイス１１２
とを含み、運転者１４と制御ユニット１５に結合されて
いる。上記の構成で、エンジンセンサ１０８によってエ
ンジン１６の速度，油圧，冷却水温，燃料圧力などのパ
ラメータを測定し、これらのパラメータをエキスパート
システム１０５の状態モニタ１１１に送り、インタフェ
イス１１２を介して表示ユニット２に表示する。運転者
１４はこのディジタル型式表示とアナログ表示を選択す
ることができる。この状態モニタ１１１によってエンジ
ンの潤滑油とブレーキライニングの交換時期に関するデ
ータが表示できる。また車１３の走行環境をレーダなど
の車体センサ１０７の信号を用いて、エキスパートシス
テム１０５の状態評価１１０により評価することがで
き、衝突の危険の存在が点検される。ここで車体センサ
１０７の出力が状態評価１１０の知能化ソフトウェアに
よって解析され、運転者１４と制御ユニット１７に加速
を減ずるように指令して衝突を防止する。これにはイン
タフェイス１１２を介して音声や視覚で運転者に問題お
よび最適修正動作を伝えることができ、これにより運転
者１４の衝突回避能力を向上させる。上記の状態モニタ
１１１と状態評価１１０によって迅速な修正動作が行わ
れる。また計画データ１０６を用いて、エキスパートシ
ステム１０５の計画評価１０９により、例えば車１３の
燃費の計画値と実際値を比較して評価を行うことができ
る。

【００２０】図９は図８のエキスパートシステム１０５
のソフトウェアの構成図である。図９において、本エキ
スパートシステム１０５のソフトウェアはレーダ１１３
と、バッファ１１４と、推論ユニット１１５と、知識ベ
ース１１６とから構成され、運転者１４と図９のように
結合されている。上記の構成で、レーダ１１３の出力が
該レーダ１１３で制御できるバッファ１１４を介して推
論ユニット１１５に送られ、推論ユニット１１５は知識
ベース１１６を用いて運転者１４に最適な修正動作を伝
える。ここで推論ユニット１１５は道路パターンと天候
と障害物パターンに関する知識ベース１１６を用いてレ
ーダ１１３の信号を分析して、障害物による衝突の危険
の存在を運転者１４に知らせるとともに最適な修正動作
を運転者１４に指令する。

【００２１】図１０は図１の運転者情報制御ユニット１
に含まれている人工的応答システム１１７の構成図であ
る。図１０において、本人工的応答システム１１７はコ
ントローラ１１８と、センサとアクチュエータ１１９，
１２０，１２１とから構成され、アクセスペダル１９と
ブレーキペダル２０とステアリングホイール２１とに図
１０のように結合されている。上記の構成で、コントロ
ーラ１１８に速度とヨーレイトとステアリング角の情報
を入力し、各センサとアクチュエータ１１９，１２０，
１２１を制御して、アクセルペダル１９の力とブレーキ
ペダル２０の力とステアリングホイール２１の力を車１
３の動作に応じて運転者１４の最適応答が確保できるよ
うに人工的に調整する。この各センサとアクチュエータ
１１９，１２０，１２１を用いて、アクセルペダル１９
の力と車１３の前方向加速度と、ブレーキペダル２０の
力と車１３の減速度と、ステアリングホイール２１の力
と車１３の横方向加速度との線型性が確保される。

【００２２】図１１は図１の各制御サブシステム３〜７
の直列伝送用回路６００の構成図である。図１１におい
て、本直列伝送用回路６００はデータバスバッファ６０
１と、リード／ライトコントロール６０２と、モデム・
コントロール６０３と、トランスミットバッファ６０４
と、トランスミットコントロール６０５と、レシーブバ
ッファ６０６と、レシーブコントロール６０７とから構
成される。図１の各制御サブシステム３〜７は図１１の
直列伝送用回路６００を介してネットワーク６０に接続
される。これにより各サブシステム３〜７は相互に電気
的に接続され、各サブシステム３〜７のマイクロプロセ
ッサのデータはデータバスバッファ６０１を介して直列
伝送用回路６００に入力される。直列伝送用回路６００
のリード／ライトコントロール６０２とモデム・コント
ロール６０３によって、ネットワーク６０へのデータの
送信とネットワーク６０からのデータ受信が制御され
る。トランスミットバッファ６０４で送信データがパラ
レルからシリアルに変換され、この送信はトランスミッ
トコントロール６０５で制御される。一方のネットワー
ク６０上のシリアルデータはレシーブバッファ６０６で
シリアルからパラレルに変換され、この受信はレシーブ
コントロール６０７で制御される。このようにして図１
の各制御サブシステム３〜７のデータの伝送を容易に
し、協調制御を有効にすることができる。

【００２３】上記図２の運転者情報制御ユニット１の動
的モデル１０１は例えば車体１８のダイナミックモデル
であって、タイヤの交換によって弾性特性が変化すると
モデルを変える必要がある。図２の運転者情報制御ユニ
ット１では入力と出力の情報から上記の変化を把握し
て、ダイナミックモデルを変更することができる。

【００２４】上記図２の運転者情報制御ユニット１の自
動運転制御サブシステム１０２にアクセルペダルセンサ
８の信号が入力されると、この信号を基に運転者１４の
要求する加速度が演算されるが、このとき運転者１４の
好みに応じて加速度を変更することができる。これには
自動運転制御サブシステム１０２と安定性増強サブシス
テム１０３がマイクロプロセッサで構成されているの
で、制御ゲインとパラメータのアドレスの内容を変更す
るだけで容易に運転者１４の好みに対応できる。

【００２５】上記図１の各制御サブシステム３〜７のマ
イクロプロセッサはそれぞれの制御要素の近くに配置さ
れ、運転者情報制御ユニット１のプロセッサは表示ユニ
ット２の近くの車室内に配置される。これらのマイクロ
プロセッサは図１１の直列伝送用回路６００を介してネ
ットワーク６０に接続されている。また各センサのアク
セルペダルセンサ８とブレーキペダルセンサ９とステア
リングホイールセンサ１０は車室内あるいは室内近くに
配置されるので、これらは運転者情報制御ユニット１の
マイクロプロセッサに直接接続される。加速度センサ１
１も車室内に取り付けられので、同じくマイクロプロセ
ッサに直接接続される。レーダなどの緊急状態センサ１
２は車１３の前部に取り付けられるので、直列伝送用回
路６００を介してネットワーク６０に接続される。ここ
で運転者情報制御ユニット１と表示ユニット２のマイク
ロプロセッサを車室内で同一基板に取り付けることによ
って、緊急時のデーダを迅速に運転者１４に知らせるこ
とができる。

【００２６】上記図２の運転者情報制御ユニット１には
車体１８に関する動的モデル１０１が含まれている一方
で、図６のドライブトレイン制御サブシステム４には車
体１８に関するオブザーバーＡ４０３と制御要素のドラ
イブトレイン１７に関するオブザーバＢ４０２とが含ま
れており、これらのオブザーバ４０３，４０２は動的モ
デルから構築されている。したがって図６のドライブト
レイン制御サブシステム４のオブザーバＡ４０３のかわ
りに図２の運転者情報制御ユニット１の動的モデル１０
１を流用することができる。これにより複数個のプロセ
ッサで並列に動的モデルに関する演算を実行することが
可能となって、サブシステムのマイクロプロセッサと制
御ユニット１のマイクロプロセッサの負担が軽くなる。

【００２７】図１２は図１の運転者情報制御ユニット１
とドライブトレイン制御サブシステム４の機能をエンジ
ン制御サブシステム３に統合してエンジンドライブトレ
イン制御サブシステム３０５とした装置の部分構成図で
ある。図１２において、図１の制御ユニット１とドライ
ブトレイン制御サブシステム４の機能をエンジン制御サ
ブシステム３に統合してエンジンドライブトレイン制御
サブシステム３０５とすることができ、他のブレーキ制
御サブシステム５とステアリング制御サブシステム６と
サスペンション制御サブシステム７の動作は時間的に比
較的遅いので各サブシステム５，６，７として残存して
いる。これによりエンジン１６とドライブトレイン１７
は緊密に制御される。ここで図２の運転者情報制御ユニ
ット１の自動運転制御サブシステム１０２と安定性増強
サブシステム１０３はエンジンドライブトレイン制御サ
ブシステム３０５内に含まれる。各サブシステム３０
５，５，６，７は図１１の直列伝送用回路６００を介し
てネットワーク６０に接続されている。

【００２８】上記図１の加速度センサ１１のかわりに車
１３の車輪回転速度の変化から車１３の加速度を推定す
るようにして、加速度センサ１１を省略することができ
るものとなっている。即ち、車輪回転速度をｎとする
と、車１３の進行方向の加速度αは、α＝ｋ・ｄｎ／ｄ
ｔとして表わされる。但し、ｋは定数である。したがっ
て車輪回転速度センサの信号を運転者情報制御ユニット
１に入力して、制御ユニット１内のマイクロプロセッサ
で上記式の演算を行って加速度αを求め、これによって
図１の各制御サブシステム３〜７を制御する。

【００２９】上記図１の運転者情報制御ユニット１と各
制御サブシステム３〜７の動的モデルとして状態方程式
を用い、これをディジタルシグナルプロセッサを用いて
処理することができる。このシグナルプロセッサとして
は例えばテキサス・インスツルメンツ社製のＴＭＳ３２
０２０を用いることができる。これにより各制御サブシ
ステム３〜７のマイクロプロセッサの負担が軽減され
る。ここで状態変数をｘ（ｉ）とすると、状態変数ｘ
（ｉ）は、ｘ（ｉ）＝Ａｘ（ｉ−１）＋Ｂｕ（ｉ−１）
で表わされる。但し、Ａ，Ｂは定数でｕは入力である。
この式の演算をディジタルシグナルプロセッサで高精度
で高速に処理する。

【００３０】図１３は図１の各制御サブシステム３〜７
のＣＡＮシステムのハードウェアの構成図である。図１
３において、図１の各制御サブシステム３〜７のエンジ
ン制御システム３のハードウェアはＣＰＵ３０６と、Ｄ
ＲＡＭ３０７と、Ｂｕｓ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ３０８と
から構成され、ドライブトレイン制御サブシステム４は
ＣＰＵ４０６と、ＤＲＡＭ４０７と、Ｂｕｓ Ｉｎｔｅ
ｒｆａｃｅ４０８とから構成され、ブレーキ制御サブシ
ステム５はＣＰＵ５０６と、ＤＲＡＭ５０７と、Ｂｕｓ
Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ５０８とから構成されるようにし
て、各制御サブシステム３〜７はＢｕｓ Ｉｎｔｅｒｆ
ａｃｅ３０８，４０８，５０８などを介してネットワー
ク６０に接続され、各サブシステム３〜７と電気的に接
続されている。

【００３１】図１４は図１３の各制御サブシステム３〜
７のドライブトレイン制御システム４のＣＡＮに接続す
るセンサとアクチュエータの構成図である。図１４にお
いて、図１３の各制御サブシステム３〜７の一例として
ドライブトオレイン制御サブシステム４のＣＡＮに制御
するセンサとアクチュエータの構成を示し、上記ＣＰＵ
４０６からＩ／Ｏ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ４０９を介し
て、スロットルバルブ制御用のスロットルアクチュエー
タ４１０とスロットルセンサ４１１が接続されるととも
に、変速機制御用の変速アクチュエータ４１２と変速信
号と変速位置などを検出する変速センサ４１３が接続さ
れている。つぎの図１５から図２４に図１の自動車の協
調制御装置により得られる制御例のフローチャートを示
す。

【００３２】図１５は図１（図５，図６，図７）のエン
ジン、ドライブトレイン、ブレーキ制御サブシステム
３，４，５によるスリップ防止のための協調制御例のフ
ローチャートである。図１５において、まずステップ１
５１で車速Ｖと車輪速ｖをリードし、ステップ１５２で
発進時などに生じるスピンホイールかブレーキ時などに
生じるロックホイールかを判断する。ロックホイールで
あればステップ１５３，１５４でスリップ率Ｓ＝｛（Ｖ
−ｖ）／Ｖ｝×１００％の演算を行い、スリップ率Ｓが
最適スリップ率２０％程度になるようにブレーキ圧を制
御して、ロックホイールが生じないようにする。またス
ピンホイールであればステップ１５５，１５６で路面と
タイヤ間の摩擦係数を最適にして最適スリップ率になる
ように、エンジン出力を低下する方向つまりスロットル
バルブを閉じる方向に制御して、スピンホイールを防止
する。

【００３３】図１６は図１（図５）のエンジン制御シス
テム３自体の制御例のフローチャートである。図１６に
おいて、まずステップ１６１で気筒別の空燃比をリード
し、ステップ１６２で設定空燃比（Ａ／Ｆ）_０と実際の
空燃比Ａ／Ｆを気筒毎に比較する。もしどこかの気筒が
設定空燃比とずれていれば、ステップ１６３でその気筒
の燃焼時だけスロットルバルブかインジェクタを制御し
て設定空燃比にする。また設定空燃比と合っていれば次
のステップ１６４で気筒別の出力トルクをリードし、ス
テップ１６５で実際のエンジントルクＴと設定のエンジ
ントルクＴ_０を比較する。もしどこかの気筒が設定エン
ジントルクＴ_０とずれていれば、ステップ１６６でスロ
ットルバルブとインジェクタと点火時期を制御して設定
エンジントルクＴ_０にする。このような制御プログラム
を内蔵することにより気筒別のエンジン制御が可能とな
って、燃料経済性の向上はもとよりエンジンの振動をも
低減することが可能になる。

【００３４】図１７は図１（図６）のドライブトレイン
制御サブシステム４による変速時のショック低減のため
の協調制御例のフローチャートである。図１７におい
て、まずステップ１７１でドライブトレイン制御サブシ
ステム４に存在する変速機のセンサ４１３から変速かど
うかの信号を判断する。もし変速時であればステップ１
７２で割込などで変速信号を優先的にスロットルバルブ
制御部へ送信し、ステップ１７３で油圧制御変速をスタ
ートし、ステップ１７４で回転数などから空気の遅れと
変速時期を判断してスロットルバルブを制御する。

【００３５】図１８は図１の緊急・警報状態表示例のフ
ローチャートである。図１８において、一例としてまず
ステップ１８１，１８２で並列にスロットルバルブ制御
が誤動作か、空燃比制御が誤動作かを判断して、もし両
方とも誤動作をしていた場合には両方ともステップ１８
２の知能化フィルタに入力される。しかし運転者１４に
とって空燃比制御の誤動作はさほど問題ではなく、それ
よりもエンジン出力を決定するスロットルバルブ制御の
誤動作は人命にかかわる問題であるため、運転者１４に
知らせる必要がある。そこでステップ１８３でスロット
ルアクチュエータ４１０の故障表示のみを出力し、ステ
ップ１８４でフェールセイフ手段を作動させることを知
らせる。

【００３６】図１９は図１（図７）のステアリング制御
サブシステム６によるアクティブ安全制御例のフローチ
ャートである。図１９において、まずステップ１９１で
運転者１４が操作したステアリング信号Ｓと車体１８の
加速度信号Ｇをリードし、ステップ１９２でヨーレイト
ＹをＳ，Ｇの関数ｆ（Ｓ，Ｇ）で演算する。ついでステ
ップ１９３でヨーレイトＹを安全域であるヨーレイトＹ
_０と比較し、それを越えた場合にはステップ１９４でス
ロットルバルブ制御によりエンジン出力を制御して、実
際のヨーレイトＹが安全域のヨーレイトＹ_０以下になる
ようにする。

【００３７】図２０（ａ），（ｂ）は図１（図９）のエ
キスパートシステム１０５によるスロットル開度の知識
ベース１１６とアクティブ安全のための予測制御例のフ
ローチャートである。図２０（ａ），（ｂ）において、
まず図２０（ｂ）のステップ２０１で車体１８に設けら
れた路面状況センサにより路面状況をリードし、ステッ
プ２０２で雪道かウェット（ぬれた路面）か舗装（かわ
いた路面）かを判断する。ついでステップ２０３，２０
４，２０５で推論ユニット１１５で図２０（ａ）の各路
面状況でのアクセルペダル踏込み量に対するスロットル
開度Ａ，Ｂ，Ｃの知識ベース１１６から、各路面状況の
雪道，ウェット，舗装に合った開度パターンＡ，Ｂ，Ｃ
をリードし、ステップ２０６でスロットルバルブ制御に
よりエンジン出力を制御して、環境変化に対しても安全
に走行することが可能となる。

【００３８】図２１は図１（図１０）の人工的応答シス
テム１１７による制御例のフローチャートである。図２
１において、まずステップ２１１で人工的応答システム
１１７において運転者１４が男か力の弱い運転技術の未
熟な女性あるいは老人かを判断し、もし女性か老人であ
ればステップ２１１で運転者１４が操作するアクセルペ
ダル１９をブレーキペダル２０とステアリングホイール
２１の反力を小さくして、運転者１４の要求に適合させ
る。

【００３９】図２２は図１（図２）の自動運転制御サブ
システム１０２による制御例のフローチャートである。
図２２において、まずステップ２２１で運転者１４の要
求する横加速度Ｇｒと実際の車体１８の横加速度Ｇｙを
リードし、ステップ２２２で車速Ｖをリードする。つい
でステップ２２３で動的モデル１０１を用いてステアリ
ング角θを上記Ｇｙ，Ｇｒ，Ｖの関数ｇ（Ｇｙ，Ｇｒ，
Ｖ）で求めるとともに、ステアリング力Ｆを関数ｈ（Ｇ
ｙ，Ｇｒ，Ｖ）で求め、ステップ２２４でステアリング
角θとステアリング力Ｆを出力する。

【００４０】図２３は図１（図２）の安全性増強サブシ
ステム１０３による制御例のフローチャートである。図
２３において、まずステップ２３１で車体１８の加速度
Ｇの垂直加速度Ｇｓと左右加速度Ｇｙと前後加速度Ｇｚ
とローリング加速度Ｇｒをリードし、どの加速度Ｇが振
動しているかを判断する。もし左右加速度Ｇｙであれば
ステップ２３３で車速Ｖをリードし、ステップ２３４で
設定の左右加速度（Ｇｙ）_０を車速Ｖの関数ｉ（Ｖ）で
求め、ステップ２３５でステアリング角θを上記（Ｇ
ｙ）_０の関数ｊ（（Ｇy）_０）で求める。またステップ
２３６で加速度Ｇが上記ＧｓかＧｚかＧｒかを判断し、
垂直加速度Ｇｓであればステップ２３７で動的モデル１
０１を用いて四輪のサスペンションを制御して垂直振動
をおさえる。加速度Ｇが前後加速度Ｇｚであればステッ
プ２３８で動的モデル１０１を用いて前輪と後輪のサス
ペンションを交互に制御して前後振動をおさえる。ロー
リング加速度Ｇｒであればステップ２３９で動的モデル
１０１を用いて左輪と右輪のサスペンションを交互に制
御し、ローリングをおさえて振動の少ない乗り心地のよ
い制御を行う。

【００４１】図２４は図１（図５）のエンジン制御サブ
システム３によるトルク制御例のフローチャートであ
る。図２４において、まずステップ２４１でアクセルペ
ダル踏込み量αをリードし、ステップ２４２で設定値の
トルクＴ_０を上記αの関数ｋ（α）で求める。ついでス
テップ２４３で実際のトルクＴと設定値のトルクＴ_０を
比較し、一致しなければステップ２４４でインジェクタ
とスロットルバルブプラグでそれぞれ燃料ｆと空気量Ｇ
ａと点火時期Ａｄを制御してトルクを一致させる。

【００４２】

【発明の効果】本発明によれば、エンジン、ドライブト
レイン、ブレーキ、ステアリング、サスペンション制御
サブシステムの協調制御が可能となるので、車の応答性
と快適性とアクティブ安全性を向上することができる。
また制御性増強、安定性増強の制御アルゴリズムと、２
個のオブザーバを用いた協調制御と、運転者支援システ
ムと、エキスパートシステムによって、さらに緊急状態
での車の安全な性能を引き出すことのできる人工的応答
システムによって、運転者の最適応答と快適性を保障す
ることができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明による自動車の協調制御装置の
一実施例を示す構成図

【図２】図２は、図１の運転者情報制御ユニットの構成
図

【図３】図３（ａ），（ｂ）は、図２の自動運転制御サ
ブシステムによる加速時と減速時の車の動特性測定例図

【図４】図４（ａ），（ｂ）は、図２の安定性増強サブ
システムによる加速時と減速時の車の他の動特性測定例
図

【図５】図５は、図１のエンジン制御システムの構成図

【図６】図６は、図１のドライブトレイン制御サブシス
テムの構成図

【図７】図７は、図１の他のブレーキ制御サブシステム
ほかの構成図

【図８】図８は、図１の運転者支援システムの構成図

【図９】図９は、図８のエキスパートシステムのソフト
ウェア構成図

【図１０】図１０は、図１の人工的応答システムの構成
図

【図１１】図１１は、図１の各制御サブシステムの直列
伝送用回路の構成図

【図１２】図１２は、図１の一部機能をエンジンドライ
ブトレイン制御システムに統合した装置の部分構成図

【図１３】図１３は、図１の各制御サブシステムのＣＡ
Ｎシステムのハードウェア構成図

【図１４】図１４は、図１（図１３）のドライブトレイ
ン制御サブシステムのＣＡＮに接続するセンサとアクチ
ュエータの構成図

【図１５】図１５は、第１図のエンジン、ドライブトレ
イン、ブレーキ制御サブシステムによるスリップ防止の
協調制御フローチャート

【図１６】図１６は、図１（図５）のエンジン制御サブ
システムの制御フローチャート

【図１７】図１７は、図１（図６）のドライブトレイン
制御サブシステムによる変速時ショック低減の協調制御
フローチャート

【図１８】図１８は、図１の緊急・警報状態表示例のフ
ローチャート

【図１９】図１９は、図１（図７）のステアリング制御
サブシステムによるアクティブ安全制御フローチャート

【図２０】図２０（ａ），（ｂ）は、図１(図９）のエ
キスパートシステムによるスロットル開度の知識ベース
とアクティブ安全予測制御フローチャート

【図２１】図２１は、図１（図１０）の人工的応答シス
テムによる制御フローチャート

【図２２】図２２は、図１（図２）の自動運転制御サブ
システムによる制御フローチャート

【図２３】図２３は、図１（図２）の安定性贈強サブシ
ステムによる制御フローチャート

【図２４】図２４は、図１（図５）のエンジン制御サブ
システムによるトルク制御フローチャート

【符号の説明】

１…運転者情報ユニット(制御手段）、２…表示ユニッ
ト（表示手段）、３…エンジン制御サブシステム、４…
ドライブトレイン制御サブシステム、５…ブレーキ制御
サブシステム、６…ステアリング制御サブシステム、７
…サスペンション制御サブシステム、８…アクセルペダ
ルセンサ、９…ブレーキペダルセンサ、１０…ステアリ
ングホイールセンサ、１１…加速度センサ、１２…緊急
状態センサ（レーダ）、６０…ネトワーク、１０１…車
の動的モデル、１０２…自動車運転制御サブシステム、
１０３…安定性増強サブシステム、１０４…運転者支援
システム、１０５…エキスパートシステム、１１７…人
工的応答システム、６００…直列伝送用回路。

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１３年７月１１日（２００１．７．１
１）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正内容】

【書類名】 明細書

【発明の名称】 自動車の協調制御装置

【特許請求の範囲】

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車の協調制御
装置に係り、特に車の安全性を向上させるのに好適な、
動的モデルを用いた自動車の協調制御装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来のエンジン制御装置は、特開昭６３
−７１５５１号に記載のように、吸気空気量の調節に関
する制御量、例えばスロットルバルブ開度から負荷トル
クを推定する動的モデルが提示されている。

【０００３】また、従来の装置に関連する米国特許第４
７１３７６３号ではアクセルペタルのふみ込み量と、エ
ンジンと変速機の間のトルクとを検出して、トルクの変
動が小さくなるように、スロットルバルブを制御してい
る。また特開昭６１−２８６５４７号では加速度を検出
して、目標値に合致するようにスロットルバルブを制御
している。特開昭６２−１５００３５号では横加速度を
検出して、曲線路の限界速度を演算することにより、エ
ンジンとドライブトレインの駆動トルクを制限する方法
が提示されている。米国特許第４７１３７６４号ではト
ルクの差から登坂かどうかを判定して、変速機の歯車段
の切換えを制限している。特開昭６１−１４５３３９号
ではアクセル操作量から目標トルクを求めて、出力トル
クが目標トルクになるように付加積分型最適レギュレー
タを用いて制御している。特開昭６２−１０１８５３号
ではアクセル変位量で要求トルクを演算して、その結果
を基にエアコンディショナの負荷をしゃ断する方法が提
示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は車の動
的モデルと各制御システム、例えばエンジン制御システ
ムの動的モデルとの複数個の動的モデルを用いた協調制
御の点については配慮がされておらず、車の応答性と安
定性の両立の点で問題があった。

【０００５】本発明の目的は、走行環境、または衝突の
危険の存否を認識するセンサにより衝突の危険性がある
と認識された場合に、車の制御要素の協調制御下に、そ
の衝突が未然に回避され得る自動車の協調制御装置を供
するにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的は、走行環境、
または衝突の危険の存否を認識するセンサにより検出さ
れた信号に応じて、車の制御要素を制御する制御手段を
備える自動車の協調制御装置において、車の動的モデル
と、車の制御要素の動的モデルとを有する前記制御手段
は、前記センサの検出信号に基づいて、少なくとも前記
車の動的モデルを最適化しつつ、前記両方の動的モデル
を用いて実時間で前記制御要素を協調制御することで達
成される。一般に、本発明による自動車の協調制御装置
には、車の動的モデルの他に、エンジン、ドライブトレ
イン（変速機）、ブレーキ、ステアリング、サスペンシ
ョン等の各制御要素の動的モデルのうちの少なくとも１
つの動的モデルを含む、複数個の動的モデルを用いて車
の各制御要素を関連して協調制御する制御手段が具備さ
れたものとなっている。また動的モデルによって自動運
転制御サブシステムと、安定性増強サブシステムとを構
築し、車の協調制御と冷間始動や暖機中の適応制御とを
付加したエンジンのトルクサーボをなすエンジン制御サ
ブシステムと、車の動的モデルとエンジンドライブトレ
インの動的モデルとから構築された２つのオブザーバを
持つドライブトレイン制御サブシステムと、同じように
２つのオブザーバを持つブレーキ、ステアリング、サス
ペンション、ステアリング制御サブシステムとによって
車の応答性と安定性を両立させるようにしたものであ
る。更に、エキスパートシステムを持つ運転者支援シス
テムで、車の運転状態が評価されて、緊急時の安全性を
向上できるようにしたものである。またステアリングホ
イール、ブレーキペタル、アクセルペタルの力を人工的
応答システムで加減し、運転者の感覚を向上するように
したものである。

【０００７】上記自動車の協調制御装置は、制御手段が
含む自動運転制御サブシステムと、安定性増強サブシス
テムと、でアクセルペダル、ブレーキペダル、ステアリ
ングホイールの力と、車の加速度とに応じて、車に最適
なドライブトレイン、ブレーキ、ステアリング力を演算
し、この結果をドライブトレイン、ブレーキ、ステアリ
ング、サスペンション制御サブシステムに送り、スロッ
トル、変速段、ブレーキ油圧等の各制御要素のアクチュ
エータを制御し、最適なトレイン、ブレーキ、ステアリ
ング力を得ることができる。また運転支援システムにエ
ンジンの状況と、レーダセンサの出力等を入力し、内蔵
するエキスパートシステムでエンジンと、車の状態をモ
ニタし、緊急時に運転者に適切な指示を与えるととも
に、上記各制御サブシステムに操作信号を与え、エンジ
ンの焼損と車の衝突を防止できる。更に、人工的応答シ
ステムで、ステアリングホイール、ブレーキペダル、ア
クセルペダルの力を運転者の感覚に合せることができ
る。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施例を図１から
図２４により説明する。図１は本発明による自動車の協
調制御装置の一実施例を示す構成図である。図１におい
て、本自動車の協調制御装置は運転者情報制御ユニット
（制御手段）１と、表示ユニット（表示手段）２と、エ
ンジン制御サブシステム３と、ドライブトレイン制御サ
ブシステム４と、ブレーキ制御サブシステム５と、ステ
アリング制御サブシステム６と、サスペンション制御サ
ブシステム７と、アクセルペダルセンサ８と、ブレーキ
ペダルセンサ９と、ステアリングホイールセンサ１０
と、加速度センサ１１と、緊急状態センサ１２とから構
成される。運転者情報制御ユニット１は車の動的モデル
を含み、各制御サブシステム３〜７は各制御要素の動的
モデルを含んでおり、この車の動的モデルの他に各制御
要素の動的モデルのうちの少なくとも１つの動的モデル
を用いて、車の制御要素を関連して協調制御する。この
各ユニット１，２と各サブユニット３〜７の間はローカ
ルエリアネットワーク６０で電気的に接続されており、
このネットワーク６０を介してサブシステム３〜７との
間のデータの伝送を行う。運転者の要求はアクセルペダ
ルセンサ８と、ブレーキペダルセンサ９と、ステアリン
グホイールセンサ１０で、運転者情報制御ユニット１に
入力される。制御ユニット１には車の加速度センサ１１
の信号と、緊急状態センサ１２、例えばレーダの信号が
入力される。制御ユニット１から表示ユニット２に運転
者を支援する表示データが送られる。

【０００９】上記構成の自動車の協調制御装置におい
て、車の騒音や振動はサスペンション制御サブシステム
７によってアクティブにサスペンションを制御すること
により低減される。またエンジン、ドライブトレイン、
ブレーキ制御サブシステム３，４，５を協調的に制御す
ることによって車のスリップを防止することができる。
車の運転性能は運転者情報制御ユニット１に含まれてい
る運転性の制御性増強とステアリング安定性増強の制御
アルゴリズムによって改善される。エンジン制御サブシ
ステム３には気筒毎の制御アルゴリズムが内蔵されてお
り、燃料経済性を向上するのと振動を低減することがで
きる。またエンジン制御サブシステム３は変速機付きド
ライブトレイン制御サブシステム４と緊密に結合されて
おり、運転者の要求に応じてネットワーク６０を用いて
協調制御される。エンジン、ドライブトレイン、ブレー
キ、ステアリング、サスペンション制御サブシステム
３，４，５，６，７を協調制御することによって、平均
的な運転者でも緊急時に制御性を失うことなく車を安全
に運転することができる。

【００１０】また緊急や警報状態は運転者情報制御ユニ
ット１内の緊急時操作アドバイザから音声や視覚信号で
運転者に伝達され、この運転を容易にするために知能化
フィルタ情報処理によって運転者は真に必要な情報のみ
を取り出すことができる。さらにアクティブ安全制御技
術で車の事故回遊能力を高めるようにして、エンジンの
速度と出力がステアリングホイールセンサ１０と車の加
速度センサ１１の信号から求まるヨーレートの値に応じ
て制限され、車のスリップを未然に防止することができ
る。このアクティブ安全の原則は予測制御を行うことに
より、車が環境の変化を予測して制御される。またエル
ゴノミックの概念をとり入れて運転者の操作をしやすく
し、人工的応答システムによってアクセルペダル、ブレ
ーキペダル、ステアリングホイールの操作力を運転者の
要求に適合させることができる。表示ユニット２は連続
して変化する状態で運転者が要求する情報を提供でき
る。

【００１１】図２は図１の運転者情報制御ユニット１の
構成図である。図２において、本運転者情報制御ユニッ
ト１は動的モデル１０１と、自動運転制御サブシステム
１０２と、安定性増強サブシステム１０３とから構成さ
れ、表示ユニット２と、車１３と、運転者１４と、制御
ユニット１５とが図２のように結合されている。上記の
構成で、人力の１つはアクセルペダルセンサ８からの信
号で、出力の１つは車１３の加速度センサ１１からの信
号であって、自動運転制御サブシステム１０２は車１３
の実際の加速度とアクセルペダルセンサ８の信号から計
算で求まる運転者の要求に基づく加速度とを比較して、
このサブシステム１０２の出力で車１３のエンジンのス
ロットルバルブが制御される。このサブシステム１０２
の動作はモデルフォーロイング制御の制御性増強の制御
アルゴリズムに基づくもので、このサブシステム１０２
によって運転性と燃費が改善される。また減速運転状態
では、ブレーキ力がこのサブシステム１０２の出力で制
御される。

【００１２】図３（ａ），（ｂ）は図２の自動運転制御
サブシステム１０２を用いた場合の加速時と減速時の車
の動特性測定例図である。図３（ａ），（ｂ）におい
て、従来システムＢ（破線）の加速度（ｍ²／ｓ）特性
に比べて、本システムＡ（実線）の特性では加減速時に
円滑、かつ迅速に車が応答しており、車の運転状態の広
い範囲で運転者の要求を満足させることができる。

【００１３】図２の入力の他の１つはステアリングホイ
ールセンサ１０からの信号で、出力の他の１つは加速度
センサ１１の信号から求まる車１３の横方向の加速度で
あって、自動運転制御サブシステム１０２は車１３の実
際の横方向加速度と運転者の要求とを比較し、動的モデ
ル１０１を用いて最適なステアリングホイール角と力を
決定する。一方の安定性増強サブシステム１０３は加速
度センサ１１の信号１１ａを受けとり、実時間でステア
リングホイール角とサスペンションダンピング力を決定
して、車１３の垂直と左右と前後方向の振動を最小にす
る。これにより制御性を失うことなく車の安定性を増す
ことができる。

【００１４】図４（ａ），（ｂ）は図２の安定性増強サ
ブシステム１０３を用いた場合の加速時と減速時の車の
他の動特性測定例図である。図４（ａ），（ｂ）におい
て、図４（ａ）の加速時の従来システムＢ（破線）の加
速度（ｍ²／ｓ）特性に比べて本システムＡ（実線）の
車の加速応答が迅速、かつ円滑になり、図４（ｂ）の減
速時のアンチスキット制御システムを具備した従来シス
テムＢ（破線）の車速（km／ｈ）特性に比べて本システ
ムＡ（実線）の車速の変化が円滑になっている。

【００１５】図２の自動運転制御サブシステム１０２の
入力信号と制御変数の情報は表示ユニット２に送られ、
運転者１４はこの情報に応じてアクセルペダルとブレー
キペダルとステアリングホイールを操作し、またこれら
の操作の情報は制御ユニット１５に送られる。このとき
運転者１４の手動による指令が優先する。

【００１６】図５は図１のエンジン制御サブシステム３
の構成図である。図５において、本エンジン制御サブシ
ステム３は制御ユニット３０１と、検出手段Ｈ₂３０２
と、検出手段Ｈ₃３０３とから構成され、エンジン１６
とドライブトレイン１７とに図５のように結合されてい
る。上記の構成で、制御ユニット３０１によって低温始
動と暖機中の適応制御を付加したトルクサーボ制御が実
行される。この設定値のトルクは運転者の要求に応じて
図１の運転者情報制御ユニット１により決定される。こ
の設定値のトルクはドライブトレイン１７の検出手段Ｈ
₁３０３にて検出された実際のトルクと比較され、制御
ユニット３０１によってエンジン１６の燃料量と空気量
と点火時期が制御される。この制御ユニット３０１は上
記トルクの誤差信号に応じて、この誤差が最小になるよ
うに上記の制御変数を加減する。また制御ユニット３０
１は燃焼に直接関与する信号、例えば筒内圧力センサの
信号の検出手段Ｈ₂３０２の信号を受けとり、低温始動
と暖機時に適当な燃焼速度を維持できるようにエンジン
１６の空気量を制御する。この直接制御によって、排ガ
スの空燃比のような２次的パラメータを測定する従来シ
ステムに比べて排気浄化性が大幅に向上する。

【００１７】図６は図１のドライブトレイン制御サブシ
ステム４の構成図である。図６において、本ドライブト
レイン制御サブシステム４はコントローラ４０１と、オ
ブザーバＢ４０２と、オブザーバＡ４０３とから構成さ
れ、エンジン１６とドライブトレイン１７と車体１８と
に図６のように結合されている。このドライブトレイン
１７は高度適応の変速能力を有する変速機から構成され
ており、このドライブトレイン１７はエンジン１６と車
体１８とに緊密に結合されている。上記の構成で、トル
クの設定値は図１の運転者情報制御ユニット１からコン
トローラ４０１とオブザーバＢ４０２とオブザーバＡ４
０３に送られる。エンジン１６のトルクとドライブトレ
イン１７の変速比はコントローラ４０１の出力で制御さ
れ、車体１８の実際の加速度を運転者の要求に合致する
ようにする。オブザーバＡ４０３は車体１８用であっ
て、このオブザーバＡ４０３によって車体１８の加速度
センサ１１の信号からドライブトレイン１７のトルクを
推定する。オブザーバＢ４０２はドライブトレイン１７
用であって、ドライブトレイン１７の信号からエンジン
１６の出力トルクを推定する。オブザーバＡ４０３とオ
ブザーバＢ４０２の推定値はコントローラ４０１に入力
され、エンジン１６の空気量と燃料量と点火時期を調整
するとともに、ドライブトレイン１７の変速比を制御す
る。このエンジン１６のトルクとドライブトレイン１７
の変速機のトルクが実時間で制御されるので、車体１８
の加速度は完全に運転者の要求に合致する。また上記の
ように車の動作に応じて図５のエンジン制御サブシステ
ム３と図６のドライブトレイン制御サブシステムの機能
の協調制御が実行される。

【００１８】図７は図１の各ブレーキ制御サブシステム
５、ステアリング制御サブシステム６、サスペンション
制御サブシステム７の構成図である。図７において、各
ブレーキ、ステアリング、サスペンション制御サブシス
テム５，６，７はコントローラ５０１と、サーボとアク
チュエータ５０２と、オブザーバＢ５０３と、オブザー
バＡ５０４とから構成され、車体１８と図７のように結
合している。これらのサブシステム５，６，７の構成は
図６のドライブトレイン制御サブシステム４の場合と類
似している。上記の構成で、オブザーバＡ５０４は車体
１８用であって、車１３に作用する力を出力、即ち、加
速度センサ１１の信号から車１３の動力学を用いて推定
する。オブザーバＢ５０３はサーボとアクチュエータ５
０２用であって、アクチュエータ５０２の力を推定す
る。オブザーバＡ５０４とオブザーバＢ５０３での推定
値はコントローラ５０１に送られ、図１の運転者情報制
御ユニット１から送られてくる設定値に応じてサーボと
アクチュエータ５０２への入力を調節する。この設定値
はブレーキ制御サブシステム５に対してはブレーキの減
速度であり、ステアリング制御サブシステム６に対して
はステアリングのすべり角であり、サスペンション制御
サブシステム７に対してはサスペンションのダンピング
力である。サーボとアクチュエータ５０２としては電気
−油圧サーボと、電気−空圧サーボとが用いられる。図
７の出力はブレーキ制御サブシステム５の場合にはブレ
ーキの減速度で、ステアリング制御サブシステム６の場
合にはステアリングの横方向加速度、ヨー、サスペンシ
ョン制御サブシステム７の場合にはヨー、サスペンショ
ンの振動加速度である。上記の図５エンジン制御サブシ
ステム３と図６のドライトレイン制御サブシステム４と
図７のブレーキ、ステアリング、サシペンション制御サ
ブシステム５，６，７との適用により、各サブシステム
の機能の協調制御が実行される。

【００１９】図８は、図１の運転者情報制御ユニット１
に含まれている運転者支援システム１０４の構成図であ
る。図８において、本運転者支援システム１０４はエキ
スパートシステム１０５と、計画データ１０６と、車体
センサ（例えばレーダなど）１０７と、エンジンセンサ
（例えば水温センサなど）とから構成される。エキスパ
ートシステム１０５は計画評価１０９と、状態評価１１
０と、状態モニタ１１１と、インタフェイス１１２とを
含み、運転者１４と制御ユニット１５に結合されてい
る。上記の構成で、エンジンセンサ１０８によってエン
ジン１６の速度，油圧，冷却水温，燃料圧力などのパラ
メータを測定し、これらのパラメータをエキスパートシ
ステム１０５の状態モニタ１１１に送り、インタフェイ
ス１１２を介して表示ユニット２に表示する。運転者１
４はこのディジタル型式表示とアナログ表示を選択する
ことができる。この状態モニタ１１１によってエンジン
の潤滑油とブレーキライニングの交換時期に関するデー
タが表示できる。また車１３の走行環境をレーダなどの
車体センサ１０７の信号を用いて、エキスパートシステ
ム１０５の状態評価１１０により評価することができ、
衝突の危険の存在が点検される。ここで車体センサ１０
７の出力が状態評価１１０の知能化ソフトウェアによっ
て解析され、運転者１４と制御ユニット１７に加速を減
ずるように指令して衝突を防止する。これにはインタフ
ェイス１１２を介して音声や視覚で運転者に問題および
最適修正動作を伝えることができ、これにより運転者１
４の衝突回避能力を向上させる。上記の状態モニタ１１
１と状態評価１１０によって迅速な修正動作が行われ
る。また計画データ１０６を用いて、エキスパートシス
テム１０５の計画評価１０９により、例えば車１３の燃
費の計画値と実際値を比較して評価を行うことができ
る。

【００２０】図９は図８のエキスパートシステム１０５
のソフトウェアの構成図である。図９において、本エキ
スパートシステム１０５のソフトウェアはレーダ１１３
と、バッファ１１４と、推論ユニット１１５と、知識ベ
ース１１６とから構成され、運転者１４と図９のように
結合されている。上記の構成で、レーダ１１３の出力が
該レーダ１１３で制御できるバッファ１１４を介して推
論ユニット１１５に送られ、推論ユニット１１５は知識
ベース１１６を用いて運転者１４に最適な修正動作を伝
える。ここで推論ユニット１１５は道路パターンと天候
と障害物パターンに関する知識ベース１１６を用いてレ
ーダ１１３の信号を分析して、障害物による衝突の危険
の存在を運転者１４に知らせるとともに、最適な修正動
作を運転者１４に指令する。

【００２１】図１０は図１の運転者情報制御ユニット１
に含まれている人工的応答システム１１７の構成図であ
る。図１０において、本人工的応答システム１１７はコ
ントローラ１１８と、センサとアクチュエータ１１９，
１２０，１２１とから構成され、アクセスペダル１９と
ブレーキペダル２０とステアリングホイール２１とに図
１０のように結合されている。上記の構成で、コントロ
ーラ１１８に速度とヨーレイトとステアリング角の情報
を入力し、各センサとアクチュエータ１１９，１２０，
１２１を制御して、アクセルペダル１９の力とブレーキ
ペダル２０の力とステアリングホイール２１の力を車１
３の動作に応じて運転者１４の最適応答が確保できるよ
うに人工的に調整する。この各センサとアクチュエータ
１１９，１２０，１２１を用いて、アクセルペダル１９
の力と車１３の前方向加速度と、ブレーキペダル２０の
力と車１３の減速度と、ステアリングホイール２１の力
と車１３の横方向加速度との線形性が確保される。

【００２２】図１１は図１の各制御サブシステム３〜７
の直列伝送用回路６００の構成図である。図１１におい
て、本直列伝送用回路６００はデータバスバッファ６０
１と、リード／ライトコントロール６０２と、モデム・
コントロール６０３と、トランスミットバッファ６０４
と、トランスミットコントロール６０５と、レシーブバ
ッファ６０６と、レシーブコントロール６０７とから構
成される。図１の各制御サブシステム３〜７は図１１の
直列伝送用回路６００を介してネットワーク６０に接続
される。これにより各サブシステム３〜７は相互に電気
的に接続され、各サブシステム３〜７のマイクロプロセ
ッサのデータはデータバスバッファ６０１を介して直列
伝送用回路６００に入力される。直列伝送用回路６００
のリード／ライトコントロール６０２とモデム・コント
ロール６０３によって、ネットワーク６０へのデータの
送信とネットワーク６０からのデータ受信が制御され
る。トランスミットバッファ６０４で送信データがパラ
レルからシリアルに変換され、この送信はトランスミッ
トコントロール６０５で制御される。一方のネットワー
ク６０上のシリアルデータはレシーブバッファ６０６で
シリアルからパラレルに変換され、この受信はレシーブ
コントロール６０７で制御される。このようにして、図
１の各制御サブシステム３〜７のデータの伝送を容易に
し、協調制御を有効にすることができる。

【００２３】上記図２の運転者情報制御ユニット１の動
的モデル１０１は、例えば車体１８のダイナミックモデ
ルであって、タイヤの交換によって弾性特性が変化する
と、モデルを変える必要がある。図２の運転者情報制御
ユニット１では、入力と出力の情報から上記の変化を把
握して、ダイナミックモデルを変更することができる。

【００２４】上記図２の運転者情報制御ユニット１の自
動運転制御サブシステム１０２にアクセルペダルセンサ
８の信号が入力されると、この信号を基に運転者１４の
要求する加速度が演算されるが、このとき、運転者１４
の好みに応じて加速度を変更することができる。これに
は、自動運転制御サブシステム１０２と安定性増強サブ
システム１０３がマイクロプロセッサで構成されている
ので、制御ゲインとパラメータのアドレスの内容を変更
するだけで、容易に運転者１４の好みに対応できる。

【００２５】上記図１の各制御サブシステム３〜７のマ
イクロプロセッサはそれぞれの制御要素の近くに配置さ
れ、運転者情報制御ユニット１のプロセッサは表示ユニ
ット２の近くの車室内に配置される。これらのマイクロ
プロセッサは図１１の直列伝送用回路６００を介してネ
ットワーク６０に接続されている。また各センサのアク
セルペダルセンサ８とブレーキペダルセンサ９とステア
リングホイールセンサ１０は車室内、あるいは室内近く
に配置されるので、これらは運転者情報制御ユニット１
のマイクロプロセッサに直接接続される。加速度センサ
１１も車室内に取り付けられるので、同じくマイクロプ
ロセッサに直接接続される。レーダなどの緊急状態セン
サ１２は車１３の前部に取り付けられるので、直列伝送
用回路６００を介してネットワーク６０に接続される。
ここで運転者情報制御ユニット１と表示ユニット２のマ
イクロプロセッサを車室内で同一基板に取り付けること
によって、緊急時のデーダを迅速に運転者１４に知らせ
ることができる。

【００２６】上記図２の運転者情報制御ユニット１には
車体１８に関する動的モデル１０１が含まれている一方
で、図６のドライブトレイン制御サブシステム４には車
体１８に関するオブザーバーＡ４０３と制御要素のドラ
イブトレイン１７に関するオブザーバＢ４０２とが含ま
れており、これらのオブザーバ４０３，４０２は動的モ
デルから構築されている。したがって、図６のドライブ
トレイン制御サブシステム４のオブザーバＡ４０３の代
りに、図２の運転者情報制御ユニット１の動的モデル１
０１を流用することができる。これにより複数個のプロ
セッサで並列に動的モデルに関する演算を実行すること
が可能となって、サブシステムのマイクロプロセッサと
制御ユニット１のマイクロプロセッサの負担が軽くな
る。

【００２７】図１２は図１の運転者情報制御ユニット１
とドライブトレイン制御サブシステム４の機能をエンジ
ン制御サブシステム３に統合してエンジンドライブトレ
イン制御サブシステム３０５とした装置の部分構成図で
ある。図１２において、図１の制御ユニット１とドライ
ブトレイン制御サブシステム４の機能をエンジン制御サ
ブシステム３に統合してエンジンドライブトレイン制御
サブシステム３０５とすることができ、他のブレーキ制
御サブシステム５とステアリング制御サブシステム６と
サスペンション制御サブシステム７の動作は時間的に比
較的遅いので各サブシステム５，６，７として残存して
いる。これによりエンジン１６とドライブトレイン１７
は緊密に制御される。ここで、図２の運転者情報制御ユ
ニット１の自動運転制御サブシステム１０２と安定性増
強サブシステム１０３はエンジンドライブトレイン制御
サブシステム３０５内に含まれる。各サブシステム３０
５，５，６，７は図１１の直列伝送用回路６００を介し
てネットワーク６０に接続されている。

【００２８】上記図１の加速度センサ１１の代りに、車
１３の車輪回転速度の変化から車１３の加速度を推定す
るようにして、加速度センサ１１を省略することができ
るものとなっている。即ち、車輪回転速度をｎとする
と、車１３の進行方向の加速度αは、α＝ｋ・ｄｎ／ｄ
ｔとして表わされる。但し、ｋは定数である。したがっ
て、車輪回転速度センサの信号を運転者情報制御ユニッ
ト１に入力して、制御ユニット１内のマイクロプロセッ
サで上記式の演算を行って加速度αを求め、これによっ
て図１の各制御サブシステム３〜７を制御する。

【００２９】上記図１の運転者情報制御ユニット１と各
制御サブシステム３〜７の動的モデルとして状態方程式
を用い、これをディジタルシグナルプロセッサを用いて
処理することができる。このシグナルプロセッサとして
は、例えばテキサス・インスツルメンツ社製のＴＭＳ３
２０２０を用いることができる。これにより各制御サブ
システム３〜７のマイクロプロセッサの負担が軽減され
る。ここで、状態変数をｘ（ｉ）とすると、状態変数ｘ
（ｉ）は、ｘ（ｉ）＝Ａｘ（ｉ−１）＋Ｂｕ（ｉ−１）
で表わされる。但し、Ａ，Ｂは定数でｕは入力である。
この式の演算をディジタルシグナルプロセッサで高精度
で高速に処理する。

【００３０】図１３は図１の各制御サブシステム３〜７
のＣＡＮシステムのハードウェアの構成図である。図１
３において、図１の各制御サブシステム３〜７のエンジ
ン制御サブシステム３のハードウェアはＣＰＵ３０６
と、ＤＲＡＭ３０７と、ＢｕｓＩｎｔｅｒｆａｃｅ３０
８とから構成され、ドライブトレイン制御サブシステム
４はＣＰＵ４０６と、ＤＲＡＭ４０７と、Ｂｕｓ Ｉｎ
ｔｅｒｆａｃｅ４０８とから構成され、ブレーキ制御サ
ブシステム５はＣＰＵ５０６と、ＤＲＡＭ５０７と、Ｂ
ｕｓ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ５０８とから構成されるよう
にして、各制御サブシステム３〜７はＢｕｓ Ｉｎｔｅ
ｒｆａｃｅ３０８，４０８，５０８などを介してネット
ワーク６０に接続され、各サブシステム３〜７と電気的
に接続されている。

【００３１】図１４は図１３の各制御サブシステム３〜
７のドライブトレイン制御サブシステム４のＣＡＮに接
続するセンサとアクチュエータの構成図である。図１４
において、図１３の各制御サブシステム３〜７の一例と
してドライブトオレイン制御サブシステム４のＣＡＮに
制御するセンサとアクチュエータの構成を示し、上記Ｃ
ＰＵ４０６からＩ／Ｏ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ４０９を介
して、スロットルバルブ制御用のスロットルアクチュエ
ータ４１０とスロットルセンサ４１１が接続されるとと
もに、変速機制御用の変速アクチュエータ４１２と変速
信号と変速位置などを検出する変速センサ４１３が接続
されている。次の図１５から図２４に図１の自動車の協
調制御装置により得られる制御例のフローチャートを示
す。

【００３２】図１５は図１（図５，図６，図７）のエン
ジン、ドライブトレイン、ブレーキ制御サブシステム
３，４，５によるスリップ防止のための協調制御例のフ
ローチャートである。図１５において、先ずステップ１
５１で車速Ｖと車輪速ｖをリードし、ステップ１５２で
発進時などに生じるスピンホイールかブレーキ時などに
生じるロックホイールかを判断する。ロックホイールで
あれば、ステップ１５３，１５４でスリップ率Ｓ＝
｛（Ｖ−ｖ）／Ｖ｝×１００％の演算を行い、スリップ
率Ｓが最適スリップ率２０％程度になるようにブレーキ
圧を制御して、ロックホイールが生じないようにする。
また、スピンホイールであれば、ステップ１５５，１５
６で路面とタイヤ間の摩擦係数を最適にして最適スリッ
プ率になるように、エンジン出力を低下する方向、つま
りスロットルバルブを閉じる方向に制御して、スピンホ
イールを防止する。

【００３３】図１６は図１（図５）のエンジン制御サブ
システム３自体の制御例のフローチャートである。図１
６において、先ずステップ１６１で気筒別の空燃比をリ
ードし、ステップ１６２で設定空燃比（Ａ／Ｆ）_０と実
際の空燃比Ａ／Ｆを気筒毎に比較する。もしも、何れか
の気筒が設定空燃比とずれていれば、ステップ１６３で
その気筒の燃焼時だけスロットルバルブかインジェクタ
を制御して設定空燃比にする。また、設定空燃比と合っ
ていれば、次のステップ１６４で気筒別の出力トルクを
リードし、ステップ１６５で実際のエンジントルクＴと
設定のエンジントルクＴ_０を比較する。もしも、何れか
の気筒が設定エンジントルクＴ_０とずれていれば、ステ
ップ１６６でスロットルバルブとインジェクタと点火時
期を制御して設定エンジントルクＴ_０にする。このよう
な制御プログラムを内蔵することにより気筒別のエンジ
ン制御が可能となり、燃料経済性の向上はもとより、エ
ンジンの振動をも低減することが可能になる。

【００３４】図１７は図１（図６）のドライブトレイン
制御サブシステム４による変速時のショック低減のため
の協調制御例のフローチャートである。図１７におい
て、先ずステップ１７１でドライブトレイン制御サブシ
ステム４に存在する変速機のセンサ４１３から変速かど
うかの信号を判断する。もしも、変速時であれば、ステ
ップ１７２で割込などで変速信号を優先的にスロットル
バルブ制御部へ送信し、ステップ１７３で油圧制御変速
をスタートし、ステップ１７４で回転数などから空気の
遅れと変速時期を判断してスロットルバルブを制御す
る。

【００３５】図１８は図１の緊急・警報状態表示例のフ
ローチャートである。図１８において、一例として先ず
ステップ１８１，１８２で並列にスロットルバルブ制御
が誤動作か、空燃比制御が誤動作かを判断して、もし
も、両方とも誤動作をしていた場合には、両方ともステ
ップ１８２の知能化フィルタに入力される。しかし、運
転者１４にとって空燃比制御の誤動作はさほど問題では
なく、それよりもエンジン出力を決定するスロットルバ
ルブ制御の誤動作は人命に係る問題であるため、運転者
１４に知らせる必要がある。そこで、ステップ１８３で
スロットルアクチュエータ４１０の故障表示のみを出力
し、ステップ１８４でフェールセイフ手段を作動させる
ことを知らせる。

【００３６】図１９は図１（図７）のステアリング制御
サブシステム６によるアクティブ安全制御例のフローチ
ャートである。図１９において、先ずステップ１９１で
運転者１４が操作したステアリング信号Ｓと車体１８の
加速度信号Ｇをリードし、ステップ１９２でヨーレイト
ＹをＳ，Ｇの関数ｆ（Ｓ，Ｇ）で演算する。次いで、ス
テップ１９３でヨーレイトＹを安全域であるヨーレイト
Ｙ_０と比較し、それを越えた場合には、ステップ１９４
でスロットルバルブ制御によりエンジン出力を制御し
て、実際のヨーレイトＹが安全域のヨーレイトＹ_０以下
になるようにする。

【００３７】図２０（ａ），（ｂ）は図１（図９）のエ
キスパートシステム１０５によるスロットル開度の知識
ベース１１６とアクティブ安全のための予測制御例のフ
ローチャートである。図２０（ａ），（ｂ）において、
先ず図２０（ｂ）のステップ２０１で車体１８に設けら
れた路面状況センサにより路面状況をリードし、ステッ
プ２０２で雪道かウェット（ぬれた路面）か舗装（かわ
いた路面）かを判断する。次いで、ステップ２０３，２
０４，２０５で推論ユニット１１５で図２０（ａ）の各
路面状況でのアクセルペダル踏込み量に対するスロット
ル開度Ａ，Ｂ，Ｃの知識ベース１１６から、各路面状況
の雪道，ウェット，舗装に合った開度パターンＡ，Ｂ，
Ｃをリードし、ステップ２０６でスロットルバルブ制御
によりエンジン出力を制御して、環境変化に対しても安
全に走行することが可能となる。

【００３８】図２１は図１（図１０）の人工的応答シス
テム１１７による制御例のフローチャートである。図２
１において、先ずステップ２１１で人工的応答システム
１１７において、運転者１４が男か力の弱い運転技術の
未熟な女性、あるいは老人かを判断し、もしも、女性か
老人であれば、ステップ２１１で運転者１４が操作する
アクセルペダル１９をブレーキペダル２０とステアリン
グホイール２１の反力を小さくして、運転者１４の要求
に適合させる。

【００３９】図２２は図１（図２）の自動運転制御サブ
システム１０２による制御例のフローチャートである。
図２２において、先ずステップ２２１で運転者１４の要
求する横加速度Ｇｒと実際の車体１８の横加速度Ｇｙを
リードし、ステップ２２２で車速Ｖをリードする。次い
で、ステップ２２３で動的モデル１０１を用いてステア
リング角θを上記Ｇｙ，Ｇｒ，Ｖの関数ｇ（Ｇｙ，Ｇ
ｒ，Ｖ）で求めるとともに、ステアリング力Ｆを関数ｈ
（Ｇｙ，Ｇｒ，Ｖ）で求め、ステップ２２４でステアリ
ング角θとステアリング力Ｆを出力する。

【００４０】図２３は図１（図２）の安全性増強サブシ
ステム１０３による制御例のフローチャートである。図
２３において、先ずステップ２３１で車体１８の加速度
Ｇの垂直加速度Ｇｓと左右加速度Ｇｙと前後加速度Ｇｚ
とローリング加速度Ｇｒをリードし、どの加速度Ｇが振
動しているかを判断する。もしも、左右加速度Ｇｙであ
れば、ステップ２３３で車速Ｖをリードし、ステップ２
３４で設定の左右加速度（Ｇｙ）_０を車速Ｖの関数ｉ
（Ｖ）で求め、ステップ２３５でステアリング角θを上
記（Ｇｙ）_０の関数ｊ（（Ｇy）_０）で求める。また、
ステップ２３６で加速度Ｇが上記ＧｓかＧｚかＧｒかを
判断し、垂直加速度Ｇｓであれば、ステップ２３７で動
的モデル１０１を用いて四輪のサスペンションを制御し
て垂直振動を抑える。加速度Ｇが前後加速度Ｇｚであれ
ば、ステップ２３８で動的モデル１０１を用いて前輪と
後輪のサスペンションを交互に制御して前後振動を抑え
る。ローリング加速度Ｇｒであれば、ステップ２３９で
動的モデル１０１を用いて左輪と右輪のサスペンション
を交互に制御し、ローリングを抑えて振動の少ない乗り
心地のよい制御を行う。

【００４１】図２４は図１（図５）のエンジン制御サブ
システム３によるトルク制御例のフローチャートであ
る。図２４において、先ずステップ２４１でアクセルペ
ダル踏込み量αをリードし、ステップ２４２で設定値の
トルクＴ_０を上記αの関数ｋ（α）で求める。次いで、
ステップ２４３で実際のトルクＴと設定値のトルクＴ_０
を比較し、一致しなければ、ステップ２４４でインジェ
クタとスロットルバルブプラグでそれぞれ燃料ｆと空気
量Ｇａと点火時期Ａｄを制御してトルクを一致させる。

【００４２】

【発明の効果】本発明によれば、走行環境、または衝突
の危険の存否を認識するセンサにより衝突の危険性があ
ると認識された場合に、車の制御要素の協調制御下に、
その衝突が未然に回避され得るものとなっている。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明による自動車の協調制御装置の
一実施例を示す構成図

【図２】図２は、図１の運転者情報制御ユニットの構成
図

【図３】図３（ａ），（ｂ）は、図２の自動運転制御サ
ブシステムによる加速時と減速時の車の動特性測定例図

【図４】図４（ａ），（ｂ）は、図２の安定性増強サブ
システムによる加速時と減速時の車の他の動特性測定例
図

【図５】図５は、図１のエンジン制御サブシステムの構
成図

【図６】図６は、図１のドライブトレイン制御サブシス
テムの構成図

【図７】図７は、図１の他のブレーキ制御サブシステム
ほかの構成図

【図８】図８は、図１の運転者支援システムの構成図

【図９】図９は、図８のエキスパートシステムのソフト
ウェア構成図

【図１０】図１０は、図１の人工的応答システムの構成
図

【図１１】図１１は、図１の各制御サブシステムの直列
伝送用回路の構成図

【図１２】図１２は、図１の一部機能をエンジンドライ
ブトレイン制御システムに統合した装置の部分構成図

【図１３】図１３は、図１の各制御サブシステムのＣＡ
Ｎシステムのハードウェア構成図

【図１４】図１４は、図１（図１３）のドライブトレイ
ン制御サブシステムのＣＡＮに接続するセンサとアクチ
ュエータの構成図

【図１５】図１５は、第１図のエンジン、ドライブトレ
イン、ブレーキ制御サブシステムによるスリップ防止の
協調制御フローチャート

【図１６】図１６は、図１（図５）のエンジン制御サブ
システムの制御フローチャート

【図１７】図１７は、図１（図６）のドライブトレイン
制御サブシステムによる変速時ショック低減の協調制御
フローチャート

【図１８】図１８は、図１の緊急・警報状態表示例のフ
ローチャート

【図１９】図１９は、図１（図７）のステアリング制御
サブシステムによるアクティブ安全制御フローチャート

【図２０】図２０（ａ），（ｂ）は、図１(図９）のエ
キスパートシステムによるスロットル開度の知識ベース
とアクティブ安全予測制御フローチャート

【図２１】図２１は、図１（図１０）の人工的応答シス
テムによる制御フローチャート

【図２２】図２２は、図１（図２）の自動運転制御サブ
システムによる制御フローチャート

【図２３】図２３は、図１（図２）の安定性贈強サブシ
ステムによる制御フローチャート

【図２４】図２４は、図１（図５）のエンジン制御サブ
システムによるトルク制御フローチャート

【符号の説明】 １…運転者情報ユニット(制御手段）、２…表示ユニッ
ト（表示手段）、３…エンジン制御サブシステム、４…
ドライブトレイン制御サブシステム、５…ブレーキ制御
サブシステム、６…ステアリング制御サブシステム、７
…サスペンション制御サブシステム、８…アクセルペダ
ルセンサ、９…ブレーキペダルセンサ、１０…ステアリ
ングホイールセンサ、１１…加速度センサ、１２…緊急
状態センサ（レーダ）、６０…ネトワーク、１０１…車
の動的モデル、１０２…自動車運転制御サブシステム、
１０３…安定性増強サブシステム、１０４…運転者支援
システム、１０５…エキスパートシステム、１１７…人
工的応答システム、６００…直列伝送用回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ６２Ｄ 6/00 Ｂ６２Ｄ 6/00 Ｆ０２Ｄ 29/02 Ｆ０２Ｄ 29/02 Ｈ Ｌ // Ｂ６２Ｄ 101:00 Ｂ６２Ｄ 101:00 113:00 113:00 119:00 119:00 Ｆターム(参考） 3D032 CC21 DA03 DA15 DA23 DA25 EA00 EB04 EB11 FF01 FF03 FF07 FF08 GG01 3D037 FA13 FA14 FA15 FA16 FA17 FA20 FA21 FA24 FA25 FA27 3D046 BB21 EE01 GG02 GG04 GG09 GG10 HH02 HH05 HH08 HH25 JJ04 KK12 3G093 BA01 BA13 BA15 BA24 CB06 CB09 DA06 DB05 DB11 DB15 EA02 EA05 EA09 EA13 EB03 EB04

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 緊急状態センサにより検出された信号に
   応じて、車の制御要素を制御する制御手段を備える自動
   車の協調制御装置において、前記制御手段は、車の動的
   モデルと、車の制御要素の動的モデルとを有し、前記レ
   ーダの検出信号に基づいて前記車の動的モデルを最適化
   しつつ、前記両方の動的モデルを用いて実時間で前記制
   御要素を協調制御するものであることを特徴とする自動
   車の協調制御装置。
2. 【請求項２】 前記制御手段は、ローカルエリアネット
   ワークで電気的に接続されており、前記制御手段の間の
   データを伝送することを特徴とする請求項１記載の自動
   車の協調制御装置。
3. 【請求項３】 表示ユニットを有し、該表示ユニットに
   よって、前記制御手段で演算されたデータを表示するこ
   とを特徴とする請求項１記載の自動車の協調制御装置。