DE102013208623B4

DE102013208623B4 - Fahrzeugsteuersystem

Info

Publication number: DE102013208623B4
Application number: DE102013208623.7A
Authority: DE
Inventors: Toshihiko Takeda
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2012-05-14
Filing date: 2013-05-10
Publication date: 2020-12-31
Anticipated expiration: 2033-05-11
Also published as: DE102013208623A1; JP5641013B2; JP2013237311A

Abstract

Fahrzeugsteuersystem (10) zur Steuerung eines Fahrzeugs, wobei das Fahrzeugsteuersystem (10) mit mehreren Untersystemen versehen ist und aufweist:- mehrere elektronische Steuereinheiten (31 bis 34) zur Steuerung der mehreren Untersysteme, wobei- ein Steuerzustand des Fahrzeugsteuersystems (10) insgesamt in wenigstens drei Schichten hierarchisiert ist, die aufweisen:- eine hohe Schicht, die mit einer Funktion verknüpft ist, um ein Starten und Stoppen des Fahrzeugsteuersystems (10) zu steuern,- eine mittlere Schicht, die mit einer Funktion verknüpft ist, um einen Zielsteuerwert jedes Untersystems zur Steuerung der Untersysteme in einer zusammenwirkenden Weise zu berechnen, und- eine untere Schicht, die mit einer Funktion verknüpft ist, um jedes Untersystem in Übereinstimmung mit dem Zielsteuerwert zu steuern;- auf der Grundlage einer Ausführung der Funktion, die mit einer verhältnismäßig höheren der Schichten verknüpft ist, der Steuerzustand des Fahrzeugsteuersystems (10) von der verhältnismäßig höheren der Schichten zu einer niedrigeren der Schichten wechselt, die in der Hierarchie unter der verhältnismäßig höheren der Schichten liegt, so dass die mit der niedrigeren der Schichten verknüpfte Funktion ausführbar wird;- die Funktionen der Schichten derart in den mehreren elektronischen Steuereinheiten (31 bis 34) verteilt und implementiert sind, dass- während Funktionen, die jeweils mit benachbarten Schichten verknüpft sind, in der gleichen elektronischen Steuereinheit (31 bis 34) implementiert werden dürfen, Funktionen, die jeweils mit separaten Schichten verknüpft sind, die durch wenigstens eine Schicht getrennt sind, nicht in der gleichen elektronischen Steuereinheit (31 bis 34) implementiert werden dürfen; und- was jede der elektronischen Steuereinheiten (31 bis 34) betrifft,- die elektronische Steuereinheit (31 bis 34) eingeschaltet wird, wenn der Steuerzustand zu einer bestimmten Schicht wechselt, die mit der Funktion verknüpft ist, die in der elektronischen Steuereinheit (31 bis 34) selbst implementiert ist, und es Zeit wird, die in der elektronischen Steuereinheit (31 bis 34) selbst implementierte Funktion auszuführen; und- die elektronische Steuereinheit (31 bis 34) ausgeschaltet wird, wenn der Steuerzustand in einer Schicht ist, die über der bestimmten Schicht liegt, die mit der Funktion verknüpft ist, die in der elektronischen Steuereinheit (31 bis 34) selbst implementiert ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrzeugsteuersystem zur Steuerung beispielsweise eines Fahrzeugverhaltens.
Das Patentdokument 1 lehrt beispielsweise eine Energieversorgungssteuerschaltung, bei der ein Energieversorgungsrelais von einer ersten und einer zweiten elektronischen In-Vehicle-Steuereinheit gemeinsam genutzt und insgesamt von der ersten elektronischen In-Vehicle-Steuereinheit gesteuert wird. Das Patentdokument 2 lehrt eine Energieverwaltungsvorrichtung zur Bereitstellung einer erforderlichen elektrischen Energie. Insbesondere unterbricht das Energieverwaltungsvorrichtung im Patentdokument 2, wenn es erforderlich wird, mehr elektrische Energie als gewöhnlich für eine sicherheitsorientierte Vorrichtung, wie beispielsweise einen Bremskraftverstärker oder dergleichen, während einer Vollbremsung, einer Vollgasfahrt, einer plötzlichen Lenkradbetätigung oder dergleichen bereitzustellen, die Zuführung von elektrischer Energie zu einer sicherheitsorientierten Vorrichtung temporär, um so die erforderliche erhöhte elektrische Energie bereitstellen zu können.

Patentdokument 1 : JP 2008 - 240 684 A
Patentdokument 2 : JP 2006 - 511 396 A

Ein typisches Fahrzeugsteuersystem zur Steuerung eines Fahrzeugverhaltens weist mehrere Untersysteme, wie beispielsweise ein Verbrennungsmotorsystem, ein Bremssystem, ein Motorsystem, ein Lenksystem und dergleichen, auf.
Bei dieser Art von Fahrzeugsteuersystem wird dann, wenn die Steuerungen der Versorgung elektrischer Energie für die ECUs jeweiliger Untersysteme stets zum gleichen Zeitpunkt ausgeführt werden, so wie es im Patentdokument 1 beschrieben wird, die elektrische Energie dem Untersystem zugeführt, das nicht mit der elektrischen Energie versorgt werden muss, und wird der Verbrauch an elektrischer Energie im Fahrzeugsteuersystem insgesamt unvorteilhaft hoch.
Im Patentdokument 2 wird dann, wenn eine Nachfrage nach elektrischer Energie von einer bestimmten Vorrichtung hoch wird, die Zuführung von elektrischer Energie zu einer anderen Vorrichtung temporär unterbrochen, um die Zunahme im Verbrauch elektrischer Energie zu unterdrücken.
Das Fahrzeugsteuersystem zur Steuerung eines Fahrzeugverhaltens muss jedoch mehrere Untersysteme koordiniert steuern und kann die im Patentdokument 2 beschriebene Technologie folglich nicht anwenden, um die Zunahme im Verbrauch an elektrischer Energie zu vermeiden.
Aus der DE 10 2008 039 767 A1 und der DE 101 29 921 A1 sind ferner Fahrzeugsteuersysteme mit mehreren elektronischen Steuereinheiten, die hierarchisch angeordnet bzw. angesteuert werden, bekannt.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Fahrzeugsteuersystem bereitzustellen, dass einen Verbrauch an elektrischer Energie unterdrücken kann.
Gemäß einem ersten Beispiel ist ein Fahrzeugsteuersystem zur Steuerung eines Fahrzeugs mit mehreren Untersystemen versehen und weist das Fahrzeugsteuersystem mehrere elektronische Steuereinheiten zur Steuerung der mehreren Untersysteme auf. Der Steuerzustand des Fahrzeugsteuersystems insgesamt ist in wenigstens drei Schichten hierarchisiert, die eine hohe Schicht, eine mittlere Schicht und eine untere Schicht aufweisen. Die hohe Schicht ist mit einer Funktion verknüpft, um ein Starten und Stoppen des Fahrzeugsteuersystems zu steuern. Die mittlere Schicht ist mit einer Funktion verknüpft, um einen Zielsteuerwert jedes Untersystems zur Steuerung der Untersysteme in einer zusammenwirkenden Weise zu berechnen. Die untere Schicht ist mit einer Funktion verknüpft, um jedes Untersystem in Übereinstimmung mit dem Zielsteuerwert zu steuern. Auf der Grundlage einer Ausführung der Funktion, die mit einer der Schichten verknüpft ist, wechselt der Steuerzustand des Fahrzeugsteuersystems von der einen der Schichten zu einer niedrigeren der Schichten, die in der Hierarchie unter der einen der Schichten liegt, so dass die mit der niedrigeren der Schichten verknüpfte Funktion ausführbar wird. Die Funktionen der Schichten sind derart in den mehreren elektronischen Steuereinheiten verteilt und implementiert, dass, während Funktionen, die jeweils mit benachbarten Schichten verknüpft sind, in einer gleichen elektronischen Steuereinheit implementiert werden dürfen, Funktionen, die jeweils mit separaten Schichten verknüpft sind, die durch wenigstens eine Schicht getrennt sind, nicht in der gleichen elektronischen Steuereinheit implementiert werden dürfen. Was jede der elektronischen Steuereinheiten betrifft, so wird die elektronische Steuereinheit eingeschaltet, wenn der Steuerzustand zu einer bestimmten Schicht wechselt, die mit der Funktion verknüpft ist, die in der elektronischen Steuereinheit selbst implementiert ist, und es Zeit wird, die in der elektronischen Steuereinheit selbst implementierte Funktion auszuführen; und wird die elektronische Steuereinheit ausgeschaltet wird, wenn der Steuerzustand in einer Schicht ist, die höher als die bestimmte Schicht ist, die mit der Funktion verknüpft ist, die in der elektronischen Steuereinheit selbst implementiert ist.
In dem obigen Fahrzeugsteuersystem ist der Steuerzustand in wenigstens drei Schichten hierarchisiert. Auf der Grundlage einer Ausführung der Funktion, die mit einer höheren Schicht verknüpft ist, wechselt der Steuerzustand zu einer niedrigeren Schicht und wird die mit der niedrigeren Schicht verknüpft Funktion ausführbar. Ferner startet jede elektronische Steuereinheit, welche das Fahrzeugsteuersystem bildet, wenn: der Steuerzustand zu der Schicht wechselt, die mit der Funktion der jeweiligen elektronischen Steuereinheit verknüpft ist, und es Zeit wird, die Funktion der jeweiligen elektronischen Steuereinheit auszuführen. Die elektronische Steuereinheit wird im Stoppzustand gehalten, wenn der Steuerzustand höher als die Schicht ist, die mit der Funktion der jeweiligen elektronischen Steuereinheit verknüpft ist. Dies führt dazu, dass dann, wenn der Steuerzustand in einer verhältnismäßig höhere Schicht ist, einzig die elektronische Steuereinheit, in der die Funktion implementiert ist, die mit der verhältnismäßig höheren Schicht oder einer Schicht verknüpft ist, die höher als die verhältnismäßig höhere Schicht ist, startet, und die elektronische Steuereinheit, in der die Funktion implementiert ist, die mit der Schicht verknüpft ist, die niedriger als die verhältnismäßig höhere Schicht ist, im Stoppzustand verbleibt.
Insbesondere werden im Fahrzeugsteuersystem die Funktionen der Schichten auf die folgende Weise in den mehreren elektronischen Steuereinheiten verteilt und implementiert. Während Funktionen, die jeweils mit benachbarten Schichten verknüpft sind, in einer gleichen elektronischen Steuereinheit implementiert werden dürfen, dürfen Funktionen, die jeweils mit getrennten Schichten verknüpft sind, die durch wenigstens eine Schicht getrennt sind, nicht in der gleichen elektronischen Steuereinheit implementiert werden. Folglich kann die Anzahl von elektronischen Steuereinheiten, die bei einer Ausführung einer Funktion von jeder Schicht startet, so weit wie möglich verringert werden, und kann der Verbrauch an elektrischer Energie im System insgesamt verringert werden. D.h., wenn die Funktionen, die jeweils mit den getrennten Schichten verknüpft sind, die durch wenigstens eine Schicht getrennt sind, in der gleichen elektronischen Steuereinheit implementiert bzw. realisiert wären, würde die Anzahl von elektronischen Steuereinheiten, die zu starten sind, dazu neigen, zuzunehmen, und würden die Chancen für einen Wechsel zwischen dem Starten und dem Stoppen zunehmen, so dass elektrische Energie unnötigerweise verbraucht werden würde.
Ferner kann, da der Steuerzustand hierarchisiert ist und Funktion mit Schichten verknüpft sind, auch dann, wenn die Funktion der hohen Schicht beispielsweise in Abhängigkeit des Fahrzeugtyps geändert wird, die Funktionen, die mit niedrigeren Schichten verknüpft sind, ohne Änderungen verwendet werden, solang die mit den niedrigeren Schichten verknüpften Schichten die gleichen bleiben. Folglich werden Software- und Hardware-Ressourcen zur Implementierung von Funktionen wiederverwendbar und kann die Qualität der Zusammenarbeit mit Funktionen, die mit anderen Schichten verknüpft sind, aufrechterhalten werden.
Gemäß einer zweiten Ausgestaltung kann das Fahrzeugsteuersystem derart konfiguriert sein, dass: das Fahrzeugsteuersystem ein System zur Steuerung eines Fahrzeugverhaltens ist; und die mit der mittleren Schicht verknüpfte Funktion die Funktion aufweist, um, als die Zielsteuerwerte der Untersysteme, Steuerwerte zu berechnen, die Rollen der Untersysteme bereitstellen, um ein Zielfahrzeugverhalten des Fahrzeugs zu erreichen. Diese Konfiguration wird angewandt, da das Fahrzeugsteuersystem zur Steuerung des Fahrzeugverhaltens, das mit mehreren Untersystemen versehen sein kann, wie beispielsweise einem Verbrennungsmotorsystem, einem Motorsystem, einem Bremssystem und dergleichen, die Untersysteme bei einer Steuerung des Fahrzeugverhaltens zusammenwirkend steuern muss.
Gemäß einem dritten Beispiel kann das Fahrzeugsteuersystem derart konfiguriert sein, dass die mittlere Schicht mit der Funktion verknüpft ist. Die Funktion bestimmt, ob jedes der Untersysteme normal betreibbar ist. Wenn alle der Untersysteme normal betreibbar sind, berechnet die Funktion die Zielsteuerwerte von allen der Untersysteme. Wenn ein Teil der Untersysteme nicht normal betreibbar ist und der Rest der Untersysteme normal betreibbar ist, (i) schaltet die Funktion den Teil der Untersysteme aus, der nicht normal betreibbar ist, und (ii) berechnet die Funktion einzig die Zielsteuerwerte des Rests der Untersysteme, der normal betreibbar ist. Gemäß dieser Konfiguration kann das Fahrzeugsteuersystem auch dann, wenn irgendeines der Untersysteme eine Abnormität aufweist, die Steuerung fortsetzen.
Gemäß einem vierten Beispiel kann das Fahrzeugsteuersystem wie folgt konfiguriert sein. Das Fahrzeug ist ein Elektrofahrzeug, das einen Elektromotor als eine Fahrtantriebsquelle aufweist. Als zwei Steuermodi weist das Fahrzeug auf: einen Lademodus zum Laden einer Batterie, die den Elektromotor mit elektrischer Energie versorgt, und einen Fahrmodus zur Steuerung des Fahrzeugverhaltens beim Fahren des Fahrzeugs. Für sowohl den Lademodus als auch den Fahrmodus ist der Steuerzustand hierarchisiert. Es sollte beachtet werden, dass zwischen dem Fahrmodus und dem Lademodus des Elektrofahrzeugs ein vollständig funktionaler Unterschied vorliegt. Folglich würden, wenn Funktionen für den Fahrmodus und Funktionen für den Lademodus kollektiv hierarchisiert wären, einige elektronische Steuereinheiten nutzlos starten. Wenn der Steuerzustand für den Fahrmodus und der Steuerzustand für den Lademodus jedoch individuell hierarchisiert unterteil sind, startet, sowohl im Fahrmodus als auch im Lademodus, einzig die elektronische Steuereinheit, welche die jeder Schicht verknüpften Funktion ausführt, so dass der Verbrauch an elektrischer Energie verringert werden kann.
Gemäß einem fünften Beispiel kann das Fahrzeugsteuersystem derart konfiguriert sein, dass das Fahrzeugsteuersystem mehrere Steuermodi aufweist, für die der Steuerzustand jeweils hierarchisiert ist; die mehreren Steuermodi vorbestimmte Prioritäten zur Gewährleistung der Sicherheit in Übereinstimmung mit dem Fahrzeugbetriebszustand aufweisen; und in der hohen Schicht in irgendeinem der Steuermodi, eine Steuermoduswahl in Übereinstimmung mit den vorbestimmten Prioritäten erfolgt. Durch die obige Konfiguration kann auch dann, wenn die mehreren Steuermodi bestimmt werden, ein Wettbewerb der mehreren Steuermodi untereinander verhindert werden. Ferner kann, bei einer Ausführung der Funktion im gewählten Steuermodus, die Funktion, die sich von der Funktion im gewählten Steuermodus unterscheidet, stoppen, so dass der Verbrauch an elektrischer Energie verringert werden kann.
Gemäß einem sechsten Beispiel kann das Fahrzeugsteuersystem derart konfiguriert sind, dass: die Funktion, die von den mehreren Steuermodi verwendet und gemeinsam genutzt wird, in der mittleren Schicht oder der unteren Schicht angeordnet ist; und die mittlere Schicht oder die untere Schicht mit der gemeinsam genutzten Funktion mit einer Schnittstelle versehen ist, auf die von den hohen Schichten der mehreren Steuermodi zugegriffen werden kann. Durch diese Konfiguration können die mehreren Steuermodi die Funktion der mittleren Schicht oder der niedrigen Schicht gemeinsam nutzen und kann eine effiziente Ressourcennutzung erzielt werden.
Gemäß einem siebten Beispiel erfolgt dann, wenn die Funktion, die von den mehreren Steuermodi verwendet und gemeinsam genutzt wird, als eine Gemeinschaftsnutzungsfunktion bezeichnet wird, ein Wechsel zwischen den Steuermodi derart, dass Daten, die von der Gemeinschaftsnutzungsfunktion gesendet werden, und/oder ein Prozess bezüglich empfangener Daten in jedem Steuermodus minimal erforderlich werden/wird. Bei dieser Konfiguration können eine Rechenlast und eine Kommunikationslast bei einer Ausführung jedes Steuermodus und der Verbrauch an elektrischer Energie verringert werden.
Die Aufgaben, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher ersichtlich. In den Zeichnungen zeigt:

1 ein Funktionsblockdiagramm zur Veranschaulichung von Funktionen eines Fahrzeugsteuersystems einer Ausführungsform zur Steuerung eines Fahrzeugverhaltens in einer Front/Heck-Richtung eines Hybridfahrzeugs;
2 eine Abbildung zur Veranschaulichung eines Steuerzustands des Fahrzeugsteuersystems, bei dem der Steuerzustand insgesamt in wenigstens drei Schichten hierarchisiert ist;
3 eine Abbildung zur Veranschaulichung einer Zuordnung von Funktionen zu Schichten;
4 eine Abbildung zur Veranschaulichung eines beispielhaften Falls, bei dem Funktionen über mehrere Schichten in einer gleichen ECU implementiert werden dürfen;
5 eine Abbildung zur Veranschaulichung eines beispielhaften Falls, bei dem Funktionen über mehrere Schichten nicht in einer gleichen ECU implementiert werden dürfen;
6 eine Abbildung zur konzeptionellen Veranschaulichung eines Verbindungsverhältnisses zwischen Software-Objekten, wenn Funktionen von Schichten durch die Software-Objekte realisiert werden;
7 eine Abbildung zur Veranschaulichung einer Verteilung und Implementierung von Funktionen von Schichten in mehreren ECUs;
8 eine Abbildung zur Veranschaulichung von einer Verbindungsstruktur von ECUs und in den ECUs implementierten Funktionen;
9 eine Abbildung zur konzeptionellen Veranschaulichung eines Verbindungsverhältnisses zwischen Software-Objekten gemäß einem Modifikationsbeispiel, wenn Funktionen von Schichten durch die Software-Objekte realisiert werden;
10 eine Abbildung zur Veranschaulichung einer Verteilung und Implementierung von Funktionen von Schichten in mehreren ECUs gemäß einem Modifikationsbeispiel; und
11 eine Abbildung zur Veranschaulichung von einer Verbindungsstruktur von ECUs und in den ECUs implementierten Funktionen gemäß einem Modifikationsbeispiel.

Nachstehend ist ein Fahrzeugsteuersystem einer Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. In der vorliegenden Ausführungsform wird das Fahrzeugsteuersystem auf ein Hybridfahrzeug angewandt, das einen Verbrennungsmotor und einen Elektromotor als Fahrzeugfahrtantriebsquelle (nachstehend als Fahrzeugantriebsquelle bezeichnet) aufweist. In der vorliegenden Ausführungsform steuert das Steuersystem ein Fahrzeugverhalten in einer Front/Heck-Richtung des Fahrzeugs. Das Fahrzeugsteuersystem kann jedoch auf ein Fahrzeug, das nur einen Verbrennungsmotor (Brennkraftmaschine) als die Fahrzeugantriebsquelle aufweist, und ein Elektrofahrzeug, das nur einen Elektromotor als die Fahrzeugantriebsquelle aufweist, angewandt werden. Obgleich das Fahrzeugsteuersystem nachstehend ein Fahrzeugverhalten in einer Front/Heck-Richtung steuert, kann das Fahrzeugsteuersystem ein Fahrzeugverhalten in einer Querrichtung oder einer vertikalen Richtung des Fahrzeugs unter Verwendung nur eines oder einer Kombination aus einem Lenksystem und einem Aufhängungssystem steuern.
Die Fahrzeugantriebsquelle eines Hybridfahrzeugs weist bekanntermaßen einen Verbrennungsmotor und einen Motorgenerator (MG), der ein Elektromotor ist, der auf einer Ausgangswelle des Verbrennungsmotors angeordnet ist, auf. Der Motorgenerator arbeitet mit elektrischer Energie, die von einer Batterie (BT) bereitgestellt wird, die am Fahrzeug befestigt ist, und ist dazu ausgelegt, eine Antriebskraft des Verbrennungsmotors zu unterstützen. Wenn das Fahrzeug verzögert, erzeugt der Motorgenerator elektrische Energie mit dem Drehantrieb von Rädern und lädt der Motorgenerator die Batterie (Energierückgewinnung). In dieser Konfiguration ist eine Kupplung zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Motorgenerator vorgesehen. Wenn die Kupplung den Verbrennungsmotor und den Motorgenerator trennt, kann das Fahrzeug einzig durch die Antriebskraft des Motorgenerators fahren.
Vorstehend ist ein sogenanntes paralleles Hybridsystem aufgezeigt. Es können jedoch andere Hybridsysteme, wie beispielsweise ein Leistungsverzweigungshybridsystem oder ein serielles/paralleles Hybridsystem verwendet werden.
1 zeigt ein Funktionsblockdiagramm des Fahrzeugsteuersystems zur Steuerung eines Fahrzeugverhaltens in einer Front/Heck-Richtung des Hybridfahrzeugs. Es sollte beachtet werden, dass 1 lediglich ein Beispiel aufzeigt. Folglich kann das Fahrzeugsteuersystem beispielsweise eine Bremssteuerung oder eine Getriebesteuerung zusätzlich zur Verbrennungsmotorsystem oder Motorsystem ausführen, da sich das Fahrzeugverhalten in der Front/Heck-Richtung in Übereinstimmung mit der Steuerung der Bremse oder der Steuerung des Getriebes ändert. Nachstehend sind verschiedene Funktionen des Fahrzeugsteuersystems 10 unter Bezugnahme auf die 1 beschrieben.
Verschiedene Informationen werden, wie in 1 gezeigt, an das Fahrzeugsteuersystems 10 gegeben. So ist beispielsweise eine Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI) 1 mit Bedienteilen für einen Fahrer versehen, der diese bedienen kann, um das Hybridfahrzeug zu fahren. Die HMI 1 beinhaltet ein Gaspedal, ein Bremspedal, einen Schalthebel, ein Lenkrad und dergleichen. Ein Betrag einer Bedienung bzw. Betätigung jedes Bedienteils wird von einem Sensor oder dergleichen erfasst und an das Fahrzeugsteuersystem 10 gegeben.
In Fällen, in denen das Hybridfahrzeug mit einer elektronischen Steuervorrichtung zur Fahrunterstützung versehen ist, wird Information von der elektronischen Steuervorrichtung an das Fahrzeugsteuersystem 10 gegeben. Die elektronische Steuervorrichtung zur Fahrunterstützung kann beispielsweise einem adaptiven Geschwindigkeitsregelungssystem (ACC) 2, einem Parksteuersystem (PCS) 3, einem Fahrspurhalteunterstützungssystem (LKA) 4 und dergleichen entsprechen. Ferner wird in Fällen, in denen das Hybridfahrzeug mit einem Antiblockiersystem (ABS), einem Antischlupfregelungssystem (TRC) und einem Fahrzeugstabilitätssteuersystem (VCS) versehen ist, die Information von diesen Systemen an das Fahrzeugsteuersystem 10 gegeben. Dies liegt daran, dass die elektronischen Steuervorrichtungen dieser Systeme ein Antriebsmoment und ein Bremsmoment in Abhängigkeit der Situation bestimmen.
Die vorstehend beschriebenen verschiedenen Informationen werden an eine Längsverhaltenssteuerfunktion (nachstehend auch als Fahrzeuglängssteuerfunktion bezeichnet) (VLC) 12 des Fahrzeugsteuersystems 10 gegeben. Um ein Fahrzeugverhalten in einer Front/Heck-Richtung zu steuern, um im Prinzip auf eine Betätigung bzw. Bedienung des Fahrers zu reagieren, berechnet die Fahrzeuglängssteuerfunktion 12 eine Zielbeschleunigung (einschließlich einer Beschleunigung und einer Verzögerung), berechnet die Fahrzeuglängssteuerfunktion 12 ein Zielantriebsmoment (Achsdrehmomentzielwert), um die Zielbeschleunigung zu erreichen, und gibt die Fahrzeuglängssteuerfunktion 12 dieses an eine Antriebsmomentsteuerfunktion (auch als Vorhersagemomentaufteilungskoordinations-Steuerfunktion (PTC) bezeichnet) 14 aus.
Eine Batterieladungserfassungsfunktion (auch als Ladezustandserfassungsfunktion (SOC-Erfassungsfunktion bezeichnet) 22 erfasst einen Ladepegel, der ein Verhältnis einer verbleibenden Batterielademenge zu einer Ladekapazität beschreibt. Auf der Grundlage des mit der Batterieladungserfassungsfunktion 20 erfassten Ladepegels berechnet eine Batteriesteuerfunktion 22 eine maximal zulässige elektrische Entladung oder eine angefragte elektrische Ladung und gibt diese an eine Motorgeneratorsteuerfunktion (MGC) 16. Wenn eine Plug-In-Erfassungsfunktion (Plug In) 18 ein Laden der Batterie mit einer externen Energiequelle erfasst, steuert die Batteriesteuerfunktion 22 ein Batterieladegerät derart, dass die geladene Elektrizität nicht eine maximal zulässige elektrische Ladung überschreitet. Es sollte beachtet werden, dass die Batterieladungserfassungsfunktion 20, da die Ladekapazität der Batterie in Abhängigkeit eines Befindens (SOH) der Batterie, wie beispielsweise einer Verschlechterung der Batterie, variiert, gegebenenfalls die Verschlechterung der Batterie erfasst.
Gemäß der angefragten Ladeenergie von der Batteriesteuerfunktion 22 lädt die Motorgeneratorsteuerfunktion (MGC-Funktion) 16 die Batterie mit der Energie, die vom Motorgenerator bei einem regenerativen Bremsen erzeugt wird. Ferner berechnet die Motorgeneratorsteuerfunktion (MGC-Funktion) 16, auf der Grundlage der maximal zulässigen Entladungsenergie, ein maximales Drehmoment, das vom Motorgenerator erzeugbar ist, und gibt es an die Vorhersagemomentaufteilungskoordinations-Steuerfunktion 14. Um das Zielantriebsmoment zu erzeugen, das von der Fahrzeuglängssteuerfunktion 12 gewonnen wird, bestimmt die Vorhersagemomentaufteilungskoordinations-Steuerfunktion 14 ein Zielverbrennungsmotormoment, das an die Verbrennungsmotorsteuerfunktion 24 auszugeben ist, und ein Ziel-MG-Moment, das an die Motorsteuerfunktion 26 auszugeben ist, indem sie das maximale Drehmoment berücksichtigt, das vom Motorgenerator erzeugbar ist. Um das zugewiesene Zielverbrennungsmotormoment zu erzeugen, steuert die Verbrennungsmotorsteuerfunktion 24 einen Zündzeitpunkt (IGN) und einen Kraftstoffeinspritzzeitpunkt (INJ). Um das zugewiesene Ziel-MG-Moment zu erzeugen, führt die Motorsteuerfunktion 26 eine Vektorsteuerung aus, während sie eine Rotation bzw. Drehzahl des Motorgenerators erfasst (DRZL-ERFG).
Das Fahrzeugsteuersystem 10 der vorliegenden Ausführungsform weist verschiedene Funktionen wie beispielsweise die vorstehend beschriebenen Funktionen und/oder dergleichen auf. Diese Funktionen sind in mehreren elektronischen Steuereinheiten (ECUs), die Untersysteme des Fahrzeugsteuersystems 10 steuern, verteilt und implementiert. Die Untersysteme sind beispielsweise ein Verbrennungsmotorsystem, ein Motorgeneratorsystem, ein Ladesystem und dergleichen. In der obigen Konfiguration würde dann, wenn angenommen wird, dass alle der ECUs des Fahrzeugsteuersystems 10 gleichzeitig gestartet und gestoppt würden, die ECU, die nicht gestartet werden muss, gestartet werden. Dies führt dazu, dass der Verbrauch an elektrischer Energie zunehmen würde.
In Anbetracht dieser Tatsache ist, im Fahrzeugsteuersystem 10 der vorliegenden Ausführungsform, ein Steuerzustand in wenigstens drei Schichten hierarchisiert und sind zusätzlich verschiedene Funktionen, die im Funktionsblockdiagramm der 1 gezeigt sind, mit den Schichten verknüpft, wie in 2 gezeigt ist. Eine hohe Schicht (wie beispielsweise die oberste Schicht) ist beispielsweise, wie in 2 gezeigt, mit einer Start/Stopp-Steuerfunktion oder dergleichen verknüpft. Die Start/Stopp-Steuerfunktion ist eine Funktion, um das Fahrzeugsteuersystem 10 zu starten, wenn eine vorbestimmte Startbedingung erfüllt ist, und um das Fahrzeugsteuersystem 10 zu stoppen, wenn eine vorbestimmte Stoppbedingung erfüllt ist. Die vorbestimmte Startbedingung ist beispielsweise derart, dass ein Startschalter betätigt wird, während sich ein Gangschaltungshebel in einer Parkposition befindet und ein Bremspedal herabgedrückt wird. Wenn die Startbedingung erfüllt ist, wechselt der Steuerzustand zu einer mittleren Schicht (wie beispielsweise der zweiten Schicht) und werden mit der mittleren Schicht verknüpfte Funktionen ausführbar.
Die mittlere Schicht ist beispielsweise, wie in 2 gezeigt, mit einer Funktion verknüpft, um zu bestimmen, ob oder nicht alle der Untersysteme normal arbeiten und ein Hybridfahrzeug in einem normalen Modus fahren kann, und mit einer Funktion verknüpft, um zu bestimmen, ob oder nicht ein Teil der Untersysteme fehlerhaft arbeitet und das Hybridfahrzeug in einem Notlaufmodus fahren muss. Ferner ist die mittlere Schicht mit der folgenden Funktion verknüpft. Wenn bestimmt wird, dass das Hybridfahrzeug im normalen Modus fahren kann, berechnet die Funktion Zielsteuerwerte der Untersysteme zur Steuerung der Untersysteme in einer zusammenwirkenden Weise. Wenn bestimmt wird, dass das Hybridfahrzeug im Notlaufmodus fahren muss, wählt die Funktion die normal betreibbaren Untersysteme und berechnet die Funktion die Zielsteuerwerte für die gewählten Untersysteme.
Die Bestimmung dahingehend, ob alle der Untersysteme normal arbeiten, erfolgt beispielsweise, indem beispielsweise die Zielsteuerwerte (wie beispielsweise das Zielverbrennungsmotormoment, das Ziel-MG-Moment) der Untersysteme in von einem Sensor erfassbare physikalische Größen gewandelt werden und die von einem Sensor erfassbaren physikalischen Größen anschließend mit Ist-Werten, die von Sensoren erfasst werden, verglichen werden.
Um den Zielsteuerwert in eine von einem Sensor erfassbare physikalische Größe zu wandeln, kann ein vorher vorbereitetes Model einer In-Vehicle-Vorrichtung (Steuerzielvorrichtung) verwendet werden. Um das Zielverbrennungsmotormoment in eine von einem Sensor erfassbare physikalische Größe zu wandeln, kann beispielsweise ein Verbrennungsmotormodel konstruiert werden, so dass dann, wenn der Verbrennungsmotor arbeitet, um das Zielverbrennungsmotormoment zu erzeugen, eine bestimmte Verbrennungsmotordrehzahl gegeben ist. Anschließend wird die tatsächliche Verbrennungsmotordrehzahl mit einem Drehzahlsensor erfasst und mit der durch die Wandlung erhaltenen Verbrennungsmotordrehzahl verglichen. Auf diese Weise kann bestimmt werden, ob oder nicht der Verbrennungsmotor normal gesteuert wird. Es sollte beachtet werden, dass die zu vergleichende physikalische Größe ein Zylinderinnendruck, eine Ansaugluftmenge und/oder dergleichen sein kann.
Was den Motorgenerator betrifft, kann ein MG-Model in einer Weise ähnlich dem Verbrennungsmotor konstruiert, so dass dann, wenn der Motorgenerator arbeitet, um das Ziel-MG-Moment zu erzeugen, eine bestimmte Motordrehzahl gegeben ist. Alternativ kann, was den Motorgenerator betrifft, der Zielsteuerwert in einen Motorstrom gewandelt werden. Wenn der Zielsteuerwert auf die obige Weise in eine von einem Sensor erfassbare physikalische Größe gewandelt wird, kann der gewandelte Wert mit einer tatsächlichen Motordrehzahl, die mit dem Drehzahlsensor erfasst wird, oder einem Motorstrom, der mit dem Stromsensor erfasst wird, verglichen werden, und kann bestimmt werden, ob oder nicht der Motorgenerator normal gesteuert wird. Es sollte beachtet werden, dass dann, wenn der Motorstrom verwendet wird, der Motorstrom in einem Magnetflussstrom und einem Drehmomentstrom unterteilt wird und der Magnetflussstrom und der Drehmomentstrom mit den erfassten Werten verglichen werden.
In dem obigen Beispiel wird dadurch, dass der Zielsteuerwert in eine von einem Sensor erfassbare physikalische Größe gewandelt wird, bestimmt, ob oder nicht jedes Untersystem normal arbeitet. Was die Batterie betrifft, die der Zielsteuerwert nicht zugewiesen ist, wird auf der Grundlage eines Lade-/Entladezustands der Batterie bestimmt, ob oder nicht die Batterie normal arbeitet. Insbesondere kann, was die Batterie betrifft, der SOC (State of Charge oder Ladezustand) oder SOH (State of Health oder Befinden) als ein Parameter zur Bestimmung des Betriebszustands der Batterie verwendet werden. Dies liegt daran, dass dann, wenn die Batterie eine Abnormität aufweist, eine nicht erwartete Änderung im SOC oder SOH auftritt.
Wenn die Zielsteuerwerte der Untersysteme in dem normalen Modus oder dem Notlaufmodus berechnet werden, wechselt der Steuerzustand zu einer unteren Schicht (wie beispielsweise der dritten Schicht) und werden die mit der unteren Schicht verknüpften Funktionen ausführbar. In dieser Hinsicht bleiben, wenn der Steuerzustand zur unteren Schicht wechselt, die mit der hohen Schicht und der mittleren Schicht verknüpften Funktionen ausführbar. Folglich ist, wenn der Steuerzustand zur unteren Schicht wechselt, die Steuerung jedes Untersystems in dem normalen Modus oder dem Notlaufmodus noch ausführbar.
Die untere Schicht ist beispielsweise, wie in 2 gezeigt, mit der folgenden Funktion verknüpft. Wenn das Hybridfahrzeug im normalen Modus fährt, steuert die Funktion den Verbrennungsmotor, den Motorgenerator, die Batterieladung und/oder dergleichen in Übereinstimmung mit den zugewiesenen Zielsteuerwerten. Vorstehend führt dann, wenn das Ziel-MG-Moment dem Motorgenerator zugewiesen ist und das Zielverbrennungsmotormoment dem Verbrennungsmotor nicht zugewiesen ist (Zielverbrennungsmotormoment = 0), das Hybridfahrzeug eine sogenannte EV-Fahrt aus. Wenn das Ziel-MG-Moment dem Motorgenerator zugewiesen ist und das Zielverbrennungsmotormoment dem Verbrennungsmotor zugewiesen ist, führt das Hybridfahrzeug eine sogenannte HV-Fahrt aus. Der Wechsel zwischen der EV-Fahrt und der HV-Fahrt erfolgt in Übereinstimmung mit dem verbleibenden Batteriepegel der Batterie oder der Geschwindigkeit des Fahrzeugs.
Die untere Schicht ist ferner mit der folgenden Funktion verknüpft. Wenn das Hybridfahrzeug im Notlaufmodus fährt, steuert die Funktion den Verbrennungsmotor, den Motorgenerator, die Batterieladung und/oder dergleichen in Übereinstimmung mit den zugewiesenen Zielsteuerwerten. Im obigen Fall wird, da einer von dem Verbrennungsmotor und dem Motorgenerator einen Betriebsfehler aufweist, das Zieldrehmoment an einen normal arbeitenden des Verbrennungsmotors und des Motorgenerators gegeben. Dies führt dazu, dass das Hybridfahrzeug eine MG-Fahrt oder eine EMS-Fahrt durchführt. Bei der MG-Fahrt verwendet das Hybridfahrzeug einzig den Motorgenerator als die Fahrtantriebsquelle. Bei der EMS-Fahrt verwendet das Hybridfahrzeug einzig den Verbrennungsmotor als die Fahrtantriebsquelle.
Der Zustandswechsel von der verhältnismäßig höheren Schicht ist, wie vorstehend beschrieben, von den Steuerfunktionen der Untersysteme getrennt, die mit der unteren Schicht (der dritten Schicht) verknüpft sind. Folglich wird es, ohne durch mechanische Konfigurationen und Steuerfunktionen jeweiliger Untersysteme beeinflusst zu werden, möglich, den Steuerzustand, die Wechselbedingung und/oder dergleichen in der verhältnismäßig höheren Schicht zu designen. Ferner können auch dann, wenn der Steuerzustand oder die Wechselbedingung in der verhältnismäßig höheren Schicht in Abhängigkeit beispielsweise des Fahrzeugtyps unterschiedlich designt werden, die Unabhängigkeit und Wiederverwendbarkeit der Steuerfunktion jedes Untersystems gewährleistet werden, ohne durch den Unterschied beeinflusst zu werden. Es sollte beachtet werden, dass die Anzahl von Schichten, obgleich der Steuerzustand im Falle der 2 in drei Schichten hierarchisiert ist, nicht auf drei beschränkt ist, sondern bei vier oder mehr als vier liegen kann.
Nachstehend ist die Zuordnung von Funktionen zu den Schichten unter Bezugnahme auf die 3 näher aufgezeigt. Die hohe Schicht (wie beispielsweise die oberste Schicht) ist, wie in 3 gezeigt, mit (i) einer Startfunktion, die das Fahrzeugsteuersystem startet, wenn eine vorbestimmte Startbedingung erfüllt ist, und (ii) einer Stoppfunktion, welche das Fahrzeugsteuersystem stoppt, wenn eine vorbestimmte Stoppbedingung erfüllt ist, verknüpft. Die mittlere Schicht (die zweite Schicht), die benachbart zur hohen Schicht liegt, ist mit einer Systemhauptrelaissteuerfunktion (SMR) verknüpft.
Beim Starten des Fahrzeugsteuersystems weist die Startfunktion die Systemhauptrelaissteuerfunktion an, ein Systemhauptrelais einzuschalten. Im Ansprechen hierauf wechselt der Steuerzustand zur mittleren Schicht. Ferner schaltet die Systemhauptrelaissteuerfunktion, auf der Grundlage von Befehlen von der Startfunktion, das Systemhauptrelais ein, um so eine Bereitstellung von elektrischer Energie für jedes Untersystem zu ermöglichen. Was die Stoppfunktion betrifft, so weist die Stoppfunktion dann, wenn die vorbestimmte Stoppbedingung erfüllt ist (wie beispielsweise dann, wenn ein Benutzer einen Stoppschalter betätigt), während das Systemhauptrelais EIN geschaltet ist, die Systemhauptrelaissteuerfunktion an, das Systemhauptrelais auszuschalten. Wie aus der obigen Beschreibung ersichtlich wird, sind die Startfunktion, die Stoppfunktion und die Systemhauptrelaissteuerfunktion in benachbarten Schichten angeordnet, um diese Funktionen aus sicherheitstechnischer Sicht direkt anzusteuern.
Die hohe Schicht ist ferner mit einer Kommunikationsanfangsweckfunktion (KAW-Funktion) verknüpft. Für eine Anfangsüberprüfung oder dergleichen sendet die Kommunikationsanfangsweckfunktion einen Weckbefehl an einen Teil oder alle der ECUs, welche die Untersysteme steuern. Bei Empfang des Weckbefehls führt die ECU eine vorbestimmte Anfangsüberprüfung aus und wechselt anschließend in einen Schlafzustand. Wenn die Kommunikationsanfangsweckfunktion bestätigt, dass die Kommunikation mit der ECU normal betreibbar ist, wird eine Funktion, die mit der mittleren Schicht verknüpft ist, wie beispielsweise eine Dauerkommunikationsfunktion (DK-Funktion), eine Mittelweckfunktion (MW-Funktion), eine Fehlschlaffunktion (FS-Funktion) oder dergleichen, ausgeführt, wenn der Steuerzustand zur mittleren Schicht wechselt.
Die Dauerkommunikationsfunktion weist eine Funktion zum periodischen Ausführen einer wechselseitigen Kommunikation zwischen mehreren ECUs auf. Die Mittelweckfunktion weist eine Funktion zum „Aufwecken“ der ECU im Schlafzustand auf. Die Fehlschlaffunktion weist eine Funktion auf, um eine bestimmte ECU in den Schlafzustand zu versetzen, wenn das Auftreten einer Abnormität in der bestimmten ECU erfasst wird, auf der Grundlage einer Eigendiagnose oder Benachrichtigung von einer anderen ECU. Die Kommunikationsanfangsweckfunktion weist ein funktionales Untergeordneten/Übergeordneten-Verhältnis bezüglich der Dauerkommunikationsfunktion, der Mittelweckfunktion und der Fehlschlaffunktion auf. Folglich ist die Kommunikationsanfangsweckfunktion mit einer oberen Schicht von benachbarten Schichten verknüpft und sind die Dauerkommunikationsfunktion, die Mittelweckfunktion und die Fehlschlaffunktion mit einer unteren Schicht der benachbarten Schichten verknüpft.
Es sollte beachtet werden, dass die mit den Schichten verknüpften Funktionen ferner eine Kommunikationsfunktion, eine Energieversorgungsverwaltungsfunktion oder dergleichen zusätzlich zur Steuerfunktion zur Steuerung des Fahrzeugverhaltens in der Front/Heck-Richtung des Fahrzeugs aufweisen.
Die mittlere Schicht ist mit der Fahrzeuglängssteuerfunktion (VLC), der Vorhersagemomentaufteilungskoordinations-Steuerfunktion (PTC) und der Motorgeneratorsteuerfunktion (MGC) verknüpft. Die Vorhersagemomentaufteilungskoordinations-Steuerfunktion (PTC) weist (i) eine Funktion auf, um zu bestimmen, ob oder nicht der Verbrennungsmotor normal arbeitet. Die Motorgeneratorsteuerfunktion weist eine Funktion auf, um zu bestimmen, ob oder nicht der Motorgenerator normal arbeitet. Wenn die Ergebnisse dieser Bestimmungen anzeigen, dass sowohl der Verbrennungsmotor als auch der Motorgenerator normal arbeiten bzw. betreibbar sind, berechnet die Vorhersagemomentaufteilungskoordinations-Steuerfunktion (PTC) das Zielverbrennungsmotormoment und das Ziel-MG-Moment, damit das Fahrzeug im normalen Modus fahren kann. Wenn bestimmt wird, dass der Verbrennungsmotor oder der Motorgenerator nicht normal arbeitet, berechnet die Vorhersagemomentaufteilungskoordinations-Steuerfunktion (PTC) das Zieldrehmoment, das für den normal arbeitenden des Verbrennungsmotors und des Motorgenerators bestimmt ist, damit das Fahrzeug im Notlaufmodus fahren kann.
Wenn die Vorhersagemomentaufteilungskoordinations-Steuerfunktion (PTC) das Zieldrehmoment berechnet, wechselt der Steuerzustand zur unteren Schicht und wird zusätzlich die mit der unteren Schicht verknüpfte Funktion ausgeführt. Die untere Schicht ist mit Funktionen für das Fahrzeug verknüpft, um im normalen Modus und im Notlaufmodus zu fahren. Die untere Schicht ist beispielsweise mit einer Verbrennungsmotorsteuerfunktion (wie beispielsweise einer Einspritzmengensteuerfunktion, einer Zündzeitpunktsteuerfunktion), einer Motorgeneratorsteuerfunktion (Drehzahlerfassungsfunktion, Vektorsteuerfunktion) und einer Batteriesteuerfunktion (SOC-Messfunktion, SOH-Messfunktion) verknüpft.
Vorstehend ist die Anordnung von Funktionen in den Schichten aufgezeigt. Nachstehend ist eine Art der Implementierung der Funktionen, die in den Schichten angeordnet sind, in den ECUs beschrieben.
Das Fahrzeugsteuersystem 10 ist mit mehreren Untersystemen, wie beispielsweise dem Verbrennungsmotorsystem, dem Motorgeneratorsystem und dergleichen, versehen. Das Fahrzeugsteuersystem 10 weist mehrere ECUs zur Steuerung der mehreren Untersysteme auf. Die in den Schichten angeordneten Funktionen sind in mehreren ECUs verteilt und implementiert. Bei dieser Funktionsimplementierung dürfen Funktionen, die jeweils in benachbarten Schichten angeordnet sind, in einer gleichen ECU implementiert werden, unabhängig davon, ob eine Funktion in einer einzigen Schicht oder in mehreren Schichten angeordnet ist. Die Dauerkommunikationsfunktion, die Mittelweckfunktion und die Fehlschlaffunktion sind beispielsweise, wie in 4 gezeigt, jeweils in der mittleren Schicht (der zweiten Schicht) angeordnet. Die SOH-Messfunktion und die SOC-Messfunktion, die jeweils in der unteren Schicht (der dritten Schicht) angeordnet sind, dürfen in der gleichen ECU implementiert werden.
Ferner wird verhindert, dass mehrere Funktionen, die jeweils mit getrennten Schichten verknüpft sind, die durch eine oder mehrere Schichten getrennt sind, in einer gleichen ECU implementiert werden. Die Kommunikationsanfangsweckfunktion ist beispielsweise, wie in 5 gezeigt, in der hohen Schicht (der obersten Schicht) angeordnet. Die Vektorsteuerfunktion, die Drehzahlmessfunktion, die SOC-Messfunktion und die SOH-Messfunktion, die jeweils in der unteren Schicht (der dritten Schicht) angeordnet sind, dürfen nicht in der gleichen ECU implementiert werden.
In der vorliegenden Ausführungsform sind die in den Schichten angeordneten Funktionen in den ECUs implementiert. Was jede ECU betrifft, so startet die ECU (wird die ECU beispielsweise eingeschaltet), wenn der Steuerzustand zu der Schicht wechselt, mit der die Funktion der ECU selbst verknüpft ist. Die ECU wird im Stoppzustand gehalten (ausgeschaltet), wenn der Steuerzustand in der Schicht ist, die höher als die Schicht liegt, mit der die Funktion der ECU selbst verknüpft ist. Dies führt dazu, dass dann, wenn der Steuerzustand in einer verhältnismäßig höheren Schicht ist, einzig die ECUs mit den Funktionen, die mit der verhältnismäßig höheren Schicht oder der/den Schicht/Schichten, die über der verhältnismäßig höheren Schicht liegt/liegen, verknüpft sind, gestartet werden, und die ECUs mit den Funktionen, die mit der/den Schicht/Schichten verknüpft sind, die unter der verhältnismäßig höheren Schicht liegt/liegen, im Stoppzustand gehalten werden.
In der vorliegenden Ausführungsform dürfen, wie vorstehend beschrieben, einzig eine Funktion, die mit einer einzigen Schicht verknüpft ist, oder Funktionen, die mit benachbarten Schichten verknüpft sind, in einer gleichen ECU implementiert werden. Folglich kann die Anzahl von ECUs, die bei der Ausführung einer mit jeder Schicht verknüpften Funktion zu starten ist, minimiert werden und kann der Verbrauch an elektrischer Energie des Systems insgesamt verringert werden. Genauer gesagt, wenn angenommen wird, dass mehrere Funktionen, die jeweils mit mehreren Schichten verknüpft sind, die durch wenigstens eine Schicht getrennt sind, in einer gleichen ECU implementiert würden, würde die Anzahl von ECUs, die zu starten ist, hoch sein und würde die Anzahl von Wechseln zwischen dem Starten und dem Stoppen hoch sein, so dass elektrische Energie unnötigerweise verbraucht werden würde.
6 zeigt eine Abbildung zur konzeptionellen Veranschaulichung eines Verbindungsverhältnisses zwischen Software-Objekten, bei der die Funktionen der Schichten durch Software-Objekte realisiert werden. In der 6 kennzeichnet der Pfeil einen Verbindungspfad. In der vorliegenden Ausführungsform sind, wie in 6 gezeigt, nicht alle Software-Objekte miteinander verbindbar. Die Software-Objekte sind einzig zwischen verbindungserforderlichen Schichten oder einzig innerhalb einer Schicht verbindbar. Hierdurch wird Wiederverwendbarkeit auf einer objektweisen Grundlage verbessert. Es sollte beachtet werden, dass die obigen Software-Objekte nicht nur eine einzige ECU bewältigen können, sondern ebenso eine Änderung in Beiträgen zu einer zwischen mehreren ECUs implementierten Funktion.
Die 7 und 8 zeigen ein Beispiel, bei dem Funktionen von Schichten in mehreren ECUs 31 bis 34 verteilt und implementiert sind. Bei der in der 8 gezeigten Konfiguration sind die ECUs hierarchisiert. Insbesondere ist eine HV-ECU 31 in einer hohen Schicht angeordnet. Eine Verbrennungsmotorverwaltungssystem-(EMS)-ECU 32, eine Motorgenerator-(MG)-ECU 33 und eine Batterie-(BATT)-ECU 34 sind in einer unteren Schicht angeordnet. Gemäß dieser physikalischen Verbindungsstruktur zwischen den ECUs 31 bis 34 sind die Funktionen der Schichten in den ECUs implementiert. Insbesondere weisen die in der HV-ECU 31 implementierten Funktionen die Start/StoppFunktion, die mit der hohen Schicht (der obersten Schicht) verknüpft ist, und die Front/Heck-Verhaltenssteuerfunktion (VLC), die Antriebskraftsteuerfunktion (PTC) und die Motorgeneratorsteuerfunktion (MGC), die jeweils mit der mittleren Schicht verknüpft sind, auf. Ferner weisen die in der HV-ECU 31 implementierten Funktionen ferner die Kommunikationsanfangsweckfunktion, die mit der hohen Schicht verknüpft ist, und die Dauerkommunikationsfunktion und die Mittelweckfunktion, die jeweils mit der mittleren Schicht verknüpft sind, auf.
Die Verbrennungsmotorsteuerfunktion (wie beispielsweise die Einspritzmengensteuerfunktion, die Zündzeitpunktsteuerfunktion) ist in der EMS-ECU 32 implementiert. Die Motorgeneratorsteuerfunktion (wie beispielsweise die Drehzahlmessfunktion, die Vektorsteuerfunktion) ist in der MG-ECU 33 implementiert. Die Batteriesteuerfunktion (SOC-Messfunktion, SOH-Messfunktion) ist in der Batterie-ECU 34 implementiert. Obgleich nicht in der 8 gezeigt, ist die Plug-In-Erfassungsfunktion zur Erfassung des Plug-Ins beim Laden der Fahrzeugbatterie mit einer externen Energieversorgung in einer Ladevorrichtungs-ECU (nicht gezeigt) implementiert.
Auf diese Weise wird das Untergeordneten/Übergeordneten-Verhältnis zwischen ECUs in Abhängigkeit davon, in welcher ECU eine Funktion angeordnet ist, bestimmt. D.h., das Untergeordneten/Übergeordneten-Verhältnis wird auf der Grundlage des Steuerzustandswechsels zu den Schichten bestimmt. Folglich wird bei der Ausführung einer Funktion von jeder Schicht verhindert, dass eine nicht benötigte ECU gestartet wird.
Ferner führt die ECU, auch bei der Ausführung einer Funktion, die mit jeder Schicht verknüpft ist, einen Rechenprozess und einen Datenübertragungsempfang einzig in einem Maße aus, der zum Ausführen der Funktion erforderlich ist. Folglich können auch dann, wenn die ECU in Betrieb ist, eine Rechenlast und eine Kommunikationslast der ECU entsprechend der mit der Schicht verknüpften Funktion minimiert werden. Auch in dieser Hinsicht kann der Verbrauch an elektrischer Energie in jeder ECU verringert werden.
Vorstehend ist eine Ausführungsform aufgezeigt. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die vorstehend beschriebene Ausführungsform beschränkt, sondern kann auf verschiedene Weise innerhalb ihres Schutzumfangs modifiziert werden.
In der obigen Ausführungsform sind die Steuerfunktion zum Fahren des Hybridfahrzeugs und die Steuerfunktion zum Laden der Batterie beispielsweise kollektiv hierarchisiert. Alternativ kann dann, wenn ein Fahrzeug, als zwei Steuermodi, einen Lademodus zum Laden einer Batterie und einen Fahrmodus zur Steuerung eines Fahrzeugverhaltens beim Fahren aufweist, jeder Steuermodus individuell hierarchisiert sein. Vorstehend ist das Fahrzeug mit dem Lademodus und dem Fahrmodus beispielsweise ein Plug-In-Hybrid-Elektrofahrzeug und ein Elektrofahrzeug und sind der Lademodus und der Fahrmodus funktionell vollständig voneinander verschieden. Hierdurch würden dann, wenn die Funktionen für den Fahrmodus und die Funktionen für den Lademodus kollektiv hierarchisiert wären, einige ECUs in einigen Situationen starten, in denen dieser Start nutzlos wäre. Wenn jedoch sowohl der Fahrmodus als auch der Lademodus individuell hierarchisiert sind, kann einzig die ECU zum Ausführen einer Funktion, die mit einer Schicht verknüpft ist, starten, so dass der Verbrauch an elektrischer Energie verringert werden kann.
In Fällen, in denen der Fahrmodus und der Lademodus individuell hierarchisiert sind, wird der Steuermodus aus dem Fahrmodus und dem Lademodus gewählt. Genauer gesagt, die Steuerung in Übereinstimmung mit dem Lademodus und die Steuerung in Übereinstimmung mit dem Fahrmodus werden nicht gleichzeitig ausgeführt, und es wird stets ein Steuermodus gewählt, so dass die Steuerung in Übereinstimmung mit dem gewählten Steuermodus ausgeführt wird. Hierfür kann das System beispielsweise einen Fahrzeugbetriebszustand bestimmen und den Fahrmodus oder den Lademodus wählen, um Sicherheit zu gewährleisten. Der Fahrzeugbetriebszustand kann beispielsweise eine Situation beschreiben, in der das Fahrzeug, das geladen wird, angewiesen wird, zu fahren, oder das Fahrzeug, das fahren darf, mit einer Plug-In-Station (zum Laden der Batterie) verbunden wird. Insbesondere werden Prioritäten der Steuermodi zur Gewährleistung der Sicherheit in Übereinstimmung mit dem Fahrzeugbetriebszustand vorher bestimmt. Wenn der Steuerzustand in der hohen Schicht von einem der Steuermodi ist, wird der Steuermodus in Übereinstimmung mit den vorbestimmten Prioritäten gewählt. Wenn die Funktion entsprechend dem gewählten Steuermodus ausgeführt wird, werden Funktionen, die sich von denjenigen im gewählten Steuermodus unterscheiden, gestoppt. Auf diese Weise kann der Verbrauch an elektrischer Energie reduziert werden.
Ferner kann in Fällen, in denen es möglich wird, ein Fahrzeug während der Fahrt unter Verwendung einer berührungslosen Ladetechnologie zu laden, ein Fahrtlademodus (d.h. Lademodus für die Zeit während einer Fahrt) als ein neuer mittlerer Steuermodus hinzugefügt und der Fahrtlademodus individuell hierarchisiert werden. Auf diese Weise kann auch dann, wenn eine neue Art zum Laden des Fahrzeugs verfügbar wird, die für diese neue Art ausgelegte Steuerung ausgeführt werden. Da auch in diesem Fall mehrere Steuermodi vorhanden sind, können die Prioritäten der Steuermodi in Übereinstimmung mit verschiedenen Fahrzeugbetriebszuständen verliehen werden und steuert die hohe Schicht von einem der Steuermodi das Ganze. Hierdurch wird verhindert, dass mehrere Steuermodi miteinander konkurrieren.
Die 9 und 10 zeigen ein Beispiel, bei dem der Steuermodus in den Fahrmodus und den Lademodus aufgeteilt ist. In den 9 und 10 sind eine Zuweisung von Funktionen zu ECUs und eine Gliederungsstruktur einschließlich eines Verbindungsverhältnisses zwischen den Software-Objekten gezeigt.
Wenn der Steuermodus, wie in 9 gezeigt, in den Fahrmodus und den Lademodus unterteilt ist, werden die Software-Objekte der hohen Schichten separat vorgesehen, um dem Fahrmodus und dem Lademodus zu entsprechen, während die Software-Objekte der unteren Schichten verbunden sind. In diesem Fall können die mehreren Steuermodi unterstützt werden, während die gleiche Qualität wie im Falle einer einzigen hohen Schicht aufrechterhalten wird.
Vorstehend können, angesichts einer effizienten Ressourcennutzung, Funktionen der mittleren Schicht oder der unteren Schicht gemeinsam genutzt werden. Insbesondere können Funktionen der mittleren Schicht oder der unteren Schicht in einem Maße gruppiert oder zusammengefasst werden, das von den mehreren Steuermodi gemeinsam nutzbar ist. Ferner kann die mittlere Schicht oder die untere Schicht mit der gemeinsam genutzten Funktion mit einer Schnittstelle versehen sein, auf die von den hohen Schichten der mehreren Steuermodi zugegriffen werden kann. Hierdurch können, wie in 9 gezeigt, im Falle von mehreren Steuermodi, Funktionen der mittleren Schicht oder der unteren Schicht gemeinsam genutzt werden.
Wenn die mehreren Steuermodi, wie vorstehend beschrieben, eine bestimmte Funktion gemeinsam nutzen, kann der Steuermodus derart gewechselt werden, dass (i) eine Menge von Daten, die von der gemeinsam genutzten Funktion gesendet wird, oder (ii) ein Prozess, der die empfangenen Daten betrifft, in jedem Steuermodus minimal erforderlich werden bzw. wird. Folglich können eine Rechenlast oder eine Kommunikationslast bei einer Ausführung jedes Steuermodus und der Verbrauch an elektrischer Energie verringert werden.
Diesbezüglich werden jedoch dann, wenn die Anzahl von Schnittstellen höher ist, die entsprechenden Funktionen und die ECUs mit den entsprechenden Funktionen weniger wahrscheinlich ausgeschaltet. Folglich wird in Fällen, in denen das Ausschalten bzw. der ausgeschaltete Zustand vorrangig behandelt wird, die gleiche Funktion für mehrere ECUs vorgesehen, um die Anzahl von ECUs zu erhöhen, die ausgeschaltet werden bzw. sein können.
Funktionen für den Fahrmodus und Funktionen für den Lademodus sind, wie in 10 gezeigt, in mehreren ECUs verteilt und implementiert, so dass das Untergeordneten/Übergeordneten-Verhältnis zwischen ECUs in Abhängigkeit des Fahrmodus und des Lademodus variiert. Dies führt dazu, dass sowohl im Fahrmodus als auch im Lademodus die minimal erforderlichen ECUs (wie beispielsweise nur eine ECU) gestartet werden und der Verbrauch an elektrischer Energie verringert werden kann.
In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform ist eine mit jeder Schicht verknüpfte Funktion in allen ECUs implementiert. Bei dieser Konfiguration sind, was jede der ECUs betrifft, die in der ECU implementierten Funktionen, wie in 8 gezeigt, hierarchisiert. Alternativ können, wie in 11 gezeigt, was nicht alle ECUs, sondern wenigstens einen Teil der ECUs betrifft, die Funktionen hierarchisiert sein. Auch bei dieser Konfiguration kann der Verbrauch an elektrischer Energie verglichen mit einer herkömmlichen Konfiguration verringert werden.
Es sollte beachtet werden, dass dann, wenn die in der 11 gezeigte Konfiguration angewandt wird, die ECU, in der die Funktionen nicht hierarchisiert sind, eine Modifikationsschicht aufweisen muss, um ein Signal von jeder Schicht empfangen und eine interne Verarbeitung ausführen zu können. Durch das Hinzufügen einer solchen Modifikationsschicht wird es möglich, eine ECU mit einer herkömmlichen Konfiguration ohne Änderungen zu verwenden.

Claims

Fahrzeugsteuersystem (10) zur Steuerung eines Fahrzeugs, wobei das Fahrzeugsteuersystem (10) mit mehreren Untersystemen versehen ist und aufweist: - mehrere elektronische Steuereinheiten (31 bis 34) zur Steuerung der mehreren Untersysteme, wobei - ein Steuerzustand des Fahrzeugsteuersystems (10) insgesamt in wenigstens drei Schichten hierarchisiert ist, die aufweisen: - eine hohe Schicht, die mit einer Funktion verknüpft ist, um ein Starten und Stoppen des Fahrzeugsteuersystems (10) zu steuern, - eine mittlere Schicht, die mit einer Funktion verknüpft ist, um einen Zielsteuerwert jedes Untersystems zur Steuerung der Untersysteme in einer zusammenwirkenden Weise zu berechnen, und - eine untere Schicht, die mit einer Funktion verknüpft ist, um jedes Untersystem in Übereinstimmung mit dem Zielsteuerwert zu steuern; - auf der Grundlage einer Ausführung der Funktion, die mit einer verhältnismäßig höheren der Schichten verknüpft ist, der Steuerzustand des Fahrzeugsteuersystems (10) von der verhältnismäßig höheren der Schichten zu einer niedrigeren der Schichten wechselt, die in der Hierarchie unter der verhältnismäßig höheren der Schichten liegt, so dass die mit der niedrigeren der Schichten verknüpfte Funktion ausführbar wird; - die Funktionen der Schichten derart in den mehreren elektronischen Steuereinheiten (31 bis 34) verteilt und implementiert sind, dass - während Funktionen, die jeweils mit benachbarten Schichten verknüpft sind, in der gleichen elektronischen Steuereinheit (31 bis 34) implementiert werden dürfen, Funktionen, die jeweils mit separaten Schichten verknüpft sind, die durch wenigstens eine Schicht getrennt sind, nicht in der gleichen elektronischen Steuereinheit (31 bis 34) implementiert werden dürfen; und - was jede der elektronischen Steuereinheiten (31 bis 34) betrifft, - die elektronische Steuereinheit (31 bis 34) eingeschaltet wird, wenn der Steuerzustand zu einer bestimmten Schicht wechselt, die mit der Funktion verknüpft ist, die in der elektronischen Steuereinheit (31 bis 34) selbst implementiert ist, und es Zeit wird, die in der elektronischen Steuereinheit (31 bis 34) selbst implementierte Funktion auszuführen; und - die elektronische Steuereinheit (31 bis 34) ausgeschaltet wird, wenn der Steuerzustand in einer Schicht ist, die über der bestimmten Schicht liegt, die mit der Funktion verknüpft ist, die in der elektronischen Steuereinheit (31 bis 34) selbst implementiert ist.
Fahrzeugsteuersystem (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass - das Fahrzeugsteuersystem (10) ein System zur Steuerung eines Fahrzeugverhaltens ist; und - die mit der mittleren Schicht verknüpfte Funktion die Funktion aufweist, um, als die Zielsteuerwerte der Untersysteme, Steuerwerte zu berechnen, die Rollen der Untersysteme bereitstellen, um ein Zielfahrzeugverhalten des Fahrzeugs zu erreichen.
Fahrzeugsteuersystem (10) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass - die mittlere Schicht mit einer Funktion verknüpft ist, um - zu bestimmen, ob jedes der Untersysteme normal betreibbar ist; - dann, wenn alle der Untersysteme normal betreibbar sind, die Zielsteuerwerte von allen der Untersysteme zu berechnen; und - dann, wenn ein Teil der Untersysteme nicht normal betreibbar ist und der Rest der Untersysteme normal betreibbar ist, (i) den Teil der Untersysteme, der nicht normal betreibbar ist, auszuschalten, und (ii) einzig die Zielsteuerwerte des Rests der Untersysteme, der normal betreibbar ist, zu berechnen.
Fahrzeugsteuersystem (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass - das Fahrzeug ein Elektrofahrzeug ist, das einen Elektromotor als eine Fahrtantriebsquelle aufweist; - das Fahrzeug, als zwei Steuermodi, aufweist: - einen Lademodus zum Laden einer Batterie, die den Elektromotor mit elektrischer Energie versorgt, und - einen Fahrmodus zur Steuerung des Fahrzeugverhaltens beim Fahren des Fahrzeugs; und - der Steuerzustand, für sowohl den Lademodus als auch den Fahrmodus, hierarchisiert ist.
Fahrzeugsteuersystem (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass - das Fahrzeugsteuersystem (10) mehrere Steuermodi aufweist, für die der Steuerzustand jeweils hierarchisiert ist; - die mehreren Steuermodi vorbestimmte Prioritäten zur Gewährleistung der Sicherheit in Übereinstimmung mit dem Fahrzeugbetriebszustand aufweisen; und - in der hohen Schicht in irgendeinem der Steuermodi, eine Steuermoduswahl in Übereinstimmung mit den vorbestimmten Prioritäten erfolgt.
Fahrzeugsteuersystem (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass - die Funktion, die von den mehreren Steuermodi verwendet und gemeinsam genutzt wird, in der mittleren Schicht oder der unteren Schicht angeordnet ist; und - die mittlere Schicht oder die untere Schicht mit der gemeinsam genutzten Funktion mit einer Schnittstelle versehen ist, auf die von den hohen Schichten der mehreren Steuermodi zugegriffen werden kann.
Fahrzeugsteuersystem (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn die Funktion, die von den mehreren Steuermodi verwendet und gemeinsam genutzt wird, als eine Gemeinschaftsnutzungsfunktion bezeichnet wird, ein Wechsel zwischen den Steuermodi derart erfolgt, dass Daten, die von der Gemeinschaftsnutzungsfunktion gesendet werden, und/oder ein Prozess bezüglich empfangener Daten in jedem Steuermodus minimal erforderlich werden bzw. wird.