JP4710973B2 - 車両監査装置 - Google Patents
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Description
理の信頼性が向上する。
して挙動異常を解消する制御指令値で挙動を制御できる。
監査処理手段および関連監査処理手段による監査のいずれかを実施できる。
物理モデルに基づいて制御対象の挙動を推定することにより、例えば制御対象の挙動パターンをデータベース化し、データベースに基づいて制御対象の挙動を推定する場合に比べ、挙動推定に必要な記憶容量を低減できる。また、データベースのように挙動パターンを補完して挙動を推定する必要がないので、制御対象の挙動をより高精度に推定できる。
請求項18に記載の発明によると、挙動判定手段は、挙動ずれ量として挙動推定値と挙動検出値との比率に基づいて制御対象の挙動が異常であるか否かを判定する。
これにより、挙動推定値と挙動検出値とのずれの程度を、単位およびそれぞれの数値の大きさに関連しない挙動推定値と挙動検出値との比率で一律に判定できる。その結果、異なる制御対象に対して挙動が異常であるか否かをより単純に判定できる。
尚、本発明に備わる複数の手段の各機能は、構成自体で機能が特定されるハードウェア資源、プログラムにより機能が特定されるハードウェア資源、またはそれらの組み合わせにより実現される。また、これら複数の手段の各機能は、各々が物理的に互いに独立したハードウェア資源で実現されるものに限定されない。
本発明の第1実施形態による車両監査装置を用いた車両制御システムを図1に示す。
車両制御システム10は、パワートレインECU(Electronic Control Unit)20、シャーシECU30、ボディECU40等から構成されている。パワートレインECU20、シャーシECU30、ボディECU40は、それぞれ車両制御の機能に応じて分類された機能ドメインであるパワートレインドメイン、シャーシドメイン、ボディドメイン毎に、車両に搭載されている制御対象の挙動を制御するとともに、制御対象の挙動を監査する機能ドメインECUである。パワートレインECU20とシャーシECU30とボディECU40とは、CAN(Controller Area Network)、FlexRay(Daimler Chrysler社の登録商標)等の車内ネットワーク300により互いに通信可能に接続されている。
次に、パワートレインドメイン、シャーシドメイン、ボディドメインに共通な車両監査装置の構成について説明する。
関連監査処理手段60は、制御対象の挙動を推定する挙動推定手段62と、制御対象の挙動を検出する挙動検出手段70と、補正指令手段80(図4、7参照)と、異常箇所特定手段90(図5〜図7参照)と、異常箇所切り離し手段92(図6、7参照)とを有している。関連監査処理手段60の挙動推定手段62と挙動検出手段70と補正指令手段80と異常箇所特定手段90と異常箇所切り離し手段92とが実施する関連監査処理は、制御対象の構成や機能に関連しており、制御対象が異なれば処理が異なる。したがって、関連監査処理手段60では、制御対象に応じて関連監査処理を実施する処理プログラムが変更される。また、関連監査処理手段60では、制御対象に応じて、監査処理を実施するために入力するセンサ信号が変更されることがある。また、関連監査処理手段60では、制御対象に応じて、監査処理を実施するための回路等のハードウェア構成が変更されることがある。このように、関連監査処理手段60では、制御対象に応じて制御対象に関連した関連監査処理が設定される。
挙動推定手段62は、制御対象の挙動を推定するための推定モデルとして、制御対象に対して所定の挙動を要求する挙動要求を入力値とし制御対象に応じて設定された物理モデル64と、制御対象に応じて物理モデル64を特徴付ける車両に固有のパラメータ66とに基づいて制御対象の挙動を推定し、挙動推定値を算出する。物理モデル64を特徴付け
るパラメータ66は、例えば、車両重量等の車両に固有のパラメータである。車両重量が異なると、同じ物理モデルであっても、推定される挙動が異なる。
挙動検出手段70は、制御対象に対して所定の挙動を要求する挙動要求に基づいて制御手段200が制御対象を制御し、その結果生じる制御対象の挙動に応じて変化するセンサ信号に基づいて制御対象の実際の挙動を挙動検出値72として検出する。挙動検出手段70は、制御対象に応じて異なるセンサ信号を入力する。例えば、挙動検出手段70は、前後の加速度センサおよび車速等のセンサ信号を入力し、前後の加速度および車速を挙動検出値として検出する。
次元一致手段74は、挙動推定手段62が推定する制御対象の挙動推定値と、挙動検出
手段70が検出する制御対象の挙動検出値と、制御手段200が制御対象の挙動を制御する制御指令値との次元を一致させる。本実施形態では、挙動推定値および挙動検出値の物理量の次元を制御手段200の制御指令値の物理量に合わせているので、制御手段200の制御指令値は次元一致手段74に入力されていない。
独立監査処理手段100は、制御対象の挙動が異常であるか否かを判定する。独立監査処理手段100が実施する独立監査処理は、制御対象の構成や機能に関連せず独立しており、制御対象が異なっても共通の同じ処理である。
独立監査処理手段100の挙動判定手段102は、関連監査処理手段60の次元一致手段74が物理量の次元を一致させた挙動推定値と挙動検出値とを比較し、挙動推定値と挙動検出値との挙動ずれ量に基づいて制御対象の挙動が異常であるか否かを判定する。関連監査処理手段60の次元一致手段74が挙動推定値と挙動検出値との物理量の次元を一致させているので、挙動判定手段102は、挙動推定値と挙動検出値とを、制御対象に関連しない単なる数値として比較できる。
8、挙動検出値が10であっても、比率は同じ0.8である。したがって、挙動推定値と挙動検出値との不一致の程度を制御対象に関連せず一律に判定できる。
制御異常判定手段104は、各制御対象に対する制御手段200の制御指令値と、次元一致手段74が制御指令値と物理量の次元を一致させた挙動検出値とを比較し、所定範囲内で一致するか不一致であるかに基づいて制御系が異常であるか否かを判定する。この場合、制御異常判定手段104は、制御指令値と挙動検出値との制御ずれ量として、制御指令値と挙動検出値との差に基づいて異常を判定してもよいし、制御指令値と挙動検出値との比率に基づいて制御系の異常を判定してもよい。関連監査処理手段60の次元一致手段74が挙動検出値の物理量の次元を制御指令値に一致させているので、制御異常判定手段104は、挙動検出値と制御指令値とを、制御対象に関連しない単なる数値として比較できる。
挙動異常判定手段106は、関連監査処理手段60の次元一致手段74が物理量の次元を一致させた挙動推定値と挙動検出値との挙動ずれ量に基づいて、制御対象および機能ドメインの挙動が異常であるか否かを判定する。この場合、挙動異常判定手段106は、前述したように、挙動推定値と挙動検出値との差に基づいて各制御対象および機能ドメインの挙動異常を判定してもよいし、挙動推定値と挙動検出値との比率に基づいて各制御対象および機能ドメインの挙動異常を判定してもよい。
異常原因判定手段108は、制御異常判定手段104と挙動異常判定手段106との判定結果に基づいて、挙動推定値と挙動検出値とが不一致になり挙動推定値と挙動検出値との挙動ずれ量が所定値を超える挙動異常の原因が、制御系の異常によるものなのか、あるいは、制御系は正常であるが、車両の走行環境等に想定外の事象が発生したことによるものなのかを判定する。
るホイールシリンダの油圧を制御指令値とする。異常原因判定手段108は、油圧の挙動推定値と挙動検出値とが一致しないので挙動異常であると挙動異常判定手段106が判定し、油圧の挙動検出値と制御指令値とが一致しないと制御異常判定手段104が判定すると、挙動異常の原因は制御系であると判定する。ただし、制御異常判定手段104と挙動異常判定手段106との判定結果だけでは、異常原因判定手段108は、制御対象または制御手段200のどちらが異常であるかを判断できない。
図4に示すように、補正指令手段80は、挙動ベクトル分割手段82と補正量算出手段84とを有している。挙動ベクトル分割手段82は、機能ドメインの挙動推定値と挙動検出値とが一致しない場合、次元一致手段74から入力する機能ドメインの挙動推定値の大きさ、および方向を制御対象毎にベクトル分割する。挙動ベクトル分割手段82は、挙動推定手段62が推定する機能ドメインの挙動推定値の物理量の次元が制御指令値と一致している場合には、挙動推定手段62から挙動推定値を入力してもよい。制御対象毎の挙動推定値と挙動検出値とが一致しない場合には、挙動推定値は制御対象毎の値であるから、
挙動ベクトル分割手段82は挙動推定値をベクトル分割する必要はない。
図5に示す関連監査処理手段60の異常箇所特定手段90は、異常原因判定手段108の判定結果が制御系の異常である場合、車両に対する挙動監査とは別の各制御対象に対する診断結果に基づいて、制御系の異常箇所を特定する。異常箇所特定手段90は、さらに挙動推定値および挙動検出値を異常箇所の特定に用いてもよい。制御系の異常箇所は、制御対象または制御手段200による制御のいずれかである。
送出されているにも関わらず、挙動検出値として何れかのブレーキのホイールシリンダの油圧が異常である場合には、ブレーキのホイールシリンダまたは油圧制御回路が異常原因であると特定する。一方、ブレーキのホイールシリンダおよび油圧制御回路に対する診断結果に基づき、例えば制御手段200から4論のブレーキの油圧制御回路に送出されている信号レベルが「High」または「Low」に固定されている場合には、異常箇所特定手段90は、制御手段200から送出される制御信号の異常であると判断する。この場合には、異常箇所特定手段90は、異常箇所切り離し手段92に対して、制御手段200における処理プログラムの異常箇所の実行を禁止すること等により、油圧制御回路に対する油圧制御を禁止するよう指示する。
図6に示す関連監査処理手段60の異常箇所切り離し手段92は、異常箇所特定手段90が特定する異常箇所の切り離し処理を実施する。例えば、異常箇所切り離し手段92は、図6に示すように、制御対象202の異常箇所Xに対して電源供給を遮断することにより、異常箇所を切り離す。異常箇所と連動して作動する箇所がある場合は、異常箇所と、異常箇所と連動して作動する箇所とを1グループと見なしてまとめて切り離してもよい。例えば、右前輪のホイールシリンダの油圧が異常の場合には、右前輪のホイールシリンダとブレーキ液の配管系統が同じである左後輪のホイールシリンダも、右前輪のホイールシリンダとともに油圧が0になるように油圧制御から切り離してもよい。
次に、マイコンによる車両監査装置50の構成例について説明する。
図8の(A)に示すように、車両監査装置50の関連監査処理手段60と独立監査処理手段100とは、異なるマイコン210、212により構成されてもよいし、図8の(B)に示すように、同じマイコン214により構成されてもよい。尚、同じマイコンにより構成されるということは、関連監査処理手段60と独立監査処理手段100とが、同じOSの管理下の元で、同じメモリ装置に記憶されたそれぞれの処理プログラムを同じ演算処理装置(CPU)が実行することを表している。
図9に示すように、車両監査装置50と機能ドメイン制御手段232を有する機能ドメイン制御装置230とを、機能ドメインECU220の同じマイコン222により構成してもよい。これにより、車両監査装置50と機能ドメイン制御装置230とを構成するマイコンの個数を低減できる。
構成例2において、同じ機能ドメインに対して監査処理を実施する車両監査装置50と、機能ドメインの挙動を制御する機能ドメイン制御装置230とを同じマイコン222により構成すると、マイコン222が故障したときに、機能ドメインに対する監査処理および挙動制御の両方が実施できなくなる。この問題を解決するために、車両監査装置50と機能ドメイン制御装置230とを異なるマイコンにより構成すると、マイコンの個数が増加する。
図11に示すように、車両監査装置50と機能ドメイン制御装置230とが同じマイコン260により構成される場合、車両監査装置50の関連監査処理手段60および独立監査処理手段100と、機能ドメイン制御装置230の機能ドメイン制御手段232とは異なる電源270、272からそれぞれ電源を供給され、異なる演算装置262、264により実行されることが望ましい。異なる電源270、272からそれぞれ電源を供給されるのであれば、演算装置262、264は、異なるCPUであってもよいし、同じCPU
内の異なるコアでもよい。
図12に示すように、車両監査装置280は、2個のマイコン282、284により、2組の同じ関連監査処理手段60および独立監査処理手段100を構成してもよい。車両監査装置280が監査する制御対象が増えるほど、車両監査装置280に対して要求される信頼性は増加する。そこで、2個のマイコン282、284により車両監査装置280の冗長系を構成することにより、例えば一方のマイコン282が故障しても正常な他方のマイコン284で監査処理を実施できるので、車両監査装置280による監査処理の信頼性が向上する。車両監査装置を構成するマイコンの個数は2個に限らず3個以上でもよい。尚、車両監査装置280を複数のマイコンで構成する場合、各マイコンは、異なるハードウェア構成で、車両上の離れた位置に設置されることが望ましい。これにより、車両監査装置を構成する複数のマイコンが同時に故障または破損する確率を低下できる。
次に、車両監査処理を実施する監査ルーチンを図13に示す。監査ルーチンは常時実行される。S400において車両監査装置50は、制御対象の挙動を推定する推定モデルとして、前述した物理モデルまたはデータベースから、制御対象の挙動を推定して挙動推定値を算出する。
。
第2実施形態の車両監査装置を適用した車両制御システムを図14に示す。
象に応じて車両監査装置の監査処理全体を変更する場合に比べ、独立監査処理手段による監査処理の信頼性が向上する。
上記実施形態では、機能ドメイン単位、または車両全体に対し、複数の制御対象の挙動を監査する車両監査装置について説明した。これに対し、本発明の車両監査装置は、車両に搭載された制御対象毎に設けられ、各制御対象の挙動を監査してもよい。この場合にも、関連監査処理手段は、制御対象に応じて制御対象に関連する監査処理を設定される。一方、独立監査処理手段は、制御対象が変更になっても変更されず、制御対象に関連せず独立した監査処理を実施する。このように、本発明では、制御対象毎、または機能ドメイン毎、または車両に対して車両監査装置が設けられても、共通の同じ独立監査処理手段が使用される。
Claims (18)
- 車両に搭載され制御手段により挙動を制御される少なくとも一つの制御対象の挙動を監査する車両監査装置において、
前記制御対象に関連する関連監査処理を実施し、前記制御対象に応じた前記関連監査処理が設定されている関連監査処理手段と、
前記制御対象の構成や機能に関連せず独立した独立監査処理を実施する独立監査処理手段と、
を備え、
前記関連監査処理手段は、
前記制御手段が前記制御対象を制御することにより生じる前記制御対象の挙動を検出する挙動検出手段と、
前記制御対象に対して所定の挙動を要求する挙動要求に基づいて前記制御対象の挙動を推定する挙動推定手段と、
前記挙動推定手段が推定する挙動推定値と、前記挙動検出手段が検出する挙動検出値と、前記制御対象に対する前記制御手段による制御指令値との物理量の次元を一致させる次元一致手段と、
を有し、
前記独立監査処理手段は、前記次元一致手段が物理量の次元を一致させた前記挙動推定値と前記挙動検出値との挙動ずれ量に基づいて前記制御対象の挙動が異常であるか否かを判定する挙動判定手段を有し、
前記挙動判定手段は、前記挙動ずれ量に基づいて前記制御対象の挙動が異常であると判定すると、前記次元一致手段が物理量の次元を一致させた前記挙動検出値と前記制御指令値との制御ずれ量に基づき、前記制御手段により前記制御対象の挙動が制御される制御系が挙動異常の原因か否かを判定する、
ことを特徴とする車両監査装置。 - 前記関連監査処理手段は、挙動異常の原因が前記制御系にあると前記挙動判定手段が判定すると、前記制御系において挙動異常を引き起こす箇所を特定する異常箇所特定手段を有することを特徴とする請求項1に記載の車両監査装置。
- 前記関連監査処理手段は、前記異常箇所特定手段が特定する前記異常箇所を前記制御系から切り離す異常箇所切り離し手段を有することを特徴とする請求項2に記載の車両監査装置。
- 前記異常箇所切り離し手段は、前記制御系において前記異常箇所と連動して機能する箇所も異常箇所として前記制御系から切り離すことを特徴とする請求項3に記載の車両監査装置。
- 前記関連監査処理手段は、前記挙動ずれ量に基づいて前記制御対象の挙動が異常であると前記挙動判定手段が判定すると、前記挙動ずれ量と、前記挙動推定値と、前記制御対象に対する前記制御手段による制御指令値とに基づいて前記制御対象に対する前記制御指令値の補正量を算出し、前記補正量に基づいた挙動制御を前記制御手段に指令する補正指令手段を有することを特徴とする請求項1または2に記載の車両監査装置。
- 車両に搭載され制御手段により挙動を制御される少なくとも一つの制御対象の挙動を監査する車両監査装置において、
前記制御対象に関連する関連監査処理を実施し、前記制御対象に応じた前記関連監査処理が設定されている関連監査処理手段と、
前記制御対象の構成や機能に関連せず独立した独立監査処理を実施する独立監査処理手段と、
を備え、
前記関連監査処理手段は、
前記制御手段が前記制御対象を制御することにより生じる前記制御対象の挙動を検出する挙動検出手段と、
前記制御対象に対して所定の挙動を要求する挙動要求に基づいて前記制御対象の挙動を推定する挙動推定手段と、
前記挙動推定手段が推定する挙動推定値と前記挙動検出手段が検出する挙動検出値との物理量の次元を一致させる次元一致手段と、
前記挙動ずれ量に基づいて前記制御対象の挙動が異常であると前記挙動判定手段が判定すると、前記挙動ずれ量と、前記挙動推定値と、前記制御対象に対する前記制御手段による制御指令値とに基づいて前記制御対象に対する前記制御指令値の補正量を算出し、前記補正量に基づいた挙動制御を前記制御手段に指令する補正指令手段と、
を有し、
前記独立監査処理手段は、前記次元一致手段が物理量の次元を一致させた前記挙動推定値と前記挙動検出値との挙動ずれ量に基づいて前記制御対象の挙動が異常であるか否かを判定する挙動判定手段を有する、
ことを特徴とする車両監査装置。 - 前記関連監査処理手段は、前記挙動ずれ量に基づいて前記制御対象の挙動が異常であると前記挙動判定手段が判定し、前記異常箇所切り離し手段が前記制御系から前記異常箇所を切り離した状態で、前記挙動ずれ量と前記挙動推定値と前記制御指令値とに基づいて前記制御対象に対する前記制御指令値の補正量を算出し、前記補正量に基づいた挙動制御を前記制御手段に指令する補正指令手段を有することを特徴とする請求項3または4に記載の車両監査装置。
- 前記関連監査処理手段は、複数の前記制御対象に対して前記関連監査処理を実施し、
前記独立監査処理手段は、複数の前記制御対象に対して前記独立監査処理を実施する、ことを特徴とする請求項1から7のいずれか一項に記載の車両監査装置。 - 前記関連監査処理手段は、車両全体に対して前記関連監査処理を実施し、
前記独立監査処理手段は、車両全体に対して前記独立監査処理を実施する、
ことを特徴とする請求項8に記載の車両監査装置。 - 前記独立監査処理手段および前記関連監査処理手段は、同じ処理装置により構成されていることを特徴とする請求項1から9のいずれか一項に記載の車両監査装置。
- 前記制御手段と、前記独立監査処理手段および前記関連監査処理手段とは、互いの処理を干渉させずに実行できる保護機能を有する同じ前記処理装置により構成されていることを特徴とする請求項10に記載の車両監査装置。
- 前記独立監査処理手段および前記関連監査処理手段は、前記独立監査処理手段および前記関連監査処理手段が監査する前記制御対象とは異なる前記制御対象の挙動を制御する前記制御手段と同じ前記処理装置により構成されていることを特徴とする請求項11に記載の車両監査装置。
- 車両に搭載され制御手段により挙動を制御される少なくとも一つの制御対象の挙動を監査する車両監査装置において、
前記制御対象に関連する関連監査処理を実施し、前記制御対象に応じた前記関連監査処理が設定されている関連監査処理手段と、
前記制御対象の構成や機能に関連せず独立した独立監査処理を実施する独立監査処理手段と、
を備え、
前記関連監査処理手段は、
前記制御手段が前記制御対象を制御することにより生じる前記制御対象の挙動を検出する挙動検出手段と、
前記制御対象に対して所定の挙動を要求する挙動要求に基づいて前記制御対象の挙動を推定する挙動推定手段と、
前記挙動推定手段が推定する挙動推定値と前記挙動検出手段が検出する挙動検出値との物理量の次元を一致させる次元一致手段と、
を有し、
前記独立監査処理手段は、前記次元一致手段が物理量の次元を一致させた前記挙動推定値と前記挙動検出値との挙動ずれ量に基づいて前記制御対象の挙動が異常であるか否かを判定する挙動判定手段を有し、
前記制御手段と、前記独立監査処理手段および前記関連監査処理手段とは、互いの処理を干渉させずに実行できる保護機能を有する同じ処理装置により構成されており、
前記独立監査処理手段および前記関連監査処理手段は、前記独立監査処理手段および前記関連監査処理手段が監査する前記制御対象とは異なる前記制御対象の挙動を制御する前記制御手段と同じ前記処理装置により構成されている、
ことを特徴とする車両監査装置。 - 前記処理装置は、前記独立監査処理および前記関連監査処理を実行する演算装置と、前記制御手段による挙動制御を実行する演算装置とをそれぞれ有し、
前記独立監査処理手段および前記関連監査処理手段は、前記制御手段とは異なる電源から電力を供給される、
ことを特徴とする請求項11から13のいずれか一項に記載の車両監査装置。 - 車両に搭載され制御手段により挙動を制御される少なくとも一つの制御対象の挙動を監査する車両監査装置において、
前記制御対象に関連する関連監査処理を実施し、前記制御対象に応じた前記関連監査処理が設定されている関連監査処理手段と、
前記制御対象の構成や機能に関連せず独立した独立監査処理を実施する独立監査処理手段と、
を備え、
前記関連監査処理手段は、
前記制御手段が前記制御対象を制御することにより生じる前記制御対象の挙動を検出する挙動検出手段と、
前記制御対象に対して所定の挙動を要求する挙動要求に基づいて前記制御対象の挙動を推定する挙動推定手段と、
前記挙動推定手段が推定する挙動推定値と前記挙動検出手段が検出する挙動検出値との物理量の次元を一致させる次元一致手段と、
を有し、
前記独立監査処理手段は、前記次元一致手段が物理量の次元を一致させた前記挙動推定値と前記挙動検出値との挙動ずれ量に基づいて前記制御対象の挙動が異常であるか否かを判定する挙動判定手段を有し、
前記制御手段と、前記独立監査処理手段および前記関連監査処理手段とは、互いの処理を干渉させずに実行できる保護機能を有する同じ処理装置により構成されており、
前記処理装置は、前記独立監査処理および前記関連監査処理を実行する演算装置と、前記制御手段による挙動制御を実行する演算装置とをそれぞれ有し、
前記独立監査処理手段および前記関連監査処理手段は、前記制御手段とは異なる電源から電力を供給される、
ことを特徴とする車両監査装置。 - 前記独立監査処理手段および前記関連監査処理手段を構成する複数の前記処理装置を備えることを特徴とする請求項10から15のいずれか一項に記載の車両監査装置。
- 前記挙動推定手段は、前記挙動要求を入力値とし前記制御対象に応じて設定された物理モデルと、前記物理モデルを特徴付ける車両に固有のパラメータとに基づいて前記制御対象の挙動を推定することを特徴とする請求項1から16のいずれか一項に記載の車両監査装置。
- 前記挙動判定手段は、前記挙動ずれ量として前記挙動推定値と前記挙動検出値との比率に基づいて前記制御対象の挙動が異常であるか否かを判定することを特徴とする請求項1から17のいずれか一項に記載の車両監査装置。
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