JP7132896B2 - 車両制御システム - Google Patents

Description

本発明は、車両の動作を制御する複数の制御装置が互いに通信可能に接続されて構成される、車載の車両制御システムに関する。

車両には、一般に多くの制御対象が存在し、これらの制御対象を、例えば当該車両の動作状態に応じて互いに協調させて、あるいは、ユーザからの操作入力に応じて個別に制御する必要がある。従来、車両に搭載された複数の制御対象をそれぞれ制御する複数のサブシステムを、当該サブシステムの搭載位置又はその制御対象の搭載位置に応じて、車両ボディのエリア毎に分割して制御する車両制御のシステムが知られている（例えば、特許文献１参照）。

このシステムでは、上記車両ボディのエリアを、例えば、車両前部エリア、車両後部エリア、車両右側部エリア、及び車両左側部エリアに分割する。そして、これら複数のエリアのそれぞれについて、当該エリアに係るセンサ、スイッチ等の信号が入力され、当該エリアに係るサブシステム、アクチュエータ等を制御するエリアＥＣＵがそれぞれ設けられると共に、これらのエリアＥＣＵに対して協調動作のための動作指示やユーザ操作入力に基づく動作指示を行うメインＥＣＵが設けられる。すなわち、メインＥＣＵは、複数のエリアＥＣＵの上位にあって、これらエリアＥＣＵからセンサ等の信号を受信、集約して必要な判断を行い、各エリアＥＣＵへ必要な設定および指示を行うことにより、車両に対する最適な制御動作を統括し又は管理する。

このような、複数のＥＣＵを統括するメインＥＣＵを設ける構成においては、上記協調制御のための入力情報（例えば車体の運動情報）の取得の容易性や、複数のエリアＥＣＵとの通信の容易性又は迅速性等々、動作効率の観点から、特にメインＥＣＵについて、車両ボディ内における最適な配置が存在し得ると考えられる。

すなわち、上記従来の制御システムでは、車両ボディにおけるメインＥＣＵの配置に関して、未だ改善の余地がある。

特開２０１９－３１１２０号公報

本発明の目的は、車両動作を制御する複数の制御装置が互いに通信可能に接続されて構成される、車載の車両制御システムにおいて、動作効率の観点から見た、制御装置の適切な配置を実現することである。

本発明の一の態様は、車両の動作を制御する複数の制御装置が互いに通信可能に接続されて構成される、車載の車両制御システムであって、前記制御装置は、前記車両に搭載された複数の制御対象を制御する複数の第１制御装置と、前記第１制御装置の動作を管理する一つの第２制御装置と、で構成され、前記第２制御装置の筐体は、前記車両の車体の平面視における、前記車体の長さ方向の中心線と幅方向の中心線との交点の位置、前記車体の幾何中心位置、前記車体の重心位置、又は前記車体に配された複数の車輪の位置を頂点とする多角形の幾何中心位置、のいずれかで定義される前記車体の中心を含む位置に配され、前記第２制御装置の前記筐体には、前記車体の前記中心の位置に、少なくとも一つの前記第１制御装置の制御動作に用いられる３軸加速度センサが搭載されている。
本発明の他の態様によると、前記第２制御装置は、前記車体の車室内の空気により冷却される収容ボックス内に収納されている。
本発明の他の態様によると、前記収容ボックスは、バッテリを収納するボックスであり、前記第２制御装置は、前記バッテリと共に前記収容ボックスに収納されている。
本発明の他の態様によると、前記第２制御装置は、前記３軸加速度センサからのセンサ信号に基づき、前記第１制御装置に指示して、前記複数の制御対象の協調動作を実行する。
本発明の他の態様によると、複数の前記第１制御装置は、それぞれ、前記車体の区分されたエリア毎に設けられ、前記複数の制御装置の間の通信は、前記第２制御装置を中心として、当該第２制御装置と複数の前記第１制御装置との間でスター状に構成される。

本発明によれば、車両動作を制御する複数の制御装置が互いに通信可能に接続されて構成される車載の車両制御システムにおいて、動作効率の観点から見た制御装置の適切な配置を実現することができる。

本発明の一実施形態に係る車両制御システムの構成の一例を示す図である。 図１に示す車両制御システムが搭載されるホスト車両のエリア区分の一例を示す図である。 図１に示す車両制御システムにおける、第２制御装置であるメインＥＣＵの、ホスト車両における配置位置を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る車両制御システムの一例を示す図である。図１に示す車両制御システム１００は、車両の動作を制御する複数の制御装置が、互いに通信可能に接続されて構成されている。本実施形態では、上記制御装置は、ＥＣＵ（電子制御装置、Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）である。

具体的には、車両制御システム１００は、ホスト車両１７０に搭載されており、前部エリアＥＣＵ１０２と、後部エリアＥＣＵ１０４と、中央エリアＥＣＵ１０６と、右エリアＥＣＵ１０８と、左エリアＥＣＵ１１０と、を含む。前部エリアＥＣＵ１０２、後部エリアＥＣＵ１０４、中央エリアＥＣＵ１０６、右エリアＥＣＵ１０８、および左エリアＥＣＵ１１０は、ホスト車両１７０に搭載された複数の制御対象をそれぞれ制御する第１制御装置である。

図２は、ホスト車両１７０の車体（車両ボディ）２００のエリア区分の一例を示す図でる。図２には、車体２００が、図示白抜き矢印で示された方向を前方として描かれている。車体２００は、例えば、前輪２２０、２２２の部分を含む前部エリア２０２と、車体２００の図示右側の前輪２２０及び後輪２２４に挟まれた右エリア２０６と、図示左側の前輪２２２および後輪２２６に挟まれた左エリア２０８と、車体２００の略中央より図示下半分の領域である後部エリア２０４と、これらのエリアに囲まれた中央エリア２１０と、に区分されている。

そして、第１制御装置である前部エリアＥＣＵ１０２、後部エリアＥＣＵ１０４、中央エリアＥＣＵ１０６、右エリアＥＣＵ１０８、および左エリアＥＣＵ１１０は、それぞれ、上記区分されたエリアのそれぞれに設けられている。すなわち、前部エリアＥＣＵ１０２は前部エリア２０２に、後部エリアＥＣＵ１０４は後部エリア２０４に、中央エリアＥＣＵ１０６は中央エリア２１０に、右エリアＥＣＵ１０８は右エリア２０６に、左エリアＥＣＵ１１０は左エリア２０８に、それぞれ設けられている。

例えば、前部エリアＥＣＵ１０２は、ホスト車両１７０の前部エリア２０２に搭載された制御対象であるブレーキ装置１２０、内燃機関、モータ及び又は発電機を含む駆動源１２２、および操舵装置１２４の動作を制御する。同様に、後部エリアＥＣＵ１０４は、後部エリア２０４に搭載された制御対象である、駆動源１２２に接続されたバッテリ１２６、および方向指示灯、後退灯、ライセンス灯やテールランプ等のライトの点灯及び又は消灯を管理する照明管理装置１２８の動作を制御する。

また、中央エリアＥＣＵ１０６は、中央エリア２１０に搭載された制御対象である操作装置１３０および環境検知装置１３２の動作を制御する。ここで、操作装置１３０は、アクセルペダル、ブレーキペダル、操舵ハンドル、シフトレバー等の、ユーザが操作を行う操作器であり、中央エリアＥＣＵ１０６は、これら操作器からの信号受信等の動作を制御する。また、環境検知装置１３２は、例えば、車載カメラ及び又はレーダを含む。

さらに、右エリアＥＣＵ１０８は、右前ドア及び右後ドアの動作をそれぞれ制御する右前ドアＥＣＵ１１２および右後ドアＥＣＵ１１４を介して、右エリア２０６に搭載されている右前ドアロック１３４の施解錠動作及び右前ウィンドウ１３６の開閉動作、ならびに右後ドアロック１３８の施解錠動作及び右後ウィンドウ１４０の開閉動作を制御する。同様に、左エリアＥＣＵ１１０は、左前ドア及び左後ドアの動作をそれぞれ制御する左前ドアＥＣＵ１１６および左後ドアＥＣＵ１１８を介して、左エリア２０８に搭載されている左前ドアロック１４２の施解錠動作及び左前ウィンドウ１４４の開閉動作、ならびに左後ドアロック１４６の施解錠動作及び左後ウィンドウ１４８の開閉動作を制御する。

車両制御システム１００は、さらに、メインＥＣＵ１６０を備える。メインＥＣＵ１６０は、通信ケーブル１５０、１５２、１５４、１５６．１５８により前部エリアＥＣＵ１０２、後部エリアＥＣＵ１０４、中央エリアＥＣＵ１０６、右エリアＥＣＵ１０８、及び左エリアＥＣＵ１１０と通信可能に接続されている。

このメインＥＣＵ１６０は、前部エリアＥＣＵ１０２、後部エリアＥＣＵ１０４、中央エリアＥＣＵ１０６、右エリアＥＣＵ１０８、及び左エリアＥＣＵ１１０に対して、例えば複数の制御対象を対象として協調動作を行わせるための動作指示や、ユーザ操作入力に基づく動作指示を行う。例えば、メインＥＣＵは、ユーザの操舵、アクセル操作、ペダル操作に応じた車両挙動を実現するための操舵角度、駆動源出力、駆動力配分、ブレーキ操作量などを算出して各エリアＥＣＵに送信し、受信した各エリアＥＣＵが対応するサブシステム、アクチュエータ等に対する操作量を演算して駆動することによりユーザの求める車両挙動を実現したり、バッテリ１２６のＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）に応じて、回生ブレーキ動作、加速動作、及び又はバッテリ１２６の適切な（例えばバッテリ寿命を考慮した）充放電を行うべく、前部エリアＥＣＵ１０２および後部エリアＥＣＵ１０４に指示して、ブレーキ装置１２０、駆動源１２２、及びバッテリ１２６の協調動作を行う。また、自動運転や、障害物回避のための動作を、メインＥＣＵ１６０の指令の下に行ってもよい。

すなわち、メインＥＣＵ１６０は、前部エリアＥＣＵ１０２、後部エリアＥＣＵ１０４、中央エリアＥＣＵ１０６、右エリアＥＣＵ１０８、及び左エリアＥＣＵ１１０の上位にあって、これらエリアＥＣＵが行う制御対象についての制御動作を管理すると共に、当該制御動作に必要な設定および指示を行う。ここで、メインＥＣＵ１６０は、前部エリアＥＣＵ等の第１制御装置の動作を管理又は統括する第２制御装置に対応する。

通信ケーブル１５０、１５２、１５４、１５６、１５８は、例えば車両用イーサネット（登録商標）の規格に準拠した通信を行うためのイーサネットケーブルである。

本実施形態では、メインＥＣＵ１６０、前部エリアＥＣＵ１０２、後部エリアＥＣＵ１０４、中央エリアＥＣＵ１０６、右エリアＥＣＵ１０８、及び左エリアＥＣＵ１１０の間の通信は、第２制御装置であるメインＥＣＵ１６０を中心として、第１制御装置である前部エリアＥＣＵ１０２、後部エリアＥＣＵ１０４、中央エリアＥＣＵ１０６、右エリアＥＣＵ１０８、及び左エリアＥＣＵ１１０との間でスター状に構成されている。これにより、第２制御装置であるメインＥＣＵ１６０から前部エリアＥＣＵ１０２等の第１制御装置への信号伝搬時間が短縮されることとなり、メインＥＣＵ１６０から前部エリアＥＣＵ１０２等への迅速な指示が行われ得る。

特に、本実施形態では、メインＥＣＵ１６０は、ホスト車両１７０の車体の運動状態を検知する３軸加速度センサ１６２を筐体内に備え、且つ、当該筺体が車体２００の中央部に搭載されている。

これにより、第２制御装置であるメインＥＣＵ１６０は、車体２００の中央部にあって、例えば車体２００の回転運動の中心位置からのオフセットが少ないため、３軸加速度センサ１６２による車体運動を容易に且つ精度よく検知することができる。そして、メインＥＣＵ１６０は、当該３軸加速度センサ１６２からのセンサ信号にも基づいて、第１制御装置である前部エリアＥＣＵ１０２等に指示して、ブレーキ装置１２０や操舵装置１２４や図示しない駆動力配分制御装置等の複数の制御対象の協調動作を実行する。

例えば、メインＥＣＵ１６０は、カーブ走行において、３軸加速度センサ１６２により検知される横方向加速度（車体幅方向の加速度）と縦方向加速度（車体長さ方向の加速度）とに基づいて、車体の横ブレを防止するべく、前部エリアＥＣＵ１０２に指示して、ブレーキ装置１２０、駆動源１２２、および操舵装置１２４の協調制御を行う。

図３は、ホスト車両１７０におけるメインＥＣＵ１６０の配置の詳細を示す図である。図示のように、メインＥＣＵ１６０は、車体２００の中心を含む位置に搭載される。具体的には、図２に示すメインＥＣＵ１６０を表す矩形は、例えば当該メインＥＣＵ１６０の筺体の範囲を示しており、当該筺体が、車体２００の平面視において、当該車体２００の中心を含む位置に搭載される。

ここで、車体２００の中心は、本実施形態では、車体２００の平面視における、当該車体２００の長さＬ方向の中心線３００と幅Ｗ方向の中心線３０２との交点３０４の位置である。ただし、車体２００の中心は、これに限らず、車体２００の平面視形状の幾何中心位置、平面視における車体２００の重心位置、又は車体２００に配された前輪２２０、２２２、および後輪２２４、２２６の中心位置を頂点とする、平面視が多角形（図示点線矩形）の幾何中心位置、のいずれかの位置であるものとすることができる。

これにより、メインＥＣＵ１６０は、自身が備える３軸加速度センサ１６２により、車体２００の運動状態を容易に且つ精度良く検知して、迅速且つ高精度な車両制御を行うことができる。なお、ホスト車両１７０は、本実施形態では４つの車輪を含むものとしたが、３つの車輪を含む車両であってもよい。この場合にも、車体２００の中心は上記と同様に定義される。例えば、車輪の中心位置を頂点する上記平面視多角形は、三角形を構成するものとなり、当該三角形の幾何中心として、車体２００の中心位置が定義され得る。

なお、３軸加速度センサ１６２における車体運動検知の観点からは、図３に示すように、当該３軸加速度センサ１６２が、車体２００の上記中心に配されていることが望ましい。

本実施形態では、また、メインＥＣＵ１６０は、車体２００の車室内の空気により冷却される収容ボックス３１０内に収容される。この収容ボックス３１０は、例えば特開２０１７－１６５３０４号公報に記載されているような、バッテリ１２６を収納するボックスであり、メインＥＣＵ１６０は、バッテリ１２６と共に収容ボックス３１０内に収納される。収容ボックス３１０は、例えば吸気ダクト３１２と排気ダクト３１４とを備え、吸気ダクト３１２には、車室内の空気を取り入れるためのファン（不図示）が設けられるものとすることができる。

これにより、メインＥＣＵ１６０の動作温度を、人間である乗員が滞在する車室の温度と同等とすることができ、メインＥＣＵ１６０の動作環境を向上して、メインＥＣＵ１６０のコスト低減や長期信頼性の向上をすることができる。

なお、本発明は上記実施形態の構成に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能である。

例えば、上述した実施形態では、車体２００が５つのエリアに分割されて５つの第１制御装置（前部エリアＥＣＵ１０２等）が設けられるものとしたが、これには限られない。車体２００の分割エリアの数は、接続されるセンサ、サブシステム、アクチュエータの数量や、メインＥＣＵ１６０との通信量に応じて、２以上の任意の数とすることができる。

また、図２に示した車体２００の各エリアの形状や大きさは、一例であって、これには限られない。各エリアは、当該エリアに搭載されるエリアＥＣＵ（第１制御装置）の能力等に応じて、任意の形状の、より広いエリア又はより狭いエリアとすることができる。

以上説明したように、上述した実施形態に係る車両制御システム１００は、ホスト車両１７０の動作を制御する複数の制御装置（ＥＣＵ）が互いに通信可能に接続されて構成される。ここで、上記制御装置は、ホスト車両１７０に搭載された複数の制御対象（ブレーキ装置１２０等）を制御する複数の第１制御装置である前部エリアＥＣＵ１０２等と、これら第１制御装置の動作を管理する一つの第２制御装置であるメインＥＣＵ１６０と、で構成される。そして、第２制御装置であるメインＥＣＵ１６０は、３軸加速度センサ１６２を備え、且つ、ホスト車両１７０の車体２００の平面視における、当該車体２００の長さ方向の中心線３００と幅方向の中心線３０２との交点３０４の位置、車体２００の幾何中心位置、車体２００の重心位置、又は車体２００に配された複数の車輪の位置を頂点とする多角形の幾何中心位置、のいずれかの位置に搭載されている。

この構成によれば、制御対象を制御する第１制御装置を管理する第２制御装置としてのメインＥＣＵ１６０において、車体２００の運動状態を、当該車体２００の中心において容易且つ精度よく検知して、第１制御装置に対する動作指示を適切かつ迅速に行うことができる。すなわち、互いに通信しつつ制御対象を制御するこれら制御装置の、動作効率の観点から見た適切な配置を実現することができる。

また、車両制御システム１００では、第２制御装置であるメインＥＣＵ１６０は、車体２００の車室内の空気により冷却される収容ボックス３１０内に収納されている。この構成によれば、前部エリアＥＣＵ等の第１制御装置の上位にあってこれらを管理する第２制御装置であるメインＥＣＵ１６０の動作環境を向上して、当該メインＥＣＵ１６０の制御動作の長期信頼性を向上し、又はメインＥＣＵ１６０に対する環境条件を緩和してコスト低減を図ることができる。

また、車両制御システム１００では、収容ボックス３１０は、バッテリ１２６を収納するボックスであり、第２制御装置であるメインＥＣＵ１６０は、バッテリ１２６と共に収容ボックス３１０に収納されている。この構成によれば、メインＥＣＵ１６０のための専用の収容ボックスを設けることなく、既存のバッテリ収納ボックスを利用して、メインＥＣＵ１６０の動作環境を改善することができる。

また、車両制御システム１００では、第２制御装置であるメインＥＣＵ１６０は、３軸加速度センサ１６２からのセンサ信号に基づき、第１制御装置である前部エリアＥＣＵ１０２等に指示して、ホスト車両１７０に搭載された複数の制御対象の協調動作を実行する。この構成によれば、車体２００の中心において精度よく検知した当該車体２００の運動状態に基づいて、第１制御装置に対し協調動作の指示を、適切かつ迅速に行うことができる。

また、車両制御システム１００では、第１制御装置である前部エリアＥＣＵ１０２等は、それぞれ、前部エリア２０２等の、車体２００の区分されたエリア毎に設けられ、複数の制御装置の間の通信は、第２制御装置であるメインＥＣＵ１６０を中心として、当該第２制御装置と複数の前記第１制御装置との間でスター状に構成される。この構成によれば、通信ネットワークの中心に位置する第２制御装置たるメインＥＣＵ１６０により、車体２００の各エリアに配されてそれぞれの制御対象を制御する前部エリアＥＣＵ１０２等の複数の第１制御装置の動作を迅速に、且つメインＥＣＵ１６０が備える３軸加速度センサ１６２による運動状態検知信号に基づいて精度よく、制御することことができる。

１００…車両制御システム、１０２…前部エリアＥＣＵ、１０４…後部エリアＥＣＵ、１０６…中央エリアＥＣＵ、１０８…右エリアＥＣＵ、１１０…左エリアＥＣＵ、１１２…右前ドアＥＣＵ，１１４…右後ドアＥＣＵ、１１６…左前ドアＥＣＵ、１１８…左後ドアＥＣＵ、１２０…ブレーキ装置、１２２…駆動源、１２４…操舵装置、１２６…バッテリ、１２８…照明管理装置、１３０…操作装置、１３２…環境検知装置、１３４…右前ドアロック、１３６…右前ウィンドウ、１３８…右後ドアロック、１４０…右後ウィンドウ、１４２…左前ドアロック、１４４…左前ウィンドウ、１４６…左後ドアロック、１４８…左後ウィンドウ、１５０、１５２、１５４、１５６、１５８…通信ケーブル、１６０…メインＥＣＵ、１６２…３軸加速度センサ、１７０…ホスト車両、２００…車体、２０２…前部エリア、２０４…後部エリア、２０６…右エリア、２０８…左エリア、２１０…中央エリア、２２０、２２２…前輪、２２４、２２６…後輪、３００、３０２…中心線、３０４…交点、３１０…収容ボックス、３１２…吸気ダクト、３１４…排気ダクト。

Claims (5)

1. 車両の動作を制御する複数の制御装置が互いに通信可能に接続されて構成される、車載の車両制御システムであって、
   前記制御装置は、
   前記車両に搭載された複数の制御対象を制御する複数の第１制御装置と、
   前記第１制御装置の動作を管理する一つの第２制御装置と、
   で構成され、
   前記第２制御装置の筐体は、前記車両の車体の平面視における、前記車体の長さ方向の中心線と幅方向の中心線との交点の位置、前記車体の幾何中心位置、前記車体の重心位置、又は前記車体に配された複数の車輪の位置を頂点とする多角形の幾何中心位置、のいずれかで定義される前記車体の中心を含む位置に配され、
   前記第２制御装置の前記筐体には、前記車体の前記中心の位置に、少なくとも一つの前記第１制御装置の制御動作に用いられる３軸加速度センサが搭載されている、
   車両制御システム。
2. 前記第２制御装置は、前記車体の車室内の空気により冷却される収容ボックス内に収納されている、
   請求項１に記載の車両制御システム。
3. 前記収容ボックスは、バッテリを収納するボックスであり、
   前記第２制御装置は、前記バッテリと共に前記収容ボックスに収納されている、
   請求項２に記載の車両制御システム。
4. 前記第２制御装置は、前記３軸加速度センサからのセンサ信号に基づき、前記第１制御装置に指示して、前記複数の制御対象の協調動作を実行する、
   請求項１ないし３のいずれか一項に記載の車両制御システム。
5. 複数の前記第１制御装置は、それぞれ、前記車体の区分されたエリア毎に設けられ、
   前記複数の制御装置の間の通信は、前記第２制御装置を中心として、当該第２制御装置と複数の前記第１制御装置との間でスター状に構成される、
   請求項１ないし４のいずれか一項に記載の車両制御システム。

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