(57)【要約】【課題】  車両の操舵運動を制御する分散制御システムを提供する。【解決手段】  分散制御システム（１０９）は、ドライバーインタフェース組立体（１０１）と、第１の時間トリガ型プロトコル（ＴＴＰ）処理システムを備えたドライバーインタフェースノード（１２１）と、第２の時間トリガ型プロトコル（ＴＴＰ）処理システムを備えた車輪ノード（１２５）とを有する。ドライバーインタフェースノードは、ドライバーインタフェース組立体に接続されており、ドライバーインタフェース組立体からステアリングホイールパラメータを受け取る。車輪ノードは、ドライバーインタフェースノードに接続されており、センサ測定値を車両からドライバーインタフェースノードに伝える。車輪ノードは、車両の車輪を調節する印加トルクを生じさせる。【選択図】      図１
2004306943.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の操舵運動を制御する分散制御システムであって、
ドライバーインタフェース組立体と、
前記ドライバーインタフェース組立体に接続された第１の時間トリガ型プロトコル（ＴＴＰ）処理システムを備え前記ドライバーインタフェース組立体からステアリングホイールパラメータを受け取るドライバーインタフェースノードと、
ドライバーインタフェースノードに接続された第２の時間トリガ型プロトコル（ＴＴＰ）処理システムを備えセンサ測定値を車両からドライバーインタフェースノードに送る車輪ノードとを備え、
前記車輪ノードは、車両の車輪を調節する印加トルクを生じさせる、
ことを特徴とする分散制御システム。
【請求項２】
前記ドライバーインタフェースノードは、ステアリングホイールパラメータに基づいて車輪アクチュエータ基準値を出力し、前記ドライバーインタフェースノードは、車輪アクチュエータ基準値を車輪ノードに送り、該車輪ノードは車輪アクチュエータ基準値に基づいて印加トルクを発生させる、
請求項１に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用ステアリングシステムの電子アーキテクチャに関する。本発明は特に、車両のステアリングシステムを制御するために時間トリガ型プロトコル（ＴＴＰ）コミュニケーションネットワークを用いる分散制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車は、人を種々の目的地に運ぶために世界中で利用されている。これら自動車は、ドライバーが車両を操舵し、車両の走行方向を決定することができるようにするステアリングシステムを有している。これらステアリングシステムは、ステアリングホイールと車両の間に機械的リンクを有しているのが典型的である。
。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述のステアリングシステムには幾つかの問題がある。第１に、このようなステアリングシステムは、不必要な重量を車両に加える場合がある。次に、大抵のこのようなステアリングシステムは、構造が複雑で、しかも試験するのが困難なモジュール組立体内に納められており、これによりステアリングシステムに生じる問題の解決が困難になる。最後に、このようなステアリングシステムは、車両内に融通性をもって配置することができない場合が多く、これにより車両内に設置したり車両から取り外すのが面倒である。
【０００４】
したがって、不必要な重量を車両に加えず、単純化されたモジュール組立体を有し、車両内に容易に配置できるステアリングシステムが要望されている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一特徴では、車両の操舵運動を制御する分散制御システムが提供される。この分散制御システムは、ドライバーインタフェース組立体と、第１の時間トリガ型プロトコル（ＴＴＰ）処理システムを備えたドライバーインタフェースノードと、第２の時間トリガ型プロトコル（ＴＴＰ）処理システムを備えた車輪ノードとを有する。第１の時間トリガ型プロトコル（ＴＴＰ）処理システムを備えたドライバーインタフェースノードは、ドライバーインタフェース組立体に接続されており、ドライバーインタフェースノードは、ドライバーインタフェース組立体からステアリングホイールパラメータを受け取る。第２の時間トリガ型プロトコル（ＴＴＰ）処理システムを備えた車輪ノードは、ドライバーインタフェースノードに接続されており、車輪ノードは、センサ測定値を車両からドライバーインタフェースノードに伝える。車輪ノードは、車両の車輪を調節する印加トルクを生じさせる。
【０００６】
本発明の別の特徴では、車両の操舵操作を制御する分散方式による方法が提供される。ドライバーインタフェース組立体からの測定値を受け取る。ドライバーインタフェース組立体から受け取った測定値及び車両からのセンサ測定値を印加トルク方程式中に組み合わせて印加トルクを生じさせる。車両の車輪を印加トルクに基づいて調節する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の上記特徴は各々、重量を車両に加えず、単純化されたモジュール組立体を有し、車両内に容易に配置できるステアリングシステムを提供するという利点をもたらす。
本発明の上記利点及び他の利点は、添付の図面と関連して以下の詳細な説明を読むと十分に明らかになろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１に示すように、車両１００は、ドライバーインタフェース組立体１０１、車輪組立体１０３、車輪組立体１０５、車両レベルセンサ１０７及び分配制御ネットワーク１０９を有している。ドライバーインタフェース組立体１０１は、ステアリングホイール１０１ａ、少なくとも１つのステアリングホイールセンサ１０１ｂ及びアクチュエータ１０１ｃを有している。車輪組立体１０３，１０５は、車輪１１１，１１３、アクチュエータ１１１ａ，１１３ａ及び絶対車輪位置センサ１１１ｂ，１１３ｂを有している。車両レベルセンサ１０７は、横加速度センサ１１５、車速センサ１１７、ヨーレートセンサ１１９及び２つの車輪速度センサ１１１ｃ，１１３ｃを有している。分配制御ネットワーク１０９は、２つのドライバーインタフェースノード１２１，１２３、時間トリガ型プロトコル（ＴＴＰ）コミュニケーションバス１１０及び２つの車輪ノード１２５，１２７を有している。これらノード１２１，１２３，１２５，１２７は、パワーエレクトロニクス１２１ａ，１２３ａ，１２５ａ，１２７ａを有している。これらノードは、ＴＴＰコミュニケーションバス１１０により互いにリンクされている。
【０００９】
ドライバーインタフェースノード１２１，１２３は、アクチュエータ１０１ｃに接続されたパワーエレクトロニクス１２１ａ，１２３ａを有している。ドライバーインタフェースノード１２１，１２３は又、ステアリングホイールセンサ１０１ｂを介してドライバーインタフェース組立体１０１に接続されている。車輪ノード１２５，１２７は、パワーエレクトロニクス１２５ａ，１２７ａを有し、これらノードは、アクチュエータ１１１ａ，１１３ａ、絶対車輪位置センサ１１１ｂ，１１３ｂ、横加速度センサ１１５、車速センサ１１７、ヨーレートセンサ１１９及び車輪速度センサ１１１ｃ，１１３ｃに接続されている。アクチュエータ１１１ａ，１１３ａは、車輪１１１，１１３に更に接続されている。変形実施形態では、車両１００の構成要素は、任意適当な組合せで互いに連結できる。
【００１０】
車両１００の基本的作動に着目すると、ステアリングホイールセンサ１０１ｂは、ステアリングホイール１０１ａからステアリングホイール角（ステアリング角）の測定値（ドライバーの意図）を受け取る。ドライバーの意図は、ドライバーによりステアリングホイール１０１ａに伝えられたステアリングホイールパラメータ、例えばステアリングホイール角及びステアリングホイール速度として全てが定義される。ステアリングホイールセンサ１０１ｂは、ドライバーインタフェースノード１２１，１２３との連結部を介して測定値をこれらノードに送る。ドライバーインタフェースノード１２１，１２３は、ＴＴＰコミュニケーションネットワーク１１０を介して車輪ノード１２５，１２７から他の車両測定値と一緒に車輪角又は位置、横加速度及び車速をも受け取るが、これら測定値を車体１００からの測定値という。ドライバーインタフェースノード１２１，１２３は、これら測定値を受け取り、このような測定値のうちステアリングホイール角成分を車輪アクチュエータ基準値に変換し、この車輪アクチュエータ基準値は、ＴＴＰコミュニケーションバス１１０を介して車輪ノード１２５，１２７に送られる。ステアリングホイール角は、次の方程式に従って車輪アクチュエータ基準値に変換される。
【００１１】
車輪アクチュエータ基準値＝ステアリングホイール角×操舵比
【００１２】
上式において、ステアリングホイール角は、ステアリングホイールセンサ１０１からのものであり、操舵比は、車輪ノード１２５，１２７からの車速の関数であるのが典型的である。
この操舵比は、一定であっても可変であってもよい。ドライバーインタフェースノード１２１，１２３は、ステアリングホイール角の測定値と共に車輪ノード１２５，１２７からのこれらそれぞれの測定値を用い、以下の方程式によりアクチュエータ１０１ｃに加わるリアクショントルクの形態のステアリングホイールフィードバックフィールを生じさせる。
【００１３】
リアクショントルク＝ｋ１×（ステアリングホイール角−車輪角）＋ｋ２×横加速度
ｋ１＝ｋ５×（車速＋ｋｖ２）
ｋ２＝ｋ６×（車速＋ｋｖ３）
【００１４】
上式において、ｋｖ２、ｋｖ３、ｋ５及びｋ６は、各車両について知られているユニット単位換算の正の一定値(unit scaling positive constant values)であり、ステアリングホイール角は、車両１００のセンサ１０１ｂから受け取った角度の測定値であり、車輪ノード１２５，１２７は、車両からの車輪角、車速及び横加速度測定値をドライバーインタフェースノード１２１，１２３に提供する。このリアクショントルクは、ステアリングホイール１０１ａと車輪１１１，１１３の間に機械的リンクが無いので、ステアリングホイールフィードバックフィールをもたらすのに必要である。
【００１５】
ｋ１及びｋ２の値は、上記に示されているように、顧客からの車両システム要件により定められる車速及びステアリングホイールフィードバックフィールに依存している。
【００１６】
車輪ノード１２５，１２７は各々、ＴＴＰコミュニケーションネットワーク１１０を介してこれらの車輪アクチュエータ基準値を受け取り、これを、絶対車輪位置センサ１１１ｂ，１１３ｂからの車輪角の測定値、車速センサ１１７からの車速の測定値、横加速度センサ１１５からの横加速度の測定値、ヨーレートセンサ１１９からのヨーレートの測定値及びセンサ１１１ｃ，１１３ｃにより測定された車輪回転すなわち速度の測定値と組み合わせる。なお、これら測定値は、車輪組立体１０３，１０５の総合ステータスを構成する。更に、車輪ノード１２５，１２７は、アクチュエータ１１１ａ，１１３ａのところに設けられたアクチュエータセンサ（図示せず）からアクチュエータ電流、温度及び位置の測定値を受け取るが、これら測定値の全て及び車輪組立体の総合ステータスを車体１００からのセンサ測定値という。これらセンサ測定値は、次の方程式を用いることによりアクチュエータ１１１ａ，１１３ａへの印加トルクを求めるのに用いられる。
【００１７】
印加トルク＝Ｋ×（車輪アクチュエータ基準値−車輪角）
Ｋ＝ｋ３×（車速＋ｋｖ１）；
但し、アクチュエータ温度＜アクチュエータ温度閾値、
及び、アクチュエータ電流＜アクチュエータ電流閾値、
又は
Ｋ＝ｋ３×（車速＋ｋｖ１）×（ｋ４／最大（｜電流｜，｜温度｜））
【００１８】
上式において、ｋ３，ｋ４，ｋｖ１は、各車両について知られているユニット換算の正の一定値(unit scaling positive constant values)であり、Ｋは、車輪ノード１２５，１２７のところのアクチュエータ１１１ａ，１１３ａから受け取った車速、アクチュエータ電流及びアクチュエータ温度の関数であり、アクチュエータ温度閾値及びアクチュエータ電流閾値は、車輪ノード１２５，１２７に記憶されている値である。
【００１９】
車輪ノード１２５，１２７は各々、印加トルクを用いて既知の電気パルス幅変調（ＰＷＭ）信号を生じ、このＰＷＭ信号は、これらのパワーエレクトロニクス１２５ａ，１２７ａに送られる。パワーエレクトロニクス１２５ａ，１２７ａは、このＰＷＭ信号を受け取り、この信号を電圧と電流の両方において増幅し、それによりアクチュエータ１１１ａ，１１３ａを適当に駆動する。ＰＷＭ信号は、アクチュエータ１１１ａ，１１３ａを駆動するのに用いられる平均電流を制御するために用いられ、この平均電流は、アクチュエータ１１１ａ，１１３ａのトルク及び位置を制御する。各アクチュエータのためのこの印加トルクは、車輪１１１，１１３の動きを調節し又は制御してアクチュエータ１１１ａ，１１３ａのところに設けられた相対アクチュエータ位置センサ（図示せず）又は絶対車輪位置センサ１１１ｂ，１１３ｂの何れかからのフィードバックに基づいてドライバーインタフェースノード１２１，１２３から受け取った各車輪アクチュエータ基準値に一致するようにする。
【００２０】
ドライバーインタフェース組立体１０１は、任意の車両に用いられる任意型式のステアリングホイールと同等のステアリングホイール１０１ａ及びステアリングホイール角センサ１０１ｂを有している。変形実施形態では、ステアリングホイール１０１ａは、センサと共にジョイスティック又は任意他の装置を有するのがよく、このセンサは、車両の車輪の動きを制御するのに用いられるジョイスティック又は任意他の装置の動きの所望の変化を検出する。この実施形態では、ドライバーインタフェース組立体１０１は、ステアリングホイール１０１ａ及びステアリングホイール角センサ１０１ｂを有している。ドライバーは、ステアリングホイール１０１ａを用いて車両１００の車輪１１１，１１３の動きを制御する。
【００２１】
センサ１０１ｂに着目すると、このセンサは、車両に用いられる任意型式のステアリングホイール角センサと同等のものである。センサ１０１ｂは、必要な信頼性に応じて互いに異なる技術を利用する複数のセンサを含むのがよい。変形実施形態では、センサ１０１ｂは、ローエンドセンサであってもよく、ハイエンドセンサ等であってもよい。好ましくは、センサ１０１ｂは、エンコーダ型センサである。センサ１０１ｂは、ステアリングホイール１０１ａを制御するドライバーの意図を検出すると共に（或いは）測定するために用いられる。ドライバーがステアリングホイール組立体１０１のステアリングホイール１０１ａを動かし又は回転させると、センサ１０１ｂは、ステアリングホイール角を検出し、この測定値をドライバーインタフェースノード１２１，１２３に伝える。
【００２２】
上述したように、ドライバーインタフェースノード１２１，１２３は、センサ１０１ｂからこの測定値を受け取る。ドライバーインタフェースノード１２１，１２３は又、アクチュエータ１０１ｃに接続されており、このアクチュエータは、ステアリングホイール１０１ａへのリアクショントルクを発生させ、それによりステアリングホイールフィードバックフィールを生じさせる。リアクショントルクを発生させるのに用いられるアルゴリズムは、ステアリングホイール角と車輪角の差、車両の横加速度と車両の速度の差の関数である。更に、アルゴリズムは、相手先商標製造会社（ＯＥＭ）要件で決まる。さらに、顧客は、制御システムの所与の安定性限度内でアルゴリズムを動的に調節することができる。
【００２３】
ドライバーインタフェースノード１２１，１２３は、ステアリングホイール角測定値を受け取ると、これらドライバーインタフェースノードは各々、時間トリガ型プロトコル（ＴＴＰ）コミュニケーションバス１１０を介して車輪アクチュエータ基準値を送る。ＴＴＰコミュニケーションネットワーク１１０は、ＴＴＰ回路と併用される代表的なコミュニケーションバスである。このコミュニケーションバスは、ドライバーインタフェースノード１２１，１２３と車輪ノード１２５，１２７との間でメッセージ／信号を送受信するために用いられる。ＴＴＰコミュニケーションプロトコルは、ドライバーインタフェースノード１２１，１２３及び車輪ノード１２５，１２７中のマイクロコントローラからの分散制御に必要な情報のやり取りをするリアルタイムフォールトトレラント（障害許容）方式を提供する。ＴＴＰコミュニケーションプロトコルが使えない場合、この分散制御システム１０９でドライバーインタフェースノード１２１，１２３と車輪ノード１２５，１２７を同期させたり協調させる仕方を案出するのは面倒である。
【００２４】
車輪ノード１２５，１２７は、ドライバーインタフェースノード１２１，１２３から車輪アクチュエータ基準値を受け取る。車輪ノード１２５，１２７は、アクチュエータ１１１ａ，１１３ａに接続されたパワーエレクトロニクス１２５ａ，１２７ａを有している。更に、車輪ノード１０７，１０９は、車輪速度情報を検出し又は受け取るよう車輪１１１，１１３のところでそれぞれ車輪速度センサ１１１ｃ，１１３ｃに接続されると共に絶対車輪位置を受け取るよう絶対車輪位置センサ１１１ｂ，１１３ｂに接続されている。車輪ノード１２５，１２７は又、横加速度センサ１１５、車両１００の重心のところに配置されたヨーレートセンサ１１９及び車速センサ１１７に接続されている。横加速度センサ１１５は、車両１００の左右方向の加速度の測定値をもたらし、これは代表的には、９．８１ｍ／Ｓ2  であると評価される。ヨーレートは、車両１００がｚ軸回りに回転する速度である。このｚ軸は、車両１００の頂部を通って地面に延びる。ヨーレートは、度（゜）／秒で測定される。
【００２５】
車速センサ１１７は、車両の速度をｋｍ／ｈ、マイル／ｈ又は車速についての適当な尺度（測度）で測定する代表的な車速センサである。車速センサ１１７の測定値、絶対車輪位置センサ１１１ｂ，１１３ｂの測定値、アクチュエータセンサ（図示せず）の測定値、横加速度センサ１１５の測定値及びヨーレートセンサ１１９の測定値は、車輪アクチュエータ基準値と組み合わされて電気パルス幅変調（ＰＷＭ）信号を発生させる。この生じたＰＷＭ信号は、パワーエレクトロニクス１２５ａ，１２７ａに送られ、これらパワーエレクトロニクスは、この信号を利用してアクチュエータ１１１ａ，１１３ａを駆動し、又は、アクチュエータの動き制御する。これらパワーエレクトロニクス１２５ａ，１２７ａは、アクチュエータを駆動するために利用される代表的な構成要素を含む。好ましくは、パワーエレクトロニクス１２５ａ，１２７ａは、ソリッドステートトランジスタである。これらソリッドステートトランジスタは、ＰＷＭ信号を受信し、この信号を電圧と電流の両方において増幅してアクチュエータ１１１ａ，１１３ａを駆動する。
【００２６】
アクチュエータ１１１ａ，１１３ａは、パワーエレクトロニクス１２５ａ，１２７ａから増幅信号を受け取って車輪１１１，１１３を動かす。アクチュエータ１１１ａ，１１３ａは、車両で用いられる代表的なアクチュエータである。例えば、アクチュエータ１１１ａ，１１３ａは、代表的なステアリングラックが車両を操舵するのと同一の仕方で車両を動かす。変形例として、アクチュエータは、車両の車輪の動きを制御するために用いられる任意形式の装置であってよい。好ましくは、アクチュエータ１１１ａ，１１３ａは、ＤＣブラシレスモータである。図２に示すように、高レベルアーキテクチャは、ＴＴＰコミュニケーションバス又はＴＴＰコミュニケーションネットワーク１１０により車輪ノード１２５，１２７に接続されたドライバーインタフェースノード１２１，１２３を有する。ドライバーインタフェースノード１２１，１２３は、もし一方のドライバーインタフェースノードが働かない場合、他方のドライバーインタフェースノードが働いてセンサ１０１ｂからのステアリングホイール角測定値を受け取ることができ、そしてアクチュエータ１０１ｃを介してステアリングホイールフィードバックフィールを発生させるようにフォールトトレラント方式で動作する。車輪ノード１２５，１２７に着目すると、これら車輪ノードも又、もし一方の車輪ノードが働かない場合、他方の車輪ノードがアクチュエータ１１１ａ，１１３ａのところのアクチュエータセンサからのアクチュエータ電流、アクチュエータ位置、アクチュエータ温度の測定値、車速センサ１１７からの車速の測定値、車輪センサ１１１ｃ，１１３ｃからの車輪速度の測定値、横加速度センサ１１５の測定値及びヨーレートセンサ１１０の測定値を受け取ることができ、そして車両を他のアクチュエータの作動を介して操舵するようフォールトトレラント方式で動作する。
【００２７】
ステアリングホイール１０１ａとドライバーインタフェースノード１２１，１２３とアクチュエータ１０１ｃの相互作用が図３に示されている。各ドライバーインタフェースノード１２１，１２３は、第１のＴＴＰ処理システムと呼ぶ時間トリガ型プロトコル（ＴＴＰ）チップ３０３に接続されたマイクロコントローラ３０１を有している。ドライバーインタフェースノード１２１，１２３内のマイクロコントローラ３０１は、センサ１０１ｂからステアリングホイール角情報を受け取る。マイクロコントローラ３０１は、これら測定値を処理し、ステアリングホイールフィードバックを上述したリアクショントルクアルゴリズムの状態で提供してリアクショントルクを発生させる。リアクショントルクの発生は、センサ１１７，１１５，１１９からのそれぞれの車速、車両の横加速度及び車両のヨーレートを考慮に入れるような仕方で行われる。更に、リアクショントルクは、車輪に関するパラメータ並びにステアリングホイール速度及びステアリングホイール角のパラメータを考慮に入れている。
【００２８】
マイクロコントローラ３０１の多くの種々の形態に着目すると、マイクロコントローラ３０１は、時間トリガ型プロトコル（ＴＴＰ）チップ３０３、ステアリングホイール角センサ１０１ｂ及びパワーエレクトロニクス１２１ａ又は１２３ａとインタフェースをとることができる電気的装置である。このハードウェア装置は、電気的に消去可能なプログラム読出し専用記憶装置（ＥＥＰＲＯＭ）又はフラッシュメモリ及び静的ランダムアクセス記憶装置（ＲＡＭ）を搭載したマイクロプロセッサ、マイクロコントローラ又はディジタル信号プロセッサであるのがよい。マイクロコントローラは、これがセンサ１０１ｂからの測定値を連続してモニタして読み取り、車輪アクチュエータ基準値を発生させ、そしてアクチュエータ１０１ｃを介してステアリングホイールフィードバックフィールを生じさせることができるようにするソフトウェアアルゴリズムを有している。ＴＴＰ３０３に着目すると、このＴＴＰ３０３は、安全限界システムの分散制御に用いられるＴＤＭＡ（時分割多元接続）リアルタイムフォールトトレラントコミュニケーションプロトコルである。このＴＴＰは、リアルタイムフォールトトレラント方式でネットワーク上で情報のやり取りをする機能を備えている。更に、ＴＴＰは、ドライバーインタフェースノード１２１，１２３が情報をコミュニケーションバス１１０を介して車輪ノード１２５，１２７に送ったりその逆を行うことができるようにするコミュニケーションマイクロチップ又は回路である。ＴＴＰチップ３０３は、任意の代表的な時間トリガ型プロトコルチップであってよい。好ましくは、ＡＳ８２０２という製造者の製品番号を備えたオーストリア国のマイクロシステムズから入手できる。ＴＴＰチップ３０３は、マイクロコントローラ３０１から検出された信号／測定値及びリアクショントルクを受け取り、次にＴＴＰチップ３０３は、ＴＴＰコミュニケーションバス１１０を介してトルク及び測定値を車輪ノード１２５，１２７に送る。
【００２９】
車輪ノード１２５，１２７とアクチュエータ１１１ａ，１１３ａの相互作用がセンサ入力の全てと共に図４に示されている。各車輪ノード１２５，１２７は、第２のＴＴＰ処理システムと呼ぶ時間トリガ型プロトコル（ＴＴＰ）チップ４０３に接続されたマイクロコントローラ４０１を有している。車輪ノード１２５，１２７内のマイクロコントローラ４０１は、ＴＴＰコミュニケーションバス１１０を介してドライバーインタフェースノード１２１，１２３から車輪アクチュエータ基準値を受け取り、この情報をアクチュエータセンサの情報（図示せず）と共にセンサ１１５，１１７，１１９からの車両レベルセンサ１０７の情報と組み合わせてアクチュエータ１１１ａ，１１３ａへの印加トルクを生じさせ、それによりパワーエレクトロニクス１２５ａ，１２７ａに送られる電気パルス幅変調（ＰＷＭ）信号を発生させる。マイクロコントローラ４０１及び時間トリガ型プロトコル（ＴＴＰ）チップ４０３が、ＰＷＭ信号をパワーエレクトロニクス１２５ａ，１２７ａに送るよう車輪ノード１２５，１２７内で用いられている。パワーエレクトロニクス１２５，１２７は、アクチュエータ１１１ａ，１１３ａにより生じたトルクを制御するよう電流を差し向けるＰＷＭ信号を受信し、それにより車輪１１１，１１３の動きを調節し又は制御する。
【００３０】
マイクロコントローラ４０１の多くの種々の形態に着目すると、マイクロコントローラ４０１は、時間トリガ型プロトコル（ＴＴＰ）チップ４０３、車速センサ１１７、横加速度センサ１１５、ヨーレートセンサ１１９、絶対車輪位置センサ１１１ｂ，１１３ｂ、車輪速度センサ１１１ａ又は１１３ｃ、アクチュエータセンサ（図示せず）及びパワーエレクトロニクス１２５ａ又は１２７ａとインタフェースをとることができるプロセッサである。このハードウェア装置は、電気的に消去可能なプログラム読出し専用記憶装置（ＥＥＰＲＯＭ）又はフラッシュメモリ及び静的ランダムアクセス記憶装置（ＲＡＭ）を搭載したマイクロプロセッサ、マイクロコントローラ又はディジタル信号プロセッサであるのがよい。これが上述したセンサの全てからの測定値を連続的にモニタして読み取り、印加トルクを発生させて車輪１１１，１１３を調整し、又は動かし、或いは回転させることができるようにするソフトウェアアルゴリズムを有する。
【００３１】
マイクロコントローラ３０１，４０１は、他のノードとメッセージを交換するために時間トリガ型プロトコル（ＴＴＰ）チップ３０３，４０３とインタフェースをとる。ＴＴＰ（時間トリガ型プロトコル）チップ３０３，４０３は、安全限界システムのリアルタイム分散制御に用いられるＴＤＭＡ（時分割多元接続）リアルタイムフォールトトレラントコミュニケーションプロトコルを用いている。ＴＴＰチップ４０３は、ＴＴＰチップ３０３と等価である。
【００３２】
図５に示すように、分散ステアバイワイヤ（steer-by-wire ）制御システムの作動全体についての説明は次の通りである。ブロック５０１では、ドライバーインタフェースノード１２１，１２３は、ドライバーがステアリングホイール１０１ａを回し又は車体１００のジョイスティックを動かすとドライバーの意図を検出し又は検知して受け取る。上述したように、ドライバーの意図は、ステアリングホイールパラメータ又はドライバーインタフェースステータスと呼ばれ、これらは、ステアリングホイール角及びステアリングホイール速度を含む。更に、ドライバーインタフェースノード１２１，１２３は、車両の他の車両システムから車両情報を受け取る。
【００３３】
ブロック５０３では、ドライバーインタフェースノード１２１，１２３は、マイクロコントローラ３０１を用いてドライバーの意図を車輪アクチュエータ基準値に変換し、この車輪アクチュエータ基準値は、ＴＴＰコミュニケーションバス又はネットワーク１１０を介してフォールトトレラント方式で車輪ノード１２７，１２９に送られる。更に、ドライバーインタフェースノード１２１，１２３は、ＴＴＰコミュニケーションバス１１０を介してフォールトトレラント方式でドライバーインタフェースステータス及び車両情報を車輪ノード１２５，１２７に送る。
【００３４】
ブロック５０５では、車輪ノード１２７，１２９は、上述したように車輪位置を検出し又は測定し、車輪位置、横加速度及び車速を車体１００からの測定値と呼ぶ他の車両測定値を、ＴＴＰコミュニケーションバス１１０を介してドライバーインタフェースノード１２１，１２３内のマイクロコントローラ３０１に送る。
【００３５】
ブロック５０７では、マイクロコントローラ３０１は、車輪ノード１２７，１２９からのそれぞれの測定値をステアリングホイールパラメータのステアリングホイール角成分と共に用いて上述したリアクショントルクの形態のステアリングホイールフィードバックを発生させる。
【００３６】
ブロック５０９では、車輪ノード１２７，１２９内のマイクロコントローラ４０１は各々、ＴＴＰコミュニケーションバス１１０を介して車輪アクチュエータ基準値を受け取る。車輪ノード１２５，１２７は、横加速度センサ１１５からの横加速度、車速センサ１１７からの車速、ヨーレートセンサ１１９からのヨーレート、センサ１１１ｂ，１１３ｂからの絶対車輪位置、アクチュエータ１１１ａ，１１３ａのところのアクチュエータセンサ（図示せず）からのアクチュエータ電流、アクチュエータ位置、アクチュエータ温度を検出する。絶対車輪位置センサ１１１ｂ，１１３ｂは、左前輪位置をもたらす。
【００３７】
ブロック５１１では、マイクロコントローラ４０１は、車輪アクチュエータ基準値、横加速度センサ１１５からの横加速度、車速センサ１１７からの車速、ヨーレートセンサ１１９からのヨーレート、センサ１１１ｂ，１１３ｂからの絶対車輪位置、アクチュエータ１１１ａ，１１３ａのところのアクチュエータセンサ（図示せず）からのアクチュエータ電流、アクチュエータ位置、アクチュエータ温度（これらは、車体１００からのセンサ測定値と呼ばれている）を組み合わせて上述したようにアクチュエータ１１１ａ，１１３ａへの印加トルクを発生させる。
【００３８】
ブロック５１３では、車輪ノード１２５，１２７はそれぞれ、印加トルクを用いてパワーエレクトロニクス１２５ａ，１２７ａに送られる既知の電気パルス幅（ＰＷＭ）信号を発生させる。
ブロック５１５では、パワーエレクトロニクス１２５ａ，１２７ａは、ＰＷＭ信号を受け取り、アクチュエータ１１１ａ，１１３ａを駆動して車輪１１１，１１３を調節するのに適するようこの信号を電圧と電流の両方において増幅する。
ブロック５１７では、このアルゴリズムは、ブロック５０１で終了又は続行可能である。
この分散制御システムの制御は、時間に基づいており、この時間は、ＴＴＰコミュニケーションシステムによって定められることは注目されるべきである。
【００３９】
図６は、本発明による時間トリガ型プロトコル（ＴＴＰ）信号の略図である。この略図は、ＴＴＰコミュニケーションバス１１０又はＴＴＰコミュニケーションネットワーク１１０を介してドライバーインタフェースノード１２１，１２３から車輪ノード１２５，１２７に送られた２つの信号の例を示している。ＴＴＰコミュニケーションは、ＴＤＭＡ（時分割多元接続）を利用しており、各ノードは、情報を送るタイムスロットを有している。各ノードは、これらのあらかじめ特定されたタイムスロット内で送信を行わなければならない。各ノードが１つの送信を行うノードタイムスロットのシーケンスは、ＴＤＭＡコミュニケーションラウンドを形成する。各ドライバーインタフェースノード及び各車輪ノードは、図６に示すコミュニケーションラウンドを形成するよう情報を送る必要がある。かくして、ドライバーインタフェースノード１２１，１２３相互間で車輪ノード１２５，１２７に送られる第１の信号は、第１のＴＤＭＡコミュニケーションラウンドと呼ばれている。ドライバーインタフェースノード１２１，１２３相互間で車輪ノード１２５，１２７に送られる第２の信号は、第２のＴＤＭＡコミュニケーションラウンドと呼ばれている。これは、この分散ステアバイワイヤコントロールシステム内で情報をやり取りするほんの一例である。
【００４０】
ドライバーインタフェースノード１２１，１２３及び車輪ノード１２５，１２７から送られる第１の信号に着目すると、この信号は、２つのチャンネルＡ，Ｂ上で２つのコミュニケーションバスによりドライバーインタフェースノード１２１，１２３から車輪ノード１２５，１２７に送られる。１つのチャンネルがドライバーインタフェースノード又は車輪ノード上で失われると、もう１つのチャンネルを用いて信号を稼働状態にあるドライバーインタフェースノード又は車輪ノードに送ることができる。更に、一信号又はメッセージがドライバーインタフェースノード１２１，１２３のうち一方から車輪ノード１２５，１２７のうち一方に送られると、ドライバーインタフェースノード１２１，１２３及び車輪ノード１２５，１２７は、この信号又はメッセージを受け取る。ドライバーインタフェースノード１２１，１２３と車輪ノード１２５，１２７との間の信号の伝送は、誰でも聞いたり話すのに利用できる電話線と同様に動作する。例えば、或る人が別の人に電話線を用いて電話をかけると、この電話線又はＴＴＰコミュニケーションバス上の誰でも受け取ったりかけて来た人の話を聞いたり、その人に話をすることができる。
【００４１】
ドライバーインタフェースノード１２１，１２３と車輪ノード１２５，１２７との間で送られる実際の信号に着目すると、これら信号は、Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４，Ｍ５，Ｍ６，Ｍ７，Ｍ８，Ｍ９，Ｍ１０，Ｍ１１，Ｍ１２で示されている。Ｍ１は、車輪ノード１２５のところで受け取った左前輪１１１（図１）アクチュエータ位置信号である。Ｍ２は、車輪ノード１２５のところで受け取った左前輪１１１の速度信号である。Ｍ３は、車輪ノード１２５，１２７のところで受け取った横加速度センサ１１５からの横加速度信号である。Ｍ４は、車輪ノード１２５，１２７のところで受け取ったヨーレートセンサ１１９からのヨーレート信号である。Ｍ５は、車輪ノード１２５からの左前輪ステータス信号である。Ｍ６は、車輪ノード１２５，１２７のところで受け取ったセンサ１０６からの車速信号である。Ｍ７は、ドライバーインタフェースノード１２１，１２３から計算されたアクチュエータ基準値信号である。Ｍ８は、ドライバーインタフェースノード１２１，１２３のところで受け取った他の車両システムからの車両情報信号である。Ｍ９は、何れか一方のドライバーインタフェースノードからのドライバーインタフェースステータス信号である。Ｍ１０は、車輪ノード１２７のところで受け取った右前輪アクチュエータ位置信号である。Ｍ１１は、車輪ノード１２７のところで受け取ったセンサ１１３ｃからの右前輪速度信号である。Ｍ１２は、車輪ノード１２７からの右前輪ステータス信号である。
【００４２】
送信されたＭ１〜Ｍ１２メッセージ又は信号は、１バイト又は２バイトであってよく、この場合、１バイトは、これが２バイトよりも小さなメッセージであることを示している。上述したように、メッセージＭ１〜Ｍ１２は全て、車両１００内の互いに異なる構成要素から受け取られ、各メッセージは、ドライバーインタフェースノード１２１，１２３及び車輪ノード１２５，１２７相互間で送られる１又は２バイトであるのがよい。
【００４３】
車輪ノード１２５，１２７は、上述した印加トルク方程式中にＭ３、Ｍ４、Ｍ６及びＭ７メッセージを用いてパワーエレクトロニクス１２１ａ，１２３ａ、１２５ａ、１２７ａに命令してアクチュエータ１１１ａ，１１３ａが車輪１１１，１１３を角運動で調節し又は動かすようにする。
【００４４】
上記のことから、本発明は、車両のステアリングシステムを制御する時間トリガ型プロトコルコミュニケーションネットワークを搭載した分散制御システムを提供していることが理解できる。本発明は、フェールセーフであるというフォールトトレラント制御システムの利点を提供している。更に、分散型構造により、このシステムは構築及び維持のための労力が少ない。
【００４５】
本発明の特定の実施形態を開示したが、変更を行っても良い。したがって、特許請求の範囲は、本発明の思想および概念に従った変更および変形を含むことが意図されれている。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明のドライバーインタフェースノード及び車輪ノードを含む車両の実施形態の平面図である。
【図２】本発明の図１の車両の車輪ノードに連結されたドライバーインタフェースノードの高レベルアーキテクチャの実施形態を概略的に示す図である。
【図３】本発明の図１の車両のドライバーインタフェースノードの実施形態の概略ブロック図である。
【図４】本発明の図１の車両の車輪ノードの概略ブロック図である。
【図５】本発明の図１の車両のドライバーインタフェース組立体、ドライバーインタフェースノード、車輪ノード及び車輪の相互作用モードを示す流れ図である。
【図６】本発明の図１の車両のドライバーインタフェースノード及び車輪ノードで用いられるＴＴＰ信号の略図である。
【符号の説明】
【００４７】
１００  車両
１０１  ドライバーインタフェース組立体
１０１ａ  ステアリングホイール
１０３，１０５  車輪組立体
１０７  車両レベルセンサ
１０９  分散制御ネットワーク
１１０  ＴＴＰコミュニケーションバス
１１１，１１３  車輪
１１５  横加速度センサ
１１７  車速センサ
１１９  ヨーレートセンサ
１２１，１２３  ドライバーインタフェースノード
１２１ａ  パワーエレクトロニクス
１２５，１２７  車輪ノード
【図１】
2004306943.tif 000003
【図２】
2004306943.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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