JP7346980B2 - 車両制御システム - Google Patents

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Description

ここに開示する技術は、車両制御システムに関する。
特許文献１には、車両制御システムが開示されている。この車両制御システムは、センサと、センサの信号に基づいて操作量指令値を演算する指令コントローラと、指令コントローラからの操作量指令値に基づいてアクチュエータを制御するアクチュエータ駆動コントローラとを備える。センサ、指令コントローラ、アクチュエータ駆動コントローラの少なくとも２つは、自己の故障を検出する故障検出部を有する。
特開２０１６－１９６２９５号公報
特許文献１のような車両制御システムにおいて、指令コントローラに複数の制御系統を設けることで、フェールオペレーショナル機能を実装させることが考えられる。このように、指令コントローラに複数の制御系統を設けることにより、複数の制御系統の１つに異常が発生したとしても、残りの制御系統によりアクチュエータの制御を継続させることができる。
しかしながら、複数の制御系統の信頼度にばらつきがあるので、単に複数の制御系統の中から１つの制御系統を選択するだけでは、アクチュエータの制御の信頼性を良好な状態に維持することが困難である。そのため、フェールオペレーショナル機能の信頼性を向上させることが困難である。
ここに開示する技術は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、フェールオペレーショナル機能の信頼性を向上させることにある。
ここに開示する技術は、車両に設けられるアクチュエータを制御する車両制御システムに関し、この車両制御システムは、３つ以上の複数の演算部と、判定部と、出力部とを備える。前記複数の演算部の各々は、前記アクチュエータの目標出力を示す第１制御信号を前記出力部に供給する。前記判定部は、前記複数の演算部の各々から供給される第１制御信号に示された目標出力に該第１制御信号の信頼度に応じた重みを付けて該目標出力の多数決を行う。前記出力部は、前記複数の演算部の各々により供給される第１制御信号と、前記判定部による目標出力の多数決の結果とに基づいて、前記アクチュエータの制御のための第２制御信号を出力する。
前記の構成では、複数の第１制御信号の信頼度を考慮して第２制御信号を出力することができる。これにより、アクチュエータの制御の信頼性を良好な状態に維持することができるので、フェールオペレーショナル機能の信頼性を向上させることができる。
前記車両制御システムにおいて、前記複数の第１制御信号の各々の信頼度に応じた重みは、前記車両のシーンに応じて変化してもよい。
前記の構成では、車両のシーン毎に変化する複数の第１制御信号の各々の信頼度を考慮して第２制御信号を出力することができる。これにより、アクチュエータの制御の信頼性を良好な状態に維持することができるので、フェールオペレーショナル機能の信頼性を向上させることができる。
前記車両制御システムにおいて、前記出力部は、前記判定部による目標出力の多数決の結果と、前記複数の第１制御信号の各々の信頼度に応じた重みとに基づいて、前記複数の演算部の各々により供給される第１制御信号を統合することにより前記第２制御信号を生成するように構成されてもよい。
前記の構成では、複数の第１制御信号の各々の信頼度を考慮して第２制御信号を生成することができる。これにより、アクチュエータの制御の信頼性を良好な状態に維持することができるので、フェールオペレーショナル機能の信頼性を向上させることができる。
前記車両制御システムは、第１制御部と、前記第１制御部と前記アクチュエータとの間の信号経路に設けられる第２制御部とを備えてもよい。前記複数の演算部のうち１つ以上の演算部は、前記第１制御部に設けられ、前記複数の演算部のうち別の１つ以上の演算部は、前記第２制御部に設けられてもよい。
前記の構成では、第１制御部の異常により第１制御部の演算部からの第１制御信号の供給が停止したとしても、第２制御部に設けられた演算部から供給される第１制御信号によりアクチュエータの制御を継続することができる。これにより、フェールオペレーショナル機能の信頼性を向上させることができる。
前記車両制御システムは、第１制御部と、前記第１制御部と前記アクチュエータとの間の信号経路に設けられる第２制御部とを備えてもよい。前記複数の演算部は、前記第１制御部に設けられ、前記判定部および前記出力部は、第２制御部に設けられてもよい。
前記の構成では、複数の演算部を第１制御部に設け、判定部および出力部を第２制御部に設けることにより、複数の第１制御信号を第１制御部から第２制御部に供給することができる。これにより、単一の第１制御信号を第１制御部から第２制御部に供給する場合よりも、第１制御部と第２制御部との間の通信異常（例えば通信途絶）に対する抗堪性を強化することができる。すなわち、第１制御部と第２制御部との間の通信異常によりアクチュエータの制御を継続することができなくなるという事態を発生させにくくすることができる。これにより、フェールオペレーショナル機能の継続性を向上させることができる。
ここに開示する技術によれば、フェールオペレーショナル機能の信頼性を向上させることができる。
実施形態による車両制御システムの構成を例示するブロック図である。 車両制御システムにおける信号経路を例示する模式図である。 車両制御システムの要部を例示するブロック図である。 実施形態の変形例３による車両制御システムの要部の１つの構成例を示すブロック図である。 実施形態の変形例３による車両制御システムの要部のもう１つの構成例を示すブロック図である。 実施形態の変形例４による車両制御システムの要部を例示するブロック図である。
以下、実施の形態を図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一または相当部分には同一の符号を付しその説明は繰り返さない。
（実施形態）
図１および図２は、車両制御システム１０の構成を例示する。この車両制御システム１０は、車両１１（具体的には自動四輪車）に設けられる。この車両１１は、マニュアル運転とアシスト運転と自動運転とに切り換え可能である。マニュアル運転は、ドライバの操作（例えばアクセルの操作など）に応じて走行する運転である。アシスト運転は、ドライバの操作を支援して走行する運転である。自動運転は、ドライバの操作なしに走行する運転である。車両制御システム１０は、自動運転およびアシスト運転において、車両１１に設けられた複数のアクチュエータ１００を制御することで車両１１の動作を制御する。
なお、この車両１１では、駆動制御、制動制御、操舵制御において、電気的に制御を行うバイワイヤ方式が採用される。具体的には、アクセルペダルの操作、ブレーキペダルの操作、ステアリングホイールの操作が後述する各種センサにより検出され、各種センサの出力に基づいて生成された制御信号によりアクチュエータ１００（駆動制御、制動制御、操舵制御に関連するアクチュエータ１００）が制御されて駆動制御、制動制御、操舵制御が行われる。
〔アクチュエータ〕
複数のアクチュエータ１００は、車両１１に設けられた複数の車載デバイス（図示を省略）をそれぞれ作動させる。この複数のアクチュエータ１００には、車両１１の基本動作（例えば駆動や制動や操舵など）に関連する車載デバイスを作動させるアクチュエータ１００だけでなく、車両１１の基本動作に関連しない車載デバイス（いわゆるボディ系デバイス）を作動させるアクチュエータ１００も含まれる。車載デバイスの例としては、エンジン、トランスミッション、電動ブレーキ、電動パワーステアリング、ブレーキランプ、前照灯、電動ミラー、オーディオなどが挙げられる。図１および図２の例では、アクチュエータ１００の例として、電動パワーステアリング装置のアクチュエータ１０１と、電動ブレーキのアクチュエータ１０２，１０３，１１１，１１２と、ブレーキランプのアクチュエータ１０４，１１３と、前照灯のアクチュエータ１０５，１１４と、電動ミラーのアクチュエータ１０７，１１５が図示されている。
〔車両制御システムの構成〕
車両制御システム１０は、複数のセンサ２００と、通信部２１０と、演算装置１５とを備える。
〔センサ〕
複数のセンサ２００の各々は、複数のアクチュエータ１００の制御に用いられる各種情報を検出する。図１の例では、センサ２００の例として、複数のカメラ２０１と、複数のレーダ２０２と、位置センサ２０３と、車両状態センサ２０４と、乗員状態センサ２０５と、操舵角センサ２０６と、ブレーキセンサ２０７と、アクセルセンサ２０８とが例示されている。
〈カメラ（撮像部）〉
複数のカメラ２０１は、互いに同様の構成を有する。カメラ２０１は、車両１１の外部環境を撮像することで、車両１１の外部環境を示す画像データを取得する。カメラ２０１により得られた画像データは、演算装置１５（具体的には後述するセントラル制御部３００、以下同様）に送信される。なお、カメラ２０１は、車両１１の外部環境を撮像する撮像部の一例である。
この例では、カメラ２０１は、広角レンズを有する単眼カメラであり、複数のカメラ２０１による車両１１の外部環境の撮像範囲が車両１１の周囲の全周に渡るように、複数のカメラ２０１が車両１１に配置されている。例えば、カメラ２０１は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary metal-oxide-semiconductor）などの固体撮像素子を用いて構成される。なお、カメラ２０１は、通常のレンズを有する単眼カメラであってもよいし、ステレオカメラであってもよい。
〈レーダ（検出部）〉
複数のレーダ２０２は、互いに同様の構成を有する。レーダ２０２は、車両１１の外部環境を検出する。具体的には、レーダ２０２は、車両１１の外部環境へ向けて電波を送信して車両１１の外部環境からの反射波を受信することで車両１１の外部環境を検出する。レーダ２０２の検出結果は、演算装置１５に送信される。なお、レーダ２０２は、車両１１の外部環境を検出する検出部の一例である。検出部は、車両１１の外部環境へ向けて探知波を送信して車両１１の外部環境からの反射波を受信することで、車両１１の外部環境を検出する。
この例では、複数のレーダ２０２による車両１１の外部環境の検出範囲が車両１１の周囲の全周に渡るように、複数のレーダ２０２が車両１１に配置されている。例えば、レーダ２０２は、ミリ波を送信するミリ波レーダであってもよいし、レーザ光を送信するライダ（Light Detection and Ranging）であってもよいし、赤外線を送信する赤外線レーダであってもよいし、超音波を送信する超音波センサであってもよい。
〈位置センサ〉
位置センサ２０３は、車両１１の位置（例えば緯度および経度）を検出する。例えば、位置センサ２０３は、全地球測位システムからのＧＰＳ情報を受信し、ＧＰＳ情報に基づいて車両１１の位置を検出する。位置センサ２０３により検出された車両１１の位置は、演算装置１５に送信される。
〈車両状態センサ〉
車両状態センサ２０４は、車両１１の状態（例えば速度や加速度やヨーレートなど）を検出する。例えば、車両状態センサ２０４は、車両１１の速度を検出する車速センサ、車両１１の加速度を検出する加速度センサ、車両１１のヨーレートを検出するヨーレートセンサなどを含む。車両状態センサ２０４により検出された車両１１の状態は、演算装置１５に送信される。
〈乗員状態センサ〉
乗員状態センサ２０５は、車両１１に搭乗する乗員の状態（例えばドライバの健康状態や感情や身体挙動など）を検出する。例えば、乗員状態センサ２０５は、乗員を撮像する車内カメラ、乗員の生体情報を検出する生体情報センサなどを含む。乗員状態センサ２０５により検出された乗員の状態は、演算装置１５に送信される。
〈運転操作センサ〉
操舵角センサ２０６とブレーキセンサ２０７とアクセルセンサ２０８は、車両１１に加えられる運転操作を検出する運転操作センサの一例である。操舵角センサ２０６は、車両１１のハンドルの操舵角を検出する。ブレーキセンサ２０７は、車両１１のブレーキの操作量を検出する。アクセルセンサ２０８は、車両１１のアクセルの操作量を検出する。運転操作センサにより検出された運転操作は、演算装置１５に送信される。
〔通信部〕
通信部２１０は、車両１１の外部に設けられた外部装置との間で通信を行う。例えば、通信部２１０は、車両１１の周囲に位置する他車両（図示を省略）からの通信情報、ナビゲーションシステム（図示を省略）からの交通情報などを受信する。通信部２１０により受信された情報は、演算装置１５に送信される。
〔演算装置〕
演算装置１５は、車両１１に設けられた複数のセンサ２００の出力および車外から送信された情報などに基づいて、複数のアクチュエータ１００の動作を制御する。例えば、演算装置１５は、車両１１が走行すべき経路である目標経路を決定し、目標経路を走行するために必要となる車両１１の運動である目標運動を決定し、車両１１の運動が目標運動となるように、複数のアクチュエータ１００の動作を制御する。
具体的には、演算装置１５は、セントラル制御部３００と、複数のゾーン制御部４００とを備える。この例では、演算装置１５は、１つのセントラル制御部３００と、２つのゾーン制御部４０１，４０２と、９つのゾーン制御部５０１～５０５，５１１～５１４とを備える。また、セントラル制御部３００および複数のゾーン制御部４００の各々は、１つまたは複数のプロセッサ、１つまたは複数のプロセッサを動作させるためのプログラムやデータを記憶する１つまたは複数のメモリなどを有する電子制御ユニット（ＥＣＵ）により構成される。
〈セントラル制御部およびゾーン制御部の接続〉
図１および図２の例では、セントラル制御部３００には、２つのゾーン制御部４０１，４０２が接続される。図２に示すように、ゾーン制御部４０１は、車両１１の右側の中央部に配置され、ゾーン制御部４０２は、車両１１の左側の中央部に配置される。ゾーン制御部４０１には、５つのゾーン制御部５０１～５０５と、電動ミラーのアクチュエータ１０７とが接続される。５つのゾーン制御部５０１～５０５には、５つのアクチュエータ１０１～１０５がそれぞれ接続される。ゾーン制御部４０２には、４つのゾーン制御部５１１～５１４と、電動ミラーのアクチュエータ１１５とが接続される。４つのゾーン制御部５１１～５１４には、４つのアクチュエータ１１１～１１４がそれぞれ接続される。
また、図１および図２の例では、セントラル制御部３００とゾーン制御部４００とを接続する信号線と、２つのゾーン制御部４００を接続する信号線は、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）の通信ケーブルであり、セントラル制御部３００とアクチュエータ１００とを接続する信号線と、ゾーン制御部４００とアクチュエータ１００とを接続する信号線は、ＣＡＮ（Controller Area Network）の通信ケーブルである。また、ゾーン制御部５０１～５０５，５１１～５１４の各々は、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）とＣＡＮとの間のプロトコル変換を行う機能を有する。
〈セントラル制御部（第１制御部）〉
セントラル制御部３００は、車両１１に設けられた複数のセンサ２００の出力および車外から送信された情報を受け、複数のアクチュエータ１００の制御のための複数の制御信号を生成する。そして、セントラル制御部３００は、複数の制御信号を出力する。セントラル制御部３００は、第１制御部の一例である。
例えば、セントラル制御部３００は、アシスト運転において、カメラ２０１およびレーダ２０２の出力に基づいて車両１１の外部環境を認識し、その認識された車両１１の外部環境に基づいて１つまたは複数の候補経路を生成する。候補経路は、車両１１が走行可能な経路であり、目標経路の候補である。
また、セントラル制御部３００は、車両状態センサ２０４の出力に基づいて車両１１の挙動（例えば速度や加速度やヨーレートなど）を認識する。例えば、セントラル制御部３００は、深層学習により生成された学習モデルを用いて車両状態センサ２０４の出力から車両１１の挙動を認識する。
また、セントラル制御部３００は、乗員状態センサ２０５の出力に基づいて乗員の挙動（例えばドライバの健康状態や感情や身体挙動など）を認識する。例えば、セントラル制御部３００は、深層学習により生成された学習モデルを用いて乗員状態センサ２０５の出力から乗員（特にドライバ）の挙動を認識する。
また、セントラル制御部３００は、操舵角センサ２０６とブレーキセンサ２０７とアクセルセンサ２０８の各々の出力に基づいて車両１１に加えられた運転操作を認識する。
次に、セントラル制御部３００は、上記の認識された車両１１の挙動と乗員の挙動と車両１１に加えられた運転操作とに基づいて、上記の生成された１つまたは複数の候補経路の中から目標経路となる候補経路を選択する。例えば、セントラル制御部３００は、複数の候補経路のうちドライバが最も快適であると感じる候補経路を選択する。そして、セントラル制御部３００は、目標経路として選択された候補経路に基づいて目標運動を決定する。
次に、セントラル制御部３００は、上記の決定された目標運動に基づいて、目標運動を達成するための制御信号を生成する。例えば、セントラル制御部３００は、目標運動を達成するための駆動力と制動力と操舵量である目標駆動力と目標制動力と目標操舵量をそれぞれ導出する。そして、セントラル制御部３００は、目標駆動力を示す駆動制御信号と、目標制動力を示す制動制御信号と、目標操舵量を示す操舵制御信号を生成する。そして、セントラル制御部３００は、制御信号を出力する。
〈ゾーン制御部（第２制御部）〉
複数のゾーン制御部４００の各々は、車両１１の所定のゾーンに設けられる。また、複数のゾーン制御部４００の各々は、セントラル制御部３００と複数のアクチュエータ１００の各々との間の信号経路に設けられる。具体的には、セントラル制御部３００と１つのアクチュエータ１００との間の信号経路には、１つ以上のゾーン制御部４００が設けられる。例えば、図１および図２の例では、セントラル制御部３００と電動パワーステアリングのアクチュエータ１０１との間の信号経路には、２つのゾーン制御部４０１，５０１が設けられる。そして、複数のゾーン制御部４００の各々は、信号の中継を行う。このような構成により、セントラル制御部３００から出力された制御信号は、１つ以上のゾーン制御部４００を経由してアクチュエータ１００に供給され、アクチュエータ１００の動作が制御される。
例えば、セントラル制御部３００とエンジンおよびトランスミッションのアクチュエータ（図示を省略）との間の信号経路に設けられたゾーン制御部４００（図示を省略）は、セントラル制御部３００から出力された駆動制御信号を、エンジンおよびトランスミッションのアクチュエータに中継する。エンジンおよびトランスミッションのアクチュエータは、駆動制御信号に示された目標駆動力に基づいてエンジンおよびトランスミッションを作動させる。これにより、車両１１の駆動力が目標駆動力となるように制御される。
また、セントラル制御部３００と電動ブレーキのアクチュエータ１０２との間の信号経路に設けられたゾーン制御部４０１，５０２は、セントラル制御部３００から出力された制動制御信号をアクチュエータ１０２に中継する。アクチュエータ１０２は、制動制御信号に示された目標制動力に基づいて電動ブレーキを作動させる。これにより、電動ブレーキの制動力が目標制動力となるように制御される。
また、セントラル制御部３００と電動パワーステアリングのアクチュエータ１０１との間の信号経路に設けられたゾーン制御部４０１，５０１は、セントラル制御部３００から出力された操舵制御信号をアクチュエータ１０１に中継する。アクチュエータ１０１は、操舵制御信号に示された目標操舵量に基づいて電動パワーステアリングを作動させる。これにより、車両１１の操舵量が目標操舵量となるように制御される。
〔セントラル制御部およびゾーン制御部の詳細〕
次に、図３を参照して、セントラル制御部３００およびゾーン制御部４００の詳細について説明する。以下では、セントラル制御部３００と１つのゾーン制御部４００との組合せを例に挙げて説明する。
〈信号線〉
図３に示すように、車両制御システム１０は、セントラル制御部３００（第１制御部）とゾーン制御部４００（第２制御部）とを接続する１つまたは複数（この例では１つ）の信号線６００を備える。また、この例では、信号線６００は、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）の通信ケーブルである。
〈セントラル制御部（第１制御部）〉
セントラル制御部３００は、３つ以上の複数の演算部３０と、判定部４０と、出力部５０とを備える。この例では、セントラル制御部３００には、３つの演算部３０（具体的には第１演算部３１と第２演算部３２と第３演算部３３）が設けられる。
《演算部》
複数の演算部３０の各々は、第１制御信号を出力部５０に供給する。これにより、複数の演算部３０から出力部５０へ向けて複数の第１制御信号が供給される。具体的には、複数の演算部３０の各々は、センサ２００により検出される情報などに基づいてアクチュエータ１００の目標出力を求め、その求められたアクチュエータ１００の目標出力を示す第１制御信号を出力する。
複数の第１制御信号の各々は、アクチュエータ１００の制御のための信号である。具体的には、複数の第１制御信号の各々は、アクチュエータ１００の目標出力（例えば目標制御量）を示す。目標出力の具体例としては、目標駆動力、目標制動力、目標操舵量などが挙げられる。
なお、複数の第１制御信号の各々に示される目標出力は、互いに同種であるが、その目標出力の導出に用いられる情報（センサ２００により検出される情報など）および目標出力の導出処理の内容（計算式など）のうち少なくとも１つが互いに異なる。
例えば、３つの第１制御信号のうち１つの制御信号は、操舵角センサ２０６により検出された車両１１のハンドルの操舵角に基づいて導出された目標操舵量を示す。もう１つの制御信号は、レゾルバ（図示を省略）により検出された電動パワーステアリングの電動モータ（図示を省略）の回転角と第１演算式（電動モータの回転角に基づいて目標操舵量を導出する演算式）とに基づいて導出された目標操舵量を示す。さらにもう１つの制御信号は、レゾルバにより検出された電動パワーステアリングの電動モータの回転角と第１演算式とは異なる第２演算式（電動モータの回転角に基づいて目標操舵量を導出する演算式）とに基づいて導出された目標操舵量を示す。
具体的には、複数の演算部３０の各々において求められる目標出力は、互いに同種であるが、その演算部３０において目標出力の導出に用いられる情報（センサ２００により検出される情報など）および演算部３０における目標出力の導出処理の内容（計算式など）のうち少なくとも１つが互いに異なる。
例えば、図３の例では、第１演算部３１は、操舵角センサ２０６により検出された車両１１のハンドルの操舵角に基づいて目標操舵量を求める。第２演算部３２は、レゾルバ（図示を省略）により検出された情報と第１演算式とに基づいて目標操舵量を求める。第３演算部３３は、レゾルバにより検出された情報と第２演算式とに基づいて目標操舵量を求める。
また、セントラル制御部３００では、複数の演算部３０の出力端は、複数の内部配線により出力部５０の複数の入力端とそれぞれ電気的に接続される。例えば、複数の演算部３０の各々は、予め定められた演算を行う演算コア（プロセッサ）により構成される。
《判定部》
判定部４０は、複数の演算部３０の各々から供給される第１制御信号に示された目標出力に、その第１制御信号の信頼度に応じた重みを付け、目標出力の多数決を行う。
この例では、判定部４０は、複数の演算部３０から供給される複数の第１制御信号の信頼度に応じた重みを予め記憶している。そして、判定部４０は、複数の演算部３０から供給される複数の第１制御信号を受け、複数の第１制御信号の各々に示された目標出力に対して、その第１制御信号の信頼度に応じた重みを付ける。なお、第１制御信号の信頼度が高くなるに連れて、その第１制御信号の信頼度に応じた重みが大きくなる。また、複数の第１制御信号の各々に対して、その第１制御信号の信頼度に応じた投票数が重みとして割り当てられていてもよい。例えば、第１制御信号の信頼度が高くなるに連れて、その第１制御信号の信頼度に応じた投票数が多くなる。
例えば、判定部４０は、複数の第１制御信号の各々の信頼度に応じた重みを示す重み情報（情報テーブル）を記憶している。そして、判定部４０は、複数の演算部３０から供給される複数の第１制御信号の各々に対応する重みを重み情報の中から選出し、その選出された重みを複数の第１制御信号の各々に示された目標出力に付ける。
そして、判定部４０は、重み付けられた複数の目標出力のうちどの目標出力が多数派であるのかを判定し、どの目標出力が多数派であるのかを示す多数決信号を出力部５０に出力する。
例えば、判定部４０は、予め定められた演算を行う演算コア（プロセッサ）と、演算コアを動作させるためのプログラムやデータを記憶するメモリとにより構成される。なお、判定部４０の動作については、後で詳しく説明する。
《出力部》
出力部５０は、複数の演算部３０の各々により供給される第１制御信号と、判定部４０による目標出力の多数決の結果とに基づいて、アクチュエータ１００の制御のための第２制御信号を出力する。
第２制御信号は、アクチュエータ１００の制御のための信号である。具体的には、第２制御信号は、アクチュエータ１００の目標出力（例えば目標制御量）を示す信号である。なお、この例では、第２制御信号に示される目標出力は、複数の第１制御部の各々に示される目標出力と同種である。例えば、複数の第１制御部の各々に示される目標出力が目標操舵量である場合、第２制御信号に示される目標出力も目標操舵量である。
この例では、出力部５０は、複数の演算部３０から供給される複数の第１制御信号の中から、判定部４０において多数派と判定された目標出力を示す第１制御信号を選出し、その選出された第１制御信号を第２制御信号として出力する。
また、セントラル制御部３００において、出力部５０の出力端は、信号線６００の一端と電気的に接続される。具体的には、セントラル制御部３００は、出力部５０の出力端に対応するコネクタ３０ａを有する。出力部５０の出力端は、内部配線３０ｂによりコネクタ３０ａと電気的に接続される。コネクタ３０ａには、信号線６００の一端が接続される。例えば、出力部５０は、予め定められた演算を行う演算コア（プロセッサ）により構成される。なお、出力部５０の動作については、後で詳しく説明する。
この例では、セントラル制御部３００に設けられた３つの演算部３０（第１演算部３１と第２演算部３２と第３演算部３３）と判定部４０と出力部５０とにより、１ｏｏ３（2 out of 3 channel）の安全アーキテクチャ７０が構成される。この安全アーキテクチャ７０は、フェールオペレーショナル（制御継続型）である。
〈ゾーン制御部（第２制御部）〉
ゾーン制御部４００は、セントラル制御部３００とアクチュエータ１００との間の信号経路に設けられる。この例では、ゾーン制御部４００は、入出力制御部６１と、診断部６２と、出力部６３とを備える。
《入出力制御部と診断部と出力部》
入出力制御部６１は、出力部５０から出力された第２制御信号に対して予め定められた入出力処理（例えばプロトコル変換など）を行う。そして、入出力制御部６１は、入出力処理が施された第２制御信号を出力部５０に供給する。診断部６２は、入出力制御部６１における異常の診断を行う。出力部６３は、診断部６２による入出力制御部６１の診断結果に基づいて、入出力制御部６１から供給された第２制御信号を出力する第１状態と、予め定められた出力信号（固定値）を出力する第２状態とに切り換えられる。具体的には、出力部６３は、入出力制御部６１に異常がない場合に第１状態に設定され、入出力制御部６１に異常がある場合に第２状態に設定される。例えば、入出力制御部６１と診断部６２と出力部６３の各々は、予め定められた演算を行う演算コア（プロセッサ）により構成される。
この例では、ゾーン制御部４００において、入出力制御部６１の入力端は、信号線６００の他端と電気的に接続される。具体的には、ゾーン制御部４００は、入出力制御部６１の入力端に対応するコネクタ４０ａを有する。入出力制御部６１の入力端は、内部配線４０ｂによりコネクタ４０ａと電気的に接続される。
また、この例では、入出力制御部６１と診断部６２と出力部６３とにより、１ｏｏ１Ｄ（1 out of 1 channel with Diagnostics）の安全アーキテクチャ８０が構成される。この安全アーキテクチャ８０は、フェールセーフ（制御停止型）である。
〔判定部と出力部の動作の具体例〕
次に、判定部４０と出力部５０の動作について具体例を挙げて説明する。以下では、第１演算部３１から供給される第１制御信号に対して「５票」が割り当てられ、第２演算部３２から供給される第１制御信号に対して「４票」が割り当てられ、第３演算部３３から供給される第１制御信号に対して「２票」が割り当てられる場合を例に挙げて説明する。また、以下では、複数の第１制御信号の各々に示される目標出力が目標操舵量である場合を例に挙げている。
例えば、第１演算部３１および第２演算部３２の各々から供給される第１制御信号が「左回りに１０°回転」という目標操舵量を示し、第３演算部３３から供給される第１制御信号が「左回りに１５°回転」という目標操舵量を示す場合、「左回りに１０°回転」という目標操舵量に対して、第１演算部３１の第１制御信号の「５票」と第２演算部３２の第１制御信号の「４票」の合計である「９票」が投票され、「左回りに１５°回転」という目標操舵量に対して、第３演算部３３の第１制御信号の「２票」が投票される。
この場合、判定部４０は、「左回りに１０°回転」という目標操舵量が多数派であることを示す多数決信号を出力する。そして、出力部５０は、第１演算部３１と第２演算部３２と第３演算部３３の各々から供給される第１制御信号の中から「左回りに１０°回転」という目標操舵量を示す第１制御信号（すなわち第１演算部３１および第２演算部３２の各々から供給される第１制御信号の一方）を選出し、その選出された第１制御信号を第２制御信号として出力する。
〔実施形態の効果〕
以上のように、複数の第１制御信号の信頼度を考慮して第２制御信号を出力することができる。これにより、アクチュエータ１００の制御の信頼性を良好な状態に維持することができるので、フェールオペレーショナル機能の信頼性を向上させることができる。
（実施形態の変形例１）
複数の第１制御信号の各々の信頼度に応じた重みは、車両１１のシーンに応じて変化するようになっていてもよい。例えば、判定部４０は、車両１１のシーン毎に複数の第１制御信号の各々の信頼度に応じた重みを示す重み情報（情報テーブル）を記憶してもよい。なお、車両１１のシーンの具体例としては、車両１１が日中に走行するというシーン、車両１１が夜間に走行するというシーン、車両１１が低速で走行するというシーン、車両１１が高速で走行するというシーン、車両１１が前方の他車両に追従するというシーン、車両が車庫入れを行うというシーン、これらのシーンの組合せなどが挙げられる。これらのシーンは、センサ２００により検出された情報、センサ２００により検出された情報から認識される車両１１の外部環境などから推定可能である。
以上のように、複数の第１制御信号の各々の信頼度に応じた重みを、車両１１のシーンに応じて変化させることにより、車両１１のシーン毎に変化する複数の第１制御信号の各々の信頼度を考慮して第２制御信号を出力することができる。これにより、アクチュエータ１００の制御の信頼性を良好な状態に維持することができるので、フェールオペレーショナル機能の信頼性を向上させることができる。
（実施形態の変形例２）
出力部５０は、判定部４０による目標出力の多数決の結果と、複数の第１制御信号の各々の信頼度に応じた重みとに基づいて、複数の演算部３０の各々により供給される第１制御信号を統合することにより第２制御信号を生成するように構成されてもよい。
具体的には、この変形例２では、判定部４０は、複数の演算部３０から供給される複数の第１制御信号を受け、複数の第１制御信号の各々に示された目標出力に対して、その第１制御信号の信頼度に応じた重みを付ける。次に、判定部４０は、複数の第１制御信号の各々に示された目標出力が予め定められた複数のグループ（目標出力のグループ）のうちどのグループに属するのかを判定する。そして、判定部４０は、複数のグループの各々に属する目標出力に付けられた重みの合計に基づいて、その複数のグループのうちどのグループに属する目標出力が多数派であるのかを判定し、どのグループに属する目標出力が多数派であるのかを示す多数決信号を出力部５０に出力する。なお、複数の第１制御信号の各々に対して、その第１制御信号の信頼度に応じた投票数が重みとして割り当てられていてもよい。例えば、第１制御信号の信頼度が高くなるに連れて、その第１制御信号の信頼度に応じた投票数が多くなる。
そして、この変形例２では、出力部５０は、複数の演算部３０から供給される複数の第１制御信号の中から、判定部４０において多数派の目標出力が属すると判定されたグループに属する目標出力を示す１つ以上の第１制御信号を選出する。次に、出力部５０は、その選出された１つ以上の第１制御信号の中から信頼度が最も高い第１制御信号を第２制御信号として出力する。
例えば、出力部５０は、複数の第１制御信号の各々の信頼度を示す信頼度情報（情報テーブル）を記憶している。そして、出力部５０は、信頼度情報を参照して、１つ以上の第１制御信号の中から信頼度が最も高い第１制御信号を選出し、その選出された第１制御信号を第２制御信号として出力する。
〔判定部と出力部の動作の具体例〕
次に、判定部４０と出力部５０の動作について具体例を挙げて説明する。以下では、第１演算部３１から供給される第１制御信号に対して「５票」が割り当てられ、第２演算部３２から供給される第１制御信号に対して「４票」が割り当てられ、第３演算部３３から供給される第１制御信号に対して「２票」が割り当てられる場合を例に挙げて説明する。また、以下では、複数の第１制御信号の各々に示される目標出力が目標操舵量である場合を例に挙げている。さらに、以下では、「左回りを示す目標操舵量」というグループと「右回りを示す目標操舵量」というグループとが予め定められる場合を例に挙げている。
例えば、第１演算部３１から供給される第１制御信号が「右回りに５０°回転」という目標操舵量を示し、第２演算部３２の各々から供給される第１制御信号が「左回りに１０°回転」という目標操舵量を示し、第３演算部３３から供給される第１制御信号が「左回りに１５°回転」という目標操舵量を示す場合、「右回りに５０°回転」という目標操舵量に対して、第１演算部３１の第１制御信号の「５票」が投票され、「左回りに１０°回転」という目標操舵量に対して、第２演算部３２の第１制御信号の「４票」が投票され、「左回りに１５°回転」という目標操舵量に対して、第３演算部３３の第１制御信号の「２票」が投票される。
この場合、「右回りを示す目標操舵量」というグループに属する目標操舵量の得票数の合計が「５票」となり、「左回りを示す目標操舵量」というグループに属する目標操舵量の得票数の合計が「６票」となる。判定部４０は、「左回りを示す目標操舵量」というグループに属する目標操舵量が多数派であることを示す多数決信号を出力する。そして、出力部５０は、第１演算部３１と第２演算部３２と第３演算部３３の各々から供給された第１制御信号の中から「左回りを示す目標操舵量」というグループに属する目標操舵量を示す第１制御信号（すなわち第２演算部３２および第３演算部３３の各々から供給される第１制御信号）を選出する。次に、出力部５０は、第２演算部３２および第３演算部３３の各々から供給される第１制御信号の中から、割り当てられた投票数（信頼度の一例）が最も多い第２演算部３２の第１制御信号（すなわち「左回りに１０°回転」という目標操舵量を示す第１制御信号）を選出し、その選出された第１制御信号を第２制御信号として出力する。
以上のように、判定部４０による目標出力の多数決の結果と、複数の第１制御信号の各々の信頼度に応じた重みとに基づいて、複数の演算部３０の各々により供給される第１制御信号を統合することにより第２制御信号を生成することにより、複数の第１制御信号の各々の信頼度を考慮して第２制御信号を生成することができる。これにより、アクチュエータ１００の制御の信頼性を良好な状態に維持することができるので、フェールオペレーショナル機能の信頼性を向上させることができる。
なお、この変形例２において、出力部５０は、次のように構成されてもよい。まず、出力部５０は、複数の演算部３０から供給される複数の第１制御信号の中から、判定部４０において多数派の目標出力が属すると判定されたグループに属する目標出力を示す１つ以上の第１制御信号を選出する。次に、出力部５０は、その選出された１つ以上の第１制御信号の各々に対して、その第１制御信号の信頼度に応じた重み付け平均を行う。なお、複数の第１制御信号の各々に対して、その第１制御信号の信頼度に応じた重み係数（１よりも小さくゼロよりも大きい数）が重みとして割り当てられていてもよい。例えば、第１制御信号の信頼度が高くなるに連れて、その第１制御信号の信頼度に応じた重み係数が大きくなる。この例において、例えば、出力部５０は、複数の第１制御信号の各々の信頼度に応じた重み係数を示す重み係数情報（情報テーブル）を記憶している。そして、出力部５０は、重み係数情報の中から上記の１つ以上の第１制御信号の各々に対応する重み係数を選出し、その選出された１つ以上の重み係数を用いて１つ以上の第１制御信号の重み付け平均を行う。そして、出力部５０は、重み付け平均により導出された目標出力を示す第２制御信号を出力する。
（実施形態の変形例３）
図４および図５に示すように、複数の演算部３０のうち１つ以上の演算部３０は、セントラル制御部３００（第１制御部）に設けられてもよい。複数の演算部３０のうち別の１つ以上の演算部３０は、ゾーン制御部４００（第２制御部）に設けられてもよい。
図４の例では、３つの演算部３０のうち第１演算部３１および第２演算部３２は、セントラル制御部３００に設けられ、第３演算部３３は、ゾーン制御部４００に設けられる。また、判定部４０と出力部５０は、ゾーン制御部４００に設けられる。
また、図４の例では、セントラル制御部３００とゾーン制御部４００とを接続する２つの信号線６００が設けられる。セントラル制御部３００において、２つの演算部３０（具体的には第１演算部３１と第２演算部３２）の出力端は、２つの内部配線３０ｂにより２つのコネクタ３０ａとそれぞれ電気的に接続されることで、２つの信号線６００の一端とそれぞれ電気的に接続される。ゾーン制御部４００において、出力部５０の３つの入力端のうち２つは、２つの内部配線４０ｂにより２つのコネクタ４０ａと電気的に接続されることで、２つの信号線６００の他端とそれぞれ電気的に接続される。出力部５０の３つの入力端のうち残りの１つは、内部配線により第３演算部３３の出力端と電気的に接続される。
図５の例では、３つの演算部３０のうち第１演算部３１は、セントラル制御部３００に設けられ、第２演算部３２および第３演算部３３は、ゾーン制御部４００に設けられる。また、判定部４０と出力部５０は、ゾーン制御部４００に設けられる。
また、図５の例では、セントラル制御部３００において、第１演算部３１は、内部配線３０ｂによりコネクタ３０ａと電気的に接続されることで、信号線６００の一端と電気的に接続される。また、ゾーン制御部４００において、出力部５０の３つの入力端のうち１つは、内部配線４０ｂによりコネクタ４０ａと電気的に接続されることで、信号線６００の他端と電気的に接続される。なお、出力部５０の３つの入力端のうち残りの２つは、２つの内部配線により２つの演算部３０（具体的に第２演算部３２と第３演算部３３）の出力端と電気的に接続される。
以上のように、複数の演算部３０のうち１つ以上の演算部３０をセントラル制御部３００（第１制御部）に設け、複数の演算部３０のうち別の１つ以上の演算部３０をゾーン制御部４００（第２制御部）に設けることにより、セントラル制御部３００の異常によりセントラル制御部３００の演算部３０からの第１制御信号の供給が停止したとしても、ゾーン制御部４００に設けられた演算部３０から供給される第１制御信号によりアクチュエータ１００の制御を継続することができる。これにより、フェールオペレーショナル機能の信頼性を向上させることができる。
（実施形態の変形例４）
図６に示すように、変形例４では、複数の演算部３０は、セントラル制御部３００（第１制御部）に設けられてもよい。判定部４０および出力部５０は、ゾーン制御部４００（第２制御部）に設けられてもよい。
図６の例では、セントラル制御部３００において、複数の演算部３０の出力端は、複数の信号線６００の一端とそれぞれ電気的に接続される。具体的には、セントラル制御部３００は、３つの演算部３０にそれぞれ対応する３つのコネクタ３０ａを有する。３つの演算部３０の出力端は、３つの内部配線３０ｂにより３つのコネクタ３０ａとそれぞれ電気的に接続される。３つのコネクタ３０ａには、３つの信号線６００の一端がそれぞれ接続される。ゾーン制御部４００において、出力部５０の複数の入力端は、複数の信号線６００の他端とそれぞれ電気的に接続される。具体的には、ゾーン制御部４００は、出力部５０の３つの入力端にそれぞれ対応する３つのコネクタ４０ａを有する。出力部５０の３つの入力端は、３つの内部配線４０ｂにより３つのコネクタ４０ａとそれぞれ電気的に接続される。３つのコネクタ４０ａには、３つの信号線６００の他端がそれぞれ接続される。
図６の例では、セントラル制御部３００に設けられた３つの演算部３０（第１演算部３１と第２演算部３２と第３演算部３３）と、ゾーン制御部４００に設けられた判定部４０および出力部５０とにより、１ｏｏ３（1 out of 3 channel）の安全アーキテクチャ７０が構成される。
また、セントラル制御部３００は、４つ以上の演算部３０を有してもよい。この場合、出力部５０は、４つ以上の演算部３０の各々により供給される第１制御信号と、判定部４０による目標出力の多数決の結果とに基づいて、１つの第２制御信号を出力する。
以上のように、複数の演算部３０をセントラル制御部３００（第１制御部）に設け、判定部４０および出力部５０をゾーン制御部４００（第２制御部）に設けることにより、複数の信号線６００を通じて複数の第１制御信号をセントラル制御部３００からゾーン制御部４００に供給することができる。これにより、単一の信号線を通じて単一の第１制御信号をセントラル制御部３００からゾーン制御部４００に供給する場合よりも、セントラル制御部３００とゾーン制御部４００との間の通信異常（例えば通信途絶）に対する抗堪性を強化することができる。すなわち、セントラル制御部３００とゾーン制御部４００との間の通信異常によりアクチュエータ１００の制御を継続することができなくなるという事態を発生させにくくすることができる。これにより、フェールオペレーショナル機能の継続性を向上させることができる。
（信号線の変形例１）
なお、セントラル制御部３００（第１制御部）とゾーン制御部４００（第２制御部）とを接続する複数の信号線６００のうち少なくとも２つの信号線６００は、互いに異なる種類の耐性を有することが好ましい。
以上のように、複数の信号線６００のうち少なくとも２つの信号線６００が互いに異なる種類の耐性を有することにより、複数の信号線６００がすべて同一の耐性を有する場合よりも、セントラル制御部３００とゾーン制御部４００との間の通信異常に対する抗堪性を強化することができる。これにより、フェールオペレーショナル機能の継続性を向上させることができる。
例えば、複数の信号線６００に、振動や衝撃などの機械的な外力に対する耐性（機械的耐性）を有する信号線６００が含まれているが、ノイズなどの電気的な外力に対する耐性（電気的耐性）を有する信号線６００が含まれていない場合、電気的な外力により複数の信号線６００の全てに通信異常が発生するおそれがある。一方、複数の信号線６００に、機械的耐性を有する信号線６００だけでなく、電気的耐性を有する信号線６００も含まれている場合、電気的な外力により複数の信号線６００の全てに通信異常が発生するという事態を発生させにくくすることができる。
（信号線の変形例２）
また、セントラル制御部３００（第１制御部）とゾーン制御部４００（第２制御部）とを接続する複数の信号線６００のうち少なくとも２つの信号線６００は、互いに種別が異なることが好ましい。この信号線６００の種別の例としては、信号線６００の径、信号線６００を構成する材料、信号線６００の構造などが挙げられる。
以上のように、複数の信号線６００のうち少なくとも２つの信号線６００の種別を互いに異ならすことにより、これらの２つの信号線６００に互いに異なる種類の耐性を持たせることができる。これにより、複数の信号線６００がすべて同一の耐性を有する場合よりも、セントラル制御部３００とゾーン制御部４００との間の通信異常に対する抗堪性を強化することができるので、フェールオペレーショナル機能の継続性を向上させることができる。
例えば、一方の信号線６００の径を他方の信号線６００の径よりも大きくすることにより、一方の信号線６００の機械的耐性を他方の信号線６００の機械的耐性よりも強くすることができる。また、一方の信号線６００を構成する材料の強度を他方の信号線６００を構成する材料の強度よりも高くすることにより、一方の信号線６００の機械的耐性を他方の信号線６００の機械的耐性よりも強くすることができる。また、一方の信号線６００の構造を多層の絶縁被膜を有する構造とし、他方の信号線６００の構造を単層の絶縁被膜を有する構造とすることにより、一方の信号線６００の電気的耐性を他方の信号線６００の電気的耐性よりも強くすることができる。
（信号線の変形例３）
また、セントラル制御部３００（第１制御部）とゾーン制御部４００（第２制御部）とを接続する複数の信号線６００のうち少なくとも２つの信号線６００は、互いに離間していることが好ましい。
以上のように、複数の信号線６００のうち少なくとも２つの信号線６００を互いに離間させることにより、外力（特に機械的な外力）により複数の信号線６００の全てに通信異常（特に断線による通信途絶）が発生するリスクを低減することができる。これにより、フェールオペレーショナル機能の継続性を向上させることができる。
例えば、１つの信号線６００がセントラル制御部３００から車両１１の右側を経由してゾーン制御部４００に到達する一方で、もう１つの信号線６００がセントラル制御部３００から車両１１の左側を経由してゾーン制御部４００に到達するようにしてもよい。
（その他の実施形態）
なお、以上の説明において、出力部５０は、Ｍ個（Ｍは３以上の整数）の第１制御信号に基づいてＮ個（ＮはＭよりも小さい整数）の第２制御信号を出力するように構成されてもよい。例えば、Ｍ個の演算部３０と判定部４０と出力部５０とにより、ＭｏｏＮ（M out of N channel）の安全アーキテクチャ７０が構成されてもよい。
また、以上の実施形態を適宜組み合わせて実施してもよい。以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、ここに開示する技術、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
以上説明したように、ここに開示する技術は、車両制御システムとして有用である。
１０ 車両制御システム
１１ 車両
１５ 演算装置
１００ アクチュエータ
２００ センサ
３００ セントラル制御部（第１制御部）
４００ ゾーン制御部（第２制御部）
３０ 演算部
３１ 第１演算部
３２ 第２演算部
３３ 第３演算部
４０ 判定部
５０ 出力部
６１ 入出力制御部
６２ 診断部
６３ 出力部
７０ 安全アーキテクチャ
８０ 安全アーキテクチャ

Claims (5)

  1. 車両に設けられるアクチュエータを制御する車両制御システムであって、
    ３つ以上の複数の演算部と、
    判定部と、
    出力部とを備え、
    前記複数の演算部の各々は、前記アクチュエータの目標出力を示す第１制御信号を前記出力部に供給し、
    前記判定部は、前記複数の演算部の各々から供給される第１制御信号に示された目標出力に該第１制御信号の信頼度に応じた投票数を割り当てて該目標出力の多数決を行い、
    前記出力部は、前記複数の演算部の各々により供給される第１制御信号に示された目標出力のうち前記判定部による目標出力の多数決において多数派である目標出力に基づいて、前記アクチュエータの制御のための第２制御信号を出力する
    ことを特徴とする車両制御システム。
  2. 請求項１において、
    前記複数の第１制御信号の各々の信頼度に応じた投票数は、前記車両のシーンに応じて変化する
    ことを特徴とする車両制御システム。
  3. 請求項１または２において、
    前記出力部は、前記判定部による目標出力の多数決の結果と、前記複数の第１制御信号の各々の信頼度に応じた投票数とに基づいて、前記複数の演算部の各々により供給される第１制御信号を統合することにより前記第２制御信号を生成する
    ことを特徴とする車両制御システム。
  4. 請求項１～３のいずれか１つにおいて、
    第１制御部と、
    前記第１制御部と前記アクチュエータとの間の信号経路に設けられる第２制御部とを備え、
    前記複数の演算部のうち１つ以上の演算部は、前記第１制御部に設けられ、前記複数の演算部のうち別の１つ以上の演算部は、前記第２制御部に設けられる
    ことを特徴とする車両制御システム。
  5. 請求項１～３のいずれか１つにおいて、
    第１制御部と、
    前記第１制御部と前記アクチュエータとの間の信号経路に設けられる第２制御部とを備え、
    前記複数の演算部は、前記第１制御部に設けられ、
    前記判定部および前記出力部は、第２制御部に設けられる
    ことを特徴とする車両制御システム。
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