JP7271678B2 - 車両用の制御アーキテクチャ - Google Patents

Description

本発明は、車両用の制御アーキテクチャおよび車両の制御アーキテクチャのための制御方法に関する。

背景技術
自動車は、推進および伝達システム、操舵システム、制動システムなど、車両の動作を共同で実現しうる幾つかのサブシステムで構成されており、各サブシステムは、その関連する制御ユニットによって制御される。アクチュエータまたは個々の制御システムレベルにおけるサブシステムの誤動作は、車両の更なる動作を妨げたり、少なくともその機能を低下させたりする可能性がある。自動運転のために、制動および操舵のような安全性に関連するシステムには、冗長の構成と各構成間の適切な通信とが必要とされる。

米国特許第９１９５２３２号明細書には、故障作動システムの共通故障（common failure）を補償するための方法およびシステムが記載されている。例示的なシステムは、推進制動および操舵などの車両の機能を実行するように構成された１次コントローラと、１次コントローラに対する冗長の構成として構成された２次コントローラとを含みうる。コントローラは、互いにクロスチェックを行うとともに、それぞれ内部セルフチェックを行いうる。加えて、システムは、故障の検出に基づいてコントローラ間で車両の制御を移行させるように構成された制御モジュールを含みうる。制御モジュールは、コントローラの共通故障を検出することができ、これにより、制御モジュールが、共通故障信号を出力する。これに応じて、システムは、１次コントローラに制御を戻せるようになるまで車両機能を実行するように構成された安全コントローラに制御を移行させることができる。

米国特許出願公開第２０１６０００９２５７号明細書には、システムが、第１および第２の制動モジュールを含む自律的なサブシステムを含むことが記載されている。各モジュールは、プロセッサおよびメモリを含み、メモリは、故障の検出のためにプロセッサによって実行可能な命令を記憶している。システムは、第２の制動モジュールからの信号に応じてブレーキ機構を作動させるようにプログラムされたブレーキサブシステムをさらに含む。自律的なサブシステムは、故障が検出されたか否かに応じて、ブレーキ機構に信号を供給する制動モジュールの１つを選択するようにさらにプログラムされている。

しかし、システムの冗長性を向上させる必要がある。

発明の概要
したがって、車両用のシステムの冗長性を向上させることが有利である。

本発明の課題は各独立請求項の主題によって解決され、更なる実施形態は各従属請求項に組み込まれている。本発明の以下で説明する態様は、車両用の制御アーキテクチャおよび車両の制御アーキテクチャのための制御方法にも適用されることに留意されたい。

第１の態様では、車両用の制御アーキテクチャが提供され、制御アーキテクチャは、
‐第１の制御ユニットと、
‐第２の制御ユニットと、
‐第１の車両通信ネットワーク回路と、
‐第２の車両通信ネットワーク回路と、
‐複数の被指令ユニットと
を備える。

第１の制御ユニットは、第１の車両通信ネットワークに接続されている。第２の制御ユニットは、第２の車両通信ネットワークに接続されている。複数の被指令ユニットは、通信線を介して第１の制御ユニットおよび／または第２の制御ユニットから指令を受信するように構成されている。インターリンク通信線が、第１の制御ユニットを第２の制御ユニットに接続する。

このようにして、冗長性を有する制御システムアーキテクチャが提供され、これにより、安全性およびシステム性能が向上する。

一実施例では、制御アーキテクチャは、インターリンク通信線を利用して、第１の車両通信ネットワークと第２の制御ユニットとの間でデータを伝送するように構成される。制御アーキテクチャは、インターリンク通信線を利用して、第２の車両通信ネットワークと第１の制御ユニットとの間でデータを伝送するようにも構成される。

このようにして、通信の一方が故障した状況が緩和される。

一実施例では、第１の制御ユニットは、複数の被指令コンポーネントの全てに通信可能に接続され、第２の制御ユニットは、複数の被指令コンポーネントの全てに通信可能に接続される。

それゆえ、制御ユニットの一方が故障した場合に、他方の制御ユニットが全ての被指令ユニットに指令を提供し続けることができ、更なるシステム障害保護がもたらされ、このことは、通信ネットワークのどちらが故障した場合でも可能となる。

一実施例では、第１の動作モードでは、第１の制御ユニットがマスタコントローラの役割を果たすように構成され、第２の制御ユニットがスレーブコントローラの役割を果たすように構成される。第２の動作モードでは、第２の制御ユニットがマスタコントローラの役割を果たすように構成され、第１の制御ユニットがスレーブコントローラの役割を果たすように構成される。

換言すれば、制御ユニットはマスタまたはスレーブのどちらの役割も果たすことができ、一方がマスタの役割を有し、他方がスレーブの役割を有する。

一実施例では、動作モードの決定は、インターリンク通信線を介した通信を含む。

一実施例では、動作モードの決定は、アルゴリズムにしたがって行われ、インターリンク通信線を介して調整される。

一実施例では、動作モードの決定は、第１の制御ユニットおよび／または第２の制御ユニットによって行われる。

一実施例では、第１の制御ユニットおよび第２の制御ユニットは、インターリンク通信線を利用して制御ユニット間でデータを伝送して、妥当性チェック（plausibility check）および／またはクロスチェックのタスクを実行するように構成される。

第２の態様では、車両の制御アーキテクチャのための制御方法が提供され、当該方法は、
ａ）第１の制御ユニットを第１の車両通信ネットワークに接続することと、
ｂ）第２の制御ユニットを第２の車両通信ネットワークに接続することと、
ｃ）複数の被指令ユニットによって通信線を介して第１の制御ユニットおよび／または第２の制御ユニットから指令を受信することと、
ｄ）第１の制御ユニットと第２の制御ユニットとの間にインターリンク通信線を接続することと
を含む。

一実施例では、方法は、
ｅ）インターリンク通信線によって第１の車両通信ネットワークと第２の制御ユニットとの間でデータを伝送すること、または
ｆ）インターリンク通信線によって第２の車両通信ネットワークと第１の制御ユニットとの間でデータを伝送すること
を含む。

上記の態様および実施例は、以下で説明する各実施形態を参照することで明瞭に解明されるであろう。

以下では、以下の図面を参照しながら例示的な実施形態について説明する。

車両用の制御アーキテクチャの一実施例を示す模式図である。 車両の制御アーキテクチャのための制御方法を示す図である。

図１は、車両用の制御アーキテクチャ２０の一実施例を示している。制御アーキテクチャは、第１の制御ユニット３、第２の制御ユニット４、第１の車両通信ネットワーク回路１、第２の車両通信ネットワーク回路２、および複数の被指令ユニット６，７，８，９を備える。第１の制御ユニットは、第１の車両通信ネットワークに接続されている。第２の制御ユニットは、第２の車両通信ネットワークに接続されている。複数の被指令ユニットは、通信線１０，１１を介して第１の制御ユニットおよび／または第２の制御ユニットから指令を受信するように構成されている。インターリンク通信線５が、第１の制御ユニットを第２の制御ユニットに接続している。図示の実施例は２つの制御ユニットを有しているが、２つより多くの制御ユニットが設けられていてもよく、この場合、制御ユニットの第１のセットが第１の車両通信ネットワークに接続され、残り（第２のセット）が第２の車両通信ネットワークに接続される。ここでは、インターリンク通信線が、第１のセットの制御ユニットを第２のセットの制御ユニットに接続する。

一実施例によれば、制御アーキテクチャは、インターリンク通信線を利用して、第１の車両通信ネットワークと第２の制御ユニットとの間でデータを伝送するように構成される。制御アーキテクチャは、インターリンク通信線を利用して、第２の車両通信ネットワークと第１の制御ユニットとの間でデータを伝送するようにも構成される。

一実施例によれば、第１の制御ユニットは、複数の被指令コンポーネントの全てに通信可能に接続されており、第２の制御ユニットは、複数の被指令コンポーネントの全てに通信可能に接続されている。

一実施例によれば、第１の動作モードでは、第１の制御ユニットがマスタコントローラの役割を果たすように構成され、第２の制御ユニットがスレーブコントローラの役割を果たすように構成され、第２の動作モードでは、第２の制御ユニットがマスタコントローラの役割を果たすように構成され、第１の制御ユニットがスレーブコントローラの役割を果たすように構成される。

一実施例では、２つより多くの制御ユニットがあってよく、マスタとして機能し、残りがスレーブとして機能する。それゆえ、３つの制御ユニットがある場合には、上記の命名法を用いると、３つの動作モードがあってよく、各モードにおいて異なる制御ユニットがマスタの役割を果たし、残りがスレーブの役割を果たす。このことは、４つ、５つ、６つの制御ユニットにも当てはまり、この場合、４つ、５つ、６つなどの動作モードが生じる。

一実施例によれば、動作モードの決定は、インターリンク通信線を介した通信を含む。

一実施例によれば、動作モードの決定は、アルゴリズムにしたがって行われ、制御ユニットは、インターリンク通信線を介して調整される。

一実施例によれば、動作モードの決定は、第１の制御ユニットおよび／または第２の制御ユニットによって行われる。

一実施例によれば、第１の制御ユニットおよび第２の制御ユニットは、インターリンク通信線を利用して制御ユニット間でデータを伝送して、妥当性チェックおよび／またはクロスチェックのタスクを実行するように構成される。

図２は、車両の制御アーキテクチャのための制御方法１００の基本ステップを示しており、ここで、任意選択的なステップは破線で示している。方法１００は、
ステップａ）とも称される接続ステップ１１０において、第１の制御ユニット３を第１の車両通信ネットワーク１に接続することと、
ステップｂ）とも称される接続ステップ１２０において、第２の制御ユニット４を第２の車両通信ネットワークに接続することと、
ステップｃ）とも称される受信ステップ１３０において、複数の被指令ユニットによって通信線１０，１１を介して第１の制御ユニットおよび／または第２の制御ユニットから指令を受信することと、
ステップｄ）とも称される接続ステップ１４０において、第１の制御ユニットと第２の制御ユニットとの間にインターリンク通信線５を接続することと
を含む。

一実施例によれば、方法は、
ステップｅ）とも称される伝送ステップ１５０において、インターリンク通信線によって第１の車両通信ネットワークと第２の制御ユニットとの間でデータを伝送すること、または
ステップｆ）とも称される伝送ステップ１６０において、インターリンク通信線によって第２の車両通信ネットワークと第１の制御ユニットとの間でデータを伝送すること
を含む。

一実施例では、第１の制御ユニットは、複数の被指令コンポーネントの全てに通信可能に接続され、第２の制御ユニットは、複数の被指令コンポーネントの全てに通信可能に接続される。

一実施例では、第１の動作モードでは、第１の制御ユニットがマスタコントローラの役割を果たし、第２の制御ユニットがスレーブコントローラの役割を果たし、第２の動作モードでは、第２の制御ユニットがマスタコントローラの役割を果たし、第１の制御ユニットがスレーブコントローラの役割を果たす。

一実施例では、動作モードの決定は、インターリンク通信線を介した通信を含む。

一実施例では、動作モードの決定は、アルゴリズムにしたがって行われ、インターリンク通信線を介して調整される。

一実施例では、動作モードの決定は、第１の制御ユニットおよび／または第２の制御ユニットによって行われる。

一実施例では、第１の制御ユニットおよび第２の制御ユニットは、インターリンク通信線を利用して制御ユニット間でデータを伝送して、妥当性チェックおよび／またはクロスチェックのタスクを実行する。

次に、再び図１を用いて詳細な実施例について説明する。この詳細な実施例では、２つの制御ユニット３，４が設けられ、制御ユニット３，４のそれぞれが冗長の車両通信ネットワーク回路１，２の一方ずつに接続された、冗長のコントローラアーキテクチャが示されている。制御ユニット間には、インターリンク通信線５が存在している。各制御ユニットは、更なる制御線１０，１１によって幾つかの被指令ユニット６，７，８，９に接続されており、図示しているように、各制御ユニットを各被指令ユニットに接続することができる。制御ユニットの一方はマスタの役割を有し、他方はスレーブの役割を有する。マスタスレーブの役割分担の決定は、適切なアルゴリズムにしたがって制御ユニットによって行われ、インターリンク通信線によって調整される。

このように、制御ユニット間にインターリンク通信線を設けることで、車両通信ネットワークの一方が故障またはダウンした状況を緩和することが可能になる。このような場合、正常な車両通信ネットワークからのデータを、インターリンク通信線を介して他の制御ユニットに送信することができる。インターリンク通信は、妥当性チェックまたはクロスチェックのタスクを実行して安全性を高める機会をも提供する。

本発明の実施形態は、種々の主題を参照して説明を行っていることに留意されたい。特に、幾つかの実施形態は、方法形式の請求項を参照して説明を行っている一方で、他の実施形態は、装置形式の請求項を参照して説明を行っている。しかし、当業者であれば、上記および以下の説明から、別様の注記がない限り、一方の形式の主題に属する特徴の任意の組み合わせに加えて、異なる主題に関する特徴間の任意の組み合わせも本出願によって開示されているとみなされることを推論するであろう。なお、全ての特徴を組み合わせることで、各特徴の単純な総和を上回る相乗効果が得られる可能性がある。

本発明を図面および前述の説明において詳細に図示および説明してきたが、当該図示および説明は、図示または例示のためのものであって、限定のためのものではないとみなされたい。本発明は、開示した実施形態に限定されるものではない。開示した実施形態に対する他の変形形態は、特許請求された発明を実施する当業者が、図面、開示および各従属請求項の検討から理解し、実施することができる。

特許請求の範囲では、「備える（comprising）」なる語は、他の要素またはステップを除外せず、不定冠詞の「１つの（a）」または「１つの（an）」は、複数を除外しない。単一のプロセッサまたは他のユニットが、特許請求の範囲に記載された複数の項目の機能を果たす場合がある。特定の手段が相互に異なる従属請求項に記載されているという事実のみによって、これらの手段の組み合わせを有利に使用できないということは示唆されない。特許請求の範囲中の参照符号は、範囲を限定するものと解釈されるべきでない。

２０ 車両用の制御アーキテクチャ
１，２ 通信ネットワーク回路
３，４ 制御ユニット
５ インターリンク通信線
６，７，８，９ 被指令ユニット
１０，１１ 通信線
１００ 車両の制御アーキテクチャのための制御方法
１１０ 第１の制御ユニットを第１の車両通信ネットワークに接続する
１２０ 第２の制御ユニットを第２の車両通信ネットワークに接続する
１３０ 複数の被指令ユニットによって通信線を介して第１の制御ユニットおよび／または第２の制御ユニットから指令を受信する
１４０ 第１の制御ユニットと第２の制御ユニットとの間にインターリンク通信線を接続する
１５０ インターリンク通信線によって第１の車両通信ネットワークと第２の制御ユニットとの間でデータを伝送する
１６０ インターリンク通信線によって第２の車両通信ネットワークと第１の制御ユニットとの間でデータを伝送する

Claims (5)

1. 車両用の制御アーキテクチャ（２０）であって、
   第１の制御ユニット（３）と、
   第２の制御ユニット（４）と、
   第１の車両通信ネットワーク（１）と、
   第２の車両通信ネットワーク（２）と、
   複数の被指令ユニット（６，７，８，９）と、
   を備え、
   前記第１の制御ユニットが前記第１の車両通信ネットワークに接続されており、
   前記第２の制御ユニットが前記第２の車両通信ネットワークに接続されており、
   前記複数の被指令ユニットが、通信線（１０，１１）を介して前記第１の制御ユニットおよび／または前記第２の制御ユニットから指令を受信するように構成され、
   インターリンク通信線（５）が、前記第１の制御ユニットを前記第２の制御ユニットに接続し、
   前記第１の車両通信ネットワークおよび前記第２の車両通信ネットワークの一方が故障またはダウンしたときに、前記制御アーキテクチャが、前記インターリンク通信線を利用して、正常な車両通信ネットワークと、故障またはダウンしている車両通信ネットワークに接続されている制御ユニットとの間でデータを伝送するように構成され、
   第１の動作モードでは、前記第１の制御ユニットがマスタコントローラの役割を果たすように構成されており、前記第２の制御ユニットがスレーブコントローラの役割を果たすように構成されており、第２の動作モードでは、前記第２の制御ユニットがマスタコントローラの役割を果たすように構成されており、前記第１の制御ユニットがスレーブコントローラの役割を果たすように構成されており、
   前記動作モードの決定が、アルゴリズムにしたがって、前記第１の制御ユニットおよび／または前記第２の制御ユニットによって行われ、前記インターリンク通信線を介して調整される、
   制御アーキテクチャ（２０）。
2. 前記第１の制御ユニットが、前記複数の被指令ユニットの全てに通信可能に接続されており、前記第２の制御ユニットが、前記複数の被指令ユニットの全てに通信可能に接続されている、請求項１記載の制御アーキテクチャ。
3. 前記動作モードの決定が、前記第１の制御ユニットおよび／または前記第２の制御ユニットによって行われる、請求項１または２記載の制御アーキテクチャ。
4. 前記第１の制御ユニットおよび前記第２の制御ユニットが、前記インターリンク通信線を利用して前記制御ユニット間でデータを伝送して、妥当性チェックおよび／またはクロスチェックのタスクを実行するように構成されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の制御アーキテクチャ。
5. 車両の制御アーキテクチャのための制御方法（１００）であって、該方法が、
   ａ）第１の制御ユニット（３）を第１の車両通信ネットワーク（１）に接続するステップ（１１０）と、
   ｂ）第２の制御ユニット（４）を第２の車両通信ネットワークに接続するステップ（１２０）と、
   ｃ）複数の被指令ユニット（６，７，８，９）によって通信線（１０，１１）を介して前記第１の制御ユニットおよび／または前記第２の制御ユニットから指令を受信するステップ（１３０）と、
   ｄ）前記第１の制御ユニットと前記第２の制御ユニットとの間にインターリンク通信線（５）を接続するステップ（１４０）と、
   ｅ）前記第１の車両通信ネットワークおよび前記第２の車両通信ネットワークの一方が故障またはダウンしたときに、前記インターリンク通信線を利用して、正常な車両通信ネットワークと、故障またはダウンしている車両通信ネットワークに接続されている制御ユニットとの間でデータを伝送するステップと、
   ｆ）動作モードを決定するステップであって、前記動作モードの決定は、アルゴリズムにしたがって、前記第１の制御ユニットおよび／または前記第２の制御ユニットによって行われ、前記インターリンク通信線を介して調整される、ステップと、
   を含み、
   第１の動作モードでは、前記第１の制御ユニットがマスタコントローラの役割を果たすように構成されており、前記第２の制御ユニットがスレーブコントローラの役割を果たすように構成されており、第２の動作モードでは、前記第２の制御ユニットがマスタコントローラの役割を果たすように構成されており、前記第１の制御ユニットがスレーブコントローラの役割を果たすように構成されている、
   方法。

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