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JP6220232B2 - 車両の制御装置 - Google Patents

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JP6220232B2
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Description

本発明は、車両の制御装置に関し、詳しくは、演算処理装置の電源電圧が適正範囲から外れた場合の制御技術に関する。
特許文献1には、マイコンの電源電圧をモニタして出力電圧低下を検出すると、前記マイコンをリセット状態に保持させると共に車載負荷の駆動を禁止する、車両用電子制御装置が開示されている。
特開2013−018343号公報
車両安全の改善のために、車線逸脱警報や自動ブレーキなどの機能を有する先進運転支援システムADAS(ADVANCED DRIVER ASSISTANCE SYSTEMS)を車両に備える場合がある。
前記ADASは、例えば、制御指令を出力するメイン制御装置と、メイン制御装置からの制御指令に基づいて車線逸脱警報や自動ブレーキなどをそれぞれに実施する複数のサブ制御装置とで構成される。
ここで、ADASにおいては、機能安全上から、演算処理装置(マイコン)の電源電圧の低圧異常と共に高圧異常についても検知してフェイル処理を実施することが望まれるが、電源電圧の異常に対して一律に演算処理装置を停止(リセット)させるなどの処理を実施した場合、ADASの全機能が停止することになる。
しかし、ADASの制御機能に慣れた運転者が、ADASの機能停止に気付かずに運転を継続したり、ADASの機能停止の影響を十分に理解しないまま運転したりすると、操縦性の変化によって違和感を持つ可能性があった。
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、演算処理装置の電源電圧の異常に対して制御機能を極力継続させることができる車両の制御装置を提供することを目的とする。
そのため、本願発明は、制御指令を出力する第1電子制御装置と、前記第1電子制御装置からの制御指令に応じて制御対象を制御する複数のサブ電子制御装置とを含む車両の制御装置であって、前記第1電子制御装置の演算処理装置の動作を監視するCPU監視回路と、バッテリ電圧を所定電源電圧まで低下させて前記第1電子制御装置の演算処理装置の電源電圧として出力する電源回路と、前記電源回路が出力する電源電圧が所定電圧よりも高い異常の有無を診断する電源電圧監視回路と、を有し、前記第1電子制御装置の演算処理装置の動作が正常で、前記電源回路から前記第1電子制御装置の演算処理装置に出力される前記電源電圧が前記所定電圧よりも高いときに、前記第1電子制御装置からの制御指令に基づく前記複数のサブ電子制御装置の制御機能のうちの一部を停止させるようにした。
上記発明によると、演算処理装置の電源電圧が適正範囲から外れる異常状態であっても演算処理装置が正常動作している場合に、複数のサブ制御装置の制御機能を部分的に制限することで、安全性を確保しつつ車両の操縦性の変化を抑制することができる。
本発明の実施形態における車両の制御システムを示すブロック図である。 本発明の実施形態において高電圧異常状態でADAS機能のうちで停止させる機能の選択パターンを例示する図である。 本発明の実施形態において高電圧異常状態でADAS機能のうちで停止させる機能の選択パターンを例示する図である。
以下に本発明の実施の形態を説明する。
図1は、車両に備えられる制御系のシステム構成を例示する図であり、複数の電子制御装置(ECU)11,12,13,14,15・・・が、CAN(Controller Area Network、コントローラー・エリア・ネットワーク)によって相互に通信可能に接続される。
複数の電子制御装置(ECU)11,12,13,14,15・・・のうちの第1電子制御装置11は、先進運転支援システムADAS(ADVANCED DRIVER ASSISTANCE SYSTEMS)の制御装置である。
また、第2電子制御装置12、第3電子制御装置13、第4電子制御装置14、第5電子制御装置15・・・は、ブレーキ制御(制動力制御)を行う制御装置、車両の駆動力を発生するエンジンを制御する制御装置、車両の運転席に設けた表示装置を制御する制御装置、変速機を制御する制御装置などである。
先進運転支援システムADASの制御装置である第1電子制御装置11は、CPU(演算処理装置、マイコン)11a、バッテリ電圧監視回路11b、電源回路11c、電源電圧監視回路11d、CPU監視回路11e、CAN通信回路11fなどを備える。
バッテリ電圧監視回路11bは、バッテリ電圧VBをモニタした結果を、CPU11aに出力する。
電源回路11cは、バッテリ電圧VB(例えば12V)をCPU11aの定格電源電圧(例えば5V)にまで低下させてCPU11aの電源電圧Vccとして出力する回路である。
電源電圧監視回路11dは、電源回路11cが出力する電源電圧Vccを監視し、電源電圧Vccに異常が発生しているか否か、詳細には、定格電圧(適正範囲)よりも電源電圧Vccが低くなる低電圧異常の有無、及び、定格電圧(適正範囲)よりも電源電圧Vccが高くなる高電圧異常の有無を診断し、監視結果を同じ第1電子制御装置11に含まれるCPU11a及び外部の電子制御装置である第2電子制御装置12に出力する。
なお、電源電圧監視回路11dは、電源電圧Vccが定格電圧(適正範囲)よりも低い低電圧異常を検出したときにCPU11aをリセットさせる処理(リセット信号の出力)を実施する構成とすることができる。
CPU監視回路11eは、例えば、CPU11aが出力するプログラムラン信号などからCPU11aの動作状態を監視する回路であり、CPU11aの動作に異常が発生すると、CPU11aをリセットさせる処理(リセット信号の出力)を実施する。
CAN通信回路11fは、CANを介して他の電子制御装置との間で通信を行うための回路である。
第2電子制御装置12は、CPU12a、バッテリ電圧監視回路12b、CAN通信回路12cなどを含み、CPU12aには、第1電子制御装置11の電源電圧監視回路11dからの電源電圧Vccの異常診断信号が入力される。
第2電子制御装置12、第3電子制御装置13、第4電子制御装置14、第5電子制御装置15・・・は、第1電子制御装置11からADAS用の制御指令を受けて、各制御対象(アクチュエータ)に操作信号を出力する。つまり、第1電子制御装置11は、制御指令を出力するメイン制御装置であり、第2電子制御装置12、第3電子制御装置13、第4電子制御装置14、第5電子制御装置15・・・は、第1電子制御装置11からの制御指令に応じて制御対象を制御するサブ制御装置である。
ADASの機能は、例えば、走行関連の機能、警告関連の機能、安全関連の機能、機能安全に影響する機能に種別することができる。
走行関連の機能として、本実施例のADASは、例えば、車速及び前走車との距離を自動的に制御する定速走行・車間距離制御(ACC:Adaptive Cruise Control)や、ブレーキや駆動力を制御して車両の横滑りを軽減するビークル・ダイナミクス・コントロール(VDC: Vehicle Dynamics Control)などの機能を備える。
また、警告関連の機能として、本実施例のADASは、例えば、前走車と衝突の惧れがある場合に運転者に表示や音で警報する前方衝突警報(FCW: Forward Collision Warning)や、車両が車線からはみ出した場合に運転者に表示や音で警告する車線逸脱警報(LDW:Lane Departure Warning)などの機能を備える。
また、安全関連の機能として、本実施例のADASは、例えば、近接車に対して運転者がレーンチェンジを開始すると表示と音で警告し、隣接レーンの車両に近づかないようにヨーモーメントを発生させるサイド・コリジョン・プリベンション(SCP)や、後退時に後方の車両を検知するとブレーキを作動させるバックアップ・コリジョン・プリベンション(BCP)などの機能を備える。
更に、機能安全に影響する機能として、本実施例のADASは、例えば、前方の車両などと衝突の惧れがある場合にブレーキを自動的に作動させる衝突回避ブレーキ(FCA:Forward Collision Avoidance Assist)などの機能を備える。
そして、第1電子制御装置11は、前述したADASの各機能を実現するために、ブレーキや駆動力などの制御指令を第2電子制御装置12、第3電子制御装置13、第4電子制御装置14、第5電子制御装置15・・・に出力する。
なお、ADASの機能は上述したものに限定されず、公知の種々の運転支援機能を適宜採用することができ、また、ADASの機能として、走行関連の機能、警告関連の機能、安全関連の機能、機能安全に影響する機能の全てを備える構成に限定するものでもない。
上記構成の車両の制御系(ADAS制御システム)において、第1電子制御装置11のCPU11aの電源電圧Vccに高電圧異常が発生していても、第1電子制御装置11のCPU11aが正常に動作している場合、第1電子制御装置11は、ADASとしての機能のうちの少なくとも一部を継続させ、他の機能を停止させるフェイル処理を行う。
これにより、第1電子制御装置11の電源電圧Vccの高電圧異常が発生したときに、第1電子制御装置11によって誤って車両が制御されることを抑制しつつ、ADAS機能を極力継続させ、車両の操縦性の変化を抑制する。
ここで、電源電圧Vccの高電圧異常の有無は、電源電圧監視回路11dから第1電子制御装置11のCPU11a及び第2電子制御装置12のCPU12aに出力され、第2電子制御装置12は、電源電圧Vccの高電圧異常を検知したか否かの情報をCANを介して第1電子制御装置11に出力する。
そして、第1電子制御装置11は、CPU11aが正常に動作している場合に、自己のCPU11aと第2電子制御装置12のCPU12aとの少なくとも一方が高電圧異常の発生を検知していれば、ADASの一部の機能を停止させるフェイル処理を行う。
CANを介して接続される複数の電子制御装置11,12,13,14,15・・・は、CANを介して他の電子制御装置から送られる信号に基づき他の電子制御装置の異常の有無を診断する機能を有し、診断結果に基づき自己の制御動作をフェイルモードに切り替えたり、診断結果を他の電子制御装置に送信したり、他の電子制御装置からの診断結果に基づき自己の制御動作をフェイルモードに切り替えたりする機能を備えることができる。
なお、第1電子制御装置11のCPU11aの電源電圧Vccの異常を診断する電源電圧監視回路を、第1電子制御装置11以外の電子制御装置に設けたり、いずれの電子制御装置にも含まれない単体のユニットとしたりすることができる。
図2は、第1電子制御装置11のCPU11aが正常に動作していて、CPU11aの電源電圧Vccの異常(高電圧異常)が診断されたときに、ADASの各機能のうちで停止させる機能と継続させる機能との選択パターンを例示する。
パターン1は、第1電子制御装置11及び第2電子制御装置12が共に、CPU11aの電源電圧Vccの高電圧異常を検知していない場合である。
この場合、CPU11aが正常動作していてかつ電源電圧Vccも正常であるので、第1電子制御装置11は、ADASとしての機能を実現するための制御指令を正しく出力することができ、ADASの各機能を停止させる処理は不要である。
そこで、パターン1の場合は、第1電子制御装置11は、ADASとしての各機能を実現するための制御指令の出力を通常に実施する。
パターン2は、第2電子制御装置12が第1電子制御装置11のCPU11aの電源電圧Vccの高電圧異常を検知していて、第1電子制御装置11が自己のCPU11aの電源電圧Vccの高電圧異常を検知していない場合である。
この場合、実際に電源電圧Vccの高電圧異常が発生しているのに、係る高電圧異常を第1電子制御装置11(CPU11a)が認識できていない(電源電圧Vccが正常であると誤検知している)可能性があり、CPU11aについての自己診断結果は正常であっても、第1電子制御装置11が誤った制御指令を出力する可能性がある。
そこで、パターン2の場合、第1電子制御装置11は、車両の制動力や駆動トルクを自動制御することで車両の走行を自動的に変化させるADASの機能である走行関連の機能、安全関連の機能、機能安全に影響する機能を停止する一方で、運転者に警告を行うものの車両の走行を直接には変化させることのない警告関連の機能は継続させる。
なお、ADASの機能の停止には、第1電子制御装置11からの制御指令の出力を停止することの他、電子制御装置12,13,14,15・・・が、第1電子制御装置11からの制御指令(ADAS機能)に基づく操作量出力を停止することなどが含まれる。つまり、結果的にADASの機能に基づくアクチュエータの操作が停止(制限)されることになる処理がADASの機能の停止処理である。
これにより、第1電子制御装置11が誤った制御指令を設定することがあったとしても、車両走行が誤って自動制御されることを抑制でき、また、警告関連の機能については継続されADASの全機能が停止することがなく、ADASの全機能を停止させる場合に比べ操縦性の変化を抑制することができる。
電源電圧Vccの低電圧異常が発生した場合には、CPU11aをリセットすることでADASの全機能を停止させるが、高電圧異常が発生したときにもCPU11aをリセットさせる構成とした場合、ADASの全機能が停止されることになる。
しかし、CPU11aは、定格電圧(適正範囲)よりも電源電圧Vccが低くなった場合には動作が不安定となるのに対し、電源電圧Vccが定格電圧よりも高くなった場合にはある程度正常動作を保つことができる。
一方、ADASの制御機能に慣れた運転者が、ADASの機能停止に気付かずに運転を継続したり、ADASの機能停止の影響を十分に理解しないまま運転したりすると、車両の操縦性の変化によって違和感を持つ場合がある。
そこで、高電圧異常が発生していても第1電子制御装置11(CPU11a)が正常に動作している間は、ADAS機能のうち動作が不安定になったとしても操縦性への影響が比較的小さい機能を継続させることで、操縦性が変化することを抑制する。
なお、パターン2の場合であって、走行関連の機能、安全関連の機能、機能安全に影響する機能を停止させる場合、第1電子制御装置11は、車両の運転者にADASの一部機能が停止していること(走行関連の機能、安全関連の機能、機能安全に影響する機能が停止していること)を、音や表示によって警告することができる。
パターン3は、第1電子制御装置11がCPU11aの電源電圧Vccの高電圧異常を検知していて、第2電子制御装置12が第1電子制御装置11のCPU11aの電源電圧Vccの高電圧異常を検知していない場合である。
この場合、CPU11aについての診断結果は正常であっても、高電圧異常によって第1電子制御装置11が誤った制御指令を出力する可能性がある。しかし、実際に高電圧異常状態であった場合、第1電子制御装置11は係る高電圧異常を認識できていることになり、同じ高電圧異常状態であっても第1電子制御装置11が認識できていない場合(パターン2)に比べて第1電子制御装置11の動作の信頼性はより高くなる。
そこで、パターン3の場合、走行関連の機能、機能安全に影響する機能を停止させる一方で、警告関連の機能、安全関連の機能を継続させるようにする。
走行関連の機能、機能安全に影響する機能が誤った制御指令に基づき実施された場合、前走車との距離を不適切に変化させるなどの可能性があるのに対し、警告関連の機能は、誤った制御指令に基づき実施されても直接車両の走行に影響せず、また、安全関連の機能が誤った制御指令に基づき実施されても車両走行が安全側に導かれることになる。
つまり、パターン2の場合よりも第1電子制御装置11のCPU11aが正しい制御指令を発する可能性が高いパターン3の場合には、ADASの機能のうちで継続させる機能を増大させ、電源電圧Vccの高電圧異常が発生したときの操縦性の変化を抑制する。更に、警告関連の機能と安全関連の機能とを継続させる設定とすることで、第1電子制御装置11の動作が不安定になっても車両の安全性への影響を抑制できる。
また、パターン3の場合、第1電子制御装置11において実際に電源電圧Vccの高電圧異常が発生しているのに、第2電子制御装置12が係る高電圧異常を正しく認識できていない(電源電圧Vccが正常であると誤検知している)可能性があり、この場合、第2電子制御装置12が誤動作する可能性がある。
そこで、パターン3の場合、第1電子制御装置11は、第3電子制御装置13、第4電子制御装置14、第5電子制御装置15・・・に対し、第2電子制御装置12の異常発生を知らせる信号を出力し、第3電子制御装置13、第4電子制御装置14、第5電子制御装置15・・・における第2電子制御装置12からの信号に基づく動作などを停止させるようにする。
なお、パターン3の場合、第1電子制御装置11は、第2電子制御装置12の異常発生を知らせる信号を他の電子制御装置に出力する処理と共に、又は異常発生を知らせる信号を出力する処理に代えて、第2電子制御装置12が制御するアクチュエータの電源リレーをオフする処理などを実施することができる。
パターン4は、第1電子制御装置11及び第2電子制御装置12が、共にCPU11aの電源電圧Vccの高電圧異常を検知している場合である。
この場合、パターン3と同様に、CPU11aについての診断結果は正常であっても、高電圧異常によって第1電子制御装置11が誤った制御指令を出力する可能性があるので、走行関連の機能、機能安全に影響する機能を停止させる一方で、警告関連の機能、安全関連の機能を継続させるようにする。
但し、第2電子制御装置12も電源電圧Vccの高電圧異常を検知していて、第2電子制御装置12は正常に動作している可能性が高いので、パターン3とは異なり、第1電子制御装置11は、第2電子制御装置12の異常発生を知らせる信号を出力する処理を実施しない。
電源電圧Vccの高電圧異常が発生したときに、ADASの機能のうちで停止させる機能と継続させる機能との選択パターンは、図2に例示したパターンに限定されるものではなく、車両の安全性や操作性などを考慮して適宜設定することができる。
図3は、選択パターンの別の例を示すものであり、図2に示した選択パターンに比べ、高電圧異常が発生したときに継続させるADAS機能をより少なく限定した例を示す。
図3に示す選択パターンでは、第1電子制御装置11及び第2電子制御装置12が共に高電圧異常を検知していないパターン1の場合、図2に例示した選択パターンと同様に、第1電子制御装置11によるADAS機能を全て通常通りに実施させる。
一方、第2電子制御装置12が第1電子制御装置11のCPU11aの電源電圧Vccの高電圧異常を検知していて、第1電子制御装置11がCPU11aの電源電圧Vccの高電圧異常を検知していないパターン2の場合、図2に示した例では警告関連の機能を継続させるが、図3に示す例では、警告関連の機能を含むADAS機能の全てを停止させることで、警告動作を含めてADAS機能が誤動作することを抑制する。
また、第1電子制御装置11がCPU11aの電源電圧Vccの高電圧異常を検知しているパターン3又はパターン4において、図2に示した例では、警告関連の機能と安全関連の機能とを継続させる構成としたが、図3に示す例では、警告関連の機能のみを継続させ、走行関連の機能、安全関連の機能、機能安全に影響する機能を停止させる。
これにより、電源電圧Vccの高電圧異常が発生しても第1電子制御装置11のCPU11aが正常動作していれば、警告関連の機能は継続されることになり、警告関連の機能によって車両の安全性に寄与できる。
以上、好ましい実施形態を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば種々の変形態様を採り得ることは自明である。
例えば、第1電子制御装置11は、ADASの制御装置に限定されるものではなく、複数種の制御機能を備える第1電子制御装置11において、CPU11aの電源電圧Vccの高電圧異常が発生したときに、複数種の制御機能のうちの一部を継続させ、残りの機能を停止させる構成とすることができる。この場合、継続させる機能は、動作が不安定になった場合でも車両の安全性への影響が比較的小さい機能であり、逆に、停止させる機能は、動作が不安定になることで車両の安全性に大きな影響を与える可能性がある機能である。
また、第1電子制御装置11のCPU11aの電源電圧Vccの監視を、第1電子制御装置11と他の電子制御装置(例えば、第2電子制御装置12)との双方で行う構成に限定されず、第1電子制御装置11と他の電子制御装置とのいずれか一方で電源電圧Vccの監視を行う構成とすることができる。
また、ADAS機能のうちで継続させる機能と停止させる機能とを、走行関連の機能、安全関連の機能、機能安全に影響する機能、警告関連の機能の4つの種別単位で選択する構成に限定されず、例えば、警告関連の機能や安全関連の機能に含まれる複数種の機能について継続させる機能と停止させる機能とを選択する設定とすることができる。
11…第1電子制御装置(メイン制御装置)、11a…CPU(演算処理装置)、11b…バッテリ電圧監視回路、11c…電源回路、11d…電源電圧監視回路、11e…CPU監視回路、11f…CAN通信回路、12…第2電子制御装置(サブ制御装置)

Claims (6)

  1. 制御指令を出力する第1電子制御装置と、前記第1電子制御装置からの制御指令に応じて制御対象を制御する複数のサブ電子制御装置とを含む車両の制御装置であって、
    前記第1電子制御装置の演算処理装置の動作を監視するCPU監視回路と、バッテリ電圧を所定電源電圧まで低下させて前記第1電子制御装置の演算処理装置の電源電圧として出力する電源回路と、前記電源回路が出力する電源電圧が所定電圧よりも高い異常の有無を診断する電源電圧監視回路と、を有し、
    前記第1電子制御装置の演算処理装置の動作が正常で、前記電源回路から前記第1電子制御装置の演算処理装置に出力される前記電源電圧が前記所定電圧よりも高いときに、前記第1電子制御装置からの制御指令に基づく前記複数のサブ電子制御装置の制御機能のうちの一部を停止させる、車両の制御装置。
  2. 前記第1制御装置の演算処理装置、及び、前記複数のサブ電子制御装置のうちの1つである第2電子制御装置の演算処理装置が、前記電源電圧監視回路の診断結果を入力し、
    前記第2電子制御装置の演算処理装置は、入力した前記電源電圧監視回路の診断結果を前記第1電子制御装置の演算処理装置に出力し、
    前記第1電子制御装置は、自己の演算処理装置と前記第2電子制御装置の演算処理装置との少なくとも一方が、前記電源回路が出力する電源電圧が所定電圧よりも高い異常を検知しているときに、前記第1電子制御装置からの制御指令に基づく前記複数のサブ電子制御装置の制御機能のうちの一部を停止させる、
    請求項1記載の車両の制御装置。
  3. 前記第1電子制御装置の演算処理装置が、前記電源回路が出力する電源電圧が所定電圧よりも高い異常を検知しているか否かと、前記第2電子制御装置の演算処理装置が、前記電源回路が出力する電源電圧が所定電圧よりも高い異常を検知しているか否かとの組み合わせに応じて、前記第1電子制御装置からの制御指令に基づく前記複数のサブ電子制御装置の制御機能のうち、継続させる制御機能と停止させる制御機能との選択パターンを切り替える、
    請求項2記載の車両の制御装置。
  4. 前記第1電子制御装置の演算処理装置が、前記電源回路が出力する電源電圧が所定電圧よりも高い異常を検知していて、前記第2電子制御装置の演算処理装置が、前記電源回路が出力する電源電圧が所定電圧よりも高い異常を検知していない場合、前記第1電子制御装置は、前記第2電子制御装置の異常発生を知らせる信号を、他の前記サブ電子制御装置に出力する、
    請求項3記載の車両の制御装置。
  5. 前記第2電子制御装置の演算処理装置が、前記電源回路が出力する電源電圧が所定電圧よりも高い異常を検知していて、前記第1電子制御装置の演算処理装置が、前記電源回路が出力する電源電圧が所定電圧よりも高い異常を検知していない場合、前記複数のサブ電子制御装置の制御機能の全てを停止させ、
    前記第1電子制御装置の演算処理装置が、前記電源回路が出力する電源電圧が所定電圧よりも高い異常を検知している場合、前記第1電子制御装置からの制御指令に基づく前記複数のサブ電子制御装置の制御機能のうちの一部を停止させる、
    請求項3又は請求項4に記載の車両の制御装置。
  6. 前記第1電子制御装置及び前記複数のサブ電子制御装置は、運転支援システムの制御装置であって、
    前記複数のサブ電子制御装置の制御機能のうち停止させる制御機能は、車両の走行を自動的に変化させる制御機能で、前記複数のサブ電子制御装置の制御機能のうち継続させる制御機能は、車両の運転者に警告を行う制御機能である、
    請求項1から請求項5のいずれか1つに記載の車両の制御装置。
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