JP2009227094A - 車両制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電子パワーステアリング制御装置における異常の誤判定を防止する。
【解決手段】車両制御装置１００は、所定の停止条件が満たされた場合にエンジン１４を一時的に停止させるエコラン制御を実行するエコランＥＣＵ１０と、パワーステアリングモータ２８を駆動することにより操舵系に操舵補助力を付与するＥＰＳＥＣＵ２２と、ＥＰＳＥＣＵ２２の内部回路における所定の位置の電圧を監視し、該電圧が所定の閾値電圧以下である場合に、ＥＰＳＥＣＵ２２に異常が発生したと判定する異常判定部とを備える。異常判定部は、エコランＥＣＵ１０がエコラン制御を実行中に、ＥＰＳＥＣＵ２２に供給される電圧が低下することを検知したときには、異常を判定するための閾値電圧を、通常時の所定の第１閾値電圧から、供給電圧の降下を考慮した所定の第２閾値電圧に変更する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両制御装置に関し、特に、所定の条件が満たされた場合にエンジンを一時的に停止させるいわゆるエコラン制御システムを搭載する車両の制御装置に関する。

近年の車両において、そのほぼ全車両にパワーステアリング装置が装備されている。パワーステアリング装置には、油圧アシストタイプのものと、電動アシストタイプのものがある。電動アシストタイプは、油圧アシストタイプほど大きなアシスト力を発生できないが、油圧配管が不要で構造がシンプルであるため、小型車両を中心に普及し、最近では大型車にも採用されるようになっている。

電動パワーステアリング装置の構成は様々提案されているが、たとえばステアリングホイールに接続されたコラムシャフトに取り付けられたモータと減速機の働きにより、操舵時にアシストトルクを発生させ、ステアリング操作力を軽減させているものがある。この電動パワーステアリング装置は、電動パワーステアリング制御装置により制御される。電動パワーステアリング制御装置は、ステアリングコラム部に内蔵されているトルクセンサからのトルク信号と車速信号に基づき、アシスト電流を演算し、パワーステアリングモータに供給する電流を制御することで、アシストトルクを発生させている（たとえば特許文献１参照）。

このような電動パワーステアリング制御装置は、通常、断線や半導体素子故障などの異常が発生した場合に備えて、フェールセーフ機能を有している。たとえば、電動パワーステアリング制御装置は、内部回路における所定の位置の電圧を監視し、この電圧が所定の閾値以下となった場合には、パワーステアリングモータへの電力の供給を中止してマニュアルステアリング状態としたり、ウォーニングランプを点灯させて運転者に異常を知らせたりしている。
特開平５−７７７５５号公報

ところで、近年では、地球温暖化の防止および省エネルギー化のために、エンジンを停車時に自動的に停止させ走行再開時に再始動させるエコラン制御システムを搭載する車両が増えてきている。このエコラン制御システムはアイドリングストップシステム等とも呼ばれている。

このようなエコラン制御システムを搭載した車両では、エコラン制御によるエンジン再始動時にスタータモータに大きな電力が供給されるため、バッテリ電圧が低下する場合がある。この場合、電動パワーステアリング制御装置への供給電圧が低下するので、異常が発生していないにもかかわらず、監視している電圧が閾値電圧以下となり、異常の発生を誤判定してしまう可能性がある。異常の誤判定が生ずると、エコラン制御中に電動パワーステアリング装置を起動できなかったり、ウォーニングランプが点灯したりして、運転者に不快感を与えるおそれがある。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、電子パワーステアリング制御装置における異常の誤判定を防止することのできる車両制御装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の車両制御装置は、所定の停止条件が満たされた場合にエンジンを一時的に停止させるエコラン制御を実行するエコラン制御部と、モータを駆動することにより操舵系に操舵補助力を付与する電動パワーステアリング制御部と、電動パワーステアリング制御部の内部回路における所定の位置の電圧を監視し、該電圧が所定の閾値電圧以下である場合に、電動パワーステアリング制御部に異常が発生したと判定する異常判定部とを備える。異常判定部は、エコラン制御部がエコラン制御を実行中に、電動パワーステアリング制御部に供給される電圧が低下することを検知したときには、異常を判定するための閾値電圧を、通常時の所定の第１閾値電圧から、供給電圧の降下を考慮した所定の第２閾値電圧に変更する。

この態様によると、たとえばエコラン制御中に大きな電力を消費する補機が起動されて電動パワーステアリング制御部に供給される電圧が低下した場合であっても、異常の誤判定を防止できる。その結果、エコラン制御中に電動パワーステアリング装置を起動できなかったり、ウォーニングランプが点灯したりして、運転者に不快感を与える事態を防止できる。

異常判定部は、エコラン制御部がエコラン制御を実行中に、エコラン制御部がエンジンの再始動を行っていることを検知したときには、異常を判定するための閾値電圧を、通常時の所定の第１閾値電圧から、供給電圧の降下を考慮した所定の第２閾値電圧に変更してもよい。

エコラン制御によりエンジンの再始動を行っている場合には、大きな電力が消費されることにより電動パワーステアリング装置に供給される電圧が低下してしまうが、閾値電圧を供給電圧の降下を考慮した電圧に変更することにより、異常の誤判定を防止できる。

本発明によれば、電子パワーステアリング制御装置における異常の誤判定を防止することのできる車両制御装置を提供できる。

以下、図面を参照しつつ本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る車両制御装置１００を示すブロック図である。この車両制御装置１００は、所定条件が満たされた場合にエンジンを一時的に停止させるいわゆるエコラン制御を実行可能である。すなわちこの車両制御装置１００は、所定の停止条件が満たされた場合にエンジンを停止させ、アクセルペダルが踏み込まれるなど所定の再始動条件が満たされた場合にエンジンを再始動させる。

図１に示される車両制御装置１００は、エコラン制御装置（以下、エコランＥＣＵと称する）１０、エンジン制御装置（以下、エンジンＥＣＵと称する）１２、ＡＢＳ制御装置（以下、ＡＢＳＥＣＵと称する）１６、および電動パワーステアリング制御装置（以下、ＥＰＳＥＣＵと称する）２２を含んで構成される。エコランＥＣＵ１０、エンジンＥＣＵ１２、ＡＢＳＥＣＵ１６、およびＥＰＳＥＣＵ２２は、それぞれＣＰＵを含むマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に各種プログラムを記憶するＲＯＭ、データを一時的に記憶するＲＡＭ、入出力ポートおよび通信ポート等を備える。

エコランＥＣＵ１０は、エンジンＥＣＵ１２、ＡＢＳＥＣＵ１６、およびＥＰＳＥＣＵ２２のそれぞれと互いに各種制御信号等を通信可能に接続されている。また、エコランＥＣＵ１０は、エンジンＥＣＵ１２、ＡＢＳＥＣＵ１６、およびＥＰＳＥＣＵ２２のそれぞれは、車両に搭載されたバッテリ２４から電力が供給されるようになっている。

エンジンＥＣＵ１２は、たとえばアクセルのオンオフやアクセル開度、シフトポジション、エンジン回転数などを示す入力信号に基づいてエンジン１４を制御する。これらの信号はエンジンＥＣＵ１２に接続されている各種センサ等（図示せず）により取得されるものであり、たとえばアクセルのオンオフやアクセル開度はアクセルスイッチにより、シフトポジションはシフトポジションセンサにより、エンジン回転数はＮＥセンサにより取得されエンジンＥＣＵ１２へと送信される。

ＡＢＳＥＣＵ１６は、たとえば滑りやすい路面等での制動時にタイヤのロックを防止するためのＡＢＳ制御を実行するための制御装置である。ＡＢＳＥＣＵ１６は、たとえば車輪速度センサ（図示せず）によりモニタされる車輪回転数に基づいてＡＢＳ制御を適宜実行する。

エコランＥＣＵ１０は、エンジンＥＣＵ１２からのエンジンの動作状態を示す各種信号およびＡＢＳＥＣＵ１６からの車輪速度を示す信号等に基づいてエコラン制御のためのエンジン停止命令信号およびエンジン再始動命令信号をエンジンＥＣＵ１２に出力する。エンジンＥＣＵ１２は、エコランＥＣＵ１０からのエンジン停止命令信号およびエンジン再始動命令信号に基づいて、エンジン１４に対し燃料噴射、吸気、点火制御等の制御信号を出力しエンジン１４の停止および再始動を制御する。エコランＥＣＵ１０からエンジン再始動命令信号が入力された場合、エンジンＥＣＵ１２は、エンジン１４に設けられたスタータモータ２６を駆動し、エンジン１４の再始動を行う。なおエコランＥＣＵ１０にはマスタシリンダ圧を測定するためのマスタシリンダ圧センサ（図示せず）が接続され、エコランＥＣＵ１０は、マスタシリンダ圧をモニタすることができるように構成されてもよい。

エコランＥＣＵ１０には、エンジン停止条件としてたとえば、車速が零又は所定値以下であること、シフトポジションがドライブポジションであること、マスタシリンダ圧が所定値以上であること等が予め設定されている。エコランＥＣＵ１０は、たとえばこれらの条件すべてが成立する場合に、エンジン停止命令信号をエンジンＥＣＵ１２に出力する。あるいはこれらの条件のうちいずれかが成立する場合にエンジン停止命令信号をエンジンＥＣＵ１２に出力してもよい。なお、エンジン１４をエコラン制御により停止した場合には、エコランＥＣＵ１０はエンジン１４を停止したことを示すフラグをオンにして保持する。

また、エンジン１４が自動停止した状態で所定の再始動条件の成立により再始動する場合には、エコランＥＣＵ１０はたとえば次のような処理を行う。まず、エコランＥＣＵ１０は、エンジン１４がエコラン制御による停止状態にあるか否かを上述のフラグに基づき判断する。エンジン１４がエコラン制御による停止状態でない場合、エコランＥＣＵ１０は、自動的にエンジン１４を始動することがないよう再始動の処理は行わない。エンジン１４がエコラン制御による停止状態である場合、エコランＥＣＵ１０は、エンジン再始動条件が満たされているか否かを判断する。エンジン再始動条件としてはたとえば、ブレーキペダルの踏み込み量が所定量以下である状態が所定時間継続すること、アクセルペダルの踏み込み量が所定量以上に達したこと、車速が所定値以上に達したこと等が予め設定されている。これらのエンジン再始動条件の全てまたはいずれかが満たされる場合に、エコランＥＣＵ１０は、エンジン再始動命令信号をエンジンＥＣＵ１２に出力する。エンジン再始動条件が満たされない場合には、エンジン停止状態が継続される。

ＥＰＳＥＣＵ２２は、車両のステアリングコラム部に内蔵されているトルクセンサ（図示せず）からのトルク信号と車速信号に基づき、アシスト電流を演算し、電動パワーステアリング装置のパワーステアリングモータ２８に供給する電流を制御することで、アシストトルクを発生させる。これにより、操舵系に操舵補助力が付与され、運転者は小さな力で操舵を行うことができる。

ところで、本実施の形態のＥＰＳＥＣＵ２２は、断線や半導体素子故障などの異常が発生した場合に備えて、フェールセーフ機能を有している。より詳細には、ＥＰＳＥＣＵ２２は、内部回路における所定の位置の電圧を監視しており、この電圧が所定の閾値以下となった場合には、パワーステアリングモータへの電力の供給を中止してマニュアルステアリング状態としたり、ウォーニングランプを点灯させて運転者に異常を知らせたりする。している。

図２は、ＥＰＳＥＣＵ２２の内部回路の一部を示す図である。図２には、バッテリ２４から電力の供給を受ける電源入力部の周辺回路が示されている。図２に示すように、バッテリ２４のプラス端子２４ａは、ＥＰＳＥＣＵ２２の電源入力プラス端子２２ａにワイヤハーネス３０を介して接続されており、バッテリ２４のマイナス端子２４ｂは、ＥＰＳＥＣＵ２２の電源入力マイナス端子２２ｂにワイヤハーネス３１を介して接続されている。電源入力マイナス端子２２ｂは、バッテリ２４内部において接地されている。

ＥＰＳＥＣＵ２２内において、電源入力プラス端子２２ａは、昇圧回路４０に接続されている。昇圧回路４０は、第１コンデンサ４２と、第２コンデンサ５０と、インダクタ４４と、第１ＭＯＳＦＥＴ４６と、第２ＭＯＳＦＥＴ４８と、ダイオード５２とを備える。

電源入力プラス端子２２ａには、第１コンデンサ４２の一端が接続されており、第１コンデンサ４２の他端は接地されている。また、電源入力プラス端子２２ａには、インダクタ４４の一端にも接続されている。インダクタ４４の他端は、第１ＭＯＳＦＥＴ４６のドレインが接続されており、第１ＭＯＳＦＥＴ４６のソースは、接地されている。また、インダクタ４４の他端は、ダイオード５２のカソードに接続されており、ダイオード５２のアノードは、５Ｖの定電圧源に接続されている。また、インダクタ４４の他端は、第２ＭＯＳＦＥＴ４８のソースに接続されており、第２ＭＯＳＦＥＴ４８のドレインは、後段のインバータ回路に接続されている。また、第２ＭＯＳＦＥＴ４８のドレインは、第２コンデンサ５０の一端に接続されており、第２コンデンサ５０の他端は、接地されている。このように構成された昇圧回路４０は、電源入力プラス端子２２ａにたとえば１２Ｖの電圧が入力された場合、たとえば３３Ｖ程度に昇圧して、後段のインバータ回路に供給する。

ＥＰＳＥＣＵ２２は、自身に異常が発生したか否かを判定する異常判定部３２を備える。異常判定部３２は、昇圧回路４０におけるインダクタ４４、第１ＭＯＳＦＥＴ４６のドレイン、ダイオード５２のカソードおよび第２ＭＯＳＦＥＴ４８のソースが接続されたＡ点の電圧を監視している。そして、Ａ点の電圧が所定の閾値電圧以下である場合に、ＥＰＳＥＣＵ２２に異常が発生したと判定する。異常判定部３２は、所定の閾値電圧を設定する閾値電圧設定部、閾値電圧とＡ点の電圧を比較する電圧比較部を含む。異常判定部３２により異常が発生したと判定された場合、ＥＰＳＥＣＵ２２は、安定して電動パワーステアリング制御装置を駆動できない虞があるので、パワーステアリングモータ２８への電力の供給を停止する。

ここで、本実施の形態に係る車両制御装置１００では、上述したようにエコラン制御が行われる。エコラン制御によりエンジンが再始動される場合、スタータモータ２６に大きな電力が消費されるので、バッテリ２４からＥＰＳＥＣＵ２２への供給電圧が低下してしまう。これによって、Ａ点の電圧が閾値以下となり、ＥＰＳＥＣＵ２２に断線等の異常が発生していないにもかかわらず、異常が発生したと誤判定してしまうおそれがある。異常の誤判定が生じた場合、パワーステアリングモータ２８への電力の供給が停止され、電動パワーステアリング装置を起動できないので、操舵に大きな力を要し、運転者に不快感を与えてしまう。

以下、具体的な数値に基づいて異常の誤判定を説明する。ここでは、通常時におけるバッテリ２４の最低電圧を１１Ｖとし、バッテリ２４の内部抵抗を２０ｍΩとし、ワイヤハーネス３０、３１の配線抵抗を２２ｍΩとし、ＥＰＳＥＣＵ２２の引き込み電流の最大値を６０Ａとする。なお、ここでいう通常時とは、エコラン制御中ではなく、エンジン１４が駆動されている状態をいう。エンジン１４が駆動されている場合、エンジン１４に設けられたオルタネータ（図示せず）が回転しているので、バッテリ２４の電圧が大きく変動することはない。

通常時において、ＥＰＳＥＣＵ２２のＡ点の最低電圧ＶＡｍｉｎは、以下のように８．３６Ｖとなる。
ＶＡｍｉｎ＝１１−６０×（０．０２＋０．０２２）＝８．３６Ｖ
また、電源入力プラス端子２２ａがオープン状態となった場合、Ａ点の電圧は、５Ｖからダイオード５２による電圧降下分の０．７Ｖを差し引いた４．３Ｖ程度となる。また、第１ＭＯＳＦＥＴ４６が故障した場合は、Ａ点電位は、接地電位（約０Ｖ）となる。従って、異常を判定する閾値電圧を、４．３Ｖと８．３６Ｖの間のたとえば５Ｖに設定すれば、異常を判定できることになる。

次に、エコラン制御によるエンジン再始動時のＡ点電圧について検討する。エコラン制御中においては、オルタネータは停止しているので、エンジン１４を再始動させるためにスタータモータ２６に大きな電力を供給することにより、バッテリ２４の出力電圧は低下する。ここでは、エンジン再始動により、７．２Ｖまでバッテリ２４の最低電圧が低下するとする。この場合、ＥＰＳＥＣＵ２２のＡ点の最低電圧ＶＡｍｉｎは、以下のように４．５６Ｖとなる。
ＶＡｍｉｎ＝７．２−６０×（０．０２＋０．０２２）＝４．５６Ｖ
従って、エコラン制御中にエンジン１４を再始動させた場合、ＶＡｍｉｎが異常を判定する閾値である５Ｖ以下となるため、ＥＰＳＥＣＵ２２は、異常が発生したと誤判定をしてしまう。

そこで、本実施の形態では、異常判定部３２は、エコランＥＣＵ１０がエコラン制御を実行中に、エコランＥＣＵ１０がエンジン１４の再始動を行っていることを検知したときには、異常を判定するための閾値電圧を、通常時の所定の第１閾値電圧から、供給電圧の降下を考慮した所定の第２閾値電圧に変更する。たとえば具体的には、異常判定部３２は、エコランＥＣＵ１０がエコラン制御を実行中に、エコランＥＣＵ１０からエンジンＥＣＵ１２にエンジン再始動命令信号が出力された場合には、閾値電圧を上述の第１閾値電圧＝５Ｖから、第１閾値電圧よりも低い値、たとえば４．５６Ｖと４．３Ｖの間の第２閾値電圧＝４．４Ｖに変更する。これにより、エコラン制御中にエンジン１４が再始動された場合であっても、異常の誤判定の発生が防止され、エコラン制御中であっても電動パワーステアリング装置を起動することができる。第２閾値電圧は、ＥＰＳＥＣＵ２２の回路構成などに応じて、供給電圧が低下したときに異常の誤判定が生じないよう、適宜実験やシミュレーションにより定めればよい。

図３は、本実施の形態に係る異常判定部３２の処理を説明するためのフローチャートである。この処理は、所定の周期で実行される。

処理が開始されると、まずＥＰＳＥＣＵ２２の異常判定部３２は、エコランＥＣＵ１０からエコラン制御モードを受信する（Ｓ１０）。このエコラン制御モードは、エンジンＥＣＵ１２から受信したエンジンの動作状態を示す各種信号に基づいて、以下の信号１から信号４のいずれかを選択してエコランＥＣＵ１０から異常判定部３２に送信されるものである。
信号１：エンジンオン状態
信号２：フューエルカット実行中
信号３：エコラン制御によるエンジン停止状態
信号４：エンジン再始動中

異常判定部３２は、エコランＥＣＵ１０から受信したエコラン制御モードに基づいて、エコラン制御中であるか否か判定する（Ｓ１２）。具体的には、異常判定部３２は、信号１を受信した場合にはエコラン制御中ではないと判定し、信号２〜４を受信した場合にはエコラン制御中であると判定する。

エコラン制御中でないと判定した場合（Ｓ１２のＮ）、異常判定部３２は、異常を判定するための閾値電圧を通常時の第１閾値電圧に設定する（Ｓ１４）。

一方、エコラン制御中であると判定した場合（Ｓ１２のＹ）、異常判定部３２は、受信したエコラン制御モードに基づいて、エンジン１４が再始動中であるか否かを判定する（Ｓ１６）。具体的には、異常判定部３２は、信号２または３を受信した場合にはエンジン１４が再始動中ではないと判定し、信号４を受信した場合にはエンジン１４が再始動中であると判定する。

エンジン１４が再始動中ではないと判定した場合（Ｓ１６のＮ）、異常判定部３２は、閾値電圧を通常時の第１閾値電圧に設定する（Ｓ２０）。一方、エンジンが再始動中であると判定した場合（Ｓ１６のＹ）、異常判定部３２は、閾値電圧を供給電圧の降下を考慮した第２閾値電圧に設定する（Ｓ１８）。これにより、ＥＰＳＥＣＵ２２における異常の誤判定が防止される。

以上、実施の形態をもとに本発明を説明した。これらの実施形態は例示であり、各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

上述の実施の形態では、エコランＥＣＵ１０がエコラン制御を実行中に、エコランＥＣＵ１０がエンジン１４の再始動を行っていることを検知したときに、異常を判定するための閾値電圧を変更するよう構成したが、本発明の実施の形態はこれに限られず、エコランＥＣＵ１０がエコラン制御を実行中に、ＥＰＳＥＣＵ２２に供給される電圧が低下することを検知したときに、閾値電圧を変更するよう構成されていればよい。たとえば、異常判定部３２は、パワーウィンドウやエアコンの制御装置と情報をやり取りし、パワーウィンドウやエアコンが動作された場合には、閾値電圧を変更するよう構成してもよい。これにより、エコラン制御中に大きな電力を消費する補機が起動されてＥＰＳＥＣＵ２２に供給される電圧が低下した場合であっても、異常の誤判定を防止することができる。

本発明の実施の形態に係る車両制御装置を示すブロック図である。 ＥＰＳＥＣＵの内部回路の一部を示す図である。 本実施の形態に係る異常判定部の処理を説明するためのフローチャートである。

符号の説明

１０ エコランＥＣＵ、 １２ エンジンＥＣＵ、 １４ エンジン、 １６ ＡＢＳＥＣＵ、 ２２ ＥＰＳＥＣＵ、 ２４ バッテリ、 ２６ スタータモータ、 ２８ パワーステアリングモータ、 ４０ 昇圧回路、 ３２ 異常判定部、 １００ 車両制御装置。

Claims (2)

1. 所定の停止条件が満たされた場合にエンジンを一時的に停止させるエコラン制御を実行するエコラン制御部と、
   モータを駆動することにより操舵系に操舵補助力を付与する電動パワーステアリング制御部と、
   前記電動パワーステアリング制御部の内部回路における所定の位置の電圧を監視し、該電圧が所定の閾値電圧以下である場合に、前記電動パワーステアリング制御部に異常が発生したと判定する異常判定部と、
   を備え、
   前記異常判定部は、前記エコラン制御部がエコラン制御を実行中に、前記電動パワーステアリング制御部に供給される電圧が低下することを検知したときには、異常を判定するための前記閾値電圧を、通常時の所定の第１閾値電圧から、供給電圧の降下を考慮した所定の第２閾値電圧に変更することを特徴とする車両制御装置。
2. 前記異常判定部は、前記エコラン制御部がエコラン制御を実行中に、前記エコラン制御部がエンジンの再始動を行っていることを検知したときには、異常を判定するための前記閾値電圧を、通常時の所定の第１閾値電圧から、供給電圧の降下を考慮した所定の第２閾値電圧に変更することを特徴とする請求項１に記載の車両制御装置。

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