JP2009149208A - 車両監査装置およびそれを用いた車両制御システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】イントラボックス100は、タイヤ70の挙動を制御するステアリング制御装置30およびブレーキ制御装置40とは独立して設置されている。イントラボックス100の挙動情報取得手段210は、各種センサの検出信号等から車両の実際の挙動情報を取得する。監査手段240は、車両の実挙動情報に基づいて、ステアリング制御装置30およびブレーキ制御装置40のタイヤ70に対する挙動制御の正当性を判定する。ステアリング制御装置30およびブレーキ制御装置40による挙動制御が異常の場合、監査手段240は、車両の挙動異常を解消するように、ステアリング制御装置30およびブレーキ制御装置40に対して挙動制御の指令値を出す。
【選択図】図1
Description
このような車両制御システムにおいては、制御対象、あるいは制御対象の挙動を制御する制御手段の異常を監視し、異常に対して適切な処理を実施する必要がある。
特許文献3では、各制御手段が自身の異常を検出し、走行環境に応じたフェールセーフ処理を実施する。
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、制御対象に対する機能ドメイン制御手段による挙動制御の正当性を正しく判定し、機能ドメイン制御手段の冗長系の複雑化を防止する車両監査装置およびそれを用いた車両制御システムを提供することを目的とする。
請求項3に記載の発明によると、安全性要求の高い機能ドメイン制御手段のうちの少なくとも一部が安全性要求の低い機能ドメイン制御手段から提供される情報に基づき挙動制御の制御パラメータを調整する。この場合、機能ドメイン制御手段が自身の異常を検出する従来の方式では、安全性要求の高い機能ドメイン制御手段の安全性を確保するために安全性要求の低い機能ドメイン制御手段の安全性を上げる必要がある。
これにより、一つの制御対象に対して複数の機能ドメイン制御手段が異なる制御パラメータで挙動制御を行う場合に、制御対象に対して相反する挙動制御が実施され挙動制御が衝突したことを容易に検出できる。そして、監査手段は挙動制御の衝突を解消するために適切な処理を機能ドメイン制御手段に指令できる。
また、正常な挙動制御の範囲が極力広くなるので、正常範囲の挙動制御を使用して適切なフェールセーフ処理を実施できる。
請求項11に記載の発明によると、挙動情報取得手段と監査手段とを一組として複数組が互いに離れて車両に設置される。
請求項12に記載の発明によると、挙動情報取得手段と監査手段とを一組とする複数組のうち少なくとも二組は、車両において冗長系を構成する異なる電源系から電力を供給され、車両において冗長系を構成する異なる通信系により通信する。
請求項13に記載の発明によると、挙動情報取得手段と監査手段とを一組として複数組を備える場合、複数の監査手段のそれぞれは、自身を含む複数の監査手段の監査結果と、機能ドメイン制御手段による監査結果とから、他の監査手段および機能ドメイン制御手段の異常を多数決判定手段により判定する。
ここで、例えば、クルーズコントロールをオンにした状態で濡れた路面を走行中にスリップしてフューエルカットされる場合など、制御対象に対する機能ドメイン制御手段による個々の挙動制御が正常であっても、車両の走行環境によって車両の挙動が一時的に異常になることがある。
これにより、車両監査装置は、機能ドメイン制御手段に電力を供給する電源の動作不良の影響を受けることなく監査処理を実施できる。
これにより、監査手段は、機能ドメイン制御手段の処理装置の動作不良にかかわらず、例えば演算または情報の記憶、読み出しを実施できる。
[第1実施形態]
本発明の第1実施形態による車両監査装置を用いた車両制御システムを図1に示す。
車両制御システム10は、電源制御装置(Battery ECU)20、ステアリング制御装置(Steering ECU)30、ブレーキ制御装置(Brake ECU)40、車体制御装置(Body ECU)50、ナビゲーション制御装置(Navigation ECU)60、イントラボックス(Intra Box)100等から構成されている。電源制御装置20、ステアリング制御装置30、ブレーキ制御装置40、車体制御装置50、ナビゲーション制御装置60は、それぞれ機能ドメインである電源制御、ステアリング制御、ブレーキ制御、車体制御、ナビゲーション制御毎に制御対象の挙動を制御する。
ブレーキ制御装置40は、ブレーキペダルの踏込量を検出するセンサの検出信号に基づき、各タイヤ70の制動量を制御する。
イントラボックス100は、インタフェース手段200、挙動情報取得手段210、情報保護手段220(図3参照)および監査手段240等から構成されている。インタフェース手段200、挙動情報取得手段210、情報保護手段220および監査手段240は、図示しないCPU、ROM、RAM、およびフラッシュメモリ等の書換可能な不揮発性メモリ等により構成されている。
インタフェース手段200は、イントラボックス100が機能ドメイン制御手段と通信する通信系のインタフェース手段(図1、2では図示していない。)とは別に設けられている。インタフェース手段200は、機能ドメイン制御手段が接続している信号系とは異なる信号系から各種センサの信号を入力する。これにより、機能ドメイン制御手段が接続する信号系の動作不良の影響を受けることなく、イントラボックス100は、インタフェース手段を介して各種センサの検出信号を入力することができる。
(挙動情報取得手段210)
挙動情報取得手段210は、インタフェース手段200が入力した各種センサの検出信号等から車両の実際の挙動情報を取得する。
図3に示すように、高安全性要求のステアリング制御装置30およびブレーキ制御装置40と低安全性要求の車体制御装置50とは共有メモリ230を参照可能である。
監査手段240は、挙動情報取得手段210が取得した車両の挙動情報に基づいて、例えば機能ドメイン制御手段であるステアリング制御装置30およびブレーキ制御装置40のタイヤ70に対する挙動制御の正当性を判定する。監査手段240は、タイヤ70に対するステアリング制御装置30またはブレーキ制御装置40の挙動制御により車両の挙動が異常になったと判断すると、ステアリング制御装置30またはブレーキ制御装置40による挙動制御が正当ではなく異常であると判定する。そして監査手段240は、車両の挙動異常を解消するように、ステアリング制御装置30またはブレーキ制御装置40に対して挙動制御の指令値を出す。
(挙動異常判定、異常制御箇所遮断)
次に、車両挙動に基づいて機能ドメイン制御手段による挙動制御の正当性を判定し、挙動制御の異常箇所を遮断する監査手段240の各手段として、挙動要求取得手段250、挙動推定手段252、実挙動検出手段254、挙動異常判定手段256、制御異常推定手段260、制御異常特定手段262、制御遮断手段264について図4に基づいて説明する。
挙動要求取得手段250は、運転者によるステアリング、アクセルペダル、ブレーキペダル等の操作、あるいはクルーズコントロール等の操作装置からの指示に基づき、車両に対する挙動要求を取得する。
挙動推定手段252は、挙動要求取得手段250が取得した車両に対する挙動要求に基づいて車両の挙動を推定する。挙動推定手段252は、例えば、以下のいずれかの方法で車両挙動を推定する。
挙動推定手段252は、挙動要求取得手段250が取得した車両の挙動要求を入力値として、予め設定している車両の物理モデルから車両の正常挙動を推定する。
(2)データベース
挙動推定手段252は、シミュレーション等により、車両の挙動要求に対する車両挙動の異常パターンを予めデータベースとして記憶手段に記憶しておく。そして、挙動推定手段252は、挙動要求を入力値としてデータベースを参照し、車両の異常パターンの推定挙動を取得する。挙動要求の入力値がデータベースを参照するための参照キーと一致しない場合には、挙動要求の入力値を中間値とする例えば2個の参照キーにより推定挙動値を取得し、取得した推定挙動値の平均値を挙動要求の入力値に対する推定挙動とする。
データベースに記憶する車両挙動のパターンとして、異常パターンではなく正常パターンを記憶してもよい。
実挙動検出手段254は、各種センサの検出信号から、車両の実際の挙動を検出する。
(挙動異常判定手段256)
挙動異常判定手段256は、挙動推定手段252が推定した車両の正常な推定挙動または異常な推定挙動と、実挙動検出手段254が検出した車両の実挙動とを比較する。正常な推定挙動の場合には、推定挙動に対して実挙動の挙動方向、挙動量が異常であれば車両挙動が異常であると判定する。異常な推定挙動の場合には、推定挙動と実挙動とが一致していれば車両挙動が異常であると判定する。車両挙動が異常であれば、挙動の異常な制御対象の挙動を制御した機能ドメイン制御手段による挙動制御が異常であると判断できる。
制御異常推定手段260は、物理モデルまたはデータベースから推定した推定挙動と実挙動とを比較し、挙動異常判定手段256が車両挙動の異常であると判定すると、車両挙動の異常を引き起こした可能性のある機能ドメイン制御手段による挙動制御を推定挙動と実挙動との差から推定する。例えば図4では、制御異常推定手段260は、上位400および下位402、404のうち上位400側の挙動制御を異常箇所として推定する。
制御異常特定手段262は、挙動異常判定手段256が車両挙動の異常であると判定すると、機能ドメイン制御手段から、制御対象に対する挙動制御値、それに対する制御対象の挙動値等を取得する。制御異常特定手段262は、制御対象に対する挙動制御値と、それに対する制御対象の挙動値とを、挙動異常判定手段256の判定結果に関わらず常時取得してもよい。
制御遮断手段264は、車両挙動に異常が発生すると、まず、制御異常推定手段260が大まかに推定した機能ドメイン制御手段の異常箇所(図4の上位400)の挙動制御を遮断する。これにより、車両挙動の異常を引き起こした挙動制御が他の正常な挙動制御に与える影響を速やかに排除できる。
また監査手段240は、車両挙動の異常を引き起こす箇所の機能ドメイン制御手段による挙動制御を単に遮断するだけでなく、図5に示す制御可能判定手段270、制御パラメータ算出手段272により、遮断した箇所の挙動制御を正常な挙動制御で補う処理を実施することが望ましい。
ステアリング制御装置30およびブレーキ制御装置40のように、一つの制御対象であるタイヤ70の挙動を複数の機能ドメイン制御手段が制御している場合、制御可能判定手段270は、制御遮断手段264により遮断された箇所の機能ドメイン制御手段による挙動制御を他の正常な機能ドメイン制御手段による挙動制御で補えるかを判定する。
制御可能判定手段270が遮断された箇所の機能ドメイン制御手段による挙動制御を他の正常な機能ドメイン制御手段による挙動制御で補えると判定すると、制御パラメータ算出手段272は、遮断された箇所の機能ドメイン制御手段による挙動制御を補うために、正常な機能ドメイン制御手段が制御対象の挙動を制御する制御パラメータを算出する。これにより、挙動制御可能な範囲で極力適切な退避走行等のフェールセーフ処理を実施できる。
図6に示すように、監査手段240は、挙動制御調整手段280を設けていることが望ましい。この場合、複数の機能ドメイン制御手段による挙動制御には、挙動制御の実施順序または挙動制御の制御量等の優先順位が予め設定されている。
挙動制御調整手段280は、車両の挙動が異常であり、機能ドメイン制御手段による挙動制御が正常である場合、予め機能ドメイン制御手段に設定された挙動制御の優先順位に基づいて挙動制御の実施を調整し、車両の挙動異常を緩和する。
次に、イントラボックス100による監査処理ルーチンのうち、異常箇所推定ルーチン、異常箇所特定ルーチン、制御パラメータ合成ルーチン、優先制御ルーチンについて、制御対象をタイヤとして図7から図10に基づいて説明する。各ルーチンにおいて「S」はステップを表している。
図7に示す異常箇所推定ルーチンは常時実行される。S500においてイントラボックス100は、前述した車両の物理モデルまたは車両挙動のデータベースから、タイヤ70の挙動要求を入力値としてタイヤの推定挙動を取得する。
図8に示す異常箇所特定ルーチンは、図7の異常箇所推定ルーチンと並行して常時実行されるか、あるいは図7の異常箇所推定ルーチンのS502において異常であると判定された場合に実行される。
図9に4個のタイヤの一部の挙動が異常である場合の挙動制御の制御パラメータ合成ルーチンについて説明する。図9の制御パラメータ合成ルーチンは、タイヤ70の挙動異常が発生した場合に実行される。
(優先制御ルーチン)
図10に、車両挙動は異常であるが各機能ドメイン制御手段による挙動制御は正常である場合の、物理モデルやデータベースでは想定していない異常に対する優先制御ルーチンについて説明する。機能ドメイン制御手段による挙動制御には、予め実行順序または制御量について優先順位が設定されている。図10に示す優先制御ルーチンは常時実行される。
S534においてイントラボックス100は、タイヤ70に対する挙動制御の指令値と実際の挙動値とを比較し、その差からタイヤの挙動が異常であるかを判定する。正常であれば、イントラボックス100はS530に処理を戻す。
挙動制御が異常であるためにタイヤ70の挙動が異常であれば、S538においてイントラボックス100は、例えば異常箇所の挙動制御を遮断し、正常箇所の挙動制御により退避走行等のフェールセーフ処理を実施する。
本発明の第2実施形態による車両監査装置を用いた車両制御システムを図11に示す。第2実施形態の車両制御システム14では、1個のイントラボックスではなく、複数のイントラボックス290、300で車両監査装置を構成している。
多数決判定手段296、306は、2個のイントラボックス290、300の監査手段292、302による監査結果と、少なくとも1個の機能ドメイン制御手段による監査結果とから、自身のイントラボックス290、300の監査手段292、302および機能ドメイン制御手段の制御の正当性を多数決で判定する。これにより、機能ドメイン制御手段の異常だけでなく、監査手段の異常も判定できる。
上記実施形態では、機能ドメイン制御手段を複数設置した車両制御システムについて説明した。これに対し、機能ドメイン制御手段が一つだけの車両制御システムであってもよい。このシステム構成においても、機能ドメイン制御手段が複数の場合と同じイントラボックスを使用し、監査処理を実施できる。
Claims (19)
- 車両の挙動情報を取得する挙動情報取得手段と、
車両に搭載された制御対象の挙動を機能ドメイン毎に制御する機能ドメイン制御手段とは独立して設けられ、前記制御対象に対する前記機能ドメイン制御手段による挙動制御の正当性を前記挙動情報に基づいて監査する監査手段と、
を備えることを特徴とする車両監査装置。 - 安全性要求の高い前記機能ドメイン制御手段と安全性要求の低い前記機能ドメイン制御手段とが共有する共有情報を記憶している記憶手段に対し、安全性要求の低い前記機能ドメイン制御手段からの変更を制限する情報保護手段を備えることを特徴とする請求項1に記載の車両監査装置。
- 安全性要求の高い前記機能ドメイン制御手段のうちの少なくとも一部は、安全性要求の低い前記機能ドメイン制御手段から提供される情報に基づき前記挙動制御の制御パラメータを調整することを特徴とする請求項1または2に記載の車両監査装置。
- 前記監査手段は、複数の前記機能ドメイン制御手段から一つの前記制御対象に実施される前記挙動制御の正当性を監査することを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の車両監査装置。
- 前記監査手段は、
車両に対して所定の挙動を要求する挙動要求情報を取得する挙動要求取得手段と、
前記挙動要求に基づいて車両の挙動を推定する挙動推定手段と、
車両の実際の実挙動を検出する実挙動検出手段と、
前記挙動推定手段が推定する車両の推定挙動と前記実挙動とを比較し車両挙動が異常であるかを判定する挙動異常判定手段と、
を有することを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の車両監査装置。 - 前記挙動推定手段は、車両の物理モデルに基づいて車両の挙動を推定することを特徴とする請求項5に記載の車両監査装置。
- 前記挙動推定手段は、車両挙動の異常パターンのデータベースに基づいて車両の挙動を推定することを特徴とする請求項5に記載の車両監査装置。
- 前記監査手段は、前記車両挙動が異常であると前記挙動異常判定手段が判定すると前記車両挙動の異常を引き起こす可能性のある箇所の前記機能ドメイン制御手段による前記挙動制御を推定する制御異常推定手段と、前記制御異常推定手段が推定した箇所の前記挙動制御を遮断する制御遮断手段と、を有することを特徴とする請求項5から7のいずれか一項に記載の車両監査装置。
- 前記監査手段は、前記車両挙動の異常を引き起こす可能性のある前記機能ドメイン制御手段による前記挙動制御の箇所を前記制御異常推定手段よりもさらに詳細に特定する制御異常特定手段を有し、
前記制御遮断手段は、前記制御異常特定手段が特定した箇所の前記挙動制御を遮断するとともに、前記制御異常推定手段の推定結果に基づいて遮断した箇所の前記挙動制御を復帰させることを特徴とする請求項8に記載の車両監査装置。 - 前記監査手段は、一つの前記制御対象の挙動を制御している複数の前記機能ドメイン制御手段の前記挙動制御のうちの一部が前記制御遮断手段により遮断された場合、他の前記機能ドメイン制御手段の前記挙動制御により前記制御対象の挙動を制御可能かを判定する制御可能判定手段と、他の前記機能ドメイン制御手段の前記挙動制御により前記制御対象の挙動を制御可能であると前記制御可能判定手段が判定すると、遮断された箇所の前記挙動制御を補う他の前記挙動制御の制御パラメータを算出する制御パラメータ算出手段と、を有することを特徴とする請求項8または9に記載の車両監査装置。
- 前記挙動情報取得手段と前記監査手段とを一組として複数組を備え、各組が互いに離れて車両に設置されることを特徴とする請求項1から10のいずれか一項に記載の車両監査装置。
- 前記複数組のうち少なくとも二組は、車両において冗長系を構成する異なる電源系から電力を供給され、車両において冗長系を構成する異なる通信系により通信することを特徴とする請求項11に記載の車両監査装置。
- 複数の前記監査手段のそれぞれは、自身を含む複数の前記監査手段の監査結果と、前記機能ドメイン制御手段による監査結果とから、他の前記監査手段および前記機能ドメイン制御手段の異常を判定する多数決判定手段を有することを特徴とする請求項11または12に記載の車両監査装置。
- 前記監査手段は、前記車両の挙動が異常であり、前記機能ドメイン制御手段による前記挙動制御が正常である場合、前記機能ドメイン制御手段に設定された前記挙動制御の優先順位に基づいて前記挙動制御の実施を調整し、車両の挙動異常を緩和する挙動制御調整手段を有することを特徴とする請求項1から13のいずれか一項に記載の車両監査装置。
- 前記機能ドメイン制御手段に電力を供給する電源とは異なる電源から電力を供給されることを特徴とする請求項1から14のいずれか一項に記載の車両監査装置。
- 前記機能ドメイン制御手段が接続する信号系とは異なる信号系と接続し、少なくとも前記挙動情報の一部を前記挙動情報取得手段に供給するインタフェース手段をさらに備えることを特徴とする請求項1から15のいずれか一項に記載の車両監査装置。
- 前記監査手段は、前記機能ドメイン制御手段を構成する処理装置とは異なる処理装置により構成されていることを特徴とする請求項1から16のいずれか一項に記載の車両監査装置。
- 前記監査手段が前記挙動情報に基づいて車両挙動量を推定するアルゴリズムは、前記機能ドメイン制御手段が前記制御対象に対する挙動制御量を算出するアルゴリズムと異なっていることを特徴とする請求項1から17のいずれか一項に記載の車両監査装置。
- 車両に搭載された制御対象の挙動を機能ドメイン毎に制御する機能ドメイン制御手段と、
請求項1から18のいずれか一項に記載の車両監査装置と、
を備えることを特徴とする車両制御システム。
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