JP2020051305A - On-vehicle control device and management server - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、車載制御装置、及び管理サーバに関する。 The present disclosure relates to an in-vehicle control device and a management server.
車両の各部を制御する手法として、モデル予測制御(MPC:Model Predictive Control)と称される手法が知られている。モデル予測制御とは、制御対象のモデルを利用して、未来の挙動を予測し、各時刻で最適化問題を解きながら、制御対象の操作量を決定する制御方法である。 As a technique for controlling each part of a vehicle, a technique called model predictive control (MPC) has been known. The model predictive control is a control method of predicting a future behavior using a model of a control target, and determining an operation amount of the control target while solving an optimization problem at each time.
図1は、モデル予測制御を実現する一般的なシステム構成を簡易的に示す図である。図2は、モデル予測制御の一般的な制御態様に示すタイミングチャートである。 FIG. 1 is a diagram simply showing a general system configuration for implementing model predictive control. FIG. 2 is a timing chart showing a general control mode of the model predictive control.
この種の制御システムにおいて、モデル予測制御コントローラT1は、制御対象(以下、「プラント」とも称する)をモデル化した予測モデル(以下、「プラントモデル」とも称する)を用いて、プラントの挙動を予測する予測部T1bと、予測部T1bの予測結果に基づいて、プラントT2の挙動が最適化するように、プラントT2の操作量を決定する最適化部T1aと、を含んで構成される。 In this type of control system, the model prediction controller T1 predicts the behavior of a plant using a prediction model (hereinafter, also referred to as a "plant model") that models a control target (hereinafter, also referred to as a "plant"). And an optimizing unit T1a that determines an operation amount of the plant T2 so that the behavior of the plant T2 is optimized based on the prediction result of the predicting unit T1b.
モデル予測制御コントローラT1は、目標値γが設定されると、現時点におけるプラントT2の挙動(y(t))を考慮しながら、プラントT2の出力を当該目標値γに近づけるためのプラントT2の制御態様(即ち、操作量)を決定する。具体的には、予測部T1bは、プラントモデルを用いて、設定された目標値γを充足するためのプラントT2の種々の制御態様について、現時点から先の予測区間(時刻t〜t+N)におけるプラントT2の挙動(即ち、プラント出力予測yp)のシミュレーションを実行する。そして、最適化部T1aは、当該シミュレーションから得られる結果に基づいて、プラントT2の挙動を規定する所定の損失関数が最小化するように、制御区間(時刻t〜t+1)のプラントT2の制御態様(即ち、操作量)を決定し、当該制御態様にて、プラントT2を制御する。モデル予測制御コントローラT1は、以下、時刻t+1以降も同様の処理を実施する。 When the target value γ is set, the model prediction control controller T1 controls the plant T2 to bring the output of the plant T2 closer to the target value γ while considering the current behavior (y (t)) of the plant T2. The mode (ie, the operation amount) is determined. Specifically, the prediction unit T1b uses the plant model to determine, for various control modes of the plant T2 for satisfying the set target value γ, the plant in the prediction section (time t to t + N) from the present time onward. A simulation of the behavior of T2 (that is, the plant output prediction yp) is executed. Then, based on the result obtained from the simulation, the optimization unit T1a controls the plant T2 in the control section (time t to t + 1) such that the predetermined loss function that defines the behavior of the plant T2 is minimized. (That is, the operation amount) is determined, and the plant T2 is controlled in the control mode. Hereinafter, the model prediction controller T1 performs the same processing after time t + 1.
車両においては、特に、内燃機関(以下、「エンジン」と称する)のプラントをモデル化して、エンジンの燃費が良好となり、且つ、エンジンから排出されるNOx量が低減するように、エンジンのモデル予測制御を行う態様が種々に検討されている(例えば、特許文献1を参照)。 In a vehicle, in particular, a model of an internal combustion engine (hereinafter, referred to as an “engine”) is modeled to predict the engine model so that the fuel efficiency of the engine is improved and the amount of NOx exhausted from the engine is reduced. Various modes of performing control have been studied (for example, see Patent Document 1).
ところで、テストベンチで採取されたデータをもとに機械学習により構築されたプラントモデル(以下、「統計モデル」とも称する)が知られている。この種のプラントモデルにおいては、データ点数の不足等に起因して、走行状態によっては、予測精度が悪化するおそれがある。加えて、実際には、車両の使用態様(例えば、車両の走行環境)は、車両毎に異なり、画一化されたプラントモデルでは、必ずしもプラントモデルが最適化されているとは言えない。 Meanwhile, a plant model (hereinafter, also referred to as a “statistical model”) constructed by machine learning based on data collected by a test bench is known. In this type of plant model, prediction accuracy may be degraded depending on running conditions due to a shortage of data points or the like. In addition, in practice, the mode of use of the vehicle (for example, the traveling environment of the vehicle) differs for each vehicle, and a uniform plant model does not always mean that the plant model is optimized.
しかしながら、かかるプラントモデルにおいては、データ点数の不足等に起因して、走行状態によっては、予測精度が悪化するおそれがある。加えて、実際には、車両の使用態様(例えば、車両の走行環境)は、車両毎に異なり、画一化されたプラントモデルでは、必ずしもプラントモデルが最適化されているとは言えない。 However, in such a plant model, the prediction accuracy may be deteriorated depending on the traveling state due to a shortage of data points or the like. In addition, in practice, the mode of use of the vehicle (for example, the traveling environment of the vehicle) differs for each vehicle, and a uniform plant model does not always mean that the plant model is optimized.
本開示は、上記問題点に鑑みてなされたもので、統計モデルを用いたプラントモデルの予測精度の向上を可能とする車載制御装置、及び管理サーバを提供することを目的とする。 The present disclosure has been made in view of the above problems, and has as its object to provide an in-vehicle control device and a management server that can improve the prediction accuracy of a plant model using a statistical model.
前述した課題を解決する主たる本開示は、
学習器により構成される車両のプラントのプラントモデルと、前記車両の走行位置の前方区間の道路情報とに基づいて、前記車両が目標速度で走行するように、前記プラントのモデル予測制御を行う車載制御装置であって、
前記車両を走行させている時の前記プラントに対する操作量を示す制御データと、当該操作量に対する前記プラントの挙動を示すセンサデータとを関連付けて、当該車載制御装置が有する記憶部に格納するデータ記憶部と、
前記制御データと前記センサデータとを、前記プラントモデルの学習データとして管理サーバに送信するデータ送信部と、
前記管理サーバにて前記学習データを用いて機械学習が施された前記プラントモデルに係るデータを、前記管理サーバから受信して、当該車載制御装置内に記憶された前記プラントモデルのデータを更新するデータ更新部と、
を備える車載制御装置である。
The main disclosure for solving the above-mentioned problems is as follows.
A vehicle model that performs model predictive control of the plant based on a plant model of a plant of the vehicle configured by a learning device and road information of a section in front of a traveling position of the vehicle so that the vehicle travels at a target speed. A control device,
Data storage for storing in a storage unit of the in-vehicle control device the control data indicating the operation amount of the plant when the vehicle is running and the sensor data indicating the behavior of the plant with respect to the operation amount in association with each other. Department and
A data transmitting unit that transmits the control data and the sensor data to a management server as learning data of the plant model,
Receiving, from the management server, data on the plant model on which machine learning has been performed using the learning data in the management server, and updating the data on the plant model stored in the on-vehicle control device. A data update unit,
It is an in-vehicle control device provided with.
又、他の局面では、
学習器により構成される車両のプラントのプラントモデルと、前記車両の走行位置の前方区間の道路情報とに基づいて、前記車両が目標速度で走行するように、前記プラントのモデル予測制御を行う車載制御装置と通信接続された管理サーバであって、
前記車両から、前記車両が走行している時の前記プラントの操作量を示す制御データと、当該操作量に対する前記プラントの挙動を示すセンサデータとを、前記プラントモデルの学習データとして取得するデータ取得部と、
前記車両から前記学習データを受信した場合、当該学習データを用いて、当該車両の前記プラントモデルに対して機械学習を施す学習処理部と、
前記車両に対して学習済みの前記プラントモデルに係るデータを送信する更新指令部と、
を備える管理サーバである。
In other aspects,
A vehicle model that performs model predictive control of the plant based on a plant model of a plant of the vehicle configured by a learning device and road information of a section in front of a traveling position of the vehicle so that the vehicle travels at a target speed. A management server communicatively connected to the control device,
Data acquisition for acquiring control data indicating an operation amount of the plant when the vehicle is running from the vehicle and sensor data indicating behavior of the plant with respect to the operation amount as learning data of the plant model. Department and
When receiving the learning data from the vehicle, using the learning data, a learning processing unit that performs machine learning on the plant model of the vehicle,
An update command unit that transmits data related to the learned plant model to the vehicle,
It is a management server provided with.
本開示に係る車両の車載制御装置によれば、統計モデルを用いたプラントモデルの予測精度の向上が可能である。 According to the vehicle-mounted control device according to the present disclosure, it is possible to improve the prediction accuracy of a plant model using a statistical model.
以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施形態について詳細に説明する。尚、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the present specification and the drawings, components having substantially the same function are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
[車両の構成]
以下、図3を参照して、一実施形態に係る車両1の構成の一例について説明する。
[Vehicle configuration]
Hereinafter, an example of a configuration of the
図3は、本実施形態に係る車両1の構成を示す図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of the
本実施形態に係る車両1は、エンジン11、クラッチ12、トランスミッション13、駆動輪14、制動装置20、排気浄化装置30、目標車速設定装置40、現在地情報取得装置50、各種センサ60、及び、車両ECU(Electronic Control Unit)100を備えている。
The
エンジン11は、燃料を燃焼して、車両1を走行させるための駆動力を生成する。エンジン11は、例えば、ディーゼルエンジンであり、燃料噴射量等を制御することで任意の駆動力を生成する。
The
尚、エンジン11は、燃料を噴射するインジェクタや、吸排気バルブのバルブタイミングを制御するエンジンECU(図示せず)を有する。そして、エンジン11は、車両ECU100からの制御信号に基づいて、所定の運転特性となるように、燃料の噴射圧力、燃料の噴射タイミング、燃料の噴射量、及び吸排気バルブのバルブタイミング等を制御する。
The
クラッチ12は、エンジン11とトランスミッション13との間に介装され、エンジン11の出力軸とトランスミッション13の入力軸とを断接可能に連結する。
The
トランスミッション13は、エンジン11から入力される回転を変速して、駆動輪14側に出力する。トランスミッション13としては、例えば、ベルト式の無段変速機が用いられる。尚、クラッチ12及びトランスミッション13は、それぞれ、これらの状態を制御するアクチュエータ(図示せず)を有している。そして、当該アクチュエータは、車両ECU100からの制御信号に基づいて制御される。
The
駆動輪14は、トランスミッション13を介して伝達される駆動力によって、車両1を走行させる。
The
制動装置20は、駆動輪14等に対して摩擦抵抗による抵抗力を与え、車両1を減速させる。
The
排気浄化装置30は、例えば、エンジン11から排出される排ガス中のNOxを浄化する装置であって、エンジン11の排気管中に配設されたSCR(Selective Catalytic Reduction)30a、及び、当該SCR30aの上流の排気管中で尿素水を噴射する尿素水噴射装置30bを含んで構成される(後処理装置とも称される)。
The exhaust
尚、排気浄化装置30においては、SCR30aが、例えば、尿素水噴射装置30bから供給される尿素水が加水分解したアンモニアを吸着すると共に、当該吸着したアンモニアによって排ガス中のNOxを選択的に還元浄化する。尿素水噴射装置30bから排気管中に噴射する尿素水の噴射量は、車両ECU100からの制御信号によって制御される。
In the exhaust
目標車速設定装置40は、車両1の自動走行時の目標車速を、車両ECU100に設定する。目標車速設定装置40は、例えば、運転席のダッシュボード(図示せず)に配置されたタッチパネル付きディスプレイ等の情報入力インタフェースを含み、運転者から目標車速の設定を受け付ける。尚、目標車速設定装置40が設定する目標車速は、目標車速幅として設定されてもよい。
The target vehicle
現在地情報取得装置50は、車両1の現在位置を示す情報を取得し、当該情報を車両ECU100へ出力する。現在地情報取得装置50は、例えば、衛星測位システム(GPS)の受信機である。
The current position
各種センサ60は、車両1の各部の状態等を検出するために設けられている。具体的には、各種センサ60としては、エンジン11のクランクシャフトの回転数を検出するエンジン回転センサ、エンジン11のカムシャフトの回転位相を検出するカムポジションセンサ、エンジン11の燃焼室内の圧力を検出する圧力センサ、エンジン11の出力トルクを検出するトルクセンサ、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ、冷却水循環路内(図示せず)を流れる冷却水温を検出する冷却水温センサ、排ガスの温度を検出する排気温度センサ、排ガスの空燃比を検出するA/F(空燃比)センサ、及び、SCR30aの触媒温度を検出する温度センサ等が備え付けられている。尚、これらのセンサは、いずれも公知のセンサで実現することができる。
The
これら各種センサ60で検出される検出値(以下、「センサデータ」とも称する)は、車両ECU100に送信される。
The detection values detected by these various sensors 60 (hereinafter, also referred to as “sensor data”) are transmitted to the
車両ECU100は、車両1の各部を統括制御するもので、例えば、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、入力ポート、及び、出力ポート等を含んで構成されている。
The
本実施形態に係る車両ECU100は、車両1を目標車速設定装置40に設定された目標速度で自動走行させるように、車両1の各部を自動制御可能に構成されている(オートクルーズモードとも称される)。車両ECU100は、車両1を目標速度で自動走行させる際には、道路情報及び車両情報等に基づいて、車両1の走行位置の前方の所定区間における車両1の挙動を予測し、エンジン11の燃費、及びエンジン11から排出される排ガス中のNOx量等の観点から、最適となるように、エンジン11等の車両1の各部を制御する(詳細は後述)。
The
尚、車両ECU100は、車両1の各部(エンジン11、クラッチ12、トランスミッション13、制動装置20、排気浄化装置30、目標車速設定装置40、現在地情報取得装置50、及び、各種センサ60等)と車載ネットワークにより相互に接続され、必要なデータや制御信号を相互にやり取りしている。図3中の点線矢印は、信号経路を表している。
The
[ECUの構成]
次に、図4〜図8を参照して、本実施形態に係る車両ECU100(本発明の「車載制御装置」に相当)の構成の一例について、説明する。
[Configuration of ECU]
Next, an example of the configuration of the vehicle ECU 100 (corresponding to the “vehicle-mounted control device” of the present invention) according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.
図4は、本実施形態に係る車両ECU100の構成を示す図である。図5は、本実施形態に係る車両ECU100のモデル予測制御を実現するためのシステム構成を示す図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of the
本実施形態に係る車両ECU100は、道路情報取得部110、車両情報取得部120、運転状態決定部130、制御部140、データ記憶部150、データ送信部160、及び、データ更新部170を備えている。
The
道路情報取得部110は、車両1が現在走行する位置の前方の所定区間(以下、「前方予測区間」と称する)における道路情報を取得する。
The road
具体的には、道路情報取得部110は、現在地情報取得装置50が取得した車両1の現在地をもとに、車両1が現在走行する位置から、予め規定された距離だけ前方まで離れた区間を前方予測区間として決定する。そして、道路情報取得部110は、予め記憶しておいた地図データ又は外部サーバ等から、当該前方予測区間の道路情報を取得する。
Specifically, based on the current location of the
尚、道路情報は、例えば、道路各所の水平位置(緯度経度情報等)に対応付けて、道路の各地点の勾配情報、カーブ、及び信号の有無の情報等が記述されたデータである。 The road information is, for example, data describing slope information, curves, information on the presence / absence of a signal, and the like at each point on the road in association with the horizontal position (latitude / longitude information or the like) of each point on the road.
車両情報取得部120は、車両1を自動走行させるために必要な車両情報を取得する。車両情報取得部120は、例えば、各種センサ60のセンサデータ、現時点の車両1の各部の制御データ(例えば、エンジン11における燃料噴射量、尿素水噴射装置30bにおける尿素水噴射量)、及び、目標車速設定装置40に設定された目標車速のデータ等を取得する。
The vehicle
運転状態決定部130は、車両1が目標車速設定装置40に設定された目標車速で走行しつつ、且つ、エンジン11の燃費、及びエンジン11から排出される排ガス中のNOx量等の観点から最適となるエンジン11等の制御態様を決定する。尚、運転状態決定部130は、図1、図2を参照して説明したモデル予測制御を行う機能部である。
The driving
より詳細には、運転状態決定部130には、目標車速、前方予測区間の道路情報、及び、各種センサ60のセンサデータが入力されている。そして、運転状態決定部130は、これらの情報を考慮しながら、制御モデル132a及びプラントモデル132bを用いて、現時点から先の時点における車両1の各部の挙動を予測し、次の時点(即ち、制御区間)において最適となるエンジン11等の制御態様を決定する。
More specifically, the target vehicle speed, road information of the predicted forward section, and sensor data of the
運転状態決定部130は、予測部132及び最適化部131を有している。
The operating
最適化部131は、前方予測区間において車両1が目標速度で走行するためのエンジン11等の制御態様を複数パターン設定し、複数パターンの制御態様それぞれについて予測部132にシミュレーションを実行させる。そして、最適化部131は、予測部132から出力されるシミュレーション結果に基づいて、所定の損失関数を用いて、複数パターンの制御態様それぞれの損失を算出し、当該損失が最小化するエンジン11等の制御態様を、エンジン11の最適動作として決定する。
The
最適化部131が予測部132にシミュレーションを実行させるエンジン11等の制御態様(例えば、操作量)は、例えば、現時点の車両1の各部の状態情報、目標速度、及び、道路情報取得部110が取得した前方予測区間の道路情報から推定される要求駆動力等を基準として設定される。
The control mode (for example, the operation amount) of the
尚、この際、最適化部131が取得する現時点の各部の状態情報としては、例えば、後述する制御部140(噴射系制御部142、SCR制御部143、トランスミッション制御部144)の現時点における操作量を示す制御データ、及び、実際のプラント(例えば、エンジン11、排気浄化装置30、及びトランスミッション13)の状態を検出する各種センサ60からのセンサデータが含まれる。
At this time, the state information of each unit at the present time acquired by the
最適化部131は、例えば、以下の式(1)の損失関数を用いて、エンジン11等の制御態様毎に、前方予測区間全体としての損失を算出する。
式(1)は、前方予測区間を走行した際の各タイミングにおけるエンジン11の燃費、エンジン11から排出される排ガス中のNOx量、及び、尿素水噴射装置30bにおける尿素水噴射量それぞれを単位時間当たりの損失として、前方予測区間を走行した際のN時刻先までの積算値を、前方予測区間全体の損失として決定することを表している。そして、最適化部131は、式(1)の損失が最小となるエンジン11等の制御態様を、次のタイミングにおけるエンジン11等の制御態様として決定する。
Equation (1) represents the fuel consumption of the
図6は、車両1を目標車速で走行させようとした場合における、エンジン11の燃費に関する損失、尿素水噴射装置30bにおける尿素水噴射量に関する損失、及び排ガス中のNOx量に関する損失の関係を示す図である。通常、エンジン11の燃費に関する損失(又は尿素水噴射量に関する損失)と排ガス中のNOx量に関する損失とは、図6に示すように、トレードオフの関係にある。式(1)は、かかるトレードオフの関係を考慮して、設定されている。
FIG. 6 shows the relationship between the loss related to the fuel efficiency of the
予測部132は、車両1内の各部の制御モデル132a及び車両1内のエンジン11等のプラントモデル132bを用いて、最適化部131に設定された複数パターンのエンジン11等の制御態様それぞれについてシミュレーションを実行する。
The
制御モデル132aは、制御部140(エンジン11の噴射系の制御部142、SCR30aの尿素水噴射の制御部143、トランスミッション13の制御部144)の構成をモデル化したものであり、例えば、エンジン11の噴射系の制御モデル132aa(例えば、燃焼室内への燃料噴射量及び燃料噴射タイミングを規定するモデル)、SCR30aにおける尿素水噴射の制御モデル132ab(例えば、尿素水噴射量及び尿素水噴射タイミングを規定するモデル)、及び、トランスミッション13の制御モデル132ac(例えば、トランスミッション13の変速比を規定するモデル)を含む。
The
プラントモデル132bは、プラント(エンジン11、排気浄化装置30、トランスミッション13)の構成をモデル化したものであり、例えば、エンジン11のプラントモデル132ba(例えば、エンジン回転数、エンジン出力、及び、排ガスの状態を規定するモデル)、排気処置装置30のプラントモデル132bb(例えば、排ガスに含まれるNOx量の浄化率を規定するモデル)、車両1の動力伝達機構のプラントモデル132bc(例えば、動力伝達効率を規定するモデル)を含む。
The
尚、エンジン11のプラントモデル132baは、例えば、主にエンジン11の噴射系の制御モデル132aaの制御態様に基づいて、その状態情報(例えば、エンジン出力、エンジン回転数、排ガスの温度、排ガスの流量、及び、排ガス中のNOx量等)を出力する。又、排気浄化装置30のプラントモデル132bbは、例えば、主にSCR30aにおける尿素水噴射の制御モデル132abの制御態様に基づいて、その状態情報(例えば、SCR30aにおける浄化率等)を出力する。又、車両1の動力伝達機構のプラントモデル132bcは、例えば、主にトランスミッション13の制御モデル132acの制御態様に基づいて、その状態情報(例えば、エンジン11から駆動輪14への動力伝達効率、及び車両1の加速度等)を出力する。
The plant model 132ba of the
予測部132は、例えば、最適化部131で設定されたエンジン11等の制御態様(例えば、操作量や又は制御タイミングに係る態様)を制御モデル132aに適用し、その際のプラントモデル132bにおける状態情報を算出する。尚、ここで、予測部132が算出するプラントモデル132bにおける状態情報は、例えば、前方予測区間内の各タイミングにおけるプラントモデル132bの状態に係る情報である。
The
そして、予測部132は、プラントモデル132bにおける状態情報を、最適化部131に対して出力する。最適化部131は、これにより、複数パターンのエンジン11等の制御態様それぞれについて損失を算出し、最適な制御態様を決定する。
Then, the
制御部140は、運転状態決定部130(最適化部131)で決定されたエンジン11等の制御態様に基づいて、各部を制御する。そして、制御部140の制御によって、プラント(ここでは、エンジン11、排気浄化装置30、トランスミッション13)は、動作する。
The
制御部140は、例えば、運転状態決定部130で決定されたエンジン11等の制御態様を取得して各部に展開する統括制御部141、エンジン11の噴射系の制御を行う制御部142、尿素水噴射装置30bの尿素水噴射を制御する制御部143、及び、トランスミッション13の制御を行う制御部144を含む。
The
尚、本実施形態に係るモデル予測制御自体は、公知の手法と同様であるため、ここでの説明は省略する。 Note that the model prediction control itself according to the present embodiment is the same as a known method, and a description thereof will be omitted.
ここで、本実施形態に係るプラントモデル132bの構築手法について、説明する。
Here, a method of constructing the
本実施形態に係るプラントモデル132bは、機械学習が施された学習器により構成される(統計モデルとも称される)。プラントモデル132bに使用される学習器としては、例えば、公知のガウス過程モデル(例えば、非特許文献1を参照)が用いられる。但し、プラントモデル132bは、公知の任意の統計モデルで構成されてよく、ニューラルネットワーク、ベイズモデル、又は、SVM(Support Vector Machine)等が用いられてもよい。又、プラントモデル132bの一部のみが学習器により構成され、他の一部は、流体方程式等の物理モデルにより構成されていてもよい。
The
車両1に実装されるプラントモデル132bは、車両1が出荷される前に、テストベンチで採取されたデータをもとに機械学習が施されている。しかしながら、かかるプラントモデル132bにおいては、上記したように、データ点数の不足等に起因して、走行状態によっては、予測精度が悪化するおそれがある。加えて、実際には、車両1の使用態様(例えば、車両1の走行環境)は、車両1毎に異なり、画一化されたプラントモデルでは、必ずしもプラントモデル132bが最適化されているとは言えない。例えば、寒冷地で使用される車両のプラントモデルは、寒冷地に適応したものとしなければ、高い予測精度を確保することはできない。
Before the
そこで、本実施形態に係るプラントモデル132bは、出荷後、車両1が実際に使用されている際の当該車両1の状態情報に基づいて、個別的に、機械学習が施される。具体的には、エンジン11を動作させている際のエンジン11等の操作量を示す制御データ、及び当該操作量に対するエンジン11等の挙動を示すセンサデータが、プラントモデル132bに対して機械学習を施すための学習データD1とされる。データ記憶部150、データ送信部160及びデータ更新部170は、かかるプラントモデル132bの更新を実現するための機能部である。
Therefore, the
データ記憶部150は、エンジン11を動作させている際、逐次的に、エンジン11等に対する操作量を示す制御データと、当該操作量に対するエンジン11等の挙動を示すセンサデータとを、学習データD1として、車両ECU100が有する記憶部(例えば、RAM)に記憶する。換言すると、学習データD1は、エンジン11のプラントの各部への操作量と、当該操作量で当該プラントを制御した際の当該プラントの各部の出力値に関するデータセットである。
When the
ここで、制御データとしては、例えば、アクセル開度、エンジン11における燃料噴射量、及び尿素水噴射装置30bにおける尿素水噴射量等が含まれる。又、センサデータとしては、エンジン11から排出される排ガス中のNOx量(NOxセンサのセンサ値)、及び、エンジン11の出力(エンジン回転センサのセンサ値、及びトルクセンサのセンサ値)等が含まれる。
Here, the control data includes, for example, the accelerator opening, the fuel injection amount in the
データ送信部160は、エンジン11等の操作量を示す制御データ、及び当該操作量に対するエンジン11等の挙動を示すセンサデータを、学習データD1として管理サーバ200に送信する。この際、データ送信部160は、当該学習データD1を、車両1の識別情報と共に管理サーバ200に送信する。
The
データ更新部170は、管理サーバ200にて学習データD1を用いて機械学習が施された後のプラントモデル132bに係るデータを、管理サーバ200から受信して、車両ECU100に記憶されたプラントモデル132bのデータを更新する。
The
尚、データ送信部160及びデータ更新部170が管理サーバ200とデータ通信するタイミングは、任意であってよい。例えば、データ送信部160は、車両1を走行させて運転を終了する際に、当該走行中に得られた学習データD1(即ち、制御データ、及びセンサデータ)を、管理サーバ200に対して送信する。又、例えば、データ更新部170は、車両1の走行を開始する際に(例えば、キーオン時)、管理サーバ200から、プラントモデル132bのデータを受信する。
The timing at which the
図7は、本実施形態に係る車両ECU100の動作を示すフローチャートである。
FIG. 7 is a flowchart illustrating the operation of the
車両ECU100(車両情報取得部120)は、まず、目標車速設定装置40から目標車速を取得する(ステップS1)。次に、車両ECU100(道路情報取得部110、車両情報取得部120)は、車両情報及び道路情報を取得する(ステップS2)。次に、車両ECU100(運転状態決定部130)は、種々の制御態様について、エンジン11等の運転状態のシミュレーションを実行する(ステップS3)。次に、車両ECU100(運転状態決定部130)は、ステップS3のシミュレーション結果に基づいて、エンジン11等の運転状態を決定する(ステップS4)。次に、車両ECU100(制御部140)は、ステップS4で決定したエンジン11等の運転状態にて、エンジン11等の制御を行う(ステップS5)。次に、車両ECU100(データ記憶部150)は、ステップS4で決定した制御データ、及びステップS5でエンジン11等の制御を行った際に検出されたエンジン11等のセンサデータを取得し、記憶部に格納する(ステップS6)。そして、車両ECU100は、上記ステップS1〜ステップS6の処理を繰り返し実行する。
First, vehicle ECU 100 (vehicle information acquisition unit 120) acquires a target vehicle speed from target vehicle speed setting device 40 (step S1). Next, vehicle ECU 100 (road
管理サーバ200は、データベース201、データ取得部202、学習処理部203、及び、更新指令部204を備えている。
The
データベース201は、車両1のプラントモデル132bのデータを、当該車両1の識別情報と関連付けて記憶している。そして、データベース201は、管理対象の複数の車両1それぞれについて、別個に、プラントモデル132bのデータを記憶している。
The
データ取得部202は、車両ECU100から、プラントモデルの学習データD1を取得する。学習処理部203は、車両1から学習データD1を受信した場合、当該学習データD1を用いて、当該車両1のプラントモデル132bに対して機械学習を施す。更新指令部204は、車両1に対して学習済みのプラントモデル132bに係るデータを送信する。
The
尚、管理サーバ200における機械学習の学習処理は、公知の手法と同様であるため、ここでの説明は省略する。
Note that the learning process of the machine learning in the
図8は、本実施形態に係る管理サーバ200の動作を示すフローチャートである。
FIG. 8 is a flowchart illustrating the operation of the
管理サーバ200は、車両1から学習データD1が送信されてくることを待ち受ける(ステップS11:NO)。そして、管理サーバ200は、車両1から学習データD1を受信した場合(ステップS11:YES)、当該学習データD1に付帯された当該車両1の識別情報に基づいて、当該学習データD1を対応する車両1のプラントモデル132bのデータを、データベース201から取得し、当該学習データD1を用いて、プラントモデル132bのデータに対して機械学習を施す(ステップS12)。そして、管理サーバ200は、データベース201に記憶された当該車両1のプラントモデルを、機械学習を施したプラントモデル132bのデータにより更新すると共に、当該車両1に対して学習済みのプラントモデル132bのデータを送信する(ステップS13)。
The
このようにして、車両ECU100(データ更新部170)は、自身の記憶部に記憶されたプラントモデル132bのデータを更新する。
Thus, vehicle ECU 100 (data updating section 170) updates the data of
[効果]
以上のように、本実施形態に係る車両ECU(車載制御装置)100は、車両1を走行させている時のプラント(エンジン11、排気浄化装置30、トランスミッション13)の操作量を示す制御データと、当該操作量に対するプラント(エンジン11、排気浄化装置30、トランスミッション13)の挙動を示すセンサデータとを、車両ECU100が有する記憶部に格納するデータ記憶部150と、上記制御データと上記センサデータとを、プラントモデルの学習データD1として管理サーバ200に送信するデータ送信部160と、管理サーバ200にて学習データD1を用いて機械学習が施されたプラントモデル132bに係るデータを、管理サーバ200から受信して、当該車両ECU100内に記憶されたプラントモデル132bのデータを更新するデータ更新部170と、を備えている。
[effect]
As described above, the vehicle ECU (in-vehicle control device) 100 according to the present embodiment includes the control data indicating the operation amount of the plant (the
従って、本実施形態に係る車両ECU100によれば、車両1が使用されている際に、随時、プラントモデル132bを更新していくことができるため、当該プラントモデル132bを当該車両1の使用態様(典型的には、車両1の走行環境)にあわせて最適化することが可能である。例えば、寒冷地で使用される車両のプラントモデル132bは、寒冷地に適応していくことになる。
Therefore, according to the
統計モデル(学習器)により構成されるプラントモデル132bの予測精度は、学習データD1のデータ量や学習データD1の正確性に依拠するところ、本実施形態に係る車両1の制御システムによれば、当該車両1の実際の使用態様から得られる走行データを、当該車両1のプラントモデル132bを更新するための学習データD1とできる点で、特に有用である。
According to the control system of the
又、本実施形態に係る車両ECU100によれば、プラントモデル132bを構築する際に開発段階で用いられた実験データ(即ち、学習データD1)よりも多くの走行データ(即ち、学習データD1)を、リアルタイムで、取得することが可能である。これによって、実験データでは得られていない外挿領域の走行データを、プラントモデル132bを更新する学習データD1として補完することも可能である。
Further, according to the
(その他の実施形態)
本発明は、上記実施形態に限らず、種々に変形態様が考えられる。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made.
上記実施形態では、運転状態決定部130の一例として、プラントの制御態様を決定する際に、損失関数を用いる手法を示した。しかしながら、運転状態決定部130がプラントの制御態様を決定する手法は、当該手法に限られない。例えば、最適化部131は、現時点における状態情報と目標値とに基づいて予測区間における参照軌道を設定し、予測部132にて、種々の制御態様についてプラントの挙動のシミュレーションを実施させたときに、参照軌道に近づく制御態様を最適解として決定してもよい。
In the above-described embodiment, as an example of the operation
又、上記実施形態では、車両ECU100のモデル予測制御の一例として、エンジン11をプラントとした態様を示した。しかしながら、車両1として電気自動車が適用される場合には、エンジン11に代えて、モータをモデル予測制御の対象としてもよい。
In the above-described embodiment, an example in which the
又、上記実施形態では、車両ECU100の構成の一例として、道路情報取得部110、車両情報取得部120、運転状態決定部130、制御部140、データ送信部160、及び、データ更新部170の機能が一のコンピュータによって実現されるものとして記載したが、複数のコンピュータによって実現されてもよいのは勿論である。
In the above-described embodiment, as an example of the configuration of the
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、請求の範囲を限定するものではない。請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。 As mentioned above, although the specific example of this invention was demonstrated in detail, these are only illustrations and do not limit a claim. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above.
本開示に係る車両の車載制御装置によれば、統計モデルを用いたプラントモデルの予測精度の向上が可能である。 According to the vehicle-mounted control device according to the present disclosure, it is possible to improve the prediction accuracy of a plant model using a statistical model.
1 車両
11 エンジン
12 クラッチ
13 トランスミッション
14 駆動輪
20 制動装置
30 排気浄化装置
30a SCR
30b 尿素水噴射装置
40 目標車速設定装置
50 現在地情報取得装置
60 各種センサ
100 車両ECU
110 道路情報取得部
120 車両情報取得部
130 運転状態決定部
131 最適化部
132 予測部
140 制御部
150 データ記憶部
160 データ送信部
170 データ更新部
200 管理サーバ
201 データベース
202 データ取得部
203 学習処理部
204 更新指令部
DESCRIPTION OF
30b Urea
110 road
Claims (6)
前記車両を走行させている時の前記プラントに対する操作量を示す制御データと、当該操作量に対する前記プラントの挙動を示すセンサデータとを関連付けて、当該車載制御装置が有する記憶部に格納するデータ記憶部と、
前記制御データと前記センサデータとを、前記プラントモデルの学習データとして管理サーバに送信するデータ送信部と、
前記管理サーバにて前記学習データを用いて機械学習が施された前記プラントモデルに係るデータを、前記管理サーバから受信して、当該車載制御装置内に記憶された前記プラントモデルのデータを更新するデータ更新部と、
を備える車載制御装置。 A vehicle model that performs model predictive control of the plant based on a plant model of a plant of the vehicle configured by a learning device and road information of a section in front of a traveling position of the vehicle so that the vehicle travels at a target speed. A control device,
Data storage for storing in a storage unit of the in-vehicle control device the control data indicating the operation amount of the plant when the vehicle is running and the sensor data indicating the behavior of the plant with respect to the operation amount in association with each other. Department and
A data transmitting unit that transmits the control data and the sensor data to a management server as learning data of the plant model,
Receiving, from the management server, data on the plant model on which machine learning has been performed using the learning data in the management server, and updating the data on the plant model stored in the on-vehicle control device. A data update unit,
An in-vehicle control device comprising:
請求項1に記載の車載制御装置。 The plant includes an engine mounted on the vehicle, and an exhaust gas purification device that purifies exhaust gas discharged from the engine.
The in-vehicle control device according to claim 1.
請求項2に記載の車載制御装置。 An operation state determination unit that determines an operation amount of the engine so as to optimize a balance between fuel efficiency of the engine and an amount of NOx in exhaust gas of the engine using the plant model,
The on-vehicle control device according to claim 2.
前記センサデータは、前記エンジンの排ガス中のNOx量を含む、
請求項2又は3に記載の車載制御装置。 The control data includes a fuel injection amount in the engine, and data on an accelerator opening of the vehicle,
The sensor data includes an amount of NOx in exhaust gas of the engine,
The vehicle-mounted control device according to claim 2 or 3.
請求項1乃至4のいずれか一項に記載の車載制御装置。 The plant model is stored in the management server in association with identification information of the vehicle.
The in-vehicle control device according to any one of claims 1 to 4.
前記車両から、前記車両が走行している時の前記プラントの操作量を示す制御データと、当該操作量に対する前記プラントの挙動を示すセンサデータとを、前記プラントモデルの学習データとして取得するデータ取得部と、
前記車両から前記学習データを受信した場合、当該学習データを用いて、当該車両の前記プラントモデルに対して機械学習を施す学習処理部と、
前記車両に対して学習済みの前記プラントモデルに係るデータを送信する更新指令部と、
を備える管理サーバ。 A vehicle model that performs model predictive control of the plant based on a plant model of a plant of the vehicle configured by a learning device and road information of a section in front of a traveling position of the vehicle so that the vehicle travels at a target speed. A management server communicatively connected to the control device,
Data acquisition for acquiring control data indicating an operation amount of the plant when the vehicle is running from the vehicle and sensor data indicating behavior of the plant with respect to the operation amount as learning data of the plant model. Department and
When receiving the learning data from the vehicle, using the learning data, a learning processing unit that performs machine learning on the plant model of the vehicle,
An update command unit that transmits data related to the learned plant model to the vehicle,
Management server comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018179888A JP2020051305A (en) | 2018-09-26 | 2018-09-26 | On-vehicle control device and management server |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018179888A JP2020051305A (en) | 2018-09-26 | 2018-09-26 | On-vehicle control device and management server |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2020051305A true JP2020051305A (en) | 2020-04-02 |
Family
ID=69996426
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018179888A Pending JP2020051305A (en) | 2018-09-26 | 2018-09-26 | On-vehicle control device and management server |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2020051305A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3985461A1 (en) | 2020-10-14 | 2022-04-20 | Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho | Model learning apparatus, control apparatus, model learning method and computer program |
WO2022202962A1 (en) * | 2021-03-25 | 2022-09-29 | いすゞ自動車株式会社 | Control device |
-
2018
- 2018-09-26 JP JP2018179888A patent/JP2020051305A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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EP3985461A1 (en) | 2020-10-14 | 2022-04-20 | Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho | Model learning apparatus, control apparatus, model learning method and computer program |
WO2022202962A1 (en) * | 2021-03-25 | 2022-09-29 | いすゞ自動車株式会社 | Control device |
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