(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両内ネットワークに接続され、車両の統合制御を行う制御装置と、各搭載機器を制御する電子制御ユニットを含むデバイス装置とを備える車両内通信システムであって、
前記制御装置は、
車体に固定された局所座標系において、各タイヤに掛かるタイヤベクトルを、ベクトルのＸ成分、Ｙ成分及びＺ成分で表す力ベクトルとして検出する力ベクトル検出手段と、
検出された前記力ベクトルに基づいて、角度と大きさからなる極座標で表した角度のデータ及び合成力の大きさのデータを生成する生成手段と、
生成された前記角度のデータ及び合成力の大きさのデータを、前記車両内ネットワークを経由して前記デバイス装置に伝送する伝送手段と、を備え、
前記デバイス装置は、
前記制御装置から制御指示値として受信した前記角度のデータ及び合成力の大きさのデータから、前記力ベクトルを復元する復元手段と、
前記復元した力ベクトルにより前記搭載機器の制御を行う制御手段と、を備える
ことを特徴とする車両内通信システム。
【請求項２】
前記生成手段は、前記角度が０°以上３６０°未満の有限の範囲の値をとることにより、検出された前記力ベクトルのデータ量より少ないデータ量のデータである前記角度のデータ及び合成力の大きさのデータを生成する
ことを特徴とする請求項１記載の車両内通信システム。
【請求項３】
前記力ベクトル検出手段は、各タイヤに作用する応力又は加速度から前記力ベクトルを検出する
ことを特徴とする請求項１記載の車両内通信システム。
【請求項４】
前記力ベクトル検出手段は、車両の加速度センサ、各タイヤを回転させる車軸トルクセンサ、又はステアリング系の操向状態を検出するセンサにより測定した測定値を基に、前記力ベクトルを算出する
ことを特徴とする請求項１記載の車両内通信システム。
【請求項５】
前記力ベクトル検出手段は、パワーステアリング、エンジン若しくはトランスミッションの駆動状態、サスペンションの挙動、又はブレーキ装置の制動状態を基に、前記力ベクトルを推定する
ことを特徴とする請求項１記載の車両内通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信量を削減した車両内通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
市販車には、多数・多種類の電子・電気機器が搭載され、これらの電子・電気機器は、ＥＣＵ（electronic control unit; 電子制御ユニット）で制御されている。ＥＣＵ同士は、ＣＡＮ（Controller Area Network）規格などに準拠した車内ネットワークによって相互に接続され、データの送受がなされる。車載の電子・電気機器の中には、車両の挙動を検出して、制御を行うものも含まれている。
ＥＣＵは、エンジン制御などのパワー・トレーン系、エアコン制御などのボディ系とも、制御内容が高度になり、制御対象となる機器類が増えたため、搭載するＥＣＵが増えている。車両の１台当たりのＥＣＵ搭載数は、１９９２年〜１９９３年ごろまでは３０個程度であったが、現在では５０個〜６０個に達している。
【０００３】
従来、車両の目標状態量を決定するため、各輪に発生させるタイヤベクトルを、車体に固定された局所座標系における成分として定めた「車両制御装置」が知られている（例えば、特許文献１参照）。この局所座標系では、ベクトルは、互いに交わる方向を持つＸ成分と、Ｙ成分と、Ｚ成分とで表される。
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−５１９２２号公報（段落［０１５４］〜［０１５９］，図８〜図１０）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、タイヤには非常に大きな力が加わることがあるため、このような局所座標系においては、ベクトルのＸ成分、Ｙ成分及びＺ成分が非常に大きくなる可能性がある。このため、前記「車両制御装置」（特許文献１記載）では、タイヤベクトルを表すのに、大きな値（桁数）を確保しておき、これら複数の成分データを伝送する必要があるため、通信量が大きくなる問題点があった。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、通信量を削減した車両内通信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】
【０００６】
前記課題を解決するために、本発明は、タイヤに掛かる（又は、掛ける）力ベクトルを検出し（又は、推定し）、当該力ベクトルをその角度及びその大きさで表現し、前記角度及び前記大きさを伝送することを特徴とする。
本発明の車両内通信システムは、車両内ネットワークに接続され、車両の統合制御を行う制御装置と、各搭載機器を制御する電子制御ユニットを含むデバイス装置とを備える車両内通信システムであって、前記制御装置は、車体に固定された局所座標系において、各タイヤに掛かるタイヤベクトルを、ベクトルのＸ成分、Ｙ成分及びＺ成分で表す力ベクトルとして検出する力ベクトル検出手段と、検出された前記力ベクトルに基づいて、角度と大きさからなる極座標で表した角度のデータ及び合成力の大きさのデータを生成する生成手段と、生成された前記角度のデータ及び合成力の大きさのデータを、前記車両内ネットワークを経由して前記デバイス装置に伝送する伝送手段と、を備え、前記デバイス装置は、前記制御装置から制御指示値として受信した前記角度のデータ及び合成力の大きさのデータから、前記力ベクトルを復元する復元手段と、前記復元した力ベクトルにより前記搭載機器の制御を行う制御手段と、を備える。
【０００７】
この構成によれば、タイヤに掛かる（又は、掛ける）力ベクトルを、その角度及びその大きさで表現している。この角度は、有限の範囲（０°以上、３６０°未満）の値をとるので、Ｘ分力の大きさ及びＹ分力の大きさでタイヤに掛かる力ベクトルを表現した場合と比較すると、少ないデータ量で当該力ベクトルを表現できる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、タイヤに加わる力のデータを車両内通信するに際して、通信量を減らすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
次に、添付した各図を参照し、本発明による一実施形態及び比較例について詳細に説明する。なお、実質的に同一の構成でよい要素には、同一の符号を付し、その重複する説明を省略する。
【００１０】
＜本発明による実施形態＞
図１は、本発明による一実施形態の車両内通信システム１を示すブロック図である。
車両内通信システム１は、ＣＡＮ（Controller Area Network）２０と、協調・統合制御ＥＣＵ１０と、デバイス（Ａ）３１と、デバイス（Ｂ）３２と、デバイス（Ｃ）３３とを含んでいる。この車両内通信システム１を四輪の車両（図示せず）に構築する場合について説明するが、車輪数に応じて後記のデータの種類を増減させることにより、四輪の車両以外の車両にも、車両内通信システム１を同様に構築することができる。
【００１１】
ＣＡＮ２０は、これに接続された構成要素同士の通信を所定のプロトコルで媒介する通信ネットワークである。本実施形態では、車両内ネットワークとしてＣＡＮを採用したが、他の規格に基づく通信ネットワークを利用してもよい。例えば、通信プロトコルを他のものにしたり、伝送方式をシリアル伝送方式又はパラレル伝送方式としたり、ネットワークのトポロジをバス形のほかリング形や網形などにしたりすることも可能である。
【００１２】
デバイス３０は、ＣＡＮ２０に接続され、協調・統合制御ＥＣＵ１０から制御されている。例えば、デバイス３０は、協調・統合制御ＥＣＵ１０から、制御指示値としてタイヤ４０（図２を参照して後記）に掛ける力ベクトルを表す信号（データ）を受信し、この制御指示値（力ベクトル）に基づいて制御がなされる。デバイス３０は、典型的にはＥＣＵであり、例えば、車両のパワー・トレーン系、シャーシ系、電装系などの搭載機器（図示せず）を制御する機能を有する。具体的には、例えば、それぞれのアクチュエータを動作させるブレーキＥＣＵやＥＰＳ（electric power steering） ＥＣＵである。又は、デバイス３０は、制御される機器そのものであってもよい。
デバイス（Ａ）３１、デバイス（Ｂ）３２、デバイス（Ｃ）３３のいずれかを区別せずに示すとき、及び、これらを総称するとき、デバイス３０ということとする。デバイス３０が、デバイス（Ａ）３１、デバイス（Ｂ）３２及びデバイス（Ｃ）３３の３個である場合について説明するが、デバイス３０の個数は、これより多くても少なくてもよい。
【００１３】
協調・統合制御ＥＣＵ１０は、ＣＡＮ２０に接続され、デバイス３０や、その他の車載機器・車載器具などを制御する機能を有する。協調・統合制御ＥＣＵ１０は、タイヤ４０（図２を参照して後記）の各輪に働く（又は、働かせる）力ベクトルを表す信号を受信し、この力ベクトルを表す角度のデータと、合成力の大きさのデータとを生成し、ＣＡＮ２０を介して、デバイス３０へ出力する。また、協調・統合制御ＥＣＵ１０は、制御指示値としてタイヤに掛ける力ベクトルのデータ（この力ベクトルを表す角度のデータ及び合成力の大きさのデータ）を生成し、ＣＡＮ２０を介して、デバイス３０へ出力する。デバイス３０は、この力ベクトルを表す角度のデータ及び合成力の大きさのデータから、制御指示値としてタイヤに掛ける力ベクトルを再現して（または、このデータ形式のまま）、制御に用いる。
【００１４】
図１に示す各データの流れを示す符号は、１文字目が前後の別、２文字目が左右の別、３文字目が合成力か角度か、をそれぞれ表す。具体的には、１文字目がＦのときは前輪、Ｒのときは後輪を表し、２文字目がＲのときは右側、Ｌのときは左側を表し、３文字目がないときは、合成力の大きさであること、θのときは角度であることを表す。例えば、“ＦＲ”は、右前輪に掛かる（又は、掛ける）合成力の大きさを表し、“ＦＲθ”は、右前輪に掛かる（又は、掛ける）合成力の角度を表す。
【００１５】
図２は、タイヤ４０とこれに働く（又は、働かせる）力ベクトルとを示す説明図である。
それぞれのタイヤ４０、リム、車軸又はサスペンション（いずれも図示せず）には、タイヤ４０に作用する応力又は加速度を検出するセンサ（図示せず）が装着されている。
合成力の大きさは、タイヤ４０を含む水平面内において作用する力ベクトルの大きさが最大となる向きの力の大きさである。合成力の角度θは、その向きの示す角度であって、車体（図示せず）又はタイヤ４０を基準とする座標において、所定の方向（例えば、車両の前方向又は前進時にタイヤ４０が転がる方向）を０°とし、水平面に沿って反時計回りに、角度θを決める。つまり、本実施形態では、合成力は、その角度θとその大きさからなる極座標によって特定される。
【００１６】
なお、図１に戻り、協調・統合制御ＥＣＵ１０の内部又は外部に、車両の加速度センサ、各タイヤ４０を回転させる車軸トルクセンサ、ステアリング系の操向状態を検出するセンサなどを備え、これらによる測定値を基に、タイヤに掛かる力ベクトルを算出する構成としてもよい。また、これらの代わりに（又は、これらに加えて）、パワーステアリングやエンジン（トランスミッション）の駆動状態、サスペンションの挙動、ブレーキ装置の制動状態などを基に、各タイヤ４０に掛かる力ベクトルを推定する構成としてもよい。
【００１７】
図３は、車両内通信システム１内で送受されるデータブロックのフォーマット例を示すデータ構造図であり、図４は、図３に示すデータブロックにおける番号をその説明と対応させて示す図である。
本実施形態では、タイヤ４０（図２参照）に働く（又は、働かせる）力ベクトルの１回分の測定値を２個のデータブロックで表現する。図３（ａ）に、その第０データブロックを示し、図３（ｂ）に、その第１データブロックを示す。各データブロックは、第０から第７までの８バイトからなり、各１バイトは第０から第７までの８ビットからなる。つまり、１データブロックのデータ長は、８バイト、すなわち、６４ビットである。
【００１８】
データブロックに属する各ビットは、ＩＤ：０ｘｘｈのように表される識別子で特定される。この識別子の１文字目〜３文字目は任意の識別値であり、４文字目のｈは、１６進表記であることを示す。図４に示すように、各ワードは、割り振られた番号（Number）ごとに、その説明(Description)が付されている。図３に示すように、各ワードは、ＭＳＢ（Most Significant Bit; 最上位のビット）からＬＳＢ（Least Significant Bit; 最下位のビット）までである。
【００１９】
例えば、図４に示すように、番号Ｓ１のワードは、ＦＲ輪の合成力の大きさを意味し、図３に示すように、そのＭＳＢは、ビット位置（Bit Position）が７、バイト位置（Byte Position）が０であり、そのＬＳＢは、ビット位置が０、バイト位置が１である。そして、このワード（番号Ｓ１）のデータ長は１６ビットである。
同様に、図４に示すように、番号Ｓ３のワードは、ＦＲ輪の合成力に係る角度を意味し、図３に示すように、そのＭＳＢは、ビット位置が７、バイト位置が４であり、そのＬＳＢは、ビット位置が５、バイト位置が５である。そして、このワード（番号Ｓ３）のデータ長は１１ビットである。
【００２０】
このように、合成力の大きさを意味するワード（番号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ５，Ｓ６）のデータ長は１６ビットであることと比較すると、合成力に係る角度を意味するワード（番号Ｓ３，Ｓ４，Ｓ７，Ｓ８）のデータ長は１１ビットであって、これより短い。これは、タイヤ４０（図２参照）に働く力ベクトルの大きさには原理的な上限がなく、これを実用上十分な精度で表すには、比較的長いデータ長（つまり、大きなダイナミックレンジ）が必要であるのに対し、角度は０°以上３６０°未満の範囲の値で表せるので、データ長が（力の大きさを表す場合と比較して）若干短くても、十分な精度でその値を表現できるからである。
【００２１】
本実施形態では、このように、力ベクトル（合成力）を合成力の大きさと、合成力に係る角度とによって表しているため、２つの分力で力ベクトルを表す構成（比較例として後記）と比較すると、力ベクトルを表すためのデータ量を減らすことができる。
図１に戻り、また、ＦＲθ，ＦＬθ，ＲＲθ，ＲＬθのデータ量が少なくて済むので、ＣＡＮ２０を経由する通信量が少なくて済み、通信が輻輳しにくくなる。
デバイス３０では、協調・統合制御ＥＣＵ１０から制御指示値などとして送信された力ベクトルに係るデータを、力ベクトル（合成力）の大きさ及び力ベクトルの角度からなる形式のまま、タイヤ４０（図６参照）に係る力ベクトルの情報を復元して利用してもよいし、直交するＸ方向の分力及びＹ方向の分力からなる形式に変換してから、タイヤ４０（図６参照）に係る力ベクトルの情報を復元して利用してもよい。
【００２２】
＜比較例＞
図５は、比較例の車両内通信システム１ｂを示すブロック図である。
この車両内通信システム１ｂは、本発明による実施形態の車両内通信システム１（図１参照）において、協調・統合制御ＥＣＵ１０の代わりに、協調・統合制御ＥＣＵ１０ｂを備えた構成を有する。
【００２３】
図６は、比較例のタイヤ４０とこれに働く（又は、働かせる）力ベクトルとを示す説明図である。
タイヤ４０などに装着されたセンサ（図示せず）は、タイヤ４０の転がる方向（又は、車両（図示せず）の進行方向）であるＸ方向に作用するＸ分力と、Ｘ分力に直角であって、タイヤ４０の車軸方向（又は、車両（図示せず）の横方向）に作用するＹ分力とを、それぞれ検出する。
【００２４】
図７は、比較例の車両内通信システム１ｂ内で送受されるデータブロックのフォーマット例を示すデータ構造図であり、図８は、図７に示すデータブロックにおける番号をその説明と対応させて示す図である。
本比較例では、タイヤ４０（図６参照）に働く（又は、働かせる）力ベクトルの１回分の測定値を３個のデータブロックで表現する。図７（ａ）に、その第０データブロックを示し、図７（ｂ）に、その第１データブロックを示し、図７（ｃ）にその第２データブロックを示す。
本発明による実施形態（図３参照）と同様に、各データブロックは、第０から第７までの８バイトからなり、各１バイトは第０から第７までの８ビットからなる。つまり、１データブロックのデータ長は、８バイト、すなわち、６４ビットである。
【００２５】
例えば、比較例の図８に示すように、番号Ｓ１のワードは、ＦＲ輪のＸ分力の大きさを意味し、図７に示すように、そのＭＳＢは、ビット位置が７、バイト位置が０であり、そのＬＳＢは、ビット位置が０、バイト位置が１である。そして、このワード（番号Ｓ１）のデータ長は１６ビットである。
そして、番号Ｓ１〜Ｓ８で示される各タイヤ４０のＸ分力の大きさ及びＹ分力の大きさに係るワードは、そのデータ長がいずれも１６ビットである。
【００２６】
このように、図３に示すように、タイヤ４０に働く（又は、働かせる）合成力について、その大きさを１６ビット、その角度を１１ビットで表した場合と比較すると、図７に示すように、本比較例では、タイヤ４０に働く（又は、働かせる）合成力について、Ｘ分力の大きさを１６ビット、Ｙ分力の大きさを１６ビットで表している。このため、図３に示すように、本発明の実施形態では、１回の測定に係る合成力を表すのに２個のデータブロックで済むのに対し、本比較例では、図７に示すように、１回の測定に係る合成力を表すのに３個のデータブロックを必要とする。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明による一実施形態の車両内通信システムを示すブロック図である。
【図２】タイヤとこれに働く（又は、働かせる）力ベクトルとを示す説明図である（本発明）。
【図３】車両内通信システム内で送受されるデータブロックのフォーマット例を示すデータ構造図である（本発明）。
【図４】図３に示すデータブロックにおける番号をその説明と対応させて示す図である。
【図５】比較例の車両内通信システムを示すブロック図である。
【図６】タイヤとこれに働く（又は、働かせる）力ベクトルとを示す説明図である（比較例）。
【図７】比較例の車両内通信システム内で送受されるデータブロックのフォーマット例を示すデータ構造図である。
【図８】比較例の図７に示すデータブロックにおける番号をその説明と対応させて示す図である。
【符号の説明】
【００２８】
１，１ｂ    車両内通信システム
１０，１０ｂ  協調・統合制御ＥＣＵ（力ベクトル表現手段）
２０    ＣＡＮ（伝送手段）
３０    デバイス（力ベクトル復元手段）
３１    デバイス（Ａ）
３２    デバイス（Ｂ）
３３    デバイス（Ｃ）
４０    タイヤ
【図１】
0005097040.tif 000002
【図２】
0005097040.tif 000003
【図３】
0005097040.tif 000004
【図４】
0005097040.tif 000005
【図５】
0005097040.tif 000006
【図６】
0005097040.tif 000007
【図７】
0005097040.tif 000008
【図８】
0005097040.tif 000009