(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪速度を検出する車輪速度センサと、
前記車輪速度センサに接続され、該車輪速度センサが検出した車輪速度に基づいて車輪の制動力及び駆動力を制御する制・駆動力制御ユニットと、
サスペンションのストロークを検出するストロークセンサと、
前記ストロークセンサに接続され、該ストロークセンサが検出したストロークに基づいてサスペンションを制御するサスペンション制御ユニットと、
運転者による操舵情報を検出する操舵情報センサと、
前記操舵情報センサに接続され、該操舵情報センサが検出した操舵情報に基づいて車輪の操舵量を制御する操舵制御ユニットとを備えた車両の制御装置において、
加速度センサ及び角速度センサによって車両の慣性力を検出する複数の慣性力センサと、
前記複数の慣性力センサに接続されるとともに、前記サスペンション制御ユニット及び前記制・駆動力制御ユニット及び前記操舵制御ユニットの演算結果を双方向通信可能に接続され、前記複数の慣性力センサが検出した複数の異なる慣性力に基づいて、前記ストローク、前記車輪速度、前記操舵情報及び前記複数の慣性力とは異なる車両の運動量を演算して演算結果を前記サスペンション制御ユニットと前記制・駆動力制御ユニット及び前記操舵制御ユニットに出力する運動量演算ユニットと、
を具備したことを特徴とする車両の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車に搭載された各種制御システムを協調して制御可能な車両の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車には、エンジン制御システム、トランスミッション制御システムのほかに自動車の運動又は姿勢を制御する各種制御システムが搭載されている。これらの制御システムとしては、横滑り制御システム、電動パワーステアリングシステム、アクティブダンパシステム、アクティブスタビライザーシステム、アダプティブクルーズコントロールシステム、４ＷＤ制御システム等が挙げられる。
【０００３】
更にこれらの制御システムを制御するために必要な加速度を検出する加速度センサ及び車両のヨーレート、ロール、ピッチを検出する各種角速度センサを一体化したセンサユニットが車両に搭載されており、上記各種制御システムは従来それぞれの目的に合わせて個々に状態を検出し、センサユニットで検出した加速度及び／又は角速度を利用して個々の制御システムを制御するようにしていた。
【０００４】
特開昭６２−２６０２８３号公報には、自動車に搭載される各種センサからの複数の信号を入力し、その信号を各制御ユニットが使用し易いように処理して、各制御ユニットに分配する自動車のセンサ信号処理装置が開示されている。
【０００５】
また、特開昭６２−２６０２８４号公報には、自動車に搭載される各種センサからの複数の信号を入力し、その信号を制御ユニットが使用し易いように処理して、各制御ユニットに分配するとともに、各制御ユニット内で処理された情報を制御ユニット間で交換させる自動車のセンサ信号処理装置が開示されている。
【０００６】
更に、特開平５−２６２１９０号公報には、自動車の統合制御のために必要となる配線数を削減するようにした自動車の統合制御装置が開示されている。
【特許文献１】特開昭６２−２６０２８３号公報
【特許文献２】特開昭６２−２６０２８４号公報
【特許文献３】特開平５−２６２１９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
自動車の電子制御システムの進歩に伴い、各種制御システムの独立した制御ではなく相互に協調し合う制御に価値のあることがわかってきたため、これら各種制御システムを調停し統合協調制御する制御ユニットが必要とされる。
【０００８】
この場合に、新規にハードウエアとして制御ユニットを搭載すると、コストアップ及び電子制御ユニット搭載面積の増大に繋がるという課題がある。
【０００９】
特許文献１に開示された技術では、センサ信号処理装置は各制御ユニットが使用し易いように各種センサからの信号を処理して各制御ユニットに分配するだけであり、特許文献２に開示された技術では、センサ信号処理装置は、特許文献１の構成に加えて、各制御ユニット内で処理された情報を制御ユニット間で交換させるように制御しているが、いずれもセンサ信号処理装置が各制御ユニットと双方向通信可能に接続され、統合協調制御することについては何ら言及していない。
【００１０】
本発明はこのような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、各種センサを搭載したセンサユニット内に統合協調制御アルゴリズムを組み込むことにより、各種制御システムを統合協調制御可能な車両の制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
請求項１記載の発明によると、車輪速度を検出する車輪速度センサと、前記車輪速度センサに接続され、該車輪速度センサが検出した車輪速度に基づいて車輪の制動力及び駆動力を制御する制・駆動力制御ユニットと、サスペンションのストロークを検出するストロークセンサと、前記ストロークセンサに接続され、該ストロークセンサが検出したストロークに基づいてサスペンションを制御するサスペンション制御ユニットと、運転者による操舵情報を検出する操舵情報センサと、前記操舵情報センサに接続され、該操舵情報センサが検出した操舵情報に基づいて車輪の操舵量を制御する操舵制御ユニットとを備えた車両の制御装置において、加速度センサ及び角速度センサによって車両の慣性力を検出する複数の慣性力センサと、前記複数の慣性力センサに接続されるとともに、前記サスペンション制御ユニット及び前記制・駆動力制御ユニット及び前記操舵制御ユニットの演算結果を双方向通信可能に接続され、前記複数の慣性力センサが検出した複数の異なる慣性力に基づいて、前記ストローク、前記車輪速度、前記操舵情報及び前記複数の慣性力とは異なる車両の運動量を演算して演算結果を前記サスペンション制御ユニットと前記制・駆動力制御ユニット及び前記操舵制御ユニットに出力する運動量演算ユニットと、を具備したことを特徴とする車両の制御装置が提供される。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１記載の発明によると、サスペンション制御ユニット及び制・駆動力制御ユニット及び操舵制御ユニットの演算容量の増大を抑制しつつ、慣性力に基づく運動量演算機能を付加することができ、慣性力センサ又は運動量演算ユニットの故障時には、サスペンション制御ユニット及び制・駆動力制御ユニット及び操舵制御ユニットの単独制御が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下図面を参照して、本発明実施形態の車両の制御装置について詳細に説明する。図１は本発明の制御装置が適用可能なフロントエンジン・フロントドライブ（ＦＦ）車両の各種センサの配置を示す概略構成図である。
【００２４】
ＦＦ車両の車体２の前部には、エンジンＥ及び変速機ＴからなるパワーユニットＰが駆動輪である左前輪４ａ及び右前輪４ｂを駆動すべく搭載されている。左右前輪４ａ，４ｂにはそれぞれ左右のブレーキ６ａ，６ｂが装着されている。
【００２５】
一方、従動輪である左右の後輪８ａ，８ｂにはそれぞれブレーキ１０ａ，１０ｂが装着されている。各ブレーキ６ａ，６ｂ，１０ａ，１０ｂは、例えばディスクブレーキである。
【００２６】
タンデム型のマスターシリンダ１４からはブレーキペダル１２の踏込操作に応じたブレーキ液圧が出力され、ブレーキ液圧回路１６はこのブレーキ液圧に応じた液圧を各車輪ブレーキ６ａ，６ｂ，１０ａ，１０ｂに供給し、前輪４ａ，４ｂ及び後輪８ａ，８ｂを制動する。
【００２７】
前輪４ａ，４ｂ及び後輪８ａ，８ｂにはそれぞれ車輪速度を検出する車輪速度センサ１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄが設けられており、これらの車輪速度センサの信号は電子制御ユニット（ＥＣＵ）２０に入力される。
【００２８】
２４は操舵角センサ（操舵情報センサ）であり、運転者が操作したステアリングホイール２２の操舵角を検出する。操舵角センサ２４で検出した信号はＥＣＵ２０に入力される。本実施形態では、ステアリングは例えば電動パワーステアリングシステム（ＥＰＳ）で制御される。
【００２９】
フロントストロークセンサ２６が車体２の前部に設けられており、リヤストロークセンサ２８が車体２の後部に設けられている。フロント及びリヤストロークセンサ２６，２８の出力はＥＣＵ２０に入力され、フロントサスペンション及びリヤサスペンションが制御される。
【００３０】
３０は統合協調慣性センサＥＣＵであり、ＥＣＵ２０と双方向通信可能に接続されている。図１では、ＥＣＵ２０は１つのブロックで示されているが、実際には図２に示すようにブレーキＥＣＵ３２、ＥＰＳ・ＥＣＵ３４、ダンパＥＣＵ３６，スタビライザーＥＣＵ３８等に分割されている。
【００３１】
次に、図２のシステム構成図を参照して本発明実施形態の車両の制御装置について詳細に説明する。統合協調慣性センサＥＣＵ３０は、プリント配線板上に搭載されたＸ軸加速度センサ５０、Ｙ軸加速度センサ５２、Ｚ軸加速度センサ５４、角速度（ロール）センサ５６、角速度（ピッチ）センサ５８及び角速度（ヨー）センサ６０を含んでいる。
【００３２】
なお、本明細書及び特許請求の範囲で使用する「慣性力」という用語は、角速度及び加速度を含むものとして定義され、「慣性力センサ」という用語は角速度センサ及び加速度センサを含むものとして定義される。
【００３３】
Ｘ軸加速度センサ５０は車両前後方向の加速度を検出し、Ｙ軸加速度センサ５２は車両幅方向の加速度を検出し、Ｚ軸加速度センサ５４は車両上下方向の加速度を検出するものである。
【００３４】
これらの各センサ５０〜６０は配線６２によりマイクロプロセッサユニット６４に接続されている。尚、簡略化のために一本の配線６２が示されているが、実際には個々のセンサは独立した配線によりマイクロプロセッサユニット６４に接続されている。
【００３５】
マイクロプロセッサユニット６４は上記各センサ５０〜６０の信号が入力されるＩ／Ｏインターフェイス６６、ＣＰＵ６８、ＲＯＭ７０、ＲＭ７２、Ｉ／Ｏインターフェイス７４を有しており、これらはバス７６により相互に接続されている。
【００３６】
８０はイグニッション電圧（１２Ｖ）を５Ｖに変換する電源であり、この５Ｖ電源８０がセンサ５０〜６０及びマイクロプロセッサユニット６４に供給され、これらを駆動する。
【００３７】
マイクロプロセッサユニット６４の出力はＩ／Ｏインターフェイス７４を介してＣＡＮドライバ（カー・エリア・ネットワーク・ドライバ）７８に入力される。ＣＡＮドライバ７８は双方向通信制御回路であり、バス８２を介してブレーキＥＣＵ３２、ＥＰＳ・ＥＣＵ３４、ダンパＥＣＵ３６、スタビライザーＥＣＵ３８と統合協調慣性センサＥＣＵ３０との相互通信を可能とする。
【００３８】
ブレーキＥＣＵ３２には車輪速センサ１８ａ〜１８ｄで検出した信号が入力され、ＥＰＳ・ＥＣＵ３４には操舵トルクセンサ２４で検出した信号が入力される。また、ダンパＥＣＵ３６にはフロントストロークセンサ２６及びリヤストロークセンサ２８で検出した信号が入力され、スタビライザーＥＣＵ３８にもフロントストロークセンサ２６及びリヤストロークセンサ２８で検出した信号が入力される。ダンパＥＣＵ３６とスタビライザーＥＣＵ３８でサスペンションＥＣＵを構成する。
【００３９】
ブレーキＥＣＵ３２はモータ等のアクチュエータ４０に接続され、これを制御する。ＥＰＳ・ＥＣＵ３４はモータ等のアクチュエータ４２に接続され、これを制御する。また、ダンパＥＣＵ３６はダンパ等のアクチュエータ４４に接続され、これを制御する。スタビライザーＣＵ３８はモータ等のアクチュエータ４６に接続され、これを制御する。
【００４０】
マイクロプロセッサユニット６４のＲＯＭ７０には統合協調制御アルゴリズムがソフトウエアプログラムとして搭載されている。この統合協調制御アルゴリズムは、各センサ５０〜６０の出力に基づいてＣＰＵ６８で演算した車両の運動量及びブレーキＥＣＵ３２、ＥＰＳ・ＥＣＵ３４、ダンパＥＣＵ３６、スタビライザーＥＣＵ３８の制御状態に基づいて各ＥＣＵ３２〜３８を協調制御するようにプログラムされている。
【００４１】
各センサ５０〜６０の信号出力はＩ／Ｏインターフェイス６６を介してＲＡＭ７２に読み込まれ、ＣＰＵ６８が車両の運動量及びブレーキＥＣＵ３２、ＥＰＳ・ＥＣＵ３４、ダンパＥＣＵ３６、スタビライザーＥＣＵ３８の制御量又は制御補正量を演算する。
【００４２】
ＣＰＵ６８が演算した制御量又は制御補正量はＩ／Ｏインターフェイス７４を介してＣＡＮドライバ７８に出力され、ＣＡＮドライバ７８がバス８２を介して車両挙動信号及び制御信号をブレーキＥＣＵ３２、ＥＰＳ・ＥＣＵ３４、ダンパＥＣＵ３６、スタビライザーＥＣＵ３８に送信して、これら各ＥＣＵ３２〜３８を最適に協調制御する。
【００４３】
上述した実施形態の統合協調慣性センサＥＣＵ３０は、各ＥＣＵ３２〜３８を協調制御させる協調制御機能及び各慣性力センサ５０〜６０が検出した慣性力に基づいて、車両の運動量を演算する運動量演算機能を有しているが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００４４】
例えば、統合協調慣性センサＥＣＵ３０は協調制御機能のみを司るように構成しても良いし、協調制御は行わずに各慣性力センサ５０〜６０の慣性力に基づいて車両の運動量を演算する運動量演算ユニットとして機能させても良い。
【００４５】
運動量演算ユニットとして機能させる場合には、各慣性力センサ５０〜６０の出力に基づいて演算した運動量をブレーキＥＣＵ３２、ＥＰＳ・ＥＣＵ３４、ダンパＥＣＵ３６及びスタビライザーＥＣＵ３８に入力することにより、ブレーキ、ＥＰＳ、ダンパ及びスタビライザーをより細かく制御することができる。
【００４６】
例えば、車両の運動量としての横滑り角速度は以下のように計算される。Ｙ軸加速度センサ５２で検出した横Ｇを車輪速センサ１８ａ〜１８ｄから求めた車速Ｖで割り、この商からヨーレートセンサ６０で検出したヨーレートを減算すると、車体の横滑り角速度を得ることができる。横滑り角速度を積分すると横滑り角が得られる。
【００４７】
このようにして得られた車体の横滑り角速度及び／又は横滑り角をブレーキＥＣＵ３２、ＥＰＳ・ＥＣＵ３４等に入力することにより、車両ブレーキ及びステアリングをより高精度に制御することができる。
【００４８】
加速度センサ５０〜５４、角速度センサ５６〜６０の故障を含む統合協調慣性センサＥＣＵ３０の故障時には、ブレーキＥＣＵ３２、ＥＰＳ・ＥＣＵ３４、ダンパＥＣＵ３６、スタビライザーＥＣＵ３８の単独制御が可能であり、従来システムとしての制御性は失われることはない。
【００４９】
上述した実施形態では、本発明をブレーキＥＣＵ３２、ＥＰＳ・ＥＣＵ３４、ダンパＥＣＵ３６、スタビライザーＥＣＵ３８の協調制御に適用した例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、横滑り制御システム、アダプティブクルーズ制御システム、レインキープ制御システム、４ＷＤ制御システム等の協調制御にも本発明を適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の車両の制御装置が適用可能なＦＦ車両の各種センサの配置例を示す模式図である。
【図２】本発明の実施形態にかかる車両の制御装置のシステム構成図である。
【符号の説明】
【００５１】
１８ａ〜１８ｄ  車輪速センサ
２４  操舵角センサ（操舵情報センサ）
２６  フロントストロークセンサ
２８  リヤストロークセンサ
３０  統合協調慣性センサＥＣＵ
３２  ブレーキＥＣＵ
３４  ＥＰＳ・ＥＣＵ
３６  ダンパＥＣＵ
３８  スタビライザーＥＣＵ
５０〜５４  加速度センサ
５６〜６０  角速度センサ
６４  マイクロプロセッサユニット
７８  ＣＡＮドライバ
【図１】
0004834428.tif 000002
【図２】
0004834428.tif 000003