JP2013141085A - 車両用電子制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】制御に使用されるセンサ値とエンジン回転数のデータとの時間的なずれを小さくすることができる、車両用電子制御装置を提供する。
【解決手段】演算周期Ｔｅｎｇと送信周期Ｔｃａｎとの大小関係に基づいて、最大遅延時間ｍａｘ（Ｔｅｎｇ，Ｔｃａｎ）が求められる。その後、時刻Ｔ２から最大遅延時間ｍａｘ（Ｔｅｎｇ，Ｔｃａｎ）の１／２の時間Ｔｄｌｙだけ過去に遡った時刻Ｔ３に演算されたタービン回転数が取得される。そして、その時刻Ｔ３に演算されたタービン回転数と時刻Ｔ２に受信されたエンジン回転数のデータに基づいて、トルクコンバータ３のロックアップクラッチの締結および切断のタイミングが判断される。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両用電子制御装置に関する。

車両には、エンジンや自動変速機などの各部を制御するための複数の電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）が搭載されている。各電子制御ユニットは、バスによって相互に通信可能に接続され、これにより、車載ネットワークが構築されている。車載ネットワークの通信プロトコルとしては、たとえば、ＣＡＮ（Controller Area Network）通信プロトコルが広く採用されている。

たとえば、エンジンを制御するエンジンＥＣＵ（ＥＦＩ−ＥＣＵ）では、クランク角センサからエンジンのクランクシャフトの回転に同期して出力されるパルス信号を受け、そのパルス信号に基づいて、エンジンの回転数が演算される。そして、エンジンＥＣＵは、そのエンジン回転数に基づいて、エンジンの駆動を制御し、また、エンジン回転数のデータをバス（ＣＡＮバス）に送信する。これにより、バスに接続された他の電子制御ユニットは、エンジン回転数を取得することができ、エンジン回転数を利用した制御を実行することができる。

電子制御ユニットからバスには、一定の送信周期でエンジン回転数などのデータが送信される。そして、各電子制御ユニットは、一定の受信周期または任意のタイミングでバスからデータを受信する。

特開２００７−２２８３３８号公報

その一方で、電子制御ユニットには、電子制御ユニットに接続されたセンサからセンサ信号が入力される。このセンサ信号の入力とバスからのデータの受信とは、互いに同期していない。そのため、センサ信号から取得（演算）されるデータの取得タイミングとバスからのデータの受信タイミングとにずれが生じる。

このタイミングのずれは、電子制御ユニットによる制御に影響を及ぼすことがある。

たとえば、自動変速機を制御する変速機ＥＣＵ（ＥＡＴ−ＥＣＵ）は、エンジンの回転数とトルクコンバータのタービンの回転数とが一致すると、トルクコンバータの入力軸とタービンとが一体的に回転するように、ロックアップクラッチを締結させる。ロックアップクラッチの締結および切断の判断のために、変速機ＥＣＵには、タービンの回転に同期してパルス信号を出力するタービン回転数センサが接続されており、このタービン回転数センサからパルス信号が入力される。変速機ＥＣＵは、タービン回転数センサから入力されるパルス信号に基づいて、タービンの回転数を取得（演算）する。ところが、タービンの回転数の取得タイミングとバスからのエンジン回転数のデータの受信タイミングとにずれがあると、変速機ＥＣＵは、ロックアップクラッチの締結および切断の要否を正確に判断することができない。

本発明の目的は、制御に使用されるセンサ値とエンジン回転数のデータとの時間的なずれを小さくすることができる、車両用電子制御装置を提供することである。

前記の目的を達成するため、本発明に係る車両用電子制御装置は、車載ネットワークを構成するバスに接続され、前記バスに一定周期で送信されるエンジン回転数のデータを受信する。また、前記車両用電子制御装置には、センサが接続されている。そして、前記車両用電子制御装置は、センサから受信したパルス信号に基づいて、センサ値を取得するセンサ値取得手段と、前記センサ値取得手段によって取得されたセンサ値を記憶する記憶手段と、前記バスから受信したエンジン回転数のデータに基づいて、当該データが生成されたタイミングに対する当該データが前記バスに送信されたタイミングの遅延時間を演算する遅延時間演算手段と、前記遅延時間演算手段によって演算された遅延時間の範囲内で、前記バスからエンジン回転数のデータを受信した時点よりも過去に取得されたセンサ値を前記記憶手段から読み出して、当該センサ値および当該受信されたデータを制御に使用する制御手段とを含む。

車両用電子制御装置では、センサから受信したパルス信号に基づいて、センサ値が取得される。この取得されたセンサ値は、記憶手段に記憶される。また、車両用電子制御装置では、バスから受信したエンジン回転数のデータに基づいて、当該データが生成されたタイミングに対する当該データがバスに送信されたタイミングの遅延時間が演算される。そして、その遅延時間の範囲内で、バスからエンジン回転数のデータを受信した時点よりも過去に取得されたセンサ値が記憶手段から読み出されて、当該センサ値および当該受信されたデータが制御に使用される。

これにより、制御に使用されるセンサ値とエンジン回転数のデータとの時間的なずれ（センサ値が取得されたタイミングとエンジン回転数のデータが生成（演算）されたタイミングとのずれ）を小さくすることができる。その結果、センサ値およびエンジン回転数のデータを用いた良好な制御を行うことができる。

また、センサ値と時間的なずれの小さいエンジン回転数が得られるので、エンジンに付随して設けられたクランク角センサから出力されるパルス信号を直接に受信して、エンジン回転数を演算する必要がない。そのため、クランク角センサからのパルス信号の受信およびエンジン回転数の演算に必要な構成が不要である。よって、コストの低減を図ることができる。

本発明によれば、制御に使用されるセンサ値とエンジン回転数のデータとの時間的なずれを小さくすることができる。そして、その時間的なずれの小さいセンサ値およびエンジン回転数のデータを用いて、良好な制御を行うことができる。

図１は、本発明の一実施形態に係る変速機ＥＣＵが搭載された車両の要部構成を示すブロック図である。 図２は、エンジン回転数の演算タイミングおよび送信タイミングを示すタイミングチャートである。 図３は、演算周期、送信周期および最大遅延時間の関係を示すグラフである。 図４は、エンジン回転数の演算タイミングおよび送信タイミングを示すタイミングチャートであり、演算周期が送信周期よりも長い場合に生じ得る不具合について説明するための図である。 図５は、タービン回転数の読出しタイミングを決定する処理の流れを示すフローチャートである。

以下では、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る変速機ＥＣＵが搭載された車両の要部構成を示すブロック図である。

車両１には、エンジン２が駆動源として搭載されている。

エンジン２の出力は、トルクコンバータ３および自動変速機４を介して、車両１の駆動輪に伝達される。

トルクコンバータ３は、ロックアップクラッチ付のトルクコンバータである。

自動変速機４は、たとえば、無段変速機（ＣＶＴ：Continuously
Variable Transmission）である。

車両１には、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭからなるマイクロコンピュータを含む構成のエンジンＥＣＵ（ＥＦＩ−ＥＣＵ）５および変速機ＥＣＵ（ＥＡＴ−ＥＣＵ）６が備えられている。エンジンＥＣＵ５および変速機ＥＣＵ６は、車載ネットワークを構成するバス７により、相互に通信可能に接続されている。

また、車両１には、エンジン２のクランクシャフトの回転に同期してパルス信号を出力するクランク角センサ８と、トルクコンバータ３のタービン３１の回転に同期してパルス信号を出力するタービン回転センサ９とが備えられている。

エンジンＥＣＵ５には、クランク角センサ８が電気的に接続されている。クランク角センサ８が出力するパルス信号は、センサ信号線１０を介して、エンジンＥＣＵ５に入力されるようになっている。

エンジンＥＣＵ５は、プログラム処理によってソフトウエア的に実現される機能処理部として、エンジン２の回転数を演算するエンジン回転数演算部５１を備えている。エンジン回転数演算部５１は、クランク角センサ８からのパルス信号に基づいて、エンジン２のクランクシャフトが一定角度回転する度に、エンジン２の回転数（以下「エンジン回転数」という。）を演算する。たとえば、エンジン２が４気筒エンジンである場合は、クランクシャフトが１８０°回転する度に、エンジン回転数演算部５１は、エンジン回転数を演算する。また、エンジン２が３気筒エンジンである場合は、クランクシャフトが２４０°回転する度に、エンジン回転数演算部５１は、エンジン回転数を演算する。

そして、エンジンＥＣＵ５は、エンジン回転数に基づいて、エンジン２の駆動（たとえば、燃料噴射量や燃料噴射タイミングなど）を制御する。また、エンジンＥＣＵ５は、エンジン回転数のデータを一定の送信周期Ｔｃａｎでバス７に送信する。

変速機ＥＣＵ６は、バス７からエンジン回転数のデータを受信するエンジン回転数受信部６１を備えている。

また、変速機ＥＣＵ６は、プログラム処理によってソフトウエア的に実現される機能処理部として、トルクコンバータ３のタービン３１の回転数を演算するタービン回転数演算部６２を備えている。タービン回転数演算部６２は、タービン回転センサ９からのパルス信号に基づいて、一定の演算周期（たとえば、４ｍｓｅｃ）で、タービン３１の回転数（以下「タービン回転数」という。）を演算する。タービン回転数演算部６２によって演算されたタービン回転数は、ＲＡＭ内に設けられたタービン回転数記憶部６３に時系列で記憶される。

さらに、変速機ＥＣＵ６は、クラッチ制御部６４を備えている。クラッチ制御部６４は、エンジン回転数受信部６１によって受信されるエンジン回転数のデータとタービン回転数記憶部６３に記憶されているタービン回転数とに基づいて、トルクコンバータ３のロックアップクラッチの締結および切断のタイミングを判断する。そして、クラッチ制御部６４は、その判断に基づいて、ロックアップクラッチを締結し、また、ロックアップクラッチを切断する。

図２は、エンジン回転数の演算タイミングおよび送信タイミングを示すタイミングチャートである。

クラッチ制御部６４は、エンジン回転数受信部６１によって受信されたエンジン回転数のデータに基づいて、そのデータの演算タイミングに対する送信タイミングの最大遅延時間を演算する。その後、クラッチ制御部６４は、その最大遅延時間の範囲内で、エンジン回転数受信部６１によってエンジン回転数のデータを受信した時点よりも過去に取得されたタービン回転数をタービン回転数記憶部６３から読み出す。そして、クラッチ制御部６４は、そのタービン回転数およびエンジン回転数のデータに基づいて、トルクコンバータ３のロックアップクラッチの締結および切断のタイミングを判断し、ロックアップクラッチの締結／切断を制御する。

以下、クラッチ制御部６４による処理を具体的に説明する。

エンジンＥＣＵ５では、エンジン回転数演算部５１によって、エンジン２のクランクシャフトが１８０°回転する時間間隔（周期）Ｔｅｎｇでエンジン回転数が演算されている。その演算周期Ｔｅｎｇは、次式から求めることができる。次式中、ｍは、エンジンの気筒数であり、ｎは、エンジン回転数である。

Ｔｅｎｇ＝６００００（ｍｓｅｃ）／ｎ（ｒｐｍ）×７２０／３６０／ｍ

一方、エンジンＥＣＵ５からバス７には、エンジン回転数のデータが一定の送信周期Ｔｃａｎ（たとえば、１６ｍｓｅｃ）で送信される。

そのため、エンジンＥＣＵ５でエンジン回転数が演算（エンジン回転数のデータが生成）されるタイミングである演算タイミングと、そのエンジン回転数のデータがエンジンＥＣＵ５からバス７に送信されるタイミングである送信タイミング（エンジン回転数受信部６１によってエンジン回転数のデータが受信されるタイミング）とにずれが生じる。

たとえば、図２に示されるように、時刻Ｔ１で演算されたエンジン回転数は、時刻Ｔ１から遅れた時刻Ｔ２でエンジンＥＣＵ５からバス７に送信される。

そのため、時刻Ｔ２でエンジン回転数受信部６１によって受信されたエンジン回転数のデータと時刻Ｔ２でタービン回転数演算部６２によって演算されたタービン回転数とが一致しても、時間Ｔ１−Ｔ２が経過する間にエンジン回転数が変動し、時刻Ｔ２で実際のエンジン回転数とタービン回転数とが異なっている場合がある。

演算タイミングに対して送信タイミングが最大限で遅延する時間（最大遅延時間）は、演算周期Ｔｅｎｇと送信周期Ｔｃａｎとの大小関係によって異なる。エンジン回転数が相対的に低く、演算周期Ｔｅｎｇが送信周期Ｔｃａｎよりも長い場合、送信タイミングは、演算タイミングに対して、最大で送信周期Ｔｃａｎの１周期分遅延する。一方、エンジン回転数が相対的に高く、演算周期Ｔｅｎｇが送信周期Ｔｃａｎ以下である場合、送信タイミングは、演算タイミングに対して、最大で演算周期Ｔｅｎｇの１周期分遅延する。すなわち、最大遅延時間は、図３に示されるように、送信周期Ｔｃａｎ以下かつ演算周期Ｔｅｎｇ以下の条件を満たす範囲で最大の時間となる。

クラッチ制御部６４は、タービン回転数記憶部６３からタービン回転数を読み出すために、まず、演算周期Ｔｅｎｇと送信周期Ｔｃａｎとの大小関係に基づいて、最大遅延時間ｍａｘ（Ｔｅｎｇ，Ｔｃａｎ）を求める。その後、クラッチ制御部６４は、時刻Ｔ２から最大遅延時間ｍａｘ（Ｔｅｎｇ，Ｔｃａｎ）の１／２の時間Ｔｄｌｙだけ過去に遡った時刻Ｔ３に演算されたタービン回転数を特定し、その特定したタービン回転数をタービン回転数記憶部６３から読み出す。そして、クラッチ制御部６４は、その時刻Ｔ３に演算されたタービン回転数と時刻Ｔ２に受信されたエンジン回転数のデータに基づいて、トルクコンバータ３のロックアップクラッチの締結および切断のタイミングを判断し、ロックアップクラッチの締結／切断を制御する。

これにより、制御に使用されるタービン回転数とエンジン回転数のデータとの時間的なずれ（タービン回転数が演算されたタイミングＴ３とエンジン回転数のデータが演算されたタイミングＴ１との時間差）を小さくすることができる。その結果、タービン回転数およびエンジン回転数を用いた良好な制御を実現することができる。

また、タービン回転数と時間的なずれの小さいエンジン回転数が得られるので、変速機ＥＣＵ６において、エンジン２に付随して設けられたクランク角センサ８から出力されるパルス信号を直接に受信して、エンジン回転数を演算する必要がない。そのため、変速機ＥＣＵ６によるクランク角センサ８からのパルス信号の受信およびエンジン回転数の演算に必要な構成が不要である。よって、コストの低減を図ることができる。

図４は、エンジン回転数の演算タイミングおよび送信タイミングを示すタイミングチャートであり、演算周期Ｔｅｎｇが送信周期Ｔｃａｎよりも長い場合に生じ得る不具合について説明するための図である。

エンジン回転数が低く、演算周期Ｔｅｎｇが送信周期Ｔｃａｎよりも長い場合、エンジンＥＣＵ５からバス７に、同一のエンジン回転数のデータが複数回連続して送信される。この場合に、エンジン回転数受信部６１によってエンジン回転数が受信される度に、前述の手法によってタービン回転数記憶部６３からタービン回転数が読み出されると、そのタービン回転数とエンジン回転数のデータとの時間的なずれが大きくなる場合がある。

すなわち、図４に示されるように、時刻Ｔ１１で演算されたエンジン回転数のデータが時刻Ｔ１２でエンジン回転数受信部６１に受信されると、その時刻Ｔ１２から時間Ｔｄｌｙだけ遡った時刻Ｔ１３に演算されたタービン回転数がタービン回転数記憶部６３から読み出される。その後、時刻Ｔ１４でエンジン回転数受信部６２に受信されるエンジン回転数のデータは、時刻Ｔ１１で演算されたエンジン回転数のデータと同一である。この場合に、時刻Ｔ１４から時間Ｔｄｌｙだけ遡った時刻Ｔ１５に演算されたタービン回転数がタービン回転数記憶部６３から読み出されると、時刻Ｔ１１で演算されたエンジン回転数のデータと時刻Ｔ１５に演算されたタービン回転数との間には、時間的な大きいずれ（Ｔ１１−Ｔ１５）が生じる。

そこで、クラッチ制御部６４により、タービン回転数記憶部６３からタービン回転数を読み出すか否かを決定するために、図５に示される処理が実行されることが好ましい。

図５に示される処理では、まず、エンジン回転数のデータがエンジン回転数受信部６１に受信されたか否かが判断される（ステップＳ１）。

エンジン回転数のデータがエンジン回転数受信部６１に受信されると（ステップＳ１のＹＥＳ）、その受信されたエンジン回転数のデータが前回に受信されたエンジン回転数のデータから変化しているか否かが調べられる（ステップＳ２）。

エンジン回転数のデータが変化している場合には（ステップＳ２のＹＥＳ）、前述の手法により、タービン回転数記憶部６３からタービン回転数が読み出される（ステップＳ３）。

一方、エンジン回転数のデータが変化していない場合、つまり同一のエンジン回転数のデータが受信された場合であっても（ステップＳ２のＮＯ）、エンジン回転数のデータの前回の変化から演算周期Ｔｅｎｇ以上の時間が経過している場合には（ステップＳ４のＹＥＳ）、前述の手法により、タービン回転数記憶部６３からタービン回転数が読み出される（ステップＳ３）。エンジン回転数のデータの前回の変化から演算周期Ｔｅｎｇ以上の時間が経過していない場合には（ステップＳ４のＮＯ）、タービン回転数記憶部６３からのタービン回転数の読出しは行われない。

また、エンジン回転数のデータが送信周期Ｔｃａｎの１．５倍以上の時間にわたってエンジン回転数受信部６１に受信されていない場合には（ステップＳ５のＹＥＳ）、その時点から時間Ｔｄｌｙだけ遡った時刻に演算されたタービン回転数がタービン回転数記憶部６３から読み出される（ステップＳ３）。これにより、タービン回転数がタービン回転数記憶部６３に長時間にわたって記憶され続けることを防止でき、タービン回転数記憶部６３の記憶容量が少なくなることを防止できる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、他の形態で実施することもできる。

たとえば、タービン回転センサ９をセンサの一例として取り上げ、タービン回転数がセンサ値として取得される場合を例にとったが、センサは、エンジン回転数と同期して取得されることが好ましいセンサ値の検出に用いられるパルス信号を出力するセンサであれば、タービン回転センサ９に限らない。

また、車両用電子制御装置の一例として、変速機ＥＣＵ６を取り上げたが、本発明は、車両１に搭載されている他のＥＣＵに広く適用することができる。

その他、前述の構成には、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

１ 車両
７ バス
６ 変速機ＥＣＵ（車両用電子制御装置）
９ タービン回転センサ（センサ）
６２ タービン回転数演算部（センサ値取得手段）
６３ タービン回転数記憶部（記憶手段）
６４ クラッチ制御部（遅延時間演算手段、制御手段）

Claims (1)

1. 車載ネットワークを構成するバスに接続され、前記バスに一定周期で送信されるエンジン回転数のデータを受信する電子制御装置であって、
   センサから受信したパルス信号に基づいて、センサ値を取得するセンサ値取得手段と、
   前記センサ値取得手段によって取得されたセンサ値を記憶する記憶手段と、
   前記バスから受信したエンジン回転数のデータに基づいて、当該データが生成されたタイミングに対する当該データが前記バスに送信されたタイミングの遅延時間を演算する遅延時間演算手段と、
   前記遅延時間演算手段によって演算された遅延時間の範囲内で、前記バスからエンジン回転数のデータを受信した時点よりも過去に取得されたセンサ値を前記記憶手段から読み出して、当該センサ値および当該受信されたデータを制御に使用する制御手段とを含む、車両用電子制御装置。

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