JP2014208527A - 車両制御装置 - Google Patents
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Abstract
Description
まず、本発明による車両制御装置の基本的構成を、図1を参照して説明する。
車両制御装置は、マスタコンピュータ(指令コントローラ)1と、センサスレーブコンピュータ(センサコントローラ)2と、アクチュエータスレーブコンピュータ(アクチュエータコントローラ)3とを有し、これらは、有線式、無線式、バス型、メッシュ型、スター型、リング型等によるネットワークN1によって双方向にデータ通信可能に接続されている。
このデータフローにおいて、符号D31は、運転者による舵角指示手段31の操作量であり、舵角指示手段31によって電気信号に変換され、通信バスN11に出力される。
車両運動統合制御手段10が故障した場合には、操舵量目標値D11と制動力目標値D12と駆動力目標値D13とが通信バスN11に出力されない。しかし、運転者の意図したとおりに車両を制御する必要がある。
出力する。
目標状態演算部102は、車両状態推定部101によって推定されて車両の走行状態とセンサ信号とを用いて制御によって実現するべき車両の目標状態、つまり、車両がとるべき目標運動状態を算出する。
まず、ステップS1011において、車両に固定した局所座標系1Gにおける運動状態を推定する。
次に、ステップS1013において、車両が走行している周辺の状況を推定する。
まず、ステップS1021において、ステアリングセンサ41やブレーキペダル位置センサ42やアクセルペダル位置センサ43の操作量と、現在の車両状態に基づいて運転者の意図する車両状態を推定する。
図8に示されているように、操作力ベクトルF(Fx,Fy、Fz)と操作モーメントベクトルτ(τx,τy、τz)は、車体に固定した局所座標系上で演算される。そのため、車両に固定されている制御装置での操作量に、容易に変換できるという効果がある。
操作量演算部104は、車体操作ベクトル操作モーメント演算部103で演算した車体操作力ベクトルF・モーメントベクトルτを入力として、実際の制御手段でどのような制御量を目標値とするかを演算する。
制動力や駆動力や旋回力(操舵によって発生するタイヤ横力)を車両制御における目標値として用いることで、車両全体の運動を統合的に制御することが可能になる。
FFRは制御により右前輪に発生させるタイヤベクトルである。FFLは制御により左前輪に発生させるタイヤベクトルである。FRRは制御により右後輪に発生させるタイヤベクトルである。FRLは制御により左後輪に発生させるタイヤベクトルである。タイヤベクトルは、それぞれ車体50に固定された局所座標系1Gにおける成分として定められている。
図11(a)は、車両50が内燃機関駆動やハイブリッド内燃機関駆動のパワートレインを持つ場合の操作量振り分け処理(ステップS1042a)を示す。この操作量振り分け処理は、タイヤベクトルを入力とし、SBW・VRGドライバECU81、SBWドライバECU82での目標値となる操舵量や、BBWドライバECU83A〜83Dでの目標値となるブレーキ制動トルクや、DBW系統合制御ECU20での目標値となるパワートレイン制駆動トルクを出力とする。
右前輪駆動トルク受付部201は、右前輪72Rで発生すべき駆動トルクを受信する。左前輪駆動トルク受付部202は左前輪72Lで発生すべき駆動トルクを受信する。右後輪駆動トルク受付部203は右後輪75Rで発生すべき駆動トルクを受信する。左後輪駆動トルク受付部204は左後輪75Lで発生すべき駆動トルクを受信する。
本発明による車両制御装置を適用した次世代車両統合車両制御装置向け自律分散制御プラットフォームを、図13を参照して説明する。
「自律分散」とは、制御分野における高信頼分散システムモデルの1つである。生物における細胞に対応するノードと呼ぶ計算主体が、データフィールドと呼ぶ共有データを置く場を介して疎に結合されたシステムである。
データフィールドの狙いは、車両制御装置の拡張性を向上することである。データフィールドの導入により、ノード間のインタフェースを標準化したうえで、部品の交換、追加を容易にする目的がある。
自律的動作の狙いは、分散リアルタイム処理に対応するため、処理の時間的予測が容易な時間駆動に基づく動作を実現することである。
本構成では、ノードA400に自己監視機能A430を設け、正常状態での動作A410を監視する。そして、異常が起きた際には機能停止処理A411(フェールサイレント)を行う。
通常は、センサノードA20の計測値を用いてコントローラノードA10が制御目標値を演算し、その制御目標値に基づいてアクチュエータノードA30がアクチュエータAA30の制御を行っている(ステップS311肯定→ステップS312→ステップS313)。
ブレーキペダルノードB20は、通常時と同様、自律的に起動して処理を行う。車両運動統括制御ノードB10の故障には影響を受けない。車両運動統括制御ノードB10は、自律管理機能により自分自身の故障を検出すると、フェールサイレント処理を行う。すなわち、外部から見た場合には、一切の処理を停止している状態になる。そのため、自律分散データフィールドDF30上のアクチュエータ制御目標値は更新されなくなる。
車両制御装置は、運転者の要求を検出するセンサ500と、車両状態を検出するセンサ550と、アクチュエータ400、操作量生成ノード100と、アクチュエータ駆動ノード300から構成される。
本発明による車両制御装置の第3の実施形態を、図22を参照して説明する。図22は、車両制御装置の、特に、ブレーキ制御とステアリング制御に関係する部分を抜き出して示している。
この場合、車両運動統合制御ECU30はメインバスN1Aに故障検出通知を出力する。通信ネットワークを時分割多重アクセス(TDMA)とし、各ノードが予め定められたタイムスロットにおいてネットワークへの出力を行うように構成しておけば、出力がないことをもって、故障検出通知とすることもできる。
また、四輪のBBWドライバECU83A〜83Dは、ブレーキペダル位置センサ42の値を取り込み、簡易制御ロジック部813によって簡易制御を実行する。
この場合には、バックアップバスN1Bを用いて、前輪のSBW・VGRドライバECU81、および四輪のBBWドライバECU83A〜83Dが、車両運動統合制御ECU30が故障した場合と同様に簡易制御を行う。
この場合には、故障した側の前輪ブレーキ電動モータへの給電を停止することで、その車輪はブレーキがかからない状態にし、車両運動統合制御ECU30は、残り三輪で車両を安定に停止するように制御を行う。もしくは、運転者がバックアップ機構を使って、直接車両を停止することもできる。
この場合には、前輪ステアリング電動モータM1およびVGR機構54に作用する電動モータM5への給電を停止し、運転者がバックアップ機構を使って、直接車両を操舵する。
この場合には、ステアリング電動モータM1、M2およびVGR機構に作用する電動モータM5、またはブレーキ電動モータM3A〜M3Dへの給電を停止し、運転者がバックアップ機構を使って、直接車両を操舵、または制動する。
操舵角センサ41/ブレーキペダル位置センサ42は、二つのセンサエレメント60A、60Bと、各々のセンサエレメント60A、60Bのアナログ出力をデジタル値に変換するA/D変換器61A、61Bと、故障検出機能210と、フィルタ機能63と、通信コントローラ64と、メインバスN1Aに信号を出力するための通信ドライバ65Aと、バックアップバスN1Bに信号を出力するための通信ドライバ65Bから構成されている。
本発明による車両制御装置の第4の実施形態を、図26を参照して説明する。なお、図26において、図22に対応する部分は、図22に付した符号と同一の符号を付けて、その説明を省略する。
本発明による車両制御装置の第5の実施形態を、図27を参照して説明する。なお、図27においても、図22に対応する部分は、図22に付した符号と同一の符号を付けて、その説明を省略する。
そして、さらに、前輪72R、72Lのステアリング電動モータを二重化(M1A、M1B)している。
本発明による車両制御装置の第6の実施形態を、図28を参照して説明する。なお、図28において、図3、図22に対応する部分は、図22に付した符号と同一の符号を付けて、その説明を省略する。
本発明による車両制御装置の第7の実施形態を、図29、図30を参照して説明する。
操作量生成ノード610は、操作量612を生成し、操作量612をアクチュエータ駆動ノード630に送る。
補正量生成ノード620は、補正量622を生成し、補正量622をアクチュエータ駆動ノード630に送る。
操作量生成ノード610にはステアリングコラム(ステアリングホイール)615が接続され、ステアリングコラム615の操作角度に応じた操舵角度である操作量612が生成され、この操作量612が通信路650を介してアクチュエータ駆動ノード630に伝送される。
操作量生成ノード610にはブレーキペダル616が接続され、ブレーキペダル616の操作に応じたブレーキ踏力である操作量612が生成され、これが通信路650を介してアクチュエータ駆動ノード630−1〜630−4に伝送される。
本発明による車両制御装置の第8の実施形態を、図40を参照して説明する。
本実施形態の車両制御装置は、車両運動に対する運転者の要求を示すアクセルペダル、ブレーキペダル、ハンドルなどの操作量を検出するセンサ500と、車両運動の状態を示す車両速度、加速度、ヨーレート、さらには電波や画像などによって取得した車外の情報などを検出するセンサ550と、駆動、制動、操舵を実現する動力源、ブレーキ、ステアリングの各々に対応する複数のアクチュエータ400と、これらのアクチュエータ400を制御するための目標操作量を生成する操作量生成ノード100と、操作量生成ノード100が生成した目標操作量に基づいてアクチュエータ400を制御する複数のアクチュエータ駆動ノード300を有して構成される。
これにより、操作量生成ノード100が故障しても、車両運動制御を継続する。
これにより、四輪のブレーキの各々に設けられたアクチュエータ駆動ノード300またはアクチュエータ400が故障しても、車両運動制御を継続することができる。
これにより、ステアリングに設けられたアクチュエータ駆動ノード300またはアクチュエータ400が故障しても、車両運動制御を継続することができる。
これにより、駆動力用に設けられたアクチュエータ駆動ノード300またはアクチュエータ400が故障しても、車両を安全に停止することができる。
これにより、ブレーキペダル用のセンサ500が故障しても、車両運動制御を継続することができる。
これにより、ハンドル用のセンサ500が故障しても、車両運動制御を継続することができる。
これにより、車両運動制御を継続することができる。
しかしながら、操作量生成ノード100が故障した場合には、アクチュエータ駆動ノード300が各々独立に制御を実行する。
条件2:操作量生成ノード100から故障検出通知230を受信した時に、他の2つ以上のアクチュエータ駆動ノード300が故障検出通知230を受信していないと応答。
条件3:操作量生成ノード100から故障検出通知230を受信しなかった時に、他の2つ以上のアクチュエータ駆動ノード300が故障検出通知230を受信したと応答。
条件4:操作量生成ノード100から操作量指令値120を受信した時に、他の2つ以上のアクチュエータ駆動ノード300が操作量指令値120を受信しなかったと応答。
条件5:操作量生成ノード100から操作量指令値120を受信しなかった時に、他の2つ以上のアクチュエータ駆動ノード300が操作量指令値120を受信したと応答。
条件7:操作量生成ノード100から操作量指令値120を受信せず、かつ、他の2つ以上の操作量生成ノード100も操作量指令値120を受信していないと応答。
条件9:他の1つのアクチュエータ駆動ノード300が応答メッセージを送信しない。
条件10:操作量生成ノード100から故障検出通知230を受信した時に、他の1つのアクチュエータ駆動ノード300だけが故障検出通知230を受信していないと応答。
条件11:操作量生成ノード100から故障検出通知230を受信しなかった時に、他の1つのアクチュエータ駆動ノード300だけが故障検出通知230を受信したと応答。
条件12:操作量生成ノード100から操作量指令値120を受信した時に、他の1つのアクチュエータ駆動ノード300だけが操作量指令値120を受信しなかったと応答。
条件13:操作量生成ノード100から操作量指令値120を受信しなかった時に、他の1つのアクチュエータ駆動ノード300だけが操作量指令値120を受信したと応答。
テーブル(a)は、四輪のブレーキのうち、他のアクチュエータ駆動ノード300またはアクチュエータ400が異常である場合に、前二輪または後二輪のいずれかのブレーキで車両を制動するように制御プログラムを選択するものである。
先ず、操作量生成ノード100は、各アクチュエータ駆動ノード300からの応答メッセージを受信し(1910)、応答メッセージに含まれている各アクチュエータ駆動ノード300の故障診断結果を参照して、各アクチュエータ駆動ノード300およびアクチュエータ400の異常の有無および異常箇所を確認し、制動制御すべき各アクチュエータ駆動ノード300を選択する(1920)。
先ず、操作量生成ノード100は、自己の異常発生を、以下の条件で判定する(ステップS2010)。
条件2:3つ以上のアクチュエータ駆動ノード300からの応答メッセージを受信していない。
条件4:2つ以下のアクチュエータ駆動ノード300からの応答メッセージを受信していない。
テーブル(a)は、四輪のブレーキのうち、アクチュエータ駆動ノード300またはアクチュエータ400が異常である場合に、前二輪または後二輪のいずれかのブレーキで車両を制動するように制動車輪を選択するものである。
次に、図59〜図61を用いて、本発明の車両制御装置の第9の実施形態について説明する。
図58は、第9の実施形態における車両制御装置の基本構成を示している。車両制御装置は、運転者の要求を検出するセンサ500と、アクチュエータ400と、操作量生成ノード100と、アクチュエータ駆動ノード300から構成される。
(1)車両運動統合制御手段が使用できない場合でも、運転者の操縦手段と車両制御手段との通信が可能になり、ドライバ意図に沿って車両制御を実行できるという効果がある。
(2)車両制御装置において、いずれかのノードに故障が発生した場合、正常なノードは、故障が発生したノードが送信する故障検出通知に基づいて、制御を切り替えることにより、システム全体でエラーをバックアップすることができるため、個々のノードの冗長度を必要以上に上げることなく、十分に高信頼な車両制御装置を低コストで実現することができる。
(3)運転者による操作量を補正生成ノードで生成した補正量で補正することにより結果として適切なステアリング操作、ブレーキ操作とすることができ、車両の安定化を図ることができる。
(4)補正量生成ノードが故障した場合には、機能を縮退して補正量なしで運転者の操作したとおりの動作をすることができる。
(5)補正量生成のためには高度な情報処理が必要とされるのに対して。操作量生成は比較的簡単な情報処理ですむ。そのため、補正量生成ノードは操作量生成ノード10に比べて部品点数が増えたり、操作周波数が高くなったり電気的、熱的に余裕が少ない動作が要求される。その結果、補正量生成ノード20は操作量生成ノードに比べて故障率が高くなる。従って、故障率がより高い補正量生成ノードの故障による影響を回避する本発明の効果は特に大きい。
(6)操作量生成ノードが故障した場合でも、アクチュエータ駆動ノードが操作量生成ノードの異常を検出して制御プログラムを切り替えて車両制御を継続するので、操作量生成ノードの多重化が不要になり、安全でかつ低コストな車両制御装置を実現することができる。
(7)アクチュエータ駆動ノード間で相互に異常を検出して適切な制御プログラムに切り替えるので、例えばブレーキの片効きなど、危険な車両運動を回避することができ、操作量生成ノードが故障した状態でも安全な車両制御を維持することができる。
1A マスタ機能
2 センサスレーブコンピュータ
2A センサ処理機能
3 アクチュエータスレーブコンピュータ
3A アクチュエータ制御機能
3B 簡易マスタ機能
4 センサ
5 アクチュエータ
10 車両運動統合制御手段
11 操舵量制御手段
12 制動力制御手段
13 駆動力制御手段
20 DBW系統合制御ECU
21 内燃機関制御ECU
22 変速機制御ECU
23 電動モータ制御ECU
24 バッテリー制御ECU
25 HMI・ECU
30 車両運動統合制御ECU
31 舵角指示手段
32 減速度指示手段
33 加速度指示手段
35 制御系ゲートウェイ
36 ボディ系ゲートウェイ
41、41A ステアリングセンサ(操舵角センサ)
42、42A ブレーキペダル位置センサ
43 アクセルペダル位置センサ
44 ミリ波レーダ/カメラ
50 車両
51 ステアリングホイール
52 ブレーキペダル
53 アクセルペダル
54 VGR機構
60A、60B センサエレメント
61A、61B A/D変換器
62 一致チェック機能
63 フィルタ機能
64 通信コントローラ
65A、65B 通信ドライバ
71 前輪操舵機構
72R、72L 前輪
73 前輪ブレーキ機構
74 後輪操舵機構
75R、75L 後輪
76 後輪ブレーキ機構
77 前輪サスペンション機構
78 後輪サスペンション機構
81、81A SBW・VGRドライバECU
811 簡易制御ロジック部
82 SBWドライバECU
83A〜83D BBWドライバECU
831 簡易制御ロジック部
84A〜84D EASドライバECU
85 エアーバックECU
100 操作量生成ノード
101 車両状態推定部
102 目標状態演算部
103 車体操作ベクトル操作モーメント演算部
104 操作量演算部
105 車両パラメータ記憶部
110 SBWドライバECU
120 操作量指令値
201 車両状態信号
210 故障検出機能
210A〜210D 故障検出機能
220 制御プログラム選択機能
230 故障検出通知
300 アクチュエータ駆動ノード
320 制御器
400 アクチュエータ
500、550 センサ
600 ネットワーク
610 操作量生成ノード
611 耐故障機能
612、612a〜c 操作量
614 タイムスロット
615 ステアリングコラム
616 ブレーキペダル
620 補正量生成ノード
621 故障検出機能
622 622a、622b 補正量
623 故障検出結果
624 タイムスロット
625 加速度センサ・ヨーレートセンサ
630、630−0〜4 アクチュエータ駆動ノード
631 比較器
632 制御器
633 多数決機能
634 切替器
635 制御器
636 ゲイン可変器
637 ランプ発生器
640 アクチュエータ
641、641−0 舵取り装置
642−1〜4 ブレーキ
650、651、652 通信路
9100 データ受信テーブル
3000−1 センサコントローラ
3000−2 ハンドル角度センサ
3001−1 センサコントローラ
3001−2 ブレーキペダル位置センサ
3002−1 アクチュエータコントローラ
3002−2 操舵制御モータ
3003−1 アクチュエータコントローラ
3003−2 電動ブレーキキャリパ
3010−1 統合コントローラA
3010−2 統合コントローラB
A10、A100 コントローラノード
A11 処理ルーチン
A12 時間条件
A13 セルフモニタ
A20 センサノード
A21 処理ルーチン
A22 時間条件
A23 セルフモニタ
A30 アクチュエータノード
A31 処理ルーチン
A32 時間条件
A33 セルフモニタ
A200 ブレーキペダルセンサノード
A210 レーダノード
A300 前輪ブレーキアクチュエータノード
A310 右前輪のブレーキアクチュエータノード
A320 左前輪のブレーキアクチュエータノード
A400 ノード
A410 正常状態での動作
A411 機能停止処理
A430 自己監視機能
AA30 アクチュエータ
AA300 左前輪ブレーキアクチュエータ
AA301 左後輪ブレーキアクチュエータ
AA310 右前輪ブレーキアクチュエータ
AA320 左前輪ブレーキアクチュエータ
B10 車両運動統括制御ノード
B101 通信ドライバ
B102 車両運動オブサーバ
B103 運転者意図把握部
B20 ブレーキペダルノード
B201 通信ドライバ
B202 フィルタ補正処理部材
B203 A/D変換器
B204 データ標準化部
B30 ブレーキアクチュエータノード
B301 通信ドライバ
B302 ブレーキキャリパ制御部
B303 A/D変換器
B304 プリドライバ
B305 自律分散制御機能
D1、D2、D3B データフロー
D11 操舵量目標値
D12 制動力目標値
D13 駆動力目標値
D31 舵角指示手段操作量
D32 減速度指示手段操作量
D33 加速度指示手段操作量
D3000 ハンドル角度情報
D3001 ブレーキペダル踏込み量情報
D3010−1 目標舵角
D3010−2 目標制動力
DA10 コントローラデータ
DA20 センサデータ
DA100 右前輪目標制動力
DA101 左前輪目標制動力
DA200 ブレーキペダル状態量
DA210 車間距離
DF10、DF20DF30 データフィールド
N1 ネットワーク
N11 通信バス
N1A 制御系ネットワーク(メインバス)
N1B 制御系バックアップネットワーク(バックアップバス)
N2 DBW系サブネットワーク
N3 統括ネットワーク
N3000 車内ネットワーク
M1、M1A、M1B、M2、M3A〜M3D、M4A〜M4D、M5、M6 電動モータ
SA20 センサ
SA200 ブレーキペダル
SA210 レーダ
Claims (55)
- 車両の状態量、運転者の操作量を示すセンサ信号を取り込むセンサコントローラと、
前記センサコントローラが取り込んだセンサ信号に基づいて制御目標値を生成する指令コントローラと、
前記指令コントローラから制御目標値を受けて車両を制御するためのアクチュエータを作動させるアクチュエータコントローラと、がネットワークで接続される車両制御装置であって、
前記アクチュエータコントローラは、前記指令コントローラが生成する制御目標値に異常が生じたときには、当該アクチュエータコントローラが受信したネットワーク上の前記センサコントローラのセンサ値に基づいて制御目標値に生成する制御目標値生成手段を有し、前記制御目標値生成手段によって生成した制御目標値によってアクチュエータを制御することを特徴とする車両制御装置。 - 前記センサコントローラは、減速度指示手段、加速度指示手段および舵角指示手段であり、前記アクチュエータコントローラは、制動力制御手段、駆動力制御手段および舵角制御手段であり、前記指令コントローラは、車両の運動状態を制御する車両運動統合制御手段であり、
前記指令コントローラに異常が生じたときには、前記制動力制御手段は前記減速度指示手段の操作量に基づいて制動力を制御し、前記駆動力制御手段は前記加速度指示手段の操作量に基づいて駆動力を制御し、前記舵角制御手段は前記舵角指示手段の操作量に基づいて舵角を制御することを特徴とする請求項1に記載の車両制御装置。 - 前記指令コントローラは、車両運動状態を推定する車両状態推定手段と、
車両のとるべき目標運動状態を算出する目標状態演算手段と、推定した車両の運動状態と目標運動状態に基づいて車両に発生させる操作力・モーメントを演算する操作力・モーメント演算手段と、前記操作力・モーメントに基づき、前記制動力制御手段と前記駆動力制御手段と前記舵角制御手段とに対する制御目標値を算出する操作量演算手段と、
を備えた車両運動統合制御手段により構成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の車両制御装置。 - 車両の運動状態および目標運動状態は、車両の剛体運動における状態量であることを特徴とする請求項3に記載の車両制御装置。
- 前記車両状態推定手段は、車両に固定された局所座標系における運動状態と、特定の地点に固定された座標系における運動状態と、車両が走行している周囲の環境と、車両の備える制御手段の故障状態とを推定・管理することを特徴とする請求項3または4に記載の車両制御装置。
- 前記目標状態演算手段は、前記減速度指示手段と前記加速度指示手段と前記舵角指示手段の操作量と前記車両運動状態に基づいて運転者の操縦意図を算出し、車両の力学的な定数と車両の備える制御手段の仕様と車両の備える制御手段の故障状態とに基づいて車両の取りうる限界運動状態を算出し、前記車両運動状態と前記運転者の操縦意図と前記限界運動状態に基づいて目標運動状態を算出することを特徴とする請求項3から5の何れか一項に記載の車両制御装置。
- 前記操作力・モーメント演算手段は、車両に固定された局所座標系における操作力・モーメントを算出することを特徴とする請求項3から6の何れか一項に記載の車両制御装置。
- 前記操作量演算手段は、前記操作力・モーメントに基づいてタイヤ毎に発生させるタイヤ力ベクトルを算出するタイヤベクトル演算手段と、前記タイヤ力ベクトルに基づいて前記制動力制御手段と前記駆動力制御手段と前記舵角制御手段とにおける制御目標値を算出する操作量振り分け部と、を有することを特徴とする請求項3から7の何れか一項に記載の車両制御装置。
- 前記タイヤベクトル演算手段は、車両に固定した局所座標系における力ベクトルを演算することを特徴とする請求項8に記載の車両制御装置。
- 前記操作量振り分け部は、車両の備える前記制動力制御手段と前記駆動力制御手段と前記舵角制御手段の構成に対応して設けられることを特徴とする請求項8又は9に記載の車両制御装置。
- 少なくとも1つの駆動力発生源を複数の駆動輪で共有する構成を備えた駆動力制御手段を持つ請求項2から10の何れか一項に記載の車両制御装置であって、
前記駆動力制御手段は、前記車両統合制御手段から各駆動輪で発生すべき駆動力を駆動輪毎に受付けて、少なくとも内燃機関と変速機と電動モータのいずれか2つを統合制御して駆動輪に駆動力を発生させる制御を行うことを特徴とする車両制御装置。 - センサよりの運転者の要求信号および車両状態信号に基づいて操作量指令値を演算する操作量生成ノードと、該操作量生成ノードからの操作量指令値に基づいてアクチュエータを制御するアクチュエータ駆動ノードと、を有し、車両の駆動、操舵、制動を行う車両制御装置であって、
前記各ノードは、故障検出機能を備え、当該故障検出機能により、ノード内の故障を検出した場合には、当該ノード外部に、当該ノードが故障状態にあることを通知すること以外の作用を及ぼさないように構成され、いずれかのノードに故障が発生した場合、当該故障状態にあるノードからの故障検出通知に基づいて、当該ノード以外の正常なノードにおいて制御を切り替え、システム全体として正常動作を継続することを特徴とする車両制御装置。 - 運転者の要求を検出するセンサは、通信ネットワークに接続され、当該センサの故障を検出した場合には、当該センサ外部に、当該センサが故障状態にあることを通知すること以外の作用を及ぼさないように構成されることを特徴とする請求項12に記載の車両制御装置。
- 前記運転者の要求を検出するセンサと、前記操作量生成ノードと前記アクチュエータ駆動ノードが同一の通信ネットワークに接続されていることを特徴とする請求項12又は13に記載の車両制御装置。
- 前記操作量生成ノードは、故障状態にあるノードからの故障検出通知を受信した場合には、故障箇所に応じて制御を切り替え、車両の走行状態を安定に保持することを特徴とする請求項14に記載の車両制御装置。
- 前記アクチュエータ駆動ノードは、前記操作量生成ノードからの操作量指令値を受信できない場合には、運転者の要求を検出するセンサの信号に基づいて、操作量指令値を生成する操作量指令値生成機能を備えており、前記操作量生成ノードからの操作量指令値を受信できない時には、通常制御から前記操作量指令値生成機能を実現する制御に切り替え、車両の走行状態を安定に保持することを特徴とする請求項14又は15に記載の車両制御装置。
- 前記通信ネットワークは冗長化されていることを特徴とする請求項14から16の何れか一項に記載の車両制御装置。
- 前記通信ネットワークは、メインバスと、バックアップバスとから構成されており、前
記メインバスには、運転者の要求を検出する前記センサの全てと、前記操作量生成ノードと、前記アクチュエータ駆動ノードとが接続され、前記バックアップバスには、運転者の要求を検出する前記センサの一部と、前記アクチュエータ駆動ノードの一部とが接続され、前記メインバスの故障時には、前記アクチュエータ駆動ノード自体がセンサ信号に基づいて、操作量指令値を生成して車両の走行状態を安定に保持することを特徴とする請求項17項に記載の車両制御装置。 - 前記センサは、複数のセンサエレメントと、当該複数のセンサエレメントの出力をデジタル値に変換するA/D変換器と、複数のA/D変換値の一致チェック機能と、フィルタ機能と、通信インタフェースとから構成されていることを特徴とする請求項13から18の何れか一項に記載の車両制御装置。
- 運転者の要求を検出するセンサは、ステアリングの回転角度を測定する操舵角センサ、ブレーキペダルの踏み込み量を測定するブレーキペダル位置センサ、およびアクセルペダルの踏み込み量を測定するアクセルペダル位置センサであり、
前記操作量生成ノードは、前記運転者の要求を検出するセンサの信号から運転者の意図を解釈し、車両状態を検出するセンサ信号と併せて、車両運動を総合的に制御する車両運動統合制御コントローラおよび車両の駆動系を総合的に制御する駆動系統合制御コントローラであり、
前記アクチュエータ駆動ノードは、操舵力を発生するステアリングアクチュエータを制御するステアリングアクチュエータ駆動コントローラ、ブレーキ力を生成するブレーキアクチュエータを制御するブレーキアクチュエータ駆動コントローラ、およびダンピング力を調整するサスペンションアクチュエータを制御するサスペンションアクチュエータ駆動コントローラであり、
これらのノードが同一の通信ネットワークに接続されていることを特徴とする請求項14から19の何れか一項に記載の車両制御装置。 - 車両の外界の状態を検出するレーダまたはカメラが前記通信ネットワークに接続されていることを特徴とする請求項20に記載の車両制御装置。
- 前記アクセルペダル位置センサは、前記通信ネットワークに接続されると共に、前記駆動系統合制御コントローラからトルク指令値を受信し、これに基づいて内燃機関を制御するエンジン制御コントローラにも接続されていることを特徴とする請求項20又は21に記載の車両制御装置。
- ブレーキペダルとブレーキ力発生機構が機械的に結合されていない場合には、少なくとも前記ブレーキペダル位置センサが単一故障時においても正常動作を継続するように構成されていることを特徴とする請求項20又は21に記載の車両制御装置。
- ステアリングと操舵力発生機構が機械的に結合されていない場合には、前記操舵角センサおよび前記ステアリングアクチュエータ駆動コントローラが、単一故障時においても正常動作を継続するように構成され、且つステアリングアクチュエータが冗長化されていることを特徴とする請求項20又は21に記載の車両制御装置。
- 各々のステアリングアクチュエータが発生する力は、ステアリングと操舵力発生機構が機械的に結合されているシステムで使用するステアリングアクチュエータのそれと比較して小さいことを特徴とする請求項24に記載の車両制御装置。
- 前記ステアリングアクチュエータ駆動コントローラは、ノード内の故障を検出した場合には、当該ノード外部に、当該ノードが故障状態にあることを通知すること以外の作用を及ぼさないように構成された駆動ノードを冗長化して構成され、当該駆動ノードが各々独立に前記冗長化されたステアリングアクチュエータを駆動されていることを特徴とする請求項24に記載の車両制御装置。
- 前記ブレーキペダル位置センサおよび前記操舵角センサは、複数のセンサエレメントと、当該複数のセンサエレメントの出力をデジタル値に変換するA/D変換器と、複数のA/D変換値の一致チェック機能と、フィルタ機能と、通信インタフェースとから構成されて冗長化されていることを特徴とする請求項23又は24に記載の車両制御装置。
- 前記ブレーキペダル位置センサおよび操舵角センサは、少なくとも三つのセンサエレメントと、当該複数のセンサエレメントの出力をデジタル値に変換するA/D変換器と、複数のA/D変換値の多数決機能と、フィルタ機能と、通信インタフェースとから構成されていることを特徴とする請求項23又は24に記載の車両制御装置。
- 操作量を生成する操作量生成ノードと、補正量を生成する補正量生成ノードと、アクチュエータを駆動するアクチュエータ駆動ノードと、を有し、
前記アクチュエータ駆動ノードは、前記補正量生成ノードが正常である時には、該操作量に該補正量を加えた値を目標値として前記アクチュエータを制御し、前記補正量生成ノードが異常である時には、該操作量を目標値として前記アクチュエータを制御する車両制御装置。 - 操作量を生成する操作量生成ノードと、補正量を生成する補正量生成ノードと、アクチュエータを駆動するアクチュエータ駆動ノードと、を有し、
前記アクチュエータ駆動ノードは、前記補正量生成ノードが正常である時には、該操作量に該補正量を加えた値を目標値として前記アクチュエータを制御し、前記補正量生成ノードが異常である時には、該操作量に異常発生前の補正量の係数を乗じた値を加えた値を目標値として前記アクチュエータを制御する車両制御装置。 - 前記係数を補正生成ノードが異常となった時点からの経過時間に伴い所定の時定数をもって減少することを特徴とする請求項30に記載の車両制御装置。
- 前記操作量生成ノードはステアリングコラムの操作角度により操作量を生成し、前記アクチュエータ駆動ノードは操舵機構を駆動することを特徴とする請求項29から31の何れか一項に記載の車両制御装置。
- 前記操作量生成ノードはブレーキペダルの操作角度または操作踏力により操作量を生成し、前記アクチュエータ駆動ノードは車輪に備えられたブレーキを駆動することを特徴とする請求項29から32の何れか一項に記載の車両制御装置。
- 前記補正量生成ノードは、加速度センサまたはヨーレートセンサを接続され、該加速度センサまたはヨーレートセンサの出力により補正量を生成することを特徴とする請求項29から33の何れか一項に記載の車両制御装置。
- 前記補正量生成ノードは、加速度センサまたはヨーレートセンサを接続し、該加速度センサまたはヨーレートセンサの出力及び前記操作量生成ノードが生成した操作量により補正量を生成することを特徴とする請求項29から34の何れか一項に記載の車両制御装置。
- 前記補正量生成ノードは、前記操作量生成ノードより処理性能が高いノードであることを特徴とする請求項29から35の何れか一項に記載の車両制御装置。
- 前記補正量生成ノードは、前記操作量生成ノードより動作周波数が高いノードであることを特徴とする請求項29から36の何れか一項に記載の車両制御装置。
- 前記操作量生成ノードは前記補正量生成ノードより故障率が低い構成によるノードであることを特徴とする請求項29から37の何れか一項に記載の車両制御装置。
- 前記補正量生成ノードは故障検出機能を有していることを特徴とする請求項29から38の何れか一項に記載の車両制御装置。
- 運転者の要求および車両状態に基づいてアクチュエータを制御する複数のアクチュエータ駆動手段と、前記複数のアクチュエータ駆動手段を接続する通信手段と、
を有し、車両の駆動、操舵、制動の少なくとも1つを制御する車両制御装置であって、
前記アクチュエータ駆動手段は、自己の動作状態および前記他のアクチュエータ駆動手段の動作状態に基づいて前記アクチュエータの制御方法を選択する制御方法選択手段を有することを特徴とする車両制御装置。 - 前記アクチュエータ駆動手段は、自己の故障を検出し、前記通信手段を介して前記他のアクチュエータ駆動手段に故障発生を通知する故障検出手段を備え、自己の故障状態および前記他のアクチュエータ駆動手段の故障状態に基づいて前記アクチュエータの制御方法を選択することを特徴とする請求項40に記載の車両制御装置。
- 運転者の要求または車両状態に基づいてアクチュエータを制御する複数のアクチュエータ駆動手段と、前記複数のアクチュエータ駆動手段を接続する通信手段とを有し、車両の駆動、操舵、制動の少なくとも1つを制御する車両制御装置において、
前記アクチュエータ駆動手段は、前記他のアクチュエータ駆動手段から前記通信手段を介したメッセージの受信状態に基づいて前記アクチュエータの制御方法を選択する制御方法選択手段を備えることを特徴とする車両制御装置。 - 前記アクチュエータ駆動手段は、動作状態を通知するためのメッセージを他のアクチュエータ駆動手段に前記通信手段を介して送信し、前記他のアクチュエータ駆動手段から前記メッセージを受信したか否かに基づいて前記アクチュエータの制御方法を選択することを特徴とする請求項42に記載の車両制御装置。
- 運転者の要求および車両状態に基づいて操作量指令値を演算する少なくとも1つの操作量生成手段と、前記操作量生成手段からの操作量指令値に基づいてアクチュエータを制御する複数のアクチュエータ駆動手段と、前記操作量生成手段と前記アクチュエータ駆動手段を接続する通信手段と、を有し、車両の駆動、操舵、制動の少なくとも1つを制御する車両制御装置であって、
前記アクチュエータ駆動手段は、自己の動作状態と、前記他のアクチュエータ駆動手段の動作状態と、前記操作量生成手段の動作状態に基づいて前記アクチュエータの制御方法を選択する制御方法選択手段を備えていることを特徴とする車両制御装置。 - 前記操作量生成手段は、自己の故障を検出し、前記通信手段を介して前記アクチュエータ駆動手段または前記操作量生成手段に故障発生を通知する故障検出手段を備え、
前記アクチュエータ駆動手段は、自己の故障を検出し、前記通信手段を介して前記他のアクチュエータ駆動手段または前記操作量生成手段に故障発生を通知する故障検出手段を備え、自己の故障状態と、前記他のアクチュエータ駆動手段の故障状態と、前記操作量生成手段の故障の発生状態に基づいて前記アクチュエータの制御方法を選択することを特徴とする請求項44に記載の車両制御装置。 - 運転者の要求または車両状態に基づいて操作量指令値を演算する少なくとも1つの操作量生成手段と、前記操作量生成手段からの操作量指令値に基づいてアクチュエータを制御する複数のアクチュエータ駆動手段と、前記操作量生成手段と前記アクチュエータ駆動手段を接続する通信手段と、を有し、車両の駆動、操舵、制動の少なくとも1つを制御する車両制御装置であって、
前記アクチュエータ駆動手段は、他のアクチュエータ駆動手段または前記操作量生成手段からのメッセージの受信状態に基づいて前記アクチュエータの制御方法を選択する制御方法選択手段を備えることを特徴とする車両制御装置。 - 前記操作量生成手段は、操作量指令値を前記アクチュエータ駆動手段の各々に前記通信手段を介して送信し、前記アクチュエータ駆動手段は、前記操作量指令値を受信すると、応答メッセージを前記操作量生成手段または前記他のアクチュエータ駆動手段に前記通信手段を介して送信し、前記アクチュエータ駆動手段は、前記操作量生成手段からの操作量指令値または前記他のアクチュエータ駆動手段からの応答メッセージを受信したか否かに基づいて前記アクチュエータの制御方法を選択することを特徴とする請求項46に記載の車両制御装置。
- 運転者の要求または車両状態を検知するセンサ手段と、前記センサ手段からの情報に基づいて操作量指令値を演算する少なくとも1つの操作量生成手段と、前記操作量生成手段からの操作量指令値または前記センサからの情報に基づいてアクチュエータを制御する複数のアクチュエータ駆動手段と、前記センサ手段と前記操作量生成手段と前記アクチュエータ駆動手段を接続する通信手段と、を有し、車両の駆動、操舵、制動の少なくとも1つを制御する車両制御装置であって、
前記アクチュエータ駆動手段は、自己の動作状態と、前記他のアクチュエータ駆動手段の動作状態と、前記操作量生成手段の故障の動作状態に基づいて、前記操作量生成手段からの操作量指令値を用いた制御方法、前記センサからの情報を用いた制御方法、前記アクチュエータを所定の状態にする制御方法のいずれかを選択する制御方法選択手段を備えるていることを特徴とする車両制御装置。 - 前記操作量生成手段は、自己の故障を検出し、前記通信手段を介して前記アクチュエータ駆動手段または前記操作量生成手段に故障発生を通知する故障検出手段を備え、
前記アクチュエータ駆動手段は、自己の故障を検出し、前記通信手段を介して前記他のアクチュエータ駆動手段または前記操作量生成手段に故障発生を通知する故障検出手段を備え、自己の故障状態と、前記他のアクチュエータ駆動手段の故障状態と、前記操作量生成手段の故障の発生状態に基づいて、前記操作量生成手段からの操作量指令値を用いた制御方法、前記センサからの情報を用いた制御方法、前記アクチュエータを所定の状態にする制御方法のいずれかを選択することを特徴とする請求項48に記載の車両制御装置。 - 運転者の要求または車両状態を検知するセンサ手段と、前記センサ手段からの情報に基づいて操作量指令値を演算する少なくとも1つの操作量生成手段と、前記操作量生成手段からの操作量指令値または前記センサからの情報に基づいてアクチュエータを制御する複数のアクチュエータ駆動手段と、前記センサ手段と前記操作量生成手段と前記アクチュエータ駆動手段を接続する通信手段と、を有し、車両の駆動、操舵、制動の少なくとも1つを制御する車両制御装置であって、
前記アクチュエータ駆動手段は、前記他のアクチュエータ駆動手段または前記操作量生成手段からのメッセージの受信状態に基づいて、前記操作量生成手段からの操作量指令値を用いた制御方法、前記センサからの情報を用いた制御方法、前記アクチュエータを所定の状態にする制御方法のいずれかを選択する制御方法選択手段を備えていることを特徴とする車両制御装置。 - 前記操作量生成手段は、操作量指令値を前記アクチュエータ駆動手段の各々に前記通信手段を介して送信し、前記アクチュエータ駆動手段は、前記操作量指令値を受信すると、応答メッセージを前記操作量生成手段または前記他のアクチュエータ駆動手段に前記通信手段を介して送信し、前記アクチュエータ駆動手段は、前記操作量生成手段からの操作量指令値または前記他のアクチュエータ駆動手段からの応答メッセージを受信したかどうかに基づいて、前記操作量生成手段からの操作量指令値を用いた制御方法、前記センサからの情報を用いた制御方法、前記アクチュエータを所定の状態にする制御方法のいずれかを選択することを特徴とする請求項50に記載の車両制御装置。
- 車両の駆動、操舵、制動を行う車両制御装置において、
運転者の要求を検出し信号出力するノードと、該要求信号に基づいて操作量指令値を演算し、信号出力する操作量生成ノードと、当該操作量生成ノードからの操作量指令値に基づいてアクチュエータを制御するアクチュエータ駆動ノードとを分散配置した構成をもち、
前記各ノードは、各信号出力を格納するデータ受信テーブルをもち、その内容を判定して、他ノードの故障検出機能を備えていることを特徴とする車両制御装置。 - 前記データ受信テーブルはメッセージの時刻を表す情報を含み、時刻の遅れがあらかじめ定められた値よりも大きい場合に、送信元またはその通信路が正常に作動していない、あるいは正常状態に復帰したと判断する機能を有することを特徴とする請求項52に記載の車両制御装置。
- 前記データ受信テーブルは故障投票部を含み、あらかじめ定められたアルゴリズムに従って故障ノード、または正常状態に復帰したノードを特定する機能を有することを特徴とする請求項52又は53に記載の車両制御装置。
- 他ノードの故障診断情報を故障投票として出力することにより各ノードの故障判定状況を共有することを特徴とする請求項54に記載の車両制御装置。
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