JP4742688B2 - 車両用制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両の２つの制御対象を制御し、１つの制御装置を構成する車両用制御装置に関する。

従来、ハンドルと操向輪とが機械的に切り離されたステア・バイ・ワイヤ（以下、SBW）システムでは、反力コントローラおよび転舵コントローラを複数設けた冗長構成とし、各コントローラは、制御するモータの近くに配置され、互いに二重の通信線１，２で接続されている（図１５，１６参照）。また、反力コントローラと転舵コントローラとは、互いにデータの送受信を行っている（例えば、特許文献１，特許文献２参照）。
特開平５−９７００４号公報 Safety Related Fault Tolerant Systems In Vehicles (Project No.BE95/1329:Contract No:BRPR-CT95-0032) Document Number:XbyWire-DB-6/6-24(Ver2.0.0) (November26,1998)

しかしながら、上記従来技術にあっては、図１７のように、通信線１と通信線２の同一個所Ａ，Ｂが断線した場合、SBW制御を行うために最低限必要となる一対の転舵コントローラと反力コントローラとの通信を確保できなくなるため、さらなる通信の信頼性の向上が望まれていた。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、第１制御ユニットと第２制御ユニット間の通信に対する信頼性に優れた車両用制御装置を提供することにある。

上述の目的を達成するため、本発明では、
車両の２つの制御対象を制御することにより、１つの制御装置を構成する車両用制御装置において、
前記制御対象の一方を制御する複数の第１制御ユニットと、
前記制御対象の他方を制御する複数の第２制御ユニットと、
前記各制御ユニットに設けられ、通信線を介して信号の送受信を行う通信手段と、
を備え、
前記第１制御ユニットの通信手段と第２制御ユニットの通信手段を、前記通信線上で交互に接続したことを特徴とする。

本発明にあっては、通信線上に第１制御ユニットと第２制御ユニットを交互に接続したため、通信線のいずれの部分が断線した場合でも、互いに通信可能な一対の第１制御ユニットと第２制御ユニットを確保でき、制御を継続して行うことが可能である。よって、第１制御ユニットと第２制御ユニット間の通信に対する信頼性に優れた車両用制御装置を提供できる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、実施例１〜３に基づいて説明する。

まず、構成を説明する。
［全体構成］
図１は実施例１の車両用制御装置が適用されたステア・バイ・ワイヤ（以下、SBW）システムを示す全体構成図である。

実施例１の車両用制御装置が適用されたSBWシステムは、図１に示すように、ハンドル１と、ハンドル角センサ２と、トルクセンサ３と、反力アクチュエータ４と、バックアップクラッチ５と、バックアップケーブル６と、転舵アクチュエータ７と、反力コントローラ（第１制御ユニット）８と、転舵コントローラ（第２制御ユニット）９と、操向輪１０と、を備えている。

実施例１のSBWシステムは、ハンドル１と反力アクチュエータ４を有する操舵部と、操向輪１０と転舵アクチュエータ７を有する転舵部と、がバックアップクラッチ５およびバックアップケーブル６を介して機械的に分離・連結が可能とされている。操舵部と転舵部とを機械的に分離するときには、バックアップクラッチ５を開放し、操舵部と転舵部とを機械的に連結するときには、バックアップクラッチ５を締結する。

バックアップクラッチ５は、冗長構成となっている反力コントローラ８（第１反力コントローラ８ａ，第２反力コントローラ８ｂ）および転舵コントローラ９（第１転舵コントローラ９ａ，第２転舵コントローラ９ｂ，第３転舵コントローラ９ｃ）から、それぞれクラッチ制御信号ライン１１を通じて連結／切り離しすることが可能である。また、各コントローラ間は、通信ラインで各信号の伝達を行っており、この通信ラインは二重系の構成となっている。さらに、反力アクチュエータ４および転舵アクチュエータ７の動作状態を検出するセンサ（モータ回転角センサなど）も二重系の構成となっており、各コントローラの冗長構成と合わせてSBWシステムとして冗長な構成を実現している。

バックアップクラッチ５を切り離してのSBW制御では、転舵コントローラ９による転舵制御と、反力コントローラ８による操舵反力制御が行われる。すなわち、ハンドル１の回転操作をハンドル角センサ２で検出し、トルクセンサ３の出力と共に転舵コントローラ９で転舵アクチュエータ７の駆動指令値が演算され、この指令値に基づいて転舵アクチュエータ７が駆動されることで転舵動作が行われる。転舵アクチュエータ７は、ブラシレスモータ等の電動モータにより構成されており、それぞれのモータに対してそれぞれの転舵コントローラ９が駆動指令値を演算する。また、ハンドル１に操舵反力を与えるための反力アクチュエータ４は、転舵アクチュエータ７と同様に、ブラシレスモータ等の電動モータにより構成されており、それぞれのモータに対してそれぞれの反力コントローラ８で演算された指令値に基づいて駆動される。つまり、反力コントローラ８および転舵コントローラ９で演算される駆動指令値は、反力アクチュエータ４および転舵アクチュエータ７を構成する電動モータへの電流指令値となる。

上記バックアップケーブル６を備えたSBWシステムの場合、バックアップクラッチ５を繋ぐことで、ハンドル１に応じて操向輪１０を直接動かすことができる。SBWシステムに何らかの異常が発生した場合は、バックアップケーブル６により反力アクチュエータ４と転舵アクチュエータ７を機械的に繋ぐことで安全な走行が可能となる。さらに、転舵アクチュエータ７を用いて操舵力をアシストする電動パワーステアリング制御（EPS制御）を行うことも可能である。

［コントローラと通信線との接続］
図２は、実施例１の各コントローラ間の通信系の構成を示す図であり、実施例１のSBWコントローラは、二重の冗長通信線１，２上に、第１転舵コントローラ９ａ、第１反力コントローラ８ａ、第２転舵コントローラ９ｂ、第２反力コントローラ８ｂ、第３転舵コントローラ９ｃが順に接続されている。

図３に示すように、各コントローラは、データの送受信を行うトランシーバ（通信手段）１２と、終端抵抗（終端器）１３とを備え、これらは通信線１のバスラインと通信線２のバスラインにそれぞれ接続されている。また、終端抵抗１３と通信線１，２との間には、通信線１，２と終端抵抗１３とを断接する終端抵抗切替手段（終端断接手段）１４が介装されている。

各コントローラは、通信線１に対する各コントローラとの通信状況を通信線２に出力し、通信線２に対する各コントローラとの通信状況を通信線１に出力することで、相互監視による通信線１，２の断線確認を行う。そして、断線位置を確認したとき、断線位置を挟んで両側に位置する各コントローラを、制御グループと待機グループとにグループ分け、制御グループでSBW制御を継続する。

また、各コントローラは、制御グループの中から反力、転舵でそれぞれマスタコントローラを設定し、残りの各コントローラをサブ（スレーブ）コントローラとする。断線後のSBW制御では、マスタコントローラとなったコントローラは各アクチュエータの電流指令値を演算し、サブコントローラとなったコントローラは電流指令値を分配して各アクチュエータに供給する。

次に、作用を説明する。
［断線時グループ分け制御処理］
図４は、実施例１の各コントローラで実行される断線時グループ分け制御処理の流れを示すフローチャートであり、以下、各ステップについて説明する。

ステップS1では、相互監視による通信線１，２の断線確認を行い、ステップS2へ移行する。実施例１では、通信線１，２におけるバスラインの電圧をモニタリングして物理的な断線を検出することとし、断線部位の二重系通信における相互監視を行うことで、断線位置特定を行う。この２つの条件を満たした場合に、断線と判定する。

ステップS2では、ステップS1の結果から断線部位を検出し、検出結果を正常な通信線で確認する。実施例１では、全コントローラの検出結果が一致し、通信線の電圧レベルをモニタリングして異常と判断された場合に、物理的な断線と判断し、ステップS3へ移行する。同時に、検出した断線部位と隣接する（最も近い）コントローラは、終端抵抗切替手段１４を接続し、断線した通信線と終端抵抗１３とを接続する。

ステップS3では、正常に動作可能なコントローラ数を確認し、ステップS4へ移行する。ここでは、反力コントローラ８ａ，８ｂや転舵コントローラ９ａ〜９ｃの区別に関係なく、正常に制御動作が可能なコントローラ数を確認する。

ステップS4では、通信線毎に通信可能なコントローラ数を確認し、ステップS5へ移行する。なお、通信可能なコントローラ数には、自身を含むものとする。

ステップS5では、通信線毎の通信可能コントローラ比を算出する。ここで、通信可能コントローラ比は、ステップS4で確認した通信可能なコントローラ数を、ステップS3で確認した通信可能なコントローラ数で除した値とする。

ステップS6では、各コントローラがステップS5で求めた通信可能コントローラ比に基づき、自身が過半数以上か以下かによりグループ分けを実施し、ステップS7へ移行する。ここで、通信可能コントローラ比が過半数以上となったグループを制御グループ、過半数以下となったグループを待機グループとする。実施例１では、各コントローラの誤作動回数をカウントする誤作動カウンタの履歴を用いる。

ステップS7では、ステップS6で決められたグループ分けに応じて、自身が所属する右ループに応じて、制御グループ処理または待機グループ処理を実施し、リターンへ移行する。

［グループ分け制御作用］
例えば、図７に示すように、通信線１のＡ点が断線した場合には、図４のフローチャートにおいて、ステップS2でＡ点の断線を検出／確認し、第２転舵コントローラ９ｂと第２反力コントローラ８ｂは、通信線１と終端抵抗１３とを接続する。

続いて、ステップS3では、全てのコントローラが正常に動作しているため、正常動作可能なコントローラ数５とされる。続いて、ステップS5では、ステップS2でＡ点の断線が検出されているので、各コントローラで算出される通信可能コントローラ比が、図８のように算出される。

SBWシステムでは、システムとして制御コントローラ数が多い方がより安全性が高いが、それらはあくまでも二重系の通信が行われていることが前提である。しかしながら、図７のようにＡ点で断線が発生している場合には、通信異常（断線等）によっては車両に２つの操舵制御システムが存在することとなり、両システムが相互干渉を起こすことがある。そこで、ステップS6で二重系通信ができるコントローラ同士でグループを構成することで、次の通信異常が発生したとしてもシステムの干渉を防ぐことが可能である。このとき、制御コントローラ数が多い方を制御グループとして採用するため、二重系で、かつ制御コントローラが多いより安全なシステムを選択することが可能となる。

例えば、図９に示すように、第１転舵コントローラ９ａが既に異常となった場合、または図１０のように全コントローラ数が初めから４個の構成でＡ点が断線した場合等は、通信可能コントローラ比が中間（0.5）となる。この場合は、断線部位を中心として左右にグループを分ける。図９の場合は、ステップS6において、
グループ１＝（第１反力コントローラ８ａ，第２転舵コントローラ９ｂ）
グループ２＝（第２反力コントローラ８ｂ，第３転舵コントローラ９ｃ）
となる。
また、図１０の場合は、
グループ１＝（第１反力コントローラ８ａ，第１転舵コントローラ９ａ）
グループ２＝（第２反力コントローラ８ｂ，第２転舵コントローラ９ｂ）
となる。

次に、グループ分けされたグループ１，２に対し、誤作動カウントの合計を算出し、グループでの誤作動カウント数を比較し、誤作動カウントが少ない方を制御グループとして、誤作動カウントが多い方を待機グループとする。これによって、より信頼性の高いグループによって制御が可能となる。例えば、図９の場合には、
グループ１の誤作動カウント数＝第１反力コントローラ８ａの誤作動カウント数＋第２転舵コントローラ９ｂの誤作動カウント数＝５
グループ２の誤作動カウント数＝第２反力コントローラ８ｂの誤作動カウント数＋第３転舵コントローラ９ｃの誤作動カウント数＝２
であるため、
グループ１＝待機グループ
グループ２＝制御グループ
となる。

［制御グループ処理］
図５は、図４のステップS7で実行される制御グループ処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。

ステップS10では、自身の判定を実施する。反力コントローラの場合にはステップS11-1へ移行し、転舵コントローラの場合にはステップS11-2へ移行する。なお、ステップS11-1とステップS11-2、ステップS12-1とステップS12-2、ステップS13-1とステップS13-2、ステップS14-1とステップS14-2、ステップS15-1とステップS15-2は、反力コントローラと転舵コントローラとで同一の処理を行うステップであるため、ステップS11〜ステップS15とし、まとめて説明する。

ステップS11では、グループ内でマスタコントローラの存在を判定する。マスタコントローラが存在する場合にはステップS13へ移行し、マスタコントローラが存在しない場合にはステップS12へ移行する。ここで、実施例１では、反力コントローラ８ａ，８ｂの一方、および転舵コントローラ９ａ〜９ｃのいずれか１つにそれぞれにマスタコントローラを設定し、他をサブコントローラとしている。図１に示したように、１つのアクチュエータに対して複数のコントローラを用いて制御を行う場合、個々のコントローラがアクチュエータの制御を独立して行うと、演算誤差やセンサ誤差によって各コントローラ間で干渉が発生する。実施例１では、マスタコントローラが各アクチュエータへの電流指令値を算出し、サブコントローラが電流指令値を分配して各アクチュエータに供給することで、コントローラ間の干渉を回避している。

ステップS12では、マスタコントローラの切り替えを実施し、ステップS13へ移行する。このとき、マスタとなるコントローラはマスタ切り替え要求を出す。

ステップS13では、マスタコントローラ判定を実施する。自身がマスタコントローラの場合には、ステップS14へ移行し、自身がマスタコントローラでない場合には、ステップS15へ移行する。

ステップS14では、マスタコントローラとなった反力、転舵コントローラは、それぞれの装置においてコントローラ数を取得し、ステップS15へ移行する。

ステップS15では、反力、転舵制御を開始し、リターンへ移行する。以下、反力制御ロジックと転舵制御ロジックを示す。

（反力制御ロジック）
図１１は、反力コントローラの反力制御ロジックを示すブロック図である。
通常レギュレータ部１５ａは、ハンドル角（実操舵角）θsから通常レギュレータ（車速1km/hより大きいとき）時にハンドル角が中心位置（=0°）に戻ろうとする力、すなわちセルフアライニングトルクを模擬するレギュレータ指令値を求める。リミッター１５ｂは、レギュレータ指令値の過度な増加を防止するための制限値（上限値）を設ける。この制限値は、転舵電流の大きさに応じて可変させることで、反力生成に路面μを反映させることができる。

ゲイン部１５ｃは、外乱補償器１６ｂにより求められた路面外乱推定値Tgsから、路面外乱を模擬する路面外乱補償電流値を算出する。加算器１５ｄは、レギュレータ指令値と路面外乱補償電流値とを加算する。切り増し限界処理部１５ｅは、加算器１５ｄの出力に操舵限界であることをドライバに知らせるための切り増し限界処理を実行し、リミッター１５ｆは、切り増し限界処理部１５ｅの出力をモータの定格以下に制限する。

（転舵制御ロジック）
図１２は、ロバストモデルマッチング手法を採用した転舵コントローラの転舵制御ロジックを示すブロック図である。ここで、「ロバストモデルマッチング手法」とは、制御対象である車両の動特性を規範モデル（制御対象Gp）にてあらかじめ設定し、モデル化誤差や外乱の影響を最小限に抑制しながら、あらかじめ設定された規範モデルに一致するように制御する手法をいう。

モデルマッチング補償器１６ａでは、指令値転舵角θtaと実転舵角θtから、あらかじめ与えた所望の応答特性に一致させるモータ指令値を出力するフィードフォワード補償器である。

外乱補償器１６ｂは、制御対象への入力である指令電流と制御対象からの出力である実転舵角θtを取り込み、モデル化誤差を含む制御阻害要因を外乱として推定した外乱推定値を出力するロバスト補償器である。推定された外乱推定値は、外乱補償器１６ｂ内の高カットオフ周波数フィルターと低カットオフ周波数フィルターを通過させる。両者の差分は路面外乱推定値Tgsとして操舵反力制御に用いられる。

リミッター１６ｃは、外乱補償器１６ｂの出力に制限値を設ける。差分器１６ｄは、モータ指令値から外乱推定値を差し引き、外乱をキャンセルしたモータ指令値を生成する。リミッター１６ｅは、差分器１６ｄの出力をモータの定格以下に制限する。

［待機グループ処理］
図６は、図４のステップS7で実行される待機グループ処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。

ステップS10'では、自身の判定を実施する。反力コントローラの場合にはステップS11'-1へ移行し、転舵コントローラの場合にはステップS11'-2へ移行する。なお、ステップS11'-1とステップS11'-2、ステップS12'-1とステップS12'-2、ステップS16-1とステップS16-2、ステップS17-1とステップS17-2は、反力コントローラと転舵コントローラとで同一の処理を行うステップであるため、ステップS12、ステップS16、ステップS17とし、まとめて説明する。

ステップS12では、マスタコントローラの切り替えを実施し、ステップS16へ移行する。このとき、待機グループ側のマスタコントローラは、制御グループ側でマスタとなるコントローラからマスタ切り替え要求が出された場合には、マスタの権利を放棄する。

ステップS16では、反力、転舵制御を停止し、ステップS17へ移行する。

ステップS17では、制御グループの監視処理を開始し、リターンへ移行する。

［グループ処理作用］
例えば、図１３では、第１転舵コントローラ９ａと第１反力コントローラ８ａがマスタコントローラであるため、制御グループにはマスタコントローラが存在せず、よって、図５のステップS12および図６のステップS12'では、反力コントローラ８、転舵コントローラ９は共にマスタコントローラの切り替えが実施される。

マスタコントローラの選択方法としては、例えば、図１４のように、各コントローラの誤作動カウントが存在する場合は、誤作動カウントが最も小さいコントローラをマスタコントローラとする。よって、制御グループ内では、第２反力コントローラ８ｂと第３転舵コントローラ９ｃとがマスタコントローラとなる。

このとき、制御グループでは、図５のステップS12において、第２反力コントローラ８ｂと第３転舵コントローラ９ｃからマスタ切り替え要求が各コントローラへ通知される。次に、待機グループでは、図６のステップS12'において、マスタ切り替え要求を受けて、第１転舵コントローラ９ａと第１反力コントローラ８ａとがマスタ権利放棄を各コントローラへ通知することで、マスタコントローラ切り替えが実施される。

続いて、図５のステップS14では、
反力コントローラ数＝１
転舵コントローラ数＝２
となり、ステップS15では、マスタコントローラである第２反力コントローラ８ｂと第３転舵コントローラ９ｃにより反力アクチュエータ４と転舵アクチュエータ７の電流指令値が算出され、サブコントローラである第１反力コントローラ８ａと第１転舵コントローラ９ａ，第２転舵コントローラ９ｂにより、電流指令値に応じた駆動電流が各アクチュエータへ供給される。

［従来技術が抱える問題点］
従来、車両の操舵システムからメカ的な機構を取り除き、電気信号のみで操向輪を動作させるSBWシステムでは、安全確保のために、図１５のような冗長構成とすることが一般的である。SBWシステムにおいては、基本的に反力制御装置（反力コントローラ）と転舵制御装置（転舵コントローラ）が、それぞれの情報を通信線によって送受信することで、反力制御、転舵制御が可能となっている。

XbyWireのコンソーシアムにおいても、図１６に示すように、各コントローラ間を結ぶ通信線も二重線を用いる構成となっており、各コントローラは制御するモータの近くに配置され、最短距離で配線を行っている（図１７）。

しかしながら、上記従来技術では、通信線１のＡ点において一次断線が発生した後、通信線２においてＢ点で二次断線が発生した場合、断線個所のＡ点、Ｂ点を境に３つの転舵コントローラと２つの反力コントローラとが分断されてしまう。したがって、SBW制御を行うために最低限必要となる少なくとも１つの反力コントローラと転舵コントローラとを確保できなくなり、SBW制御が継続不能となる。

さらに、図１７のような接続方法では、CAN通信と同様にインピーダンスの整合を行うために通信線の両端のコントローラに対して終端抵抗を設けることになる。そのため、通信線１のＡ点において一次断線が発生した場合、通信線１ではＡ点を境に終端抵抗が片方しか接続されていない状態となり、インピーダンスの整合性が取れないために正常な通信が行える状況では無くなってしまう。その結果、二重系通信において信頼性を確保しているSBWシステムの信頼性が低下することになる。

数珠繋ぎに接続されたデータ転送系には、信号源インピーダンスと負荷インピーダンスの２つが発生するが、終端抵抗が無いと回路の終端で信号が反射し、信号波形が乱れて正常データの転送ができなくなってしまう。終端抵抗を取り付けることにより「インピーダンスマッチング」が行なわれ、両者が複素共役の関係になり、波形の乱れが防がれる。

［通信線に対する反力、転舵コントローラの交互接続作用］
これに対し、実施例１の車両用制御装置では、通信線１，２それぞれに対し、反力コントローラと転舵コントローラを交互に接続したため、図１８に示すように、同一個所（Ａ点，Ｂ点）で二次故障として物理的な断線が発生した場合であっても、互いに通信可能な一つの反力コントローラと転舵コントローラを２組確保でき、SBW制御の継続が可能である。

［終端抵抗切り替え作用］
実施例１では、図１８において、通信線１のＡ点で一次断線が発生した場合には、断線点Ａに隣接する第２転舵コントローラ９ｂと第２反力コントローラ８ｂの終端抵抗１３を通信線１と接続するため、通信線１上で、第１転舵コントローラ９ａ−第１反力コントローラ８ａ−第２転舵コントローラ９ｂ間と、第２反力コントローラ８ｂ−第３転舵コントローラ９ｃ間で正常な通信が可能となる。また、次に断線が発生した場合でも、断線位置の特定が可能となる。

［制御干渉回避作用］
図１８において、通信線２のＢ点で二次断線が発生した場合には、断線点Ｂに接する第２転舵コントローラ９ｂと第２反力コントローラ８ｂの終端抵抗１３を通信線２と接続するため、通信線２上で、第１転舵コントローラ９ａ−第１反力コントローラ８ａ−第２転舵コントローラ９ｂ間と、第２反力コントローラ９ｂ間と、第２反力コントローラ８ｂ−第３転舵コントローラ９ｃ間で正常な通信が可能となる。

ここで、Ａ点での一次断線に続いてＢ点での二次断線が発生した場合、断線位置Ａ，Ｂの左右で情報のやり取りが不能となる。このとき、第１転舵コントローラ９ａ、第１反力コントローラ８ａおよび第２転舵コントローラ９ｂ側と、第２反力コントローラ８ｂおよび第３転舵コントローラ９ｃ側とでSBW制御システムが構成される。この状態で両システムが個々にSBW制御を行った場合、制御干渉が発生し、適正なSBW制御に支障を来すおそれがある。

これに対し、実施例１では、一次断線が発生した時点で、一方側のコントローラを制御グループ、他方を待機グループとし、制御グループ側のマスタコントローラでアクチュエータの電流指令値を演算し、残りのコントローラで電流指令値を分配し各アクチュエータを駆動制御するため、二次断線がどちらかの通信線上で発生した場合でも、システムが干渉するのを回避できる。

次に、効果を説明する。
実施例１の車両用制御装置にあっては、以下に列挙する効果が得られる。

(1) 車両の２つの制御対象（反力アクチュエータ４，転舵アクチュエータ７）を制御することにより、１つの制御装置（SBW制御装置）を構成する車両用制御装置において、制御対象の一方（反力アクチュエータ４）を制御する２つの反力コントローラ８ａ，８ｂと、制御対象の他方（転舵アクチュエータ７）を制御する３つの転舵コントローラ９ａ〜９ｃと、各制御ユニットに設けられ、通信線１，２を介して信号の送受信を行うトランシーバ１２と、を備え、反力コントローラ８ａ，８ｂのトランシーバ１２と第２制御ユニットのトランシーバ１２を、通信線１，２上で交互に接続した。よって、反力コントローラ８ａ，８ｂおよび転舵コントローラ９ａ〜９ｃを、通信線１，２上に交互に接続した。よって、通信線１，２のいずれの部分が断線した場合でも、互いに通信可能な一対の反力コントローラと転舵コントローラを確保でき、制御を継続して行うことが可能である。

(2) トランシーバ１２は、二重の通信線１，２を介して信号の送受信を行うため、一方の通信線が断線したとき、他方の通信線で全コントローラ間の通信を継続でき、SBWシステムにおいて必要な通信の高信頼性を確保できる。さらに、二重系通信を行っている区間においては、次の断線位置においても断線位置を特定できる。

(3) 通信線１，２が一部で断線したとき、反力コントローラ８ａ，８ｂと転舵コントローラ９ａ〜９ｃとの通信が可能な組み合わせの中で、二重系の両方で通信が可能な反力コントローラと転舵コントローラの組み合わせで制御を継続する。よって、SBWシステムにおいて必要な通信の高信頼性を確保でき、次に断線が発生した場合でも、断線位置を特定できる。

(4) 通信線１，２が一部で断線したとき、反力コントローラ８ａ，８ｂと転舵コントローラ９ａ〜９ｃとの通信が可能な組み合わせの中で、通信可能な制御ユニットが多い組み合わせで制御を継続するため、次の断線が発生した場合に、通信可能な制御ユニット数を最大限確保できる。

(5) 反力コントローラ８ａ，８ｂおよび転舵コントローラ９ａ〜９ｃは、終端抵抗１３と、通信線１，２と終端抵抗１３とを断接する終端抵抗切替手段１４とを備え、通信線１，２が一部で断線したとき、断接位置と隣接する各制御ユニットの終端抵抗切替手段１４は、終端抵抗１３と断線が発生した通信線とを接続する。よって、通信線１，２のいかなる位置で断線が発生した場合でも、各コントローラ間の信号の送受信を正常に行うことができる。

(6) 制御対象を、操舵反力と転舵角とし、第１制御ユニットを、ドライバが操作する操舵部に操舵反力を付加するように反力アクチュエータ４を駆動制御する反力コントローラ８とし、第２制御ユニットは、操舵部の操作状態に応じた転舵角となるように転舵部を転舵する転舵コントローラ９としたため、信頼性の高いSBWシステムを提供できる。

実施例２は、一次断線を検出した場合、メインコントローラを決定し、メインコントローラが含まれるグループを制御グループとして二重通信によりSBW制御を継続する例である。なお、構成については、図１〜３に示した実施例１と同様であるため、説明を省略する。

次に、作用を説明する。
［断線時グループ分け制御処理］
図１９は、実施例２の各コントローラで実行される断線時グループ分け制御処理の流れを示すフローチャートであり、以下、各ステップについて説明する。なお、図４に示したステップと同一処理を行うステップには、同一ステップ番号を付して説明を省略する。

ステップS21では、メインとなるコントローラを決定し、ステップS22へ移行する。メインコントローラの決定方法は後述する。

ステップS22では、ステップS21で決定されたメインコントローラがある方を制御グループ、他方を待機グループとしてSBW制御を行い、ステップS7へ移行する。

［メインコントローラ決定方法］
実施例１でも述べたように、SBW制御では、少なくとも一対の反力コントローラ、転舵コントローラが必要であるが、二次断線時、断線位置によっては２つのSBW制御が存在してしまい、システムが干渉する可能性がある。

そこで、実施例２では、以下の(a)〜(h)の条件のいずれか１つまたは複数を用いてメインコントローラを設定し、断線位置を挟んでコントローラをグループ分けするとき、メインコントローラがある方を制御コントローラとしてSBW制御を継続する。
(a) 事前に決められたコントローラ
(b) 誤作動頻度の一番低いコントローラ（実施例１と同様）
(c) 制御モータ発熱量が一番低い低いコントローラ
(d) EPS制御が可能なコントローラ（バックアップ手段を備え、SBW制御からEPS制御へ移行可能なシステムの場合、制御モータ容量が大きなコントローラ）
(e) 制御モータ種別の異なるコントローラ（制御モータ容量が大きなコントローラ）
(f) 待機冗長となっているコントローラ（SBW制御中、一方を作動させ、他方を待機させるシステムの場合、常時作動する側をメインとする）
(g) 反力のメインコントローラ
(h) 転舵のメインコントローラ

次に、効果を説明する。
実施例２の車両用制御装置にあっては、以下の効果が得られる。

(7) 反力コントローラ８ａ，８ｂと転舵コントローラ９ａ〜９ｃのうち、あらかじめメイン制御ユニットを設定し、通信線１，２が一部で断線したとき、反力コントローラ８ａ，８ｂと転舵コントローラ９ａ〜９ｃとの通信が可能な組み合わせの中で、メインコントローラのある組み合わせで制御を継続する。よって、より信頼性の高い側でSBW制御を継続できる。

実施例３では、一次断線を検出した場合、断線が発生していない通信線を用い、一重通信によってSBW制御を継続する例である。なお、構成については、図１〜３に示した実施例１と同様であるため、説明を省略する。

次に、作用を説明する。
［断線時グループ分け制御処理］
図２０は、実施例３の各コントローラで実行される断線時グループ分け制御処理の流れを示すフローチャートであり、以下、各ステップについて説明する。なお、図４に示したステップと同一処理を行うステップには、同一のステップ番号を付して説明を省略する。

ステップS31では、二次断線に備え、事前に二次断線の部位毎に制御グループの仮決めを行い、ステップS32へ移行する。ここで、仮決めの方法は、実施例１と同様に、ノード数、すなわち通信可能コントローラ比に基づく方法を用いる。

ステップS32では、ステップS1、ステップS2と同様に、二次断線位置を検出し、ステップS7へ移行する。

次に、効果を説明する。
実施例３の車両用制御装置にあっては、以下の効果が得られる。

(8) 通信線１，２の一方のみで断線したとき、他方の通信線を用い全コントローラで制御を継続するため、出来る限り多くのコントローラを用いて制御を継続することで、コントローラ故障時の制御継続可能性をより高めることができる。

（他の実施例）
以上、本発明を実施するための最良の形態を、実施例１〜３に基づいて説明したが、本発明の具体的な構成は、実施例１〜３に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。

例えば、反力コントローラおよび転舵コントローラの個数は、実施例１〜３の示した数に限定されるものではない。また、通信線については、二重系以上であれば良い。
実施例１〜３では、全コントローラを用いて断線部位の判定を行う例を示したが、断線時にメインとなるコントローラのみで断線部位を判定しても良い。

実施例１〜３では、反力制御と転舵制御とを対とするSBW制御の例を示したが、本発明の車両用制御装置は、前輪可変ギア制御と後輪転舵制御との対、前輪ブレーキ制御と後輪ブレーキ制御との対、ブレーキ制御と（前後輪，左右輪）駆動力配分制御との対など、一対の制御ユニットによる車両の協調制御が必要な構成に適用できる。

実施例１の車両用制御装置が適用されたステア・バイ・ワイヤシステムを示す全体構成図である。 実施例１の各コントローラ間の通信系の構成を示す図である。 各コントローラの構成を示す図である。 実施例１の各コントローラで実行される断線時グループ分け制御処理の流れを示すフローチャートである。 図４のステップS7で実行される制御グループ処理の流れを示すフローチャートである。 図４のステップS7で実行される待機グループ処理の流れを示すフローチャートである。 一次断線の発生例である。 図７の一次断線発生時、各コントローラで算出される通信可能コントローラ比の例である。 実施例１のグループ分け制御作用を示す図である。 実施例１のグループ分け制御作用を示す図である。 反力コントローラの反力制御ロジックを示すブロック図である。 ロバストモデルマッチング手法を採用した転舵コントローラの転舵制御ロジックを示すブロック図である。 実施例１のグループ処理作用を示す図である。 実施例１のグループ処理作用を示す図である。 従来のSBWシステムを示す全体構成図である。 XbyWireのコンソーシアムに準じたSBWシステムの構成を示す図である。 従来の各コントローラ間の通信系の構成を示す図である。 実施例１の交互接続作用を示す図である。 実施例２の各コントローラで実行される断線時グループ分け制御処理の流れを示すフローチャートである。 実施例３の各コントローラで実行される断線時グループ分け制御処理の流れを示すフローチャートである。

符号の説明

１ ハンドル
２ ハンドル角センサ
３ トルクセンサ
４ 反力アクチュエータ
５ バックアップクラッチ
６ バックアップケーブル
７ 転舵アクチュエータ
８ 反力コントローラ（第１制御ユニット）
９ 転舵コントローラ（第２制御ユニット）
１０ 操向輪
１１ クラッチ制御信号ライン
１２ トランシーバ（通信手段）
１３ 終端抵抗（終端器）
１４ 終端抵抗切替手段（終端断接手段）
１５ａ 通常レギュレータ部
１５ｂ リミッター
１５ｃ ゲイン部
１５ｄ 加算器
１５ｅ 切り増し限界処理部
１５ｆ リミッター
１６ａ モデルマッチング補償器
１６ｂ 外乱補償器
１６ｃ リミッター
１６ｄ 差分器
１６ｅ リミッター

Claims (9)

1. 車両の２つの制御対象を制御することにより、１つの制御装置を構成する車両用制御装置において、
   前記制御対象の一方を制御する複数の第１制御ユニットと、
   前記制御対象の他方を制御する複数の第２制御ユニットと、
   前記各制御ユニットに設けられ、通信線を介して信号の送受信を行う通信手段と、
   を備え、
   前記第１制御ユニットの通信手段と第２制御ユニットの通信手段を、前記通信線上で交互に接続したことを特徴とする車両用制御装置。
2. 請求項１に記載の車両用制御装置において、
   前記通信手段と前記通信線とでなす通信系を、二重系としたことを特徴とする車両用制御装置。
3. 請求項２に記載の車両用制御装置において、
   前記通信線が一部で断線したとき、前記第１制御ユニットと前記第２制御ユニットとの通信が可能な組み合わせの中で、二重系の両方で通信が可能な前記第１制御ユニットと前記第２制御ユニットの組み合わせで制御を継続することを特徴とする車両用制御装置。
4. 請求項２に記載の車両用制御装置において、
   前記通信線の二重系の一方のみが断線したとき、全制御ユニットで制御を継続することを特徴とする車両用制御装置。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の車両用制御装置において、
   前記第１制御ユニットと前記第２制御ユニットのうち、あらかじめメイン制御ユニットを設定し、前記通信線が一部で断線したとき、前記第１制御ユニットと前記第２制御ユニットとの通信が可能な組み合わせの中で、前記メイン制御ユニットのある組み合わせで制御を継続することを特徴とする車両用制御装置。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の車両用制御装置において、
   前記通信線が一部で断線したとき、前記第１制御ユニットと第２制御ユニットとの通信が可能な組み合わせの中で、通信可能な制御ユニットが多い組み合わせで制御を継続することを特徴とする車両用制御装置。
7. 請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の車両用制御装置において、
   前記第１制御ユニットおよび第２制御ユニットは、終端器と、前記通信線と前記終端器とを断接する終端断接手段とを備え、
   前記通信線が一部で断線したとき、断接位置と隣接する各制御ユニットの終端断接手段は、前記終端器を前記断線が発生した通信線に接続することを特徴とする車両用制御装置。
8. 請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の車両用制御装置において、
   前記制御対象は、操舵反力と転舵角とし、
   前記第１制御ユニットは、ドライバが操作する操舵部に前記操舵反力を付加するように反力アクチュエータを駆動制御する反力制御手段とし、
   前記第２制御ユニットは、前記操舵部の操作状態に応じた前記転舵角となるように前記転舵部を転舵する転舵制御手段としたことを特徴とする車両用制御装置。
9. 車両の２つの制御対象を制御することにより、１つの制御装置を構成する車両用制御装置において、
   前記制御対象の一方を制御する複数の第１制御ユニットと、前記制御対象の他方を制御する複数の第２制御ユニットを、通信線上で交互に接続したことを特徴とする車両用制御装置。

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