JP4478037B2 - Vehicle control device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a vehicle controller securing high reliability, a real-time property and extensibility at low cost with a simple configuration of the electronic controller by backing up an error by the whole system without increasing redundancy of an individual controller more than necessary. <P>SOLUTION: In this vehicle controller, a sensor controller 2 taking in a sensor signal showing a control input of a driver or a state quantity of a vehicle, an instruction controller 1 generating a control target value on the basis of the sensor signal, and an actuator controller 3 operating an actuator are connected by a network. The actuator controller has a control target value generation means generating a control target value on the basis of a sensor value of the sensor controller on the network received by the actuator controller when abnormality occurs in the control target value generated by the instruction controller, and controls the actuator by the control target value generated by the control target value generation means. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&amp;NCIPI

Description

本発明は、車両の走行状態を制御する車両制御装置(車両制御システム)に係り、特に、自動車等の車両の原動機の駆動、操舵、制動を電子制御により行う車両制御装置に関する。   The present invention relates to a vehicle control device (vehicle control system) that controls the running state of a vehicle, and more particularly to a vehicle control device that performs driving, steering, and braking of a prime mover of a vehicle such as an automobile by electronic control.
従来より車両制御装置として、制動力や駆動力や操舵角に関する制御手段を、1つのマスタとなる電子制御装置によって集中制御する運転制御装置がある(たとえば、特許文献1)。   2. Description of the Related Art Conventionally, as a vehicle control device, there is an operation control device that centrally controls a control unit related to a braking force, a driving force, and a steering angle by an electronic control device that serves as one master (for example, Patent Document 1).
近年、自動車の運転快適性や安全性の向上を目指して、機械的な結合ではなく、電子制御により、運転者のアクセル、ステアリング、ブレーキなどの操作を車両の駆動力、操舵力、制動力発生機構に反映させる車両制御装置の開発が活発になっている。このような車両制御装置には、車両の駆動、操舵、制動に関する機能が失陥することのないように、高い信頼性が求められる。   In recent years, with the aim of improving driving comfort and safety of automobiles, the driver's accelerator, steering, and brake operations are generated by electronic control instead of mechanical coupling. Development of a vehicle control device to be reflected in the mechanism is active. Such a vehicle control device is required to have high reliability so that functions relating to driving, steering, and braking of the vehicle do not fail.
従来、機械的機構で実現されていた制御が電気的機構に置き換わってきている。航空機制御ではFly−by−Wireが、自動車制御ではX−by−Wireがその好例である。これらの用途では、従来は、故障に備えて機械的なバックアップ機構を有していたが、機械的機構がなくなるにつれて、電気的機構の高信頼化が必要となってきている。   Conventionally, the control realized by the mechanical mechanism has been replaced by the electric mechanism. A good example is Fly-by-Wire for aircraft control and X-by-Wire for vehicle control. Conventionally, in these applications, a mechanical backup mechanism has been prepared in preparation for a failure. However, as the mechanical mechanism disappears, it is necessary to increase the reliability of the electrical mechanism.
自動車を電気的に制御するX−by−Wire(XBWシステム)の中でも、ステアリングを電気的に制御するSteer−by−Wireや、ブレーキを電気的に制御するBrake−by−Wireは、誤動作を生じず確実に動作することが要求され、高い信頼性を要求される。特に、Steer−by−Wireは、故障時に安全を保証する(フェ―ルセーフな)ステアリング位置が存在しないために、特に高い信頼性が要求される。   Among the X-by-Wire (XBW system) that electrically controls the car, Steer-by-Wire that electrically controls the steering and Brake-by-Wire that electrically controls the brake cause malfunctions. Therefore, it is required to operate reliably, and high reliability is required. In particular, Steer-by-Wire is required to have particularly high reliability because there is no (fail-safe) steering position that ensures safety in the event of a failure.
一方、X−by−Wireのメリットとしてステアリング、ブレーキを電子制御により総合的に制御することにより、車両安定性を向上させる、いわゆる車両安定制御により、自動車の安全性を高めるアクティブセーフティという考え方が広がってきている(例えば、特許文献3)。   On the other hand, as a merit of X-by-Wire, the concept of active safety that enhances vehicle safety by so-called vehicle stability control, which improves vehicle stability by comprehensively controlling steering and brakes by electronic control, spreads. (For example, Patent Document 3).
また、高信頼な車両制御装置の従来例として、ABS(AntiLock Brake System)、TCS(Transmission Controlled System)などの機能を備えるマスタコントローラを二重化することにより、信頼性を向上させているものや(例えば、非特許文献1)、前輪ブレーキの制御モジュールを、エラーが発生しても正常動作を継続するように構成し(フェールオペラティブ)、後輪ブレーキの制御モジュールを、エラーが発生した場合はその機能を停止するように構成する(フェールサイレント)ことにより高信頼化を図ってものがある(例えば、特許文献2)。   Moreover, as a conventional example of a highly reliable vehicle control device, reliability is improved by duplicating a master controller having a function such as ABS (Anti Lock Bracket System), TCS (Transmission Control System), etc. (for example, Non-Patent Document 1), the front wheel brake control module is configured to continue normal operation even if an error occurs (fail operative), and the rear wheel brake control module is There is a case where high reliability is achieved by configuring the function to stop (fail silent) (for example, Patent Document 2).
例えば、車両制御装置の一種として、ブレーキペダルなどの操縦手段に対する運転者の操作量を電気信号に変換し、これをCAN(Control Area Network)などの通信手段によってブレーキ機構に備えた制御コンピュータに伝達し、電子制御を行う車両制御装置がある。   For example, as a kind of vehicle control device, an operation amount of a driver with respect to a steering means such as a brake pedal is converted into an electric signal, which is transmitted to a control computer provided in the brake mechanism by a communication means such as CAN (Control Area Network). However, there is a vehicle control device that performs electronic control.
特開2003−263235号公報JP 2003-263235 A 特開2002−347602号公報JP 2002-347602 A 特開平10−291489号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-291489
このような車両制御装置は、一般に、X−by−Wireシステムとして知られており、従来の機械的機構や油圧機構によって伝達する方式に比べ、コンピュータ使用による高度な走行統合制御の実現や、車両重量の軽量化、デザイン自由度の向上が可能になると言われている。   Such a vehicle control device is generally known as an X-by-Wire system. Compared with a conventional method of transmission by a mechanical mechanism or a hydraulic mechanism, the vehicle control device can realize advanced traveling integrated control using a computer, It is said that the weight can be reduced and the degree of design freedom can be improved.
従来の車両制御装置では、運転者の操作量や車両の状態をモニタするセンサを1つのマスタとなる電子制御装置(マスタECU)に入力し、車両制御用のアクチュエータである内燃機関制御装置やブレーキ制御装置やステアリング制御装置を統合制御しているから、、マスタECUが故障すると、一切の操縦ができなくなってしまうため、安全性確保のためには、マスタECUの信頼性を極めて高くしなければならないという課題がある。   In the conventional vehicle control device, a sensor for monitoring the operation amount of the driver and the state of the vehicle is input to one master electronic control device (master ECU), and an internal combustion engine control device or brake that is an actuator for vehicle control. Since the control device and the steering control device are integratedly controlled, if the master ECU fails, it becomes impossible to perform any maneuvering. To ensure safety, the reliability of the master ECU must be made extremely high. There is a problem of not becoming.
そこで、マスタECUを多重化して信頼性を確保する手法が公知であるが、高度な処理が要求されるマスタECUを多重化するためには、コストがかかるという課題がある。   Therefore, a technique for ensuring reliability by multiplexing master ECUs is known, but there is a problem that it is expensive to multiplex master ECUs that require advanced processing.
従来型制御アーキテクチャでは、内燃機関、ステアリング、ブレーキといったサブシステムにより車両全体が構成されている。これは、アクセルと内燃機関、ハンドルとステアリング、ブレーキペダルとブレーキといったように、操作手段とアクチュエータとが1対1に対応していたためである。   In the conventional control architecture, the entire vehicle is composed of subsystems such as an internal combustion engine, steering, and brake. This is because the operation means and the actuator have a one-to-one correspondence such as the accelerator and the internal combustion engine, the steering wheel and the steering, the brake pedal and the brake.
現在実用化されているXBWシステムは、上述の如き従来型制御アーキテクチャの延長として設計されてるものが多い。すなわち、Drive−by−Wire、Steer−by−WireおよびBrake−by−Wireといった機能ごとに、サブシステムが構成され、これらサブシステム間の連携により車両運動制御を実現している。   Many XBW systems currently in practical use are designed as an extension of the conventional control architecture as described above. That is, a subsystem is configured for each function such as Drive-by-Wire, Steer-by-Wire, and Break-by-Wire, and vehicle motion control is realized by cooperation between these subsystems.
これら従来技術(従来型制御アーキテクチャ)の課題を検討したところ、車両制御装置に求められる信頼性・リアルタイム性・拡張性を確保するためには、非常に高コストになるという課題があることが分かった。従来技術の課題を以下に示す。   Examination of the problems of these conventional technologies (conventional control architectures) revealed that there is a problem that the cost is extremely high in order to ensure the reliability, real-time performance, and expandability required for the vehicle control device. It was. The problems of the prior art are shown below.
車両統合車両制御装置には、高い信頼性が必要である。すなわち、コントローラやセンサ、アクチュエータに万が一故障が起こったとしても、車両が安全走行性を確保することが必要である。   The vehicle integrated vehicle control device requires high reliability. That is, even if a failure occurs in the controller, sensor, or actuator, it is necessary for the vehicle to ensure safe traveling.
従来技術では、サブシステム毎に機能開発を行うため、サブシステム毎にフェールオペラティブ性(故障時操作可能性)が必要になる。すなわち、従来技術では、サブシステム毎に、センサ(ハンドル、ペダル等)に基づいてアクチュエータ(ステア、ブレーキ等)を制御するECUが存在している。   In the prior art, since function development is performed for each subsystem, fail operability (operability at the time of failure) is required for each subsystem. That is, in the prior art, there is an ECU that controls an actuator (steer, brake, etc.) based on a sensor (handle, pedal, etc.) for each subsystem.
ECUがセンサ・アクチュエータを集中的に制御しているため、システム全体にフェールオペラティブ性を持たせるには、サブシステム毎のECUにフェールオペラティブ性を持たせる必要がある。ECUにフェールオペラティブ性を持たせるためには、多重化等を行う必要があるため、製品コストの上昇につながる。   Since the ECU centrally controls the sensors and actuators, the ECU for each subsystem needs to have fail operability in order to have fail operability in the entire system. In order to give the ECU fail-operability, it is necessary to perform multiplexing or the like, which leads to an increase in product cost.
高信頼システムを低コストで実現するには、サブシステム毎にECUを持ち、そのECUをフェールオペラティブ化する従来構成では実現が難しい。   In order to realize a highly reliable system at a low cost, it is difficult to realize with a conventional configuration in which each subsystem has an ECU and the ECU is made fail-operable.
このことに対して、本発明者等は、ECUの持つ制御機能を、車両統合制御、アクチュエータ制御、センサ制御とに分離し、機能毎に必要十分な信頼性を与えたうえで、アクチュエータ制御機能に、車両統合制御機能の異常時でも、センサ情報に基づいて制御可能な自律的バックアップ機能を与えることができれば、高信頼低コストシステムの実現に有効であると考える。   On the other hand, the present inventors separated the control function of the ECU into vehicle integrated control, actuator control, and sensor control, and provided the necessary and sufficient reliability for each function. In addition, if an autonomous backup function that can be controlled based on sensor information can be provided even when the vehicle integrated control function is abnormal, it is considered effective for realizing a highly reliable and low-cost system.
本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、個々のコントローラの冗長度を必要以上に上げることなく、システム全体でエラーをバックアップすることにより、簡潔なECUの構成で、低コストで、高い信頼性とリアルタイム性と拡張性とを確保した車両制御装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and its object is to provide a simple ECU by backing up errors in the entire system without increasing the redundancy of individual controllers more than necessary. It is an object of the present invention to provide a vehicle control device that secures high reliability, real-time performance, and expandability at low cost.
本発明に関わる車両制御装置は、センサスレーブコンピュータ(センサコントローラ)が同一ネットワーク上にセンサ値を出力し、マスターコンピュータ(指令コントローラ)が前記センサ値を受信し、センサ値に基づいて制御目標値を算出して前記ネットワーク上に出力すると共に、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)が前記制御目標値を受信して、アクチュエータを制御する車両制御装置であって、前記アクチュエータスレーブコンピュータが前記制御目標値を正しく受信できないときには、前記アクチュエータスレーブコンピュータが、前記センサスレーブコンピュータが前記同一ネットワーク上に出力した前記センサ値を受信して当該センサ値に基づいて制御目標値を演算し、アクチュエータを制御する。   In the vehicle control apparatus according to the present invention, a sensor slave computer (sensor controller) outputs a sensor value on the same network, a master computer (command controller) receives the sensor value, and sets a control target value based on the sensor value. A vehicle control device that controls the actuator by receiving the control target value while the actuator slave computer (actuator controller) receives the control target value while calculating and outputting it on the network, wherein the actuator slave computer correctly sets the control target value. When reception is not possible, the actuator slave computer receives the sensor value output from the sensor slave computer on the same network, calculates a control target value based on the sensor value, and controls the actuator. To.
本発明に係る車両制御装置は、少なくとも車両の状態量と運転者の操作量とのいずれか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、前記制御目標値を受けて前記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前記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アクチュエータを制御することを特徴とする。 A vehicle control device according to the present invention generates a control target value based on a sensor controller that captures at least a sensor signal indicating either a state quantity of a vehicle or an operation amount of a driver, and the sensor signal captured by the sensor controller A command controller that receives the control target value and an actuator controller that operates an actuator for controlling the vehicle via a network, the actuator controller being generated by the command controller When an abnormality occurs in the control target value to be performed, the actuator is controlled based on the sensor value of the sensor controller on the network received by the actuator controller.
本発明に係る車両制御装置は、少なくとも車両の状態量と運転者の操作量とのいずれか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、前記制御目標値を受けて前記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から制御目標値が所定時間、出力されないときには、当該アクチュエータコントローラが受信した前記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アクチュエータを制御することを特徴とする。A vehicle control device according to the present invention generates a control target value based on a sensor controller that captures at least a sensor signal indicating either a state quantity of a vehicle or an operation amount of a driver, and the sensor signal captured by the sensor controller A command controller that receives the control target value and an actuator controller that operates an actuator for controlling the vehicle via a network, wherein the actuator controller is controlled by the command controller. When the target value is not output for a predetermined time, the actuator is controlled based on the sensor value of the sensor controller on the network received by the actuator controller.
本発明に係る車両制御装置は、少なくとも車両の状態量と運転者の操作量とのいずれか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、前記制御目標値を受けて前記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前記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を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。A vehicle control device according to the present invention generates a control target value based on a sensor controller that captures at least a sensor signal indicating either a state quantity of a vehicle or an operation amount of a driver, and the sensor signal captured by the sensor controller A command controller that receives the control target value and an actuator controller that operates an actuator for controlling the vehicle via a network, the actuator controller being generated by the command controller Control target value generation means for generating a control target value based on a sensor value of the sensor controller on the network received by the actuator controller when an abnormality occurs in the control target value to be generated, and the control target value generation Control target value generated by means Characterized by controlling the actuator I.
本発明に係る車両制御装置のアクチュエータコントローラは、少なくとも車両の状態量と運転者の操作量とのいずれか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、前記制御目標値を受けて前記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のアクチュエータコントローラであって、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前記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前記アクチュエータを制御することを特徴とする。An actuator controller of a vehicle control device according to the present invention includes a sensor controller that captures at least a sensor signal indicating either a state quantity of a vehicle or an operation amount of a driver, and a control target based on the sensor signal captured by the sensor controller. A command controller that generates a value and an actuator controller that operates an actuator that receives the control target value to control the vehicle are actuator controllers of a vehicle control device that are connected via a network, wherein the command controller When an abnormality occurs in the generated control target value, the actuator is controlled based on the sensor value of the sensor controller on the network received by the actuator controller.
本発明に係る車両制御装置の指令コントローラは、少なくとも車両の状態量と運転者の操作量とのいずれか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、前記制御目標値を受けて前記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の指令コントローラであって、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前記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前記アクチュエータコントローラが前記アクチュエータを制御するように、前記指令コントローラは、前記アクチュエータコントローラに異常信号を出力することを特徴とする。The command controller of the vehicle control device according to the present invention includes a sensor controller that captures a sensor signal indicating at least one of a vehicle state quantity and a driver's operation quantity, and a control target based on the sensor signal fetched by the sensor controller. A command controller for generating a value, and an actuator controller for operating an actuator for controlling the vehicle in response to the control target value. When an abnormality occurs in the generated control target value, the command controller controls the actuator so that the actuator controller controls the actuator based on the sensor value of the sensor controller on the network received by the actuator controller. And outputs an abnormality signal to the actuator controller.
この発明によれば、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であっても、車両制御を安全に継続することができる。これにり、個々のコントローラの冗長度を必要以上に上げることなく、簡潔なECUの構成で、低コストで、高い信頼性とリアルタイム性と拡張性とを確保することができる。 According to the present invention, even when the command controller abnormality occurs in the control target value to be generated can be safely continue the car two control. This ensures that, without increasing more than necessary the redundancy of individual controllers, the configuration of a simple ECU, can be secured at low cost, high reliability and real-time and extensibility.
(第1の実施形態)
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。
(First embodiment)
First, a basic configuration of a vehicle control device according to the present invention will be described with reference to FIG.
The vehicle control device has a master computer (command controller) 1, a sensor slave computer (sensor controller) 2, and an actuator slave computer (actuator controller) 3, which are wired, wireless, bus type, mesh A network N1 of a type, star type, ring type or the like is connected so as to be able to communicate data in both directions.
マスタコンピュータ1は、制御目標値を演算する指令コントローラであり、マスタ制御機能(マスタ制御手段)1Aを有する。   The master computer 1 is a command controller that calculates a control target value, and has a master control function (master control means) 1A.
センサスレーブコンピュータ2には制御対象の状態を観測(計測)するためのセンサ4が接続されている。センサスレーブコンピュータ2は、センサ4よりのセンサ信号を処理するセンサ処理機能(センサ処理手段)2Aを有する。   A sensor 4 for observing (measuring) the state of the controlled object is connected to the sensor slave computer 2. The sensor slave computer 2 has a sensor processing function (sensor processing means) 2 </ b> A that processes a sensor signal from the sensor 4.
アクチュエータスレーブコンピュータ3には制御対象に作用するためのアクチュエータ5が接続されている。アクチュエータスレーブコンピュータ3は、アクチュエータ5を制御するためのスレーブコンピュータであり、マスタコンピュータ1よりの制御目標値に基づいてアクチュエータ5を制御するアクチュエータ制御機能(アクチュエータ制御手段)3Aと、制御目標値を演算する簡易マスタ機能(制御目標値生成手段)3Bとを有する。   The actuator slave computer 3 is connected with an actuator 5 for acting on a controlled object. The actuator slave computer 3 is a slave computer for controlling the actuator 5 and calculates an actuator control function (actuator control means) 3A for controlling the actuator 5 based on a control target value from the master computer 1 and a control target value. And a simple master function (control target value generating means) 3B.
ネットワークN1において、制御目標値のデータフローD1と、センサ計測値のデータフローD2が存在する。   In the network N1, there is a data flow D1 for the control target value and a data flow D2 for the sensor measurement value.
センサ計測値のデータフローD2は、センサスレーブコンピュータ2が出力したセンサ値のデータフローであり、センサスレーブコンピュータ2が出力したセンサ値をマスタコンピュータ1のマスタ機能1Aとアクチュエータスレーブコンピュータ3の簡易マスタ機能3Bの双方が受信している。   The sensor measurement value data flow D2 is a sensor value data flow output by the sensor slave computer 2, and the sensor value output by the sensor slave computer 2 is used as the master function 1A of the master computer 1 and the simple master function of the actuator slave computer 3. Both 3Bs are receiving.
制御目標値のデータフローD1は、マスタコンピュータ1が出力した制御目標値のデータフローであり、マスタコンピュータ1が出力した制御目標値をアクチュエータスレーブコンピュータ3のアクチュエータ制御機能3Aが受信している。   The control target value data flow D1 is a control target value data flow output from the master computer 1, and the actuator control function 3A of the actuator slave computer 3 receives the control target value output from the master computer 1.
通常動作時、アクチュエータスレーブコンピュータ3は、アクチュエータ制御機能3AがデータフローD1によって受信したマスタコンピュータ1からの制御目標値に基づいてアクチュエータ5を制御する。   During normal operation, the actuator slave computer 3 controls the actuator 5 based on the control target value from the master computer 1 received by the actuator control function 3A through the data flow D1.
しかし、データフローD1に異常が生じた場合には、アクチュエータスレーブコンピュータ3は、簡易マスタ機能3Bの演算した制御目標値に基づいてアクチュエータ5を制御する。つまり、簡易マスタ機能3Bは、データフローD2により得たセンサ計測値に基づいて制御目標値を演算しており、アクチュエータ制御機能3Aは、アクチュエータスレーブコンピュータ3内におけるデータフローD3Bにより得られる簡易マスタ機能3Bの演算結果による制御目標値に基づいてアクチュエータ5を制御する。   However, when an abnormality occurs in the data flow D1, the actuator slave computer 3 controls the actuator 5 based on the control target value calculated by the simple master function 3B. That is, the simple master function 3B calculates the control target value based on the sensor measurement value obtained by the data flow D2, and the actuator control function 3A is the simple master function obtained by the data flow D3B in the actuator slave computer 3. The actuator 5 is controlled based on the control target value based on the calculation result of 3B.
上記の構成をとることにより、万が一、マスタコンピュータ1のマスタ機能1Aが使用できない状態に陥っても、簡易マスタ機能3Bの演算結果に基づいてアクチュエータ制御が行われることになり、運転者の操作や車両の状態変化を反映することが可能となり、信頼性の高い車両制御装置が実現可能となる。   By adopting the above configuration, even if the master function 1A of the master computer 1 falls into a state where it cannot be used, the actuator control is performed based on the calculation result of the simple master function 3B. It becomes possible to reflect a change in the state of the vehicle, and a highly reliable vehicle control device can be realized.
なお、図1では、マスタコンピュータ1を一つのコンピュータとして示しているが、マスタ制御機能を分割して複数のコンピュータに実装してもよい。   In FIG. 1, the master computer 1 is shown as a single computer, but the master control function may be divided and implemented in a plurality of computers.
図1で示した車両制御装置における通信データフローの具体例を、図2(a)、(b)を参照して説明する。   A specific example of the communication data flow in the vehicle control apparatus shown in FIG. 1 will be described with reference to FIGS.
マスタコンピュータとして、車両全体の運動を統合的に制御する車両運動統合制御手段10を有する。   As a master computer, there is a vehicle motion integrated control means 10 that integrally controls the motion of the entire vehicle.
センサスレーブコンピュータとして、運転者により操作される舵角指示手段(操舵角センサ系)31と、減速度指示手段(ブレーキペダル踏込量センサ系)32と、加速度指示手段(アクセルペダル踏込量センサ系)33とを有する。   As a sensor slave computer, a steering angle instruction means (steering angle sensor system) 31 operated by a driver, a deceleration instruction means (brake pedal depression amount sensor system) 32, and an acceleration instruction means (accelerator pedal depression amount sensor system) 33.
アクチュエータスレーブコンピュータとして、車両の操舵角を制御する操舵量制御手段11と、車両の制動力を制御する制動力制御手段12と、車両の駆動力を制御する駆動力制御手段13とを有する。   The actuator slave computer includes a steering amount control unit 11 that controls the steering angle of the vehicle, a braking force control unit 12 that controls the braking force of the vehicle, and a driving force control unit 13 that controls the driving force of the vehicle.
舵角指示手段31と、減速度指示手段32と、加速度指示手段33と、操舵量制御手段11と、制動力制御手段12と、駆動力制御手段13と、車両運動統合制御手段10とは、通信バスN11によって相互に接続されている。   The steering angle instruction means 31, the deceleration instruction means 32, the acceleration instruction means 33, the steering amount control means 11, the braking force control means 12, the driving force control means 13, and the vehicle motion integrated control means 10 are: They are connected to each other by a communication bus N11.
図2(a)は、車両運動統合制御手段10が正常に動作している場合のデータフローを示している。
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。
FIG. 2A shows a data flow when the vehicle motion integrated control means 10 is operating normally.
In this data flow, symbol D31 is an operation amount of the steering angle instruction means 31 by the driver, and is converted into an electric signal by the steering angle instruction means 31 and output to the communication bus N11.
符号D32は、運転者による減速度指示手段32の操作量であり、減速度指示手段32によって電気信号に変換され、通信バスN11に出力される。   Reference sign D32 is an operation amount of the deceleration instruction means 32 by the driver, which is converted into an electric signal by the deceleration instruction means 32 and output to the communication bus N11.
符号D33は、運転者による加速度指示手段33の操作量であり、加速度指示手段33によって電気信号に変換され、通信バスN11に出力される。   Reference numeral D33 is an operation amount of the acceleration instruction means 33 by the driver, which is converted into an electric signal by the acceleration instruction means 33 and output to the communication bus N11.
車両運動統合制御手段10は、通信バスN11から、舵角指示手段操作量D31、減速度指示手段操作量D32、加速度指示手段操作量D33を受信し、車両の運動を統合的に制御するための演算を行う。   The vehicle motion integrated control means 10 receives the steering angle instruction means operation amount D31, the deceleration instruction means operation amount D32, and the acceleration instruction means operation amount D33 from the communication bus N11, and controls the vehicle motion in an integrated manner. Perform the operation.
その後、車両運動統合制御手段10は、車両を制御するための制御手段に与える目標値として、操舵量目標値D11と、制動力目標値D12と、駆動力目標値D13とを通信バスN11に出力する。   Thereafter, the vehicle motion integrated control means 10 outputs the steering amount target value D11, the braking force target value D12, and the driving force target value D13 to the communication bus N11 as target values given to the control means for controlling the vehicle. To do.
操舵力制御手段11は、操舵量目標値D11を通信バスN11から受信し、操舵量目標値を実現するようにステアリングなどの操舵装置を制御する。   The steering force control means 11 receives the steering amount target value D11 from the communication bus N11, and controls a steering device such as a steering so as to realize the steering amount target value.
制動力制御手段12は、制動力目標値D12を通信バスN11から受信し、制動力目標値を実現するように電動ブレーキなどの制動装置を制御する。   The braking force control means 12 receives the braking force target value D12 from the communication bus N11, and controls a braking device such as an electric brake so as to realize the braking force target value.
駆動力制御手段13は、駆動力目標値D13を通信バスN11から受信し、駆動力目標値を実現するように内燃機関・変速機・電動モータなどの駆動力源、動力伝達系を制御する。   The driving force control means 13 receives the driving force target value D13 from the communication bus N11, and controls a driving force source such as an internal combustion engine, a transmission, and an electric motor, and a power transmission system so as to realize the driving force target value.
図2(b)は車両運動統合制御手段10にエラーが生じた場合のデータフローを示している。
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。
FIG. 2B shows a data flow when an error occurs in the vehicle motion integrated control means 10.
When the vehicle motion integrated control means 10 fails, the steering amount target value D11, the braking force target value D12, and the driving force target value D13 are not output to the communication bus N11. However, it is necessary to control the vehicle as intended by the driver.
そこで、操舵力制御手段11は、車両運動統合制御手段10にエラーが生じたことを判断すると、舵角指示手段操作量D31を通信バスN11から受信し、舵角指示手段操作量D31に基づいてステアリングなどの操舵装置を制御する。   Therefore, when the steering force control means 11 determines that an error has occurred in the vehicle motion integrated control means 10, the steering force instruction means operation amount D31 is received from the communication bus N11, and based on the steering angle instruction means operation amount D31. Control a steering device such as a steering.
制動力制御手段12は、車両運動統合制御手段10にエラーが生じたことを判断すると、減速度指示手段操作量D32を通信バスN11から受信し、減速度指示手段操作量D32に基づいて電動ブレーキなどの制動装置を制御する。   When the braking force control means 12 determines that an error has occurred in the vehicle motion integrated control means 10, the braking force control means 12 receives the deceleration instruction means operation amount D32 from the communication bus N11, and the electric brake based on the deceleration instruction means operation amount D32 Control the braking device.
駆動力制御手段13は、車両運動統合制御手段10にエラーが生じたことを判断すると、加速度指示手段操作量D33を通信バスN11から受信し、加速度指示手段操作量D33に基づいて内燃機関・変速機・電動モータなどの駆動力源を制御する。   When the driving force control means 13 determines that an error has occurred in the vehicle motion integrated control means 10, the driving force control means 13 receives the acceleration instruction means operation amount D33 from the communication bus N11, and based on the acceleration instruction means operation amount D33, the internal combustion engine / shift Controls driving force sources such as motors and electric motors.
車両運動統合制御手段10にエラーが生じたことは、通信バスN11へのデータ出力が一定時間なされていない等の事象を用いて、データ受信側で判断する。また、車両運動統合制御手段10自身がエラー発生時にその旨をメッセージとして出力するようにしてもよい。   The occurrence of an error in the vehicle motion integrated control means 10 is determined on the data receiving side using an event such as the data output to the communication bus N11 not being performed for a certain period of time. The vehicle motion integrated control means 10 itself may output a message to that effect when an error occurs.
次に、本発明による車両制御装置を適用された車両(自動車)の一つの実施形態を、図3を参照して説明する。   Next, one embodiment of a vehicle (automobile) to which the vehicle control device according to the present invention is applied will be described with reference to FIG.
制御系ネットワークN1Aは本発明における通信線に相当し、車両運動制御にかかわるデータの通信に用いられる。制御系バックアップネットワークN1Bも本発明における通信線に相当し、衝突事故による断線等、不可抗力により制御系ネットワークN1Aに障害が発生した際の予備手段として用いられる。   The control system network N1A corresponds to a communication line in the present invention, and is used for communication of data related to vehicle motion control. The control system backup network N1B also corresponds to the communication line in the present invention, and is used as a backup means when a failure occurs in the control system network N1A due to force majeure such as disconnection due to a collision accident.
ステアリングセンサ41は舵角指示手段31に相当する。ステアリングセンサ41は、運転者が操作したステアリングホイール51の操作量(操舵角)を計測し、フィルタ等信号処理を行ってステアリングホイール操作量を電気信号として制御系ネットワークN1Aおよび制御系バックアップネットワークN1Bに出力する。   The steering sensor 41 corresponds to the steering angle instruction means 31. The steering sensor 41 measures the operation amount (steering angle) of the steering wheel 51 operated by the driver, performs signal processing such as a filter, and outputs the steering wheel operation amount as an electrical signal to the control system network N1A and the control system backup network N1B. Output.
なお、ステアリングホイール51は、機械的機構でも前輪操舵機構71と接続されており、不可抗力により制御系ネットワークN1Aやステアリングセンサ41やSBW・VGRドライバECU(Electronic Control Unit)81に障害が発生した場合でも、車両50の前輪72R、72Lの操舵角を制御することができる。   The steering wheel 51 is connected to the front wheel steering mechanism 71 by a mechanical mechanism, and even when a fault occurs in the control system network N1A, the steering sensor 41, and the SBW / VGR driver ECU (Electronic Control Unit) 81 due to force majeure. The steering angle of the front wheels 72R and 72L of the vehicle 50 can be controlled.
ブレーキペダル位置センサ42は減速度指示手段22に相当する。ブレーキペダル位置センサ42は、運転者が操作したブレーキペダル52の操作量を計測し、フィルタ等信号処理を行ってブレーキペダル操作量を電気信号として制御系ネットワークN1Aおよび制御系バックアップネットワークN1Bに出力する。   The brake pedal position sensor 42 corresponds to the deceleration instruction means 22. The brake pedal position sensor 42 measures the operation amount of the brake pedal 52 operated by the driver, performs signal processing such as a filter, and outputs the brake pedal operation amount as an electric signal to the control system network N1A and the control system backup network N1B. .
なお、ブレーキペダル52は油圧系統でも前輪ブレーキ73と接続されており、不可抗力により制御系ネットワークN1Aやブレーキペダル位置センサ52やBBWドライバECU83A、83B等に障害が発生した場合でも車両50の制動力を制御することができる。   The brake pedal 52 is also connected to the front wheel brake 73 in the hydraulic system, and the braking force of the vehicle 50 can be increased even when a fault occurs in the control system network N1A, the brake pedal position sensor 52, the BBW driver ECU 83A, 83B, etc. due to force majeure. Can be controlled.
アクセルペダル位置センサ43は加速度指示手段33に相当する。アクセルペダル位置センサ43は、運転者が操作したアクセルペダル53の操作量を計測し、フィルタ等信号処理を行ってアクセルペダル操作量を電気信号として制御系ネットワークN1Aに出力する。   The accelerator pedal position sensor 43 corresponds to the acceleration instruction means 33. The accelerator pedal position sensor 43 measures the amount of operation of the accelerator pedal 53 operated by the driver, performs signal processing such as a filter, and outputs the amount of operation of the accelerator pedal as an electrical signal to the control system network N1A.
なお、アクセルペダル位置センサ43は別の通信線でも内燃機関制御ECU21と接続されており、不可抗力により制御系ネットワークN1AやDBW系統合制御ECU20に障害が発生した場合でも車両50の内燃機関を制御することができる。   The accelerator pedal position sensor 43 is also connected to the internal combustion engine control ECU 21 via another communication line, and controls the internal combustion engine of the vehicle 50 even when a fault occurs in the control system network N1A or the DBW system integrated control ECU 20 due to force majeure. be able to.
ミリ波レーダ/カメラ44は、前方および後方の他車の走行状態を検出したり、走行中の車線の白線認識を行ったり等、車両50の外部状態の認識に用いられる。ミリ波レーダ/カメラ44は、外部状態を認識し、例えば前方を走行している車両との相対角度や相対距離や相対速度等を信号処理により演算し、電気信号として制御系ネットワークN1Aに
出力する。
The millimeter wave radar / camera 44 is used to recognize the external state of the vehicle 50, such as detecting the traveling state of other vehicles ahead and behind, or recognizing the white line of the traveling lane. The millimeter wave radar / camera 44 recognizes an external state, calculates, for example, a relative angle, a relative distance, a relative speed, and the like with a vehicle traveling ahead by signal processing, and outputs it as an electrical signal to the control system network N1A. .
ステアリングセンサ41、ブレーキペダル位置センサ42、アクセルペダル位置センサ43、ミリ波レーダ/カメラ44は、センサスレーブコンピュータに相当する。   The steering sensor 41, the brake pedal position sensor 42, the accelerator pedal position sensor 43, and the millimeter wave radar / camera 44 correspond to a sensor slave computer.
車両運動統合制御ECU30は、マスタコンピュータであって、前述の車両運動統合制御手段10に相当する。車両運動統合制御ECU30は、制御系ネットワークN1A上に出力されている運転者による操作量や車両の走行状態、車両統合制御ECU30が備えるセンサ計測値を入力し、車両50の運動を総合的に管理し、駆動力制御手段や制動力制御手段や操舵量制御手段やサスペンション制御手段や安全装置制御手段などの制御目標値を制御系ネットワークN1Aに出力する。   The vehicle motion integrated control ECU 30 is a master computer and corresponds to the vehicle motion integrated control means 10 described above. The vehicle motion integrated control ECU 30 inputs the operation amount by the driver, the running state of the vehicle, and the sensor measurement value provided in the vehicle integrated control ECU 30 that are output on the control system network N1A, and comprehensively manages the motion of the vehicle 50. Then, control target values such as driving force control means, braking force control means, steering amount control means, suspension control means, and safety device control means are output to the control system network N1A.
車両運動統合制御ECU30は、統括系ネットワークN3と制御系ネットワークN1Aとの間のゲートウェイ機能も持っている。   The vehicle motion integrated control ECU 30 also has a gateway function between the overall network N3 and the control network N1A.
アクチュエータスレーブコンピュータとして、SBW・VGRドライバECU81、BBWドライバECU83A〜83D、EASドライバECU84A〜84D、エアバッグECU85が存在する。   There are SBW / VGR driver ECU 81, BBW driver ECUs 83A to 83D, EAS driver ECUs 84A to 84D, and airbag ECU 85 as actuator slave computers.
SBW・VGR(Steer−By−Wire・Variable Gear Ratio)ドライバECU81は、舵角制御手段に相当し、電動モータM1を制御することにより前輪操舵機構71によって前輪72R、72Lの舵角を制御し、電動モータM5を制御することにより既知の操舵装置可変ギア比(VGR)機構54を制御する。   The SBW / VGR (Steer-By-Wire / Variable Gear Ratio) driver ECU 81 corresponds to a steering angle control means, and controls the steering angle of the front wheels 72R and 72L by the front wheel steering mechanism 71 by controlling the electric motor M1. The known steering device variable gear ratio (VGR) mechanism 54 is controlled by controlling the electric motor M5.
SBWドライバECU82も、舵角制御手段に相当し、電動モータM2を制御することにより後輪操舵機構74によって後輪75R、75Lの舵角を制御する。   The SBW driver ECU 82 also corresponds to the steering angle control means, and controls the steering angles of the rear wheels 75R and 75L by the rear wheel steering mechanism 74 by controlling the electric motor M2.
BBW(Brake―By−Wire)ドライバECU83A、83B、83C、83Dは、各々制動力制御手段に相当する。   BBW (Brake-By-Wire) driver ECUs 83A, 83B, 83C, 83D each correspond to a braking force control means.
BBWドライバECU83Aは、電動モータM3Aを制御することにより、ポンプPの油圧を制御し、前輪ブレーキ機構73によって右前輪72Rに発生する制動力を制御する。   The BBW driver ECU 83A controls the hydraulic pressure of the pump P by controlling the electric motor M3A, and controls the braking force generated on the right front wheel 72R by the front wheel brake mechanism 73.
BBWドライバECU83Bは、電動モータM3Bを制御することにより、ポンプPの油圧を制御し、左前輪に発生する制動力を制御している。   The BBW driver ECU 83B controls the hydraulic pressure of the pump P by controlling the electric motor M3B, and controls the braking force generated on the left front wheel.
BBWドライバECU83Cは、電動モータM3Cを制御することにより、ポンプPの油圧を制御し、前輪ブレーキ機構73によって後輪ブレーキ機構76によって右後輪75Rに発生する制動力を制御する。   The BBW driver ECU 83C controls the hydraulic pressure of the pump P by controlling the electric motor M3C, and controls the braking force generated on the right rear wheel 75R by the rear wheel brake mechanism 76 by the front wheel brake mechanism 73.
BBWドライバECU13Dは、電動モータM3Dを制御することにより、ポンプPの油圧を制御し、後輪ブレーキ機構76によって左後輪75Lに発生する制動力を制御する。   The BBW driver ECU 13D controls the hydraulic pressure of the pump P by controlling the electric motor M3D, and controls the braking force generated on the left rear wheel 75L by the rear wheel brake mechanism 76.
EAS(Electric Active Suspension)ドライバECU84A、84B、84C、84Dは、各々サスペンション制御手段に相当し、車両50に備えられたサスペンション機構77、78を制御する。   EAS (Electric Active Suspension) driver ECUs 84A, 84B, 84C, and 84D correspond to suspension control means, respectively, and control suspension mechanisms 77 and 78 provided in the vehicle 50.
EASドライバECU84Aは、電動モータM4Aを制御することにより、右前輪72Rに備えられた前輪サスペンション機構77のサスペンション長やばね定数や減衰定数などを制御する。   The EAS driver ECU 84A controls the suspension length, the spring constant, the damping constant, and the like of the front wheel suspension mechanism 77 provided in the right front wheel 72R by controlling the electric motor M4A.
EASドライバECU84Bは、電動モータM4Bを制御することにより、左前輪72Lに備えられた前輪サスペンション機構77のサスペンション長やばね定数や減衰定数などを制御する。   The EAS driver ECU 84B controls the suspension length, the spring constant, the damping constant, and the like of the front wheel suspension mechanism 77 provided in the left front wheel 72L by controlling the electric motor M4B.
EASドライバECU84Cは、電動モータM4Cを制御することにより、右後輪75Rに備えられた後輪サスペンション機構78のサスペンション長やばね定数や減衰定数などを制御する。   The EAS driver ECU 84C controls the suspension length, the spring constant, the damping constant, and the like of the rear wheel suspension mechanism 78 provided in the right rear wheel 75R by controlling the electric motor M4C.
EASドライバECU84Dは、電動モータM4Dを制御することにより、左後輪75Lに備えられた後輪サスペンション機構78のサスペンション長やばね定数や減衰定数などを制御する。   The EAS driver ECU 84D controls the suspension length, the spring constant, the damping constant, and the like of the rear wheel suspension mechanism 78 provided in the left rear wheel 75L by controlling the electric motor M4D.
このように、車両運動統合制御ECU30により、EASドライバECU84A〜84Dを制御することにより、減速時には前輪サスペンション77のばね定数を高くして車両50が前方向に傾くことを防止したり、旋回時に外側のサスペンションのばね定数を高くして横転を防止したり、登坂時に前輪サスペンション長を短くし後輪サスペンション長を長くして車体の傾きを少なくしたりすることができる。   In this way, the vehicle motion integrated control ECU 30 controls the EAS driver ECUs 84A to 84D to increase the spring constant of the front wheel suspension 77 at the time of deceleration to prevent the vehicle 50 from tilting forward, It is possible to prevent the rollover by increasing the spring constant of the suspension, or to shorten the front wheel suspension length and increase the rear wheel suspension length when climbing the slope, thereby reducing the inclination of the vehicle body.
エアバッグECU85は、安全装置制御手段に相当し、エアバッグ等の乗員保護装置を制御する。   The airbag ECU 85 corresponds to safety device control means and controls an occupant protection device such as an airbag.
DBW(Drive−By−Wire)系統合制御ECU20は、駆動力制御手段に相当する。DBW系統合制御ECU20は、DBW系サブネットワークN2によって接続された内燃機関制御ECU21や変速機制御ECU22や電動モータ制御ECU23やバッテリー制御ECU24など、車両50の駆動制御にかかわる装置を統合的に制御する。   The DBW (Drive-By-Wire) system integrated control ECU 20 corresponds to driving force control means. The DBW system integrated control ECU 20 controls devices related to drive control of the vehicle 50 such as the internal combustion engine control ECU 21, the transmission control ECU 22, the electric motor control ECU 23, and the battery control ECU 24 connected by the DBW system subnetwork N2. .
このような構成をとることにより、車両運動統合制御ECU30からは最終的な駆動力をDBW系統合制御ECU20に指示するだけでよく、実際の駆動制御にかかわる装置の構成によらず目標値を指示することができ、制御装置を簡潔に構成することが可能になる。   By adopting such a configuration, it is only necessary to instruct the final driving force from the vehicle motion integrated control ECU 30 to the DBW system integrated control ECU 20, and the target value is instructed regardless of the configuration of the device related to the actual drive control. This makes it possible to simply configure the control device.
内燃機関制御ECU21は、図示しない内燃機関を制御するためのECUであり、DBW系統合ECU20から、内燃機関軸トルクや内燃機関回転数などの目標値を受けて、目標値を実現するように内燃機関を制御する。   The internal combustion engine control ECU 21 is an ECU for controlling an internal combustion engine (not shown). The internal combustion engine control ECU 21 receives target values such as the internal combustion engine shaft torque and the internal combustion engine speed from the DBW system integrated ECU 20 and realizes the target values. Control the engine.
変速機制御ECU22は、図示しない変速機を制御するためのECUであり、DBW系統合ECU20から、変速段などの目標値を受けて、目標値を実現するように変速機を制御する。   The transmission control ECU 22 is an ECU for controlling a transmission (not shown), receives a target value such as a gear position from the DBW system integrated ECU 20, and controls the transmission so as to realize the target value.
電動モータ制御ECU23は、図示しない駆動力発生用電動モータを制御するためのECUであり、DBW系統合ECU20から、出力トルクや回転数などの目標値を受けて、目標値を実現するように内燃機関を制御する。また、電動モータ回生による負方向の駆動力発生源としても動作する。   The electric motor control ECU 23 is an ECU for controlling an electric motor for generating a driving force (not shown). The electric motor control ECU 23 receives a target value such as an output torque or a rotational speed from the DBW system integrated ECU 20 and realizes the target value. Control the engine. It also operates as a negative driving force generation source by electric motor regeneration.
バッテリー制御ECU24は、図示しないバッテリーを制御するためのECUであり、バッテリーの充電状態などを制御している。   The battery control ECU 24 is an ECU for controlling a battery (not shown), and controls the state of charge of the battery.
情報系ゲートウェイ35は、図示しない携帯電話等の無線通信手段やGPSやカーナビゲーションなどを接続する情報系ネットワーク(同業者に公知のMOST等)と、統括ネットワークN3を接続するためのゲートウェイである。   The information system gateway 35 is a gateway for connecting a general network N3 to an information system network (such as MOST known to the same trader) that connects a wireless communication means such as a mobile phone (not shown), GPS, car navigation, or the like.
情報系ネットワークと制御系ネットワークN1Aがゲートウェイ機能を介してつながることで、制御系ネットワークN1Aを情報系ネットワークから論理的に分離することが可能になり、リアルタイム性など制御系ネットワークN1Aに特有の要求を容易に満足する構成を、比較的簡潔に構成することができる。   By connecting the information system network and the control system network N1A via the gateway function, it becomes possible to logically separate the control system network N1A from the information system network. An easily satisfied configuration can be configured relatively simply.
ボディ系ゲートウェイ36は、図示しないドアロックやパワーウィンドウ等のボディ系ネットワークと、統括ネットワークN3を接続するためのゲートウェイである。ボディ系ネットワークと制御系ネットワークN1Aがゲートウェイ機能を介してつながることで、制御系ネットワークN1Aをボディ系ネットワークから論理的に分離することが可能になり、リアルタイム性など制御系ネットワークN1Aに特有の要求を容易に満足する構成を、比較的簡潔に構成することができる。   The body system gateway 36 is a gateway for connecting a body system network such as a door lock and a power window (not shown) and the overall network N3. By connecting the body system network and the control system network N1A via the gateway function, it becomes possible to logically separate the control system network N1A from the body system network. An easily satisfied configuration can be configured relatively simply.
次に、車両運動統合制御ECU30が行う処理について図4を用いて説明する。図4は、車両運動統合制御ECU30が正常に動作している場合のデータフローを示している。   Next, processing performed by the vehicle motion integrated control ECU 30 will be described with reference to FIG. FIG. 4 shows a data flow when the vehicle motion integrated control ECU 30 is operating normally.
車両運動統合制御ECU30は、車両状態推定部101と、目標状態演算部102と、車体操作ベクトル操作モーメント演算部103と、操作量演算部104と、車両パラメータ記憶部105と有し、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やミリ波レーダ/カメラ44や、図3には図示されていない車輪速センサや車体加速度センサや角加速度センサ等のセンサSの各センサ信号を入力とする。   The vehicle motion integrated control ECU 30 includes a vehicle state estimation unit 101, a target state calculation unit 102, a vehicle body operation vector operation moment calculation unit 103, an operation amount calculation unit 104, and a vehicle parameter storage unit 105, and a steering sensor 41. Each sensor signal of the brake pedal position sensor 42, the accelerator pedal position sensor 43, the millimeter wave radar / camera 44, and the sensor S such as a wheel speed sensor, a vehicle body acceleration sensor, and an angular acceleration sensor not shown in FIG. And
車両状態推定部101は、センサ信号を用いて車両の現在の状態を推定する。   The vehicle state estimation unit 101 estimates the current state of the vehicle using the sensor signal.
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。   The target state calculation unit 102 calculates the target state of the vehicle that should be realized by the control using the traveling state of the vehicle and the sensor signal, that is, the target motion state that the vehicle should take.
車体操作ベクトル操作モーメント演算部103は、車両状態推定部101によって推定されて車両の現在状態と目標状態演算部102によって算出された目標状態との差異に基づいて、制御によって車体に発生させる並進方向の力ベクトルと回転方向のモーメントベクトルとを算出する。   The vehicle body operation vector operation moment calculator 103 is a translation direction generated in the vehicle by control based on the difference between the current state of the vehicle estimated by the vehicle state estimator 101 and the target state calculated by the target state calculator 102. And a moment vector in the rotational direction are calculated.
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によって算出された力ベクトルとモーメントベクトルに基づいて、BBWドライバECU83A〜83DやDBW系統合制御ECU20、SBW・VRGドライバECU81、SBWドライバECU82、EASドライバECU84A〜84D、エアバッグECU85等の制御用アクチュエータで実現するべき目標操作量を演算する。   Based on the force vector and the moment vector calculated by the vehicle body operation vector operation moment calculation unit 103, the operation amount calculation unit 104 is based on the BBW driver ECUs 83A to 83D, the DBW system integrated control ECU 20, the SBW / VRG driver ECU 81, the SBW driver ECU 82, A target operation amount to be realized by a control actuator such as the EAS driver ECUs 84A to 84D and the airbag ECU 85 is calculated.
車両パラメータ記憶部105には、車体の動力学的な定数(例えば質量、回転慣性、重心位置など)や制御アクチュエータの仕様(例えば各アクチュエータの時定数、ブレーキの最大制動力、ステアリングの最大舵角など)等の車両パラメータが格納されており、これら車両パラメータは、車両状態推定部101、目標状態演算部102、車体操作ベクトル操作モーメント演算部103、操作量演算部104での演算処理で参照される。   The vehicle parameter storage unit 105 includes vehicle body dynamic constants (for example, mass, rotational inertia, center of gravity position, etc.) and control actuator specifications (for example, time constant of each actuator, maximum braking force of the brake, maximum steering angle of the steering). The vehicle parameters are stored in the vehicle state estimation unit 101, the target state calculation unit 102, the vehicle body operation vector operation moment calculation unit 103, and the operation amount calculation unit 104. The
なお、図4では、操作量演算部104から各ドライバECUへの出力は一本の線で記述されているが、これは一つの値のみを示すものではなく、一組の制御量を示すものである。例えば、BBWドライバECU83A〜83Dに対しては、各車輪毎の独立な制動力を指示するようにしてよい。   In FIG. 4, the output from the operation amount calculation unit 104 to each driver ECU is described by a single line, but this does not indicate only one value but a set of control amounts. It is. For example, an independent braking force for each wheel may be instructed to the BBW driver ECUs 83A to 83D.
車両運動統合制御ECU30が、車両状態推定部101と、目標状態演算部102と、車体操作ベクトル操作モーメント演算部103と、操作量演算部104とで構成されることにより、車両の運動を統合的に管理、制御することができるという効果がある。   The vehicle motion integration control ECU 30 includes a vehicle state estimation unit 101, a target state calculation unit 102, a vehicle body operation vector operation moment calculation unit 103, and an operation amount calculation unit 104, thereby integrating vehicle motion. Can be managed and controlled.
また、車両状態推定部101を分離したことにより、例えば、同一のプラットフォームを有する車両で、パワートレインのみを内燃内燃機関からハイブリッドタイプに変更したりした場合など、車両の制御アクチュエータ構成を変更した場合でも、車両の力学的特性を演算する部分を再利用することが可能になり、制御装置の開発効率が向上するという効果がある。   In addition, by separating the vehicle state estimation unit 101, for example, when the control actuator configuration of the vehicle is changed, such as when only the power train is changed from the internal combustion engine to the hybrid type in a vehicle having the same platform. However, it is possible to reuse the part for calculating the mechanical characteristics of the vehicle, which has the effect of improving the development efficiency of the control device.
また、目標状態演算部102を分離したことにより、運転者の個性を反映したり、周辺を走行している車両や道路状態によって目標値のリミッタを変更したりする場合でも、目標状態演算部102のみを変更すればよく、制御装置の開発効率が向上するという効果がある。   Further, by separating the target state calculation unit 102, the target state calculation unit 102 is reflected even when the individuality of the driver is reflected or the limiter of the target value is changed depending on the vehicle traveling around or the road state. It is only necessary to change these, and there is an effect that the development efficiency of the control device is improved.
また、車体操作ベクトル操作モーメント演算部103と操作量演算部104を独立な構成にしたことにより、車両の備えた制御装置の構成とは独立に車体への操作量を算出することが可能になる。   Further, since the vehicle body operation vector operation moment calculation unit 103 and the operation amount calculation unit 104 are configured independently, the operation amount to the vehicle body can be calculated independently of the configuration of the control device provided in the vehicle. .
たとえば、ハイブリッド自動車からインホイール電動モータ型自動車へと構成が変わっても、車体操作ベクトル操作モーメント演算部103では同様に発生させる力・モーメントベクトルを演算すればよく、操作量演算部104を変更すればよい。そのため、車両制御装置の開発効率が向上するという効果がある。   For example, even if the configuration is changed from a hybrid vehicle to an in-wheel electric motor type vehicle, the vehicle body operation vector operation moment calculation unit 103 only has to calculate the force / moment vector to be generated, and the operation amount calculation unit 104 can be changed. That's fine. Therefore, there is an effect that the development efficiency of the vehicle control device is improved.
つぎに、車両状態推定部101で算出される車両の現在状態と、目標状態演算部102で算出される車両の目標状態について図5を参照して説明する。   Next, the current state of the vehicle calculated by the vehicle state estimation unit 101 and the target state of the vehicle calculated by the target state calculation unit 102 will be described with reference to FIG.
車両の現在状態と目標状態とは、車両50のボディ部分を剛体として仮定した場合の剛体運動での状態量1Xを表している。状態量1Xとは、たとえば、車両50のボディ重心に固定された3次元(X−Y−Z)局所座標系1Gにおける変位(x,y,z)、回転角(θx,θy,θz)、速度(dx/dt,dy/dt,dz/dt)、角速度(dθx/dt,dθy/dt,dθz/dt)のことを指す。   The current state and the target state of the vehicle represent a state quantity 1X in a rigid body motion when the body portion of the vehicle 50 is assumed to be a rigid body. The state quantity 1X is, for example, displacement (x, y, z), rotation angle (θx, θy, θz) in the three-dimensional (XYZ) local coordinate system 1G fixed to the center of gravity of the body of the vehicle 50, It refers to velocity (dx / dt, dy / dt, dz / dt) and angular velocity (dθx / dt, dθy / dt, dθz / dt).
剛体力学において状態量1Xの各成分は互いに連成しているので、状態量1Xを定めることにより、より精密な制御を行うことができ、乗員快適性と安定性の高い制御を行うことができるという効果がある。   Since each component of the state quantity 1X is coupled to each other in the rigid body mechanics, it is possible to perform more precise control by determining the state quantity 1X, and to perform control with high passenger comfort and stability. There is an effect.
車両状態推定部101による車両状態推定処理フローを、図6を参照して説明する。
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。
A vehicle state estimation process flow by the vehicle state estimation unit 101 will be described with reference to FIG.
First, in step S1011, the motion state in the local coordinate system 1G fixed to the vehicle is estimated.
次に、ステップS1012において、たとえば日本橋等、特定の地点に固定した固定座標系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。
Next, in step S1012, the motion state in a fixed coordinate system fixed to a specific point, such as Nihonbashi, is estimated.
Next, in step S1013, the situation around the vehicle is estimated.
次に、ステップS1014において、センサSの計測値やBBWドライバECU83A〜83DやDBW系統合制御ECU20、SBW・VRGドライバECU81、SBWドライバECU82、EASドライバECU84A〜84D、エアバッグECU85等の制御用アクチュエータの自己故障診断結果に基づいて、車両の故障状態を推定・更新する。   Next, in step S1014, the measured values of the sensor S, the BBW driver ECUs 83A to 83D, the DBW system integrated control ECU 20, the SBW / VRG driver ECU 81, the SBW driver ECU 82, the EAS driver ECUs 84A to 84D, the airbag ECU 85, etc. Estimate and update the vehicle failure state based on the self-failure diagnosis result.
目標状態演算部102による目標状態演算処理フローを、図7を参照して説明する。
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。
A target state calculation processing flow by the target state calculation unit 102 will be described with reference to FIG.
First, in step S1021, the vehicle state intended by the driver is estimated based on the operation amounts of the steering sensor 41, the brake pedal position sensor 42, and the accelerator pedal position sensor 43 and the current vehicle state.
次に、ステップS1022において、車両の周辺の状況や、車両制御手段の性能や、機器の故障の状態や、法規制やなどに基づいて、車両状態のリミッタを演算する。例えば、ブレーキ装置が1部故障した場合には、正常動作するブレーキ装置の能力で安全に制動できる範囲で最高速度を制限する。   Next, in step S1022, a vehicle state limiter is calculated based on the situation around the vehicle, the performance of the vehicle control means, the state of equipment failure, legal regulations, and the like. For example, when one part of the brake device fails, the maximum speed is limited within a range where braking can be safely performed with the ability of the brake device to operate normally.
そして、ステップS1023において、車両状態のリミッタを超えない範囲でドライバ意図に沿うように、車両50の目標状態量を決定する。   In step S1023, the target state quantity of the vehicle 50 is determined so as to meet the driver's intention within a range not exceeding the vehicle state limiter.
図8は、車体操作ベクトル操作モーメント演算部103によって演算される操作力・モーメントベクトルを示している。
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。
FIG. 8 shows operating force / moment vectors calculated by the vehicle body operating vector operating moment calculator 103.
As shown in FIG. 8, the operating force vector F (Fx, Fy, Fz) and the operating moment vector τ (τx, τy, τz) are calculated on a local coordinate system fixed to the vehicle body. Therefore, there is an effect that it can be easily converted into the operation amount in the control device fixed to the vehicle.
操作量演算部104による操作量演算処理フローを、図9を参照して説明する。
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。
The operation amount calculation processing flow by the operation amount calculation unit 104 will be described with reference to FIG.
The operation amount calculation unit 104 receives the vehicle body operation force vector F and the moment vector τ calculated by the vehicle body operation vector operation moment calculation unit 103 as input, and calculates what control amount is set as the target value by the actual control means. .
まず、ステップS1041において、車体操作力ベクトルF・モーメントベクトルτを車両50に取り付けられたタイヤごとに発生させるタイヤ力へと振り分ける。その後、タイヤベクトルを実際の制御手段での制御量目標値を演算する。
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。
First, in step S <b> 1041, the vehicle body operation force vector F and the moment vector τ are distributed to tire forces that are generated for each tire attached to the vehicle 50. Thereafter, the control vector target value in the actual control means is calculated from the tire vector.
By using braking force, driving force, and turning force (tire lateral force generated by steering) as a target value in vehicle control, it becomes possible to control the motion of the entire vehicle in an integrated manner.
図10に、ステップS1041で演算するタイヤベクトルを示す。
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。
FIG. 10 shows the tire vector calculated in step S1041.
FFR is a tire vector generated on the right front wheel by control. FFL is a tire vector generated on the left front wheel by control. FRR is a tire vector generated on the right rear wheel by control. FRL is a tire vector generated on the left rear wheel by control. Each tire vector is defined as a component in the local coordinate system 1G fixed to the vehicle body 50.
タイヤベクトルを局所座標形状の成分として定めることにより、車体50に固定されているタイヤ駆動軸やステアリング装置の操作量への変換が容易になるという効果がある。   By defining the tire vector as a component of the local coordinate shape, there is an effect that the conversion to the operation amount of the tire drive shaft and the steering device fixed to the vehicle body 50 is facilitated.
ステップS1042においては、操作量の振り分け処理を行う。操作量の振り分け処理は、実際に車両を制御するアクチュエータの構成に対応して行われる。   In step S1042, an operation amount distribution process is performed. The operation amount distribution process is performed corresponding to the configuration of the actuator that actually controls the vehicle.
図11(a)、(b)に、操作量振り分け処理の詳細を示す。
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。
11A and 11B show details of the operation amount distribution process.
FIG. 11A shows an operation amount distribution process (step S1042a) when the vehicle 50 has an internal combustion engine drive or hybrid internal combustion engine drive power train. This operation amount distribution process is based on a tire vector as an input, a steering amount as a target value in the SBW / VRG driver ECU 81 and the SBW driver ECU 82, a brake braking torque as a target value in the BBW driver ECUs 83A to 83D, and a DBW system The powertrain braking / driving torque that is the target value in the integrated control ECU 20 is output.
図11(b)は、車両50が公知のインホイール電動モータ型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S1042b)を示す。操作量振り分け処理は、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、図示されていないインホイール電動モータによる回生およびブレーキパッド制御ECUでの目標値となるブレーキ制動トルクや、図示されていないインホイール電動モータ制御ECUでの目標値となる電動モータ駆動トルクを出力とする。   FIG. 11B shows an operation amount distribution process (step S1042b) when the vehicle 50 has a known in-wheel electric motor type power train. The operation amount distribution process includes a steering amount that is a target value in the SBW / VRG driver ECU 81 and the SBW driver ECU 82, a regenerative operation by an in-wheel electric motor (not shown), and a brake braking torque that is a target value in the brake pad control ECU. The electric motor driving torque, which is a target value in the in-wheel electric motor control ECU (not shown), is output.
操作量振り分け処理を、実際に車両を制御するアクチュエータの構成に対応して行うことにより、アクチュエータ構成が変わっても操作量振り分け処理の実行手段を交換することで対応できるようになり、車両制御装置の開発効率が向上するという効果がある。   By performing the operation amount distribution processing corresponding to the configuration of the actuator that actually controls the vehicle, it becomes possible to cope with the change in the actuator configuration by exchanging the operation amount distribution processing execution means. This has the effect of improving the development efficiency.
DBW系統合制御ECU20の構成を、図12を参照して説明する。
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。
The configuration of the DBW system integrated control ECU 20 will be described with reference to FIG.
The right front wheel drive torque receiving unit 201 receives a drive torque to be generated by the right front wheel 72R. The left front wheel drive torque receiving unit 202 receives a drive torque to be generated by the left front wheel 72L. The right rear wheel drive torque receiving unit 203 receives drive torque to be generated by the right rear wheel 75R. The left rear wheel drive torque receiving unit 204 receives a drive torque to be generated by the left rear wheel 75L.
パワートレイン操作量算出部205は、実際のアクチュエータを制御するECUでの目標値となる値を算出し、内燃機関制御ECU21や変速機制御ECU22や電動モータ制御ECU23やバッテリー制御ECU24の操作量を指示する。   The powertrain operation amount calculation unit 205 calculates a value that is a target value in the ECU that controls the actual actuator, and instructs the operation amounts of the internal combustion engine control ECU 21, the transmission control ECU 22, the electric motor control ECU 23, and the battery control ECU 24. To do.
公知のトルクベース車両制御装置では、駆動手段の駆動軸で発生するべきトルクを目標値として制御を行っていた。そのため、各車輪ごとの駆動力を制御できるインホイール電動モータ型用のDBW系統合制御ECU20とは互換性がないという課題があった。   In a known torque-based vehicle control device, control is performed using the torque that should be generated on the drive shaft of the drive means as a target value. Therefore, there is a problem that the in-wheel electric motor type DBW system integrated control ECU 20 that can control the driving force for each wheel is not compatible.
そこで、たとえば、内燃機関やハイブリッド型システムのような集中的に駆動力を発生する駆動手段を持つ駆動システムにおいても、各車輪ごとの駆動力を制御目標値として受け取り、DBW系統合制御ECU20の内部で駆動用のアクチュエータに再分配する。この結果、ハイブリッド型システム用のDBW系統合制御ECUとインホイール電動モータ型システム用のDBW系統合制御ECUの指令値受付方式(インタフェース)を共通化することができる。   Therefore, for example, even in a drive system having a drive unit that generates drive force in a concentrated manner, such as an internal combustion engine or a hybrid system, the drive force for each wheel is received as a control target value, To redistribute to the drive actuator. As a result, the command value reception method (interface) of the DBW system integrated control ECU for the hybrid system and the DBW system integrated control ECU for the in-wheel electric motor type system can be shared.
(第2の実施形態)
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。
(Second Embodiment)
An autonomous distributed control platform for a next-generation vehicle integrated vehicle control device to which a vehicle control device according to the present invention is applied will be described with reference to FIG.
自律分散制御プラットフォームの目的は、車両制御における高信頼性、リアルタイム処理、拡張性を低コストで実現することである。
「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。
The purpose of the autonomous distributed control platform is to realize high reliability, real-time processing, and expandability in vehicle control at low cost.
“Autonomous distributed” is one of the highly reliable distributed system models in the control field. This is a system in which computing entities called nodes corresponding to cells in living organisms are loosely coupled via a place where shared data called data fields are placed.
なお、「自律分散」の詳細な内容については、森欣司、宮本 二、井原廣一:自律分散概念の提案:電気学会論文誌C Vol.104 No.12 pp.303-310(1984)や、K.Mori : Autonomous Decentralized Systems : Concept, Data field Architecture and Future Trends : IEEE Interational Symposium on Autonous Decentralized Systems (ISADS) pp.28-34 (1993-Mar)を参照されたい。   For more details on “autonomous decentralization”, Junji Mori, Niji Miyamoto, Junichi Ihara: Proposal of the concept of autonomous decentralization: IEEJ Transactions C Vol.104 No.12 pp.303-310 (1984), See K.Mori: Autonomous Decentralized Systems: Concept, Data field Architecture and Future Trends: IEEE Interational Symposium on Autonous Decentralized Systems (ISADS) pp.28-34 (1993-Mar).
自律分散制御システムでは、各ノードを、他と独立かつ自律的に動作可能なプログラムとすることで、一部の障害がシステム全体に及ばない構成を実現でき、信頼性や拡張性のよい分散システムを実現できる。しかし、生物学的モデルに基づくコンセプトの実システムへの適用は難しく、一般性のある適用方法が確立されるまでには至っていない。そのため、適用システム毎にアーキテクチャを検討する必要がある。   In an autonomous distributed control system, each node is a program that can operate independently and autonomously, so that a configuration in which some failures do not reach the entire system can be realized, and a distributed system with high reliability and scalability Can be realized. However, it is difficult to apply a concept based on a biological model to an actual system, and a general application method has not yet been established. Therefore, it is necessary to consider the architecture for each application system.
自律分散制御プラットフォームは、1)データを共有するためのデータフィールドDF10と、2)自律的動作、3)自律的管理、4)自律的バックアップが可能なノード(センサノードA20、アクチュエータノードA30、コントローラノードA10)から構成される。なお、各ノードは、セルフモニタ(自己監視機能)A13、A23、A33を有する。   The autonomous distributed control platform includes 1) a data field DF10 for sharing data, 2) autonomous operation, 3) autonomous management, and 4) nodes capable of autonomous backup (sensor node A20, actuator node A30, controller) Node A10). Each node has a self-monitor (self-monitoring function) A13, A23, A33.
コントローラノードA10は、時間条件A12(例えば10[ms]周期)により、処理ルーチンA11を起動する。コントローラノードA10は、データフィールドDF10からセンサデータDA20を取得し、アクチュエータノードA30の制御目標値を演算し、それをコントローラデータDA10としてデータフィールドDF10へブロードキャストする。   The controller node A10 activates the processing routine A11 according to the time condition A12 (for example, 10 [ms] cycle). The controller node A10 acquires the sensor data DA20 from the data field DF10, calculates the control target value of the actuator node A30, and broadcasts it to the data field DF10 as controller data DA10.
データフィールドDF10は、制御ネットワーク上に仮想的に設けられる共有メモリ空間であり、正常状態では、センサノードA20が出力するセンサデータDA20と、コントローラノードA10が出力するコントローラデータ(制御目標値)DA10とが存在する。   The data field DF10 is a shared memory space virtually provided on the control network. In a normal state, the data field DF10 includes sensor data DA20 output from the sensor node A20 and controller data (control target value) DA10 output from the controller node A10. Exists.
自律的動作とは、他のノードからの処理要求を受信することなく、時間条件や自ノードの状態によって自発的に処理を行う機能である。   Autonomous operation is a function that performs processing spontaneously according to time conditions and the state of the own node without receiving a processing request from another node.
自律的管理機能とは、他ノードには隠蔽している自ノードの動作および状態の監視を、自分自身で実行する機能である。   The autonomous management function is a function for executing the monitoring of the operation and state of the own node which is hidden from other nodes.
自律的バックアップとは、簡易制御を内蔵することによって、自ノードの処理に必要なデータに異常がある場合に、簡易制御によって自ら必要なデータを演算し、必要最低限の処理を実現する機能である。   Autonomous backup is a function that incorporates simple control to calculate the necessary data by simple control and realize the minimum necessary processing when there is an abnormality in the data required for processing of the local node. is there.
以下、データフィールドDF10により、車両制御装置に適した拡張性向上を、自律的動作によりリアルタイム分散制御に適した時間駆動動作を、自律的管理機能と自律的バックアップ機能により信頼性確保のための状態監視とシステム耐故障性を実現できることを示す。   In the following, data field DF10 is used to improve scalability suitable for vehicle control devices, time-driven operation suitable for real-time distributed control by autonomous operation, and state for ensuring reliability by autonomous management function and autonomous backup function It shows that monitoring and system fault tolerance can be realized.
図14(a)、(b)を用いて、自律分散制御プラットフォームのうち、データフィールドについて述べる。
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。
Data fields of the autonomous distributed control platform will be described with reference to FIGS. 14 (a) and 14 (b).
The aim of the data field is to improve the expandability of the vehicle control device. By introducing a data field, the interface between nodes is standardized, and the purpose is to facilitate replacement and addition of parts.
自律分散制御プラットフォームにおいてノード間のデータ交換は、ネットワーク上に定義される仮想的な共有メモリであるデータフィールドDF20を介して行われる。すなわち、ネットワークにどのような機器が接続されているかを意識せず、データそのものをオブジェクトとして認識することになる。   In the autonomous distributed control platform, data exchange between nodes is performed via a data field DF20 which is a virtual shared memory defined on the network. In other words, the data itself is recognized as an object without being conscious of what device is connected to the network.
そのため、データフィールドDF20上に定義されるデータはセンサ・アクチュエータレベルで標準化可能な抽象度の高いデータである。例えばセンサ計測では、電圧値のようなプリミティブなデータではなく、多重計測によるフィルタ処理や浮動小数点化を行った物理値がデータフィールド上に定義される。アクチュエータ制御においても、ブレーキの目標制動力のような標準化されたデータがデータフィールド上に定義される。   Therefore, the data defined on the data field DF20 is highly abstract data that can be standardized at the sensor / actuator level. For example, in sensor measurement, not a primitive data such as a voltage value, but a physical value subjected to a filtering process and floating point conversion by multiple measurement is defined on a data field. Also in the actuator control, standardized data such as a target braking force of the brake is defined on the data field.
図14(a)の例では、ブレーキペダル位置センサノードA200によってブレーキペダルSA200の踏込み量が計測され、物理量に変換された上でブレーキペダル状態量(ブレーキ踏込み量)DA200としてデータフィールドDF20上にブロードキャストされる。   In the example of FIG. 14A, the depression amount of the brake pedal SA200 is measured by the brake pedal position sensor node A200, converted into a physical quantity, and then broadcast on the data field DF20 as a brake pedal state amount (brake depression amount) DA200. Is done.
コントローラノードA100は、ブレーキペダル状態量DA200を参照し、各輪の目標制動力(右前輪目標制動力DA100、左前輪目標制動力DA101のみ図示)を演算してデータフィールドDF20上にブロードキャストする。   The controller node A100 refers to the brake pedal state quantity DA200, calculates the target braking force of each wheel (only the right front wheel target braking force DA100 and the left front wheel target braking force DA101 are shown), and broadcasts them on the data field DF20.
前輪ブレーキアクチュエータノードA300は、右前輪目標制動力DA100、左前輪目標制動力DA101を参照したうえで、目標制動力を実現するように、左前輪ブレーキアクチュエータAA300、左後輪ブレーキアクチュエータAA301を制御する。   The front wheel brake actuator node A300 refers to the right front wheel target braking force DA100 and the left front wheel target braking force DA101, and controls the left front wheel brake actuator AA300 and the left rear wheel brake actuator AA301 so as to realize the target braking force. .
図14(b)の例では、図14(a)の制御アーキテクチャに対し、車間距離制御機能を追加したうえで、ブレーキコントローラを変更した構成である。   In the example of FIG. 14B, the brake controller is changed after adding an inter-vehicle distance control function to the control architecture of FIG.
先行車との車間距離を計測するレーダSA210およびレーダを制御するレーダノードA210が追加され、計測した車間距離DA210をデータフィールドDF20にブロードキャストしている。   A radar SA 210 for measuring the inter-vehicle distance from the preceding vehicle and a radar node A 210 for controlling the radar are added, and the measured inter-vehicle distance DA 210 is broadcast to the data field DF20.
コントローラノードA100は、ブレーキペダル状態量DA200および車間距離DA210を参照し、車輪の目標制動力(右前輪目標制動力DA100、左前輪目標制動力DA101のみ図示)を演算してデータフィールドDF20上にブロードキャストする。   The controller node A100 refers to the brake pedal state quantity DA200 and the inter-vehicle distance DA210, calculates the target braking force of the wheel (only the right front wheel target braking force DA100 and the left front wheel target braking force DA101 are shown), and broadcasts it on the data field DF20. To do.
右前輪のブレーキアクチュエータノードA310は、右前輪目標制動力DA100を参照して右前輪ブレーキアクチュエータAA310を制御する。   The right front wheel brake actuator node A310 controls the right front wheel brake actuator AA310 with reference to the right front wheel target braking force DA100.
左前輪のブレーキアクチュエータノードA320は、左前輪目標制動力DA101を参照して左前輪ブレーキアクチュエータAA320を制御する。   The left front wheel brake actuator node A320 controls the left front wheel brake actuator AA320 with reference to the left front wheel target braking force DA101.
以上、図14(a)、(b)に示すように、他のセンサ・アクチュエータには影響を与えずに、データフィールドDF20上に「車間距離」のデータを追加するだけで、車間距離計測ノードとしてレーダノードA210の追加が可能である。   As described above, as shown in FIGS. 14A and 14B, the inter-vehicle distance measurement node is obtained by simply adding the “inter-vehicle distance” data on the data field DF20 without affecting other sensors and actuators. It is possible to add a radar node A210.
また、ブレーキアクチュエータノードも前輪制御型から各輪独立型に変更されているが、他のノードおよびデータフィールドDF20には影響を与えていない。すなわち、データフィールドDF20を用いることによって各ノードを疎に結合することが可能となり、拡張性のよい分散システムが容易に実現できる。   Further, the brake actuator node is also changed from the front wheel control type to the individual wheel independent type, but does not affect the other nodes and the data field DF20. That is, by using the data field DF20, nodes can be loosely coupled, and a distributed system with good expandability can be easily realized.
図15(および図13)を用いて、分散制御プラットフォームの特徴のうち、自律的動作について述べる。
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。
Among the features of the distributed control platform, autonomous operation will be described with reference to FIG. 15 (and FIG. 13).
The aim of the autonomous operation is to realize an operation based on time driving that allows easy temporal prediction of processing in order to cope with distributed real-time processing.
自律分散制御プラットフォームにおける自律的動作とは、時間条件またはノードの状態によりノードが自発的に処理を開始することである。すなわち、ノードの動作条件として、メッセージの受信だけでなく、時間条件(時刻または周期)および自ノードの状態変化(割込み)によっても処理を起動可能である。   The autonomous operation in the autonomous distributed control platform is that a node starts processing spontaneously according to a time condition or a node state. That is, the process can be activated not only by receiving a message but also by a time condition (time or cycle) and a state change (interrupt) of the own node as an operation condition of the node.
リアルタイムシステムでは、制御対象のシステムの状態を捉え、一定時間内に制御に反映することが必要不可欠である。そのため制御設計時、End−to−Endでの処理実行時間を設計可能にする必要がある。さらにその一方で、他ノードの異常に影響を受けずに自ノードの処理を継続する機能も要求される。このような高信頼分散リアルタイムシステムを実現するためには、ノードの動作を自律的にする必要がある。   In a real-time system, it is essential to capture the state of the system to be controlled and reflect it in the control within a certain time. Therefore, at the time of control design, it is necessary to be able to design the processing execution time in End-to-End. On the other hand, a function for continuing the processing of the own node without being affected by an abnormality of another node is also required. In order to realize such a highly reliable distributed real-time system, it is necessary to make the operation of the node autonomous.
センサノードA20は、時間条件A22(たとえば10[ms]周期)により、処理ルーチンA21を起動する。   The sensor node A20 starts the processing routine A21 according to the time condition A22 (for example, 10 [ms] period).
センサノードA20は、センサSA20の計測値を読み取り、フィルタ処理、浮動小数点化等の前処理を行って物理量に変換した後に、センサデータDA20をデータフィールドDF10へブロードキャストする。   The sensor node A20 reads the measurement value of the sensor SA20, performs preprocessing such as filter processing and floating point conversion, and converts it into a physical quantity, and then broadcasts the sensor data DA20 to the data field DF10.
アクチュエータノードA30も個別の時間条件A32(20[ms]周期)により処理ルーチンA31を起動する。   The actuator node A30 also starts the processing routine A31 according to the individual time condition A32 (20 [ms] cycle).
アクチュエータノードA30は、データフィールドDF10からセンサデータDA20を取得し、自ノードA30の制御目標値を演算した後、目標値を実現するようにアクチュエータAA30の制御を行う。   The actuator node A30 acquires the sensor data DA20 from the data field DF10, calculates the control target value of the node A30, and then controls the actuator AA30 so as to realize the target value.
なお、起動条件である時間条件A22、A32は、例えば内燃機関回転割り込みのように、自ノードの状態変化としてもよい。このように、自発的に処理を起動しつつ必要なデータを自ら取得して演算を行うことによって、ノードの自律的な動作が可能になる。   Note that the time conditions A22 and A32, which are activation conditions, may be a change in the state of the own node, such as an internal combustion engine rotation interrupt. Thus, autonomous operation of a node becomes possible by acquiring necessary data by itself and performing computation while spontaneously starting the process.
自律的動作によって、ノードの動作が時間駆動型または自ノードの状態変化による駆動型となる。すなわち、他ノードによるイベント駆動が不要となり、最悪実行時間の設計がきわめて容易になる。また、他のノードの異常に影響を受けずに処理を継続可能となるため、高信頼なシステムが実現できる。   By the autonomous operation, the operation of the node becomes a time drive type or a drive type by a change in the state of the own node. In other words, event driving by other nodes is not necessary, and the design of the worst execution time becomes extremely easy. In addition, since the processing can be continued without being affected by the abnormality of other nodes, a highly reliable system can be realized.
自律分散制御プラットフォームの特徴のうち、自律的管理について述べる。自律的管理の狙いは、車両制御に必要な高信頼性の確保である。具体的には、自ノードの動作監視や、異常時処理(フェールオペラティブ/フェールサイレント)を、分散システムを構成する各ノード単位で実現可能にする。また、高信頼性と低コスト化を両立するため、異常時処理としてフェールオペラティブ(故障時操作可能性)とフェールサイレント(故障時非暴走性)とを、対象ノードに応じて使い分ける。   Among the features of the autonomous distributed control platform, autonomous management is described. The aim of autonomous management is to ensure the high reliability required for vehicle control. Specifically, it is possible to realize the operation monitoring of the own node and the processing at the time of failure (fail operative / fail silent) for each node constituting the distributed system. Also, in order to achieve both high reliability and low cost, fail-operating (operability at the time of failure) and fail-silent (non-runaway at the time of failure) are properly used according to the target node.
従来構成では、サブシステム毎のECUによってセンサ計測、車両制御量演算、アクチュエータ制御を行っていた。そのため、システムの高信頼化を図ろうとすれば、多くのECUのフェールオペラティブ性が必要となり、高コスト化を招いていた。また、ECU同士による相互監視機能を用いた場合には、ECU間の結合が密となり、拡張性・開発効率の悪化につながるという問題があった。   In the conventional configuration, sensor measurement, vehicle control amount calculation, and actuator control are performed by an ECU for each subsystem. For this reason, in order to increase the reliability of the system, the fail operability of many ECUs is required, leading to higher costs. Further, when the mutual monitoring function between the ECUs is used, there is a problem that the coupling between the ECUs becomes dense, leading to deterioration of expandability and development efficiency.
図16に自律的監視の概要を示す。
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。
FIG. 16 shows an outline of autonomous monitoring.
In this configuration, the node A 400 is provided with a self-monitoring function A 430 to monitor the operation A 410 in a normal state. When an abnormality occurs, a function stop process A411 (fail silent) is performed.
なお、ブレーキペダル、ステアリングホイール等のバックアップ困難なノードに対してはフェールオペラティブ性を持たせ、機能継続を行う。また、自律監視機能そのものの故障の際にもノードの機能停止を行うことにより、ノードの暴走を防止する。   For nodes that are difficult to back up, such as brake pedals and steering wheels, fail-operability is provided and functions are continued. In addition, the node is prevented from running out of control by stopping the function of the node even when the autonomous monitoring function itself fails.
この自律的監視により、ノード間の結合を疎に保ちながら、低コストなフェールサイレントノードの集合で高信頼なシステムを構築可能となる。さらに、次に述べる自律的バックアップとの組合せにより、システムレベルでのフェールオペラティブ性を実現できる。   This autonomous monitoring makes it possible to construct a highly reliable system with a set of low-cost fail silent nodes while keeping the coupling between nodes sparse. Furthermore, fail operability at the system level can be realized by a combination with the autonomous backup described below.
自律分散制御プラットフォームの特徴のうち、自律的バックアップについて述べる。自律的バックアップの狙いは、車両制御に必要な高信頼性の確保である。具体的には、分散車両制御装置を構成するノードの故障を補償するための簡易的制御機能である。   Among the features of the autonomous distributed control platform, autonomous backup is described. The aim of autonomous backup is to ensure the high reliability required for vehicle control. Specifically, it is a simple control function for compensating for a failure of a node constituting the distributed vehicle control device.
自律的バックアップとは、通常時はマスタースレーブ構成をとる制御ノードの論理構成において、マスタ機能を果たすノードが故障した際に、スレーブノード間のデータ共有により必要最低限の制御を実現する機能である。   Autonomous backup is a function that realizes the minimum necessary control by sharing data between slave nodes when a node that performs the master function fails in a logical configuration of a control node that normally takes a master-slave configuration. .
図17は、アクチュエータノードの動作フローを示している。
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)。
FIG. 17 shows an operation flow of the actuator node.
Normally, the controller node A10 calculates a control target value using the measured value of the sensor node A20, and the actuator node A30 controls the actuator AA30 based on the control target value (step S311 affirmation → step S312 → Step S313).
その一方で、アクチュエータノードA30は、マスターノード(コントローラノードA10)の制御機能の簡易版(簡易制御機能)A34(図13参照)を内蔵しており、制御目標値と同時にセンサ計測値も参照し、センサ計測値に基づいて簡易制御目標値を演算している。万が一、マスターノードに異常が発生した場合には、前述した自己監視機能により機能が停止するため、例えばデータフィールドDF10上のデータが更新されないといった事象により、アクチュエータノードA30はステップS311にてマスターノードの故障を判定する。アクチュエータノードA30がマスターノードの故障を判定すると、(ステップS311否定→ステップS314→ステップS313が実行され、内蔵した簡易制御機能A34により、自ノードの機能実現のために必要な処理を自分自身でバックアップする。   On the other hand, the actuator node A30 incorporates a simplified version (simple control function) A34 (see FIG. 13) of the control function of the master node (controller node A10), and refers to the sensor measurement value simultaneously with the control target value. The simple control target value is calculated based on the sensor measurement value. If an abnormality occurs in the master node, the function is stopped by the above-described self-monitoring function. Therefore, for example, due to an event that the data on the data field DF10 is not updated, the actuator node A30 determines the master node in step S311. Determine failure. When actuator node A30 determines that the master node has failed (No in step S311 → step S314 → step S313 is executed, and the built-in simple control function A34 backs up the processing necessary for realizing the function of the own node by itself. To do.
この自律バックアップ機能と、前述した自律的監視機能とにより、低コストなフェールサイレントノードの集合で、高信頼なフェールオペラティブシステムが実現可能となる。   With this autonomous backup function and the above-described autonomous monitoring function, a highly reliable fail-operable system can be realized by a collection of low-cost fail silent nodes.
つぎに、ブレーキ制御機能を例に取って自律分散制御アーキテクチャの動作例を説明する。特に、本提案によりフェイルセーフノードの組合せでフェールオペラティブシステムが構築できることを示す。   Next, an operation example of the autonomous distributed control architecture will be described taking the brake control function as an example. In particular, this proposal shows that a fail-operable system can be constructed by combining fail-safe nodes.
図18(a)、(b)に、XBW車両制御装置の構成例を示す。図18(a)、(b)では、車両統合ECU、ブレーキペダル位置センサ、ブレーキアクチュエータ(BBW(Brake−By−Wire)ドライバECU)およびデータフィールドに着目している。なおデータフィールドは、例えばFlexRayにより実装される車両制御用ネットワーク上に設けられる。   FIGS. 18A and 18B show a configuration example of the XBW vehicle control device. In FIGS. 18A and 18B, attention is focused on a vehicle integrated ECU, a brake pedal position sensor, a brake actuator (BBW (Brake-By-Wire) driver ECU), and a data field. The data field is provided on a vehicle control network implemented by, for example, FlexRay.
まず、図18(a)を用いて、通常時の自律分散制御プラットフォームにおけるブレーキ制御機能の動作を説明する。   First, the operation of the brake control function in the normal autonomous distributed control platform will be described with reference to FIG.
自律分散制御プラットフォームにおけるブレーキ制御機能は、ブレーキペダルノードB20と、車両運動統括制御ノード(車両運動統括制御ECU)B10と、ブレーキアクチュエータノードB30とから構成されている。   The brake control function in the autonomous distributed control platform includes a brake pedal node B20, a vehicle motion overall control node (vehicle motion overall control ECU) B10, and a brake actuator node B30.
ブレーキペダルノードB20は、周期的に自律起動し、A/D変換器B203を用いてブレーキペダル位置センサSB20の状態を計測する。   The brake pedal node B20 is autonomously activated periodically and measures the state of the brake pedal position sensor SB20 using the A / D converter B203.
ブレーキペダルノードB20は、計測した値に対してフィルタ補正処理部材B202でフィルタリングや補正処理等を行い、さらにデータ標準化部B204でデータの標準化を行う。この後、通信ドライバB201を用いて自律分散データフィールドDF30にデータ「ブレーキペダル状態」を公開する。   The brake pedal node B20 performs filtering, correction processing, and the like on the measured value by the filter correction processing member B202, and further standardizes data by the data standardization unit B204. Thereafter, the data “brake pedal state” is disclosed to the autonomous distributed data field DF30 using the communication driver B201.
車両運動統括制御ノードB10は周期的に起動する。車両運動統括制御ノードB10は、起動後、通信ドライバB101を用いて自律分散データフィールドDF30上のブレーキペダル状態と他のデータ(ヨーレート、ハンドル舵角等)を参照して、車両運動オブサーバB102で車両の運動状態を、運転者意図把握部B103で運転者の操作意図を推定する。そして、推定結果に基づいて、アクチュエータ目標値生成部材B104で、制動力、駆動軸トルク、ステアリング角等のアクチュエータ制御目標値を演算する。その後、通信ドライバB101を用いて自律分散データフィールドDF30に制御目標値を公開する。   The vehicle motion overall control node B10 is periodically activated. After starting, the vehicle motion overall control node B10 uses the communication driver B101 to refer to the brake pedal state and other data (yaw rate, steering angle, etc.) on the autonomous distributed data field DF30, and at the vehicle motion observer B102. The driver's operation intention is estimated by the driver intention grasping unit B103 based on the motion state of the vehicle. Based on the estimation result, the actuator target value generation member B104 calculates actuator control target values such as braking force, drive shaft torque, and steering angle. Thereafter, the control target value is disclosed to the autonomous distributed data field DF30 using the communication driver B101.
ここでは、左後輪を例にブレーキアクチュエータノードB30の動作を説明する。他のノードと同様、ブレーキアクチュエータノードB30も周期的に起動する。ブレーキアクチュエータノードB30は、起動後、通信ドライバB301を用いて自律分散データフィールドNF30上の制御目標値、すなわち目標制動力を参照する。そして、目標制動力に基づいてブレーキアクチュエータAB30の制御を行う。A/D変換機B303を用いてブレーキの状態を観測し、ブレーキキャリパ制御部B302でブレーキが発生している制動力と目標状態との差分に基づいてブレーキ制御量を演算し、プリドライバB304を用いてブレーキアクチュエータAB30を制御する。   Here, the operation of the brake actuator node B30 will be described by taking the left rear wheel as an example. Like the other nodes, the brake actuator node B30 is also periodically activated. After activation, the brake actuator node B30 refers to the control target value on the autonomous distributed data field NF30, that is, the target braking force, using the communication driver B301. Then, the brake actuator AB30 is controlled based on the target braking force. The brake state is observed using the A / D converter B303, the brake caliper control unit B302 calculates the brake control amount based on the difference between the braking force generated by the brake and the target state, and the predriver B304 is Used to control the brake actuator AB30.
なお、データフィールド参照の周期とアクチュエータ制御の周期は必ずしも同一周期でなくてもよく、アクチュエータ制御周期をより高速に取ることも可能である。こうすることによって、制御対象アクチュエータの制御時定数に合わせて適切な制御を行うことができる。   Note that the data field reference cycle and the actuator control cycle do not necessarily have to be the same cycle, and the actuator control cycle can be taken at a higher speed. By doing so, appropriate control can be performed in accordance with the control time constant of the actuator to be controlled.
つぎに、図18(b)を用いて、車両運動統括制御ノードB10の故障時のブレーキ制御機能の動作を説明する。
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。
Next, the operation of the brake control function when the vehicle motion overall control node B10 fails will be described with reference to FIG.
The brake pedal node B20 autonomously starts up and performs processing, as in normal times. It is not affected by the failure of the vehicle motion control node B10. When the vehicle motion control node B10 detects its own failure by the autonomous management function, the vehicle motion control node B10 performs a fail-silent process. That is, when viewed from the outside, all processes are stopped. Therefore, the actuator control target value on the autonomous distributed data field DF30 is not updated.
ここでは、左後輪を例にブレーキアクチュエータノードB30の動作を説明する。ブレーキアクチュエータノードB30は周期的に起動する。ブレーキアクチュエータノードB30は、起動後、自律分散データフィールドDF30上の制御目標値、すなわち目標制動力を参照する。しかし、目標制動力のデータが更新されなくなったことから、車両運動統括制御ノードB10の故障を検出する。これにより、ブレーキペダルノードB20の自律分散制御機能B305が起動する。自律分散制御機能B305は、自律分散データフィールドDF30上のブレーキペダル状態を参照して簡易目標値を演算する。   Here, the operation of the brake actuator node B30 will be described by taking the left rear wheel as an example. The brake actuator node B30 is periodically activated. After activation, the brake actuator node B30 refers to the control target value on the autonomous distributed data field DF30, that is, the target braking force. However, since the target braking force data is no longer updated, a failure of the vehicle motion control node B10 is detected. As a result, the autonomous distributed control function B305 of the brake pedal node B20 is activated. The autonomous distributed control function B305 calculates a simple target value with reference to the brake pedal state on the autonomous distributed data field DF30.
ブレーキキャリパ制御部B302は、車両運動統括制御ノードB10が演算する制御目標値の代わりに、自律分散制御機能B305の演算する簡易目標値に基づいて、ブレーキアクチュエータAB30の制御を行う。   The brake caliper control unit B302 controls the brake actuator AB30 based on the simple target value calculated by the autonomous distributed control function B305 instead of the control target value calculated by the vehicle motion overall control node B10.
ただし、この簡易目標値は、ブレーキペダル状態のみを用いて算出されたものであり、車両運動統括制御ノードB10が演算したような、車両の挙動を制御するようなものではない。   However, this simple target value is calculated by using only the brake pedal state, and does not control the behavior of the vehicle as calculated by the vehicle motion overall control node B10.
以上、自律分散制御プラットフォームを用いたブレーキ制御機能の動作について述べた。自律分散プラットフォームの特徴である、データフィールド、自律的動作、自律的管理、自律的バックアップによって、例え目標値を演算するコントローラノードが故障した場合でも車両制御装置として動作可能であることを示した。   The operation of the brake control function using the autonomous distributed control platform has been described above. The data field, autonomous operation, autonomous management, and autonomous backup, which are the characteristics of the autonomous distributed platform, showed that even if the controller node that calculates the target value fails, it can operate as a vehicle control device.
この効果により、フェールサイレントノードの組合せによって、フェールオペラティブな車両制御装置が実現可能となり、高信頼システムの低コスト化に有効であると考える。   Due to this effect, a fail-operable vehicle control device can be realized by a combination of fail-silent nodes, which is effective for reducing the cost of a highly reliable system.
本発明による車両制御装置の基本構成を、図19を参照して説明する。
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。
The basic configuration of the vehicle control apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG.
The vehicle control device includes a sensor 500 that detects a driver's request, a sensor 550 that detects a vehicle state, an actuator 400, an operation amount generation node 100, and an actuator drive node 300.
この中で、運転者の要求を検出するセンサ500、操作量生成ノード100、およびアクチュエータ駆動ノード300は、それぞれ故障検出機能210A、210B、210Cを備えている。アクチュエータ駆動ノード300の故障検出機能210Cは、自己診断機能だけでなく、アクチュエータ400の故障を検出する機能も備えている。   Among these, the sensor 500 that detects the driver's request, the operation amount generation node 100, and the actuator drive node 300 include failure detection functions 210A, 210B, and 210C, respectively. The failure detection function 210C of the actuator drive node 300 has not only a self-diagnosis function but also a function of detecting a failure of the actuator 400.
操作量生成ノード100は、運転者の要求信号200および車両状態信号201に基づいて操作量指令値120を演算する。   The operation amount generation node 100 calculates an operation amount command value 120 based on the driver's request signal 200 and the vehicle state signal 201.
この操作量指令値120を受けて、アクチュエータ駆動ノード300は、アクチュエータ400を制御する、これにより、車両の駆動、操舵、制動等が実行される。   In response to this operation amount command value 120, the actuator drive node 300 controls the actuator 400, whereby vehicle driving, steering, braking, and the like are executed.
故障検出機能210A、210B、210Cは、ノード内またはアクチュエータ400の故障を検出すると、、ノード外部に、自分が故障状態であることを知らせるための故障検出通知230を出力する。故障検出機能を備えるノードは、全て、故障状態のときは、この故障検出通知230を出力する以外は、外部への出力を停止する、つまりフェールサイレントとなるように構成されている。   When the failure detection function 210A, 210B, 210C detects a failure in the node or the actuator 400, the failure detection function 210A, 210B, 210C outputs a failure detection notification 230 for notifying that the node is in a failure state. All nodes having a failure detection function are configured to stop output to the outside, that is, fail silent, except for outputting this failure detection notification 230 in a failure state.
図20は、操作量生成ノード100の機能図である。操作量生成ノード100は、車両制御のための複数の制御ロジックを内蔵しており、他のノードから故障検出通知230を受信した際には、故障箇所や故障の程度に応じて、制御ロジック(制御A、制御B、制御C)を切り替えるように構成されている。   FIG. 20 is a functional diagram of the operation amount generation node 100. The operation amount generation node 100 incorporates a plurality of control logics for vehicle control. When a failure detection notification 230 is received from another node, the operation amount generation node 100 is controlled according to the failure location and the degree of failure. The control A, the control B, and the control C) are configured to be switched.
図21は、アクチュエータ駆動ノード300の機能図である。アクチュエータ駆動ノード300は、操作量生成ノード100が生成した操作量指令値120に基づいてアクチュエータ400の動作目標値を演算するための複数の制御ロジック(制御X、制御Y、制御Z)を内蔵している。制御器320はこの目標値になるようにアクチュエータ400を駆動する。   FIG. 21 is a functional diagram of the actuator drive node 300. The actuator drive node 300 incorporates a plurality of control logics (control X, control Y, control Z) for calculating the operation target value of the actuator 400 based on the operation amount command value 120 generated by the operation amount generation node 100. ing. The controller 320 drives the actuator 400 to reach this target value.
アクチュエータ駆動ノード300は、他のノードから故障検出通知230を受信した際には、故障箇所や故障の程度に応じて、制御ロジックを切り替えるように構成されている。アクチュエータ駆動ノード300は、操作量指令値120を受信できる場合には、これに基づいて制御Xまたは制御Yを実行するが、操作量生成ノード100または通信経路の故障により、操作量指令値120を受信できない時には、運転者の要求信号200を取り込み、自分自身で操作量指令値を演算するために、制御Zに切り替える。   When receiving the failure detection notification 230 from another node, the actuator drive node 300 is configured to switch the control logic according to the failure location and the degree of failure. When the operation amount command value 120 can be received, the actuator drive node 300 executes the control X or the control Y based on the operation amount command value 120. However, the operation amount command value 120 is set by the operation amount generation node 100 or the communication path. When the signal cannot be received, the driver's request signal 200 is taken and the control signal Z is switched to calculate the manipulated variable command value by itself.
(第3の実施形態)
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。
(Third embodiment)
A third embodiment of the vehicle control apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 22 shows an extracted portion of the vehicle control device, particularly related to brake control and steering control.
この車両制御装置は、運転者の要求を検出するセンサとして、ステアリングホイール51の回転角度を測定する操舵角センサ41、ブレーキペダル52の踏み込み量を測定するブレーキペダル位置センサ42を備え、操作量生成ノードとして、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、図示していない車両状態を検出するセンサ、例えば加速度センサ、ヨーレートセンサ、車輪速センサからの信号と併せて、車両運動を総合的に制御する車両運動統合制御ECU30を備える。   The vehicle control device includes a steering angle sensor 41 that measures the rotation angle of the steering wheel 51 and a brake pedal position sensor 42 that measures the depression amount of the brake pedal 52 as sensors for detecting a driver's request, and generates an operation amount. As a node, it interprets the driver's intention from the signal of the sensor that detects the driver's request, and detects the vehicle state (not shown) together with signals from the acceleration sensor, yaw rate sensor, wheel speed sensor, A vehicle motion integrated control ECU 30 that comprehensively controls vehicle motion is provided.
この車両制御装置は、更に、アクチュエータ駆動ノードとして、前輪の操舵力を発生する電動モータM1およびステアリングコラム軸上に取り付けられる可変ギア比(VGR)機構に作用する電動モータM5を制御するSBW・VGRドライバECU81、後輪の操舵力を発生するステアリング電動モータM2を制御するSBWドライバECU82、四輪のブレーキ力を生成するブレーキ電動モータM3A〜M3Dを制御するBBWドライバECU83A〜83Dを備えている。   The vehicle control apparatus further controls, as an actuator drive node, an electric motor M1 that generates a steering force for the front wheels and an electric motor M5 that acts on a variable gear ratio (VGR) mechanism mounted on the steering column shaft. The driver ECU 81 includes an SBW driver ECU 82 that controls the steering electric motor M2 that generates the steering force for the rear wheels, and BBW driver ECUs 83A to 83D that control the electric brake motors M3A to M3D that generate the braking force for the four wheels.
ここで、ドライバのブレーキペダル操作量を計測するセンサとして、ブレーキペダル52を踏むことにより発生する油圧の圧力を測定する油圧センサを用いることも可能である。   Here, as a sensor for measuring the brake pedal operation amount of the driver, it is possible to use a hydraulic pressure sensor that measures the pressure of the hydraulic pressure generated when the brake pedal 52 is depressed.
上記のノードは全てフェールサイレントとなるように構成されている。通信ネットワークは、メインバスN1AおよびバックアップバスN1Bから成り、メインバスN1Aには上記の全てのノードが接続されているのに対して、バックアップバスN1Bには、車両の安全な走行に関わる必要最小限のノード、すなわち、車両運動統合制御ECU30、後輪のSBWドライバECU82以外の全てのノードが接続されている。図示していないが、バックアップバスN1Bに接続されている全てのノードには、少なくとも二重に電源が供給されているものとする。   All of the above nodes are configured to be fail-silent. The communication network includes a main bus N1A and a backup bus N1B, and all the above nodes are connected to the main bus N1A, whereas the backup bus N1B has a minimum necessary for safe driving of the vehicle. Nodes, that is, all nodes other than the vehicle motion integrated control ECU 30 and the rear wheel SBW driver ECU 82 are connected. Although not shown, it is assumed that power is supplied at least to all nodes connected to the backup bus N1B.
前輪のSBW・VGRドライバECU81、および四輪のBBWドライバECU83A〜83Dは、簡易制御ロジック部811、831を内蔵している。ここで、簡易制御とは、例えば、電動モータトルク指令値をセンサ信号値に単純に比例するようにしたような、比較的処理負荷の少ない制御を意味する。   The front wheel SBW / VGR driver ECU 81 and the four wheel BBW driver ECUs 83 </ b> A to 83 </ b> D incorporate simple control logic units 811 and 831. Here, the simple control means, for example, control with a relatively small processing load such that the electric motor torque command value is simply proportional to the sensor signal value.
正常時には、前輪のSBW・VGRドライバECU81、後輪のSBWドライバECU82、および四輪のBBWドライバECU83A〜83Dは、車両運動統合制御ECU30からの舵角指令、制動力指令を通信ネットワーク経由で受信して、この指令値に基づいて電動モータを制御する。   During normal operation, the front wheel SBW / VGR driver ECU 81, the rear wheel SBW driver ECU 82, and the four wheel BBW driver ECUs 83A to 83D receive the steering angle command and the braking force command from the vehicle motion integrated control ECU 30 via the communication network. Thus, the electric motor is controlled based on the command value.
本実施形態では、ステアリングホイール51は、前輪操舵機構71と機械的に結合されており、ブレーキペダル52は油圧系統でも前輪ブレーキ73と接続されており、電子制御が停止したときは、これらのバックアップ機構を使って、運転者が直接、車両を操舵、制動できるように構成されている。   In this embodiment, the steering wheel 51 is mechanically coupled to the front wheel steering mechanism 71, and the brake pedal 52 is connected to the front wheel brake 73 even in the hydraulic system. By using the mechanism, the driver can directly steer and brake the vehicle.
以下に、図22に示されている車両制御装置を例にとり、本車両制御装置のどこかに故障が発生した場合でも、ブレーキおよびステアリング機能を失陥させることなく、車両を安定に走行させることについて詳述する。   In the following, taking the vehicle control device shown in FIG. 22 as an example, even if a failure occurs somewhere in the vehicle control device, the vehicle can run stably without losing the brake and steering functions. Will be described in detail.
なお、ここでは、同時に二つ以上の故障は発生しないものとし、故障が発生した場合には、運転者にその旨を警告し、比較的短い時間で故障部位を修理することにより、第2の故障を未然に防ぐことを前提として説明を行う。   Here, it is assumed that two or more failures do not occur at the same time, and when a failure occurs, the driver is warned to that effect, and the failure site is repaired in a relatively short time. The description will be made on the assumption that failure will be prevented.
(1)車両運動統合制御ECU30が故障した場合
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。
(1) When the vehicle motion integrated control ECU 30 fails In this case, the vehicle motion integrated control ECU 30 outputs a failure detection notification to the main bus N1A. If the communication network is set to time division multiple access (TDMA) and each node outputs to the network in a predetermined time slot, the failure detection notification can be made when there is no output. .
これは、例えば、図23に示されているように、通信サイクルをデータ送信サイクルと診断サイクルに分割し、診断サイクルにおいて、全てのノードが何らかのデータを順番に出力することで実現できる。図23の例では、診断サイクルのノードFのタイムスロットでネットワークへの出力がないことから、他ノードはノードFに故障が発生していることが分かる。   For example, as shown in FIG. 23, this can be realized by dividing the communication cycle into a data transmission cycle and a diagnostic cycle, and all nodes sequentially output some data in the diagnostic cycle. In the example of FIG. 23, since there is no output to the network in the time slot of the node F in the diagnostic cycle, it can be seen that the other node has failed in the node F.
前輪のSBW・VGRドライバECU81、後輪のSBWドライバECU82は、車両運動統合制御ECU30からの故障検出通知を受信すると、ネットワークから操舵角センサ41の値を取り込み、簡易制御を実行する。
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。
When the front wheel SBW / VGR driver ECU 81 and the rear wheel SBW driver ECU 82 receive the failure detection notification from the vehicle motion integrated control ECU 30, they take in the value of the steering angle sensor 41 from the network and execute simple control.
Further, the four-wheel BBW driver ECUs 83 </ b> A to 83 </ b> D take in the value of the brake pedal position sensor 42 and execute the simple control by the simple control logic unit 813.
(2)通信ネットワークのうち、メインバスN1Aに故障が発生した場合
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。
(2) When a failure occurs in the main bus N1A in the communication network In this case, the SBW / VGR driver ECU 81 for the front wheels and the BBW driver ECUs 83A to 83D for the four wheels use the backup bus N1B Simple control is performed in the same manner as when the integrated control ECU 30 has failed.
(3)前輪のBBWドライバECU83A、83Bのいずれか、または前輪のブレーキ電動モータM3A、M3Bのいずれかが故障した場合
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。
(3) When either the front wheel BBW driver ECU 83A, 83B or the front wheel brake electric motor M3A, M3B fails In this case, stop the power supply to the front wheel brake electric motor on the failed side Thus, the wheel is brought into a state where the brake is not applied, and the vehicle motion integrated control ECU 30 performs control so as to stably stop the vehicle with the remaining three wheels. Alternatively, the driver can directly stop the vehicle using a backup mechanism.
ここで電動モータの故障には、図示していないが、電動モータ制御に必要な電動モータ回転位置センサや電流センサ等の故障を含むものとする。後輪のBBWドライバECU83C、83Dのいずれか、または後輪のブレーキ電動モータM3C、M3Dのいずれかが故障した場合も同様である。   Here, although the failure of the electric motor is not shown, it includes failures of the electric motor rotation position sensor, the current sensor and the like necessary for the electric motor control. The same applies when any of the rear wheel BBW driver ECUs 83C and 83D or any of the rear wheel brake electric motors M3C and M3D fails.
(4)前輪のSBW・VGRドライバECU81、または前輪のステアリング電動モータM1(電動モータ制御に必要なセンサを含む)のいずれかが故障した場合
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。
(4) When either the front wheel SBW / VGR driver ECU 81 or the front wheel steering electric motor M1 (including a sensor necessary for electric motor control) fails. In this case, the front wheel steering electric motor M1 and the VGR mechanism 54 The electric power supply to the electric motor M5 acting on the vehicle is stopped, and the driver directly steers the vehicle using the backup mechanism.
(5)操舵角センサ41、またはブレーキペダル位置センサ42が故障した場合
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。
(5) When the steering angle sensor 41 or the brake pedal position sensor 42 fails In this case, power is supplied to the steering electric motors M1, M2 and the electric motor M5 acting on the VGR mechanism or the brake electric motors M3A to M3D. The driver stops and the driver directly steers or brakes the vehicle using the backup mechanism.
なお、本実施形態では、単一故障で、操舵と制動ともにバックアップ機構を使う状況は発生しない。   In this embodiment, there is no situation where a backup mechanism is used for both steering and braking due to a single failure.
以上述べたように、本実施形態の構成によれば、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、バックアップ機構のある車両制御装置においては、全てのノードをフェールサイレントな構成とするだけで、十分に高信頼な車両制御装置を実現することができる。   As described above, according to the configuration of the present embodiment, an error can be backed up in the entire system. Therefore, in a vehicle control apparatus having a backup mechanism without increasing redundancy of individual nodes more than necessary. A sufficiently reliable vehicle control device can be realized simply by making all the nodes fail-silent.
フェールサイレントノードは、故障が発生しても正常動作を継続するように構成したフェールオペラティブノードに比べて、ハードウェア構成が簡単であるため、本発明により、公知例に比べて、低コストな高信頼車両制御装置を提供することができる。   The fail-silent node has a simpler hardware configuration than a fail-operative node configured to continue normal operation even if a failure occurs. A highly reliable vehicle control device can be provided.
さらに、バックアップバスN1Bには、車両の安全な走行に関わる必要最小限のノードのみを接続することにより、通信インタフェースを冗長化する必要のあるノードの数を少なくすることができるので、コストを低減できる。   Furthermore, by connecting only the minimum necessary nodes related to safe driving of the vehicle to the backup bus N1B, the number of nodes that require redundant communication interfaces can be reduced, thereby reducing costs. it can.
フェールサイレントな操舵角センサ41、またはブレーキペダル位置センサ42の機能構成例を、図24を参照して説明する。
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。
A functional configuration example of the fail-silent steering angle sensor 41 or the brake pedal position sensor 42 will be described with reference to FIG.
The steering angle sensor 41 / brake pedal position sensor 42 includes two sensor elements 60A and 60B, A / D converters 61A and 61B that convert analog outputs of the sensor elements 60A and 60B into digital values, and a failure detection function. 210, a filter function 63, a communication controller 64, a communication driver 65A for outputting a signal to the main bus N1A, and a communication driver 65B for outputting a signal to the backup bus N1B.
故障検出機能210は、A/D変換器61A、61Bによる二つのA/D変換値が予め定められた誤差範囲内で同一であるか否かを判定する一致チェック機能62を備えており、一致しない場合には、通信ドライバ65Aおよび65Bを不活性化し、フェールサイレントとなるようにしている。   The failure detection function 210 includes a matching check function 62 that determines whether two A / D conversion values by the A / D converters 61A and 61B are the same within a predetermined error range. If not, the communication drivers 65A and 65B are deactivated so as to be fail-silent.
故障検出機能210は、二つのセンサエレメント60A、60BのA/D変換が同時に実行されるようにするために、A/D変換器61A、61Bにトリガ信号を出力する。   The failure detection function 210 outputs a trigger signal to the A / D converters 61A and 61B so that the A / D conversion of the two sensor elements 60A and 60B is performed simultaneously.
本構成例によれば、センサにフィルタ機能63を備えることにより、センサ信号を短い周期でサンプリングしてオーバサンプリングなどのフィルタ処理を施す場合でも、このサンプリング周期に合わせて通信ネットワークにデータを出力する必要がなくなるため、ネットワークのトラフィックを減らすことができる。   According to this configuration example, by providing the filter function 63 in the sensor, even when the sensor signal is sampled in a short cycle and subjected to filter processing such as oversampling, data is output to the communication network in accordance with the sampling cycle. This eliminates the need for network traffic.
フェールサイレントな操舵角センサ41、またはブレーキペダル位置センサ42のハードウェア構成例を、図25を参照して説明する。   A hardware configuration example of the fail-silent steering angle sensor 41 or the brake pedal position sensor 42 will be described with reference to FIG.
操舵角センサ41/ブレーキペダル位置センサ42は、メインのセンサエレメント60Aと、リファレンス用のセンサエレメント60Bと、フェールセーフLSI600と、二つの通信ドライバ65A、65Bから構成される。   The steering angle sensor 41 / brake pedal position sensor 42 includes a main sensor element 60A, a reference sensor element 60B, a fail-safe LSI 600, and two communication drivers 65A and 65B.
フェールセーフLSI600は、冗長化されたA/D変換器61A、61Bと、CPU66A、66Bと、通信コントローラ64A、66Bと、比較器62A、62Bと、一つのROM、RAM67から構成される。   The fail safe LSI 600 includes redundant A / D converters 61A and 61B, CPUs 66A and 66B, communication controllers 64A and 66B, comparators 62A and 62B, and one ROM and RAM 67.
フェールセーフLSI600では、各々のセンサエレメント60A、60Bからの信号をA/D変換した後、A/D変換値をCPU66A、66B間で互いに交換して一致化する。CPU66A、66Bは、各々この一致化後のA/D変換値を用いてフィルタ演算を行う。   In the fail safe LSI 600, after A / D converting the signals from the respective sensor elements 60A and 60B, the A / D conversion values are exchanged between the CPUs 66A and 66B to be matched. Each of the CPUs 66A and 66B performs a filter operation using the A / D converted values after the matching.
演算結果の一致チェックは、通信コントローラ64A、64Bの出力を比較器62A、62Bに入力することで行う。   The calculation result match check is performed by inputting the outputs of the communication controllers 64A and 64B to the comparators 62A and 62B.
本実施形態では、通信バスが2本あるため、通信コントローラ64は2チャネルであり、各チャネルの出力同士を比較器62A、62Bで比較する構成としている。   In this embodiment, since there are two communication buses, the communication controller 64 has two channels, and the outputs of each channel are compared by the comparators 62A and 62B.
本実施形態においては、フェールセーフ機能を1チップ化することにより、低コストでフェールサイレントなセンサノードを構成することができる。   In the present embodiment, a fail-silent sensor node can be configured at low cost by integrating the fail-safe function into one chip.
(第4の実施形態)
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。
(Fourth embodiment)
A fourth embodiment of the vehicle control apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 26, parts corresponding to those in FIG. 22 are denoted by the same reference numerals as those in FIG. 22, and description thereof is omitted.
図22に示されている第3の実施形態では、ネットワークに直接センサを接続しているが、第4の実施形態では、HMI・ECU25にセンサ信号を入力し、HMI・ECU25がセンサ値の比較やフィルタ処理を実行してから、ネットワークにセンサデータを出力する構成になっている。   In the third embodiment shown in FIG. 22, a sensor is directly connected to the network. In the fourth embodiment, a sensor signal is input to the HMI • ECU 25, and the HMI • ECU 25 compares the sensor values. After the filter processing is executed, the sensor data is output to the network.
この場合、操舵角センサ41Aおよびブレーキペダル位置センサ42Aは、二つのセンサエレメントだけから成る。   In this case, the steering angle sensor 41A and the brake pedal position sensor 42A are composed of only two sensor elements.
なお、単一故障で、操舵と制動ともにバックアップ機構を使う状況を発生させないためには、HMI・ECU25をフェールオペラティブに構成する必要がある。   It should be noted that the HMI / ECU 25 needs to be configured to be fail-operative in order to prevent a situation in which a backup mechanism is used for both steering and braking due to a single failure.
(第5の実施形態)
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。
(Fifth embodiment)
A fifth embodiment of the vehicle control apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 27 as well, portions corresponding to those in FIG. 22 are denoted by the same reference numerals as those in FIG.
第5の実施形態は、ノード構成およびネットワーク構成については、第3の実施形態と同一であるが、ステアリングコラム(ステアリングホイール51)と操舵力発生機構、およびブレーキペダル52とブレーキ力発生機構の間に、機械的な結合がない車両制御装置である。したがって、第3の実施形態で述べたような機械的なバックアップ機構を使った車両の操舵、制動を期待することはできない。   The fifth embodiment is the same as the third embodiment in the node configuration and the network configuration, but between the steering column (steering wheel 51) and the steering force generation mechanism, and between the brake pedal 52 and the brake force generation mechanism. In addition, the vehicle control device has no mechanical coupling. Therefore, it is not possible to expect steering and braking of the vehicle using the mechanical backup mechanism as described in the third embodiment.
そこで、本実施形態の車両制御装置においては、、操舵角センサ41B、ブレーキペダル位置センサ42B、および前輪72R、72LのSBWドライバECU81Aを、故障が発生しても正常動作を継続するフェールオペラティブノードとしている。
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。
Therefore, in the vehicle control apparatus of the present embodiment, the steering angle sensor 41B, the brake pedal position sensor 42B, and the SBW driver ECU 81A of the front wheels 72R and 72L are failed to operate normally even if a failure occurs. It is said.
Further, the steering electric motors for the front wheels 72R and 72L are doubled (M1A and M1B).
前輪のSBWドライバECU81Aは、図示していないが、二つのフェールサイレントノードから成っており、各々のフェールサイレントノードが、二重化したステアリング電動モータM1A、M1Bを独立に制御する。SBWドライバECU81Aは、簡易制御ロジック部811を含む。   Although not shown, the front wheel SBW driver ECU 81A is composed of two fail silent nodes, and each fail silent node independently controls the dual steering electric motors M1A and M1B. The SBW driver ECU 81A includes a simple control logic unit 811.
ステアリング電動モータM1A、M1Bとして、生成できるトルクが、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電動モータのそれと比較して小さい(ただし、機械的に結合されているシステムと同等のトルクを生成するためには1/2以上の)電動モータを用いれば、電動モータを二重化することによるコストの増加を少なくすることができる。   The torque that can be generated as the steering electric motors M1A and M1B is smaller than that of the steering electric motor used in the system in which the steering and the steering force generation mechanism are mechanically coupled (however, they are mechanically coupled). If an electric motor (1/2 or more) is used to generate a torque equivalent to that of the system, an increase in cost due to duplication of the electric motor can be reduced.
前輪のSBWドライバECU81Aは、さらに、路面からの反力をステアリングコラムに擬似的に生成する機構に作用する電動モータM6を制御する。   The front wheel SBW driver ECU 81A further controls an electric motor M6 that acts on a mechanism that artificially generates a reaction force from the road surface on the steering column.
操舵角センサ41Bおよびブレーキペダル位置センサ42Bは、図25に示したフェールサイレントなセンサを二重化した構成にする。図25に示したフェールサイレントなセンサを、センサエレメントを三重化し、三つのセンサ信号の多数決機能を備えることにより、さらに高信頼化したフェールオペラティブなセンサを単一で使用してもよい。   The steering angle sensor 41B and the brake pedal position sensor 42B are configured by duplicating the fail silent sensor shown in FIG. The fail-silent sensor shown in FIG. 25 may be a single fail-operating sensor that has a higher reliability by triple tripping the sensor elements and providing the majority function of three sensor signals.
前輪のSBWドライバECU81Aの一方のフェールサイレントノードまたはステアリング電動モータM1A、M1Bの一方(電動モータ制御に必要なセンサを含む)が故障した場合、このノードは、故障した側のステアリング電動モータへの給電を停止し、故障検出通知を出力する。   If one of the fail silent nodes of the front wheel SBW driver ECU 81A or one of the steering electric motors M1A and M1B (including sensors necessary for electric motor control) fails, this node supplies power to the steering electric motor on the failed side. Is stopped and a failure detection notification is output.
車両運動統合制御ECU30は、この故障検出通知を受信すると、残りのステアリング電動モータにより車両を安定に操舵するように制御を切り替える。   When the vehicle motion integrated control ECU 30 receives the failure detection notification, the vehicle motion integrated control ECU 30 switches control so that the vehicle is stably steered by the remaining steering electric motor.
これ以外の箇所に故障が発生した場合には、ブレーキおよびステアリング機能を失陥させることなく、車両を安定に走行させる方法については、第3の実施形態において説明した通りである。   When a failure occurs in a location other than this, the method of causing the vehicle to travel stably without losing the brake and steering functions is as described in the third embodiment.
第5の実施形態によれば、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、ステアリングとブレーキのバックアップ機構のない車両制御装置においても、必要最小限のフェールオペラティブノードを導入するだけで、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。   According to the fifth embodiment, since the error can be backed up in the entire system, it is sufficient to introduce the minimum necessary fail-operative node even in a vehicle control device without a steering and brake backup mechanism. A highly reliable vehicle control device can be realized at low cost.
(第6の実施形態)
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。
(Sixth embodiment)
A sixth embodiment of the vehicle control apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG. 28, parts corresponding to those in FIGS. 3 and 22 are denoted by the same reference numerals as those in FIG. 22, and description thereof is omitted.
第6の実施形態は、第3の実施形態の車両制御装置に、駆動系や安全系などのノードを追加し、車両の走行に関わる制御系の全体像を示したものである。本実施形態は、ステアリングとブレーキのバックアップ機構を備えているが、備えない車両制御装置でも同様な構成とすることができる。   In the sixth embodiment, nodes such as a drive system and a safety system are added to the vehicle control apparatus of the third embodiment, and an overall view of a control system related to traveling of the vehicle is shown. Although the present embodiment includes a steering and brake backup mechanism, a vehicle control apparatus that does not include the same can be configured similarly.
メインバスN1Aには、第3の実施形態で述べたステアリング制御とブレーキ制御に関係するノードの他に、車両の駆動系を総合的に制御するDBW系統合制御ECU20、ダンピング力を調整するサスペンション電動モータM4A〜M4Dを制御するEASドライバECU84A〜84D、アクセルペダル53の踏み込み量を測定するアクセルペダル位置センサ43、車両の外界の状態を検出するミリ波レーダ/カメラ44、エアバッグの展開を制御するエアバッグECU85が接続されている。   In addition to the nodes related to steering control and brake control described in the third embodiment, the main bus N1A includes a DBW system integrated control ECU 20 that comprehensively controls the drive system of the vehicle, and a suspension electric motor that adjusts the damping force. EAS driver ECUs 84A to 84D for controlling the motors M4A to M4D, an accelerator pedal position sensor 43 for measuring the depression amount of the accelerator pedal 53, a millimeter wave radar / camera 44 for detecting the external state of the vehicle, and controlling the deployment of the airbag. An airbag ECU 85 is connected.
前輪のSBW・VGRドライバECU81および四輪のBBWドライバECU83A〜83Dは、簡易制御ロジック部811、831を内蔵している。   The front wheel SBW / VGR driver ECU 81 and the four wheel BBW driver ECUs 83 </ b> A to 83 </ b> D incorporate simple control logic units 811 and 831.
DBW系統合制御ECU20には、ネットワークN2によって、内燃機関制御ECU21、変速機制御ECU22、電動モータ制御ECU23、バッテリー制御ECU24が接続している。   An internal combustion engine control ECU 21, a transmission control ECU 22, an electric motor control ECU 23, and a battery control ECU 24 are connected to the DBW system integrated control ECU 20 through a network N2.
車両運動統合制御ECU30は、ネットワークN3によって、カーナビ等の情報系の機器を制御するネットワークへの入口となる情報系ゲートウェイ35や、ドアロック、ドアミラー、各種メータ等のボディー系の機器を制御するネットワークへの入口となるボディー系ゲートウェイ36と接続されており、これらのノードとデータのやり取りをする。   The vehicle motion integrated control ECU 30 is a network N3 that controls an information system gateway 35 serving as an entrance to a network that controls information-related equipment such as a car navigation system, and a body-type equipment such as a door lock, a door mirror, and various meters. Is connected to a body gateway 36 serving as an entrance to the network, and exchanges data with these nodes.
図示していないが、エアバッグECU85も別の一端で、エアバッグ展開制御に必要な各種センサ、アクチュエータを統合する安全系のネットワークにつながっているものとする。   Although not shown, it is assumed that the airbag ECU 85 is also connected to a safety network that integrates various sensors and actuators necessary for airbag deployment control at another end.
本実施例において、車両運動統合制御ECU30は、操舵角センサ41、ブレーキペダル位置センサ42、アクセルペダル位置センサ43からドライバの意図を解釈し、図示していない車両状態を検出するセンサ、例えば加速度センサ、ヨーレートセンサ、車輪速センサからの信号と併せて、最適な車両運動を実現するための舵角、制動力、駆動力などを演算し、前輪のSBW・VGRドライバECU81と、後輪のSBWドライバECU82に舵角指令を送信し、四輪のBBWドライバECU83A〜83Dに制動力指令を送信し、DBW系統合制御ECU20に駆動力指令を送信する。   In this embodiment, the vehicle motion integrated control ECU 30 interprets the driver's intention from the steering angle sensor 41, the brake pedal position sensor 42, and the accelerator pedal position sensor 43, and detects a vehicle state (not shown) such as an acceleration sensor. In addition to the signals from the yaw rate sensor and the wheel speed sensor, the steering angle, braking force, driving force, etc. for realizing the optimal vehicle movement are calculated, and the front wheel SBW / VGR driver ECU 81 and the rear wheel SBW driver are calculated. A steering angle command is transmitted to the ECU 82, a braking force command is transmitted to the four-wheel BBW drivers ECU 83A to 83D, and a driving force command is transmitted to the DBW system integrated control ECU 20.
DBW系統合制御ECU20は、駆動力指令を受けて、エネルギ効率などを考慮して、内燃機関、電動モータなど各々の駆動力発生源が発生するべき駆動力を演算し、演算した駆動力指令をネットワークN2を介して、内燃機関制御ECU21、電動モータ制御ECU23などに送信する。   The DBW system integrated control ECU 20 receives the driving force command, calculates the driving force that should be generated by each driving force generation source such as an internal combustion engine and an electric motor in consideration of energy efficiency and the like, and outputs the calculated driving force command. It transmits to internal combustion engine control ECU21, electric motor control ECU23, etc. via the network N2.
車両運動統合制御ECU30は、運転者の要求を検出するセンサの情報だけでなく、車両の外界の状態を検出するミリ波レーダ/カメラ44の情報を用いることにより、先行車への追従走行、レーンキープ走行、危険回避運転等の制御を行うことができる。   The vehicle motion integrated control ECU 30 uses the information of the millimeter wave radar / camera 44 that detects the external state of the vehicle as well as the information of the sensor that detects the driver's request, so Control such as keep driving and danger avoidance driving can be performed.
信頼性に関しては、通信ネットワークのメインバスN1Aにつながるノードはすべてフェールサイレントになるように構成されている。また、バックアップバスN1Bには、第3の実施形態で説明したように、車両の安全な走行に関わる必要最小限のノードのみを接続することにより、通信インタフェースを冗長化する必要のあるノードの数を少なくして、コストを低減している。   Regarding reliability, all the nodes connected to the main bus N1A of the communication network are configured to be fail-silent. Further, as described in the third embodiment, the backup bus N1B is connected to only the minimum necessary nodes related to safe driving of the vehicle, so that the number of nodes that need to make the communication interface redundant is set. To reduce costs.
アクセルペダル位置センサ43は、メインバスN1A、DBW系統合制御ECU20、ネットワークN2のいずれかが故障した場合にも車両を駆動できるように、内燃機関制御ECU21にも直接接続されている。   The accelerator pedal position sensor 43 is also directly connected to the internal combustion engine control ECU 21 so that the vehicle can be driven even when any of the main bus N1A, the DBW system integrated control ECU 20, and the network N2 fails.
本実施形態におけるエラーバックアップの方法や、それによる効果については、第3の実施形態で述べた通りである。   The error backup method in this embodiment and the effects thereof are as described in the third embodiment.
(第7の実施形態)
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。
(Seventh embodiment)
A seventh embodiment of the vehicle control apparatus according to the present invention will be described with reference to FIGS.
The operation amount generation node 610 generates an operation amount 612 and sends the operation amount 612 to the actuator drive node 630.
The correction amount generation node 620 generates a correction amount 622 and sends the correction amount 622 to the actuator drive node 630.
アクチュエータ駆動ノード630は、図30に示すように、制御器632、切替器634を有し、補正量生成ノード620が正常な場合には、操作量生成ノード610からの操作量612に、補正量生成ノード620からの補正量622を加えて制御目標値635としてアクチュエータ640を制御する。これに対し、補正量生成ノード620が異常な場合には、操作量生成ノード610からの操作量612を制御目標値635としてアクチュエータ640を制御する。   As shown in FIG. 30, the actuator drive node 630 includes a controller 632 and a switch 634, and when the correction amount generation node 620 is normal, the operation amount 612 from the operation amount generation node 610 is added to the correction amount. The actuator 640 is controlled as a control target value 635 by adding the correction amount 622 from the generation node 620. On the other hand, when the correction amount generation node 620 is abnormal, the actuator 640 is controlled using the operation amount 612 from the operation amount generation node 610 as the control target value 635.
この実施形態では、補正量生成ノード620が正常なときには、補正量によって、より細かな制御が可能になる一方、補正量生成ノード620が故障した場合には、機能を縮退しながらも補正量なしで制御を続行することができる。   In this embodiment, when the correction amount generation node 620 is normal, finer control is possible depending on the correction amount. On the other hand, when the correction amount generation node 620 fails, there is no correction amount while reducing the function. You can continue to control.
補正量生成ノード620が正常であるか否かをわかる必要があるため、補正量生成ノード620は、故障検出機能621を備えていることが望ましい。故障検出機能621による故障検出結果623に基づいて、アクチュエータ駆動ノード630の切替器634が切り替え動作する。   Since it is necessary to know whether or not the correction amount generation node 620 is normal, it is preferable that the correction amount generation node 620 includes a failure detection function 621. Based on the failure detection result 623 by the failure detection function 621, the switch 634 of the actuator drive node 630 performs a switching operation.
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済む。そのため、補正量生成ノード620は、操作量生成ノード610に比べて高い処理性能が要求される結果、部品点数が増えたり、動作周波数(プロセッサのクロック周波数)が高くなり、電気的、熱的に余裕が少ない動作が要求される。従って、補正量生成ノード620は、操作量生成ノード610に比べて故障率(部品の故障率(fit数)の総和)が高くなる。   High-level information processing is required to generate the correction amount, whereas operation amount generation requires relatively simple information processing. Therefore, the correction amount generation node 620 requires higher processing performance than the operation amount generation node 610. As a result, the number of parts increases and the operating frequency (the clock frequency of the processor) increases. An operation with less margin is required. Accordingly, the correction amount generation node 620 has a higher failure rate (the sum of the component failure rates (number of fits)) than the operation amount generation node 610.
つまり、補正量生成ノード620は、操作量生成ノード610より処理能力が高いノードとして構成される。例えば、補正量生成ノード620は、操作量生成ノード610より動作周波数が高いコンピュータ(ノード)によって構成される。   That is, the correction amount generation node 620 is configured as a node having a higher processing capability than the operation amount generation node 610. For example, the correction amount generation node 620 is configured by a computer (node) having a higher operating frequency than the operation amount generation node 610.
従って、制御の継続に最低限必要な操作量生成ノード610は、補正量生成ノード620よりも低い故障率が期待できる。つまり、操作量生成ノード610は、補正量生成ノード620よりも故障率が低い構成によるノードになる。   Therefore, the operation amount generation node 610 that is the minimum necessary for continuing control can be expected to have a lower failure rate than the correction amount generation node 620. That is, the operation amount generation node 610 is a node having a configuration with a lower failure rate than the correction amount generation node 620.
さらには、補正量生成ノード620が故障した場合でも操作量生成ノード610は正常である必要があるので、操作量生成ノード610は耐故障機能611を備えていることが望ましい。   Furthermore, since the operation amount generation node 610 needs to be normal even when the correction amount generation node 620 fails, it is desirable that the operation amount generation node 610 has a fault tolerance function 611.
補正量生成ノード620が備える故障検出機能621としては、種々考えられるが、図31に示されているように、補正量生成ノード620を2重化してその出力を比較することでも実現できる。   There are various possible failure detection functions 621 included in the correction amount generation node 620. However, as shown in FIG. 31, it can also be realized by duplicating the correction amount generation node 620 and comparing the outputs.
この場合、2重化した補正量生成ノード620が出力した補正量622aと622bとをあらかじめ補正量生成ノード620側で比較し、アクチュエータ駆動ノード630には補正量622aと622bの片方及び故障検出結果を伝送する方法と、図32に示されているように、多重化された補正量生成ノード620が出力した補正量622aと622bをぞれぞれアクチュエータ駆動ノード630に伝送し、アクチュエータ駆動ノード630において比較機能631によって補正量622aと622bを比較して故障検出結果623を得る方法とがある。   In this case, the correction amounts 622a and 622b output from the doubled correction amount generation node 620 are compared in advance on the correction amount generation node 620 side, and one of the correction amounts 622a and 622b and the failure detection result are stored in the actuator drive node 630. 32, and, as shown in FIG. 32, the correction amounts 622a and 622b output from the multiplexed correction amount generation node 620 are transmitted to the actuator drive node 630, and the actuator drive node 630 is transmitted. The comparison function 631 compares the correction amounts 622a and 622b to obtain the failure detection result 623.
また、操作量生成ノード610が備える耐故障機能611も種々考えられるが、図31に示されているように、操作量生成ノード610を3重化してその出力の多数決をとることでも実現できる。   Various fault-tolerant functions 611 provided in the operation amount generation node 610 are also conceivable. However, as shown in FIG. 31, this can also be realized by tripling the operation amount generation node 610 and taking the majority of its outputs.
この場合、冗長化した操作量生成ノード610が生成した操作量612a、612b、612cをあらかじめ操作量生成ノード610側で多数決を採りアクチュエータ駆動ノード630に伝送する方法と、図32に示されているように、操作量生成ノード610が生成した操作量612a、612b、612cをそれぞれアクチュエータ駆動ノード630に伝送し、アクチュエータ駆動ノード630が有する多数決機能633で多数決を採る方法とがある。   In this case, FIG. 32 shows a method in which the operation amounts 612a, 612b, and 612c generated by the redundant operation amount generation node 610 are preliminarily taken on the operation amount generation node 610 side and transmitted to the actuator drive node 630. As described above, there is a method in which the operation amounts 612a, 612b, and 612c generated by the operation amount generation node 610 are transmitted to the actuator drive node 630, respectively, and a majority decision is taken by the majority decision function 633 included in the actuator drive node 630.
また、図33に示されているように、アクチュエータ駆動ノード630に、ゲイン可変器636と、ゲイン可変器636のゲインを制御するランプ発生器637とを設け、故障検出結果623をランプ発生器637に入力し、補正量生成ノード620からの補正量622にゲイン可変器636で可変ゲインを乗じた値を、操作量生成ノード610からの操作量612に加えて制御目標値635としてアクチュエータ640を制御する構成としてもよい。この場合、補正量生成ノード620の異常時に、制御目標値635が急激に変化せずに徐々に変化するようになる。   33, the actuator driving node 630 is provided with a gain variable unit 636 and a ramp generator 637 for controlling the gain of the gain variable unit 636, and the failure detection result 623 is displayed as the ramp generator 637. , The value obtained by multiplying the correction amount 622 from the correction amount generation node 620 by the variable gain by the gain variable unit 636 is added to the operation amount 612 from the operation amount generation node 610 to control the actuator 640 as the control target value 635. It is good also as composition to do. In this case, when the correction amount generation node 620 is abnormal, the control target value 635 gradually changes without rapidly changing.
本実施形態の動作を図34に示す。補正量生成ノード620が正常な場合には、ランプ発生器637の出力であるランプ出力637は高位の値となっており、補正量生成ノード620からの補正量622は、ゲイン可変器636で予め定められた高位のゲインを乗じられ、操作量生成ノード610からの操作量612と加算されて制御目標値635としてアクチュエータ640を制御する。   The operation of this embodiment is shown in FIG. When the correction amount generation node 620 is normal, the lamp output 637 that is the output of the ramp generator 637 has a high value, and the correction amount 622 from the correction amount generation node 620 is preliminarily obtained by the gain variable unit 636. The actuator 640 is controlled as a control target value 635 by being multiplied by a predetermined high-order gain and added to the operation amount 612 from the operation amount generation node 610.
これに対し、補正量生成ノード620が異常となった場合には、故障検出結果623が“正常”から“異常”となった時点からランプ出力637は高位の値から低位の値に時間と共に徐々に変化する。   On the other hand, when the correction amount generation node 620 becomes abnormal, the lamp output 637 gradually increases from a high value to a low value from time when the failure detection result 623 changes from “normal” to “abnormal”. To change.
この結果、ゲイン可変器636で補正量生成ノード620からの補正量622に乗じられる可変ゲインも高位のゲインから低位のゲインに時間とと共に徐々に変化する。その結果、制御目標値635の算出に際して加算される補正量生成ノード620からの補正量622は時間と共に徐々に小さくなる。   As a result, the variable gain multiplied by the correction amount 622 from the correction amount generation node 620 by the gain variable unit 636 also gradually changes with time from a high gain to a low gain. As a result, the correction amount 622 from the correction amount generation node 620 added when calculating the control target value 635 gradually decreases with time.
図34に示されている実施形態では、低位のゲインを0としているが、補正量生成ノード620の故障の重軽に応じて低位のゲインの大小を決定してもよい。また、この実施形態では、ランプ出力637が高位の値から低位の値へ直線的に変化しているが、直線に限らず曲線を含む任意のパターンで変化してもよい。なお、変化のパターンは単調低減であることが望ましい。   In the embodiment shown in FIG. 34, the low gain is set to 0, but the magnitude of the low gain may be determined according to the severity of the failure of the correction amount generation node 620. In this embodiment, the lamp output 637 linearly changes from a high value to a low value. However, the lamp output 637 is not limited to a straight line and may be changed in an arbitrary pattern including a curve. It is desirable that the change pattern be monotonously reduced.
以上に述べた本実施形態によれば、補正量生成ノード620の異常時に制御目標値635が急激でなく徐々に変化するため、操作者に違和感を感じさせることがない。また切替に伴う制御目標値635の段差の発生もないため、段差に対する操作者の応答遅れに起因する制御性の悪化も避けることができる。   According to the present embodiment described above, the control target value 635 changes gradually rather than suddenly when the correction amount generation node 620 is abnormal, so that the operator does not feel uncomfortable. In addition, since there is no step of the control target value 635 accompanying the switching, it is possible to avoid deterioration of controllability due to an operator's response delay with respect to the step.
また、図35に示されているように、操作量生成ノード610からの操作量612及び補正量生成ノード620からの補正量622が単一の通信路(通信バス)650を経由してアクチュエータ駆動ノード630に伝送するネットワーク構成とすることもできる。   35, the operation amount 612 from the operation amount generation node 610 and the correction amount 622 from the correction amount generation node 620 are driven by an actuator via a single communication path (communication bus) 650. A network configuration for transmission to the node 630 may also be adopted.
この実施形態によれば、通信路をnode・to・nodeで個別に備えなくとも済むので、省配線に繋がり、その分、システムのコストを下げられる上、軽量化を図ることができる。   According to this embodiment, since it is not necessary to provide a communication path individually for node-to-node, it leads to wiring saving, and accordingly, the cost of the system can be reduced and the weight can be reduced.
本実施形態における通信路650を経由して伝送される情報は、図36に示されているように、送信するノード毎に複数のタイムスロットに時分割されており、操作量612は操作量生成ノード610に割り当てられたタイムスロット614の中で伝送され、補正量622は補正量生成ノード620に割り当てられたタイムスロット624の中で伝送される。   As shown in FIG. 36, the information transmitted via the communication path 650 in this embodiment is time-divided into a plurality of time slots for each node to transmit, and the operation amount 612 is the operation amount generation. It is transmitted in the time slot 614 assigned to the node 610, and the correction amount 622 is transmitted in the time slot 624 assigned to the correction amount generation node 620.
ここで先に述べた補正量生成ノード620が出力した補正量622aと622bを別々にアクチュエータ駆動ノード630に伝送する方法では、冗長化した補正量生成ノード620それぞれに個別のタイムスロットを割り当て、それぞれのタイムスロットで補正量622aと622bを伝送する。   Here, in the method of separately transmitting the correction amounts 622a and 622b output from the correction amount generation node 620 described above to the actuator drive node 630, individual time slots are assigned to the respective redundant correction amount generation nodes 620, respectively. The correction amounts 622a and 622b are transmitted in the time slot.
また、操作量生成ノード610が生成した操作量612a、612b、612cを別々にアクチュエータ駆動ノード630に伝送する方法では、冗長化した操作量生成ノード610それぞれに個別のタイムスロットを割り当て、それぞれのタイムスロットで操作量612a、612b、612cを伝送する。   Further, in the method of separately transmitting the operation amounts 612a, 612b, and 612c generated by the operation amount generation node 610 to the actuator drive node 630, individual time slots are assigned to the redundant operation amount generation nodes 610, respectively. The operation amounts 612a, 612b and 612c are transmitted in the slot.
図37はSteer−by−Wireシステムに本実施形態を適用した具体例を示している。
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。
FIG. 37 shows a specific example in which the present embodiment is applied to a Steer-by-Wire system.
A steering column (steering wheel) 615 is connected to the operation amount generation node 610, and an operation amount 612 that is a steering angle corresponding to the operation angle of the steering column 615 is generated. The operation amount 612 is an actuator via the communication path 650. It is transmitted to the drive node 630.
補正量生成ノード620には加速度センサ・ヨーレートセンサ625が接続され、加速度センサ・ヨーレートセンサ625からの信号や操作量612の情報から補正量622が生成され、この補正量622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。   An acceleration sensor / yaw rate sensor 625 is connected to the correction amount generation node 620, and a correction amount 622 is generated from the signal from the acceleration sensor / yaw rate sensor 625 and information on the operation amount 612, and this correction amount 622 is transmitted via the communication path 650. To the actuator driving node 630.
アクチュエータ駆動ノード630では、補正量生成ノード620が正常である場合には操作量612に補正量622を加えた値を制御目標値として舵取り装置641を制御する。   When the correction amount generation node 620 is normal, the actuator drive node 630 controls the steering device 641 using a value obtained by adding the correction amount 622 to the operation amount 612 as a control target value.
以上に述べた本実施形態によれば、運転者がステアリングコラム615をきりすぎた場合、補正量622がない場合には前輪がグリップを失ったりして車両の安定性が低下するが、加速度センサ・ヨーレートセンサ625で車両の横滑りやスピンを検出して、補正量生成ノード620で横滑りやスピンを抑えるように補正量622を生成するから、車両の操縦安定性が向上する。   According to the present embodiment described above, when the driver overshoots the steering column 615, when there is no correction amount 622, the front wheels lose grip and the stability of the vehicle is reduced. Since the vehicle slip and spin are detected by the yaw rate sensor 625 and the correction amount 622 is generated so as to suppress the skid and spin by the correction amount generation node 620, the steering stability of the vehicle is improved.
図38はBrake−by−Wireシステムに本実施形態を適用した具体例を示している。
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。
FIG. 38 shows a specific example in which the present embodiment is applied to the Break-by-Wire system.
A brake pedal 616 is connected to the operation amount generation node 610, and an operation amount 612 that is a brake depression force according to the operation of the brake pedal 616 is generated, and this is generated via the communication path 650 via the actuator drive nodes 630-1 to 630-4. Is transmitted.
補正量生成ノード620には加速度センサ・ヨーレートセンサ625が接続され、加速度センサ・ヨーレートセンサ625からの信号や操作量612の情報から各ブレーキの補正量622−1〜622−4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30に伝送される。   An acceleration sensor / yaw rate sensor 625 is connected to the correction amount generation node 620, and correction amounts 622-1 to 622-4 for each brake are generated from signals from the acceleration sensor / yaw rate sensor 625 and information on the operation amount 612. It is transmitted to the actuator drive node 30 via the communication path 650.
アクチュエータ駆動ノード630−i(i=1〜4)では、補正量生成ノード620が正常である場合には操作量612に補正量622−i(i=1〜4)を加えた値を制御目標値として各車輪のブレーキ642−i(i=1〜4)を制御する。   In the actuator drive node 630-i (i = 1 to 4), when the correction amount generation node 620 is normal, a value obtained by adding the correction amount 622-i (i = 1 to 4) to the operation amount 612 is a control target. The brake 642-i (i = 1 to 4) of each wheel is controlled as a value.
以上に述べた本実施形態によれば、運転者がブレーキペダル616を踏みすぎた場合、補正量622−i(i=1〜4)がないと、各車輪がグリップを失ったりして車両の安定性が低下するが、加速度センサ・ヨーレートセンサ625で車両の横滑りやスピンを検出して、補正量生成ノード620で横滑りやスピンを抑えるように補正量622−i(i=1〜4)を生成するから、車両の操縦安定性が向上する。   According to the present embodiment described above, when the driver depresses the brake pedal 616 too much, if there is no correction amount 622-i (i = 1 to 4), each wheel loses grip and the vehicle Although the stability is reduced, the correction amount 622-i (i = 1 to 4) is set so that the acceleration sensor / yaw rate sensor 625 detects the side slip or spin of the vehicle and the correction amount generation node 620 suppresses the side slip or spin. Since it produces | generates, the steering stability of a vehicle improves.
図39はSteer−by−WireとBrake−by−Wireとを統合したシステムに本実施形態を適用した具体例を示している。   FIG. 39 shows a specific example in which the present embodiment is applied to a system in which Steer-by-Wire and Break-by-Wire are integrated.
操作量生成ノード610にはステアリングコラム615とブレーキペダル616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612−0とブレーキペダル616の操作に応じたブレーキ踏力である操作量612−2が生成され、これらが通信路650を介してアクチュエータ駆動ノード630−0〜630−4に伝送される。   A steering column 615 and a brake pedal 616 are connected to the operation amount generation node 610, and an operation amount 612-0 that is a steering angle according to the operation angle of the steering column 615 and an operation that is a brake depression force according to the operation of the brake pedal 616. Quantities 612-2 are generated and transmitted to actuator drive nodes 630-0 to 630-4 via communication path 650.
アクチュエータ駆動ノード630−0では、補正量生成ノード620が正常である場合には操作量612−0に補正量622−0を加えた値を制御目標値として舵取り装置641を制御する。   When the correction amount generation node 620 is normal, the actuator driving node 630-0 controls the steering device 641 using a value obtained by adding the correction amount 622-0 to the operation amount 612-0 as a control target value.
アクチュエータ駆動ノード630−i(i=1〜4)では、補正量生成ノード620が正常である場合には操作量612−iに補正量622−i(i=1〜4)を加えた値を目標値として各車輪のブレーキ642−i(i=1〜4)を制御する。   In the actuator drive node 630-i (i = 1 to 4), when the correction amount generation node 620 is normal, a value obtained by adding the correction amount 622-i (i = 1 to 4) to the operation amount 612-i. The brake 642-i (i = 1 to 4) of each wheel is controlled as a target value.
以上に述べた本実施形態によれば、運転者がステアリングコラム615をきりすぎたり、ブレーキペダル616を踏みすぎた場合、補正量622−i(i=0〜4)がない場合には前輪がグリップを失ったりして車両の安定性が低下するが、加速度センサ・ヨーレートセンサ625で車両の横滑りやスピンを検出して、補正量生成ノード620で横滑りやスピンを抑えるように補正量622−i(i=0〜4)を生成するから、車両の操縦安定性が向上する。   According to the present embodiment described above, when the driver overshoots the steering column 615 or depresses the brake pedal 616, the front wheel is moved in the absence of the correction amount 622-i (i = 0 to 4). The stability of the vehicle is lowered due to loss of grip, but the correction amount 622-i is detected so that the acceleration sensor / yaw rate sensor 625 detects the side slip or spin of the vehicle and the correction amount generation node 620 suppresses the side slip or spin. Since (i = 0 to 4) is generated, the steering stability of the vehicle is improved.
(第8の実施形態)
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。
(Eighth embodiment)
An eighth embodiment of the vehicle control apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG.
The vehicle control apparatus according to the present embodiment includes a sensor 500 that detects an operation amount of an accelerator pedal, a brake pedal, a handle, and the like that indicate a driver's request for vehicle motion, vehicle speed, acceleration, and yaw rate that indicate the state of vehicle motion. Is a sensor 550 that detects information outside the vehicle acquired by radio waves, images, etc., a plurality of actuators 400 corresponding to each of a power source, a brake, and steering for realizing driving, braking, and steering, and controls these actuators 400 And a plurality of actuator drive nodes 300 that control the actuator 400 based on the target operation amount generated by the operation amount generation node 100.
操作量生成ノード100は、図には詳細に示していないが、プログラムを実行する中央演算処理装置(CPU)と、プログラムおよびデータを格納する不揮発性の記憶装置(ROM)および揮発性の記憶装置(RAM)と、センサ500、センサ550、アクチュエータ駆動ノード300と接続するための入出力装置(I/O)とを有し、これらが双方向のバスで接続された一般的なマイクロコンピュータの構成のものであってもよい。   Although not shown in detail in the figure, the operation amount generation node 100 includes a central processing unit (CPU) that executes programs, a nonvolatile storage device (ROM) that stores programs and data, and a volatile storage device. (RAM) and an input / output device (I / O) for connecting to the sensor 500, the sensor 550, and the actuator driving node 300, and a general microcomputer configuration in which these are connected via a bidirectional bus It may be.
操作量生成ノード100は、さらには、アナログ/デジタル変換装置(ADC)を備えて、センサ500、センサ550をADCに接続してもよいし、シリアル通信装置(SCI)を備え、センサ500、センサ550、アクチュエータ駆動ノード300をSCIに接続してもよい。さらには、これらの装置が1つないし複数の半導体集積回路で実現されたものであってもよい。   The operation amount generation node 100 may further include an analog / digital conversion device (ADC), and the sensor 500 and the sensor 550 may be connected to the ADC, or may include a serial communication device (SCI). 550, the actuator drive node 300 may be connected to the SCI. Further, these devices may be realized by one or a plurality of semiconductor integrated circuits.
操作量生成ノード100は、センサ500が出力する運転者要求信号200とセンサ550が出力する車両状態信号201に基づいて各アクチュエータ400の目標操作量を演算し、これを操作量指令値120としてネットワークを介してアクチュエータ駆動ノード300に送信する。操作量指令値120は、各々のアクチュエータ400に応じて決まり、アクチュエータ400が動力源であれば目標駆動力、ブレーキであれば各四輪の目標制動力、ステアリングであれば目標舵角となる。   The operation amount generation node 100 calculates the target operation amount of each actuator 400 based on the driver request signal 200 output from the sensor 500 and the vehicle state signal 201 output from the sensor 550, and uses this as the operation amount command value 120 for the network. To the actuator drive node 300 via The operation amount command value 120 is determined according to each actuator 400, and is a target driving force if the actuator 400 is a power source, a target braking force for each wheel if it is a brake, and a target steering angle if it is a steering.
アクチュエータ駆動ノード300は、図には詳細に示していないが、プログラムを実行する中央演算処理装置(CPU)と、プログラムおよびデータを格納する不揮発性の記憶装置(ROM)および揮発性の記憶装置(RAM)と、センサ500および操作量生成ノード100と接続するための入出力装置(I/O)を有し、これらが双方向のバスで接続され、さらにアクチュエータを駆動する駆動回路を備えてI/Oに接続した一般的なマイクロコンピュータの構成のものであってもよい。   Although not shown in detail in the figure, the actuator drive node 300 includes a central processing unit (CPU) that executes a program, a nonvolatile storage device (ROM) that stores a program and data, and a volatile storage device ( RAM), an input / output device (I / O) for connection to the sensor 500 and the operation amount generation node 100, these are connected by a bidirectional bus, and further include a drive circuit for driving the actuator. A general microcomputer connected to / O may be used.
アクチュエータ駆動ノード300は、さらには、アナログ/デジタル変換装置(ADC)を備え、センサ500をADCに接続してもよいし、シリアル通信装置(SCI)を備えて、センサ500ないし操作量生成ノード100をSCIに接続してもよい。さらには、これらの装置が1つないし複数の半導体集積回路で実現されたものであってもよい。   The actuator drive node 300 may further include an analog / digital conversion device (ADC), and the sensor 500 may be connected to the ADC, or may include a serial communication device (SCI), and the sensor 500 or the operation amount generation node 100. May be connected to the SCI. Further, these devices may be realized by one or a plurality of semiconductor integrated circuits.
アクチュエータ駆動ノード300は、図示はしていないが、アクチュエータ400の駆動力、制動力、舵角のいずれか、あるいはこれらを推定するために必要な情報を検出するセンサを有しており、アクチュエータ400の駆動力、制動力、舵角が操作量生成ノード100から受信した操作量指令値120に一致するようにアクチュエータ400の駆動制御を実行する。   Although not shown, the actuator drive node 300 includes a sensor that detects any one of the driving force, braking force, and steering angle of the actuator 400, or information necessary for estimating them. The driving control of the actuator 400 is executed so that the driving force, the braking force, and the steering angle are equal to the operation amount command value 120 received from the operation amount generation node 100.
また、アクチュエータ駆動ノード300は、センサによって検出したアクチュエータの駆動力、制動力、舵角を操作量生成ノード100に送信する。これにより、操作量生成ノード100は、アクチュエータ400の駆動力、制動力、舵角を参照して各アクチュエータ400の目標操作量を演算することができる。   The actuator driving node 300 transmits the driving force, braking force, and steering angle of the actuator detected by the sensor to the operation amount generation node 100. Thereby, the operation amount generation node 100 can calculate the target operation amount of each actuator 400 with reference to the driving force, braking force, and steering angle of the actuator 400.
センサ500、操作量生成ノード100、アクチュエータ駆動ノード300は、それぞれ自己の故障を検出する故障検出機能210A、210B、210Cを備えている。   Each of the sensor 500, the operation amount generation node 100, and the actuator drive node 300 includes failure detection functions 210A, 210B, and 210C that detect their own failures.
故障検出機能210Aによるセンサの故障検出は、センサ500が検出した値が所定の範囲から外れたことを判定することによって実現でき、また、複数のセンサを用いてこれらの検出結果を比較照合または多数決をとることによっても実現できる。   The failure detection of the sensor by the failure detection function 210A can be realized by determining that the value detected by the sensor 500 is out of a predetermined range, and the comparison result or majority decision of these detection results using a plurality of sensors. This can also be realized by taking
故障検出機能210Bによる操作量生成ノード100の故障検出は、ウォッチドグタイマによるCPUのタイムアウト、冗長符号によるROM、RAMおよび双方向バスのビット誤り検出、I/Oの比較照合によって実現でき、また、操作量生成ノード100を複数用いてこれらの出力を比較照合または多数決をとることによっても実現できる。   Fault detection of the operation amount generation node 100 by the fault detection function 210B can be realized by CPU time-out by a watchdog timer, ROM, RAM and bidirectional bus bit error detection by redundant codes, I / O comparison verification, It can also be realized by using a plurality of manipulated variable generation nodes 100 and comparing or collating these outputs.
故障検出機能210Cによるアクチュエータ駆動ノード300の故障検出は、ウォッチドグタイマによるCPUのタイムアウト、冗長符号によるROM、RAMおよび双方向バスのビット誤り検出、I/Oの比較照合によって実現でき、また、操作量生成ノードを複数用いてこれらの出力を比較照合または多数決をとることによっても実現できる。   Failure detection of the actuator drive node 300 by the failure detection function 210C can be realized by CPU time-out by a watchdog timer, bit error detection of ROM, RAM and bidirectional buses by redundant codes, and I / O comparison verification. This can also be realized by using a plurality of quantity generation nodes and comparing or comparing these outputs with a majority vote.
さらに、故障検出機能210Cは、アクチュエータ400の駆動力、制動力、舵角の変化量や操作量指令値120との差からアクチュエータ400の故障を検出する機能も備えている。   Furthermore, the failure detection function 210 </ b> C also has a function of detecting a failure of the actuator 400 from the difference from the driving force, braking force, change amount of the steering angle, and the operation amount command value 120 of the actuator 400.
故障検出機能210A、210B、210Cは、自己またはアクチュエータ400の故障を検出した場合には、操作量生成ノード100および他のアクチュエータ駆動ノード300に、自分が故障状態であることを知らせるための故障検出通知230を出力する。   When the failure detection function 210A, 210B, 210C detects a failure of itself or the actuator 400, the failure detection function for notifying the operation amount generation node 100 and the other actuator drive node 300 that it is in a failure state. A notification 230 is output.
センサ500、操作量生成ノード100、アクチュエータ駆動ノード300は、それぞれ、故障状態になった場合には、故障検出通知230を出力するのみで他の出力を停止することが望ましく、さらには、故障検出通知230を正常に出力できない場合には、この故障検出通知230も停止することが望ましい。   When the sensor 500, the operation amount generation node 100, and the actuator drive node 300 are in a failure state, it is desirable to stop the other outputs only by outputting the failure detection notification 230. If the notification 230 cannot be output normally, it is desirable to stop the failure detection notification 230 as well.
また、各アクチュエータ駆動ノード300は、自己、他の各アクチュエータ駆動ノード300、操作量生成ノード100の各々の故障検出結果などに基づいて制御プログラム(アクチュエータコント方法)を選択するための、制御プログラム選択機能(制御方法選択手段)220を有している。   In addition, each actuator drive node 300 selects a control program (actuator control method) for selecting a control program (actuator control method) based on the failure detection result of each of the other actuator drive nodes 300 and the operation amount generation node 100. It has a function (control method selection means) 220.
制御プログラム選択機能220は、通常時には、操作量生成ノード100からの操作量指令値120に基づいてアクチュエータ400を制御する制御プログラムを選択するが、操作量生成ノード100が故障した場合には、センサ500からの運転者要求信号200に基づいてアクチュエータ400を制御する制御プログラムを選択し、自己または他の特定箇所のアクチュエータ駆動ノード300が故障した場合には、アクチュエータ400の制御を安全に停止する制御プログラムを選択する。   The control program selection function 220 normally selects a control program for controlling the actuator 400 based on the operation amount command value 120 from the operation amount generation node 100. If the operation amount generation node 100 fails, a sensor program is selected. A control program for controlling the actuator 400 based on the driver request signal 200 from 500 is selected, and when the actuator drive node 300 at its own or other specific location fails, the control for safely stopping the control of the actuator 400 is performed. Select a program.
これにより、操作量生成ノード100やアクチュエータ駆動ノード300が故障した場合でも、正常状態にあるアクチュエータ駆動ノード300によって車両制御を継続することができる。   Thereby, even when the operation amount generation node 100 or the actuator drive node 300 breaks down, the vehicle control can be continued by the actuator drive node 300 in the normal state.
この実施形態による車両制御装置は、図41に示されているように、操作量生成ノード100とアクチュエータ駆動ノード300とセンサ500を、CAN等によるネットワーク600によって通信可能に接続した構成でもよい。操作量生成ノード100、アクチュエータ駆動ノード300、センサ500は、それぞれ、操作量指令値120、故障検出通知230、運転者要求信号200やその他のメッセージをネットワーク600経由で所望のノードに送信できる。さらに、各々のノードが送信したメッセージを複数のノードが受信することもできる。   As shown in FIG. 41, the vehicle control apparatus according to this embodiment may have a configuration in which an operation amount generation node 100, an actuator drive node 300, and a sensor 500 are communicably connected via a network 600 such as CAN. The operation amount generation node 100, the actuator drive node 300, and the sensor 500 can transmit the operation amount command value 120, the failure detection notification 230, the driver request signal 200, and other messages to a desired node via the network 600, respectively. Further, a plurality of nodes can receive a message transmitted by each node.
また、図42に示されているように、この実施形態による車両制御装置は、センサ550も一つのノードとしてネットワーク600に接続して構成することもできる。これにより、センサ550は、車両状態信号201をネットワーク600経由で所望のノードに送信できる。さらに、センサ550が送信したメッセージを複数のノードが受信することもできる。   Further, as shown in FIG. 42, the vehicle control apparatus according to this embodiment can be configured by connecting the sensor 550 to the network 600 as one node. Thereby, the sensor 550 can transmit the vehicle state signal 201 to a desired node via the network 600. Further, a plurality of nodes can receive a message transmitted from the sensor 550.
なお、図41、図42に示した車両制御装置においては、ネットワーク600を複数備えて冗長性を持たせることにより、ネットワークの信頼性を高めることができる。   In the vehicle control apparatus shown in FIGS. 41 and 42, the reliability of the network can be improved by providing a plurality of networks 600 to provide redundancy.
図43は、操作量生成ノード100の機能ブロック図である。操作量生成ノード100は、車両制御のための複数の制御プログラムをROMないしRAMに内蔵しており、故障検出機能210Bによって自己の故障を検出した場合や、センサ500、センサ550、アクチュエータ駆動ノード400から故障検出通知230を受信した場合には、故障箇所や故障の程度に応じて、制御プログラムを切り替えるように構成されている。   FIG. 43 is a functional block diagram of the operation amount generation node 100. The operation amount generation node 100 incorporates a plurality of control programs for vehicle control in a ROM or RAM, and when a failure is detected by the failure detection function 210B, the sensor 500, the sensor 550, or the actuator drive node 400. When the failure detection notification 230 is received from the control program, the control program is switched in accordance with the failure location and the degree of failure.
図44は、アクチュエータ駆動ノード300の機能ブロック図である。アクチュエータ駆動ノード300は、操作量生成ノード100から受信した操作量指令値120に基づいてアクチュエータ400の動作目標値を演算するための複数の制御プログラムをROMないしRAMに内蔵している。アクチュエータ駆動ノード300は、操作量生成ノード100が出力する操作量指令値120に基づいてアクチュエータ400を制御する制御プログラムXと、センサ500が出力する運転者要求信号200に基づいてアクチュエータ400を制御する制御プログラムYと、操作量指令値120や運転者要求信号200に関係無くアクチュエータを所定の状態に維持する制御プログラムZを有しており、制御プログラム選択機能220によって自己の故障や他のノードの故障状況に応じて制御プログラムを切り替えることができる。   FIG. 44 is a functional block diagram of the actuator drive node 300. The actuator drive node 300 incorporates a plurality of control programs in the ROM or RAM for calculating the operation target value of the actuator 400 based on the operation amount command value 120 received from the operation amount generation node 100. The actuator drive node 300 controls the actuator 400 based on the control program X for controlling the actuator 400 based on the operation amount command value 120 output from the operation amount generation node 100 and the driver request signal 200 output from the sensor 500. The control program Z has a control program Z that maintains the actuator in a predetermined state regardless of the operation amount command value 120 or the driver request signal 200. The control program can be switched according to the failure situation.
以下に、図40〜図44の車両制御装置を例に、本車両制御装置内で故障が発生した場合に車両運動を継続するための基本的な処理について説明する。   The basic process for continuing the vehicle movement when a failure occurs in the vehicle control apparatus will be described below by taking the vehicle control apparatus of FIGS. 40 to 44 as an example.
操作量生成ノード100が故障した場合の基本的な処理について説明する。操作量生成ノード100は、故障検出機能によって自己の故障を検出すると、操作量指令値120の送信を停止すると共に、故障検出通知230を送信する。故障検出通知230を正常に送信できない場合には、操作量生成ノード100は、故障検出通知230の送信も停止する。   A basic process when the operation amount generation node 100 fails will be described. When the operation amount generation node 100 detects its own failure by the failure detection function, the operation amount generation node 100 stops transmission of the operation amount command value 120 and transmits a failure detection notification 230. When the failure detection notification 230 cannot be transmitted normally, the operation amount generation node 100 also stops transmitting the failure detection notification 230.
これにより、ネットワーク600に接続されている各アクチュエータ駆動ノード300は、操作量生成ノード100からの故障検出通知230を受信することにより、操作量生成ノード100が故障したことを検出でき、また、予め定めた時間内に操作量指令値120を受信していないことにより、操作量生成ノード100で何らかの異常が発生したことを検出できる。   Thereby, each actuator drive node 300 connected to the network 600 can detect that the operation amount generation node 100 has failed by receiving the failure detection notification 230 from the operation amount generation node 100, and can detect in advance. By not receiving the operation amount command value 120 within the determined time, it is possible to detect that some abnormality has occurred in the operation amount generation node 100.
なお、ネットワーク600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でメッセージの送信を実行するように構成しておけば、操作量生成ノード100が操作量指令値120を送信するタイムスロットでの受信有無を確認することにより、操作量生成ノード100で何らかの異常が発生したことを検出できる。   If the network 600 is set to time division multiple access (TDMA) and each node is configured to execute message transmission in a predetermined time slot, the operation amount generation node 100 sets the operation amount command value 120 to the value. By confirming the presence / absence of reception in the time slot to be transmitted, it is possible to detect that some abnormality has occurred in the operation amount generation node 100.
各アクチュエータ駆動ノード300は、操作量生成ノード100からの故障検出通知230を検出するか、あるいは操作量指令値120の未受信を検出すると、制御プログラムを(X)から(Y)に切り替え、ネットワーク600からセンサ500の運転者要求信号200を取り込んで駆動力、制動力、舵角などの車両運動制御を実行する。
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。
When each actuator drive node 300 detects the failure detection notification 230 from the operation amount generation node 100 or detects that the operation amount command value 120 is not received, the actuator drive node 300 switches the control program from (X) to (Y), and The driver request signal 200 of the sensor 500 is taken in from 600, and vehicle motion control such as driving force, braking force, and steering angle is executed.
Thereby, even if the operation amount generation node 100 fails, the vehicle motion control is continued.
次に、アクチュエータ駆動ノード300またはアクチュエータ400が故障した場合の基本的な処理について説明する。なお、アクチュエータ400の故障には、図示していないアクチュエータ制御に必要な回転位置センサや電流センサ等の故障を含むものとする。   Next, a basic process when the actuator drive node 300 or the actuator 400 fails will be described. The failure of the actuator 400 includes a failure of a rotational position sensor, a current sensor, or the like necessary for actuator control (not shown).
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が故障した場合には、アクチュエータ駆動ノード300が、故障検出機能によって自己の故障を検出すると、故障検出通知230を送信すると共に、制御プログラムを(X)から(Z)に切り替えて該当車輪のブレーキ制動を解放する。   When the actuator drive node 300 or the actuator 400 provided in each of the four-wheel brakes fails, when the actuator drive node 300 detects its own failure by the failure detection function, it transmits a failure detection notification 230, The control program is switched from (X) to (Z) to release the brake braking of the corresponding wheel.
操作量生成ノード100は、故障検出通知230を受信すると、残りの二輪ないし三輪で制動力を制御する。もしくは、運転者が油圧機構などの機械的なバックアップ機構を使って、直接車両を制動する。
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。
When receiving the failure detection notification 230, the operation amount generation node 100 controls the braking force with the remaining two or three wheels. Alternatively, the driver directly brakes the vehicle using a mechanical backup mechanism such as a hydraulic mechanism.
Thereby, even if the actuator drive node 300 or the actuator 400 provided in each of the four-wheel brakes breaks down, the vehicle motion control can be continued.
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が故障した場合には、アクチュエータ駆動ノード300が、故障検出機能210Cによって自己の故障を検出すると、故障検出通知230を送信すると共に、制御プログラムを(X)から(Z)に切り替えて舵角制御を停止する。   When the actuator drive node 300 or the actuator 400 provided in the steering has failed, when the actuator drive node 300 detects its own failure by the failure detection function 210C, it transmits a failure detection notification 230 and executes a control program ( The steering angle control is stopped by switching from X) to (Z).
そして、運転者がステアリングコラムなどの機械的なバックアップ機構を使って直接車両操舵を制御する。機械的なバックアップ機構がない場合には、ステアリング用のアクチュエータ駆動ノード300とアクチュエータ400を複数設けておき、少なくとも1つのアクチュエータ駆動ノード300とアクチュエータ400で舵角を制御する。
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。
The driver directly controls the steering of the vehicle using a mechanical backup mechanism such as a steering column. When there is no mechanical backup mechanism, a plurality of steering actuator drive nodes 300 and actuators 400 are provided, and the steering angle is controlled by at least one actuator drive node 300 and actuator 400.
Thereby, even if the actuator drive node 300 or the actuator 400 provided in the steering breaks down, the vehicle motion control can be continued.
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が故障した場合には、アクチュエータ駆動ノード300が、故障検出機能によって自己の故障を検出すると、故障検出通知230を送信すると共に、制御プログラムを(X)から(Z)に切り替えて駆動制御を停止する。
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。
When the actuator drive node 300 or the actuator 400 provided for the driving force fails, when the actuator drive node 300 detects its own failure by the failure detection function, the failure detection notification 230 is transmitted and the control program is executed. The drive control is stopped by switching from (X) to (Z).
Thereby, even if the actuator drive node 300 or the actuator 400 provided for the driving force breaks down, the vehicle can be stopped safely.
ブレーキペダル用のセンサ500が故障した場合には、全車輪のブレーキの制動を解放し、運転者が油圧機構などの機械的なバックアップ機構を使って直接車両を制動する。機械的なバックアップ機構がない場合には、ブレーキペダル用のセンサ500を複数設けて、少なくとも1つのセンサ500で運転者の要求を検出できるようにする。
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。
When the brake pedal sensor 500 breaks down, the brakes of all the wheels are released, and the driver directly brakes the vehicle using a mechanical backup mechanism such as a hydraulic mechanism. When there is no mechanical backup mechanism, a plurality of brake pedal sensors 500 are provided so that at least one sensor 500 can detect a driver's request.
Thereby, even if the sensor 500 for brake pedals breaks down, vehicle motion control can be continued.
ハンドル用のセンサ500が故障した場合には、ステアリング制御を停止し、運転者がステアリングコラムなどの機械的なバックアップ機構を使って直接車両を操舵する。機械的なバックアップ機構がない場合には、ブレーキペダル用のセンサ500を複数設けて、少なくとも1つのセンサ500で運転者の要求を検出できるようにする。
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。
When the steering sensor 500 fails, the steering control is stopped, and the driver directly steers the vehicle using a mechanical backup mechanism such as a steering column. When there is no mechanical backup mechanism, a plurality of brake pedal sensors 500 are provided so that at least one sensor 500 can detect a driver's request.
Thereby, even if the sensor 500 for a handle breaks down, vehicle motion control can be continued.
アクセルペダル用のセンサ500が故障したには場合、駆動力制御を停止し、車両を安全に停止させる。あるいは、ブレーキペダル用のセンサ500を複数設けて、少なくとも1つのセンサ500で運転者の要求を検出できるようにする。
これにより、車両運動制御を継続することができる。
When the accelerator pedal sensor 500 fails, the driving force control is stopped and the vehicle is safely stopped. Alternatively, a plurality of brake pedal sensors 500 are provided so that a driver's request can be detected by at least one sensor 500.
Thereby, vehicle motion control can be continued.
センサ550が故障した場合には、操作量生成ノード100は、正常に取得した車両状態情報201と、センサ500から取得した運転者要求信号200に基づいて車両運動を継続する。   When the sensor 550 breaks down, the operation amount generation node 100 continues the vehicle motion based on the vehicle state information 201 acquired normally and the driver request signal 200 acquired from the sensor 500.
以上説明したように、本実施形態によれば、操作量生成ノード100とアクチュエータ駆動ノード300が相互にバックアップするため、冗長なバックアップ装置を付加する必要がない。
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。
As described above, according to this embodiment, since the operation amount generation node 100 and the actuator drive node 300 back up each other, it is not necessary to add a redundant backup device.
However, when the operation amount generation node 100 fails, the actuator drive nodes 300 execute control independently of each other.
このため、アクチュエータ駆動ノード300が等しく操作量生成ノード100の故障を検出する必要があり、また、車両運動統合制御ECU30に加えて一部のアクチュエータ駆動ノード300が故障した場合でも、残りのアクチュエータ駆動ノード300によって安全に車両を制御する必要がある。特に、ブレーキは左右の制動力に差が生じた場合、片効きの状態となり、車両が制動中にスピンしてしまう。   For this reason, it is necessary for the actuator drive nodes 300 to equally detect the failure of the operation amount generation node 100, and even if some of the actuator drive nodes 300 fail in addition to the vehicle motion integrated control ECU 30, the remaining actuator drive It is necessary to control the vehicle safely by the node 300. In particular, when the brake has a difference between the left and right braking forces, the brake is in a one-effect state, and the vehicle spins during braking.
このような危険な状態を回避するための操作量生成ノード100およびアクチュエータ駆動ノード300の動作例を、図45〜図57を用いて詳細に説明する。ここでは、ブレーキを例に各々の動作を説明する。   An operation example of the operation amount generation node 100 and the actuator drive node 300 for avoiding such a dangerous state will be described in detail with reference to FIGS. 45 to 57. Here, each operation will be described using a brake as an example.
操作量生成ノード100は、一定の制御周期(A)で制動制御の処理を繰り返し実行する。この制御周期は車両制動制御の必要精度によって決まる。一方、各アクチュエータ駆動ノード300は、後述するように、操作量生成ノード100の制御周期(A)に比べてさらに短い制御周期(B)でアクチュエータ400の制動力制御を繰り返し実行する。これは、アクチュエータ400の電流フィードバック制御に高い精度が要求されるためである。   The operation amount generation node 100 repeatedly executes the brake control process at a constant control cycle (A). This control cycle is determined by the required accuracy of vehicle braking control. On the other hand, as will be described later, each actuator drive node 300 repeatedly executes the braking force control of the actuator 400 at a control cycle (B) that is shorter than the control cycle (A) of the operation amount generation node 100. This is because high accuracy is required for the current feedback control of the actuator 400.
したがって、操作量生成ノード100が制御周期(A)で一連の処理を実行している間、各アクチュエータ駆動ノード300は最新の操作量指令値120に基づいて制御周期(B)で繰り返し制動力制御を実行しており、操作量生成ノード100との通信処理などで制動力制御を中断することはない。   Therefore, while the operation amount generation node 100 executes a series of processes in the control cycle (A), each actuator drive node 300 repeatedly performs braking force control in the control cycle (B) based on the latest operation amount command value 120. The braking force control is not interrupted by communication processing with the operation amount generation node 100 or the like.
図45は、アクチュエータ駆動ノード300の動作を示すタイムチャートである。横軸は左から右に向かって時間の経過を示している。各アクチュエータ駆動ノード300は、制御周期(B)で以下の処理を繰り返し実行する。   FIG. 45 is a time chart showing the operation of the actuator drive node 300. The horizontal axis shows the passage of time from left to right. Each actuator drive node 300 repeatedly executes the following processing in the control cycle (B).
先ず、アクチュエータ駆動ノード300は、操作量生成ノード100から操作量指令値120または故障検出通知230を、センサ500から運転者要求信号200を受信したかどうかを確認する(指令値、故障検出通知受信確認B1)。これらは、制御周期(A)の間隔で送信されるため、制御周期(A)の時間を計測するタイマを用いて操作量指令値120、運転者要求信号200の受信を確認することができる。あるいは、これらを時分割多重アクセス(TDMA)型のネットワークを用いて予め定めたタイムスロットで送受することにより受信を確認することもできる。   First, the actuator drive node 300 confirms whether or not the operation amount command value 120 or the failure detection notification 230 has been received from the operation amount generation node 100 and the driver request signal 200 has been received from the sensor 500 (reception of the command value and failure detection notification). Confirmation B1). Since these are transmitted at intervals of the control cycle (A), reception of the operation amount command value 120 and the driver request signal 200 can be confirmed using a timer that measures the time of the control cycle (A). Alternatively, reception can be confirmed by transmitting and receiving these in a predetermined time slot using a time division multiple access (TDMA) type network.
次に、アクチュエータ駆動ノード300は、前回の制御周期の最後に検出したアクチュエータ400の制動力と、故障検出機能210Cによる診断結果を操作量生成ノード100や他のアクチュエータ駆動ノード300に送信する(応答メッセージ送信B2)。この時、(指令値、故障検出通知受信確認B1)で操作量指令値120を受信していない場合には、操作量指令値未受信を、故障検出通知230を受信した場合には、故障検出通知受信もあわせて通知する。これらは1つの応答メッセージとしてまとめて送信する。   Next, the actuator drive node 300 transmits the braking force of the actuator 400 detected at the end of the previous control cycle and the diagnosis result by the failure detection function 210C to the operation amount generation node 100 and other actuator drive nodes 300 (response) Message transmission B2). At this time, if the operation amount command value 120 is not received in (command value, failure detection notification reception confirmation B1), the operation amount command value is not received, and if the failure detection notification 230 is received, failure detection is performed. Notification is also received at the same time. These are sent together as one response message.
次に、アクチュエータ駆動ノード300は、操作量指令値120の受信有無、故障検出通知230の受信有無、アクチュエータ400および自己の故障有無、および他のアクチュエータ駆動ノード300からの応答メッセージの有無とその内容に基づいて制御プログラムを選択する(制御プログラム選択B3)。制御プログラムは、操作量指令値120に基づいて制動力制御を実行する制御プログラム(X)と、運転者要求信号200に基づいて制動力制御を実行する制御プログラム(Y)と、操作量指令値120および運転者要求信号200のいずれにも関わりなくブレーキを解放する制御プログラム(Z)があり、この中から1つを選択する。   Next, the actuator drive node 300 determines whether or not the operation amount command value 120 has been received, whether or not the failure detection notification 230 has been received, whether or not the actuator 400 and its own have failed, and whether or not there is a response message from another actuator drive node 300. A control program is selected based on (Control program selection B3). The control program includes a control program (X) for executing braking force control based on the operation amount command value 120, a control program (Y) for executing braking force control based on the driver request signal 200, and an operation amount command value. There is a control program (Z) for releasing the brake irrespective of any of 120 and the driver request signal 200, and one of them is selected.
この制御プログラムの選択ルーチン(B3)を、図46のフローチャートを参照して説明する。   The control program selection routine (B3) will be described with reference to the flowchart of FIG.
先ず、自己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の異常発生を、以下の条件で判定する(ステップS1610)。   First, the occurrence of an abnormality in its own actuator drive node 300 or actuator 400 is determined under the following conditions (step S1610).
条件1:自己およびアクチュエータの診断の結果、故障を検出。
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。
Condition 1: A failure is detected as a result of self and actuator diagnosis.
Condition 2: When the failure detection notification 230 is received from the operation amount generation node 100, a response is made if the other two or more actuator drive nodes 300 have not received the failure detection notification 230.
Condition 3: When the failure detection notification 230 is not received from the manipulated variable generation node 100, the response is that the other two or more actuator drive nodes 300 have received the failure detection notification 230.
Condition 4: When the operation amount command value 120 is received from the operation amount generation node 100, a response is made that the other two or more actuator drive nodes 300 have not received the operation amount command value 120.
Condition 5: When the operation amount command value 120 is not received from the operation amount generation node 100, it is replied that the other two or more actuator drive nodes 300 have received the operation amount command value 120.
以上の条件1から条件5のうち、少なくとも1つが成立した場合、自己異常と判断し、制御プログラム(Z)を選択してブレーキを解放する(ステップS1680)。   When at least one of the above conditions 1 to 5 is satisfied, it is determined that there is a self-abnormality, the control program (Z) is selected, and the brake is released (step S1680).
次に、操作量生成ノード100の異常発生を、以下の条件で判定する(ステップS1620)。   Next, occurrence of an abnormality in the operation amount generation node 100 is determined under the following conditions (step S1620).
条件6:操作量生成ノード100から故障検出通知230を受信し、かつ、他の2つ以上の操作量生成ノード100も故障検出通知230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。
Condition 6: A response is received when the failure detection notification 230 is received from the operation amount generation node 100 and the other two or more operation amount generation nodes 100 also receive the failure detection notification 230.
Condition 7: A response is made if the operation amount command value 120 is not received from the operation amount generation node 100, and the other two or more operation amount generation nodes 100 also do not receive the operation amount command value 120.
上記の条件6、条件7のいずれの条件も成立しなかった場合には、操作量生成ノード100は正常と判断し、制御プログラム(X)を選択し(ステップS1660)、操作量指令値120に基づいて制動力制御を実行する。   If neither of the above conditions 6 and 7 is satisfied, the operation amount generation node 100 determines that it is normal, selects the control program (X) (step S1660), and sets the operation amount command value 120 to Based on this, braking force control is executed.
一方、条件6、条件7のうち、少なくとも1つが成立した場合には、操作量生成ノード100は異常と判断し、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の異常発生を、以下の条件で判定する(ステップS1630)。   On the other hand, when at least one of the conditions 6 and 7 is satisfied, the operation amount generation node 100 determines that an abnormality has occurred, and the occurrence of an abnormality in another actuator drive node 300 or the actuator 400 is determined under the following conditions. (Step S1630).
条件8:他のアクチュエータ駆動ノード300が故障を通知。
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。
Condition 8: Another actuator drive node 300 notifies a failure.
Condition 9: Another one actuator drive node 300 does not transmit a response message.
Condition 10: When the failure detection notification 230 is received from the manipulated variable generation node 100, a response is made if only one other actuator drive node 300 has not received the failure detection notification 230.
Condition 11: When the failure detection notification 230 is not received from the manipulated variable generation node 100, only one other actuator drive node 300 responds that the failure detection notification 230 is received.
Condition 12: When the operation amount command value 120 is received from the operation amount generation node 100, it is replied that only one other actuator drive node 300 has not received the operation amount command value 120.
Condition 13: When the operation amount command value 120 is not received from the operation amount generation node 100, only one other actuator drive node 300 responds that the operation amount command value 120 is received.
上記の条件8から条件13のいずれの条件も成立しなかった場合には、他のアクチュエータ駆動ノード300およびアクチュエータ400は正常と判断し、制御プログラム(Y)を選択し(ステップS1670)、運転者要求信号200に基づいて制動力制御を実行する。   If none of the above conditions 8 to 13 is satisfied, it is determined that the other actuator drive node 300 and the actuator 400 are normal, and the control program (Y) is selected (step S1670). Based on the request signal 200, braking force control is executed.
一方、条件8から条件13のうち、少なくとも1つが成立した場合には、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が異常と判断し、ブレーキの片効きを回避するために、後述する制御プログラム選択テーブルを参照し(ステップS1640)、制御プログラム(Y)または(Z)のいずれかを選択する(ステップS1650)。   On the other hand, when at least one of the conditions 8 to 13 is satisfied, the other actuator drive node 300 or the actuator 400 is determined to be abnormal, and a control program selection table to be described later is used in order to avoid one-sided braking. Is selected (step S1640), and the control program (Y) or (Z) is selected (step S1650).
以上説明したように、アクチュエータ駆動ノード300は、条件1から条件13に基づいて自己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の異常、操作量生成ノード100異常、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の異常を判定し、制御プログラムを選択する。   As described above, the actuator drive node 300 has an abnormality in its own actuator drive node 300 or actuator 400, an operation amount generation node 100 abnormality, an abnormality in another actuator drive node 300 or actuator 400 based on conditions 1 to 13. To select a control program.
なお、上記の条件は、車両システムの形態や各々の構成要素の形態によって異なるため、それらに応じた条件を用いてもよい。   In addition, since said conditions differ with the form of a vehicle system or the form of each component, you may use the conditions according to them.
また、操作量生成ノード100からの操作量指令値120や故障検出通知230などの未受信は、直ちに異常と判断するのではなく、2回以上未受信となった時に異常と判断してもよい。この場合、未受信回数を各アクチュエータ駆動ノード300間で交換し、多数決を採るなどして未受信回数を一致させてもよい。   Further, not receiving the operation amount command value 120 or the failure detection notification 230 from the operation amount generating node 100 is not determined to be abnormal immediately, but may be determined to be abnormal when it has not been received twice or more. . In this case, the number of unreceived times may be exchanged between the actuator drive nodes 300, and the number of unreceived times may be matched by taking a majority vote.
図47(a)、(b)は、制御プログラム選択テーブルを示している。
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。
47A and 47B show control program selection tables.
Table (a) selects a control program to brake the vehicle with either the front two-wheel or the rear two-wheel brake when the other actuator drive node 300 or the actuator 400 is abnormal among the four-wheel brakes. To do.
一方、テーブル(b)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、対角線上にある前一輪と後一輪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。   On the other hand, when the other actuator drive node 300 or the actuator 400 is abnormal among the brakes of the four wheels, the table (b) is controlled so as to brake the vehicle with the brakes of the front and rear wheels on the diagonal line. Select the program.
なお、これらのテーブルでは、前二輪または後二輪、あるいは対角線上にある前一輪と後一輪のいずれかのブレーキで車両を制動できない場合には、全アクチュエータ400による制動を解放して運転者が油圧機構を介して車両を制動することを前提としている。   In these tables, when the vehicle cannot be braked with either the front two wheels or the rear two wheels, or one of the front and rear wheels on the diagonal line, the braking by all the actuators 400 is released and the driver can It is assumed that the vehicle is braked via a mechanism.
もちろん、このような場合でも、残りの正常なアクチュエータ400によって車両制動を実行してもよい。   Of course, even in such a case, vehicle braking may be executed by the remaining normal actuator 400.
また、油圧機構によるバックアップが無い場合には、前二輪または後二輪、あるいは対角線上にある前一輪と後一輪のいずれかのブレーキで車両を制動できない場合でも、残りの正常なアクチュエータ400によって車両制動を実行する必要がある。これら場合には内燃機関の回転数を制御して車両の速度を下げることにより、ブレーキの片効きによる影響を抑えるようにすることが望ましい。   Further, when there is no backup by the hydraulic mechanism, even if the vehicle cannot be braked with either the front two wheels or the rear two wheels, or one of the front and rear wheels on the diagonal line, the remaining normal actuator 400 can brake the vehicle. Need to run. In these cases, it is desirable to suppress the effect of one-sided braking by controlling the rotational speed of the internal combustion engine to reduce the vehicle speed.
制御プログラム選択が完了すると、図45を用いた説明に戻り、制動力の演算を行ってブレーキ制御を実行し(B4)、その後、実際の制動力の取り込みと故障情報収集を行う(B5)。   When the control program selection is completed, the description returns to the description using FIG. 45, the braking force is calculated and the brake control is executed (B4), and then the actual braking force is taken in and the failure information is collected (B5).
図48は、ブレーキ制御の開始時期における操作量生成ノード100およびアクチュエータ駆動ノード300の動作を示すタイムチャートである。横軸は左から右に向かって時間の経過を示している。   FIG. 48 is a time chart showing operations of the operation amount generation node 100 and the actuator drive node 300 at the start time of the brake control. The horizontal axis shows the passage of time from left to right.
先ず、操作量生成ノード100は、運転者によるブレーキペダルの踏み込みを検出すると、四輪のアクチュエータ駆動ノード300に制動開始通知を送信する(1810)。   First, when the operation amount generation node 100 detects the depression of the brake pedal by the driver, the operation amount generation node 100 transmits a brake start notification to the four-wheel actuator drive node 300 (1810).
各アクチュエータ駆動ノード300は、制動開始通知を受信すると、故障検出機能210Cを用いて自己の故障診断およびアクチュエータ400の故障診断を実行し(1820)、診断結果を応答メッセージによって操作量生成ノード100に送信する(1830)。なお、各アクチュエータ駆動ノード300は、他の診断結果を互いに受信する。   Upon receiving the braking start notification, each actuator drive node 300 executes its own failure diagnosis and failure diagnosis of the actuator 400 using the failure detection function 210C (1820), and the diagnosis result is sent to the operation amount generation node 100 by a response message. Transmit (1830). Each actuator drive node 300 receives other diagnosis results from each other.
操作量生成ノード100は、各アクチュエータ駆動ノード300の診断結果を受信して、故障ノードの有無および故障ノードの位置に応じて制動制御すべき車輪を選択する(1840)。なお、アクチュエータ駆動ノード300が診断結果を送信しなかった場合には、該当するノードは故障しているものとみなす。あるいは、制動開始通知を再度送信してアクチュエータ駆動ノード300からの診断結果送信を1回ないし複数回試みてもよい。   The manipulated variable generation node 100 receives the diagnosis result of each actuator drive node 300 and selects a wheel to be brake controlled in accordance with the presence / absence of the failure node and the position of the failure node (1840). In addition, when the actuator drive node 300 does not transmit a diagnosis result, it is considered that the corresponding node is faulty. Alternatively, the brake start notification may be transmitted again and the diagnosis result transmission from the actuator drive node 300 may be attempted once or a plurality of times.
操作量生成ノード100は、制動制御すべき車輪に対する目標操作量を演算し(1850)、対象となるアクチュエータ駆動ノード300に操作量指令値120を送信する(1860)。   The operation amount generation node 100 calculates a target operation amount for the wheel to be brake controlled (1850), and transmits an operation amount command value 120 to the target actuator drive node 300 (1860).
各アクチュエータ駆動ノード300は、操作量指令値120を受信すると制動力制御の目標値を更新してアクチュエータ400の制動力制御を実行する(1870)。   Upon receiving the operation amount command value 120, each actuator drive node 300 updates the target value of the braking force control and executes the braking force control of the actuator 400 (1870).
また、各アクチュエータ駆動ノード300は、一定の周期でアクチュエータ400の制動力の検出と故障検出機能210Cによる定期的な診断結果を応答メッセージによって操作量生成ノード100に送信する(1880)。この時も、各アクチュエータ駆動ノード300は他の診断結果を互いに受信する。   Further, each actuator drive node 300 transmits the detection result of the braking force of the actuator 400 and the periodic diagnosis result by the failure detection function 210C to the operation amount generation node 100 by a response message at a constant cycle (1880). Also at this time, the actuator drive nodes 300 receive other diagnosis results from each other.
図49は、ブレーキ制御中における操作量生成ノード100およびアクチュエータ駆動ノード300の動作を示すタイムチャートである。横軸は左から右に向かって時間の経過を示している。   FIG. 49 is a time chart showing operations of the operation amount generation node 100 and the actuator drive node 300 during brake control. The horizontal axis shows the passage of time from left to right.
操作量生成ノード100は、制御周期(A)毎に以下の処理を実行する。
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)。
The operation amount generation node 100 executes the following process for each control cycle (A).
First, the operation amount generation node 100 receives a response message from each actuator drive node 300 (1910), and refers to the failure diagnosis result of each actuator drive node 300 included in the response message, to each actuator drive node. The presence / absence of abnormality of the actuator 300 and the actuator 400 and the abnormality location are confirmed, and each actuator drive node 300 to be brake-controlled is selected (1920).
次に、操作量生成ノード100は、制動制御すべき車輪に対する目標値操作量を演算し(1930)、対象となるアクチュエータ駆動ノード300に操作量指令値120を送信する(1940)。   Next, the operation amount generation node 100 calculates a target value operation amount for the wheel to be brake controlled (1930), and transmits an operation amount command value 120 to the target actuator drive node 300 (1940).
なお、図49では、操作量生成ノード100が運転者によるブレーキペダルの踏み込みを検出して四輪のアクチュエータ駆動ノード300に制動開始通知を送信することによってブレーキ制御を開始しているが、運転者によるブレーキペダルの踏み込みの有無を運転者の要求量の差異とすれば、運転者によるブレーキペダルの踏み込みの有無に関係なく、操作量生成ノード100が常に図49に示したように制御周期(A)で一連の処理を繰り返し実行することができる。   In FIG. 49, the operation amount generation node 100 detects the depression of the brake pedal by the driver and transmits a brake start notification to the four-wheel actuator drive node 300, but starts the brake control. If the difference in the required amount of the driver is determined by whether or not the brake pedal is depressed by the driver, the operation amount generation node 100 always controls the control cycle (A) regardless of whether or not the driver depresses the brake pedal. ) Can repeatedly execute a series of processes.
図50は、制動制御を実行する車輪を選択するためのフローチャートである。
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)。
FIG. 50 is a flowchart for selecting a wheel for executing the braking control.
First, the operation amount generation node 100 determines the occurrence of its own abnormality under the following conditions (step S2010).
条件1:自己の故障検出機能210Bによる診断の結果、故障を検出。
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。
Condition 1: A failure is detected as a result of diagnosis by the own failure detection function 210B.
Condition 2: Response messages from three or more actuator drive nodes 300 are not received.
上記の条件1、条件2のうち、少なくとも1つが成立した場合には、操作量生成ノード100は異常と判断し、アクチュエータ駆動ノード300に故障検出通知230を送信すると共に(ステップS2040)、操作量指令値120の送信を停止する(ステップS2050)。   When at least one of the above conditions 1 and 2 is satisfied, the operation amount generation node 100 determines that the operation is abnormal, and transmits a failure detection notification 230 to the actuator drive node 300 (step S2040). Transmission of command value 120 is stopped (step S2050).
一方、条件1、条件2のいずれの条件も成立しなかった場合には、操作量生成ノード100は正常と判断し、アクチュエータ駆動ノード300またはアクチュエータ400の異常発生を、以下の条件で判定する(ステップS2020)。   On the other hand, when neither the condition 1 nor the condition 2 is satisfied, the operation amount generation node 100 is determined to be normal, and occurrence of an abnormality in the actuator drive node 300 or the actuator 400 is determined under the following conditions ( Step S2020).
条件3:アクチュエータ駆動ノード300から故障検出通知を受信。
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。
Condition 3: A failure detection notification is received from the actuator drive node 300.
Condition 4: Response messages from two or less actuator drive nodes 300 have not been received.
上記の条件3および条件4のいずれの条件も成立しなかった場合には、全てのアクチュエータ駆動ノード300およびアクチュエータ400は正常と判断し、四輪全ての制動力制御を実行する(ステップS2070)。   If neither of the above conditions 3 and 4 is satisfied, it is determined that all actuator drive nodes 300 and actuators 400 are normal, and the braking force control for all four wheels is executed (step S2070).
これに対し、条件3または条件4のうち、いずれか1つが成立した場合、アクチュエータ駆動ノード300またはアクチュエータ400が異常と判断し、ブレーキの片効きを回避するために、後述する制動車輪選択テーブルを参照し(2030)、選択した車輪による制動力制御を実行する(ステップS2060)。   On the other hand, when any one of the conditions 3 and 4 is satisfied, the actuator drive node 300 or the actuator 400 determines that an abnormality has occurred, and a braking wheel selection table, which will be described later, is used in order to avoid one-sided braking. Referring to (2030), the braking force control by the selected wheel is executed (step S2060).
以上、説明したように、操作量生成ノード100は、条件1から条件4に基づいて自己の異常、アクチュエータ駆動ノード300またはアクチュエータ400の異常を判定し、自己が正常であれば、正常なアクチュエータ駆動ノード300を用いてブレーキの片効きを回避するよう制動制御を実行し、自己が異常であれば、自ら制動制御を停止し、アクチュエータ駆動ノード300による自律的な制動制御に移行させる。   As described above, the operation amount generation node 100 determines its own abnormality and the abnormality of the actuator drive node 300 or the actuator 400 based on the conditions 1 to 4, and if the operation amount generation node 100 is normal, normal operation of the actuator is performed. The brake control is executed using the node 300 so as to avoid the one-side effect of the brake. If the brake control itself is abnormal, the brake control is stopped by itself and the control is shifted to the autonomous brake control by the actuator drive node 300.
なお、上記の条件は、車両システムの形態や各々の構成要素の形態によって異なるため、それらに応じた条件を用いてもよい。また、アクチュエータ駆動ノード300からの応答メッセージの未受信は、直ちに異常と判断するのではなく、2回以上未受信となった時に異常と判断してもよい。   In addition, since said conditions differ with the form of a vehicle system or the form of each component, you may use the conditions according to them. In addition, if the response message from the actuator drive node 300 is not received, it is not determined immediately that the response message is abnormal, but may be determined as abnormal when the response message is not received twice or more.
図51(a)、(b)は、制動車輪選択テーブルを示している。
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。
51A and 51B show a braking wheel selection table.
The table (a) selects a braking wheel so as to brake the vehicle with either the front two-wheel or the rear two-wheel brake when the actuator drive node 300 or the actuator 400 is abnormal among the four-wheel brakes. It is.
テーブル(b)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、対角線上にある前一輪と後一輪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。   In the table (b), when the other actuator drive node 300 or the actuator 400 among the four-wheel brakes is abnormal, the table (b) sets the braking wheels so as to brake the vehicle with the brakes of the front and rear wheels on the diagonal line. To choose.
なお、これらのテーブルに示していないが、前二輪または後二輪、あるいは対角線上にある前一輪と後一輪のいずれかのブレーキで車両を制動できない場合には、操作量生成ノード100は、全アクチュエータ400の制動を解放するよう操作量指令120を演算し、運転者が油圧を介して車両を制動することを前提としている。   Although not shown in these tables, if the vehicle cannot be braked with either the front two wheels or the rear two wheels, or one of the front and rear wheels on the diagonal line, the operation amount generation node 100 is set to It is assumed that the operation amount command 120 is calculated so as to release 400 braking, and the driver brakes the vehicle via hydraulic pressure.
もちろん、このような場合でも、残りの正常なアクチュエータ400によって車両制動を実行するよう操作量指令120を演算してもよい。   Of course, even in such a case, the operation amount command 120 may be calculated so that vehicle braking is executed by the remaining normal actuator 400.
また、油圧によるバックアップ機構が無い場合には、前二輪または後二輪、あるいは対角線上にある前一輪と後一輪のいずれかのブレーキで車両を制動できない場合でも、残りの正常なアクチュエータ400によって車両制動を実行する必要がある。これら場合には内燃機関の回転数を制御して車両の速度を下げることにより、ブレーキの片効きによる影響を抑えるようにすることが望ましい。   Further, when there is no hydraulic back-up mechanism, even if the vehicle cannot be braked with either the front two wheels or the rear two wheels, or one of the front and rear wheels on the diagonal line, the remaining normal actuator 400 can brake the vehicle. Need to run. In these cases, it is desirable to suppress the effect of one-sided braking by controlling the rotational speed of the internal combustion engine to reduce the vehicle speed.
図52は、ブレーキ制御の開始時期において、左後輪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が故障した場合の操作量生成ノード100およびアクチュエータ駆動ノード300の動作を示すタイムチャートである。横軸は左から右に向かって時間の経過を示している。   FIG. 52 is a time chart showing the operations of the operation amount generation node 100 and the actuator drive node 300 when the left rear wheel actuator drive node 300 or the actuator 400 breaks down at the start timing of the brake control. The horizontal axis shows the passage of time from left to right.
なお、本タイムチャートでは、操作量生成ノード100は、図51に示した制動車輪選択テーブル(a)に基づいて制動力制御を実行する車輪を選択するものとしている。   In the time chart, the operation amount generation node 100 selects a wheel for executing the braking force control based on the braking wheel selection table (a) shown in FIG.
先ず、操作量生成ノード100は、運転者によるブレーキペダルの踏み込みを検出すると、四輪のアクチュエータ駆動ノード300に制動開始通知を送信する(2210)。   First, when the operation amount generation node 100 detects that the driver depresses the brake pedal, the operation amount generation node 100 transmits a brake start notification to the four-wheel actuator drive node 300 (2210).
各アクチュエータ駆動ノード300は、制動開始通知を受信すると、故障検出機能210Cを用いて自己の故障診断およびアクチュエータ400の故障診断を実行し(2220)、診断結果を応答メッセージによって操作量生成ノード100に送信する(2230)。この時、左後輪のアクチュエータ駆動ノード300は、故障を検出したことを応答メッセージによって操作量生成ノード100に報せる。なお、各アクチュエータ駆動ノード300は他の診断結果を互いに受信する。   Upon receiving the brake start notification, each actuator drive node 300 executes its own failure diagnosis and failure diagnosis of the actuator 400 using the failure detection function 210C (2220), and the diagnosis result is sent to the operation amount generation node 100 by a response message. Transmit (2230). At this time, the actuator drive node 300 for the left rear wheel can notify the operation amount generation node 100 that a failure has been detected by a response message. Each actuator driving node 300 receives other diagnostic results from each other.
操作量生成ノード100は、各アクチュエータ駆動ノード300の診断結果を受信して、左後輪のアクチュエータ駆動ノード300が故障したことを検出し、前二輪で制動制御を実行するよう車輪を選択する(2240)。   The operation amount generation node 100 receives the diagnosis result of each actuator drive node 300, detects that the actuator drive node 300 of the left rear wheel has failed, and selects a wheel to execute braking control on the front two wheels ( 2240).
操作量生成ノード100は、前二輪に対する目標操作量を演算し(2250)、前二輪のアクチュエータ駆動ノード300に操作量指令値120を送信すると共に、後二輪のアクチュエータ駆動ノード300に対しては制動力を解放する操作量指令値120を送信する(2260)。   The operation amount generation node 100 calculates a target operation amount for the front two wheels (2250), transmits an operation amount command value 120 to the actuator drive node 300 for the front two wheels, and controls the actuator drive node 300 for the rear two wheels. An operation amount command value 120 for releasing the power is transmitted (2260).
前二輪のアクチュエータ駆動ノード300は、操作量指令値120を受信すると、制動力制御の目標値を更新してアクチュエータ400の制動力制御を実行する。また、右後輪のアクチュエータ駆動ノード300は、操作量指令値120を受信すると制動力制御の目標値を更新してアクチュエータ400の制動力制御を実行するが、操作量指令値120が制動力を解放する値であるため、実際には制動力を発生しない。   Upon receipt of the operation amount command value 120, the actuator driving node 300 for the front two wheels updates the target value of the braking force control and executes the braking force control of the actuator 400. Also, when the actuator drive node 300 for the right rear wheel receives the operation amount command value 120, it updates the target value of the braking force control and executes the braking force control of the actuator 400. Since it is a value to be released, no braking force is actually generated.
一方、左後輪のアクチュエータ駆動ノード300は、自己の故障を検出した結果、制御プログラム(Z)を選択するため、制動力を発生しない(2270)。   On the other hand, the actuator drive node 300 for the left rear wheel selects the control program (Z) as a result of detecting its own failure, so that no braking force is generated (2270).
図53は、ブレーキ制御中において左後輪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が故障した場合の操作量生成ノード100およびアクチュエータ駆動ノード300の動作を示すタイムチャートである。横軸は左から右に向かって時間の経過を示している。   FIG. 53 is a time chart showing the operations of the operation amount generation node 100 and the actuator drive node 300 when the actuator drive node 300 or the actuator 400 for the left rear wheel fails during brake control. The horizontal axis shows the passage of time from left to right.
なお、本タイムチャートでは、操作量生成ノード100は、図51に示した制動車輪選択テーブル(a)に基づいて制動力制御を実行する車輪を選択するものとしている。   In the time chart, the operation amount generation node 100 selects a wheel for executing the braking force control based on the braking wheel selection table (a) shown in FIG.
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、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の故障診断結果から、左後輪のアクチュエータ駆動ノード300が故障したことを検出し(2310)、前二輪で制動制御を実行するよう車輪を選択する(2320)。   First, the operation amount generation node 100 receives a response message from each actuator drive node 300, and from the failure diagnosis result of each actuator drive node 300 included in the response message, the actuator drive node 300 of the left rear wheel fails. This is detected (2310), and the wheel is selected to execute the braking control on the front two wheels (2320).
次に、操作量生成ノード100は、制動制御すべき車輪に対する目標操作量を演算し(2330)、前二輪のアクチュエータ駆動ノード300に操作量指令値120を送信すると共に、後二輪のアクチュエータ駆動ノード300に対しては制動力を解放する操作量指令値120を送信する(2240)。   Next, the operation amount generation node 100 calculates a target operation amount for the wheel to be brake controlled (2330), transmits the operation amount command value 120 to the actuator drive node 300 for the front two wheels, and the actuator drive node for the rear two wheels. An operation amount command value 120 for releasing the braking force is transmitted to 300 (2240).
前二輪のアクチュエータ駆動ノード300は、操作量指令値120を受信すると、制動力制御の目標値を更新してアクチュエータ400の制動力制御を実行する。また、右後輪のアクチュエータ駆動ノード300は、操作量指令値120を受信すると、制動力制御の目標値を更新してアクチュエータ400の制動力制御を実行するが、操作量指令値120が制動力を解放する値であるため、実際には制動力を発生しない。   Upon receipt of the operation amount command value 120, the actuator driving node 300 for the front two wheels updates the target value of the braking force control and executes the braking force control of the actuator 400. Further, when the actuator drive node 300 for the right rear wheel receives the operation amount command value 120, it updates the target value of the braking force control and executes the braking force control of the actuator 400. Since it is a value that releases the braking force, no braking force is actually generated.
一方、左後輪のアクチュエータ駆動ノード300は、自己の故障を検出した結果、制御プログラム(Z)を選択するため制動力を発生しない(2270)。   On the other hand, the actuator drive node 300 for the left rear wheel does not generate a braking force to select the control program (Z) as a result of detecting its own failure (2270).
以上、図52および図53を用いて説明したように、いずれか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が故障した場合でも、操作量生成ノード100が正常な前二輪または後二輪のアクチュエータ駆動ノード300を用いて車両を制動するよう、操作量指令値120を生成するので、ブレーキの片効きを回避することができる。   As described above with reference to FIG. 52 and FIG. 53, even when any one of the actuator drive nodes 300 or the actuators 400 fails, the operation amount generation node 100 sets the normal front two-wheel or rear two-wheel actuator drive node 300. Since the operation amount command value 120 is generated so as to brake the vehicle by using the brake, it is possible to avoid one-side effect of the brake.
図54は、ブレーキ制御中において一時的に故障していた左後輪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が回復した場合の操作量生成ノード100およびアクチュエータ駆動ノード300の動作を示すタイムチャートである。横軸は左から右に向かって時間の経過を示している。   FIG. 54 is a time chart showing the operation of the operation amount generation node 100 and the actuator drive node 300 when the left rear wheel actuator drive node 300 or the actuator 400 that has temporarily failed during the brake control is recovered. The horizontal axis shows the passage of time from left to right.
なお、本タイムチャートでは、操作量生成ノード100は、図51に示した制動車輪選択テーブル(a)に基づいて制動力制御を実行する車輪を選択するものとしている。   In the time chart, the operation amount generation node 100 selects a wheel for executing the braking force control based on the braking wheel selection table (a) shown in FIG.
操作量生成ノード100は、左後輪のアクチュエータ駆動ノード300が故障しているため、前二輪で制動制御を実行するよう車輪を選択し、前二輪のアクチュエータ駆動ノード300に操作量指令値120を送信すると共に、後二輪のアクチュエータ駆動ノード300に対しては制動力を解放する操作量指令値120を送信している(2410)。   Since the actuator drive node 300 for the left rear wheel is out of order, the operation amount generation node 100 selects a wheel so as to execute braking control on the front two wheels, and sends an operation amount command value 120 to the actuator drive node 300 for the front two wheels. At the same time, an operation amount command value 120 for releasing the braking force is transmitted to the actuator drive node 300 of the rear two wheels (2410).
各アクチュエータ駆動ノード300は、故障検出機能210Cを用いて自己の故障診断およびアクチュエータ400の故障診断を実行し、診断結果を応答メッセージによって操作量生成ノード100に送信する(2420)。この時、左後輪のアクチュエータ駆動ノード300は故障が回復すると、制御プログラムを(Z)から(X)に切り替え、制動力を解放する操作量指令値120に基づいて制動力を解放状態に維持すると共に、故障が回復したことを応答メッセージによって操作量生成ノード100に報せる。なお、各アクチュエータ駆動ノード300は他の診断結果を互いに受信する。   Each actuator drive node 300 performs its own failure diagnosis and failure diagnosis of the actuator 400 using the failure detection function 210C, and transmits the diagnosis result to the operation amount generation node 100 as a response message (2420). At this time, when the failure is recovered, the actuator drive node 300 for the left rear wheel switches the control program from (Z) to (X) and maintains the braking force in the released state based on the operation amount command value 120 for releasing the braking force. In addition, the fact that the failure has been recovered can be reported to the operation amount generation node 100 by a response message. Each actuator driving node 300 receives other diagnostic results from each other.
操作量生成ノード100は、各アクチュエータ駆動ノード300の診断結果を受信して、左後輪のアクチュエータ駆動ノード300の故障が回復したことを検出し、四輪で制動制御を実行するよう車輪を選択する(2430)。   The operation amount generation node 100 receives the diagnosis result of each actuator drive node 300, detects that the failure of the actuator drive node 300 for the left rear wheel has been recovered, and selects the wheel to execute the braking control on the four wheels. (2430).
操作量生成ノード100は、四輪に対する目標操作量を演算し(2440)、四輪のアクチュエータ駆動ノード300に操作量指令値120を送信する(2450)。   The operation amount generation node 100 calculates the target operation amount for the four wheels (2440), and transmits the operation amount command value 120 to the four-wheel actuator drive node 300 (2450).
前二輪のアクチュエータ駆動ノード300は、操作量指令値120を受信すると、制動力制御の目標値を更新してアクチュエータ400の制動力制御を実行する。また、右後輪のアクチュエータ駆動ノード300も、新たな操作量指令値120を受信すると、制動力制御の目標値を更新してアクチュエータ400の制動力制御を実行する。さらに、左後輪のアクチュエータ駆動ノード300も、新たな操作量指令値120を受信すると、制動力制御の目標値を更新してアクチュエータ400の制動力制御を実行する。   Upon receipt of the operation amount command value 120, the actuator driving node 300 for the front two wheels updates the target value of the braking force control and executes the braking force control of the actuator 400. Further, when the actuator drive node 300 for the right rear wheel receives the new operation amount command value 120, it updates the target value of the braking force control and executes the braking force control of the actuator 400. Further, when the actuator drive node 300 for the left rear wheel receives the new operation amount command value 120, it updates the target value of the braking force control and executes the braking force control of the actuator 400.
以上、図54を用いて説明したように、一時的に故障してい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が回復した場合でも、操作量生成ノード100がアクチュエータ駆動ノード300またはアクチュエータ400の正常/異常に応じて操作量指令値120を生成するので、ブレーキの片効きを発生することなく正常な制御状態に復帰できる。   As described above with reference to FIG. 54, even when the actuator drive node 300 or the actuator 400 that has temporarily failed is recovered, the operation amount generation node 100 makes the actuator drive node 300 or the actuator 400 normal / abnormal. Accordingly, since the operation amount command value 120 is generated, it is possible to return to the normal control state without causing one-side effect of the brake.
図55は、ブレーキ制御中において操作量生成ノード100が故障した場合のアクチュエータ駆動ノード300の動作を示すタイムチャートである。横軸は左から右に向かって時間の経過を示している。   FIG. 55 is a time chart showing the operation of the actuator drive node 300 when the operation amount generation node 100 fails during brake control. The horizontal axis shows the passage of time from left to right.
なお、本タイムチャートでは、アクチュエータ駆動ノード300は、図47に示した制御プログラム選択テーブル(a)に基づいて制御プログラムを選択するものとしている。   In this time chart, the actuator drive node 300 selects a control program based on the control program selection table (a) shown in FIG.
操作量生成ノード100は、故障検出機能210Bによって故障を検出すると、操作量指令値120の送信を停止して、故障検出通知230を送信する(2510)。   When detecting a failure by the failure detection function 210B, the operation amount generation node 100 stops transmitting the operation amount command value 120 and transmits a failure detection notification 230 (2510).
各アクチュエータ駆動ノード300は、故障検出通知230を受信すると、応答メッセージを送信して相互に故障検出通知230の受信を確認し、操作量生成ノード100が異常であると判断する(2520)。   Upon receiving the failure detection notification 230, each actuator drive node 300 transmits a response message to mutually confirm the reception of the failure detection notification 230, and determines that the manipulated variable generation node 100 is abnormal (2520).
各アクチュエータ駆動ノード300は、操作量生成ノード100が異常であると判断すると、制御プログラム(X)を制御プログラム(Y)に切り替え、運転者要求信号200に基づいて制動力制御を実行する。   When determining that the operation amount generation node 100 is abnormal, each actuator drive node 300 switches the control program (X) to the control program (Y), and executes the braking force control based on the driver request signal 200.
以上、図55を用いて説明したように、操作量生成ノード100が故障した場合でも、各アクチュエータ駆動ノード300が相互に操作量生成ノード100の故障発生を確認し、全体で制御プログラムを切り替えて運転者要求信号200を用いて車両を制動するので、車両の制動制御を維持することができる。   As described above with reference to FIG. 55, even when the operation amount generation node 100 fails, the actuator drive nodes 300 mutually confirm that the operation amount generation node 100 has failed and switch the control program as a whole. Since the vehicle is braked using the driver request signal 200, the braking control of the vehicle can be maintained.
図56は、ブレーキ制御中において一時的に故障していた操作量生成ノード100が回復した場合の操作量生成ノード100およびアクチュエータ駆動ノード300の動作を示すタイムチャートである。横軸は左から右に向かって時間の経過を示している。   FIG. 56 is a time chart showing the operations of the operation amount generation node 100 and the actuator drive node 300 when the operation amount generation node 100 that has temporarily failed during the brake control is recovered. The horizontal axis shows the passage of time from left to right.
なお、本タイムチャートでは、アクチュエータ駆動ノード300は、図47に示した制御プログラム選択テーブル(a)に基づいて制御プログラムを選択するものとしている。   In this time chart, the actuator drive node 300 selects a control program based on the control program selection table (a) shown in FIG.
各アクチュエータ駆動ノード300は、操作量生成ノード100が故障しているため、制御プログラム(Y)を用いて、運転者要求信号200に基づいて制動力制御を実行している。     Each actuator drive node 300 executes the braking force control based on the driver request signal 200 using the control program (Y) because the operation amount generation node 100 is out of order.
操作量生成ノード100は、故障が回復すると、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(2610)、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(2620)。   When the failure recovers, the operation amount generation node 100 receives a response message from each actuator drive node 300 (2610), and refers to the failure diagnosis result of each actuator drive node 300 included in the response message for each actuator. The presence / absence and abnormality of drive node 300 and actuator 400 are confirmed, and each actuator drive node 300 to be brake-controlled is selected (2620).
次に、操作量生成ノード100は、制動制御すべき車輪に対する目標値操作量を演算し(2630)、対象となるアクチュエータ駆動ノード300に操作量指令値120を送信する(2640)。なお、操作量生成ノード100は、故障が回復したことをアクチュエータ駆動ノード300に知らしめるために、故障回復通知を合わせて送信してもよい。   Next, the operation amount generation node 100 calculates the target value operation amount for the wheel to be brake controlled (2630), and transmits the operation amount command value 120 to the target actuator drive node 300 (2640). It should be noted that the operation amount generation node 100 may transmit a failure recovery notification together to notify the actuator drive node 300 that the failure has been recovered.
各アクチュエータ駆動ノード300は、操作量指令値120を受信すると、応答メッセージを送信して相互に操作量指令値120の受信を確認し、操作量生成ノード100が正常であると判断する(2650)。この時、故障回復通知の受信をもって操作量生成ノード100が正常であるかどうかを判断するようにしてもよい。   Upon receipt of the operation amount command value 120, each actuator drive node 300 transmits a response message to mutually confirm reception of the operation amount command value 120, and determines that the operation amount generation node 100 is normal (2650). . At this time, it may be determined whether or not the operation amount generation node 100 is normal upon receipt of the failure recovery notification.
各アクチュエータ駆動ノード300は、操作量生成ノード100が正常であると判断すると、制御プログラム(Y)を制御プログラム(X)に切り替えて、操作量指令値120に基づいて制動力制御を実行する。   When determining that the operation amount generation node 100 is normal, each actuator drive node 300 switches the control program (Y) to the control program (X) and executes the braking force control based on the operation amount command value 120.
以上、図56を用いて説明したように、一時的に故障していた操作量生成ノード100が回復した場合でも、各アクチュエータ駆動ノード300が操作量生成ノード100の正常/異常に応じて制御プログラムを切り替えるので、ブレーキの片効きを発生することなく正常な制御状態に復帰できる。   As described above with reference to FIG. 56, even when the operation amount generation node 100 that has temporarily failed is recovered, each actuator drive node 300 can control the control program according to the normality / abnormality of the operation amount generation node 100. Therefore, it is possible to return to a normal control state without generating one-side effect of the brake.
図57は、ブレーキ制御中において操作量生成ノード100と、左後輪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が故障した場合のアクチュエータ駆動ノード300の動作を示すタイムチャートである。横軸は左から右に向かって時間の経過を示している。   FIG. 57 is a time chart showing operations of the operation amount generation node 100 and the actuator drive node 300 when the left rear wheel actuator drive node 300 or the actuator 400 fails during brake control. The horizontal axis shows the passage of time from left to right.
なお、本タイムチャートでは、アクチュエータ駆動ノード300は、図47に示した制御プログラム選択テーブル(a)に基づいて制御プログラムを選択するものとしている。   In this time chart, the actuator drive node 300 selects a control program based on the control program selection table (a) shown in FIG.
操作量生成ノード100は、故障検出機能210Bによって故障を検出すると、操作量指令値120の送信を停止し、故障検出通知230を送信する(2510)。一方、左後輪のアクチュエータ駆動ノード300は、故障検出機能210Bによって故障を検出すると、制御プログラム(X)を制御プログラム(Z)に切り替える。   When the operation amount generation node 100 detects a failure by the failure detection function 210B, the operation amount generation node 100 stops transmitting the operation amount command value 120 and transmits a failure detection notification 230 (2510). On the other hand, when the failure detection function 210B detects a failure, the left rear wheel actuator drive node 300 switches the control program (X) to the control program (Z).
各アクチュエータ駆動ノード300は、故障検出通知230を受信すると、応答メッセージを送信して相互に故障検出通知230の受信を確認する。この時、故障した左後輪のアクチュエータ駆動ノード300は、応答メッセージを用いて故障を検出したことを他のアクチュエータ駆動ノード300に報せる(2720)。   Upon receiving the failure detection notification 230, each actuator drive node 300 transmits a response message and mutually confirms reception of the failure detection notification 230. At this time, the actuator drive node 300 for the left rear wheel that has failed is informed to the other actuator drive node 300 that the failure has been detected using the response message (2720).
これにより、他のアクチュエータ駆動ノード300は、操作量生成ノード100および左後輪のアクチュエータ駆動ノード300が異常であると判断し、制御プログラム選択テーブル(a)に基づいて制御プログラムを選択する。   Accordingly, the other actuator drive node 300 determines that the operation amount generation node 100 and the left rear wheel actuator drive node 300 are abnormal, and selects a control program based on the control program selection table (a).
左右前輪のアクチュエータ駆動ノード300は、制御プログラム(X)を制御プログラム(Y)に切り替えて、運転者要求信号200に基づいて制動力制御を実行する。また、右後輪のアクチュエータ駆動ノード300は制御プログラム(X)を制御プログラム(Z)に切り替えて制動力を解放する。   The left and right front wheel actuator drive nodes 300 switch the control program (X) to the control program (Y) and execute the braking force control based on the driver request signal 200. The right rear wheel actuator drive node 300 switches the control program (X) to the control program (Z) to release the braking force.
以上、図57を用いて説明したように、操作量生成ノード100およびアクチュエータ駆動ノード300が故障した場合でも、各アクチュエータ駆動ノード300が相互に操作量生成ノード100およびアクチュエータ駆動ノード300の故障発生を確認し、故障した各アクチュエータ駆動ノード300の箇所に応じて制御プログラムを切り替え、運転者要求信号200を用いた制動力制御または制動力の解放を適切に実行するので、ブレーキの片効きを回避しながら車両の制動制御を維持することができる。   As described above with reference to FIG. 57, even when the operation amount generation node 100 and the actuator drive node 300 fail, each actuator drive node 300 causes the operation amount generation node 100 and the actuator drive node 300 to malfunction. The control program is switched according to the location of each actuator drive node 300 that has failed, and the braking force control or the release of the braking force using the driver request signal 200 is appropriately executed, so that one-side effect of the brake is avoided. However, the braking control of the vehicle can be maintained.
以上の説明では、ブレーキを例に操作量生成ノード100およびアクチュエータ駆動ノード300の動作を説明したが、本発明はステアリングにも同様に適用できる。   In the above description, the operation of the operation amount generation node 100 and the actuator drive node 300 has been described by taking the brake as an example, but the present invention can be similarly applied to steering.
舵角制御用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の故障が発生した場合には、舵角制御用のアクチュエータ駆動ノード300は、故障検出通知を操作量生成ノード100および他のアクチュエータ駆動ノード300に送信する。   When a failure occurs in the steering angle control actuator drive node 300 or the actuator 400, the steering angle control actuator drive node 300 transmits a failure detection notification to the operation amount generation node 100 and other actuator drive nodes 300. To do.
そして、操作量生成ノード100は、舵角制御用のアクチュエータ駆動ノード300からの故障検出通知を受信すると、舵角制御用のアクチュエータ駆動ノード300およびアクチュエータ400が多重化されていれば、正常な舵角制御用のアクチュエータ駆動ノード300に操作量指令値120を送信して操舵制御を継続することができる。もしくは、ブレーキの右車輪と左車輪の制動力差により車両の回転運動を生じさせるよう、制動制御用のアクチュエータ駆動ノード300に操作量指令値120を送信して操舵制御を継続することもできる。   When the operation amount generation node 100 receives the failure detection notification from the steering angle control actuator driving node 300, if the steering angle control actuator driving node 300 and the actuator 400 are multiplexed, a normal rudder is obtained. Steering control can be continued by transmitting the operation amount command value 120 to the actuator drive node 300 for angle control. Alternatively, it is also possible to continue the steering control by transmitting the operation amount command value 120 to the actuator drive node 300 for brake control so that the rotational movement of the vehicle is caused by the braking force difference between the right wheel and the left wheel of the brake.
一方、操作量生成ノード100の故障が発生した場合には、操作量生成ノード100は、故障検出通知を各アクチュエータ駆動ノード300に送信する。そして、舵角制御用のアクチュエータ駆動ノード300は、センサ500の運転者要求信号200を取り込んで操舵制御を継続することができる。   On the other hand, when a failure occurs in the operation amount generation node 100, the operation amount generation node 100 transmits a failure detection notification to each actuator drive node 300. Then, the steering angle control actuator drive node 300 can take in the driver request signal 200 of the sensor 500 and continue the steering control.
また、舵角制御用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の故障が発生した場合には、制動制御用のアクチュエータ駆動ノード300は、舵角制御用のアクチュエータ駆動ノード300からの故障検出通知を受信するか、または応答メッセージを受信しなかったことから舵角制御用のアクチュエータ駆動ノード300の故障を検出し、センサ500の運転者要求信号200を基に、ブレーキの右車輪と左車輪の制動力差により車両の回転運動を生じさせるよう、応答メッセージを通じて各々の操作量を互いに参照しながら操舵制御を継続することもできる。   When a failure occurs in the steering angle control actuator driving node 300 or the actuator 400, the braking control actuator driving node 300 receives a failure detection notification from the steering angle control actuator driving node 300. Or the failure of the actuator drive node 300 for controlling the steering angle is detected because the response message has not been received, and the braking force difference between the right wheel and the left wheel of the brake is detected based on the driver request signal 200 of the sensor 500. Thus, the steering control can be continued while referring to each operation amount through a response message so as to cause the vehicle to rotate.
以上の説明では、操作量生成ノード100とアクチュエータ駆動ノード300を有した車両制御装置について述べたが、本発明は、図58に示されているように、操作量生成ノード100を用いずに、各アクチュエータ駆動ノード300で車両を制御する車両制御装置にも有効である。   In the above description, the vehicle control device having the operation amount generation node 100 and the actuator drive node 300 has been described, but the present invention does not use the operation amount generation node 100 as shown in FIG. The present invention is also effective for a vehicle control apparatus that controls a vehicle with each actuator drive node 300.
本実施形態による車両制御装置におけるアクチュエータ駆動ノード300は、制御プログラム(Y)または制御プログラム(Z)の何れかを選択してアクチュエータ400を制御するが、この制御プログラムの選択は、車両制御装置の上述の実施形態において、操作量生成ノード100が故障した場合と同じである。   The actuator drive node 300 in the vehicle control apparatus according to the present embodiment selects either the control program (Y) or the control program (Z) to control the actuator 400. This control program is selected by the vehicle control apparatus. In the embodiment described above, this is the same as when the operation amount generation node 100 fails.
これにより、独立して動作するアクチュエータ駆動ノード300が相互に協調しながらアクチュエータ400を制御することにより、操作量生成ノード100が無い場合でも、安全な車両制御装置を実現することができる。   As a result, the actuator drive node 300 that operates independently controls the actuator 400 while cooperating with each other, so that a safe vehicle control device can be realized even when the operation amount generation node 100 is not provided.
(第9の実施形態)
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。
(Ninth embodiment)
Next, a ninth embodiment of the vehicle control apparatus of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 58 shows a basic configuration of the vehicle control device in the ninth embodiment. The vehicle control device includes a sensor 500 that detects a driver's request, an actuator 400, an operation amount generation node 100, and an actuator drive node 300.
この中で、運転者の要求を検出するセンサ500、操作量生成ノード100、およびアクチュエータ駆動ノード300は、それぞれ故障検出機能210A、210B、210Cを備えている。アクチュエータ駆動ノード300の故障検出機能210Cは、自己診断機能だけでなく、アクチュエータ400の故障を検出する機能も備えている。   Among these, the sensor 500 that detects the driver's request, the operation amount generation node 100, and the actuator drive node 300 include failure detection functions 210A, 210B, and 210C, respectively. The failure detection function 210C of the actuator drive node 300 has not only a self-diagnosis function but also a function of detecting a failure of the actuator 400.
操作量生成ノード100は、運転者の要求信号200および車両状態信号201に基づいて操作量指令値120を演算する。この操作量指令値120を受けて、アクチュエータ駆動ノード300は、アクチュエータ400を制御し、車両の駆動、操舵、制動等が実行される。   The operation amount generation node 100 calculates an operation amount command value 120 based on the driver's request signal 200 and the vehicle state signal 201. In response to this operation amount command value 120, the actuator drive node 300 controls the actuator 400 to execute driving, steering, braking, etc. of the vehicle.
故障検出機能210A、210B、210Cは、ノード内またはアクチュエータ400の故障を検出した場合には、ノード外部に、自分が故障状態であることを知らせるための故障検出通知230を出力する。故障検出機能を備えるノードは全て、故障状態のときは、この故障検出通知230を出力する以外は、外部への出力を停止する、つまりフェールサイレントとなるように構成されている。   When the failure detection function 210A, 210B, 210C detects a failure in the node or the actuator 400, the failure detection function 210A, 210B, 210C outputs a failure detection notification 230 for notifying that it is in a failure state to the outside of the node. All nodes having a failure detection function are configured to stop output to the outside, that is, fail silent, except for outputting this failure detection notification 230 in a failure state.
また、各ノードはデータ受信テーブル9100を備えている。ここでは説明を省略しているが、同様にデータ送信テーブルをも備えている。送信テーブルへ格納したデータはシステムであらかじめ決められた周期で他ノードへ出力される。また、逆に他のノードから受信したデータは一時的にデータ受信テーブルに格納され、ノードの制御周期にあわせて読み出され利用される。   Each node includes a data reception table 9100. Although explanation is omitted here, a data transmission table is also provided. The data stored in the transmission table is output to other nodes at a cycle predetermined by the system. Conversely, data received from other nodes is temporarily stored in a data reception table, and is read out and used in accordance with the control cycle of the node.
各ノードの接続は図59に示したような信号線による接続以外に、共通の通信路を時分割で使用するバス構成やネットワーク構成をとることも可能である。この実施例では、ひとつのノードから出力したデータを複数のノードで受信できるとする。各故障検出機能210A、210B、210Cは、このデータ受信テーブルの内容に従い、他ノードの状態を推定し、また、その推定結果を複数ノードへレポートする機能も有する。   Each node can be connected in a bus configuration or network configuration in which a common communication path is used in a time-sharing manner in addition to the signal line connection shown in FIG. In this embodiment, it is assumed that data output from one node can be received by a plurality of nodes. Each failure detection function 210A, 210B, 210C has a function of estimating the state of another node according to the contents of this data reception table and reporting the estimation result to a plurality of nodes.
図60は、データ受信テーブル9100の具体例を記載したものである。送信元、更には送信事象を区別するメッセージ番号フィールド9101を有する。これは実際のフィールドでもよいし、メッセージにあらかじめ割り当てられた特定のアドレスであって、実態のフィールドが無くてもよい。   FIG. 60 shows a specific example of the data reception table 9100. A message number field 9101 for distinguishing a transmission source and a transmission event is included. This may be an actual field, or may be a specific address pre-assigned to a message and no actual field.
データ受信テーブル9100のその他のフィールドには、当該メッセージの有効性を示す有効フィールド9102、当該メッセージ発信時刻を記録する時刻フィールド9103、メッセージデータフィールド9104、故障投票フィールド9105がある。   Other fields of the data reception table 9100 include a validity field 9102 indicating the validity of the message, a time field 9103 for recording the message transmission time, a message data field 9104, and a failure vote field 9105.
各ノードから出力されるメッセージにはこれらの情報を含み、受信ノードにおいてあらかじめ決められたフィールド区分でテーブルに格納される。   The message output from each node includes such information, and is stored in the table in the field division predetermined in the receiving node.
尚、当該ノードで必要としないメッセージは格納する必要がないため、図60におけるメッセージ番号(No.2)の如く、当初から有効フィールドを無効(0)にしておくことができる。一方で、制御には不要であるが、単純に信号監視のためだけに有効にしておくこともできる。もちろん、各ノードからの故障検出通知230がある場合はデータフィールドに反映され、有効かどうかの判定を行うことができる。   Since it is not necessary to store a message that is not required by the node, the valid field can be invalidated (0) from the beginning as shown in the message number (No. 2) in FIG. On the other hand, although it is not necessary for the control, it can be made effective only for signal monitoring. Of course, if there is a failure detection notification 230 from each node, it is reflected in the data field, and it can be determined whether it is valid.
図61を用いて他ノードの故障診断方法を説明する。ここでは、操作量生成ノードが故障したケースを示しているが、それ以外のノードに関しても同様である。   A fault diagnosis method for another node will be described with reference to FIG. Here, a case where the operation amount generation node has failed is shown, but the same applies to other nodes.
まず、操作量生成ノードに対応するメッセージ番号フィールドを取り出す(ステップS2110)。このフィールドがアドレスである実施例の場合には、当該アドレスにアクセスすることで目的が達せられる。   First, a message number field corresponding to the operation amount generation node is extracted (step S2110). In the embodiment in which this field is an address, the purpose is achieved by accessing the address.
次に、データ受信テーブル9100の有効フィールド9102を参照し、有効、かつ、時刻フィールド9103が更新されていれば、操作量生成ノードからのデータ9104を使用して制御する。ここで、更新されているかどうかは、例えば、自ノードが持つ時刻情報(now)と各メッセージの時刻フィールド(time)9103との差があらかじめ定められた一定値(limit)以内かどうかで判定する(ステップS2120)。   Next, the valid field 9102 of the data reception table 9100 is referenced, and if valid and the time field 9103 has been updated, control is performed using the data 9104 from the operation amount generation node. Here, whether or not it is updated is determined, for example, based on whether or not the difference between the time information (now) of the own node and the time field (time) 9103 of each message is within a predetermined fixed value (limit). (Step S2120).
図60に戻って説明すると、ノード5のメッセージに含まれる時刻が他のノードより古く、差分50以上になっている。これをもとに作動していないと判定する。これらの方法により有効でないと判定した場合には、操作量生成ノードが正常に作動していないことを示しており、それ以外のノードから送信された情報を用いて制御を行う(ステップS2140)。これに対し、有効であると判定した場合には、操作量生成ノードから送信された情報を用いて制御を行う(ステップS2130)。   Returning to FIG. 60, the time included in the message of the node 5 is older than the other nodes, and the difference is 50 or more. Based on this, it is determined that it is not operating. If it is determined that these methods are not effective, it indicates that the operation amount generation node is not operating normally, and control is performed using information transmitted from other nodes (step S2140). On the other hand, when it determines with it being effective, it controls using the information transmitted from the operation amount production | generation node (step S2130).
その後、判定結果を他ノードへ通知するために故障投票出力を行う(ステップS2150)。これは故障投票フィールドとして格納されるものである。データ受信テーブル9100の故障投票フィールド9105は、2進数で表現してあり、左から順にメッセージ番号に対応付けられている。図60の例ではノード5を除く有効なノードは全てノード5が故障している(vote=1)と判定している。   Thereafter, in order to notify the determination result to another node, a failure vote output is performed (step S2150). This is stored as a failure vote field. The failure voting field 9105 of the data reception table 9100 is expressed in binary numbers and is associated with message numbers in order from the left. In the example of FIG. 60, it is determined that all the valid nodes except the node 5 are faulty (vote = 1).
ノード5だけは自身が正常(vote=0)という出力を出しているが、定められたアルゴリズム、例えば多数決によってノード5は無効と認定し、有効フィールドを無効化する(ステップS2160、ステップS2170)。   Only the node 5 itself outputs an output of normal (vote = 0), but the node 5 is recognized as invalid by a predetermined algorithm, for example, majority vote, and the valid field is invalidated (steps S2160 and S2170).
尚、作動しなくなったノードが復活する場合、例えば、不具合の解消、自動リセット等により実現するが、その場合も他ノードによる観測結果に基づく投票によって復活を決定付けられる。   Note that, when a node that has become inoperable is restored, it is realized by, for example, eliminating a problem, automatic resetting, or the like. In this case as well, the restoration can be determined by voting based on observation results by other nodes.
これにより、制御にかかわる全ノードが同時にノード5を受け入れることができ、システムの部分ごとに制御方法が異なる状況の発生を避けることができる。   As a result, all the nodes involved in the control can simultaneously accept the node 5, and the occurrence of a situation in which the control method differs for each part of the system can be avoided.
尚、復活の場合の投票アルゴリズムは、故障認定のアルゴリズムと異なる方法を選択することも可能であり、たとえば、全ノード一致で復活を認めることもできる。尚、故障投票を行い、システムで状態を共有するために、アクチュエータノードであっても出力処理を行っている。   Note that the voting algorithm in the case of resurrection can select a method different from the failure recognition algorithm. For example, the resurrection can be recognized by matching all nodes. In addition, in order to perform failure voting and share the state in the system, even the actuator node performs output processing.
以上、この実施形態は、上記に限るものではなく、様々な形で実施することができる。例えば、制御指令を生成する指令コントローラは、必ずしも1つに集中させる必要はなく、複数個の指令コントローラで構成されていてもよい。   As described above, this embodiment is not limited to the above, and can be implemented in various forms. For example, the command controllers that generate the control commands do not necessarily have to be concentrated on one, and may be composed of a plurality of command controllers.
図62に示すように、ハンドル角度センサ3000−2の情報を取り込んでハンドル角度情報D3000をネットワークに出力するセンサコントローラ3000−1と、ブレーキペダル位置センサ3001−2の情報を取り込んでブレーキペダル踏込み量の情報D3001をネットワークに出力するセンサコントローラ3001−1と、舵角制御電動モータ3002−2を動作させるアクチュエータコントローラ3002−1と、電動ブレーキキャリパを動作させるアクチュエータコントローラ3003−1と、統合コントローラA(3010−1)と、統合コントローラB(3010−2)とが、車内ネットワークN3000で接続されている構成でもよい。   As shown in FIG. 62, the sensor controller 3000-1 that takes in the information of the handle angle sensor 3000-2 and outputs the handle angle information D3000 to the network, and the information of the brake pedal position sensor 3001-2 takes in the brake pedal depression amount. Sensor controller 3001-1 for outputting the information D3001 to the network, actuator controller 3002-1 for operating the steering angle control electric motor 3002-2, actuator controller 3003-1 for operating the electric brake caliper, and integrated controller A ( 3010-1) and the integrated controller B (3010-2) may be connected by an in-vehicle network N3000.
このような構成を取ることによって、目標制動力D3010−2を計算する指令コントローラ3010−2と、目標舵角D3010−1を計算する指令コントローラ3010−1との配置を物理的に離すことによって、統合制御機能が全て失われる確立を低減することが可能になる。   By taking such a configuration, by physically separating the arrangement of the command controller 3010-2 that calculates the target braking force D3010-2 and the command controller 3010-1 that calculates the target steering angle D3010-1, It is possible to reduce the probability that all integrated control functions are lost.
本発明による車両制御装置は、次のような効果を奏する。
(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。
The vehicle control device according to the present invention has the following effects.
(1) Even when the vehicle motion integrated control means cannot be used, communication between the driver's steering means and the vehicle control means becomes possible, and the vehicle control can be executed according to the driver's intention.
(2) In the vehicle control device, when a failure occurs in any one of the nodes, a normal node switches the control based on the failure detection notification transmitted by the node in which the failure has occurred, so that an error occurs in the entire system. Since backup can be performed, a sufficiently reliable vehicle control device can be realized at low cost without increasing the redundancy of individual nodes more than necessary.
(3) By correcting the operation amount by the driver with the correction amount generated by the correction generation node, it is possible to obtain appropriate steering operation and brake operation as a result, and the vehicle can be stabilized.
(4) When the correction amount generation node fails, the function can be degenerated and the operation as operated by the driver can be performed without the correction amount.
(5) Whereas advanced information processing is required to generate a correction amount. Operation amount generation is relatively simple information processing. Therefore, the correction amount generation node is required to have an operation with a small number of parts as compared with the operation amount generation node 10 and an operation frequency that is high due to an increase in the operation frequency. As a result, the correction amount generation node 20 has a higher failure rate than the operation amount generation node. Therefore, the effect of the present invention for avoiding the influence due to the failure of the correction amount generation node having a higher failure rate is particularly great.
(6) Even when the operation amount generation node fails, the actuator drive node detects an abnormality of the operation amount generation node and switches the control program to continue the vehicle control, so that the operation amount generation node need not be multiplexed. Thus, a safe and low-cost vehicle control device can be realized.
(7) Since an abnormality is detected between the actuator drive nodes and the control program is switched to an appropriate control program, for example, dangerous vehicle motion such as one-sided braking can be avoided, and even when the operation amount generation node fails Safe vehicle control can be maintained.
本発明による車両制御装置の第1の実施形態の基本的構成を示すブロック図。The block diagram which shows the basic composition of 1st Embodiment of the vehicle control apparatus by this invention. (a)、(b)は、各々、第1の実施形態による車両制御装置における通信データフローの具体例を示すデータフロー図。(A), (b) is a data flow figure which shows the specific example of the communication data flow in the vehicle control apparatus by 1st Embodiment, respectively. 第1の実施形態による車両制御装置を適用された車両の概要図。1 is a schematic diagram of a vehicle to which a vehicle control device according to a first embodiment is applied. 第1の実施形態による車両制御装置の車両運動統合制御ECUの制御ブロック図。The control block diagram of vehicle motion integrated control ECU of the vehicle control apparatus by 1st Embodiment. 車両運動状態量を示す説明図。Explanatory drawing which shows a vehicle movement state amount. 車両運動統合制御ECUの車両状態推定部による車両状態推定処理フローを示すローチャート。The flowchart which shows the vehicle state estimation process flow by the vehicle state estimation part of vehicle motion integrated control ECU. 車両運動統合制御ECUの目標状態演算部による目標状態演算処理フローを示すフローチャート。The flowchart which shows the target state calculation process flow by the target state calculating part of vehicle motion integrated control ECU. 車体操作ベクトル・操作モーメントを示す説明図。Explanatory drawing which shows a vehicle body operation vector and an operation moment. 車両運動統合制御ECUの操作量演算部による操作量演算処理フローを示すフローチャート。The flowchart which shows the operation amount calculation process flow by the operation amount calculation part of vehicle motion integrated control ECU. 車体操作のタイヤベクトルを示す説明図。Explanatory drawing which shows the tire vector of vehicle body operation. (a)、(b)は操作量振り分け処理を示す概要図。(A), (b) is a schematic diagram which shows an operation amount distribution process. 第1の実施形態による車両制御装置のDBW系統合制御ECUの制御ブロック図。The control block diagram of DBW type | system | group integrated control ECU of the vehicle control apparatus by 1st Embodiment. 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(第2の実施形態)を示すブロック図。The block diagram which shows the autonomous distributed control platform (2nd Embodiment) for the next generation vehicle integrated vehicle control apparatus to which the vehicle control apparatus by this invention is applied. (a)、(b)は自律分散制御プラットフォームのデータフィールドの概要を示すブロック図。(A), (b) is a block diagram which shows the outline | summary of the data field of an autonomous distributed control platform. 分散制御プラットフォームの自律的動作の概要を示すブロック図である。車両運動状態量の概要図。It is a block diagram which shows the outline | summary of the autonomous operation | movement of a distributed control platform. The schematic diagram of a vehicle movement state amount. 自律的監視の概要を示すブロック図。The block diagram which shows the outline | summary of autonomous monitoring. アクチュエータノードの動作フローを示す図。The figure which shows the operation | movement flow of an actuator node. (a)、(b)はXBW車両制御装置の構成例を示すブロック図。(A), (b) is a block diagram which shows the structural example of a XBW vehicle control apparatus. 本発明による車両制御装置の第2の実施形態の基本構成を示すブロック図。The block diagram which shows the basic composition of 2nd Embodiment of the vehicle control apparatus by this invention. 操作量生成ノードの機能を示すブロック図。The block diagram which shows the function of the operation amount production | generation node. アクチュエータ駆動ノードの機能を示すブロック図。The block diagram which shows the function of an actuator drive node. 本発明による車両制御装置の第3の実施形態を適用された車両の概要図。The schematic diagram of the vehicle to which the third embodiment of the vehicle control device according to the present invention is applied. TDMA通信におけるノードの故障検出方法を示す説明図。Explanatory drawing which shows the failure detection method of the node in TDMA communication. フェールサイレントなセンサノードの機能構成図。The functional block diagram of a fail silent sensor node. フェールサイレントなセンサノードのハードウェア構成図。The hardware block diagram of a fail silent sensor node. 本発明による車両制御装置の第4の実施形態を適用された車両の概要図。The schematic diagram of the vehicle to which the 4th embodiment of the vehicle control device by the present invention was applied. 本発明による車両制御装置の第5の実施形態を適用された車両の概要図。The schematic diagram of the vehicle to which the fifth embodiment of the vehicle control device according to the present invention is applied. 本発明による車両制御装置の第6の実施形態を適用された車両の概要図。The schematic diagram of the vehicle to which the sixth embodiment of the vehicle control device according to the present invention is applied. 本発明による車両制御装置の第7の実施形態を適用された車両の概要図。The schematic diagram of the vehicle to which the seventh embodiment of the vehicle control device according to the present invention is applied. アクチュエータ駆動ノードの構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of an actuator drive node. 操作量生成ノード、補正量生成ノードを冗長化した実施形態を示すロック図。The lock figure which shows embodiment which made the operation amount generation node and the correction amount generation node redundant. 多数決機能、比較機能を有するアクチュエータ駆動ノードの実施形態を示すロック図。The lock figure which shows embodiment of the actuator drive node which has a majority decision function and a comparison function. 故障時に除変動作するアクチュエータ駆動ノードの実施形態を示すロック図。The lock figure which shows embodiment of the actuator drive node which carries out a change operation at the time of a failure. 故障時の除変動作を示すタイムチャート。The time chart which shows the change-over operation at the time of failure. 各ノードが同一の通信路接続された実施形態を示すロック図。The lock figure which shows embodiment which each node connected to the same communication path. 同一の通信路を伝送される情報の流れを示す図。The figure which shows the flow of the information transmitted through the same communication channel. Steer−by−Wireシステムに本実施形態を適用した具体例を示すロック図。The lock figure which shows the specific example which applied this embodiment to the Steer-by-Wire system. Brake−by−Wireに本実施形態を適用した具体例を示すロック図。The lock figure which shows the specific example which applied this embodiment to Break-by-Wire. Steer−by−WireとBrake−by−Wireとを統合したシステムに本実施形態を適用した具体例を示すロック図。The lock figure which shows the specific example which applied this embodiment to the system which integrated Steer-by-Wire and Brake-by-Wire. 本発明による車両制御装置の第8の実施形態の基本構成を示すブロック図。The block diagram which shows the basic composition of 8th Embodiment of the vehicle control apparatus by this invention. 本発明による車両制御装置の第8の実施形態の変形例を示すブロック図。The block diagram which shows the modification of 8th Embodiment of the vehicle control apparatus by this invention. 本発明による車両制御装置の第8の実施形態のもう一つの変形例を示すブロック図。The block diagram which shows another modification of 8th Embodiment of the vehicle control apparatus by this invention. 操作量生成ノードの機能を示すブロック図。The block diagram which shows the function of the operation amount production | generation node. アクチュエータ駆動ノードの機能を示すブロック図。The block diagram which shows the function of an actuator drive node. アクチュエータ駆動ノードの動作を示すタイムチャート。The time chart which shows operation | movement of an actuator drive node. 制御プログラム選択処理を示すフローチャート。The flowchart which shows a control program selection process. (a)、(b)は各々制御プログラム選択テーブルの例を示す説明図。(A), (b) is explanatory drawing which shows the example of a control program selection table, respectively. ブレーキ制御の開始時期における操作量生成ノードおよびアクチュエータ駆動ノードの動作を示すタイムチャート。The time chart which shows operation | movement of the operation amount production | generation node and actuator drive node in the start time of brake control. ブレーキ制御中における操作量生成ノードおよびアクチュエータ駆動ノードの動作を示すタイムチャート。The time chart which shows operation | movement of the operation amount production | generation node and actuator drive node during brake control. 制動制御を実行する車輪を選択する処理を示すフローチャート。The flowchart which shows the process which selects the wheel which performs braking control. (a)、(b)は各々制動車輪選択テーブルの例を示す説明図。(A), (b) is explanatory drawing which shows the example of a braking wheel selection table, respectively. ブレーキ制御の開始時期において左後輪のアクチュエータ駆動ノードまたはアクチュエータが故障した場合の操作量生成ノードおよびアクチュエータ駆動ノードの動作を示すタイムチャート。The time chart which shows the operation | movement amount production | generation node and operation | movement of an actuator drive node when the actuator drive node or actuator of a left rear wheel fails at the brake control start time. ブレーキ制御中において左後輪のアクチュエータ駆動ノードまたはアクチュエータが故障した場合の操作量生成ノードおよびアクチュエータ駆動ノードの動作を示すタイムチャート。The time chart which shows operation | movement of the operation amount production | generation node and actuator drive node when the actuator drive node or actuator of a left rear wheel fails during brake control. ブレーキ制御中において一時的に故障していた左後輪のアクチュエータ駆動ノードまたはアクチュエータが回復した場合の操作量生成ノードおよびアクチュエータ駆動ノードの動作を示すタイムチャート。The time chart which shows operation | movement of the operation amount production | generation node and actuator drive node when the actuator drive node or actuator of the left rear wheel which failed temporarily during brake control recovers. ブレーキ制御中において操作量生成ノードが故障した場合のアクチュエータ駆動ノードの動作を示すタイムチャート。The time chart which shows operation | movement of an actuator drive node when the operation amount generation node fails during brake control. ブレーキ制御中において一時的に故障していた操作量生成ノードが回復した場合の操作量生成ノードおよびアクチュエータ駆動ノードの動作を示すタイムチャート。The time chart which shows operation | movement of the operation amount production | generation node and an actuator drive node when the operation amount production | generation node which failed temporarily during brake control recovers. ブレーキ制御中において操作量生成ノードと左後輪のアクチュエータ駆動ノードまたはアクチュエータが故障した場合のアクチュエータ駆動ノードの動作を示すタイムチャート。The time chart which shows operation | movement of the actuator drive node when the operation amount generation node and the actuator drive node of the left rear wheel or the actuator fail during the brake control. 本発明による車両制御装置の第8の実施形態の他の変形例を示すブロック図。The block diagram which shows the other modification of 8th Embodiment of the vehicle control apparatus by this invention. 本発明による車両制御装置の第9の実施形態を示すブロック図。The block diagram which shows 9th Embodiment of the vehicle control apparatus by this invention. データ受信テーブルの具体例を示す頭。Head showing a specific example of the data reception table. 他ノードの故障診断処理を示すフローチャート。The flowchart which shows the failure diagnosis process of another node. 本発明による車両制御装置の他の実施形態を示すブロック図。The block diagram which shows other embodiment of the vehicle control apparatus by this invention.
符号の説明Explanation of symbols
1 マスタコンピュータ
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 ボディー系ゲートウェイ
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
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Master computer 1A Master function 2 Sensor slave computer 2A Sensor processing function 3 Actuator slave computer 3A Actuator control function 3B Simplified master function 4 Sensor 5 Actuator 10 Vehicle motion integrated control means 11 Steering amount control means 12 Braking force control means 13 Driving force control 13 Means 20 DBW system integrated control ECU
21 Internal combustion engine control ECU
22 Transmission control ECU
23 Electric motor control ECU
24 Battery control ECU
25 HMI / ECU
30 Vehicle motion integrated control ECU
31 Steering angle instruction means 32 Deceleration instruction means 33 Acceleration instruction means 35 Control system gateway 36 Body system gateway 41, 41A Steering sensor (steering angle sensor)
42, 42A Brake pedal position sensor 43 Accelerator pedal position sensor 44 Millimeter wave radar / camera 50 Vehicle 51 Steering wheel 52 Brake pedal 53 Accelerator pedal 54 VGR mechanism 60A, 60B Sensor element 61A, 61B A / D converter 62 Match check function 63 Filter function 64 Communication controller 65A, 65B Communication driver 71 Front wheel steering mechanism 72R, 72L Front wheel 73 Front wheel brake mechanism 74 Rear wheel steering mechanism 75R, 75L Rear wheel 76 Rear wheel brake mechanism 77 Front wheel suspension mechanism 78 Rear wheel suspension mechanism 81, 81A SBW・ VGR driver ECU
811 Simple control logic unit 82 SBW driver ECU
83A-83D BBW driver ECU
831 Simple control logic unit 84A to 84D EAS driver ECU
85 Airbag ECU
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Operation amount generation node 101 Vehicle state estimation part 102 Target state calculation part 103 Vehicle body operation vector operation moment calculation part 104 Operation amount calculation part 105 Vehicle parameter memory | storage part 110 SBW driver ECU
120 Operation amount command value 201 Vehicle state signal 210 Failure detection function 210A to 210D Failure detection function 220 Control program selection function 230 Failure detection notification 300 Actuator drive node 320 Controller 400 Actuator 500, 550 Sensor 600 Network 610 Operation amount generation node 611 Fault tolerance Functions 612, 612a to c Operation amount 614 Time slot 615 Steering column 616 Brake pedal 620 Correction amount generation node 621 Failure detection function 622 622a, 622b Correction amount 623 Failure detection result 624 Time slot 625 Acceleration sensor / yaw rate sensor 630, 630-0 -4 Actuator drive node 631 Comparator 632 Controller 633 Majority function 634 Switch 635 Controller 636 Gain enabled 637 Ramp generator 640 Actuator 641, 641-0 Steering device 642-1-4 Brake 650, 651, 652 Communication path 9100 Data reception table 3000-1 Sensor controller 3000-2 Handle angle sensor 3001-1 Sensor controller 3001-2 Brake pedal position sensor 3002-1 Actuator controller 3002-2 Steering control motor 3003-1 Actuator controller 3003-2 Electric brake caliper 3010-1 Integrated controller A
3010-2 Integrated Controller B
A10, A100 Controller node A11 Processing routine A12 Time condition A13 Self monitor A20 Sensor node A21 Processing routine A22 Time condition A23 Self monitor A30 Actuator node A31 Processing routine A32 Time condition A33 Self monitor A200 Brake pedal sensor node A210 Radar node A300 Front wheel brake actuator Node A310 Right front wheel brake actuator node A320 Left front wheel brake actuator node A400 Node A410 Normal operation A411 Function stop processing A430 Self-monitoring function AA30 Actuator AA300 Left front wheel brake actuator AA301 Left rear wheel brake actuator AA310 Right front wheel brake actuator AA32 Left front wheel brake actuator B10 Vehicle motion control node B101 Communication driver B102 Vehicle motion observer B103 Driver intention grasper B20 Brake pedal node B201 Communication driver B202 Filter correction processing member B203 A / D converter B204 Data standardization unit B30 Brake actuator node B301 Communication driver B302 Brake caliper control unit B303 A / D converter B304 Pre-driver B305 Autonomous distributed control function D1, D2, D3B Data flow D11 Steering amount target value D12 Braking force target value D13 Driving force target value D31 Steering angle instruction means operation Amount D32 Deceleration instruction means operation amount D33 Acceleration instruction means operation amount D3000 Steering angle information D3001 Brake pedal depression amount information D3010-1 Target rudder Angle D3010-2 Target braking force DA10 Controller data DA20 Sensor data DA100 Right front wheel target braking force DA101 Left front wheel target braking force DA200 Brake pedal state quantity DA210 Inter-vehicle distance DF10, DF20DF30 Data field N1 Network N11 Communication bus N1A Control system network (Main bus) )
N1B control system backup network (backup bus)
N2 DBW sub-network N3 General network N3000 In-vehicle network M1, M1A, M1B, M2, M3A-M3D, M4A-M4D, M5, M6 Electric motor SA20 Sensor SA200 Brake pedal SA210 Radar

Claims (18)

  1. 少なくとも車両の状態量と運転者の操作量とのいずれかを示すセンサ信号を取り込むセンサコントローラと、A sensor controller that captures a sensor signal indicating at least one of a vehicle state quantity and a driver's operation quantity;
    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、A command controller that generates a control target value based on a sensor signal captured by the sensor controller;
    前記制御目標値を受けて前記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、An actuator controller that operates an actuator for controlling the vehicle in response to the control target value, and a vehicle control device connected by a network,
    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前記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。The actuator controller controls an actuator based on a sensor value of the sensor controller on the network received by the actuator controller when an abnormality occurs in a control target value generated by the command controller. Control device.
  2. 少なくとも車両の状態量と運転者の操作量とのいずれかを示すセンサ信号を取り込むセンサコントローラと、A sensor controller that captures a sensor signal indicating at least one of a vehicle state quantity and a driver's operation quantity;
    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、A command controller that generates a control target value based on a sensor signal captured by the sensor controller;
    前記制御目標値を受けて前記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、An actuator controller that operates an actuator for controlling the vehicle in response to the control target value, and a vehicle control device connected by a network,
    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から制御目標値が所定時間、出力されないときには、当該アクチュエータコントローラが受信した前記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。The actuator controller controls the actuator based on the sensor value of the sensor controller on the network received by the actuator controller when the control target value is not output from the command controller for a predetermined time. apparatus.
  3. 少なくとも車両の状態量運転者の操作量とのいずれか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、
    前記制御目標値を受けて前記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前記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を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。
    A sensor controller for taking in sensor signals indicating one of at least a state quantity and the driver's operation amount of the vehicle,
    A command controller that generates a control target value based on a sensor signal captured by the sensor controller;
    An actuator controller for operating an actuator for controlling the vehicle by receiving the control target value, but a vehicle control device connected on the network,
    The actuator controller, said when an abnormality in the control target value command controller generates occurs, generates a control target value to generate the control target value based on the sensor controller of the sensor value on the network to which the actuator controller receives And a control target value generated by the control target value generating means for controlling the actuator.
  4. 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から3の何れか一項に記載の車両制御装置。
    The sensor controller is a deceleration instruction means, an acceleration instruction means and a steering angle instruction means, the actuator controller is a braking force control means, a driving force control means and a steering angle control means, and the command controller is a vehicle controller. Vehicle motion integrated control means for controlling the motion state;
    When an abnormality occurs in the command controller, the braking force control means controls the braking force based on the operation amount of the deceleration instruction means, and the driving force control means drives based on the operation amount of the acceleration instruction means. 4. The vehicle control device according to claim 1 , wherein the steering angle control unit controls a steering angle based on an operation amount of the steering angle instruction unit.
  5. 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から4の何れか一項に記載の車両制御装置。
    The command controller includes vehicle state estimating means for estimating a vehicle motion state;
    A target state calculating means for calculating a target motion state to be taken by the vehicle, an operating force / moment calculating means for calculating an operating force / moment to be generated in the vehicle based on the estimated vehicle motion state and the target motion state; An operation amount calculating means for calculating a control target value for the braking force control means, the driving force control means and the steering angle control means based on force / moment,
    The vehicle control device according to any one of claims 1 to 4, wherein the vehicle control device comprises an integrated vehicle motion control means.
  6. 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5に記載の車両制御装置。 The vehicle control device according to claim 5, wherein the vehicle motion state and the target motion state are state quantities in a rigid body motion of the vehicle.
  7. 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5または6に記載の車両制御装置。 The vehicle state estimating means includes a motion state in a local coordinate system fixed to the vehicle, a motion state in a coordinate system fixed to a specific point, a surrounding environment in which the vehicle is traveling, and a control means provided in the vehicle. The vehicle control device according to claim 5 or 6 , wherein the failure state is estimated and managed.
  8. 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5から7の何れか一項に記載の車両制御装置。 The target state calculation means calculates the driver's steering intention based on the operation amount of the deceleration instruction means, the acceleration instruction means, and the steering angle instruction means and the vehicle motion state, The limit motion state that the vehicle can take is calculated based on the specifications of the control means provided in the vehicle and the failure state of the control means provided in the vehicle, and based on the vehicle motion state, the driver's intention to drive, and the limit motion state. The vehicle control device according to any one of claims 5 to 7, wherein a target motion state is calculated.
  9. 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5から8の何れか一項に記載の車両制御装置。 The vehicle control device according to claim 5, wherein the operation force / moment calculation means calculates an operation force / moment in a local coordinate system fixed to the vehicle.
  10. 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5から9の何れか一項に記載の車両制御装置。 The operation amount calculation means includes a tire vector calculation means for calculating a tire force vector to be generated for each tire based on the operation force / moment, the braking force control means and the driving force control means based on the tire force vector. The vehicle control device according to claim 5 , further comprising: an operation amount distribution unit that calculates a control target value in the steering angle control unit.
  11. 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10に記載の車両制御装置。 The vehicle control apparatus according to claim 10 , wherein the tire vector calculation means calculates a force vector in a local coordinate system fixed to the vehicle.
  12. 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10または11に記載の車両制御装置。 The vehicle control according to claim 10 or 11 , wherein the operation amount distribution unit is provided corresponding to a configuration of the braking force control unit, the driving force control unit, and the steering angle control unit provided in the vehicle. apparatus.
  13. 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4から12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。
    The vehicle control device according to any one of claims 4 to 12 , comprising driving force control means having a configuration in which at least one driving force generation source is shared by a plurality of driving wheels.
    The driving force control means receives driving force to be generated on each driving wheel from the vehicle integrated control means for each driving wheel, and drives by driving at least any two of the internal combustion engine, the transmission, and the electric motor. A vehicle control apparatus that performs control to generate a driving force on a wheel.
  14. 少なくとも車両の状態量と運転者の操作量とのいずれかを示すセンサ信号を取り込むセンサコントローラと、A sensor controller that captures a sensor signal indicating at least one of a vehicle state quantity and a driver's operation quantity;
    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、A command controller that generates a control target value based on a sensor signal captured by the sensor controller;
    前記制御目標値を受けて前記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のアクチュエータコントローラであって、An actuator controller for operating an actuator for controlling the vehicle in response to the control target value; and an actuator controller of a vehicle control device connected by a network,
    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前記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前記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のアクチュエータコントローラ。An actuator of a vehicle control device, wherein when an abnormality occurs in a control target value generated by the command controller, the actuator is controlled based on a sensor value of the sensor controller on the network received by the actuator controller. controller.
  15. 前記アクチュエータコントローラは、前記制御目標値の異常を、前記指令コントローラから制御目標値が所定時間、出力されないことにより判定することを特徴とする請求項14に記載の車両制御装置のアクチュエータコントローラ。15. The actuator controller for a vehicle control device according to claim 14, wherein the actuator controller determines that the control target value is abnormal by not outputting the control target value from the command controller for a predetermined time.
  16. アクチュエータコントローラは、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を生成する制御目標値生成手段を有し、前記制御目標値の異常時には、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請求項14に記載の車両制御装置のアクチュエータコントローラ。The actuator controller has control target value generation means for generating a control target value based on a sensor value of the sensor controller on the network received by the actuator controller, and generates the control target value when the control target value is abnormal The actuator controller of the vehicle control device according to claim 14, wherein the actuator is controlled by a control target value generated by the means.
  17. 少なくとも車両の状態量と運転者の操作量とのいずれかを示すセンサ信号を取り込むセンサコントローラと、A sensor controller that captures a sensor signal indicating at least one of a vehicle state quantity and a driver's operation quantity;
    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、A command controller that generates a control target value based on a sensor signal captured by the sensor controller;
    前記制御目標値を受けて前記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の指令コントローラであって、An actuator controller for operating an actuator for controlling the vehicle in response to the control target value, and a command controller of a vehicle control device connected by a network,
    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前記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前記アクチュエータコントローラが前記アクチュエータを制御するように、前記指令コントローラは、前記アクチュエータコントローラに異常信号を出力することを特徴とする車両制御装置の指令コントローラ。When there is an abnormality in the control target value generated by the command controller, the command controller controls the actuator based on the sensor value of the sensor controller on the network received by the actuator controller. Is a command controller for a vehicle control device that outputs an abnormal signal to the actuator controller.
  18. 前記指令コントローラは、前記アクチュエータコントローラが前記センサ値に基づいて制御目標値を生成し、該制御目標値によって前記アクチュエータコントローラに前記アクチュエータの前記制御をするように、前記異常信号を出力することを特徴とする請求項17に記載の車両制御装置の指令コントローラ。The command controller generates the control target value based on the sensor value, and outputs the abnormality signal so that the actuator controller performs the control of the actuator based on the control target value. The command controller of the vehicle control device according to claim 17.
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