JP7064305B2 - 電子制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両が備えるアクチュエータを制御する電子制御装置に関する。

自動車等の車両には、例えば特開２０１５－８１０１３号公報に開示されているように、電動パワーステアリング等が備える電動モータ等のアクチュエータを制御する電子制御装置が配設されている。電子制御装置は、外部から入力される指示値に応じてアクチュエータが発生する力の制御を行う。

特開２０１５－８１０１３号公報に開示の電子制御装置は、メインマイコンおよびサブマイコンの２つのマイコンを備えており、一方のマイコンに異常が発生した場合でも電動モータの制御を継続することができる。

特開２０１５－８１０１３号公報

一般に、指示値出力装置に異常が発生した場合、電子制御装置は指示値に応じたアクチュエータの制御を停止する。しかし、指示値出力装置において異常が発生してから、電子制御装置において指示値に応じたアクチュエータの制御が停止されるまでには、僅かながら時間がかかる場合がある。この間においては、指示値出力装置が出力する指示値が不確かな状態となる場合があり、アクチュエータが発生する力に乱れが生じる可能性がある。

本発明は前述した問題を解決するものであり、入力される指示値が不確かとなる場合において、アクチュエータが発生する力の乱れを抑制する電子制御装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様の電子制御装置は、複数のマイクロコントローラを備え、複数の前記マイクロコントローラのそれぞれが車両が備える指示値出力装置から出力された指示値に応じて前記車両が備えるアクチュエータによる力の発生を制御する制御値を出力する電子制御装置であって、複数の前記マイクロコントローラのうちの少なくとも一つは、前記指示値の信頼性を判定する判定部と、少なくとも前記判定部によって前記指示値の前記信頼性が失われていると判定されている期間中において、前記指示値に応じて前記アクチュエータによって発生させるべき力とは反対方向の力を前記アクチュエータに発生させる抑制制御値を算出し、当該抑制制御値を前記制御値に代えて前記アクチュエータに出力する抑制制御部と、を備える。

本発明によれば、入力される指示値が不確かとなる場合において、アクチュエータが発生する力の乱れを抑制する電子制御装置を提供することができる。

第１の実施形態の電子制御装置の構成を示す図である。 判定部による処理を示すフローチャートである。 第２の実施形態の電子制御装置の構成を示す図である。

以下に、本発明の好ましい形態について図面を参照して説明する。なお、以下の説明に用いる各図においては、各構成要素を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、構成要素毎に縮尺を異ならせてあるものであり、本発明は、これらの図に記載された構成要素の数量、構成要素の形状、構成要素の大きさの比率、及び各構成要素の相対的な位置関係のみに限定されるものではない。

（第１の実施形態）
図１において、符号１は、自動車等の車両の電子制御装置であり、所定のプログラムに基づき動作し、車両が備えるアクチュエータ２０の動作制御を実施する。本実施形態の電子制御装置１が制御を行うアクチュエータ２０の種類は特に限定されるものではない。本実施形態では一例として、アクチュエータ２０は、電動パワーステアリング装置に含まれており、車両の舵角を変更する力を発生する電動モータである。アクチュエータ２０は、例えば油圧ブレーキの液圧を制御する電動アクチュエータ等であってもよい。

電子制御装置１は、車両が備える通信ネットワーク１０に接続されており、通信ネットワーク１０との間での信号の授受を行うことができる。通信ネットワーク１０には、車両が備える他の電子制御装置やセンサ等の電子機器が接続されている。通信ネットワーク１０は、車両が備える複数の電子機器間のデータ通信を行うためのものであり、公知の技術である。電子制御装置１は、通信ネットワーク１０を介したデータ通信により、車両が備える他の電子機器と協調した動作が可能である。なお、図１では、通信ネットワーク１０がバス型の接続形態であるように示されているが、通信ネットワーク１０はスター型の接続形態であってもよい。

通信ネットワーク１０には、車両が備える電子機器である指示値出力装置２１、地図情報出力装置２２、測位装置２３および外部環境認識装置２４が接続されている。指示値出力装置２１、地図情報出力装置２２、測位装置２３および外部環境認識装置２４のうちの一部または全部は、同一の電子機器として構成されていてもよい。

測位装置２３は、衛星測位システム、慣性航法装置および路車間通信の少なくとも一つを用いて車両の現在位置（緯度、経度）を検出する。

地図情報出力装置２２は、測位装置２３により検出された車両の現在位置に基づき、車両が走行中である道路の、車両から進行方向前方に向かって所定の距離内の形状、または車両が現在から所定の時間後までに到達し得る範囲内の形状の情報を地図情報として出力する。地図情報には、道路の曲率、縦断面勾配、他の道路との交差の様子等の道路の形状を示す情報が含まれる。

地図情報出力装置２２は、予め用意された所定の国や地域内の地図情報を記憶している形態であってもよいし、車両１の外に存在するサーバに記憶されている地図情報の一部を、車両が走行する予定の経路に応じて路車間通信や移動体通信ネットワーク等を介して受信し、これを一時的に記憶する形態であってもよい。

外部環境認識装置２４は、例えば撮像装置やレーダ装置を備え、車両の前方の道路形状や、車両の周囲に存在する物体の相対位置等を検出する。

指示値出力装置２１は、本実施形態では車両の自動操舵または操舵支援を行う自動操舵制御装置である。指示値出力装置２１は、車両の自動操舵時または操舵支援時において、外部環境認識装置２４による検出結果、および地図情報出力装置２２から出力される地図情報、の少なくとも一方に基づき、車両の舵角を自動制御する指示値を電子制御装置１に出力する。

電子制御装置１は、指示値出力装置２１から出力される指示値を通信ネットワーク１０を介して受信する。電子制御装置１は、当該指示値に応じてアクチュエータ２０を制御する。

また、指示値出力装置２１は、診断機能を有しており、診断機能によって自己の動作に異常が発生したと判定した場合には、異常発生情報（異常フラグ）を出力する。電子制御装置１は、車両の自動操舵時または操舵支援時において、指示値出力装置２１から異常発生情報を受信した場合、または指示値出力装置２１との間の通信が失陥した場合には、指示値に応じたアクチュエータ２０の制御を停止する。なお、車両の自動操舵時または操舵支援時に指示値出力装置２１が異常発生情報を出力した場合には、車両においては公知の技術による運転者による手動操舵への移行動作が実行される。

電子制御装置１は、複数のマイクロコントローラを備える。個々のマイクロコントローラは、ＣＰＵ、入出力装置等を備えるコンピュータである。電子制御装置１は、複数のマイクロコントローラを備えることにより、これらのうちの一部のマイクロコントローラに異常が発生した場合でもアクチュエータ２０を駆動する制御を継続することができる。

本実施形態では一例として、電子制御装置１は、第１マイクロコントローラ（以下では、第１マイコンと称する）２、および第２マイクロコントローラ（以下では、第２マイコンと称する）３を備える。

第１マイコン２および第２マイコン３は、内部通信部５を介して相互の動作の監視を行う。第１マイコン２および第２マイコン３は、それぞれが通信ネットワーク１０を介して指示値出力装置２１から出力される指示値を受信する。第１マイコン２および第２マイコン３は、受信した指示値に応じてアクチュエータ２０を駆動する制御部１１を備える。制御部１１は、指示値に応じた力をアクチュエータ２０により発生させる制御値を出力する。アクチュエータ２０は、制御部１１から出力される制御値に応じた強さおよび方向の力を発生する。制御部１１が出力する制御値は、電流信号であってもよいし、電圧信号であってもよい。

第１マイコン２および第２マイコン３は、相互の監視において互いの動作が正常であると判定している場合には、アクチュエータ２０の駆動の制御を並列に行う。言い換えれば、第１マイコン２および第２マイコン３の双方の動作が正常である場合には、第１マイコン２および第２マイコン３は、アクチュエータ２０の駆動の制御を所定の比率で分担して行う。そして、アクチュエータ２０は、第１マイコン２および第２マイコン３が備える２つの制御部１１から出力される２つの制御値の合計値に応じた強さおよび方向の力を発生する。

本実施形態では一例として、第１マイコン２および第２マイコン３の双方の動作が正常である場合には、第１マイコン２および第２マイコン３が備える個々の制御部１１は、受信した指示値の５０％に相当する力をアクチュエータ２０に発生させる制御値を出力する。

そして、第１マイコン２および第２マイコン３の一方の動作に異常が発生した場合には、当該一方のマイクロコントローラによる制御値の出力を停止し、他方のマイクロコントローラが受信した指示値の１００％に相当する力をアクチュエータ２０に発生させる制御値を出力する。

例えば、第１マイコン２の動作に異常が発生し、第２マイコン３の動作が正常である場合には、第１マイコン２が備える制御部１１は制御値の出力を停止し、第２マイコン３が備える制御部３は受信した指示値の１００％に相当する力をアクチュエータ２０に発生させる制御値を出力する。

このように、本実施形態の電子制御装置１は、複数のマイクロコントローラを備えることにより冗長性を有している。車両の電子制御装置における、複数のマイクロコントローラを備えることによる冗長性の確保は公知の技術であるため、詳細な説明は省略する。

本実施形態の電子制御装置１が備える複数の前記マイクロコントローラのうちの一部または全部は、判定部１２および抑制制御部１３を備える。

本実施形態では一例として、第２マイコン３が、判定部１２、および抑制制御部１３を備えている。

判定部１２は、受信する指示値の信頼性を判定する。判定部１２は、挙動予測部１２ａ、道路形状認識部１２ｂおよび通信状態監視部１２ｃを備える。

道路形状認識部１２ｂは、地図情報出力装置２２から出力される地図情報、および外部環境認識装置２４から出力される道路形状の情報の一方または両方に基づき、車両が走行中である地点の道路の形状である道路形状を認識する。より具体的には、道路形状認識部１２ｂが認識する道路形状には、車両が走行中である道路の曲率と曲がる方向（右か左か）とを示す情報が含まれる。

挙動予測部１２ａは、道路形状認識部１２ｂにより認識される道路形状に基づき、車両の挙動を予測する。挙動予測部１２ａが予測する車両の挙動には、車両が旋回中であるか否かの情報と車両の旋回方向（右旋回か左旋回か）の情報とが含まれる。

挙動予測部１２ａは、例えば、道路形状認識部１２ｂにより認識される道路形状に基づき、車両の現在位置が所定の値以上の曲率で右方向に曲がる道路上であると判定した場合には、車両が右旋回中であると予測する。

通信状態監視部１２ｃは、通信ネットワーク１０を経由した指示値出力装置２１との間の通信エラーの発生を検出する。通信状態監視部１２ｃによる通信エラーの検出方法は、特に限定されるものではなく、データ通信における公知の誤り検知技術が用いられる。

本実施形態では、通信状態監視部１２ｃは、通信エラーの発生回数をカウントし、通信エラーの発生頻度が所定の閾値を超えた場合に、指示値出力装置２１との間の通信に乱れが生じていると判定する。

判定部１２による、受信する指示値の信頼性を判定する処理のフローチャートを図２に示す。

ステップＳ１０に示すように、判定部１２は、通信状態監視部１２ｃによって電子制御装置１と指示値出力装置２１との間の通信に乱れが発生していると判定された場合に、ステップＳ２０以降の処理を実行する。

ステップＳ２０では、指示値出力装置２１から受信する指示値に応じてアクチュエータ２０に発生させるべき力の方向と、挙動予測部１２ａによって予測される車両の挙動と、を比較する。

ステップＳ２０の比較の結果、指示値に応じてアクチュエータ２０に発生させるべき力の方向と、挙動予測部１２ａによって予測される車両の挙動との間に矛盾がない場合（ステップＳ３０のＹＥＳ）には、判定部１２は、受信した指示値が信頼性を有していると判定する（ステップＳ４０）。

一方、ステップＳ２０の比較の結果、指示値に応じてアクチュエータ２０に発生させるべき力の方向と、挙動予測部１２ａによって予測される車両の挙動とが矛盾する場合（ステップＳ３０のＮＯ）には、判定部１２は、受信した指示値の信頼性が失われていると判定する（ステップＳ５０）。

本実施形態のアクチュエータ２０は、車両の電動パワーステアリングに含まれる舵角を変更する力を発生するものである。よって、指示値に応じて電子制御装置１がアクチュエータ２０に発生させるべき力とは、車両の舵角を右に変更する方向の力および左に変更する方向の力のいずれかである。

ステップＳ２０では、判定部１２は、指示値に応じた舵角の変更方向（右または左）と、挙動予測部１２ａにより予測される車両の旋回方向（右旋回か左旋回か）と、を比較する。そして、判定部１２は、指示値に応じた舵角の変更方向と、予測される車両の旋回方向と、が一致する場合に（ステップＳ３０のＹＥＳ）、受信した指示値が信頼性を有していると判定する。また、判定部１２は、指示値に応じた舵角の変更方向と、予測される車両の旋回方向と、が一致しない場合に（ステップＳ３０のＮＯ）、判定部１２は、受信した指示値の信頼性が失われていると判定する。

抑制制御部１３は、少なくとも判定部１２によって指示値の信頼性が失われていると判定されている期間中において、指示値に応じてアクチュエータ２０によって発生させるべき力とは反対方向の力をアクチュエータ２０に発生させる抑制制御値を算出する。本実施形態では、抑制制御値は、指示値に応じて制御部１１が出力する制御値とは反対方向に舵角を変更する力をアクチュエータ２０に発生させるものである。例えば、制御値および抑制制御値が電流信号である場合には、抑制制御値は制御値に対する逆電流となる。抑制制御値の絶対値は、制御値の絶対値と同一であってもよいし、異なっていてもよい。

切替部１４は、第２マイコン３からアクチュエータ２０に、制御値および抑制制御値のいずれか一方が出力されるように切り替えを行う。切替部１４は、判定部１２によって指示値が信頼性を有していると判定されている場合には、第２マイコン３から制御値をアクチュエータ２０に出力する。また、切替部１４は、判定部１２によって指示値の信頼性が失われていると判定されている場合には、第２マイコン３から抑制制御値をアクチュエータ２０に出力する。

次に、以上に説明した構成を有する電子制御装置１の作用について説明する。

前述のように、電子制御装置１は、指示値出力装置２１の動作に異常が発生した場合、指示値出力装置２１との間の通信の失陥、または指示値出力装置２１から出力される異常発生情報、に基づいて指示値に応じたアクチュエータ２０の制御を停止する。指示値出力装置２１の動作に異常が発生した後、電子制御装置１が指示値に応じたアクチュエータ２０の制御を停止するまでの間に数ミリ秒から数百ミリ秒程度の時間がかかる場合がある。

以下では、指示値出力装置２１の動作に異常が発生した後であって電子制御装置１が指示値に応じたアクチュエータ２０の制御を停止するまでの期間を異常未確定期間と称する。異常未確定期間中における電子制御装置１は、指示値出力装置２１から指示値を受信し続ける状態である。異常未確定期間においては、指示値出力装置２１が出力する指示値に乱れが生じる可能性がある。

本実施形態の電子制御装置１は、冗長性確保のために複数備えたマイクロコンピュータのうちの１つである第２マイコン３に、異常未確定期間における指示値の信頼性を判定する判定部１２を備える。判定部１２は、前述のように、電子制御装置１と指示値出力装置２１との間の通信に乱れが発生している場合であって、かつ指示値に応じた舵角の変更方向と道路形状から予測される車両の旋回方向とが一致しない場合、において、指示値の信頼性が失われていると判定する。

判定部１２により指示値の信頼性が失われていると判定されている場合、第１マイコン２は、指示値に応じた制御値をアクチュエータ２０に出力し、第２マイコン３は、前記制御値とは反対方向の力をアクチュエータ２０に出力させるための抑制制御値をアクチュエータ２０に出力する。

例えば、判定部１２により指示値の信頼性が失われていると判定されている場合において、指示値に応じた舵角の変更方向が右である場合には、第１マイコン２はアクチュエータ２０に舵角を右方向に変更する力を発生させる制御値を出力し、第２マイコン３はアクチュエータ２０に舵角を左方向に変更する力を発生させる抑制制御値を出力する。したがって、判定部１２により指示値の信頼性が失われていると判定されている場合においては、制御値に応じてアクチュエータ２０が発生する力は、抑制制御値に応じてアクチュエータ２０が発生する反対方向の力によって、抑制または打ち消される。

以上に説明した電子制御装置１によれば、異常未確定期間において指示値出力装置２１から出力される指示値に乱れが生じた場合において、指示値に応じてアクチュエータ２０に発生させる力を抑制または打ち消すことができるため、入力される指示値が不確かとなる場合において、アクチュエータ２０が発生する力の乱れを抑制することができる。

（第２の実施形態）
以下に、本発明の第２の実施形態を説明する。以下では第１の実施形態との相違点のみを説明するものとし、第１の実施形態と同様の構成要素については同一の符号を付し、その説明を適宜に省略する。

図３に示す本実施形態の電子制御装置１は、第１マイコン２および第２マイコン３の双方が、判定部１２、抑制制御部１３および切替部１４を備える点が、第１の実施形態と異なる。

本実施形態では、第１マイコン２および第２マイコン３がそれぞれ備える切替部１４は、内部通信部５を介して通信を行う。そして、切替部１４は、判定部１２により指示値の信頼性が失われていると判定されている場合において、第１マイコン２および第２マイコン３のうちから、抑制制御値を出力するものを選択する。第１マイコン２および第２マイコン３のうちの切替部１４によって選択されていない方は、判定部１２により指示値の信頼性が失われていると判定されている場合において、制御値を出力する。

切替部１４は、第１マイコン２および第２マイコン３の温度、ＣＰＵ負荷およびエラー発生回数のうちの少なくとも１つを監視し、当該監視結果に基づいて前記の選択を行う。

本実施形態では一例として、切替部１４は、第１マイコン２および第２マイコン３の温度を監視し、第１マイコン２および第２マイコン３のうちの温度の高い方を抑制制御値を出力するものを選択する。

本実施形態の電子制御装置１では、第１マイコン２および第２マイコン３のうちの温度の低いほうから制御値を出力し、温度の高い方から抑制制御値を出力する。一般に、マイクロコンピュータは所定の温度を超えると処理速度を低下させる保護機能を有している。本実施形態では、第１マイコン２および第２マイコン３のうちの温度が低く、保護機能が動作可能性の低い方によって、指示値に応じたアクチュエータ２０の制御を行うことにより、指示値に応じたアクチュエータ２０の制御がより長い時間確実に行われるようにすることができる。

なお、切替部１４は、第１マイコン２および第２マイコン３のＣＰＵ負荷を監視する形態であってもよい。本変形例では、切替部１４は、第１マイコン２および第２マイコン３のうちのＣＰＵ負荷の低い方を抑制制御値を出力するものを選択する。本変形例の電子制御装置１では、第１マイコン２および第２マイコン３のうちのＣＰＵ負荷の低い方から抑制制御値を出力することにより、抑制制御値を算出する時間を短くし、指示値の変化に応じた抑制制御値の出力の応答速度を高めることができる。本変形例では、指示値の変化に応じた抑制制御値の出力の応答速度を高めることにより、入力される指示値が不確かとなる場合において、アクチュエータ２０が発生する力の乱れの抑制をより正確に行うことができる。

また、切替部１４は、第１マイコン２および第２マイコン３におけるエラー発生回数を監視する形態であってもよい。本変形例では、切替部１４は、第１マイコン２および第２マイコン３のうちのエラーの発生回数が少ない方を抑制制御値を出力するものを選択する。本変形例の電子制御装置１では、第１マイコン２および第２マイコン３のうちのエラーの発生回数が少ない方から抑制制御値を出力することにより、抑制制御値の算出の信頼性を向上させることができる。本変形例では、抑制制御値の算出の信頼性を向上させることにより、入力される指示値が不確かとなる場合において、アクチュエータ２０が発生する力の乱れの抑制をより確実に行うことができる。

本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う電子制御装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。

１ 電子制御装置、
２ 第１マイクロコントローラ（第１マイコン）、
３ 第２マイクロコントローラ（第２マイコン）、
５ 内部通信部、
１０ 通信ネットワーク、
１１ 制御部、
１２ 判定部、
１２ａ 挙動予測部、
１２ｂ 道路形状認識部、
１２ｃ 通信状態監視部、
１３ 抑制制御部、
１４ 切替部、
２０ アクチュエータ、
２１ 指示値出力装置、
２２ 地図情報出力装置、
２３ 測位装置、
２４ 外部環境認識装置。

Claims (7)

1. 複数のマイクロコントローラを備え、複数の前記マイクロコントローラのそれぞれが車両が備える指示値出力装置から出力された指示値に応じて前記車両が備えるアクチュエータによる力の発生を制御する制御値を出力する電子制御装置であって、
   複数の前記マイクロコントローラのうちの少なくとも一つは、
   前記指示値の信頼性を判定する判定部と、
   少なくとも前記判定部によって前記指示値の前記信頼性が失われていると判定されている期間中において、前記指示値に応じて前記アクチュエータによって発生させるべき力とは反対方向の力を前記アクチュエータに発生させる抑制制御値を算出し、当該抑制制御値を前記制御値に代えて前記アクチュエータに出力する抑制制御部と、
   を備える
   ことを特徴とする電子制御装置。
2. 前記判定部は、前記車両の挙動を予測する挙動予測部を備え、
   前記指示値に応じて前記アクチュエータに発生させるべき力の方向が、前記挙動予測部により予測される前記車両の挙動に対して妥当ではない場合に、前記指示値の前記信頼性が失われていると判定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の電子制御装置。
3. 前記判定部は、前記車両が走行中である道路の形状である道路形状を認識する道路形状認識部を備え、
   前記挙動予測部は、前記道路形状に基づいて前記車両の挙動を予測する
   ことを特徴とする請求項２に記載の電子制御装置。
4. 前記道路形状認識部は、前記車両または当該電子制御装置が備える地図情報記憶装置から出力される地図情報に基づいて前記道路形状を認識する
   ことを特徴とする請求項３に記載の電子制御装置。
5. 前記アクチュエータは、前記車両の舵角を変更する力を発生するものであって、
   前記判定部は、前記道路形状から予測される前記車両の旋回方向と、前記指示値に応じた前記舵角の変更方向と、が一致しない場合に、前記指示値の前記信頼性が失われていると判定する
   ことを特徴とする請求項４に記載の電子制御装置。
6. 前記判定部および前記抑制制御部を備える前記マイクロコントローラを複数備えており、
   前記判定部および前記抑制制御部を備える複数の前記マイクロコントローラのうちから、前記判定部によって前記指示値の前記信頼性が失われていると判定されている期間中において前記抑制制御値を出力するものを選択する切替部を備える
   ことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の電子制御装置。
7. 前記切替部は、複数の前記マイクロコントローラの温度、ＣＰＵ負荷およびエラー発生回数のうちの少なくとも１つを監視し、当該監視結果に基づいて前記選択を行う
   ことを特徴とする請求項６に記載の電子制御装置。

Images