JP4438861B2 - 車両制御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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Description
また、機能ドメイン制御手段とは独立してモード設定手段および制御調整手段が設けられているので、機能ドメイン制御手段の構成が変化しても、例えば構成情報を取得することにより、車両制御装置は僅かな作業で機能ドメイン制御手段の構成の変化に適応できる。
車両の走行状態とは、例えば車両の走行速度、運転者により設定される省エネモードおよびスポーツモード等の運転モードを表し、車両の周辺状況とは、車両の周囲の天候、走行道路の種別、走行地域、駐車中、車両移送中、盗難等を表す。このような種々の車両環境に応じて、制御調整手段は、機能ドメイン制御手段による挙動制御を車両モードに基づいて調整できる。
また、制御調整手段の資源管理手段は、車両モードと、連携制御手段が車両モードに基づいて機能ドメイン制御手段への資源の分配を指令する資源分配指令とに基づいて、機能ドメイン制御手段および連携制御手段が使用する資源を管理する。
これにより、例えば、数ms、数秒、数分等の長さの異なる時間範囲毎に予測した資源残量に基づき、時間範囲毎に適切に資源を分配できる。
これにより、車両環境の履歴に応じて、例えば資源消費量を抑制することで、資源を適切に管理できる。
継続した車両環境の履歴に基づいて異常状態を判定するので、一時的な車両環境では異常と判定されない場合にも、適切に異常状態を判定できる。
これにより、車両環境の履歴を誤判定して異常モードを設定する場合を考慮し、初期設定において極力通常に近い状態で車両を走行させる退避走行に設定しておけば、初期設定された退避走行により通常に近い状態で車両を走行させることができる。
これにより、車両が盗難された場合には、車両走行を禁止し、盗難場所に車両を留めておくことができる。
これにより、例えば携帯電話等による音声報知等により車両が盗難されたことを直ちに車両所有者に知らせることができる。その結果、車両所有者は盗難処理を迅速に実施できる。
これにより、保守が必要な異常が発生した場合に、保守の対象となる制御対象の挙動を抑制するように機能ドメイン制御手段による挙動制御を調整し、制御対象の劣化を極力防止できる。
車両環境と相関の高い地図情報から車両環境の履歴を取得することにより、車両環境の履歴の解析結果に基づき、より適切な車両モードを運転者毎に設定できる。
これにより、機能ドメイン制御手段による挙動制御を調整することによる資源管理に加え、運転者の運転によっても車両モードに応じて適切に資源を管理できる。その結果、運転者の運転によっても資源の消費量を低減することができる。
例えば、キャパシタは電力保存量は少ないが入出力時間応答特性は早く、バッテリは電力保存量は多いが入出力時間応答特性は遅い。資源管理手段は、このような電気エネルギーの入出力時間応答特性の違いに応じて、適切に電気エネルギーを管理する。例えば、電気エネルギーを速やかに分配する必要のある車両モードでは、入出力時間応答特性の早いキャパシタから電気エネルギーを分配する。一方、分配を急ぐ必要のない車両モードでは、入出力時間応答特性の遅いバッテリから電気エネルギーを分配すればよい。
本発明の一実施形態による車両制御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)
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)200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、特許請求の範囲に記載した機能ドメイン制御手段に相当し、イントラボックス200は、特許請求の範囲に記載した車両制御装置に相当する。
電源制御装置20は、ステアリング制御装置30、ブレーキ制御装置40およびイントラボックス200、図2の構成ではさらに連携制御手段80に供給する電力を制御する。車体制御装置50およびナビゲーション制御装置60への電力供給は、別の電源制御装置が制御する。
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200は、前述した電源制御装置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等の機能ドメイン制御手段、さらに図2の構成では連携制御手段80とは独立して設けられている。そしてイントラボックス200は、個々の機能ドメイン制御手段による挙動制御に共通し、図2の構成では機能ドメイン制御手段による挙動制御と連携制御手段80による連携制御とに共通し、機能ドメイン制御手段による挙動制御および連携制御手段80による連携制御から独立した共通処理を実施する。機能ドメイン制御手段による挙動制御および連携制御手段80による連携制御に共通する共通処理とは、機能ドメイン制御手段が1個であるか複数であるかに関わらず、機能ドメイン制御手段による挙動制御および連携制御手段80による連携制御に共通する処理を表している。
(1)車両環境
モード設定手段210は、車両の置かれた車両環境に基づいて車両モードを設定する。車両環境とは、車両の走行状態および周辺状況のうち少なくともいずれか一方を表している。車両の走行状態とは、走行速度、運転者により設定される運転モードである省エネモードおよびスポーツモード等の車両自体に基づいた環境を表す。車両の周辺状況とは、車両の周囲の天候、走行道路の種別、走行地域、駐車中、車両移送中、盗難等の車両が置かれた車両以外の環境を表す。
モード設定手段210は、車両が現在置かれている車両環境だけではなく、過去から現在までの車両環境の履歴に基づいて車両モードを設定してもよい。これにより、モード設定手段210は、一時的な車両環境ではなく、継続した車両環境の履歴に基づいて適切な車両モードを設定できる。
モード設定手段210は、運転者毎の車両環境の履歴に基づいて車両モードを設定してもよい。これにより、モード設定手段210は、車両毎、あるいは同じ車両であっても運転者毎に蓄積された車両環境の履歴に基づいて、運転者の運転特性に応じた適切な車両モードを設定できる。車両を運転する運転者の識別は、運転者の指紋、走行パターン等によって行われる。
正常時に取り得る走行速度等の履歴の範囲および履歴のパターンと、異常時の履歴の範囲およびパターンとは異なっている。モード設定手段210は、車両環境の履歴が異常の場合、退避走行を指示する異常モードに車両モードを設定する。このように、車両環境の履歴に基づいて異常モードを設定することにより、モード設定手段210は、一時的な車両環境では異常と判定されない場合にも、適切に異常状態を判定できる。
制御調整手段220は、モード設定手段210が設定した車両モードに基づいて、機能ドメイン制御手段による挙動制御の停止または稼働、さらに図2の構成では連携制御手段80による連携制御の停止または稼働を調整する。挙動制御および連携制御の停止または稼働は、全体であっても一部であってもよい。
(1)資源管理
制御調整手段220に設けられた資源管理手段230は、図1に示す車両制御システム10における機能ドメイン制御手段、あるいは図2に示す車両制御システム12における機能ドメイン制御手段および連携制御手段80が使用する資源を車両モードに基づいて管理する。
ここで、機能ドメイン制御手段および連携制御手段80による資源の消費量と、その結果残る資源の残量とは、時間軸上で一定ではなく、数m秒、数秒、数分等の時間範囲で異なる。そこで、資源管理手段230は、異なる時間範囲毎に資源の消費量および残量を予測し、予測結果に基づいて機能ドメイン制御手段および連携制御手段80に資源を分配する。これにより、時間範囲毎に予測した資源残量に基づき、時間範囲毎に適切に資源を分配できる。
資源管理手段230は、車両上の資源として、例えば、エネルギーである電気、熱、燃料等の資源、およびその他の資源の消費量、残量、分配量、分配するときの優先順位を管理する。
例えば、車両の移送時を表す車両モードである移送モードでは、車体制御装置50、ナビゲーション制御装置60等の車両の駆動系以外への電力供給をすべて停止することにより、電力消費を極力低減できる。
資源管理手段230は、電気エネルギーに加え、車両上の熱エネルギーを管理することが望ましい。これにより、資源管理手段230は、従来車両上で有効に使用されてこなかった熱エネルギーを、例えば熱タービンによる発電、あるいは暖房等に効果的に使用できる。
資源管理手段230は、電気エネルギーおよび熱エネルギーに加え、車両上のエネルギーとして燃料の消費量を管理することが望ましい。資源管理手段230は、燃料消費量を極力低減するように管理することにより、燃費を向上することができる。
(4)履歴による資源管理
資源管理手段230は、モード設定手段210が車両環境の履歴に基づいて設定した車両モードに基づいて資源を管理する。資源管理手段230は、車両環境の履歴に応じて、例えば資源消費量を抑制することで、資源を適切に管理できる。
資源管理手段230は、モード設定手段210が設定した車両モードに基づいて、資源消費量を低減する運転を、音声またはディスプレイ等により指示してもよい。
資源管理手段230は、動作クロック、挙動制御時間の長さ、挙動制御の時間間隔等の動作速度を切り替え可能な機能ドメイン制御手段に対し、車両モードに基づいて、あるいは車両モードと、資源の残量および機能ドメイン制御手段からの資源の使用要求値の少なくとも一方とに基づいて、機能ドメイン制御手段の動作速度の切り替えを指示してもよい。
資源管理手段230は、資源消費量を切り替え可能な機能ドメイン制御手段に対し、車両モードに基づいて、あるいは車両モードと、資源の残量および機能ドメイン制御手段からの資源の使用要求値の少なくとも一方とに基づいて、機能ドメイン制御手段の消費量の切り替えを指示してもよい。
資源管理手段230は、車両モードに基づき、電力を供給する緊急度および容量に応じて、電力を供給する電源としてキャパシタまたはバッテリのいずれかを選択する。速やかに電力を供給する場合には、電力の入出力時間応答特性の早いキャパシタから電力を供給し、急ぐ必要はないが多くの電力を供給する場合には、電力の入出力時間応答特性がキャパシタよりも遅いバッテリから電力を供給する。
次に、イントラボックス200が機能ドメイン制御手段による挙動制御を車両モードに基づいて調整する制御調整ルーチンのうち、資源管理ルーチン、異常判定ルーチン、車両モード設定ルーチンについて、図3から図11に基づいて説明する。図3から図11に示すルーチンは常時実行される。各ルーチンにおいて「S」はステップを表し、実質的に同じ処理を行うステップには同じステップ番号を付している。
図3のS300においてイントラボックス200は、車両が置かれた車両環境に基づいて車両モードを設定する。イントラボックス200は、車両モード毎に、分配する資源と、資源を分配する機能ドメイン制御手段または連携制御手段80を決定する。
図4のS310においてイントラボックス200は、車両環境の履歴を収集し、その履歴を解析することにより、車両モードの切り替え、個々の車両モードにおける資源の分配量、資源を分配する優先順位等を解析結果に基づいて修正する。
図5に示す資源管理ルーチン3では、図4の資源管理ルーチン2のS304、S306、S308において、車両モードに基づいて適切な量の資源を機能ドメイン制御手段に分配した後、S314においてイントラボックス200は、車両モードに応じて資源消費量を低減する運転を運転者に指示し、本ルーチンを終了する。
図6に示す資源管理ルーチン4では、図4の資源管理ルーチン2のS310とS302との間で、資源の残量を把握する(S320)。
図7に示す資源管理ルーチン5では、S302で車両モードを判定した後、イントラボックス200は、資源使用量を切り替え可能な機能ドメイン制御手段に対し、設定した車両モードに応じて資源の使用量の切り替えを指示する。イントラボックス200は、S330では要求値のすべての資源を分配し、S332においては要求値のすべてではないが正常な制御に必要な許容できる程度の資源を分配し、S334においては正常な制御には不足するが制御不能ではない程度の資源を分配する。
図8に示す資源管理ルーチン6では、イントラボックス200は、図6の資源管理ルーチン2のS302に代えて、S340において、車両モードと、資源を供給するときの時間応答特性とに基づいて、機能ドメイン制御手段の使用要求値および消費特性に応じた最適な供給元から資源を供給させる。
図9異常判定ルーチン1のS350においてイントラボックス200は、車両環境の履歴情報を収集し、収集した履歴情報が正常時の範囲またはパターンであるか異常時の範囲またはパターンであるかを分析する。イントラボックス200は、履歴情報が正常であれば、通常動作を指示する車両モードを設定し、履歴情報が異常であれば異常の種類に応じた退避走行を実施する複数の異常モードに車両モードを設定する。
図10の異常判定ルーチン2では、イントラボックス200は、履歴情報の異常種類に応じ、退避走行を実施する複数の異常モードを盗難モード(S360)、保守モード(S364)、車両異常モード(S368)に分類し、それぞれの異常モード毎に適切な退避走行を実施する。
イントラボックス200は、S372において、盗難モードの場合には車両所有者に携帯電話等を介して盗難の発生を報知し、保守モードの場合には警告灯の点灯または音声メッセージにより車両所有者に保守の必要が発生したことを報知することが望ましい。また、盗難モードおよび保守モード以外の車両異常モードの場合には、イントラボックス200は、警告灯の点灯または音声メッセージにより車両所有者に車両走行を制限していることを報知することが望ましい。
図11の車両モード設定ルーチンのS380においてイントラボックス200は、車両環境の履歴情報を運転者毎に収集して分析する。
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、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を車両モードに基づいて調整できる。
Claims (22)
- 車両に搭載された制御対象の挙動を前記制御対象の機能に応じて分類された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、前記車両の置かれた車両環境として前記車両の走行状態および前記車両の周辺状況の少なくともいずれか一方に基づいて車両モードを設定するモード設定手段と、
前記機能ドメイン制御手段とは独立して設けられ、前記機能ドメイン制御手段による前記挙動制御を前記車両モードに基づいて調整する制御調整手段と、
を備え、
前記モード設定手段および前記制御調整手段は、複数の前記機能ドメイン制御手段の前記挙動制御に依存した連携を制御する連携制御手段とは独立して設けられ、
前記制御調整手段は、前記連携制御手段による連携制御を前記車両モードに基づいて調整し、
前記制御調整手段は、前記車両モードと、前記連携制御手段が前記車両モードに基づいて前記機能ドメイン制御手段への資源の分配を指令する資源分配指令と、長さの異なる時間範囲でそれぞれ予測した前記資源の残量とに基づいて、前記機能ドメイン制御手段および前記連携制御手段が使用する資源を管理する資源管理手段を有する、
ことを特徴とする車両制御装置。 - 前記モード設定手段は、前記車両環境の履歴に基づいて前記車両モードを設定することを特徴とする請求項1に記載の車両制御装置。
- 前記モード設定手段は、前記車両環境の前記履歴が異常であれば、退避走行を指示する異常モードに前記車両モードを設定することを特徴とする請求項2に記載の車両制御装置。
- 前記異常モードは初期設定された退避走行を指示することを特徴とする請求項3に記載の車両制御装置。
- 前記モード設定手段は、前記車両環境の前記履歴の異常状態に応じて、異なる退避走行を指示する複数の前記異常モードを設定することを特徴とする請求項3に記載の車両制御装置。
- 複数の前記異常モードの一つは車両の走行停止を指示する車両盗難モードであることを特徴とする請求項5に記載の車両制御装置。
- 前記車両盗難モードは車両所有者への盗難報知を指示することを特徴とする請求項6に記載の車両制御装置。
- 複数の前記異常モードの一つは、前記制御対象の挙動の抑制を指示する保守モードであ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制御装置。
- 前記保守モードは車両所有者への保守報知を指示することを特徴とする請求項8に記載の車両制御装置。
- 前記モード設定手段は、運転者毎の前記車両環境の前記履歴に基づいて運転者毎に前記車両モードを設定することを特徴とする請求項2から9のいずれか一項に記載の車両制御装置。
- 前記モード設定手段は、少なくとも一つの前記車両環境において運転者毎に前記履歴の使用確率を解析し、この解析結果に基づいて運転者毎に前記車両モードを設定することを特徴とする請求項10に記載の車両制御装置。
- 前記モード設定手段は、少なくとも一つの前記車両環境における運転者毎の前記履歴を地図情報から取得することを特徴とする請求項11に記載の車両制御装置。
- 前記資源管理手段は、前記車両モードに応じた運転を運転者に指示することを特徴とする請求項1から12のいずれか一項に記載の車両制御装置。
- 前記資源管理手段は少なくとも車両上のエネルギーを管理することを特徴とする請求項1ら13のいずれか一項に記載の車両制御装置。
- 前記エネルギーの少なくとも一つは電気エネルギーであることを特徴とする請求項14に記載の車両制御装置。
- 前記電気エネルギーは少なくとも2種類以上の入出力時間応答特性を有し、
前記資源管理手段は前記入出力時間応答特性に応じて前記電気エネルギーを管理することを特徴とする請求項15に記載の車両制御装置。 - 前記エネルギーの少なくとも一つは熱エネルギーであることを特徴とする請求項14から16のいずれか一項に記載の車両制御装置。
- 前記エネルギーの少なくとも一つは車両に搭載された内燃機関の燃料であることを特徴とする請求項14から17のいずれか一項に記載の車両制御装置。
- 前記資源管理手段は、動作速度を切り替え可能な前記機能ドメイン制御手段に対し、前記車両モードに基づいて、あるいは前記車両モードと、前記エネルギーの残量および前記機能ドメイン制御手段からの前記資源の使用要求値の少なくとも一方とに基づいて、前記動作速度の切り替えを指示することを特徴とする請求項15から17のいずれか一項に記載の車両制御装置。
- 前記資源管理手段は、前記車両モードに基づいて、あるいは前記車両モードと、前記資源の残量および前記機能ドメイン制御手段からの前記資源の使用要求値の少なくとも一方とに基づいて、前記機能ドメイン制御手段に分配する前記資源を管理することを特徴とする請求項1から19のいずれか一項に記載の車両制御装置。
- 前記資源管理手段は、前記資源の消費量を切り替え可能な前記機能ドメイン制御手段に対し、前記車両モードに基づいて、あるいは前記車両モードと、前記資源の残量および前記機能ドメイン制御手段からの前記資源の使用要求値の少なくとも一方とに基づいて前記資源の消費量の切り替えを指示することを特徴とする請求項20に記載の車両制御装置。
- 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21のいずれか一項に記載の車両制御装置と、
を備えることを特徴とする車両制御システム。
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