(57)【要約】      （修正有）【課題】フェールセーフシステムにおいて、障害回復までの時間を短縮し、障害発生後の制御の安全性を向上させることができるようにする。【解決手段】ブレーキ制御タスクに４輪からの車輪速を入力として与え、ブレーキ制御タスクの出力は、ＡＢＳアクチュエータ１８に送出され、４輪のブレーキ制御が行われる。障害が発生した後、ブレーキ制御タスクの代替タスクの回復ステートＳ0では、再開ステート予測関数ｒaと大域変数回復関数ｒgとを実行して、コールドスタート後の各タイムステップｎで得られる車輪速ｘnから、障害発生後に回復すべき制御モードを予測すると共に、障害発生から回復するために必要な大域変数の値を回復する。また、再開ステート予測関数ｒaと大域変数回復関数ｒgとによって回復すべき制御モードを予測し、大域変数の値を回復した後は、即座にその回復すべき制御モードに遷移する。【選択図】図４
2007245884.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体の状態を検出し、前記検出された前記移動体の状態に基づいて異なる制御内容を実行する複数の制御状態の間を遷移する状態遷移モデルで設計された前記移動体の制御を、ネットワークを介して相互に接続された複数の演算処理装置の何れかに実行させる制御実行手段と、
前記移動体の制御を実行する演算処理装置における障害の発生を検出する障害検出手段と、
前記障害検出手段によって前記障害の発生が検出されたとき、前記複数の制御状態の何れかである既定状態の制御内容を実行しながら、前記移動体の状態を検出し、前記複数の制御状態の各々に対応して予め定められた前記移動体の状態に関する複数の条件に基づいて、前記検出された前記移動体の状態が満たす前記条件に対応する制御状態を、障害発生後に回復すべき制御状態として予測し、前記既定状態から前記回復すべき制御状態に遷移して、前記移動体を制御する代替制御を、前記障害が発生した演算処理装置を代替する他の演算処理装置に実行させる代替制御実行手段と、
を含むフェールセーフ装置。
【請求項２】
前記移動体の制御は、制御のための大域変数に基づいて実行され、
前記代替制御では、前記検出された前記移動体の状態に基づいて、障害発生後に回復すべき大域変数の値を予測し、予測された大域変数を用いて、前記移動体が制御される請求項１記載のフェールセーフ装置。
【請求項３】
前記移動体は、慣性が作用することを特徴とする請求項１又は２記載のフェールセーフ装置。
【請求項４】
前記移動体は、車両であって、
前記検出される移動体の状態は、速度及び加速度であり、
前記移動体の制御は、ブレーキ加圧状態、ブレーキ減圧状態、及びブレーキ圧保持状態を遷移する状態遷移モデルで設計されたＡＢＳブレーキ制御である請求項１〜請求項３の何れか１項記載のフェールセーフ装置。
【請求項５】
移動体の状態を検出する状態検出手段と、
ネットワークを介して相互に接続され、かつ、前記状態検出手段によって前記検出された前記移動体の状態に基づいて異なる制御内容を実行する複数の制御状態の間を遷移する状態遷移モデルで設計された前記移動体の制御を実行するための複数の演算処理装置と、
請求項１〜請求項４の何れか１項記載のフェールセーフ装置と、
を含むフェールセーフシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、フェールセーフ装置及びフェールセーフシステムに係り、例えば、車両を電子制御するためにネットワーク化された電子コントロールユニットシステムに好適なフェールセーフ装置及びフェールセーフシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、大規模かつ複雑な制御システムが車両に搭載されており、大規模な車両制御システムにおいて、制御要素間で互いにデータの送受信を行うことによって車両全体の安定制御を行う車両統合制御システムが知られている。
【０００３】
これらの制御システムは、エンジン、トランスミッション等の構成要素を制御する電子コントロールユニットシステム（以下、ＥＣＵという）を備えており、それらは通信ラインで接続されている。そして、各ＥＣＵは通信ラインに接続されているセンサから信号を受信し、所定の演算を行った後、制御対象のアクチュエータに制御信号を送信する。
【０００４】
一方、これらのＥＣＵは、どのセンサから信号を受信してどのアクチュエータに制御信号を出力するか、その対応が予め定められているため、エンジン制御用のＥＣＵ等の車両走行に最低限必要なＥＣＵに障害が発生した場合には、対応するアクチュエータを駆動できずに、車両はリンプホーム（障害発生時に車両が最低限走行できるようにすること）さえできなくなってしまい、システムの信頼性の面で問題となる。
【０００５】
ここで、システムの信頼性の向上のために、車両統合制御において、各ＥＣＵに障害が発生した場合であってもリンプホームを可能にするフェールセーフシステムが知られている（特許文献１）。
【０００６】
また、故障が生じたＥＣＵを検出したときに、代替制御プログラムを読み出して、ネットワークを経由して、故障したＥＣＵの代替制御を行うフェールセーフ装置が知られている（特許文献２）。
【特許文献１】特開２００２−２２１０７５
【特許文献２】特開２００４−３１８４９８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１及び特許文献２に記載の技術では、リアルタイム復旧を実現するものではなく、障害が発生してから、障害発生前の状態に応じた回復すべき制御状態に至るまでに時間がかかってしまうため、車両制御システムのようなリアルタイム性を要するシステムにおいて、障害回復までの間の制御が不安定となってしまい、安全に制御することができない、という問題がある。
【０００８】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、障害回復までの時間を短縮し、障害発生後の制御の安全性を向上させることができるフェールセーフ装置及びフェールセーフシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために本発明に係るフェールセーフ装置は、移動体の状態を検出し、前記検出された前記移動体の状態に基づいて異なる制御内容を実行する複数の制御状態の間を遷移する状態遷移モデルで設計された前記移動体の制御を、ネットワークを介して相互に接続された複数の演算処理装置の何れかに実行させる制御実行手段と、前記移動体の制御を実行する演算処理装置における障害の発生を検出する障害検出手段と、前記障害検出手段によって前記障害の発生が検出されたとき、前記複数の制御状態の何れかである既定状態の制御内容を実行しながら、前記移動体の状態を検出し、前記複数の制御状態の各々に対応して予め定められた前記移動体の状態に関する複数の条件に基づいて、前記検出された前記移動体の状態が満たす前記条件に対応する制御状態を、障害発生後に回復すべき制御状態として予測し、前記既定状態から前記回復すべき制御状態に遷移して、前記移動体を制御する代替制御を、前記障害が発生した演算処理装置を代替する他の演算処理装置に実行させる代替制御実行手段とを含んで構成されている。
【００１０】
本発明に係るフェールセーフ装置によれば、制御実行手段によって、ネットワークを介して相互に接続された複数の演算処理装置の何れかに移動体の制御を実行させて、演算処理装置によって、移動体の状態を検出し、検出された移動体の状態に基づいて異なる制御内容を実行する複数の制御状態の間を遷移する状態遷移モデルで設計された移動体の制御を実行する。
【００１１】
そして、障害検出手段によって、移動体の制御を実行する演算処理装置における障害の発生を検出し、障害の発生が検出されたとき、代替制御実行手段によって、障害が発生した演算処理装置を代替する他の演算処理装置に移動体の代替制御を実行させる。
【００１２】
代替する他の演算処理装置では、複数の制御状態の何れかである既定状態の制御内容を実行しながら、移動体の状態を検出し、複数の制御状態の各々に対応して予め定められた移動体の状態に関する複数の条件に基づいて、検出された移動体の状態が満たす条件に対応する制御状態を、障害発生後に回復すべき制御状態として予測し、既定状態から回復すべき制御状態に遷移して、移動体を制御して代替制御を実行する。
【００１３】
従って、障害が発生したときに、移動体の代替制御を既定状態から開始すると共に、検出された移動体の状態に基づいて、障害発生後に回復すべき制御状態を予測して、既定状態から遷移して移動体を代替制御することにより、制御再開までの時間を短縮することができると共に、回復すべき制御状態を予測して遷移するため、障害回復までの時間を短縮し、障害発生後の制御の安全性を向上させることができる。
【００１４】
また、本発明に係る移動体の制御は、制御のための大域変数に基づいて実行され、代替制御では、検出された移動体の状態に基づいて、障害発生後に回復すべき大域変数の値を予測し、予測された大域変数を用いて、移動体が制御されるように構成することができる。これにより、障害が発生したときに、移動体の制御で用いられる大域変数も予測して回復させるため、短時間で回復すべき制御状態に遷移させることができる。
【００１５】
また、上記の移動体を、慣性が作用するものとすることができる。これにより、障害の発生後も、障害発生直前の移動体の状態がある程度保持されるため、検出された移動体の状態に基づいて、高精度に回復すべき制御状態を予測することができる。
【００１６】
また、本発明に係る移動体は、車両であって、検出される移動体の状態は、速度及び加速度であり、移動体の制御を、ブレーキ加圧状態、ブレーキ減圧状態、及びブレーキ圧保持状態を遷移する状態遷移モデルで設計されたＡＢＳブレーキ制御とすることができる。これにより、障害発生時の制御の安全性を確保するために障害復旧のリアルタイム性が要求されるＡＢＳのブレーキ制御において、障害回復までの時間を短縮し、障害発生後の制御の安全性を向上させることができる。
【００１７】
また、本発明に係るフェールセーフシステムは、移動体の状態を検出する状態検出手段と、ネットワークを介して相互に接続され、かつ、前記状態検出手段によって前記検出された前記移動体の状態に基づいて異なる制御内容を実行する複数の制御状態の間を遷移する状態遷移モデルで設計された前記移動体の制御を実行するための複数の演算処理装置と、上記のフェールセーフ装置とを含んで構成されている。
【００１８】
本発明に係るフェールセーフシステムによれば、状態検出手段によって移動体の状態を検出し、演算処理装置によって、検出された移動体の状態に基づいて異なる制御内容を実行する複数の制御状態の間を遷移する状態遷移モデルで設計された移動体の制御を実行する。
【００１９】
そして、フェールセーフ装置において、障害検出手段によって、移動体の制御を実行する演算処理装置における障害の発生を検出し、障害の発生が検出されたとき、代替制御実行手段によって、障害が発生した演算処理装置を代替する他の演算処理装置に移動体の代替制御を実行させる。
【００２０】
代替する他の演算処理装置では、既定状態の制御内容を実行しながら、状態検出手段によって移動体の状態を検出し、複数の制御状態の各々に対応して予め定められた移動体の状態に関する複数の条件に基づいて、障害発生後に回復すべき制御状態として予測し、既定状態から回復すべき制御状態に遷移して、移動体を制御して代替制御を実行する。
【００２１】
従って、障害が発生したときに、移動体の代替制御を既定状態から開始すると共に、検出された移動体の状態に基づいて、障害発生後に回復すべき制御状態を予測して、既定状態から遷移して移動体を代替制御することにより、制御再開までの時間を短縮することができると共に、回復すべき制御状態を予測して遷移するため、障害回復までの時間を短縮し、障害発生後の制御の安全性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００２２】
以上説明したように、本発明のフェールセーフ装置及びフェールセーフシステムによれば、障害が発生したときに、移動体の代替制御を既定状態から開始すると共に、検出された移動体の状態に基づいて、障害発生後に回復すべき制御状態を予測して、既定状態から遷移して移動体を代替制御することにより、制御再開までの時間を短縮することができると共に、回復すべき制御状態を予測して遷移するため、障害回復までの時間を短縮し、障害発生後の制御の安全性を向上させることができる、という効果が得られる。
【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、本発明の好適な実施の形態について説明する。なお、本実施の形態では、車両に搭載されたＡＢＳ制御を行う統合制御システムに本発明を適用した場合を例に説明する
図１に示すように、本実施の形態に係る統合制御システム１０は、リアルタイムでデータを送受信可能な通信プロトコルとそれを実装可能な通信ラインを備えた車載ＬＡＮ１２と、所定の制御を行う複数のＥＣＵ１４Ａ、１４Ｂと、各種処理を統括するフェールセーフ装置としてのマネージャＥＣＵ２４と、車両の状態としての４輪分の車輪速パルスを検出し、検出した状態を示す情報を車載ＬＡＮ１２に送出するホイールスピードセンサ１６と、ブレーキ制御データを車載ＬＡＮ１２から受信して、それに従って動力を駆動してブレーキ制御を行うＡＢＳアクチュエータ１８とを備えている。
【００２４】
ＥＣＵ１４Ａ、１４Ｂの各々には、他のＥＣＵとの通信を行う通信部２０Ａ、２０Ｂと、車載ＬＡＮ１２を介してホイールスピードセンサ１６からの外部データの受信、ＡＢＳアクチュエータ１８への制御データの出力、通信部２０Ａ、２０Ｂの制御、及び後述する障害復旧エージェントや種々のタスクを実現するためのソフトウェア群による制御を行う制御部２２Ａ、２２Ｂとが設けられている。
【００２５】
また、マネージャＥＣＵ２４にも、ＥＣＵ１４Ａ、１４Ｂと同様に、他のＥＣＵとの通信を行う通信部２６と、後述する障害復旧マネージャを実現するためのソフトウェア群による制御を行う制御部２８とが設けられている。
【００２６】
次に、ＥＣＵ１４Ａ、１４Ｂ、マネージャＥＣＵ２４に搭載されるソフトウェア群について説明する。
【００２７】
ＥＣＵ１４Ａ、１４Ｂに配置される障害復旧エージェントは、アプリケーションを構成するタスク群を障害復旧エージェントの管理下に置くようになっている。図１では、後述する車輪速計算タスクをＥＣＵ１４Ａの障害復旧エージェントの管理下に置き、後述するブレーキ制御タスクをＥＣＵ１４Ｂの障害復旧エージェントの管理下に置いており、これらのタスクにより、ＡＢＳ制御を行うアプリケーションを構成している。なお、障害復旧エージェントは、タスクの周期実行、状態メッセージの送信、タスク間メッセージの転送、及びタスクの異常検知を行うようになっている。
【００２８】
また、障害復旧処理を統括するＥＣＵ２４に配置される障害復旧マネージャは、状態メッセージの受信、障害検知、及び障害発生時の対策指示などを行う。障害復旧マネージャには障害復旧レジストリが配置され、障害復旧レジストリには、タスク配置テーブルと事前決定された障害復旧ルールとが格納されている。
【００２９】
また、各種タスクは、障害復旧エージェントによって一定時間ごとに実行権が与えられ、他のタスクと通信しながら１つのアプリケーションを実行している。タスクは、障害復旧エージェントに静的にリンクされており、障害復旧エージェントは、起動すべきタスクを起動することでタスクを実行可能状態へと遷移させる。タスクは、以下に詳細を示すように、既定状態から起動したときに（以下、コールドスタートという）、周期的に送信されてくる車両の状態に、自らの動作を適応させる機能を持っている。また、これらのタスクには位置透明性が実現されており、タスクがどのＥＣＵにおいて実行されても、他のタスクと適切に通信を行える機能を持っている。
【００３０】
次に、車輪側計算タスク及びブレーキ制御タスクによって実現されるＡＢＳ制御について説明する。一般なＡＢＳ制御では、路面に対して最大の摩擦係数μが得られるように車輪速を制御する。摩擦係数μは、車輪速と車体速の差であるスリップ率によって一意に決定されるため、ＡＢＳ制御によって、車輪速と車体速との差がある一定の範囲におさまるようにブレーキ圧を調整して車輪速を制御する。
【００３１】
ブレーキ圧の調整は、ＡＢＳアクチュエータ１８によってブレーキ油圧バルブを制御することにより行う。ブレーキ油圧バルブには、ブレーキ加圧モード、ブレーキ減圧モード、及びブレーキ圧保持モードという制御内容が異なる３つの制御モードがあり、各制御モードによってブレーキの油圧を制御して車輪速を変化させる。
【００３２】
一般的なＡＢＳによる車輪速の変化を曲線で示すと、図２のようになる。曲線の傾きが負の部分は、ブレーキを踏んで車体速度が一定の割合で減速し、ある車輪がスリップを始め、車輪速が急激に減少している状態を示している（ブレーキ加圧モード）。その後、曲線の傾きが正に変化するのは、車輪のスリップ率の増大をＡＢＳが感知してブレーキ圧を徐々にゆるめ（ブレーキ減圧モード）、その後、ブレーキ圧を一定に保って、車輪速が車体速付近まで加速するのを待ち（ブレーキ圧保持モード）、車輪のロック状態を防ぐからである。これらの動作を繰り返すことによって、路面に対して最大の摩擦係数μが得られるよう車輪のスリップ率を制御し、車両の制動が制御される。
【００３３】
また、上記のＡＢＳ制御を実現するために、ホイールスピードセンサ１６からの４輪分の車輪速パルスを入力とし、車輪速計算とブレーキ制御との２種類の処理が行われる。前者の車輪速計算では、車輪速計算タスクにおいて、入力された車輪速パルスから周期を読み取り、車輪速度を計算して数値にする。後者のブレーキ制御では、ブレーキ制御タスクにおいて、現在の車輪速度の数値と1単位時間前の車輪速度の数値から車輪速度ｖw、車輪加速度ａw、車体速度ｖs、及び車体加速度ａsを求め、最適なブレーキの制御モードとして、ブレーキ加圧モード、ブレーキ減圧モード、及びブレーキ圧保持モードの何れかを決定する。ＡＢＳ制御において、これらのブレーキの制御モードは、物理的に以下のような影響を車輪に与えるものとなっている。
【００３４】
ブレーキ加圧モードでは、車輪加速度ａwを時間に比例して負の方向に増加させるため、ブレーキ加圧モードは、以下の式によって表される。
ｄａw／ｄｔ＝負の定数
また、ブレーキ減圧モードでは、車輪加速度ａwを時間に比例して正の方向に増加させ、ブレーキ減圧モードは、以下の式によって表される。
ｄａw／ｄｔ＝正の定数
また、ブレーキ圧保持モードでは、本モードになる直前の車輪加速度ａwを一定に維持し、ブレーキ圧保持モードは、以下の式によって表される。
ｄａw／ｄｔ＝０
また、ブレーキ制御タスクは、図３に示すように、上記の各制御モードの遷移及び遷移条件に基づく状態遷移モデルで設計されている。初期状態はブレーキ加圧モードであり、最大の摩擦係数μが得られる車輪速度ｖwと車体速度ｖsとのギャップ定数をΔｖμmaxとすると、ブレーキ加圧モードは、ｖs−ｖw＜Δｖμmaxのときに動作し、逆の条件であるｖs−ｖw≧Δｖμmaxが成立した時点でブレーキ減圧モードへと移行する。また、ブレーキ減圧モードでは、ａw＜ａc かつｖs−ｖw≧Δｖμmaxとなっており、ａw≧ａcが成立した時点でブレーキ圧保持モードへと移行する。ここで、ａcとは、ブレーキの減圧時に車輪加速度ａwの増加の限度を定めた加速限界定数である。ブレーキ圧保持モードでは、ａw≧ａc かつｖs−ｖw≧Δｖμmaxとなっており、ｖs−ｖw＜Δｖμmaxが成立した時点でブレーキ加圧モードへと移行する。これらの制御モードを巡回するように遷移しながら、車輪速をΔｖμmax近傍にするように制御する。
【００３５】
なお、ホイールスピードセンサ１６と車輪速計算タスクを実行するＥＣＵ１４Ａとが本発明の状態検出手段に該当する。
【００３６】
また、図４に示すように、ブレーキ制御タスクはモデル化される。なお、図４では、車輪速計算タスクを省略して、直接、ブレーキ制御タスクに４輪からの車輪速を入力として与えている。ブレーキ制御タスクの出力は、ＡＢＳアクチュエータ１８に送出され、それに基づき４輪のブレーキ制御が行われるようになっている。
【００３７】
ブレーキ制御タスクのメインプログラムＳは、ブレーキ加圧モード、ブレーキ減圧モード、及びブレーキ圧保持モードの処理を行う各制御モードと、障害発生時、コールドスタートから即座に動作を再開すると共に、制御状態を復旧するための回復ステートＳ0とから構成される。回復ステートＳ0は、再開ステート予測関数ｒaと大域変数回復関数ｒgとを持ち、これらの関数を実行して、コールドスタート後の各タイムステップｎで得られる車輪速ｘnから、障害発生後に回復すべき制御モードを予測すると共に、障害発生から回復するために必要な大域変数の値を回復する。また、再開ステート予測関数ｒaと大域変数回復関数ｒgとによって回復すべき制御モードを予測し、大域変数の値を回復した後は、即座にその回復すべき制御モードに遷移できるように、回復ステートＳ0と各制御モードとがアークで連結されるように、ブレーキ制御タスクが設計されている。
【００３８】
なお、大域変数Ｖは、ＡＢＳ制御に必要な変数、すなわち車輪速度ｖw、車体速度ｖa、車輪加速度ａw、及び車体加速度ａsである。これらの大域変数は回復ステートを含むすべての制御モードから参照及び更新が可能となっている。
【００３９】
また、ＡＢＳ制御に障害が起きたときに遷移される回復ステートＳ0では、フェールセーフ動作の既定状態として、ブレーキ加圧モードと同様の処理、すなわちブレーキ圧をそのまま車輪に伝えるように設計されており、コールドスタートによって起動したブレーキ制御タスクは、回復ステートＳ0において、ブレーキ加圧モードでブレーキ制御されている車輪速度を入力として、回復すべき制御モードの予測と大域変数の回復とを行うようになっている。
【００４０】
また、本実施形態の制御対象は、車両であり、質量のある物体であるため、車両に慣性が作用するため、ある制御モードによって車両に力を加え、何らかの動きを与えると、それ以外の外的な力が加わらない限り、車両はその動きを続けようとし、障害発生により制御を中止したとしても、その直後に車両の挙動を分析することにより、障害発生前にどのような制御モードによる制御が行われたかを予測することが可能である。
【００４１】
すなわち、あるタイムステップ以降の車両の状態を解析すると、過去にどのような制御モードによる制御が行われたのかが一意に決定できるようになっており、数学的に定義すれば、xをあるタイムステップにおける入力ベクトル、Ｓを制御モードとすると、ある任意のタイムステップtにおいて、
ｆ（ｘt、ｘt+1、ｘt+2、・・・、ｘt+k）＝Ｓt-1（ｋは正の定数）
が一意に定まる。
【００４２】
従って、下記に説明する再開ステート予測関数によって、障害発生直前の制御モードを障害発生後に回復すべき制御モードとして予測することができる。
【００４３】
この再開ステート予測関数は、以下の式のように、コールドスタート開始時からの車両の状態を示す入力列ｘc+iによって、障害発生直前の制御モードを予測し、それを回復すべき制御モードＳｒとする。
Ｓr＝ｒs（ｘc、ｘc+1、ｘc+2、・・・、ｘc+i）
また、再開ステート予測関数では、再開ステート予測に必要なパラメータ集合と、各パラメータを求めるための計算式またはアルゴリズムと、各パラメータを求めるために必要なタイムステップ数とから構成されるパラメータ計算表が予め設けられており、また、各制御モードとそれらの制御モードに対応するパラメータの条件式とから構成される制御モード対応表が予め設けられている。制御モード対応表は、制御モードと車両の動作の特性とに着目して、予め作成しておく。
【００４４】
この再開ステート予測関数では、ブレーキ制御タスクのコールドスタート開始以降、各タイムステップで与えられる車両の状態を入力として受け取る。このとき、再開ステート予測に必要な各パラメータには、そのパラメータを定めるために必要な入力数が定められており、必要な入力数の入力を受け取ったパラメータについて、パラメータを求める計算式またはアルゴリズムを用いて、パラメータの値を順次決定していき、再開ステート予測に必要なパラメータをすべて決定する。ここで、回復すべき制御モードの予測にかかるタイムステップは、各パラメータを定めるために必要な入力数の最大値となる。
【００４５】
そして、制御モード対応表を用いて、決定したパラメータ集合の各値の組み合わせに対応した制御モードを一意に決定し、それを回復すべき制御モードとして予測する。
【００４６】
また、大域変数回復関数は、以下の式で表すことができ、コールドスタート直後からの車両の状態を示す入力列ｘc+jをもとに、適切な制御を続行できるように大域変数の値を既定状態から回復する。
ｒg（ｘc、ｘc+1、ｘc+2、・・・、ｘc+j）
また、大域変数回復関数では、大域変数の各値を求めるための計算式またはアルゴリズムと大域変数の各値を定めるために必要なタイムステップ数とから構成される大域変数計算表が予め設けられている。
【００４７】
この大域変数回復関数では、ブレーキ制御タスクのコールドスタート開始以降、各タイムステップで与えられる車両の状態を入力として受け取る。ここで、再開ステート予測関数におけるパラメータと同様、大域変数の各値には、回復に必要な入力数が定められている。必要な入力数の入力を受け取った大域変数について、大域変数の各値を求める計算式またはアルゴリズムを用いて、大域変数の値を順次決定していき、すべての大域変数を回復する。ここで、全ての大域変数の値の回復にかかるタイムステップは、大域変数の各値を定めるために必要な入力数の最大値となっている。
【００４８】
なお、統合制御システムは、車両に搭載される従来既知の制御システムの一般的な構成及び機能を備えていればよく、統合制御システムの他の一般的な構成や機能の説明は省略する。
【００４９】
次に、本実施の形態の作用について説明する。
【００５０】
障害が発生していない場合（以下、通常モードという）のＡＢＳ制御の処理の流れは、図１に示すように、まず、ホイールスピードセンサ１６で生成された車輪速パルスがＥＣＵ１４Ａに送信され、ＥＣＵ１４Ａにおいて、車輪速パルスから車輪速の計算を行って、数値となった車輪速データをＥＣＵ１４Ｂに送信する。
【００５１】
そして、ＥＣＵ１４Ｂでは、受信した車輪速データから推定車体速度や推定車体加速度等を算出し、次ステップのブレーキの制御モードとしてブレーキ加圧モード、ブレーキ減圧モード、及びブレーキ圧保持モードの何れかを決定し、決定されたブレーキの制御モードに対応するブレーキ制御データをＡＢＳアクチュエータ１８に送信する。
【００５２】
また、ＡＢＳアクチュエータ１８では、送信されたブレーキ制御データに基づいて実際のブレーキ制御を行う。これにより、車両の挙動が変化し、車輪速パルスに影響が与えられ、この変化した車輪速パルスがホイールスピードセンサ１６によって検出され、再び、上記と同様の処理が行われる。
【００５３】
なお、上記の処理が行われている間、ＥＣＵ１４ＡとＥＣＵ１４Ｂとに配置された障害復旧エージェントは、各々が受け持つタスクを監視し、その状態を示すメッセージをマネージャＥＣＵ２４に定期的に送信する。
【００５４】
次に、ＡＢＳ制御の処理において、例えば、ＥＣＵ１４Ｂ又はブレーキ制御タスクに障害が発生し、リアルタイムに復旧を行う場合の動作について説明する。
【００５５】
ＥＣＵ１４Ｂのブレーキ制御タスクに障害が起きた場合、ＥＣＵ１４Ｂの障害復旧エージェントは、どのタスクに障害が発生したかを状態メッセージに書き込み、障害復旧マネージャに送信する。また、ＥＣＵ１４Ｂに障害が発生した場合は、状態メッセージの送信を停止する。
【００５６】
障害復旧マネージャは、受信した状態メッセージにタスク障害情報が含まれている場合、あるいは送られてくるべき状態メッセージを一定時間受信できない場合、状態メッセージの送信元であるＥＣＵ１４Ｂに障害が発生したことを検知する。そして、障害復旧レジストリから障害復旧ルールを読みこんで、他のＥＣＵであるＥＣＵ１４Ａに代替タスクの起動を要請する。なお、どの代替タスクをどのＥＣＵに配置するかは、設計開発時にすべての障害発生パターンとその対策とを静的に解析しておき、それらを障害復旧ルールとして障害復旧レジストリに予め格納しておく。
【００５７】
そして、代替タスクの起動要求を受信したＥＣＵ１４Ａの障害復旧エージェントは、予め静的にリンクされている車輪速計算タスクの代替タスクを起動し、コールドスタートする。そして、ブレーキ制御タスクは、車輪速計算タスクとローカル通信を行いながらブレーキ制御メッセージを送出するようになる。なお、本実施の形態では、代替タスクは、ＥＣＵ１４Ｂで動作していたタスクと同一のタスクとなっている。
【００５８】
そして、ブレーキ制御タスクの代替タスクの回復ステートにおいて、既定状態としてのブレーキ加圧モードが動作した場合、車輪加速度ａwの傾きが負の定数となる。ここで、この車輪加速度ａwの傾きの変化がごく短い時間であり、車輪の持つ慣性により、車輪加速度ａwおよび車輪速度ｖwの値に対してごく小さなゆらぎを与えるにすぎない。よって、そのときの車輪加速度ａw及び車輪速度ｖwの値から、障害発生前の制御モードを導き出すことは容易であるため、障害発生後のブレーキ加圧モードに移行した状態から、以下に示すパラメータと条件式とにより、障害発生前の制御モード、すなわち回復すべき制御モードを予測する。
【００５９】
まず、障害発生前がブレーキ加圧モードであり、障害発生後の既定状態がブレーキ加圧モードであるとすると、ｖs−ｖw＜Δｖμmaxというブレーキ加圧モードの動作を示す条件式が、障害発生後にも満たされていれば、障害発生前の制御モードがブレーキ加圧モードであったことがわかるため、回復すべき制御モードとしてブレーキ加圧モードを予測する。
【００６０】
一方、障害発生前がブレーキ減圧モードであり、障害発生後の既定状態がブレーキ加圧モードであるとすると、ａw＜ａcかつｖs−ｖw≧Δｖμmaxという条件式が満たされていれば、障害発生前の制御モードがブレーキ減圧モードであったことがわかるため、回復すべき制御モードとしてブレーキ減圧モードを予測する。
【００６１】
また、障害発生前がブレーキ圧保持モードであり、障害発生後の既定状態がブレーキ加圧モードであるとすると、ａw≧ａcかつｖs−ｖw≧Δｖμmaxという条件式が満たされていれば、障害発生前の制御モードがブレーキ圧保持モードであったことがわかるため、回復すべき制御モードとしてブレーキ圧保持モードを予測する。
【００６２】
ここで、再開ステート予測関数が必要とするパラメータ計算表は表 1に示すようなテーブルとなり、制御モード対応表は表２に示すようなテーブルとなる。再開ステート予測にかかるタイムステップ数は、表 1のタイムステップ数の最大値であり、ｍａｘ｛０、０、１｝＝１ステップとなる。ここでのタイムステップ数は、コールドスタート時のタイムステップを含まない。すなわち、タイムステップが1の場合は、コールドスタートをした次のタイムステップにおいてパラメータを定めることができることを意味する。
【００６３】
なお、ｘc、ｘc+1、・・・、ｘc+nは、コールドスタート直後からの各タイムステップnにおける入力とし、τは、タイムステップ間隔とする。
【００６４】
【表１】
2007245884.tif 000003
【００６５】
【表２】
2007245884.tif 000004
【００６６】
また、コールドスタート直後からのタイムステップにおいて、表３に示す大域変数計算表の計算式とタイムステップとによって、必要な大域変数Ｖの値を回復する。
【００６７】
【表３】
2007245884.tif 000005
【００６８】
なお、大域変数の中には、再開ステート予測関数に必要なパラメータと重複する部分があってもよい。本実施例においても車体加速度ａs以外は重複している。大域変数の回復にかかるタイムステップは、表３におけるタイムステップ数の最大値であるため、ｍａｘ｛０、０、１、１｝＝１ステップとなる。
【００６９】
上記のように、ブレーキ制御タスクの代替タスクにおける回復ステートの制御を実行すると、図６に示すように、障害発生から復旧される。コールドスタートの時点ｔ＝ｃでは、回復ステートにおいて、ステート予測関数と大域変数回復関数により車輪速度ｖwと車体速度ｖsが求められる。その1ステップ後には、ステート予測関数によって車輪加速度ａwが、加えて大域変数回復関数によって車体加速度ａsが求められ、ステート予測と大域変数回復が完了する。完了した後は、そのステップにおいて即座に予測した回復すべき制御モードに遷移し、ブレーキ制御タスクの代替タスクの制御を行う。
【００７０】
以上説明したように、第１の実施の形態に係る統合制御システムによれば、障害の発生が検出されたときに、車両のブレーキ制御タスクの代替制御をコールドスタートし、回復ステートから開始することにより、制御再開に必要な車両データを読み込んで効率よくタスクの状態を回復できるため、制御再開までの時間が短時間であるフェールセーフシステムを実現することができる。
【００７１】
また、検出された車両の車輪速や加速度に基づいて、障害発生後に回復すべき制御モードを予測して、既定状態から遷移して車両のブレーキ制御タスクの代替制御することにより、回復すべき制御モードを予測して遷移するため、障害回復までの時間を短縮して、リアルタイム復旧を実現でき、障害発生後の制御の安全性を向上させることができる。
【００７２】
また、障害が発生したときに、車両のブレーキ制御タスクで必要となる大域変数の値も予測して回復させるため、短時間で回復すべき制御状態に回復させることができる。
【００７３】
また、車両は重量があり慣性が作用するため、障害の発生後も、障害発生直前の車両の状態がある程度保持されるため、検出された車両の速度や加速度に基づいて、高精度に回復すべき制御モードを予測することができる。
【００７４】
また、障害発生時の制御の安全性を確保するために障害復旧のリアルタイム性が要求されるＡＢＳのブレーキ制御タスクにおいて、障害回復までの時間を短縮し、障害発生後の制御の安全性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の実施の形態に係る統合制御システムの構成を示すブロック図である。
【図２】ＡＢＳ制御を説明するための図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る統合制御システムのブレーキ制御タスクの状態遷移モデルを示す図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る統合制御システムのブレーキ制御タスクのモデル化した図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る統合制御システムにおいて、ブレーキ制御タスクに障害が発生した場合を示すブロック図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る統合制御システムにおいて、障害が発生した場合に障害から回復する際の様子を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
【００７６】
１０   統合制御システム
１２   車載ＬＡＮ
１４Ａ、１４Ｂ  ＥＣＵ
１６   ホイールスピードセンサ
１８   ＡＢＳアクチュエータ
２０Ａ、２０Ｂ、２８ 通信部
２２Ａ、２２Ｂ、２６ 制御部
２４   マネージャＥＣＵ
【図１】
2007245884.tif 000006
【図２】
2007245884.tif 000007
【図３】
2007245884.tif 000008
【図４】
2007245884.tif 000009
【図５】
2007245884.tif 000010
【図６】
2007245884.tif 000011