JP2004136816A

JP2004136816A - 車両用制御システム

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Publication number: JP2004136816A
Application number: JP2002304572A
Authority: JP
Inventors: Susumu Akiyama; 秋山　進; Tsutomu Tashiro; 田代　勉
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2002-10-18
Filing date: 2002-10-18
Publication date: 2004-05-13
Anticipated expiration: 2022-10-18
Also published as: JP4134672B2; DE10348362A1; US20040083043A1; US7047117B2; DE10348362B4

Abstract

【課題】制御システム全体を見渡した異常検出を効率的に実施できると共に、通信データ量を削減可能なネットワーク利用の車両用制御システムを提供する。
【解決手段】この車両用制御システムでは、複数のＥＣＵを通信線（Ｌ１〜Ｌ３）で接続したネットワークが、パワートレイン系，車両の挙動系，電源系といった機能毎に設けられている。そして、各ネットワーク１０，２０．３０における統括ＥＣＵ１１，２１，３１の各々が、自ネットワークの他のＥＣＵから取得した情報と上位の通信線Ｌ４を介して取得した情報とに基づいて自ネットワークの各ＥＣＵに対する動作指針を決定し、その動作指針を該当するＥＣＵに送信して、そのＥＣＵを該動作指針に従い作動させることにより、自ネットワークの機能を統括制御すると共に、自ネットワークでの異常を検出するための異常検出処理を実施する。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両に搭載された各電子制御装置がデータを送受信しながら車両の機能を制御する車両用制御システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両、特に自動車においては、省燃費、安全性向上、利便性向上等の市場の要求に対応すべく、電子化がどんどん進んでおり、車載機器を制御する電子制御装置が増加している。そして、そのような各電子制御装置（以下、ＥＣＵともいう）間で、連係動作及び制御情報共有のためのデータ通信ができるように、各ＥＣＵを共通の通信線で互いに接続して、ネットワーク（所謂車載ＬＡＮ）を構築している。
【０００３】
ここで、従来より、こうしたネットワークは、例えば図７に示すように、エンジンを制御するエンジンＥＣＵ１０１，車両を先行車両に追従させたり、一定速度で走行させるためのクルーズ制御を行うＡＣＣ・ＥＣＵ１０２，自動変速機の変速制御を行うＥＣＴ・ＥＣＵ１０３，ブレーキを制御するブレーキＥＣＵ１０４といった車両制御系分野のＥＣＵ同士を通信線Ｌａで接続した制御系ネットワーク１００、ナビゲーション装置を制御するナビＥＣＵ１１１，オーディオ機器を制御するオーディオＥＣＵ１１２，電話装置を制御するＴＥＬ・ＥＣＵ１１３といった情報系分野のＥＣＵ同士を通信線Ｌｂで接続した情報系（ＡＶＣ系）ネットワーク１１０、車載バッテリの電力を管理するための制御を行う電源ＥＣＵ１２１，ドアのロック・アンロック等を制御するボデーＥＣＵ１２２，車両運転者が所持する電子キーからの送信電波に基づきボデーＥＣＵ１２２にドアのロック・アンロックを指示したり、運転者の操作に基づくエンジンの始動を許可したりするスマートキーＥＣＵ１２３といったボデー系（詳しくはボデー電装品系）分野のＥＣＵ同士を通信線Ｌｃで接続したボデー系ネットワーク１２０というように、分野別に区分した各グループ毎に構築されている。
【０００４】
また、異なる各ネットワーク間（つまり通信線Ｌａ，Ｌｂ，Ｌｃ間）に、データの中継を行うゲートウェイ用のＥＣＵ１３０を設け、そのゲートウェイＥＣＵ１３０を介して、異なるネットワークに所属するＥＣＵ同士がデータをやり取りできるようにすることも行われている（例えば、特許文献１，２，３参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平５−８５２２８号公報（図２）
【特許文献２】
特開平１０−２５０４１７号公報（図１）
【特許文献３】
特開２０００−７１８１９号公報（図２）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来のネットワーク利用の車両用制御システムでは、その制御システム全体を見渡した異常検出を効率的に実施することができないという問題がある。
【０００７】
つまり、従来の車両用制御システムでは、通信線に接続された各ＥＣＵが、他のＥＣＵからの様々なデータ（制御情報や要求）を取得して、自己の担当する制御を実現するための機器に対する制御量を決定し該機器の駆動制御を行う、といった具合に主体的に動作するようになっている。このため、各ＥＣＵ毎に、そのＥＣＵの内部及び制御対象機器に関する異常検出機能を持たせるしかなく、制御システム全体を見渡して異常の根元を特定する、といった詳細な異常検出を実施することはできなかった。
【０００８】
例えば、自動変速機の円滑な変速に失敗してしまう原因としては、自動変速機自体が悪い場合だけでなく、エンジンの出力トルクが異常であることも考えられるが、図７の従来システムでは、たとえエンジンの出力トルクが異常であっても、最終的に変速の失敗という異常が生じた自動変速機を制御するＥＣＴ・ＥＣＵ１０３が、その異常を検出して該異常を改善するためのフェイルセーフ処理を行うこととなっていた。また例えば、エンジンの出力がおかしくて、クルーズ制御やトラクション制御を適切に実施できなくなった場合でも、エンジンＥＣＵ１０１以外のＡＣＣ・ＥＣＵ１０２やブレーキＥＣＵ１０４が、異常を検出して何らかのフェイルセーフ処理を行うしかなかった。このように、従来の制御システムでは、常に後処理のＥＣＵ（換言すれば、異常箇所の影響を受ける側のＥＣＵ）が責任を取ることになっていたのである。
【０００９】
また更に、上記従来の車両用制御システムでは、通信線を介して送受信されるデータ量（通信データ量）が多くなってしまい、近年の多機能・高性能化に対応し切れなくなってきている。
つまり、従来の車両用制御システムでは、前述したように、各ＥＣＵが夫々主体的に動作するようになっているため、そのような各ＥＣＵが連係して車両における各種機器を円滑に制御するためには、各ＥＣＵ間で非常に多種類のデータを高頻度でやり取りしなければならなくなるからである。例えば、図７の従来例において、エンジンと自動変速機とを円滑に制御するためには、エンジンＥＣＵ１０１からＥＣＴ・ＥＣＵ１０３への方向だけを考えても、「エンジン回転数」，「スロットル実開度」，「エンジントルクに関する情報」，「点火時期」，「燃料カット実行中か否かの情報」，「燃料カットからの復帰回転数」，「燃料カット予測時間」，「エアコンオン／オフ情報」等といった様々な制御情報や、「３速禁止要求」，「４速禁止要求」，「ロックアップ解除要求」等といった様々な要求を供給しなければならない。また、このようなことから、同じネットワークのＥＣＵ間でやり取りされるデータだけでなく、系統が異なるネットワークのＥＣＵ間でやり取りされるデータも膨大になってしまう。
【００１０】
本発明は、こうした問題に鑑みなされたものであり、制御システム全体を見渡した異常検出を効率的に実施できると共に、通信データ量を削減することのできるネットワーク利用の車両用制御システムを提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
上記目的を達成するためになされた請求項１に記載の車両用制御システムは、通信線を介して通信可能に接続された複数の電子制御装置により、車両における特定の機能を制御するものである。そして特に、この車両用制御システムでは、複数の電子制御装置のうちの１つが、他の各電子制御装置（以下、個別制御装置という）へ動作指針を送信してその各個別制御装置を前記動作指針に従い作動させることにより当該車両用制御システムの機能を統括制御する統括制御装置となっており、更に、その統括制御装置は、各個別制御装置から通信線を介して取得した情報に基づいて、各個別制御装置に対する前記動作指針を決定すると共に、当該車両用制御システムでの異常を検出するための異常検出処理を実施する。
【００１２】
このような請求項１の車両用制御システムによれば、複数の各電子制御装置が夫々主体的に動作するのではなく、１つの統括制御装置が、他の各個別制御装置から通信で取得した情報に基づいて、その各個別制御装置に対する動作指針を決定して送信することにより、当該制御システムの機能を統括制御すると共に、当該制御システムでの異常を検出するための異常検出処理を実施するようにしているため、制御システム全体を見渡した異常検出を効率的に実施することができる。そして、制御システム全体を見渡して異常の根元（メインの原因）を特定することができ、より適切なフェイルセーフ処置を実施することができるようになる。
【００１３】
より具体的には、統括制御装置は、各個別制御装置へ、動作指針として、その個別制御装置の制御対象機器の目標動作状態を指令する情報を送信し、各個別制御装置は、自己の制御対象機器を統括制御装置からの動作指針により指令される目標動作状態となるように制御する、といった具合に構成することができる。そして、この場合には、請求項２に記載のように、統括制御装置は、各個別制御装置から、その個別制御装置が動作指針に基づき制御する制御対象機器の動作状態を表す状態情報を取得し、異常検出処理として、その取得した状態情報から異常を検出すると共に異常箇所を特定する処理を実施すれば良い。このように構成すれば、各個別制御装置のうち、どの個別制御装置に関係する部分に異常が生じているかを容易に特定することができ、延いては、異常の根本原因に応じた適切なフェイルセーフ処置を実施することができる。
【００１４】
また、このような請求項１，２の車両用制御システムによれば、電子制御装置間でやりとりされるデータ量（通信データ量）を非常に少なくすることができる。つまり、１つの統括制御装置が当該制御システムの機能を統括制御するようにしているため、ネットワーク上の各電子制御装置同士が膨大なデータをやり取りする必要が無いためである。そして、このことから、通信速度を低く設定しても十分な制御性能を得ることができる。
【００１５】
また更に、請求項１，２の車両用制御システムによれば、各個別制御装置は、統括制御装置からの動作指針に従って動作すれば良い（例えば、エンジンＥＣＵならば、動作指針として目標出力トルクを受け取り、その目標通りの出力トルクが発生するように各種アクチュエータを駆動する、といった具合に構成すれば良い）ため、各電子制御装置を分業して開発し易くなる。
【００１６】
よって、複雑な制御システムの短期開発や迅速なバリエーション展開等が可能となる。つまり、従来の制御システムでは、システム全体を常に見渡して、どの装置からどの装置へどの様なデータが送られるといったことも調整しつつ、各装置を設計しなければならなかったが、そのような必要性を無くすことができる。
【００１７】
しかも、通信データの内容が制御仕様の変更等に影響され難くなるため、通信データを標準化し易いという利点もある。
次に、請求項３に記載の車両用制御システムでは、請求項１，２の車両用制御システムにおいて、統括制御装置は、前記通信線から受信した情報のうち、他のネットワークで必要なものを選択して、その選択した情報を上位のネットワークを介して他の統括制御装置に送信することにより、異なる機能別ネットワークの個別制御装置間での情報のやり取りを可能にするゲートウェイ処理を実施するように構成されている。このような車両用制御システムによれば、各機能別ネットワーク間でやり取りされるデータ量を最適化して減少させることができる。
【００１８】
次に、請求項４に記載の車両用制御システムでは、複数の電子制御装置を通信線を介して通信可能に接続したネットワークが車両の１つもしくは複数の機能毎に設けられており、その各ネットワークの通信線間に接続された１つの電子制御装置が、各ネットワークの電子制御装置（以下、個別制御装置という）へ動作指針を送信してその個別制御装置を該動作指針に従い作動させることにより、各ネットワークの機能を統括制御する車両統括制御装置となっている。そして、その車両統括制御装置は、各個別制御装置から各通信線を介して受信した情報に基づいて、各個別制御装置に対する動作指針を決定すると共に、当該車両用制御システムでの異常を検出するための異常検出処理を実施し、更に、各通信線から受信した情報のうち、他のネットワークで必要なものを選択して、その選択した情報を該当するネットワークの通信線へ送信することにより、異なるネットワークの個別制御装置間での情報のやり取りを可能にするゲートウェイ処理を実施するように構成されている。
【００１９】
このような請求項４の車両用制御システムによっても、複数の各電子制御装置が夫々主体的に動作するのではなく、１つの車両統括制御装置が、各ネットワークの各個別制御装置から通信で取得した情報に基づいて、それら各個別制御装置に対する動作指針を決定して送信することにより、各ネットワークの機能（延いては、当該制御システムの機能）を統括制御すると共に、当該制御システムでの異常を検出するための異常検出処理を実施するようにしているため、制御システム全体を見渡した異常検出を効率的に実施することができる。そして、制御システム全体を見渡して異常の根元を特定することができ、より適切なフェイルセーフ処置を実施することができるようになる。
【００２０】
より具体的には、請求項１〜３の車両用制御システムと同様に、車両統括制御装置は、各個別制御装置へ、動作指針として、その個別制御装置の制御対象機器の目標動作状態を指令する情報を送信し、各個別制御装置は、自己の制御対象機器を車両統括制御装置からの動作指針により指令される目標動作状態となるように制御する、といった具合に構成することができる。そして、この場合には、請求項５に記載のように、車両統括制御装置は、各個別制御装置から、その個別制御装置が動作指針に基づき制御する制御対象機器の動作状態を表す状態情報を取得し、異常検出処理として、その取得した状態情報から異常を検出すると共に異常箇所を特定する処理を実施すれば良い。
【００２１】
また、このような請求項４，５の車両用制御システムによっても、請求項１〜３の車両用制御システムと同様に、電子制御装置間でやりとりされるデータ量を非常に少なくすることができると共に、各電子制御装置を分業して開発し易くなることによる制御システムの短期開発等が可能となり、しかも、通信データを標準化し易いという利点がある。
【００２２】
また更に、請求項４，５の車両用制御システムによれば、あるネットワークから他の機能のネットワークへの情報は、車両統括制御装置でのゲートウェイ処理により、必要なものだけが選択されて送られるため、各ネットワーク間でやり取りされるデータ量も最適化されて減少させることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施形態を図面と共に説明する。
図１は、本発明が適用された第１実施形態の車両用制御システムの構成を表す構成図である。
【００２４】
図１に示すように、本第１実施形態の車両用制御システムは、エンジンを制御するエンジンＥＣＵ１２、オートマチックトランスミッション（自動変速機）を制御するトランスミッションＥＣＵ１３、…と、これら各ＥＣＵに動作指針を出力して車両の駆動力制御という機能を統括制御するＰＴ（パワートレイン：ＰｏｗｅｒＴｒａｉｎ）統括ＥＣＵ１１とをデータ通信用の通信線Ｌ１を介して接続したパワートレイン系のネットワーク（即ち、パワートレインを制御するためのネットワーク）１０と、ブレーキを制御するブレーキＥＣＵ２２、車両を先行車両に追従させたり一定速度で走行させる制御を行うＡＣＣ・ＥＣＵ２３、車両の操舵を制御するステアリングＥＣＵ２４、車両の前後輪駆動力配分比を制御する４ＷＤＥＣＵ２５、…と、これら各ＥＣＵに動作指針を出力して車両の挙動制御という機能を統括制御するＶＭ（ビークルモーション：　Ｖｅｈｉｃｌｅ　Ｍｏｔｉｏｎ）統括ＥＣＵ２１とをデータ通信用の通信線Ｌ２を介して接続したビークルモーション系のネットワーク（即ち、車両挙動を制御するためのネットワーク）２０と、車載バッテリの充電状態等を監視するバッテリＥＣＵ３２、オルタネータを制御するオルタネータＥＣＵ３３、…と、これら各ＥＣＵに動作指針を出力して電源制御という機能を統括制御する電源統括ＥＣＵ３１とをデータ通信用の通信線Ｌ３を介して接続した電源系のネットワーク（即ち、車両内部の電源を制御するためのネットワーク）３０とを備えている。
【００２５】
そして、上記各ネットワーク１０，２０，３０の統括ＥＣＵ１１，２１．３１（統括制御装置に相当）は、通信線Ｌ１〜Ｌ３とは別の上位の通信線Ｌ４に接続されており、更に、その通信線Ｌ４には、車両統括ＥＣＵ４１が接続されている。
【００２６】
ここで、上記各ＥＣＵは、マイクロプロセッサを搭載し、車両に搭載された各種制御対象機器を制御するための各種制御プログラムを実行するものであるが、特に、ＰＴ統括ＥＣＵ１１には、パワートレインを統括制御するためのコーディネーターとしてのアルゴリズムが組み込まれており、ＶＭ統括ＥＣＵ２１には、車両の挙動を統括制御するためのコーディネーターとしてのアルゴリズムが組み込まれており、電源統括ＥＣＵ３１には、電源を統括制御するためのコーディネーターとしてのアルゴリズムが組み込まれており、車両統括ＥＣＵ４１には、車両全体を統括制御するためのコーディネーターとしてのアルゴリズムが組み込まれている。
【００２７】
そして、各ネットワーク１０，２０，３０の統括ＥＣＵ１１，２１，３１は、自ネットワークの各ＥＣＵから自ネットワークの通信線を介して取得した情報と、上位の通信線Ｌ４を介して取得した他のネットワークの統括ＥＣＵあるいは車両統括ＥＣＵ４１からの情報とに基づいて、自ネットワークの各ＥＣＵに対する動作指針としての制御目標値を決定し、それを自ネットワークの通信線を介して該当するＥＣＵに送信する。
【００２８】
一方、各ネットワーク１０，２０，３０の統括ＥＣＵ（以下、各系の統括ＥＣＵともいう）１１，２１，３１以外の各ＥＣＵ（個別制御装置に相当し、以下、個別ＥＣＵという）は、自ネットワークの統括ＥＣＵに必要な制御情報（自己の制御対象機器の動作状態を表す状態情報等）を送信し、また、自ネットワークの統括ＥＣＵから送信されて来る動作指針としての制御目標値が達成されるように、自己の制御対象機器を制御する。
【００２９】
また、各系の統括ＥＣＵ１１，２１，３１は、例えば一定時間毎に実行される図２の処理により、自ネットワークの各個別ＥＣＵから自ネットワークの通信線を介して受信したデータ（情報）の中から、他系のネットワークへ転送すべきデータを抽出する（Ｓ１１０）と共に、内部演算で求めた情報のうち、他系のネットワークに供給すべき情報や要求のデータを抽出する（Ｓ１２０）。そして、上記Ｓ１１０，Ｓ１２０で抽出した各データを上位の通信線Ｌ４に出力する（Ｓ１３０）。尚、どの情報のデータを送信対象として抽出するかは、例えば、ＲＯＭ等の不揮発性メモリに予めリストとして記憶されている。また、本第１実施形態では、上記Ｓ１１０〜Ｓ１３０の処理がゲートウェイ処理に相当している。
【００３０】
また更に、車両統括ＥＣＵ４１は、各系の統括ＥＣＵ１１，２１，３１からの要求と、それら各統括ＥＣＵ１１，２１，３１からの制御情報のうち必要なものとを受信して、各統括ＥＣＵ１１，２１，３１からの要求を総合的に調停し、各系の統括ＥＣＵ１１，２１，３１に対して動作指針としての制御目標値を送信する。
【００３１】
次に、各ＥＣＵの具体的な動作について説明する。尚、以下では、上位のＥＣＵから下位のＥＣＵへ送信される動作指針としての制御目標値のことを、「オーダー」と言う。
まず、ＰＴ統括ＥＣＵ１１は、図３に示すように、運転者によるアクセルペダル操作量をアクセルセンサから取得し（Ｓ２１０）、また、パワートレイン系ネットワーク１０の各個別ＥＣＵ１２，１３，…から通信線Ｌ１を介して、現在のエンジン回転数，エンジン冷却水温，シフトレバー操作位置及びトランスミッションの入出力回転数等といった各種状態情報（以下、状態量ともいう）を取得する（Ｓ２２０）。尚、回転数とは、詳しくは回転速度のことである。また、ＰＴ統括ＥＣＵ１１は、アクセルペダル操作量を、アクセルセンサから直接でなく、他のＥＣＵから通信で取得しても良い。
【００３２】
そして次に、上位のＥＣＵである車両統括ＥＣＵ４１からのオーダー（尚、このオーダーは、例えば後述するようにＶＭ統括ＥＣＵ２１や電源統括ＥＣＵ３１からの要求等に応じて車両統括ＥＣＵ４１で決定された目標トランスミッション出力軸トルクである）を受信したか否かを判定する（Ｓ２３０）。
【００３３】
そして、車両統括ＥＣＵ４１からのオーダーがなかったならば（Ｓ２３０：ＮＯ）、主にアクセルペダル操作量とシフトレバー操作位置等から、燃費、排気、乗り心地などを勘案してパワートレイン系全体が最適運転となるような目標トランスミッション出力軸トルクを算出し、更に、その目標トランスミッション出力軸トルクをパワートレイン系ネットワーク１０全体で実現するために必要な当該ネットワーク１０の各個別ＥＣＵ１２，１３，…に対するオーダーを、上記Ｓ２２０で取得した各種状態量を参照して算出する（Ｓ２４０）。
【００３４】
また、車両統括ＥＣＵ４１からのオーダーがあった場合には（Ｓ２３０：ＹＥＳ）、基本的には上記Ｓ２４０と同様であるが、その車両統括ＥＣＵ４１からのオーダーをも加味して、目標トランスミッション出力軸トルクを決定し、その目標トランスミッション出力軸トルクをパワートレイン系ネットワーク１０全体で実現するために必要な当該ネットワーク１０の各個別ＥＣＵ１２，１３，…に対するオーダーを、上記Ｓ２２０で取得した各種状態量を参照して算出する（Ｓ２５０）。
【００３５】
そして、上記Ｓ２４０又はＳ２５０で算出したオーダーを、通信線Ｌ１を介して各個別ＥＣＵ１２，１３，…へ送信する（Ｓ２６０）。
尚、例えば、エンジンＥＣＵ１２に対しては、オーダーとして、目標のエンジン出力トルク（要求エンジントルク）が送信され、トランスミッションＥＣＵ１３に対しては、オーダーとして、目標のギヤ比（要求ギア比）が送信される。また、こうしたオーダーの値は、各個別ＥＣＵから取得した実現可能範囲内の情報に基づき、その実現可能範囲内に収まるように設定される。
【００３６】
一方、例えばエンジンＥＣＵ１２は、ＰＴ統括ＥＣＵ１１からのオーダー（要求エンジントルク）を実現するために必要な吸入空気量、燃料噴射量、点火時期等を算出し、その算出結果に基づいて、電子スロットル、インジェクタ、及びイグナイタ等といったエンジン制御用の各種アクチュエータに指示を出す。また、エンジンＥＣＵ１２は、自己に接続されているクランク角センサや水温センサ等の各種センサ（図示省略）からの信号に基づき、ＰＴ統括ＥＣＵ１１での制御演算に必要となるエンジンの状態情報として、現在のエンジン回転数、エンジン冷却水温、クランク軸トルク（エンジン出力トルク）の推定値等を求め、その情報を通信線Ｌ１を介してＰＴ統括ＥＣＵ１１に送信する。
【００３７】
また、ＶＭ統括ＥＣＵ２１は、運転者によるアクセルペダル操作量をＰＴ統括ＥＣＵ１１から通信線Ｌ４を介して取得すると共に、ブレーキペダル操作量やステアリング操作量、及び車両の実前後加速度，実横加速度，実ヨーレート，実車輪速等といった現在の車両挙動状態を表す物理値を、ビークルモーション系ネットワーク２０の各ＥＣＵ２２，２３，…から通信線Ｌ２を介して取得し、それらの情報に基づいて、車両の前後加速度や横加速度、ヨーレート、タイヤの接地面力等の車両挙動の目標値を算出する。
【００３８】
そして、ＶＭ統括ＥＣＵ２１は、上記車両挙動の目標値に基づいて、ビークルモーション系ネットワーク２０の各ＥＣＵ２２，２３，…に対するオーダー（即ち、車両挙動の目標値を実現するためのオーダー）を算出し、その各オーダーを該当するＥＣＵへ通信線Ｌ２を介して送信する。例えば、ブレーキＥＣＵ２２に対しては、目標のブレーキ力がオーダーとして送信され、４ＷＤＥＣＵ２４に対しては、目標の前後輪駆動力配分比がオーダーとして送信される。
【００３９】
また同時に、ＶＭ統括ＥＣＵ２１は、上記算出した車両挙動の目標値を実現するためのトランスミッション出力軸トルクを算出し、その算出値を車両統括ＥＣＵ４１に制御要求値として送信する。
一方、電源統括ＥＣＵ３１は、バッテリの充電状態をバッテリＥＣＵ３２から通信線Ｌ３を介して取得すると共に、可能発電量範囲（即ち、オルタネータによって現在発電可能な電力量の範囲）をオルタネータＥＣＵ３３から通信線Ｌ３を介して取得し、更に、パワートレイン系ネットワーク１０全体での電力消費量及びビークルモーション系ネットワーク２０全体での電力消費量などを、車両統括ＥＣＵ４１から通信線Ｌ４を介して取得する。
【００４０】
そして、電源統括ＥＣＵ３１は、それらの情報に基づいて、バッテリの充電状態を適切に保つ（或いは適切な状態へ移行させる）ことが可能なオルタネータでの発電量の目標値を算出し、その目標の発電量をオーダーとしてオルタネータＥＣＵ３３へ通信線Ｌ３を介して送信する。尚、パワートレイン系ネットワーク１０全体での電力消費量と、ビークルモーション系ネットワーク２０全体での電力消費量は、ＰＴ統括ＥＣＵ１１とＶＭ統括ＥＣＵ２１との各々により逐次算出されて車両統括ＥＣＵ４１へ送信されているが、それら各電力消費量は、車両統括ＥＣＵ４１を介さずに、ＰＴ統括ＥＣＵ１１とＶＭ統括ＥＣＵ２１との各々から電源統括ＥＣＵ３１へ直接転送されるようにしても良い。
【００４１】
また同時に、電源統括ＥＣＵ３１は、オルタネータでの発電量の目標値に応じて電源系（主にオルタネータ）で消費するトランスミッション出力軸トルクを算出し、その算出値を車両統括ＥＣＵ４１に制御要求値として送信する。
一方、車両統括ＥＣＵ４１は、ＶＭ統括ＥＣＵ２１からの制御要求値や電源統括ＥＣＵ３１からの制御要求値などに基づいて、パワートレイン系ネットワーク１０全体で実現すべき目標のトランスミッション出力軸トルクを算出し、その算出した目標トランスミッション出力軸トルクを、オーダーとして通信線Ｌ４を介しＰＴ統括ＥＣＵ１１へ送信する。
【００４２】
すると、ＰＴ統括ＥＣＵ１１は、前述した図３のＳ２５０及びＳ２６０の処理により、最適なトランスミッション出力軸トルクとなるように、パワートレイン系ネットワークの各個別ＥＣＵ１２，１３，…へ目標エンジン出力トルクや目標ギア比などのオーダーを送信することとなる。
【００４３】
また更に、本第１実施形態の車両制御システムにおいて、各系の統括ＥＣＵ１１，２１，３１は、自ネットワークの各ＥＣＵから取得した各種状態情報に基づき自ネットワークでの異常を検出すると共に異常箇所を特定するための異常検出処理を実行するように構成されている。
【００４４】
例えば、ＰＴ統括ＥＣＵ１１では、図４に示す異常検出処理が一定時間毎に実行されている。
即ち、ＰＴ統括ＥＣＵ１１が異常検出処理の実行を開始すると、まずＳ３１０にて、トランスミッションが変速中であるか否かを、トランスミッションＥＣＵ１３からの変速開始・終了情報に基づき判定する。
【００４５】
そして、トランスミッションが変速中でないと判定した場合には（Ｓ３１０：ＮＯ）、Ｓ３２０に進んで、前回が変速中であったか否かを判定し、前回が変速中でなければ（Ｓ３２０：ＮＯ）、今回が変速終了後２回目以後の処理であると判断して、Ｓ３３０に進む。
【００４６】
Ｓ３３０では、トルクコンバータ入力回転数であるエンジン回転数ＮＥと、トルクコンバータの出力回転数であるトランスミッション入力回転数（いわゆるタービン回転数）Ｎ１とから、トルクコンバータの入カトルク（＝エンジン出力トルク）の推定値であるトルコン入力トルク推定値を算出する。尚、エンジン回転数ＮＥは、エンジンＥＣＵ１２から逐次受信しており、トランスミッション入力回転数Ｎ１は、トランスミッションＥＣＵ１３から逐次受信している。
【００４７】
そして、続くＳ３４０にて、Ｓ３３０で算出したトルコン入力トルク推定値と、エンジンＥＣＵ１２から送信されてきているエンジン出力トルクの推定値との差の現在値及び過去値に基づいて、エンジン出力トルクのずれ量の推定値（以下、エンジントルクずれ推定値という）を算出し、その後、後述するＳ４２０に移行する。尚、Ｓ３４０の演算では、エンジンＥＣＵ１２からのエンジン出力トルクの推定値に代えて、エンジンＥＣＵ１２へオーダーとして指令している目標のエンジン出力トルクを用いても良い。
【００４８】
このように、変速終了後２回目以後の場合には、Ｓ３３０及びＳ３４０の処理により、トランスミッションに入力されるエンジン出力トルクに関するトルクずれ量を算出する。
一方、上記Ｓ３１０にて、トランスミッションが変速中であると判定した場合には（Ｓ３１０：ＹＥＳ）、Ｓ３５０に移行して、トランスミッションの実効ギヤ比を算出する。尚、実効ギヤ比は、トランスミッション入力回転数Ｎ１を、トランスミッション出力回転数Ｎ２で割ったものである。尚、トランスミッション出力回転数Ｎ２は、トランスミッション入力回転数Ｎ１と共に、トランスミッションＥＣＵ１３から逐次受信している。
【００４９】
そして、続くＳ３６０にて、上記Ｓ３５０で算出した実効ギヤ比に基づいて、トランスミッションの理想の出力トルクに対する実際の出力トルクのずれ量の推定値（以下、トランスミッション出力トルクずれ推定値という）を算出する。具体的には、変速前及び後の変速段にて機械的に決定されるギヤ比と、Ｓ３５０で算出される実効ギヤ比の現在値及び過去値とを比較して、両者の関係に基づきトランスミッション出力トルクずれ推定値を算出する。尚、以下では、このＳ３６０で算出したトランスミッション出力トルクずれ推定値を、実効ギヤ比に基づくトルクずれ推定値という。
【００５０】
次に、Ｓ３７０にて、実効ギヤ比変化速度を算出する。尚、実効ギヤ比変化速度は、実効ギヤ比の前回値と今回値との差分から算出する。
そして、続くＳ３８０にて、上記Ｓ３７０で算出した実効ギヤ比変化速度に基づいて、トランスミッション出力トルクずれ推定値を算出する。具体的には、実効ギヤ比変化速度の適切な範囲として予め設定されている所定範囲と、実効ギヤ比変化速度とを比較して、両者の関係に基づきトランスミッション出力トルクずれ推定値を算出する。そして、その後、当該異常検出処理を終了する。尚、以下では、このＳ３８０で算出したトランスミッション出力トルクずれ推定値を、実効ギヤ比変化速度に基づくトルクずれ推定値という。
【００５１】
このように、トランスミッションが変速中である場合には、実効ギヤ比からトランスミッション出力トルクずれ推定値を算出すると共に（Ｓ３６０）、実効ギヤ比の変化速度からもトランスミッション出力トルクずれ推定値を算出する（Ｓ３８０）。
【００５２】
また、上記Ｓ３２０にて、前回が変速中であったと判定した場合には（Ｓ３２０：ＹＥＳ）、今回が変速終了後１回目の処理であると判断して、Ｓ３９０に進む。
Ｓ３９０では、トランスミッションＥＣＵ１３からの変速開始・終了情報に基づき変速所要時間（変速に要した時間）を求めると共に、その変速所要時間に基づいて、トランスミッション出力トルクずれ推定値を算出する。具体的には、予め設定されている各条件毎の適切な変速所要時間と、上記求めた変速所要時間とを比較して、両者の関係に基づきトランスミッション出力トルクずれ推定値を算出する。尚、以下では、このＳ３９０で算出したトランスミッション出力トルクずれ推定値を、変速所要時間に基づくトルクずれ推定値という。
【００５３】
そして、続くＳ４００にて、Ｓ３６０で算出された実効ギヤ比に基づくトルクずれ推定値と、Ｓ３８０で算出された実効ギヤ比変化速度に基づくトルクずれ推定値と、Ｓ３９０で算出した変速所要時間に基づくトルクずれ推定値とから、最終的なトランスミッション出力トルクずれ推定値を算出する。尚、これは、上記３つのトルクずれ推定値をパラメータとして予め定められた計算式により算出する。また、以下では、このＳ４００で算出したトランスミッション出力トルクずれ推定値を、変速に関するトルクずれ推定値という。
【００５４】
次に、Ｓ４１０にて、異常有無の判断及び異常に対する処置を行う。
具体的には、まず、Ｓ４００で算出した変速に関するトルクずれ推定値と、予め定められた異常判定用のしきい値とを大小比較して、変速結果を改善するためのフェイルセーフ処置が必要であるか否か（即ち、異常が発生しているか否か）を判定する。
【００５５】
そして、フェイルセーフ処置が必要であると判定した場合には、Ｓ４００で算出した変速に関するトルクずれ推定値と、Ｓ３４０で算出されているエンジントルクずれ推定値とを比較して、異常箇所を特定する。例えば、変速に関するトルクずれ推定値をＭＡとし、エンジントルクずれ推定値をＭＢとすると、「ＭＢ＞ＭＡ×α（但し、αは１未満の正数）」であれば、トランスミッションの出力トルクのずれが、エンジンの出力トルクのずれによって発生しており、異常箇所がエンジン側であると判断する。また逆に、「ＭＢ＞ＭＡ×α」でなければ、異常箇所がトランスミッション側であると判断する。
【００５６】
そして更に、このように特定した異常箇所（即ち、異常の根本原因）に応じて、例えば、エンジン側が悪い場合には、フェイルセーフ処置として、エンジンＥＣＵ１２への目標エンジン出力トルクの補正を行う。また、トランスミッション側が悪い場合には、フェイルセーフ処置として、トランスミッションＥＣＵ１３へのエンジントルク情報の補正や、該当変速の禁止などを行う。
【００５７】
また、この異常検出処理では、上記Ｓ４１０の処理を行うか、Ｓ３４０の処理を行った後、Ｓ４２０に進み、Ｓ４００又はＳ３４０で算出した各推定値が予め定められた一定値よりも大きいか否かを判定する。
そして、各推定値が一定値よりも大きくなければ（Ｓ４２０：ＮＯ）、そのまま当該異常検出処理を終了するが、何れかの推定値が一定値よりも大きければ、その推定値及びその原因とフェイルセーフ処置内容とその継続時間をＥＥＰＲＯＭやフラッシュＲＯＭなどの不揮発性メモリ（図示省略）に記憶してから当該異常検出処理を終了する。尚、このＳ４３０で記憶された推定値は、自動車の整備工場等において、ＰＴ統括ＥＣＵ１１或いは車両統括ＥＣＵ４１に故障診断装置が接続されることにより、その故障診断装置へと読み出される。
【００５８】
以上のような本第１実施形態の車両用制御システムによれば、パワートレイン系、車両の挙動系（パワートレイン系に対して走行系と呼ばれる場合もある）、電源系といった機能毎に設けられた各ネットワークの統括ＥＣＵ１１，２１，３１が、自ネットワークの各個別ＥＣＵから取得した情報に基づいて、その各個別ＥＣＵに対するオーダーを決定し該当する個別ＥＣＵに送信して、その個別ＥＣＵを該オーダーに従い作動させることにより、自ネットワークの機能を統括制御すると共に、自ネットワークでの異常を検出するための異常検出処理を実施するようにしている。
【００５９】
このため、各ネットワークを１つの制御システムと見なしたならば、その制御システム全体を見渡した異常検出を効率的に実施することができる。そして、システム全体を見渡して異常の根元（例えば、どの個別ＥＣＵに関係する部分に異常が生じているか）を特定することができ、異常の根本原因に応じた適切なフェイルセーフ処置を実施することができる。
【００６０】
また、本第１実施形態の車両用制御システムによれば、各ネットワークの統括ＥＣＵがそのネットワークの機能を統括制御するようにしているため、各ネットワークにおける各ＥＣＵ同士が膨大なデータをやり取りする必要が無く、各ネットワークのＥＣＵ間でやりとりされるデータ量を非常に少なくすることができる。そして、このことから、通信速度を低く設定しても十分な制御性能を得ることができる。
【００６１】
例えば、図７の従来例において、エンジンとトランスミッションとを円滑に制御するためには、［発明が解決しようとする課題］の欄で一部を紹介したが、エンジンＥＣＵ１０１からＥＣＴ・ＥＣＵ１０３へ、エンジン制御情報として、「スロットル実開度」，「エンジントルク基準値」，「予測エンジントルク推定値」，「現在エンジントルク推定値」，「予測吸入空気量」，「点火時期」，「燃料カット実行中か否かの情報」，「燃料カットからの復帰回転数」，「燃料カット予測時間」，「エアコンオン／オフ情報」等といった非常に様々な情報を送信しなければならない。そして同様に、ＥＣＴ・ＥＣＵ１０３からエンジンＥＣＵ１０１へは、ＡＴ制御情報として、「最高速段禁止要求」，「リバース禁止フラグ」，「ギヤ段信号」，「Ｒレンジ接点フラグ」，「ＮＤＲ変速終了情報」，「ソレノイド出力デューティ比」，「ロックアップオンの係合完了情報」，「ロックアップのオン／オフ判断情報」等といった非常に様々な情報を送信しなければならない。これに対して、本実施形態の構成によれば、エンジンＥＣＵ１２からＰＴ統括ＥＣＵ１１へ、既述した情報の他に、例えば、「エンジントルクの最小値及び最大値」，「エンジン回転数の最小値及び最大値」，「エンジン作動中フラグ」といった情報を送信するだけで済み、また、トランスミッションＥＣＵ１３からＰＴ統括ＥＣＵ１１へ、既述した情報の他に、例えば、「現在のギア比」，「ロックアップ状態」といった情報を送信するだけで済む。
【００６２】
その上、本第１実施形態の車両用制御システムでは、あるネットワークから他の機能のネットワークへの情報も、統括ＥＣＵ１１，２１，３１にて必要なものが選択されて送られるため（Ｓ１１０〜Ｓ１３０）、各ネットワーク間でやり取りされるデータ量も最適化されて大幅に減少させることができる。
【００６３】
また、本実施形態の車両用制御システムによれば、各個別ＥＣＵは、自ネットワークの統括ＥＣＵからのオーダーに従って動作すれば良いため、各ＥＣＵを分業して開発し易くなる。よって、相互に関連した複雑な制御システムの短期開発や迅速なバリエーション展開等が可能となり、また、開発設計工数も低減でき、加えて、品質の向上も期待できる。
【００６４】
また更に、通信データの内容が制御仕様の変更等に影響され難くなるため、通信データを標準化し易いという利点もある。特に、本実施形態では、下位のＥＣＵから上位のＥＣＵへ制御要求値（リクエスト）が送られ、上位のＥＣＵがその制御要求値に基づいて下位のＥＣＵへ制御目標値（オーダー）を送信する、といったオーダー／リクエスト式のデータ通信を行うようにしているため、各ＥＣＵ間の通信データを標準化し易く、また、そのような標準化により、複雑な制御システムを一層短期間に開発することできるようになる。
【００６５】
次に、第２実施形態の車両用制御システムについて説明する。
まず図５は、第２実施形態の車両用制御システムの構成を表す構成図である。尚、図５において、図１と同じ構成要素については、同一の符号を付しているため、詳細な説明は省略する。
【００６６】
本第２実施形態の車両用制御システムは、第１実施形態の車両用制御システムと比較すると、図１における各系の統括ＥＣＵ１１，２１，３１と車両統括ＥＣＵ４１とが、１つの車両統括ＥＣＵ５１として構成されている点が異なっている。
【００６７】
つまり、本第２実施形態では、各ネットワークの通信線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３間に１つの車両統括ＥＣＵ５１が接続されており、その車両統括ＥＣＵ５１が、前述した第１実施形態における各系の統括ＥＣＵ１１，２１，３１と車両統括ＥＣＵ４１との全ての役割を果たしている。尚、車両統括ＥＣＵ５１の構成としては、図１の各統括ＥＣＵ１１，２１，３１，４１と夫々同じ機能の各ハードウェア又はソフトウェアを１つの装置内に納めたもので良い。
【００６８】
そして更に、本第２実施形態の車両統括ＥＣＵ５１は、異なるネットワークの個別ＥＣＵ間での情報のやり取りを可能にするゲートウェイとしての役割も果たしている。
即ち、車両統括ＥＣＵ５１は、図６に示すゲートウェイ処理を一定時間毎に実行している。そして、このゲートウェイ処理の実行を開始すると、まずＳ５１０にて、各通信線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３から受信したデータ（受信データ）の中から、他系のネットワークへ転送すべきデータ（即ち、他のネットワークで必要な情報のデータ）を抽出し、続くＳ５２０にて、Ｓ５１０で抽出した各データを、送信先のネットワーク用の送信バッファにセットする。そして、最後のＳ５３０にて、各送信バッファのデータを該当するネットワークの通信線へ送出する。尚、どの情報のデータをどのネットワークに転送するかは、例えば、ＲＯＭ等の不揮発性メモリに予めリストとして記憶されている。
【００６９】
そして、このような第２実施形態の車両用制御システムによれば、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。また、１つの車両統括ＥＣＵ５１が各ネットワークからの情報に基づき異常検出処理を実施することにより、より広範囲で詳細な異常検出を行うことができる。また更に、物理的な装置の数を減らすことができるという点でも有利である。
【００７０】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、種々の形態を採り得ることは言うまでもない。
例えば、図１のシステムに、ボデー系ネットワークを追加することも可能である。この場合、そのボデー系ネットワークは、ドアのロック／アンロックを行うドア開閉ＥＣＵ等と、パワーウィンドウの開／閉を行うドア窓開閉ＥＣＵ等と、それら各ＥＣＵにオーダー（動作指針）を出力するボデー統括ＥＣＵとを、通信線で接続したものとして構成することができる。そして、ボデー統括ＥＣＵからドア開閉ＥＣＵへは、ドアのロック／アンロックを指示するオーダーが送信され、ボデー統括ＥＣＵからドア窓開閉ＥＣＵへは、パワーウィンドウの開／閉を指示するオーダーが送信されることになる。更に、ボデー統括ＥＣＵは各ＥＣＵからの情報に基づき異常検出処理を実施する。よって、この例では、１つの機能ネットワークでドアロックとパワーウィンドウとの２つの機能を実現するものとなる。もちろん、この例でも、ボデー統括ＥＣＵの機能を車両統括ＥＣＵに統合しても良い。
【００７１】
また、ネットワークは、パワートレイン系，ビークルモーション系，電源系といった機能とは違う機能毎に分けても良い。但し、近年の車両において、パワートレイン系の制御と車両挙動系の制御は最も複雑且つ重要な制御の機能であり、それらの機能を従来の制御システムの構成で実現したのでは、より膨大なデータをより高速に通信しなけらばならないため、上記各実施形態のように、少なくとも、パワートレインを制御するネットワーク１０と、車両の挙動を制御するネットワーク２０とを分けて設ければ、通信データ量の低減という面で効果的である。
【００７２】
また、ネットワークは、複数でなく１つのみでも良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態の車両用制御システムの構成を表す構成図である。
【図２】各ネットワークの統括ＥＣＵの動作の一部を表すフローチャートである。
【図３】ＰＴ統括ＥＣＵの動作を表すフローチャートである。
【図４】ＰＴ統括ＥＣＵで実行される異常検出処理を表すフローチャートである。
【図５】第２実施形態の車両用制御システムの構成を表す構成図である。
【図６】第２実施形態の車両統括ＥＣＵで実行されるゲートウェイ処理を表すフローチャートである。
【図７】従来の車両用制御システムの具体的構成例を表す構成図である。
【符号の説明】
１０…パワートレイン系ネットワーク、１１…ＰＴ統括ＥＣＵ、１２…エンジンＥＣＵ、１３…トランスミッションＥＣＵ、２０…ビークルモーション系ネットワーク、２１…ＶＭ統括ＥＣＵ、２２…ブレーキＥＣＵ、２３…ＡＣＣ・ＥＣＵ、２４…ステアリングＥＣＵ、２５…４ＷＤＥＣＵ、３０…電源系ネットワーク、３１…電源統括ＥＣＵ、３２…バッテリＥＣＵ、３３…オルタネータＥＣＵ、４１，５１…車両統括ＥＣＵ、Ｌ１〜Ｌ４…通信線

Claims

通信線を介して通信可能に接続された複数の電子制御装置により、車両における特定の機能を制御する車両用制御システムであって、
前記複数の電子制御装置のうちの１つが、他の各電子制御装置（以下、個別制御装置という）へ動作指針を送信してその各個別制御装置を前記動作指針に従い作動させることにより前記機能を統括制御する統括制御装置となっており、
更に、前記統括制御装置は、前記各個別制御装置から前記通信線を介して取得した情報に基づいて、前記各個別制御装置に対する前記動作指針を決定すると共に、当該車両用制御システムでの異常を検出するための異常検出処理を実施すること、
を特徴とする車両用制御システム。
請求項１に記載の車両用制御システムにおいて、
前記統括制御装置は、前記各個別制御装置から、その個別制御装置が前記動作指針に基づき制御する制御対象機器の動作状態を表す状態情報を取得し、前記異常検出処理として、前記取得した状態情報から異常を検出すると共に異常箇所を特定する処理を実施すること、
を特徴とする車両用制御システム。
請求項１又は請求項２に記載の車両用制御システムにおいて、
前記統括制御装置は、
前記通信線から受信した情報のうち、他のネットワークで必要なものを選択して、その選択した情報を上位のネットワークを介して他の統括制御装置に送信することにより、異なる機能別ネットワークの個別制御装置間での情報のやり取りを可能にするゲートウェイ処理を実施するように構成されていること、
を特徴とする車両用制御システム。
複数の電子制御装置を通信線を介して通信可能に接続したネットワークが車両の１つもしくは複数の機能毎に設けられると共に、
前記各ネットワークの通信線間に接続された１つの電子制御装置が、前記各ネットワークの電子制御装置（以下、個別制御装置という）へ動作指針を送信してその個別制御装置を該動作指針に従い作動させることにより、前記各ネットワークの機能を統括制御する車両統括制御装置となっている車両用制御システムであって、
前記車両統括制御装置は、前記各個別制御装置から前記各通信線を介して受信した情報に基づいて、前記各個別制御装置に対する前記動作指針を決定すると共に、当該車両用制御システムでの異常を検出するための異常検出処理を実施し、更に、前記各通信線から受信した情報のうち、他のネットワークで必要なものを選択して、その選択した情報を該当するネットワークの通信線へ送信することにより、異なるネットワークの個別制御装置間での情報のやり取りを可能にするゲートウェイ処理を実施するように構成されていること、
を特徴とする車両用制御システム。
請求項４に記載の車両用制御システムにおいて、
前記車両統括制御装置は、前記各個別制御装置から、その個別制御装置が前記動作指針に基づき制御する制御対象機器の動作状態を表す状態情報を取得し、前記異常検出処理として、前記取得した状態情報から異常を検出すると共に異常箇所を特定する処理を実施すること、
を特徴とする車両用制御システム。