JP2011161957A

JP2011161957A - 中央制御装置

Info

Publication number: JP2011161957A
Application number: JP2010023529A
Authority: JP
Inventors: Nobuo Sugitani; 伸夫杉谷
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2010-02-04
Filing date: 2010-02-04
Publication date: 2011-08-25

Abstract

【課題】複数のデバイスを統合制御しつつ、複雑な計算や検証などの工数を削減してコストの増加を抑制することができる中央制御装置を提供する。
【解決手段】車両の状態量を検出する車載センサ２と該車載センサ２で検出されたセンサ値を用いて車両の動特性を制御するシャシー系デバイス３とが接続され、車両の走行モードを切換えるモード切換え手段５を備えた中央制御装置において、車載センサ２で検出されたセンサ値を車両の走行モードに応じて加工し、この加工された加工センサ値をシャシー系デバイス３に送信することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

この発明は、自動車等の中央制御装置に関するものである。

従来、自動車等の車両のシャシー系デバイスの統合制御を行う制御装置にあっては、理想的な車両モデルと車輪速、舵角および横加速度などの各種センサ出力とに基づいて車両挙動を把握した上で、例えばタイヤ力の余裕やデバイスの状態を考慮して、発生させるタイヤ力（前後力、横力）を計算して各デバイスの動作量へ変換して各デバイスへの制御指令を出力している（例えば、特許文献１参照）。
また車両統合制御を行うものとしては、ユーザの趣向に応じた走行モード、例えばスポーツモードやエコモードなどに応じてデバイスの制御ゲインや位相などの制御の度合いを変化させるものがある。

特開２００９−２６９５７３号公報

しかしながら、上述した従来の車両の制御装置は、制御モード毎に各デバイスの制御ゲインや位相などの制御の度合いを設定しておく必要があり、これら制御モード毎の制御の度合いを設定する際に複雑な計算や検証など膨大な工数が必要となるため、コストが増加してしまうという課題がある。

この発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、複数のデバイスを統合制御しつつ、複雑な計算や検証などの工数を削減してコスト増加を抑制することができる中央制御装置を提供するものである。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載した発明は、車両の状態量を検出するセンサ（例えば、実施形態における車載センサ２）と該センサで検出された値（例えば、実施形態におけるセンサ値）を用いて車両の動特性を制御するデバイス（例えば、実施形態におけるシャシー系デバイス３）とが接続され、車両の制御状態（例えば、実施形態における走行モード）を切換えるモード切換え機能（例えば、実施形態におけるモード切換え手段５）を備えた中央制御装置において、前記センサで検出された値を車両の制御状態に応じて加工し、この加工された加工センサ値を前記複数のデバイスに送信することを特徴とする。

請求項２に記載した発明は、請求項１に記載の発明において、前記モード切換え機能の各モードに応じた車両の運動モデル（例えば、実施形態における実車モデル６）を有し、前記センサで検出された値と前記運動モデルとに基づいて加工センサ値を演算し、該加工センサ値を前記複数のデバイスに送信することを特徴とする。

請求項１に記載した発明によれば、モード切換え機能による車両の制御状態に応じて車両の状態量の検出値であるセンサで検出された値を、例えば、低下させたり増加させたりする加工を行い、この加工された加工センサ値を、連携して協調制御するように設定された複数のデバイスに送信することで、この加工センサ値に基づきデバイスの制御が行われるので、新たに各種デバイスを協調制御するために必要となるデバイス配分の設定をしなくても、すでに連携して協調制御するように設定されている複数のデバイスを、モード切換え機能による車両の制御状態に応じて間接的に統合制御することができる。したがって、従来のように協調制御に必要なデバイス配分などを設定する際に必要となる複雑な計算や検証などの工数を削減して、コスト増加を抑制することができる効果がある。

請求項２に記載した発明によれば、車両の理想的な運動モデルに基づいてセンサで検出された値を加工することで、モード数に応じた運動モデルを設ければ、協調制御をするための再チューニングを行う必要がなくなり、例えば、頻繁に車両の制御状態の設定変更などを行ったとしても、この設定変更に係る工数増加が最小限に抑えられるため、コスト抑制を図りつつ容易に設定変更が可能になるという効果がある。

本発明の実施形態における統合制御装置を中心としたブロック図である。本発明の実施形態における統合制御装置の動作を示すフローチャートである。

次に、この発明の実施形態における中央制御装置について図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施形態における中央制御装置（ＤＣＵ；ドメインコントロールユニット）を中心とした概略構成を示すブロック図である。この中央制御装置１が搭載された車両（図示略）は、左右後輪と、運転者のハンドル操作により操舵される左右前輪との四輪を備える車両であって、現在の車両状態を検知するためのセンサとして、ヨーレートを検知するヨーレートセンサ２ａと、横加速度を検知する横Ｇセンサ２ｂと、車輪内に設けられて回転速度を検知する車輪速センサ２ｃと、操舵角を検知する操舵角センサ２ｄと、ステアリングシャフトに加わるトルクを操舵力として検知する操舵力センサ２ｅと、駆動トルクを検知する駆動トルクセンサ２ｆと、ハブの歪み等から制動力を検知する制動力センサ２ｇと、前後加速度を検知する前後Ｇセンサ２ｈと、ピッチレートを検知するピッチレートセンサ２ｉと、ロールレートを検知するロールレートセンサ２ｊとを搭載している。なお、本実施形態の説明においては、都合上、上述したヨーレートセンサ２ａ、横Ｇセンサ２ｂ、車輪速センサ２ｃ、操舵角センサ２ｄ、操舵力センサ２ｅ、駆動トルクセンサ２ｆ、制動力センサ２ｇ、前後Ｇセンサ２ｈ、ピッチレートセンサ２ｉ、ロールレートセンサ２ｊを総称して車載センサ２とする。

また車両は、横Ｇやヨーレートなどの車両の状態量に基づいて車両挙動など動特性を制御する各種デバイスとして、減衰力を調整するＡＤＳ（Active Dumping System）３ａ、電磁クラッチにより四輪の駆動力配分を制御するＳＨ−ＡＷＤ（Super Handling All-Wheel-Drive）３ｂ、電動モータにより操舵をアシストするＥＰＳ（Electric Power Steering）３ｃ、前輪の舵角に応じて後輪の舵角を制御するＲＴＣ（Rear Toe Control）３ｄ、前後輪の制動力や駆動力の配分を制御するＶＳＡ（Vehicle Stability Assist）３ｅ、先行車を検知可能なレーダー装置により先行車を検知した場合には先行車に対して一定の車間距離を保って追従走行する追従走行制御を行う一方、先行車を検知しない場合には予めセットされた車速で定速走行制御を行うＡＣＣ（Active Cruise Control）３ｆ、自車の進行方向の前方に設定された目標点を通過するように自車の走行を制御するＬＫＡＳ（Lane Keep Assist System）３ｇを搭載している。なお、本実施形態の説明においては、都合上、上述したＡＤＳ３ａ、ＳＨ−ＡＷＤ３ｂ、ＥＰＳ３ｃ、ＲＴＣ３ｄ、ＶＳＡ３ｅ、ＡＣＣ３ｆ、ＬＫＡＳ３ｇを総称してシャシー系デバイス３とする。

上述した複数の車載センサ２およびシャシー系デバイス３は、それぞれＣＡＮ（Controller Area Network）などの通信回線を介して複数のシャシー系デバイス３を統合制御する中央制御装置１に接続されている。この中央制御装置１には、車載センサ２により検出されたセンサ値が入力されると共に、シャシー系デバイス３から現在の動作情報が入力される。また中央制御装置１には、スポーツモード、エコモード、乗り心地モードなど、予め設定された複数の走行モードからユーザの嗜好に合わせてモード選択可能なモード切換え手段５が接続されている。

中央制御装置１は、上述した車載センサ２から入力されるセンサ値を加工するセンサ値加工手段４を備えている。このセンサ値加工手段４は、スポーツモード、エコモード、乗り心地モードなど複数の走行モード毎の車両の理想的な運動モデルである実車モデル６を予め備えており、これら実車モデル６を用いてセンサ値を加工し、この加工された加工センサ値をシャシー系デバイス３の図示しない各ＥＣＵ（Electronic Control Unit）で共有する車両の状態情報として出力する。なお、図１に示す実車モデル６は、四輪の車両の動特性を前後二輪の車両の水平面上の動特性に置き換えた二輪モデルの一例を示している。この二輪モデルにおいて、「γ」は車両重心におけるヨーレート、「Ｆ」および「Ｆｒ」は前輪および後輪に加えるべき横力、「Ｌｆ」は前輪位置、「Ｌｒ」は後輪位置、「β」は車両重心点横滑り角の規範値、「βｆ」は前輪の横滑り角、「βｒ」は後輪の横滑り角、「Ｖ」は車速、「δ」は舵角を示している。

走行モード毎に設けられた実車モデル６は、各シャシー系デバイス３が必要とするセンサ値がどの位変化した場合に各シャシー系デバイスのアクチュエータの作動量がどの程度変化するのかが予めセンサ値加工手段４のソフトウェア内に設定されており、センサ値加工手段４は、モード切換え手段５で選択された走行モードに対応する実車モデル６を用いて、センサ値および各シャシー系デバイス３の現在の動作情報に基づき車両の動特性に係るパラメータ（ヨーレート、横加速度、前後加速度、操舵トルク、駆動トルク、制動力、ピッチレート、ロールレート等）をそれぞれ判定し、この車両の動特性に係るパラメータの判定結果に基づいて、センサ値を加工して、加工センサ値を各シャシー系デバイス３に向けて出力する。

センサ値加工手段４から出力される加工センサ値は、シャシー系デバイス３のＥＣＵへ入力される。シャシー系デバイス３の各ＥＣＵは、入力された加工センサ値を実際の車両状態と認識して、予め記憶されている理想的な運動モデルに基づき、シャシー系デバイス３で必要とする車両の動特性に係るパラメータの規範値（状態量）を求め、実際の車両状態として入力される加工センサ値が規範値となるように各シャシー系デバイス３の駆動制御を行う。

例えばスポーツモードの場合、通常時よりも相対的にエンジン回転数が高めで加速性能が向上するように制御され、さらに、オーバステア気味に車両の挙動が制御されるように設定される場合がある。この場合、中央制御装置１からＶＳＡ３ｅやＲＴＣ３ｄに対して、舵角と車輪速との各センサ値とともに、ヨーレートセンサのセンサ値を低下させた加工センサ値が出力される。するとＶＳＡ３ｅやＲＴＣ３ｄのＥＣＵにより、加工センサ値として入力されたヨーレートがヨーレートセンサ２ａで検知した実ヨーレートと同様に取り扱われて、規範ヨーレートと加工センサ値との偏差が小さくなるように制御が行われ、この結果、規範ヨーレートよりも大きい実ヨーレートが発生するオーバステア傾向の車両挙動が得られる。

本実施形態では、スポーツモードの場合にオーバステア気味に制御する場合を一例に説明したが、スポーツモードとして設定される車両挙動はオーバステア気味に限られず、例えば、ＥＰＳ３ｃによる操舵アシスト力を通常よりも少なめにしたり、ＡＤＳ３ａによる減衰力を高めにしたり、スポーツモードとして要求される種々の動特性を含んでいる。

また、スポーツモードを一例に説明したが、エコモードや乗り心地モードについても、ＡＤＳ３ａによりそれぞれ減衰力を低めにしたり、ピッチレートを少なめにするというような各走行モードに対応する種々の車両の動特性が予め設定され、これらの動特性となるようにセンサ値加工手段４によりセンサ値の加工が行われ、その加工センサ値に基づき各シャシー系デバイス３のＥＣＵにて規範値と加工値との差を小さくするように各シャシー系デバイス３のアクチュエータ制御が行われることとなる。

この実施形態の車両の中央制御装置１は上述した構成を備えており、次にこの中央制御装置１の動作について図２のフローチャートを参照しながら説明する。
まず、イグニッションのＯＮ操作などが検出されると、中央制御装置１は、モード切換え手段５により現在選択されている走行モードを検出し（ステップＳ０１）、走行モード毎に予め具備された実車モデル６の中から、検出された走行モードに対応する実車モデル６を選択する（ステップＳ０２）。

次いで、各車載センサ２からそれぞれセンサ値を取得すると共に、各シャシー系デバイス３の現在の動作情報を取得する（ステップＳ０３）。

そして、取得したセンサ値、シャシー系デバイス３の動作情報、および、選択された実車モデル６に基づいて、センサ値を加工し（ステップＳ０４）、加工センサ値として出力する（ステップＳ０５）。
加工センサ値が各シャシー系デバイス３のＥＣＵに入力されると、各ＥＣＵにより、加工センサ値に基づいたアクチュエータなどの駆動制御が行われ、モード切換え手段５で選択された走行モードに応じた車両の動特性が得られることとなる。

したがって、上述した実施形態における車両の中央制御装置１によれば、モード切換え手段５により選択された走行モードに応じてセンサ値を、低下させたり増加させたりする加工を行い、この加工された加工センサ値を連携して協調制御するように設定された各シャシー系デバイス３のＥＣＵに送信することで、この加工センサ値に基づき各ＥＣＵによりシャシー系デバイス３のアクチュエータ制御が行われるので、新たに各種シャシー系デバイス３を協調制御するために必要となるデバイス配分の設定をしなくても、すでに連携して協調制御するように設定されているシャシー系デバイス３を、選択された走行モードに応じて間接的に統合制御することができ、この結果、従来のように協調制御に必要なデバイス配分などを設定する際に必要となる複雑な計算や検証などの工数を削減して、コスト増加を抑制することができる。

また、車両の理想的な実車モデル６に基づいてセンサ値を加工することで、走行モードの数に応じた実車モデル６を設ければ、例えば頻繁に走行モードの追加、削除および変更を行ったとしても、各シャシー系デバイス３を協調制御するための再チューニングを行う必要がなくなり、これに係る工数増加が最小限に抑えられるため、コスト抑制を図りつつ容易に設定変更が可能になる。

なお、この発明は上述した実施形態の車両の中央制御装置１に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。
例えば、前後加速度は車輪速度の微分から推定可能であり、車両のピッチレートは前後加速度により推定可能であり、また、車両のロールレートは横加速度やヨーレートにより推定可能であるため、上述した前後Ｇセンサ、ピッチレートセンサ、および、ロールレートセンサを適宜省略してもよい。

また、車載センサ２として、ヨーレートセンサ２ａ、横Ｇセンサ２ｂ、車輪速センサ２ｃ、操舵角センサ２ｄ、操舵力センサ２ｅ、駆動トルクセンサ２ｆ、制動力センサ２ｇ、前後Ｇセンサ２ｈ、ピッチレートセンサ２ｉ、および、ロールレートセンサ２ｊを具備する場合について説明したが、これら車載センサ２は、車両に搭載されるシャシー系デバイス３の種類に応じてすなわち、シャシー系デバイス３で必要とする車両情報を検知するものだけを適宜設けるようにしてもよい。

さらに、シャシー系デバイス３として、ＡＤＳ３ａ、ＳＨ−ＡＷＤ３ｂ、ＥＰＳ３ｃ、ＲＴＣ３ｄ、ＶＳＡ３ｅ、ＡＣＣ３ｆ、および、ＬＫＡＳ３ｇを具備する場合について説明したが、上記以外のシャシー系デバイス３を設けるようにしてもよい。このように上記以外のシャシー系デバイス３を設けた場合であっても、上述した各実施形態と同様に、加工センサ値により間接的に統合制御をすることが可能である。また複数のシャシー系デバイス３を備えていれば、上述したもの全てを具備する必要はない。

１中央制御装置
２車載センサ（センサ）
３シャシー系デバイス（デバイス）
５モード切換え手段
６実車モデル

Claims

車両の状態量を検出するセンサと該センサで検出された値を用いて車両の動特性を制御する複数のデバイスとが接続され、車両の制御状態を切換えるモード切換え機能を備えた中央制御装置において、
前記センサで検出された値を車両の制御状態に応じて加工し、この加工された加工センサ値を前記複数のデバイスに送信することを特徴とする中央制御装置。
前記モード切換え機能の各モードに応じた車両の運動モデルを有し、前記センサで検出された値と前記運動モデルとに基づいて加工センサ値を演算し、該加工センサ値を前記複数のデバイスに送信することを特徴とする中央制御装置。