JP2006335180A - Control system of hybrid electric vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、ハイブリッド電気自動車の制御システムに関し、特に、各種制御指令を演算するコントロールユニットを備えたハイブリッド電気自動車の制御システムに関する。 The present invention relates to a control system for a hybrid electric vehicle, and more particularly to a control system for a hybrid electric vehicle including a control unit that calculates various control commands.
従来、ハイブリッド電気自動車(Hybrid Electric Vehicle:HEV)においては、車両を統合制御するコントロールユニット(C/U)として、ハイブリッドコントローラモジュール(Hybrid Controller Module:HCM)が搭載されている。 Conventionally, in a hybrid electric vehicle (HEV), a hybrid controller module (HCM) is mounted as a control unit (C / U) for integrated control of the vehicle.
このHCMは、バッテリ容量、アクセル開度、車速等の信号を入力として、HEVが最適な状態で運転できるための、エンジンへのトルク指令、モータへのトルク指令、変速機(トランスミッション)への変速指令を演算する。そして、演算結果である、エンジン制御指令をエンジンC/UであるECM(Engine Controller Module)へ、モータ制御指令をモータC/UであるM/C(Motor Controller)へ、変速制御指令を変速機C/UであるATCU(Automatic Transmission Control Unit)へ、それぞれ出力する。 This HCM receives signals such as battery capacity, accelerator opening, and vehicle speed as inputs, so that the HEV can be operated in an optimal state. Torque command to the engine, torque command to the motor, shift to the transmission (transmission) Calculate the command. The engine control command, which is the calculation result, is sent to the ECM (Engine Controller Module) which is the engine C / U, the motor control command is sent to the M / C (Motor Controller) which is the motor C / U, and the transmission control command is sent to the transmission. It outputs to ATCU (Automatic Transmission Control Unit) which is C / U.
図2は、従来のHEVに搭載されている制御システムの構成を概略的に示すブロック図である。図2に示すように、HEVに搭載されている制御システム1は、HCM2、及びHCM2とシリアル通信バス3を介して接続されたECM4、M/C5、ATCU6を有しており、HCM2は、ECM4へエンジン制御指令値aを、M/C5へモータ制御指令値bを、ATCU5へ変速制御指令値cを、それぞれ出力する。
FIG. 2 is a block diagram schematically showing the configuration of a control system mounted on a conventional HEV. As shown in FIG. 2, the control system 1 mounted on the HEV includes an
HCM2は、相互に情報を交換するメインCPU(Central Processing Unit)2aと監視IC(サブCPU)2bを有している。メインCPU2aは、バッテリ容量、アクセル開度、車速等の各種入力情報に基づき、基本制御部がアプリケーションプログラム(APP)を実行してエンジン指令演算、モータ指令演算、変速指令演算を行い、エンジン制御指令値a、モータ制御指令値b、変速制御指令値cを出力する。監視IC2bは、必要に応じフェイルセーフ(F/S)処理を行って、車両を停止させる。
The HCM 2 includes a main CPU (Central Processing Unit) 2a and a monitoring IC (sub CPU) 2b that exchange information with each other. Based on various input information such as battery capacity, accelerator opening, and vehicle speed, the main CPU 2a executes an application program (APP) to perform an engine command calculation, a motor command calculation, a shift command calculation, and an engine control command. A value a, a motor control command value b, and a shift control command value c are output. The
ECM4は、相互に情報を交換するメインCPU4aと監視IC(サブCPU)4bを有しており、メインCPU4aは、アプリケーションプログラムを実行して、エンジン制御指令値aに基づきエンジン制御を行う。M/C5は、相互に情報を交換するメインCPU5aと監視IC(サブCPU)5bを有しており、メインCPU5aは、アプリケーションプログラムを実行して、モータ制御指令値bに基づきモータジェネレータ(Motor Generator:MG)制御を行う。ATCU6は、相互に情報を交換するメインCPU6aと監視IC(サブCPU)6bを有しており、メインCPU6aは、アプリケーションプログラムを実行して、変速制御指令値cに基づき変速制御を行う。
The ECM 4 includes a main CPU 4a and a monitoring IC (sub CPU) 4b that exchange information with each other. The main CPU 4a executes an application program and performs engine control based on an engine control command value a. The M / C 5 has a main CPU 5a and a monitoring IC (sub CPU) 5b that exchange information with each other, and the main CPU 5a executes an application program and based on a motor control command value b, a motor generator (Motor Generator) : MG) Control is performed. The ATCU 6 includes a
つまり、ECM4、M/C5、ATCU6、及びその他のC/Uが、HCM2からの各種制御指令値に従って各ユニットを制御することにより、HEVの制御が行われる。
このような制御システムとして、例えば、「車輌の制御装置」(特許文献1参照)が知られている。この「車輌の制御装置」は、エンジン始動時に、エンジン制御手段、モータ・ジェネレータ制御手段、バッテリ制御手段の各制御手段へ起動信号を車輌制御手段から出力し、エンジンの始動が確認されたなら、高電圧系バッテリとモータ・ジェネレータとを接続する接続手段を車輌制御手段により制御するものである。
As such a control system, for example, a “vehicle control device” (see Patent Document 1) is known. This "vehicle control device" outputs an activation signal from the vehicle control means to each control means of the engine control means, the motor / generator control means, and the battery control means when the engine is started, and if the engine start is confirmed, The vehicle connecting means controls the connecting means for connecting the high voltage battery and the motor / generator.
しかしながら、従来のHEVの制御においては、HCM2の指示に、ECM4、M/C5、ATCU6、及びその他のC/Uが従うシステムとなっていることから、HCM2のハードウェア(CPU等)が故障した場合、HCM2から出力される指令値そのものに信頼性が無くなり指令値に従って制御することができなくなるので、HEVの走行を停止させている。このため、例えば、走行中にあっては、走行車線から車両を移動させることができなくなってしまう。
However, in the conventional HEV control, the HCM2 hardware (CPU, etc.) has failed because the ECM4, M / C5, ATCU6, and other C / U follow the HCM2 instructions. In this case, since the command value itself output from the
このような状況の発生に対処するため、例えば、HCM2を2CPU化したり、HCM1の予備を搭載して二重系統にしたりすることが考えられるが、この場合、大幅なコストアップとなることが避けられない。
この発明の目的は、大幅にコストアップすることなく、喩え、車両を統合制御するコントロールユニットのハードウェアが故障した場合でもHEVの走行を停止させることのないハイブリッド電気自動車の制御システムを提供することである。
In order to cope with the occurrence of such a situation, for example, it is conceivable that the
An object of the present invention is to provide a control system for a hybrid electric vehicle that does not stop the HEV running even if the hardware of a control unit that performs integrated control of the vehicle breaks down without significantly increasing the cost. It is.
上記目的を達成するため、この発明に係るハイブリッド電気自動車の制御システムは、ハイブリッド電気自動車(HEV)の各種制御対象をそれぞれ制御する複数のコントロールユニットと、各種入力情報に基づき前記HEVの各種制御対象への各種指令値を演算し出力して、前記HEVを統合制御すると共に、前記各コントロールユニットが備える複数の機能の一部を搭載したハイブリッドコントローラモジュール(HCM)とを有している。 In order to achieve the above object, a control system for a hybrid electric vehicle according to the present invention includes a plurality of control units that respectively control various control objects of a hybrid electric vehicle (HEV), and various control objects of the HEV based on various input information. The HEV is integratedly controlled by calculating and outputting various command values, and a hybrid controller module (HCM) having a part of a plurality of functions provided in each control unit is included.
この発明によれば、各種入力情報に基づきハイブリッド電気自動車(HEV)の各種制御対象への各種指令値を演算し出力して、HEVを統合制御するハイブリッドコントローラモジュール(HCM)が、HEVの各種制御対象をそれぞれ制御する複数のコントロールユニットが備える複数の機能の一部を搭載している。このため、大幅にコストアップすることなく、喩え、車両を統合制御するコントロールユニットのハードウェアが故障した場合でもHEVの走行を停止させることがない。 According to the present invention, the hybrid controller module (HCM) that performs integrated control of the HEV by calculating and outputting various command values to various control targets of the hybrid electric vehicle (HEV) based on various input information is used for various control of the HEV. It is equipped with some of the multiple functions provided by multiple control units that control each object. For this reason, without significantly increasing the cost, the HEV traveling is not stopped even if the hardware of the control unit that integrally controls the vehicle breaks down.
以下、この発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。
図1は、この発明の一実施の形態に係るHEVに搭載されている制御システムの構成を概略的に示すブロック図である。図1に示すように、ハイブリッド電気自動車(HEV)に搭載されている制御システム10は、車両を統合制御するコントロールユニット(C/U)であるHCM11、及びHCM11とシリアル通信バス12を介して接続された、エンジン(ENG)C/UであるECM13、モータC/UであるM/C14、変速機(トランスミッション)C/UであるATCU15を有している。これらECM13、M/C14、ATCU15は、制御対象となる各ユニットのユニット制御用C/Uであり、例えば、ECU(Electronic Control Unit)が用いられる。
The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram schematically showing a configuration of a control system mounted on an HEV according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, a
HCM11は、相互に情報を交換するメインCPU11aと監視IC(サブCPU)11bを有している。メインCPU11aは、バッテリ容量、アクセル開度、車速等の各種入力情報に基づき、基本制御部がアプリケーションプログラム(APP)を実行して、HEV統合制御及びECU故障時制御を行う。
The
HEV統合制御により、エンジン指令演算、モータジェネレータ(Motor Generator:MG)指令演算、変速指令演算、空調制御、メータ制御、補機制御、入力演算、各種診断等の各種処理が行われ、ECU故障時制御により、エンジン制御、モータジェネレータ制御、変速制御の各種処理が行われる。このECU故障時制御により行われる、エンジン制御、モータジェネレータ制御、変速制御は、ECM13、M/C14、ATCU15のそれぞれが備えている機能である。
監視IC11bは、メインCPU11aの演算処理が正しく行われているか否かをチェックしている。
By HEV integrated control, various processes such as engine command calculation, motor generator (MG) command calculation, shift command calculation, air conditioning control, meter control, auxiliary machine control, input calculation, various diagnoses, etc. are performed, and at the time of ECU failure Various processes such as engine control, motor generator control, and shift control are performed by the control. Engine control, motor generator control, and shift control performed by the ECU failure control are functions provided in each of the
The monitoring IC 11b checks whether the arithmetic processing of the main CPU 11a is correctly performed.
ECM13は、相互に情報を交換するメインCPU13aと監視IC(サブCPU)13bを有すると共に、入力情報が入力する入力IC13c及び出力情報を出力する出力IC13dを有している。メインCPU13aは、アプリケーションプログラムを実行して、燃料噴射制御、点火制御、ETC(Electric Throttle Control)制御等のエンジン制御を行う。監視IC13bは、メインCPU13aの演算処理が正しく行われているか否かをチェックしている。
The
M/C14は、相互に情報を交換するメインCPU14aと監視IC(サブCPU)14bを有すると共に、入力情報が入力する入力IC14c及び出力情報を出力する出力IC14dを有している。メインCPU14aは、アプリケーションプログラムを実行して、PWM(Pulse Width Modulation)制御、電流制御、回転数演算等のMG制御を行う。監視IC14bは、メインCPU14aの演算処理が正しく行われているか否かをチェックしている。
The M / C 14 includes a main CPU 14a and a monitoring IC (sub CPU) 14b that exchange information with each other, and also includes an
ATCU15は、相互に情報を交換するメインCPU15aと監視IC(サブCPU)15bを有すると共に、入力情報が入力する入力IC15c及び出力情報を出力する出力IC15dを有している。メインCPU15aは、アプリケーションプログラムを実行して、ソレノイド制御、変速制御、スリップ制御等の変速制御を行う。監視IC15bは、メインCPU15aの演算処理が正しく行われているか否かをチェックしている。
The ATCU 15 includes a main CPU 15a and a monitoring IC (sub CPU) 15b that exchange information with each other, an input IC 15c that receives input information, and an output IC 15d that outputs output information. The main CPU 15a executes an application program and performs shift control such as solenoid control, shift control, and slip control. The
つまり、ハイブリッド電気自動車の制御システム10は、ユニット制御用C/Uである、ECM13、M/C14、ATCU15に搭載されている機能の一部を、HCM11に搭載している。HCM11に搭載する機能は、エンジンを制御するECM13、モータ&インバータを制御するM/C14、変速機(Automatic Transmission:AT)を制御するATCU15のそれぞれの制御対象となる各ユニットを、最低限制御できる機能である。
That is, the hybrid electric
そして、ECM13における入力IC13cの入力情報及び各出力IC13dの出力情報と、HCM11のECU故障時制御におけるエンジン制御情報を、相互にやり取りして、ECM13からの情報をHCM11が照合する。同様に、M/C14における入力IC14cの入力情報及び各出力IC14dの出力情報と、HCM11のECU故障時制御におけるモータジェネレータ制御情報を、相互にやり取りして、ECM13からの情報をHCM11が照合し、ATCU15における入力IC15cの入力情報及び各出力IC15dの出力情報と、HCM11のECU故障時制御における変速制御情報を、相互にやり取りして、ECM13からの情報をHCM11が照合する。
Then, the input information of the
照合の結果、ユニット制御用C/U(ECM13、M/C14、ATCU15)からの情報とHCM11の内部演算値とが異なっていれば、ユニット制御用C/Uのハードウェア(CPU等)故障発生と判定する。
ユニット制御用C/Uのハードウェア(CPU等)故障発生後は、判定対照のユニット制御用C/U(ECM13、M/C14、ATCU15の内の何れか)が制御しているユニットを、HCM11が制御するフェイルセーフ(F/S)モードへと移行させ、ECM13、M/C14、ATCU15それぞれの制御対象となる各ユニットを、HCM11が制御する。
If the information from the unit control C / U (ECM13, M / C14, ATCU15) and the internal operation value of the
After the failure of the unit control C / U hardware (CPU or the like), the unit controlled by the determination unit control C / U (any one of the ECM13, M / C14, and ATCU15) is changed to the HCM11. The
つまり、HCM11がユニット制御用C/UであるECUの機能の一部を持つことにより、ユニット制御ECUが故障しても、HCM11がそのECUの代わりの機能を実現できるため、車両走行が可能になる。ユニット制御ECUの故障が複数箇所であっても対応が可能である。加えて、HCM11がユニット制御C/U(ECM13、M/C14、ATCU15)のCPU処理を監視していることになるので、ユニット制御C/Uそれぞれの監視ICを必要とせず、各監視ICを削減することができる。
In other words, since the
上述したように、ユニット制御用C/Uに搭載されている機能(ECM13によるエンジン制御、M/C14によるモータ&インバータ制御、ATCU15による変速制御等)の一部を、HCM11に搭載する。HCM11に搭載する機能は、ユニット制御用C/Uの制御対象となる各ユニットを最低限制御することができる機能、即ち、ECM13がエンジンを、M/C14がモータ&インバータを、ATCU15が変速機を、最低限制御できる機能である。
As described above, some of the functions (engine control by the
搭載する機能は、例えば、ECM13は、燃料噴射制御、点火制御、空気量演算、ETC制御等、M/C14は、PWM制御、電流制御、回転数演算等、ATCU15は、ソレノイド制御、変速演算、スリップ制御等である。なお、これは一例であって、故障後の車両走行要求レベルにより、搭載機能は任意に変更する。
つまり、HCM11が、ユニット制御用C/Uの制御対象である各ユニットを最低限制御できる機能を有するので、ユニット制御用C/Uがハードウェア(CPU等)故障状態になっても車両制御が可能になり、車両停止を回避して走行を継続することができる。また、ユニット制御用C/Uが複数故障しても、HCM11において全てに対応することができるので、信頼性が向上する。
For example,
In other words, since the
また、ユニット制御用C/Uからの情報をHCM11が照合する。HCM11は、ECM13、M/C14、ATCU15の各機能の一部を搭載しているため、ユニット制御用C/Uからの指令値とHCM11の内部演算値を照合することができる。照合の結果、ユニット制御用C/Uからの情報とHCM内部演算値が異なっていれば、そのユニット制御用C/Uのハードウェア(CPU等)故障発生と判定する。
つまり、HCM11でユニット制御用C/Uの演算値が正しいか否かを判定し、判定結果からハードウェア(CPU等)故障を検知することができるので、ユニット制御用C/Uに搭載されている監視ICを廃止することができ、コスト低下をもたらす。
Further, the
In other words, the
また、HCM11においてユニット制御用C/Uのハードウェア(CPU等)故障判定後は、そのC/Uの制御対象ユニットを、HCM11が制御するフェイルセーフ(F/S)モードへと移行させる。この結果、ユニット制御用C/Uのハードウェア(CPU等)故障となった場合でも、その制御対象ユニットを制御して車両走行が可能になるため、車両停止を回避して走行を継続することができる。
また、HCM11のハードウェア故障と判定したときは、HCM11が故障であることを、表示装置等に表示して運転者等に知らせる。このように、表示装置等の告知手段により、HCM11が故障であることを運転者等に知らせることにより、故障の発生を迅速に知ることができ、故障箇所の点検や修理を早期に、且つ、確実に行うことができる。
In addition, after the
When it is determined that the
また、HCM11に搭載するユニット制御用C/Uの機能は、以下のものである。第1に、ユニット制御用C/Uが制御対象各ユニットを最低限制御することができる機能(プログラム)。第2に、制御に必要なROM定数(駆動力マップ、回転数、トルク制限値等の制御に必要なデータテーブル)は、プログラムへ直接書き込むことができる機能。第3に、プログラムへ直接書き込むことが困難なROM定数は、通常制御状態での情報を基に、HCM11にて学習により機能取得することができる機能。
The functions of the unit control C / U mounted on the
つまり、ROM定数をプログラムへ直接書き込むことができるので、ROM容量を削減することができる。また、HCM11にて学習により機能取得することができるので、HCM11のメモリ容量を削減することができ、削減した分を別の機能に適用することで、ユニット制御用C/Uのフェイルセーフ(F/S)後の車両制御の信頼性が向上する。
That is, since ROM constants can be written directly into the program, the ROM capacity can be reduced. Further, since the function can be acquired by learning in the
このように、この発明によれば、各種入力情報に基づきハイブリッド電気自動車(HEV)の各種制御対象への各種指令値を演算し出力して、HEVを統合制御するハイブリッドコントローラモジュール(HCM)が、HEVの各種制御対象をそれぞれ制御する複数のコントロールユニットが備える複数の機能の一部を搭載しているため、大幅にコストアップすることなく、喩え、車両を統合制御するコントロールユニットのハードウェアが故障した場合でもHEVの走行を停止させることがない。 As described above, according to the present invention, the hybrid controller module (HCM) that calculates and outputs various command values to various control targets of the hybrid electric vehicle (HEV) based on various input information, and performs integrated control of the HEV, Since some of the functions of the multiple control units that control various HEV control objects are installed, the hardware of the control unit that integrates and controls the vehicle has failed without significantly increasing costs. Even if it does, HEV traveling is not stopped.
10 ハイブリッド電気自動車の制御システム
11 HCM
11a,13a,14a,15a メインCPU
11b,13b,14b,15b 監視IC
12 シリアル通信バス
13 ECM
13c,14c,15c 入力IC
13d,14d,15d 出力IC
14 M/C
15 ATCU
10 Hybrid electric
11a, 13a, 14a, 15a Main CPU
11b, 13b, 14b, 15b Monitoring IC
12
13c, 14c, 15c Input IC
13d, 14d, 15d output IC
14 M / C
15 ATCU
Claims (6)
各種入力情報に基づき前記HEVの各種制御対象への各種指令値を演算し出力して、前記HEVを統合制御すると共に、前記各コントロールユニットが備える複数の機能の一部を搭載したハイブリッドコントローラモジュール(HCM)と
を有するハイブリッド電気自動車の制御システム。 A plurality of control units for controlling various control targets of a hybrid electric vehicle (HEV);
A hybrid controller module that calculates and outputs various command values to various control targets of the HEV based on various input information, performs integrated control of the HEV, and includes a part of a plurality of functions included in each control unit ( HCM) and a hybrid electric vehicle control system.
前記各コントロールユニットが制御対象各ユニットを最低限制御することができる機能、制御に必要なROM定数をプログラムへ直接書き込むことができる機能、プログラムへ直接書き込むことが困難なROM定数は通常制御状態での情報を基に前記HCMにて学習により機能取得することができる機能である請求項1から5のいずれか一項に記載のハイブリッド電気自動車の制御システム。 The functions of each control unit installed in the HCM are as follows:
The function that each control unit can control each unit to be controlled to the minimum, the function that can directly write ROM constants necessary for control to the program, and the ROM constant that is difficult to write directly to the program are in the normal control state. The control system for a hybrid electric vehicle according to any one of claims 1 to 5, which is a function capable of acquiring a function by learning in the HCM based on the information.
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Legal Events
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