JP2005186762A - 車両の統合制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】 フェイルセーフ性を向上させるとともに、車両制御機能の追加に容易に対応可能な、車両の統合制御システムを提供する。
【解決手段】 統合制御システムは、駆動系を制御する駆動系制御サブシステム、制動系を制御する制動系制御サブシステムおよび旋回系を制御する旋回系制御サブシステムを含むサブシステム１と、現在の車両の動的状態を安定化させるサブシステム２と、自動運転などの運転支援機能を実現するサブシステム３と、共有信号を記憶する記憶部とを含み、各サブシステムは、要求部と調停部と出力部とを含む。
【選択図】 図２

Description

本発明は、車両に搭載された複数のアクチュエータを制御するシステムに関し、特に、相互に干渉する可能性を含む複数のアクチュエータを統合的に制御するシステムに関する。

最近、車両の運動を制御する運動制御装置を同じ車両に多種類搭載する傾向が増加している。しかし、種類が異なる運動制御装置は、それぞれによって実現される効果が互いに独立して車両に現れるとは限らず、相互に干渉する可能性がある。そのため、複数種類の運動制御装置を搭載するように車両を開発する場合には、それら運動制御装置間の連携・協調を十分に図ることが重要である。

たとえば、ある車両の開発過程において、複数の種類の運動制御装置を１台の車両に搭載することが必要である場合、それら運動制御装置を互いに独立して開発した後に、それら運動制御装置間の連携および協調を補充的にまたは追加的に実現することは可能である。

しかしながら、このような形で複数種類の運動制御装置を開発する場合には、それら運動制御装置間の連携および協調を図るために多くの手間と長い期間とが必要になることが多い。

車両に複数の種類の運動制御装置を搭載する形式として、それら運動制御装置が同じアクチュエータを共有する形式がある。この形式においては、それら運動制御装置が同時期に同じアクチュエータを作動させることが必要となったとき、このような競合をどのようにして解決するかという問題に直面する。

そして、前述のように、それら運動制御装置を互いに独立して開発した後にそれら運動制御装置間の連携および協調を補充的にまたは追加的に実現しようとする場合には、上述の問題を理想的に解決するのは困難である。現実には、それら運動制御装置のうちのいずれかを他より優先させるべく選択し、その選択された運動制御装置のみにそのアクチュエータを占有させることにより解決せざるを得ない場合がある。

車両を所望の挙動に動かすために、複数のアクチュエータを搭載した車両における上述した問題点に関する技術が、以下の公報に開示されている。

特開平５−８５２２８号公報（特許文献１）は、開発期間を短縮し、車両の確実性、使用性およびサービスの容易性を向上させることのできる車両の電子装置を開示する。この車両の電子制御装置は、少なくともエンジン出力、駆動出力、制動工程に関して制御課題を実行する要素と、制御課題を実行する要素の協働を調整し運転者の意図に従って車両の運転特性を制御する要素とからなり、各要素が階層構造の形で配置されており、運転者の意図を対応する運転特性に変換する際に、階層レベルの少なくとも１つの調整要素が、次の階層レベルの要素に、従って運転者と車両のシステムの所定の下位システムにそれぞれ高位の階層レベルからこの下位システムに要求される特性を供給して作用することを特徴とするものである。

この車両の電子制御装置によると、システム全体を階層構造にすることによって、命令を上から下へだけに伝達することができる。運転者の意図を実行する命令はこの方向に伝達される。それによって互いに独立した要素の分かりやすい構成が得られる。個々のシステムの結合はかなりの程度まで減少させることができる。個々の要素が互いに独立していることによって、これら個々の要素を同時に並行して開発することができる。それによって各要素を所定の目的に従って開発することができる。単に高位の階層レベルに対する小数のインターフェイスと低位の階層レベルに対するわずかなインターフェイスを考慮するだけでよい。それによって燃料消費、環境適合性、安全性および快適性などに対する要請に関して運転者と車両のシステムを全体として最適化することができる。その結果、開発期間を短縮し、車両の確実性、使用性およびサービスの容易性を向上させることのできる車両の電子装置を提供することができる。

特開２００３−１９１７７４号公報（特許文献２）は、車両において複数種類の運動制御を実行するために複数のアクチュエータを統合的に制御する装置のソフトウエア構成を適正に階層化し、それにより、その階層構造を実用性の観点から最適化する統合型車両運動制御装置を開示する。この統合型車両運動制御装置は、運転者による車両の運転に関連する運転関連情報に基づいて複数のアクチュエータをコンピュータによって統合的に制御することにより、車両において複数種類の車両運動制御を実行する統合型車両運動制御装置であって、それのハードウエア構成とソフトウエア構成とのうちの少なくともソフトウエア構成が、運転者から複数のアクチュエータに向かう向きに階層化された複数の部分を含み、かつ、それら複数の部分は、（ａ）上位において、運転関連情報に基づいて目標車両状態量を決定する指令部と、（ｂ）下位において、決定された目標車両状態量を指令部から指令として受け取り、その受け取った指令を複数のアクチュエータのうちの少なくとも１つを介して実行する実行部とを含み、かつ、指令部は、各々が複数のアクチュエータを統合的に制御するための指令を発する上位指令部と下位指令部とを含み、かつ、その上位指令部は、運転関連情報に基づき、車両の動的挙動を考慮しないで第１の目標車両状態量を決定し、その決定された第１の目標車両状態量を下位指令部に供給し、一方、その下位指令部は、上位指令部から受け取った第１の目標車両状態量に基づき、車両の動的挙動を考慮して第２の目標車両状態量を決定し、その決定された第２の目標車両状態量を実行部に供給し、かつ、上位指令部、下位指令部および実行部は、それぞれ、ソフトウエア構成上互いに独立した複数のモジュールをコンピュータに実行させることにより、それぞれに与えられた固有の機能を実現するものである。

この統合型車両運動制御装置によると、それのハードウエア構成とソフトウエア構成とのうちの少なくともソフトウエア構成が、（ａ）運転者から複数のアクチュエータに向かう向きの上位において、運転関連情報に基づいて目標車両状態量を決定する指令部と、（ｂ）下位において、その決定された目標車両状態量を指令部から指令として受け取り、その受け取った指令を複数のアクチュエータのうちの少なくとも１つを介して実行する実行部とを含むように階層化される。すなわち、この装置によれば、それの少なくともソフトウエア構成が、指令部と実行部とが互いに分離されるように階層化されるのである。それら指令部と実行部とは、ソフトウエア構成上互いに独立させられているため、各々については、他方に影響を与えることなく、開発、設計、設計変更、デバック等の作業を行うことが可能となり、両方についての作業を互いに並行して行なうことも可能となる。その結果、統合型車両運動制御装置によれば、それの全体のソフトウエア構成に対して行うことが必要な作業の期間を容易に短縮可能となる。
特開平５−８５２２８号公報 特開２００３−１９１７７４号公報

しかしながら、特許文献１に開示された車両の電子制御装置においては、システム全体を階層構造としたため、高位の階層レベルにおけるシステムダウンの発生により車両の制御性が低下する。

特許文献２に開示された統合型車両運動制御装置においては、特許文献１における階層構造を具体的に開示したものであって、階層構造を実用性の観点から最適化している。より具体的には、ソフトウェア構成を少なくとも指令部と実行部とに互いに分離させて階層化している。このように独立性を持たせたので開発の並行処理等については有利であろうが、階層化という基本的な概念に依存する問題点は解決していない。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、車両の制御目標を一箇所で生成するようなシステムを構成しないで、フェイルセーフ性を向上させるとともに、車両制御機能の追加に容易に対応可能な、車両の統合制御システムを提供することである。

第１の発明に係る車両の統合制御システムは、自律的および並列的に動作する少なくとも３つのサブシステムを含む。これらのサブシステムは、少なくとも１つのサブシステムに対する作動要求に関する情報を検知するための検知手段と、自己のサブシステム以外の他のサブシステムと接続するための接続手段と、検知された作動要求に関する情報に基づいて、自己のサブシステムの個々の制御目標に関する情報を生成するための生成手段とを含む。

第１の発明によると、たとえば、サブシステムとして、少なくとも、駆動系装置を制御する駆動系制御サブシステムと、制動系装置を制御する制動系制御サブシステムと、旋回系装置を制御する旋回系制御サブシステムとを含む。これらのサブシステムは、互いに自律的および並列的に動作する。たとえば、駆動系制御サブシステムの検知手段により運転者の要求であるアクセルペダル操作が検知されて、制動系制御ユニットの検知手段により運転者の要求であるブレーキペダル操作や、車両の車速、前後加速度、横加速度、ヨーレートなどの車両の挙動が検知されて、旋回系制御ユニットの検知手段により運転者の要求である操舵操作が検知される。これらのサブシステムにおいては、自己のサブシステム以外の他のサブシステムとが接続されており、これらのサブシステムにおける生成手段は、検知された情報と他のサブシステムから受け取った情報とに基づいて、自己のサブシステムの個々の制御目標に関する情報（たとえば、車両の挙動を制御するための制御目標に関する情報）を生成する。駆動系制御サブシステムの生成手段は、駆動基本ドライバモデルを用いてアクセルペダル操作により算出された情報や他のサブシステムから入力された情報に基づいて駆動系の制御目標を生成して、制動系制御サブシステムにおける生成手段は、制動基本ドライバモデルを用いてブレーキペダル操作により算出された情報や他のサブシステムから入力された情報に基づいて制動系の制御目標を生成して、旋回系制御サブシステムにおける生成手段は、旋回基本ドライバモデルを用いて操舵操作により算出された情報や他のサブシステムから入力された情報に基づいて旋回系の制御目標を生成する。このとき、生成手段においては、たとえば複数の情報の中のいずれを優先させるのかなどの調停が行なわれる。このようにして、３つのサブシステムに含まれる接続手段を用いて必要な情報を通信して、それぞれの生成手段において必要な制御目標（自己のサブシステムの個々の制御目標に関する情報）を生成することができる。このとき、マスターユニットを有することなく、分散的な制御が可能になり、フェイルセーフ性を高めることができる。また、自律的に動作するので、各制御ユニットおよび処理ユニット単位での開発が可能である。さらにこのような３つのサブシステムに加えて、新規の運転支援機能を付加する際には、新たなサブシステムを追加して、そのサブシステムと従来からあるサブシステムとを通信手段を用いて必要な情報を通信するだけで、新たな機能（たとえば、クルーズコントロールなどの運転支援システム（ＤＳＳ：Driving Support System）や車両運動制御システム（ＶＤＭ：Vehicle Dynamics Management））などを実現できる。その結果、車両の制御目標を一箇所で生成するようなシステムを構成しないで、フェイルセーフ性を向上させるとともに、車両制御機能の追加に容易に対応可能な、車両の統合制御システムを提供することができる。

第２の発明に係る車両の統合制御システムにおいては、第１の発明の構成に加えて、生成手段は、検知された作動要求に関する情報に基づいて、自己のサブシステムの個々の制御目標に関する情報を、複数の情報を調停することにより生成するための調停手段を含む。

第２の発明によると、たとえば、第１の発明のように３つの駆動系制御サブシステム、制動系制御サブシステムおよび旋回系制御サブシステムに加えて、ＤＳＳを実現するサブシステムが、それぞれが自律的かつ並列的に動作するように構成される。このような構成であって、たとえば、ＤＳＳを実現するサブシステムから駆動系制御サブシステムに駆動要求情報が送信されてきた場合、ＤＳＳを実現するサブシステムの調停手段は、運転者の要求以外に入力されたＤＳＳから受信した情報を車両の運動制御に反映させるか否か、反映させるのであればどの程度まで反映させるのかなどを判断したりする調停を実行する。この調停の結果、駆動制御の制御目標が生成される。すなわち、あるサブシステムから他のサブシステムへ通信された情報がそのまま受信側のサブシステムにおいて用いられて運動制御の目標が生成されるのではなく、調停手段により調停されてから、制御目標が生成される。このように、サブシステムは、自律的に動作するので、各サブシステム単位での開発が可能であるとともに、新規の運転支援機能などを付加する際には、サブシステムを追加するのみで実現可能となる。その結果、車両の制御目標を一箇所で生成するようなシステムを構成しないで、フェイルセーフ性を向上させるとともに、車両制御機能の追加に容易に対応可能な、車両の統合制御システムを提供することができる。

第３の発明に係る車両の統合制御システムは、自律的および並列的に動作する少なくとも３つのサブシステムを含む。これらのサブシステムは、少なくとも１つのサブシステムに対する作動要求に関する情報を検知するための検知手段と、自己のサブシステム以外の他のサブシステムと接続するための接続手段と、検知された作動要求に関する情報に基づいて、自己のサブシステムの個々の制御目標に関する情報を、複数の情報を調停することにより、生成するための調停手段とを含む。

第３の発明によると、たとえば、車両の基本動作である「走る」動作に対応する駆動系制御サブシステム、「止まる」動作に対応する制動系制御サブシステム、「曲がる」動作に対応する旋回系制御サブシステムを、それぞれが自律的および並列的に動作可能であるように構成される。これらに加えて、たとえば、高度な運転支援システム（たとえばＤＳＳ）を実現させる場合には、これらの駆動系制御サブシステム、制動系制御サブシステムおよび旋回系制御サブシステムに加えて、高度な運転支援を実現する高度運転支援サブシステムが、さらに自律的かつ並列的に動作するように構成される。このような構成であって、高度運転支援サブシステムから駆動系制御サブシステムに駆動要求情報が送信されてきた場合、高度運転支援サブシステムの調停手段は、運転者の要求以外に入力された高度運転支援サブシステムから受信した情報を車両の運動制御に反映させるか否か、反映させるのであればどの程度まで反映させるのかなどを判断したりする調停を実行する。この調停の結果、駆動制御の制御目標が生成される。すなわち、あるサブシステムから他のサブシステムへ通信された情報がそのまま受信側のサブシステムにおいて用いられて運動制御の目標が生成されるのではなく、調停手段により調停されてから、制御目標が生成される。このように、サブシステムは、自律的に動作するので、各サブシステム単位での開発が可能であるとともに、新規の機能などを付加する際には、サブシステムを追加するのみで実現可能となる。さらにその場合に、サブシステムの通信手段を用いて、サブシステムどうしを接続して、必要な情報を通信することで、サブシステムを容易に追加することができる。このように１つ（たとえば、高度運転支援サブシステム）が動作不良に陥っても、他の３つのサブシステム（駆動系制御サブシステム、制動系制御サブシステムおよび旋回系制御サブシステム）が動作していれば、サブシステムどうしは自律的かつ並列的に動作しているので車両の基本的な動作は維持できる。その結果、車両の制御目標を一箇所で生成するようなシステムを構成しないで、フェイルセーフ性を向上させるとともに、車両制御機能の追加に容易に対応可能な、車両の統合制御システムを提供することができる。

第４の発明に係る車両の統合制御システムにおいては、第２または３の発明の構成に加えて、調停手段は、情報の優先度を決定するための手段を含む。

第４の発明によると、たとえば駆動系制御サブシステムにおいて制御目標を生成する場合において、複数のサブシステムから情報を受信した場合、アクセルペダルの操作量に基づく制御目標値に関する情報と、受信した情報とのいずれを（さらに他のサブシステムから情報を受信した場合も含む）優先させるのかを定める優先度が決定される。決定された優先度を用いて、制御目標が生成されるので、たとえば、運転者によるアクセル操作量に基づく駆動制御の目標を生成するための情報を優先させるのか、高度運転支援サブシステムから受信した駆動制御の目標を生成するための情報を優先させるのかを、適宜決定することができる。

第５の発明に係る車両の統合制御システムにおいては、第２または３の発明の構成に加えて、情報を補正するための手段を含む。

第５の発明によると、たとえば、検知された情報（アクセルペダル開度やブレーキペダル開度）と、他のサブシステムから受信した情報とを調停するために、たとえば重み付け演算処理により制御目標値を補正して、制御目標を生成することができる。

第６の発明に係る車両の統合制御システムにおいては、第２または３の発明の構成に加えて、調停手段は、情報を加工するための手段を含む。

第６の発明によると、たとえば、検知された情報（路面摩擦係数）を他のサブシステムにおいてもその値を使用して調停できるように、リスク度合いなどの情報に加工して、他のサブシステムに出力することができる。このような情報を受信した他のサブシステムにおいては、その情報を加工することなく制御目標の生成に用いることができる。

第７の発明に係る車両の統合制御システムにおいては、第１〜６のいずれかの発明の構成に加えて、サブシステムは、駆動系制御サブシステム、制動系制御サブシステム、および旋回系制御サブシステムである。

第７の発明によると、車両の基本動作である「走る」動作に対応する駆動系制御サブシステム、「止まる」動作に対応する制動系制御サブシステム、「曲がる」動作に対応する旋回系制御サブシステムを、それぞれが自律的および並列的に動作可能であるように構成される。これらに加えて、たとえば、高度な運転支援システムを実現させる場合には、これらのサブシステムに、高度運転支援システムを実現する演算ユニット（サブシステム）を追加するだけでよい。

第８の発明に係る車両の統合制御システムにおいては、第７の発明の構成に加えて、サブシステムは、車両を自動運転または擬似自動運転するために、車両を制御する自動運転サブシステムをさらに含む。

第８の発明によると、３つの基本サブシステム（駆動系制御サブシステム、制動系制御サブシステムおよび旋回系制御サブシステム）に加えて、自動運転サブシステムを加えた。このとき、３つの基本サブシステムも自動運転サブシステムも、自律的かつ並列的に動作しているので、別々に開発が可能であり、容易に機能を付加できる。この付加される機能は、たとえば車両の車種ごとに内容を変更することが容易になる。なお、この擬似自動運転機能は、クルーズコントロール機能およびレーンキープアシスト機能などの自動運転に準ずる機能を含むものである。

第９の発明に係る車両の統合制御システムにおいては、第７の発明の構成に加えて、サブシステムは、車両の挙動状態を安定化させるために、車両を制御する動的安定化サブシステムをさらに含む。

第９の発明によると、車両に装備された各種センサにより車両の挙動状態が検知される。たとえば、車両の前後方向の加速度や横方向の加速度などである。路面の摩擦係数が低くて車両がスリップする傾向を検知していると、動的安定化サブシステムは、車両にスリップさせないように制御目標値に関する情報を生成する。これを駆動系制御サブシステムが受信すると、車両の運転者が操作したアクセルペダル操作量よりも、この受信した情報を調停手段が優先して採用する。そのため、車両の運転者による操作よりも、車両を安定化させることができる制御システムを容易に構成できる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。

＜第１の実施の形態＞
図１を参照して、本発明の実施の形態に係る車両の統合制御システムのブロック図を説明する。この車両の統合制御システムは、内燃機関（エンジン）を駆動源とする車両に搭載されている。なお、駆動源は、エンジンなどの内燃機関に限定されず、電気モータのみやエンジンと電気モータとの組合せであってもよく、電気モータの動力源は、二次電池や燃料電池であってよい。

この車両は、前後左右にそれぞれ車輪１００を備える。図１において「ＦＬ」は左前輪、「ＦＲ」は右前輪、「ＲＬ」は左後輪、「ＲＲ」は右後輪をそれぞれ示す。

この車両は、動力源としてエンジン１４０を搭載している。このエンジン１４０の運転状態は、運転者によるアクセルペダル（車両の駆動に関して運転者が操作する対象の一例である）２００の操作量に応じて電気的に制御される。エンジン１４０の運転状態は、また、必要に応じて、運転者によるアクセルペダル２００の操作（以下、「駆動操作」または「加速操作」という）とは無関係に自動的に制御される。

このようなエンジン１４０の電気制御は、たとえば、図示しないが、エンジン１４０の吸気マニホールド内に配置されたスロットルバルブの開度（すなわち、スロットル開度）の電気制御により実現したり、エンジン１４０の燃焼室に噴射される燃料の量の電気制御により実現することが可能である。

この車両は、左右前輪が転動輪、左右後輪が駆動輪である後輪駆動式である。そのため、エンジン１４０は、トルクコンバータ２２０、トランスミッション２４０、プロペラシャフト２６０およびデファレンシャル２８０と、各後輪とともに回転するドライブシャフト３００とをそれらの順に介して各後輪に連結されている。トルクコンバータ２２０、トランスミッション２４０、プロペラシャフト２６０およびデファレンシャル２８０は、左右後輪に共通の伝達要素である。

トランスミッション２４０は、図示しない自動変速機を備えている。この自動変速機は、エンジン１４０の回転速度をトランスミッション２４０のアウトプットシャフトの回転速度に変速する際の変速比を電気的に制御する。

車両は、運転者により回転操作されるステアリングホイール４４０を備えている。そのステアリングホイール４４０には、操舵反力付与装置４８０により、運転者による回転操作（以下、「操舵」という）に応じた反力が操舵反力として電気的に付与される。その操舵反力の大きさは電気的に制御可能とされている。

左右前輪の向きすなわち前輪舵角は、フロントステアリング装置５００によって電気的に変化させられる。フロントステアリング装置５００は、運転者によりステアリングホイール４４０が回転操作された角度すなわち操舵角に基づいて前輪舵角を制御し、また、必要に応じ、その回転操作とは無関係に自動的に前輪舵角を制御する。すなわち、本実施の形態においては、ステアリングホイール４４０と左右前輪とが機械的には絶縁されているのである。

左右後輪の向きすなわち後輪舵角も、前輪舵角と同様に、リヤステアリング装置５２０によって電気的に変化させられる。

各車輪１００には、その回転を抑制するために作動させられるブレーキ５６０が設けられている。各ブレーキ５６０は、運転者によるブレーキペダル（車両の制動に関して運転者が操作する対象の一例である）５８０の操作量に応じて電気的に制御され、また、必要に応じ、自動的に各車輪１００ごとに個別に制御される。

この車両においては、各車輪１００が、各サスペンション６２０を介して車体（図示しない）に懸架されている。各サスペンション６２０の懸架特性は、個別に電気的に制御可能となっている。

以上のように説明した車両の各構成要素は、それを電気的に作動させるために作動させられる以下のアクチュエータを備えている。
（１）エンジン１４０を電気的に制御するためのアクチュエータ
（２）トランスミッション２４０を電気的に制御するためのアクチュエータ
（３）操舵反力付与装置４８０を電気的に制御するためのアクチュエータ
（４）フロントステアリング装置５００を電気的に制御するためのアクチュエータ
（５）リヤステアリング装置５２０を電気的に制御するためのアクチュエータ
（６）各ブレーキ５６０に個別に関連して設けられ、各ブレーキ５６０により各車輪１００に加えられる制動トルクを個別に電気的に制御するための複数のアクチュエータ
（７）各サスペンション６２０に個別に関連して設けられ、各サスペンション６２０の懸架特性を個別に電気的に制御するための複数のアクチュエータ
図１に示すように、車両の統合制御システムは、以上のように説明した複数のアクチュエータに接続された状態で車両に搭載されている。この運動制御装置は、図示しないバッテリ（車両電源の一例である）から供給される電力により作動させられる。

さらに、これらに加えて、アクセルペダル２００にアクセルペダル反力付与装置を設けて、そのアクセルペダル反力付与装置を電気的に制御するためのアクチュエータを設けるようにしてもよい。

図２に、本実施の形態に係る車両の統合制御システムの制御構造を表わす概念図を示す。この車両の統合制御システムは、車両の基本動作である「走る」動作に対応する駆動系制御サブシステム、「止まる」動作に対応する制動系制御サブシステムおよび「曲がる」動作に対応する旋回系制御サブシステムから構成されるサブシステム１（基本制御機能）と、ＶＤＭなどの車両における動的運動制御などを行なうサブシステム２（車両の安定化制御機能）、ＤＳＳなどの車両の運転支援などを行なうサブシステム３（運転支援機能）から構成される。

サブシステム１における駆動系制御サブシステムにおいては、検知された運転者の要求であるアクセルペダル操作やマニュアルモード操作に基づいて、駆動基本ドライバモデルを用いてアクセルペダル操作などの運転者の操作に対応する駆動系の制御目標が生成されて、アクチュエータが制御される。

駆動系制御サブシステムの要求部において、運転者のアクセルペダル開度などを検知するための検知センサからの入力信号が、駆動基本モデルを用いて解析されて、目標前後加速度Ｇｘ^*（ＤＲＶ０）が算出される。駆動系制御サブシステムの調停部において、目標前後加速度Ｇｘ^*（ＤＲＶ０）から目標駆動トルクτｘ^*（ＤＲＶ０）が算出される。この調停部において、目標駆動トルクτｘ^*（ＤＲＶ０）とサブシステム２から入力された情報（目標駆動トルクτｘ^*（ＤＲＶ））との間で調停され、いずれかを選択したり、双方の値に基づき演算したりして、目標駆動トルクτｘ^*（ＤＲＶ）が算出される。この目標駆動トルクτｘ^*（ＤＲＶ）を発現するようにエンジン１００のアクチュエータやトランスミッション２４０のアクチュエータが制御される。

サブシステム１における制動系制御サブシステムにおいては、検知された運転者の要求であるブレーキペダル操作に基づいて、制動基本ドライバモデルを用いてブレーキペダル操作などの運転者の操作に対応する制動系の制御目標が生成されて、アクチュエータが制御される。

制動系制御サブシステムの要求部において、運転者のブレーキペダル開度などを検知するための検知センサからの入力信号が、制動基本モデルを用いて解析されて、目標前後加速度Ｇｘ^*（ＢＲＫ０）が算出される。制動系制御サブシステムの調停部において、目標前後加速度Ｇｘ^*（ＢＲＫ０）から目標駆動トルクτｘ^*（ＢＲＫ０）が算出される。この調停部において、目標駆動トルクτｘ^*（ＢＲＫ０）とサブシステム２から入力された情報（目標駆動トルクτｘ^*（ＢＲＫ））との間で調停され、いずれかを選択したり、双方の値に基づき演算したりして、目標駆動トルクτｘ^*（ＢＲＫ）が算出される。この目標駆動トルクτｘ^*（ＢＲＫ）を発現するようにブレーキ５６０のアクチュエータが制御される。

サブシステム１における旋回系制御サブシステムにおいては、検知された運転者の要求であるステアリング操作に基づいて、旋回基本ドライバモデルを用いてステアリング操作などの運転者の操作に対応する旋回系の制御目標が生成されて、アクチュエータが制御される。

旋回系制御サブシステムの要求部において、運転者のステアリング操作角度などを検知するための検知センサからの入力信号が、旋回基本モデルを用いて解析されて、目標タイヤ角が算出される。旋回系制御サブシステムの調停部において、目標タイヤ角とサブシステム２から入力された情報（タイヤ角Δ）との間で調停され、いずれかを選択したり、双方の値に基づき演算したりして、目標タイヤ角が算出される。この目標タイヤ角を発現するようにステアリングフロントステアリング装置５００およびリヤステアリング装置５２０のアクチュエータが制御される。

このようなサブシステム１においては、サブシステム２およびサブシステム３に、情報が出力される。たとえば、駆動基本ドライバモデル、制動基本ドライバモデルおよび旋回基本ドライバモデルからドライバ意思を表わす情報が、サブシステム３の要求部に出力される。また、駆動基本ドライバモデル、制動基本ドライバモデルおよび旋回基本ドライバモデルの出力値である、目標前後加速度Ｇｘ^*（ＤＲＶ０）、目標前後加速度Ｇｘ^*（ＢＲＫ０）およびタイヤ角がサブシステム２の調停部に出力される。また、駆動系制御サブシステムの調停部および制動系制御サブシステムの調停部から、駆動アベイラビリティおよび制動アベイラビリティがサブシステム２の調停部に出力される。

サブシステム１における運転者の操作情報を含む各種の情報が、この共有情報（この共有情報は、共有信号とも記載する）として記憶される。共有情報として、ヨーレートγ、前後方向車体速度Ｖｘ、前後加速度Ｇｘ、横加速度Ｇｙ、路面摩擦係数μなどがある。これらの共有情報は、サブシステム１〜３の要求部に入力される。

サブシステム２は、様々な車両の運動状態を安定化させる機能を実現する。このサブシステム２および後述するサブシステム３は、前述のサブシステム１による基本車両制御機能に付加される機能を実現する。

サブシステム２は、その要求部に、旋回からの前後ドライバモデルと、前回ドライバモデルとを含む。共有情報およびサブシステム１から入力されたタイヤ角（旋回系制御サブシステムの旋回基本ドライバモデルで算出されたタイヤ角）を、旋回からの前後ドライバモデルを用いて解析して、目標前後加速度Ｇｘ１^*を算出する。また、共有情報およびサブシステム１から入力されたタイヤ角（旋回系制御サブシステムの旋回基本ドライバモデルで算出されたタイヤ角）を、旋回ドライバモデルを用いて解析して、目標横加速度Ｇｙ^*および目標ヨーレートγ^*を算出する。サブシステム２の要求部にて算出された情報は、調停部に入力される。

サブシステム２の調停部は、調停処理部と、３自由度調停部と、路面状態判定部と、運動状態からの制限および変換部と、制駆動ステア分配部と、変換部と、４輪制駆動分配部と、分配および変換部とを含む。

調停処理部は、サブシステム３の調停部から入力された運転支援機能を実現する目標前後加速度Ｇｘ^*（ＤＳＳ）と、サブシステム１の駆動系制御サブシステムの駆動基本ドライバモデルで算出された目標前後加速度Ｇｘ^*（ＤＲＶ０）と、サブシステム１の制動系制御サブシステムの制動基本ドライバモデルで算出された目標前後加速度Ｇｘ^*（ＢＲＫ０）との間で、調停処理を行なう。このとき、サブシステム１の駆動系制御サブシステムの調停部から入力された駆動アベイラビリティおよびサブシステム１の制動系制御サブシステムの調停部から入力された制動アベイラビリティが用いられる。この調停処理部における調停処理の結果、３自由度調停部に目標前後加速度Ｇｘ０^*が出力される。また、前後Ｇアベイラビリティがサブシステム３の要求部に出力される。

３自由度調停部は、要求部から入力された目標前後加速度Ｇｘ１^*と、目標横加速度Ｇｙ^*および目標ヨーレートγ^*と、調停処理部から入力された目標前後加速度Ｇｘ０^*と、サブシステム３の調停部から入力された目標前後加速度Ｇｘ^*（ＤＳＳ）との間で調停処理が行なわれる。この３自由度調停部における調停処理の結果、運動状態からの制限および変換部に、目標前後加速度Ｇｘ^*、目標横加速度Ｇｙ^*、目標ヨーレートγ^*、目標車体横滑り角β^*、車体横速度の微分目標値ｄＶｙ^*が出力される。

共有情報の１つである路面の摩擦抵抗係数（μ値）と車輪速度Ｖｗとサブシステム１の旋回系制御サブシステムの旋回基本ドライバモデルから出力されたタイヤ角とが、路面状態判定部に入力される。路面状態判定部においては入力されたこれらの値に基づいて、演算を実行し、路面抵抗値であるμ値を運動状態からの制限および変換部に出力する。

運転状態からの制限および変換部においては、３自由度調停部から出力された目標前後加速度Ｇｘ^*、目標横加速度Ｇｙ^*、目標ヨーレートγ^*、目標車体横滑り角β^*、および車体横速度の微分目標値ｄＶｙ^*と、路面状態判定部から入力されたμ値とに基づいて演算を実行し、目標前後方向の力であるＦｘ^*、目標横方向の力であるＦｙ^*およびｚ軸まわり目標モーメントＭ^*を制駆動ステア分配部に出力する。また、運動状態からの制限および変換部からサブシステム３に旋回を加味した運動の前後値Ｇの上下限がアベイラビリティとして出力される。

制駆動ステア分配部においては、運動状態からの制限および変換部から出力された目標前後方向の力Ｆｘ^*、目標横方向の力Ｆｙ^*およびｚ軸まわり目標モーメントＭ^*に基づいて制動系と駆動系とステアリング系との分配処理を実行し、変換部にタイヤ角Δを出力し、四輪制駆動分配部に目標前後方向の力Ｆｘ^*およびｚ軸まわり目標モーメントＭ^*を出力する。四輪制駆動力分配部においては、制駆動ステア分配部から入力された車両前後方向の力Ｆｘ^*およびｚ軸まわり目標モーメントＭ^*とに基づいて演算を実行し分配および変換部に演算結果を出力する。

サブシステム２の変換部により出力されたタイヤ角Δはサブシステム１の調停部に出力される。サブシステム２の分配および変換部から出力された目標制駆動トルクτｘ^*（ＤＲＶ）はサブシステム１の駆動系制御サブシステムの調停部に入力される。また、サブシステム２の分配および変換部から出力された目標制駆動トルクτｘ^*（ＢＲＫ）はサブシステム１の制動系サブシステムの調停部に出力される。

サブシステム３においては、その要求部に共有情報および環境情報が入力される。また、サブシステム１の基本駆動ドライバモデル、制動基本ドライバモデル、旋回基本ドライバモデルからドライバ意思を表わす情報が入力される。要求部において処理が実行され車間距離などに基づいて、たとえば、アダブティブクルーズコントロールを実現するための情報が調停部に出力される。また、サブシステム３の要求部においては、サブシステム２の調停部から前後Ｇアベイラビリティが入力されるとともに、サブシステム２の運動状態からの制限および変換部から旋回を加味した運動の前後Ｇの上下限値（アベイラビリティ）が入力される。

サブシステム３の要求部から出力された情報に基づいて、サブシステム３の調停部は、運転支援部と介入制御部とにより、演算が実行される。運転支援部において目標前後化速度Ｇｘ^*（ＤＳＳ）がサブシステム２の調停部に出力される。また介入制御部からサブシステム２の３自由度調停部に目標前後化速度Ｇｘ^*（ＤＳＳ）が出力される。このサブシステム３は、擬似的な自動運転を実現するするアダブティブクルーズコントローラなどである。このアダブティブククルーズコントローラには、前方走行車両との車間距離を一定に保つ機能や、車両走行中のレーンを維持する機能などを有する。

図３〜図５に、図２に示す車両の統合制御システムの実現構造を表わす図を示す。図３にサブシステム３の実現構造を、図４にサブシステム２の実現構造を、図５にサブシステム１の実現構造をそれぞれ示す。

図３に示すように、サブシステム３は、前述の図２で示した制御構造を実現する構造を有する。サブシステム３の調停器には、クルーズコントロール制御部を始めとする駆動系の制御を実行する制御部からＧｘ要求やＧｘアベイラビリティ問合せが入力される。

図３に示す調停器においては、入力されたＧｘ指令（Ｇｘ＿ｓｙｓ１）やＧｘアベイラビリティ（Ｇｘ＿ａｖｂ）などに基づいて、サブシステム２に出力される、Ｇｘ指令やＧｘアベイラビリティ問合せが演算される。

図４に示すように、サブシステム２の調停器には、旋回からの駆動ドライバモデルからＧｘ要求（Ｇｘ＿ｄｒｖ１）や、Ｇｘアベイラビリティ問合せが入力される。またサブシステム２の調停器には旋回ドライバモデルからＧｙ要求（Ｇｙ＿ｄｒｖ２）、γ要求（γ＿ｄｒｖ）、Ｇｙアベイラビリティ（Ｇｙ＿ａｖｂ）問合せおよびγアベイラビリティ（γ＿ａｖｂ）問合せが入力される。

サブシステム２の調停器においては、サブシステム３から入力された、Ｇｘ指令およびＧｘアベイラビリティ（Ｇｘ＿ａｖｂ）問合せ、ならびに、サブシステム２内で入力されたＧｘ要求、Ｇｙ要求、γ要求、タイヤ角要求およびＧｘアベイラビリティ問合せ、Ｇｙアベイラビリティ問合せ、γアベイラビリティ問合せに基づいて演算を実行し、サブシステム１の駆動系の調停器である駆動調停器、制動系の調停器である制動調停器、ステアリング系の調停器であるステアリング調停器に出力する指令値を算出する。

このとき、サブシステム２の調停器からサブシステム１の駆動調停器へは、駆動トルク指令（τａ）および駆動トルクアベイラビリティ（τａ＿ａｖｂ）問合せが出力される。サブシステム２の調停器からサブシステム１の制動調停器へは制動トルク指令（τｂ）および制動トルクアベイラビリティ（τｂ＿ａｖｂ）問合せが出力される。サブシステム２の調停器からサブシステム１のステアリング調停器へは、タイヤ角指令Δおよびタイヤ角アベイラビリティ（Δ＿ａｖｂ）問合せが出力される。

図５に示すように、サブシステム１は、前述の説明のように、駆動制御系のサブシステム、制動制御系のサブシステム、ステアリング制御系のサブシステムを含む。図５に示すように、それぞれのサブシステムにおいては、駆動調停器、制動調停器およびステアリング調停器を含む構成を有する。

図５に示すように駆動調停器へは、駆動基本ドライバモデルからＧｘ要求（Ｇｘ＿ｄｒｖ３）およびＧｘアベイラビリティ（Ｇｘ＿ａｖｂ）問合せと、サブシステム２の調停器からＧｘ要求（Ｇｘ＿ａ）およびＧｘアベイラビリティ（Ｇｘ＿ａｖｂ）問合せが入力される。駆動調停器においては基本駆動ドライバモデルから入力された運転者の要求とサブシステム２の調停器から入力された運転者の操作要求以外の情報とに基づいて駆動に関する目標値を調停して、パワートレーン制御部に駆動トルク指令（τａ＿ｏｕｔ）および駆動トルクアベイラビリティ（τａ＿ａｖｂ）問合せを出力する。

パワートレーン制御部においては、実駆動トルクが駆動トルク指令（τａ＿ｏｕｔ）になるようにパワートレーン（エンジン１００およびトランスミッション２４０）が制御される。また、駆動調停器からサブシステム２の調停器に、Ｇｘ要求（Ｇｘ＿ａ）およびＧｘアベイラビリティ（Ｇｘ＿ａｖｂ）回答が出力される。

サブシステム１の制動制御系サブシステムの制動調停器には、制動基本ドライバモデルからＧｘ要求およびＧｘアベイラビリティ問合せが入力される。また、制動調停器にはサブシステム２の調停器から制動トルク指令（τｂ）および制動トルクアベイラビリティ（τｂ＿ａｖｂ）問合せが入力される。制動調停器においてはこれら入力された運転者の操作に基づく情報と、運転者の操作以外に基づく情報とに基づいて、これらの情報を調停して制動トルク指令（τｂ＿ｏｕｔ）および制動トルクアベイラビリティ（τｂ＿ａｖｂ）問合せをブレーキ制御部に出力する。ブレーキ制御部、制動調停器から出力された制動トルク指令（τｂ＿ｏｕｔ）を実現するように実制動トルクが制御される。このとき、ホイールブレーキが制御されたり、さらにはハイブリッド車両などにおいてはモータジェネレータなどによる回生発電量を多くするように制御される。また、制動調停器からサブシステム２の調停器に、Ｇｘ要求（Ｇｘ＿ｂ）およびＧｘアベイラビリティ（Ｇｘ＿ａｖｂ）回答が出力される。

サブシステム１のステアリング系サブシステムのステアリング調停器には、旋回基本ドライバモデルからタイヤ角要求およびタイヤ角アベイラビリティ問合せが入力される。また、ステアリング調停器にはサブシステム２の調停器からタイヤ角指令（Δ）およびタイヤ角アベイラビリティ（Δ＿ａｖｂ）問合せが入力される。ステアリング調停器はこれら入力された情報を調停して、タイヤ角指令（Δ＿ｏｕｔ）およびタイヤ角アベイラビリティ（Δ＿ａｖｂ）問合せをステアリング制御部に出力する。ステアリング制御部は、入力されたタイヤ角指令（Δ＿ｏｕｔ）を実現するように実タイヤ角を制御する。また、ステアリング調停器からサブシステム２の調停器に、タイヤ角要求Δが出力される。

以上のような車両の統合制御システムの制御構造ならびにその実現構造を有するそれぞれのサブシステムにおいて実行されるプログラムの制御構造についてフローチャートを用いて説明する。

図６を参照して、サブシステム３のクルーズコントロール制御を実現するプログラムの制御構造について説明する。

ステップ（以下、ステップをＳと略す。）１００にて、サブシステム３のクルーズコントロール制御部には、サブシステム３調停器からＧｘアベイラビリティ（Ｇｘ＿ａｖｂ）が入力される。Ｓ１１０にて、クルーズコントロール制御部は、入力されたＧｘアベイラビリティ（Ｇｘ＿ａｖｂ）および環境情報や共有情報などに基づいて、クルーズコントロール制御要求（Ｇｘ＿ＡＣＣ）を生成する。この生成されたクルーズコントロール制御要求（Ｇｘ＿ＡＣＣ）は、サブシステム３の調停器に入力される。

図７を参照して、サブシステム３の調停器において実行されるプログラムの制御構造について説明する。

Ｓ２００にて、サブシステム３の調停器には、クルーズコントロール制御部からクルーズコントロール制御要求（Ｇｘ＿ＡＣＣ）が入力される。Ｓ２１０にて、サブシステム３の調停器には他の制御要求（Ｇｘ要求）が入力される。このとき、たとえば、事前衝突回避制御システムからの制御要求などが入力される。

Ｓ２２０にて、サブシステム３の調停器は、サブシステム２の調停器からＧｘアベイラビリティ（Ｇｘ＿ａｖｂ）が入力される。Ｓ２３０にて、サブシステム３の調停器は、クルーズコントロール制御要求（Ｇｘ＿ＡＣＣ）、他の制御要求（Ｇｘ要求）の調停処理によりＧｘ指令（Ｇｘ＿ｓｙｓ１）を生成する。このとき、たとえば、衝突防止システムからのＧｘ要求を優先させる判断が行われることなどにより、調停処理が実行される。

図８を参照して、サブシステム２の旋回要求生成処理について説明する。

Ｓ３００にて、サブシステム２の旋回ドライバモデルには、サブシステム２の調停器から車両横加速度Ｇｙ、ヨーレートγの各アベイラビリティ（Ｇｙ＿ａｖｂ、γ＿ａｖｂ）が入力される。Ｓ３１０にて、旋回ドライバモデルは、ドライバモデルを用いて、旋回ドライバモデル要求（Ｇｙ＿ｄｒｖ２、γ＿ｄｒｖ）を生成する。生成された旋回ドライバモデル要求（Ｇｙ＿ｄｒｖ２、γ＿ｄｒｖ）は、調停器に出力される。なお、図８に示す旋回ドライバモデルにおける旋回要求生成は、旋回からの前後ドライバモデルにおいても同じようなプログラムが実行されるので、ここでは詳細な説明は繰返さない。

図９を参照して、サブシステム２の調停器において実行されるプログラムの制御構造について説明する。

Ｓ４００にて、サブシステム２の調停器には、サブシステム１からＧｘ指令（Ｇｘ＿ｓｙｓ１）が入力される。Ｓ４１０にて、サブシステム２の調停器には、旋回からの前後ドライバモデル要求（Ｇｘ＿ｄｒｖ１）が入力される。Ｓ４２０にて、サブシステム２の調停器には、旋回ドライバモデルから旋回ドライバモデル要求（Ｇｙ＿ｄｒｖ２、γ＿ｄｒｖ）が入力される。

Ｓ４３０にて、サブシステム２の調停器には、サブシステム１の各調停器から、駆動トルク、制動トルク、タイヤ角の各アベイラビリティ（τａ＿ａｖｂ、τｂ＿ａｖｂ、Δ＿ａｖｂが入力される。

Ｓ４４０にて、サブシステム２の調停器は、Ｇｘ指令（Ｇｘ＿ｓｙｓ１）、前後ドライバモデル要求（Ｇｘ＿ｄｒｖ１）、旋回ドライバモデル要求（Ｇｙ＿ｄｒｖ２、γ＿ｄｒｖ）の調停処理と車両運動安定化演算処理とを実行する。この調停処理と車両運動安定化演算処理とにより、駆動トルク要求（τａ）、制動トルク要求（τｂ）、タイヤ角要求（Δ）が生成される。この生成された駆動トルク要求（τａ）は、サブシステム１の駆動調停器へ出力される。制動トルク要求（τｂ）はサブシステム１の制動調停器に出力される。タイヤ角要求（Δ）はサブシステム１のステアリング調停器に出力される。

図１０を参照して、サブシステム１の駆動調停器において実行されるプログラムの制御構造について説明する。

Ｓ５００にて、サブシステム１の駆動調停器には、サブシステム２の各調停器からＧｘアベイラビリティ（Ｇｘ＿ａｖｂ）が入力される。Ｓ５１０にて、サブシステム１の駆動調停器には、駆動基本ドライバモデル要求（Ｇｘ＿ｄｒｖ３）が入力される。これは、サブシステム１の駆動制御系サブシステムの駆動基本ドライバモデルから駆動調停器に入力される。

Ｓ５２０にて、サブシステム１の駆動調停器は、サブシステム２の各調停器へ出力するＧｘ要求（Ｇｘ＿ａ）を生成する。生成されたＧｘ要求（Ｇｘ＿ａ）は、サブシステムの各調停器へ出力される。

Ｓ５３０にて、サブシステム１の駆動調停器には、サブシステム２から、駆動トルク要求（τａ）が入力される。Ｓ５４０にて、サブシステム１の駆動調停器は、駆動基本ドライバモデル要求（Ｇｘ＿ｄｒｖ３）、サブシステム２からの駆動トルク要求（τａ）とを調停処理により、パワートレーンへの要求（τａ＿ｏｕｔ）を生成する。生成された要求（τａ＿ｏｕｔ）は、パワートレーン制御部へ出力される。

図１１を参照して、サブシステム１の駆動基本ドライバモデルにおいて実行される旋回要求生成処理のプログラムの制御構造について説明する。

Ｓ６００にて、駆動基本ドライバモデルには、駆動調停器からＧｘアベイラビリティ（Ｇｘ＿ａｖｂ）が入力される。Ｓ６１０にて、駆動基本ドライバモデルは、入力されたＧｘアベイラビリティ（Ｇｘ＿ａｖｂ）を用いて、旋回ドライバモデル要求（Ｇｘ＿ｄｒｖ３）を生成する。生成された旋回ドライバモデル要求（Ｇｘ＿ｄｒｖ３）は、駆動調停器に出力される。

図１２を参照して、サブシステム１のパワートレーン制御部において実行されるプログラムの制御構造について説明する。

Ｓ７００にて、パワートレーン制御部には、駆動調停器から駆動トルク指令（τａ＿ｏｕｔ）が入力される。

Ｓ７１０にて、駆動調停器は、駆動トルク指令（τａ＿ｏｕｔ）を実現するための制御を実行する。このとき、パワートレーン制御部は、エンジン１４０およびトランスミッション２４０を制御して、駆動トルク指令（τａ＿ｏｕｔ）が実現されるように制御する。以上のようにして、本実施の形態に係る車両の統合制御システムによると、サブシステムを構成する構成要素として要求部と調停部と出力部とを含むようにした。また、車両の各種情報を共有情報とて記憶させた。要求部において共有情報に基づいて個々の制御要求を演算し、調停部においては複数の要求部からの要求、および他のサブシステムからの要求を調停して最終的に１つの要求としてまとめ、出力部は、調停部からの要求に従って他のサブシステムなどに出力する機能を有する。共有情報は、要求部などで利用可能な制御システム全体で共有すような情報を記憶させた。要求部で調停部および出力部からなる機能単位をサブシステム１〜３として提示し（サブシステム１は、さらに駆動系制御サブシステム、制動系制御サブシステムおよび旋回系制御サブシステムの３つのサブシステムを含む）、このサブシステムを組合せて全体の機能を実現している。各サブシステムは自律的に動作しており、調停部の間における情報の通信で、自らのサブシステムを動作させることができる。

このような構成としたため、たとえば、自動運転機能などの高度の機能を追加する場合には、その機能を有するサブシステムを追加することのみで（従来からあるサブシステムを修正することなく）実現することができる。すなわち、サブシステム１、サブシステム２に加えて、クルーズコントロールシステムを実現するサブシステム３を追加する場合には、サブシステム１およびサブシステム２のシステム構成を何ら変更することなく、サブシステム３を追加するのみでよい。すなわち、インクリメンタルに機能向上が可能である。

なお、この場合、従来から存在するサブシステム１およびサブシステム２で変更する部位は、調停部のみでかまわない。また、自律的かつ分散的に動作するサブシステムとしたため、１つのサブシステムの機能が失われた場合であっても、すべての機能が失われることがない。たとえば、サブシステム３または／およびサブシステム２がフェール等で機能を失った場合であっても、サブシステム１が正常に動作していれば、車両として安全に走行することが可能である。

さらに、自律的かつ分散的に動作するサブシステムで構築される本実施の形態に係る車両の統合制御システムは、分散制御技術との親和性が良好である。分散制御技術とは、機能の物理的な配置に制約されることなく機能を実現する技術である。本実施の形態に係る車両の統合制御システムにおいては、要求、調停、出力の独立性が高いこと、およびサブシステムどうしの独立性が高いことにより、実装のＥＣＵの間を超えて、自由に機能配置構造（機能アーキテクチャ）を変更することができる。すなわち、初めからアーキテクチャを固定的に考える必要はなく、ハードウェア構成が決定した後においても、自由にアーキテクチャを変更することができる。たとえば、あるＥＣＵにおける要求部を、別のＥＣＵの調停部に接続し、さらに別のＥＣＵの出力部に接続するということを行なうことにより、ＥＣＵの間を超えたサブシステムの構築が可能になる。

なお、上述したように、各サブシステムの調停器間で適宜情報が通信されるが、この情報を各サブシステムで共通して使用できるように加工しておくと、各サブシステムの調停器において、それぞれの調停用に情報を加工する必要がなくなるので、好ましい。

＜第２の実施の形態＞
以下、本発明の第２の実施の形態に係る車両の統合制御システムについて説明する。図１３に本実施の形態に係る車両の統合制御システムの制御構造を示す。この図１３は、図２に対応する図である。

図１３に示すように、車両の統合は、駆動系制御ユニットとしての主制御系（１）、制動系制御ユニットとしての主制御系（２）および旋回系制御ユニットとしての主制御系（３）の、３つの基本制御ユニットから構成される。

駆動系制御ユニットである主制御系（１）においては、検知された運転者の要求であるアクセルペダル操作に基づいて、駆動基本ドライバモデルを用いてアクセルペダル操作に対応する駆動系の制御目標が生成されて、アクチュエータが制御される。主制御系（１）においては、運転者のアクセルペダル開度を検知するための検知センサからの入力信号を駆動基本モデルを用いて解析して目標前後加速度Ｇｘ^*（ＤＲＶ０）を算出する。主制御系（１）においては、アドバイザユニットからの情報に基づいて、目標前後加速度Ｇｘ^*（ＤＲＶ０）が補正機能ブロックで補正される。さらに、主制御系（１）においては、エージェントユニットからの情報に基づいて、目標前後加速度Ｇｘ^*（ＤＲＶ０）が調停機能ブロックで調停される。さらに、主制御系（１）においては、主制御系（２）との間で駆動トルクと制動トルクが分配されて、駆動側の目標駆動トルクτｘ^*（ＤＲＶ０）が算出される。さらに、主制御系（１）においては、サポータユニットからの情報に基づいて、目標駆動トルクτｘ^*（ＤＲＶ０）が調停機能ブロックで調停され、目標駆動トルクτｘ^*（ＤＲＶ）が算出される。この目標駆動トルクτｘ^*（ＤＲＶ）を発現するようにエンジン１００のアクチュエータが制御される。

制動系制御ユニットである主制御系（２）においては、検知された運転者の要求であるブレーキペダル操作に基づいて、制動基本ドライバモデルを用いてブレーキペダル操作に対応する制動系の制御目標が生成されて、アクチュエータが制御される。

制動系制御ユニットである主制御系（２）においては、検知された運転者の要求であるブレーキペダル操作に基づいて、制動基本ドライバモデルを用いてブレーキペダル操作に対応する制動系の制御目標が生成されて、アクチュエータが制御される。主制御系（２）においては、運転者のブレーキペダル開度を検知するための検知センサからの入力信号を制動基本モデルを用いて解析して目標前後加速度Ｇｘ^*（ＢＲＫ０）を算出する。主制御系（２）においては、アドバイザユニットからの情報に基づいて、目標前後加速度Ｇｘ^*（ＢＲＫ０）が補正機能ブロックで補正される。さらに、主制御系（１）においては、エージェントユニットからの情報に基づいて、目標前後加速度Ｇｘ^*（ＢＲＫ０）が調停機能ブロックで調停される。さらに、主制御系（２）においては、主制御系（１）との間で駆動トルクと制動トルクとが分配されて制動側の目標制動トルクτｘ^*（ＢＲＫ０）が算出される。さらに、主制御系（２）においては、サポータユニットからの情報に基づいて、目標制動トルクτｘ^*（ＢＲＫ０）が調停機能ブロックで調停され、目標制動トルクτｘ^*（ＢＲＫ）が算出される。この目標制動トルクτｘ^*（ＢＲＫ）を発現するようにブレーキ５６０のアクチュエータが制御される。

旋回系制御ユニットである主制御系（３）においては、検知された運転者の要求であるステアリング操作に基づいて、旋回基本ドライバモデルを用いてステアリング操作に対応する旋回系の制御目標が生成されて、アクチュエータが制御される。

旋回系制御ユニットである主制御系（３）においては、検知された運転者の要求であるステアリング操作に基づいて、旋回基本ドライバモデルを用いてステアリング操作に対応する旋回系の制御目標が生成されて、アクチュエータが制御される。主制御系（３）においては、運転者のステアリング角度を検知するための検知センサからの入力信号を旋回基本モデルを用いて解析して目標タイヤ角を算出する。主制御系（３）においては、アドバイザユニットからの情報に基づいて、目標タイヤ角が補正機能ブロックで補正される。さらに、主制御系（３）においては、エージェントユニットからの情報に基づいて、目標タイヤ角が調停機能ブロックで調停される。さらに、主制御系（３）においては、サポータユニットからの情報に基づいて、目標タイヤ角が調停機能ブロックで調停され、目標タイヤ角が算出される。この目標タイヤ角を発現するようにフロントステアリング装置５００およびリヤステアリング装置５２０のアクチュエータが制御される。

さらに、この車両の統合制御システムにおいては、このような自律的に動作する、３つの主制御系（１）（駆動系制御ユニット）と、主制御系（２）（制動系制御ユニット）と、主制御系（３）（旋回系制御ユニット）とに並列的に３つの処理ユニットを有する。第１の処理ユニットはアドバイザ機能を有するアドバイザユニットであって、第２の処理ユニットはエージェント機能を有するエージェントユニットであって、第３の処理ユニットはサポータ機能を有するサポータユニットである。

アドバイザユニットは、たとえば、車両の周囲の環境情報または運転者に関する情報に基づいて、各主制御系において用いられる情報を生成して、各主制御系に出力する。エージェントユニットは、予め定められた挙動を車両に実現させるために各主制御系において用いられる情報を生成して、各主制御系に出力する。サポータユニットは、現在の車両の動的状態に基づいて、各主制御系において用いられる情報を生成して、各主制御系に出力する。各主制御系においては、アドバイザユニット、エージェントユニットおよびサポータユニットから入力されたこれらの情報（運転者の要求以外の情報）を車両の運動制御に反映させるか否か、反映させるのであればどの程度まで反映させるのかなどを判断したり、制御目標を補正したり、各制御ユニット間において情報を通信したりする。各主制御系は、自律的に動作しているので、最終的にそれぞれの制御ユニットで、検知した運転者の操作情報、アドバイザユニット、エージェントユニットおよびサポータユニットから入力された情報、各主制御系間で通信された情報により算出された最終的な駆動目標、制動目標および旋回目標に基づいて、パワートレーンのアクチュエータ、主ブレーキのアクチュエータおよびステアリングのアクチュエータを制御する。

さらに詳しくは、アドバイザユニットは、車両の周囲の環境情報として車両が走行中路面の摩擦抵抗値（μ値）や外気温などに基づいて車両の動作特性に対するリスクの度合いを表わす情報を生成したり、運転者を撮像して運転者の疲労状況に基づく運転者の操作に対するリスクの度合いを表わす情報を生成したりする。そのリスクの度合いを表わす情報が、各主制御系に出力される。このリスクの度合いを表わす情報は、どの主制御系でも使用できるようにアドバイザユニットで処理されている。各主制御系においては、アドバイザユニットから運転者の要求以外に入力されたリスクに関する情報を車両の運動制御に反映させるか否か、反映させるのであればどの程度まで反映させるのかなどの処理が行なわれる。

さらに詳しくは、エージェントユニットは、車両を自動的に運転する自動運転機能を実現するための情報を生成する。その自動運転機能を実現するための情報が、各主制御系に出力される。各主制御系においては、処理ユニットから運転者の要求以外に入力された自動運転機能を実現するための情報を車両の運動制御に反映させるか否か、反映させるのであればどの程度まで反映させるのかなどの処理が行なわれる。

さらに詳しくは、サポータユニットは、現在の車両の動的状態を把握して、各主制御系における目標値を修正するための情報を生成する。その目標値を修正するための情報が、各主制御系に出力される。各主制御系においては、処理ユニットから運転者の要求以外に入力された動的状態に基づく目標値を修正するための情報を車両の運動制御に反映させるか否か、反映させるのであればどの程度まで反映させるのかなどの処理が行なわれる。

図２に示すように、主制御系（１）、主制御系（２）および主制御系（３）の基本制御ユニット、アドバイザユニット、エージェントユニットおよびサポータユニットの支援ユニットは、いずれも自律的に動作するように構成されている。主制御系（１）をＰＴ（Power Train）系と、主制御系（２）をＥＣＢ（Electronic Controlled Brake）系と、主制御系（３）をＳＴＲ（Staring）系と記載し、アドバイザユニットの一部とエージェントユニットの一部とをＤＳＳ（Driving Support System）系と記載し、アドバイザユニットの一部とエージェントユニットの一部とサポータユニットの一部とをＶＤＭ（Vehicle Dynamics Management）系と記載している。

図１４〜図１６に、この図１３に示す車両の統合制御システムを実現する場合の実現構造を示す。この図１４〜図１６は、図３〜図５に対応する図である。

本発明に係る車両の統合制御システムにおいては、自律的かつ並列的に動作する複数のサブシステムで構成され、そのサブシステムには、それぞれ調停機能を有する調停部を有する。図１と図１３とは、異なる制御構造を有するものであるが、図３〜図５は、図１４〜図１６とを比較するとわかるように、制御構造の異なりを調停器の違いとして実現したものである。すなわち、各サブシステムにおいては、各種情報から車両の駆動系、制動系および旋回系に対する要求を生成する要求部と、各サブシステムの要求部で生成された要求を調停する調停部と、調停された目標値を出力する出力部とから構成した。これらの要求部、調停部および出力部は、ソフトウェアで実現されるソフトウェアモジュールで実現している。

このような構成を有するので、図２に示す制御構造を、図１３に示す制御構造に変更する場合であっても、同じ要求部、同じ出力部を用いて、調停部を変更するのみで、異なる制御構造を実現することができる。これは、各サブシステムにおいて、制御機能を、要求部、調停部、出力部という３つに分割する場合、一般的には、これらを適切に分割するための基準は、一義的に決定されやすい。このなかでも、要求部と出力部とは、異なるサブシステム間においてもある程度同じ機能を有するので、固定的な機能単位として処理できる可能性が高い。逆に、調停部のロジックや調停部どうしの結合の方法を変更することにより、制御構造の大きな変更（図２を図１３のように変更）に対応することができる。すなわち、一旦、要求部、調停部および出力部に適切に分割してシステムを構築してしまうと、その後の変更は、調停部、調停部どうしの接続等、調停部に関する変更のみで対応が可能となり、容易にシステム変更できることになる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の第１の実施の形態に係る車両の統合制御システムが搭載された車両の平面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る車両の統合制御システムの制御構造を示す概念図である。 本発明の第１の実施の形態に係る車両の統合制御システムの実現構造を示す図（その１）である。 本発明の第１の実施の形態に係る車両の統合制御システムの実現構造を示す図（その２）である。 本発明の第１の実施の形態に係る車両の統合制御システムの実現構造を示す図（その３）である。 図３のサブシステム３において実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャート（その１）である。 図３のサブシステム３において実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャート（その２）である。 図４のサブシステム２において実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャート（その１）である。 図４のサブシステム２において実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャート（その２）である。 図５のサブシステム１において実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャート（その１）である。 図５のサブシステム１において実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャート（その２）である。 図５のサブシステム１において実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャート（その３）である。 本発明の第２の実施の形態に係る車両の統合制御システムの制御構造を示す概念図である。 本発明の第２の実施の形態に係る車両の統合制御システムの実現構造を示す図（その１）である。 本発明の第２の実施の形態に係る車両の統合制御システムの実現構造を示す図（その２）である。 本発明の第２の実施の形態に係る車両の統合制御システムの実現構造を示す図（その３）である。

符号の説明

１００ 車輪、１４０ エンジン、２００ アクセルペダル、２２０ トルクコンバータ、２４０ トランスミッション、２６０ プロペラシャフト、２８０ デファレンシャル、３００ ドライブシャフト、４４０ ステアリングホイール、４８０ 旋回反力付与装置、５００ フロントステアリング装置、５２０ リヤステアリング装置、５６０ ブレーキ、５８０ ブレーキペダル、６２０ サスペンション。

Claims (9)

1. 車両を制御する統合制御システムであって、
   前記システムは、自律的および並列的に動作する少なくとも３つのサブシステムを含み、
   前記サブシステムは、
   前記少なくとも１つのサブシステムに対する作動要求に関する情報を検知するための検知手段と、
   自己のサブシステム以外の他のサブシステムと接続するための接続手段と、
   前記検知された作動要求に関する情報に基づいて、自己のサブシステムの個々の制御目標に関する情報を生成するための生成手段とを含む、車両の統合制御システム。
2. 前記生成手段は、前記検知された作動要求に関する情報に基づいて、自己のサブシステムの個々の制御目標に関する情報を、複数の情報を調停することにより生成するための調停手段を含む、請求項１に記載の車両の統合制御システム。
3. 車両を制御する統合制御システムであって、
   前記システムは、自律的および並列的に動作する少なくとも３つのサブシステムを含み、
   前記サブシステムは、
   前記少なくとも１つのサブシステムに対する作動要求に関する情報を検知するための検知手段と、
   自己のサブシステム以外の他のサブシステムと接続するための接続手段と、
   前記検知された作動要求に関する情報に基づいて、自己のサブシステムの個々の制御目標に関する情報を、複数の情報を調停することにより、生成するための調停手段とを含む、車両の統合制御システム。
4. 前記調停手段は、情報の優先度を決定するための手段を含む、請求項２または３に記載の車両の統合制御システム。
5. 前記調停手段は、情報を補正するための手段を含む、請求項２または３に記載の車両の統合制御システム。
6. 前記調停手段は、情報を加工するための手段を含む、請求項２または３に記載の車両の統合制御システム。
7. 前記サブシステムは、駆動系制御サブシステム、制動系制御サブシステム、および旋回系制御サブシステムである、請求項１〜６のいずれかに記載の車両の統合制御システム。
8. 前記サブシステムは、前記車両を自動運転または擬似自動運転するために、前記車両を制御する自動運転サブシステムをさらに含む、請求項７に記載の車両の統合制御システム。
9. 前記サブシステムは、前記車両の挙動状態を安定化させるために、前記車両を制御する動的安定化サブシステムをさらに含む、請求項７に記載の車両の統合制御システム。

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