JP2016062312A

JP2016062312A - 車載電子システム

Info

Publication number: JP2016062312A
Application number: JP2014189893A
Authority: JP
Inventors: 宏太佐多; Kota Sata; 渡邊　智; Satoshi Watanabe; 智渡邊; 加古　純一; Junichi Kako; 純一加古
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2014-09-18
Filing date: 2014-09-18
Publication date: 2016-04-25

Abstract

【課題】車両全体での総電力量を考慮してコアの駆動個数および駆動周波数を設定する車載電子システムを提供する。
【解決手段】エンジンＥＣＵは、駆動周波数可変のコアが複数搭載されたマルチコアプロセッサを備えている。エンジンＥＣＵは、車両の加速状態と、当該加速状態に応じて決定される制御目的とに基づいて、車両全体の総電力量の目標値を設定し、この目標値にできる限り早く到達するように、フィードバック制御によってコアの駆動個数や駆動周波数を調整する。
【選択図】図６

Description

本発明は車載電子システムに関し、特に、複数のコアが搭載されたマルチコアプロセッサを用いる車載電子システムに関する。

従来、例えば特許文献１には、複数のコアが搭載されたマルチコアプロセッサを用いる車載電子システムにおいて、各コアの駆動周波数に一定の位相のずれを持たせて時系列で変動させると共に、全てのコアの駆動に起因した消費電力を一定にするように各コアの駆動周波数の合計を変化させる技術が開示されている。

特開２０１１−１５９１２９号公報

ところで、近年の車両制御系の複雑化および電子化に伴い、車両での消費電力量は増加傾向にある。従って、マルチコアプロセッサを用いる場合においては、車両全体での総電力量を考慮してコアの駆動個数および駆動周波数を設定することが望ましい。しかし、このような観点でコアの駆動個数および駆動周波数を設定する手法については、特許文献１をはじめとする各種文献において開示されていないことから開発の余地がある。

本発明は、上述のような課題に鑑みなされたものである。すなわち、車両全体での総電力量を考慮してコアの駆動個数および駆動周波数を設定する車載電子システムを提供することを目的とする。

本発明は、車載電子システムであって、
車両の加速状態と、前記加速状態に応じて決定される制御目的とに基づいて、前記車両で消費される電力量と前記車両へ供給される電力量の収支として表される総電力量の目標値を設定する目標値設定手段と、
前記目標値に追従するようにマルチコアプロセッサを構成する複数のコアの駆動個数および駆動周波数を設定するコア設定手段と、を備え、
前記目標値設定手段は、前記加速状態が所定の急減速状態にある場合において、前記車両の制御を精密に行う目的があるとき、または、減速トルクを稼ぐ制御を行う目的があるときには、前記加速状態が所定の通常加速状態にある場合に比べて前記目標値を増加させ、前記加速状態が所定の急加速状態にある場合において、ドライバビリティを改善させる制御を行う目的があるときには、前記加速状態が前記所定の通常加速状態にある場合に比べて前記目標値を減少させることを特徴とする。

本発明によれば、車両の加速状態と、この加速状態に応じて決定される制御目的とに基づいて、当該車両で消費される電力量と当該車両へ供給される電力量の収支として表される総電力量の目標値を設定する目標値を設定し、この目標値に追従するようにマルチコアプロセッサを構成する複数のコアの駆動個数および駆動周波数を設定することができる。つまり、車両全体での総電力量を考慮して、コアの駆動個数及び駆動周波数を設定できる。

実施の形態の車載電子システムのブロック図を示している。車両の加速状態を説明する図である。コアの駆動個数および駆動周波数の参考設定例を示した図である。コアの駆動個数および駆動周波数の参考設定例を示した図である。車載電子システムの入力（総電力量の目標値）に基づいてコアの駆動個数を増減した場合における出力（総電力量）の推移を示した図である。コアの駆動個数および駆動周波数の参考設定例を示した図である。総電力量フィードバック制御を実行した場合のコアの駆動個数の推移を示した図である。車両全体の総電力量の目標値に応じて採用するコントローラを切り替える参考例を示した図である。

以下、本発明の実施の形態の車載電子システムについて図を用いながら説明する。

図１は、本実施の形態の車載電子システムのブロック図を示している。この車載電子システム１０は、エンジンＥＣＵ（ＥＮＧＥＣＵ）１２と、外部ＥＣＵ１４，１６とを備えている。エンジンＥＣＵ１２は、駆動周波数可変のコアが複数搭載されたマルチコアプロセッサを備えている。図示は省略するが、各コアはキャッシュ付きのＣＰＵとローカルメモリとを備え、コア同士はバスで接続されている。ローカルメモリには、ＣＰＵで実行される各種のプログラムとそのプログラムの実行時に使用される各種のデータが記憶されている。また、バスにはコア間で共有されるキャッシュも接続されている。外部ＥＣＵ１４，１６は１つのコアが搭載されたシングルコアプロセッサを備えているが、エンジンＥＣＵ１２同様のマルチコアプロセッサを備えていてもよい。

エンジンＥＣＵ１２には、バッテリ１８、オルタネータ２０および電気負荷２２が電気的に接続されている。バッテリ１８は、定格電圧の二次電池により構成され、オルタネータ２０が発電した電力を蓄電する。オルタネータ２０は、周知のオルタネータ同様、３相ステータコイル、フィールドコイル、電圧調整器、整流器等を備えており、エンジンの駆動力によって発電してエンジンＥＣＵ１２、バッテリ１８や電気負荷２２に給電する。オルタネータ２０からの電力は、外部ＥＣＵ１４，１６やこれらに電気的に接続された電気負荷２４，２６やランプ２８、オーディオ３０等の各種電気負荷にも給電される。電気負荷２２，２４，２６は、ワイパー、ＥＰＳ（電源パワーステアリング）、ＶＧＲＳ（ギヤ比可変ステアリング）等の電子機器であり、バッテリ１８に充電された電力またはオルタネータ２０の発電により供給される電力により作動する。

エンジンＥＣＵ１２は、車両の加速状態と、当該加速状態に応じて決定される制御目的とに基づいて、車両全体の総電力量の目標値を設定し、この目標値にできる限り早く到達するように、フィードバック制御によってコアの駆動個数や駆動周波数を調整する。ここで、車両全体の総電力量は、電気負荷２２，２４，２６、ランプ２８およびオーディオ３０での消費電力量の合計として求められる総消費電力量と、バッテリ１８の充電量およびオルタネータ２０での発電量の合計として求められる総電力供給量との収支として求められるものである。

図２は、車両の加速状態を説明する図である。図２の右側は車両が急減速状態にある場合（以下「急減速時」ともいう。）を示し、同図の左側は車両が急加速状態にある場合（以下「急加速時」ともいう。）を示している。（１）急減速時であって、例えば減速失火対策制御といった制御を精密に行う目的があるときには、車両全体の総電力量の目標値を、車両が通常加速状態にある場合（以下「通常加速時」ともいう。）に比べて増加させる。また、この目標値にできる限り早く到達するように、コアの駆動周波数を通常加速時に比べて高くする。コアの駆動周波数を高くできなければ、コアの駆動周波数は通常加速時のままとし、コアの駆動個数を通常加速時に比べて減らす。コアの駆動周波数を通常加速時に比べて高くし、同時に、コアの駆動個数を通常加速時に比べて減らしてもよい。これにより、減速時の制御を精密化できる。また、コアの駆動周波数の増加を一時的なものに留めることができるので、最も問題になる熱の問題も回避できる。

或いは、（２）急減速時であって、減速トルクを稼ぐ制御を行う目的があるときには、車両全体の総電力量の目標値を、通常加速時に比べて増加させる。また、この目標値にできる限り早く到達するように、コアの駆動周波数を通常加速時に比べて高くする。コアの駆動周波数を高くできなければ、コアの駆動周波数は通常加速時のままとし、コアの駆動個数を通常加速時に比べて減らす。コアの駆動周波数を通常加速時に比べて高くし、同時に、コアの駆動個数を通常加速時に比べて減らしてもよい。これにより、消費電力量を大きくして、停止距離を削減することができる他、ブレーキを保護して長寿命化できる。

或いは、（３）急加速時であって、ドライバビリティを改善させる制御を行う目的があるときには、車両全体の総電力量の目標値を、通常加速時に比べて減少させる。また、この目標値にできる限り早く到達するように、コアの駆動周波数を通常加速時に比べて低くする。コアの駆動周波数を低くできなければ、コアの駆動周波数は通常加速時のままとし、コアの駆動個数を通常加速時に比べて増やす。コアの駆動周波数を通常加速時に比べて低くし、同時に、コアの駆動個数を通常加速時に比べて増やしてもよい。これにより、オルタネータ２０の負荷を減らして、０〜４００ｍの必要秒数や、トルク感など、加速に関わるものを向上させることができる。

なお、車両の加速状態については、エンジン回転速度の変化量と、設定した閾値との比較により区別される。具体的に、エンジン回転速度の増加量が所定の閾値よりも大きいときは急加速時であると判定し、エンジン回転速度の減少量が所定の閾値よりも小さいときは急減速時であると判定し、上記の何れにも該当しないときは、通常加速時であると判定する。なお、このエンジン回転速度は、車載センサ（クランク角センサ）の出力に基づいて算出されるものである。

以下、上記実施の形態の検討の過程において本発明者らが考案した別の実施形態を参考例として開示する。図３乃至図７は、コアの駆動個数および駆動周波数の参考設定例を示した図である。図３においては、外気温、水温、湿度および車両の走行道路等の環境条件に関するパラメータと、コアの駆動個数および駆動周波数との関係を規定したマップまたは計算式に基づいて、コアの駆動個数および駆動周波数が設定される。

また、図４においては、近似逆モデルを用いた演算によってコアの駆動個数および駆動周波数が設定される。この近似逆モデルは、車載電子システムの出力（総電力量）と入力（総電力量の目標値）との間に成立する関係を、コアの駆動個数および駆動周波数に関連付けて近似したモデルの逆モデルである。この関係の一例を図５に示す。図５は、車載電子システムの入力（総電力量の目標値）に基づいてコアの駆動個数を増減した場合における出力（総電力量）の推移を示した図である。

また、図６においては、車載電子システムの出力（総電力量）を入力（総電力量の目標値）に近づける総電力量フィードバック制御の実行によってコアの駆動個数および駆動周波数が設定される。図７は、総電力量フィードバック制御を実行した場合のコアの駆動個数の推移を示した図である。

また、図８は、車両全体の総電力量の目標値に応じて採用するコントローラを切り替える参考例を示した図である。

１０車載電子システム
１２エンジンＥＣＵ
１４，１６外部ＥＣＵ
１８バッテリ
２０オルタネータ
２２，２４，２６電気負荷
２８ランプ
３０オーディオ

Claims

車両の加速状態と、前記加速状態に応じて決定される制御目的とに基づいて、前記車両で消費される電力量と前記車両へ供給される電力量の収支として表される総電力量の目標値を設定する目標値設定手段と、
前記目標値に追従するようにマルチコアプロセッサを構成する複数のコアの駆動個数および駆動周波数を設定するコア設定手段と、を備え、
前記目標値設定手段は、前記加速状態が所定の急減速状態にある場合において、前記車両の制御を精密に行う目的があるとき、または、減速トルクを稼ぐ制御を行う目的があるときには、前記加速状態が所定の通常加速状態にある場合に比べて前記目標値を増加させ、前記加速状態が所定の急加速状態にある場合において、ドライバビリティを改善させる制御を行う目的があるときには、前記加速状態が前記所定の通常加速状態にある場合に比べて前記目標値を減少させることを特徴とする車載電子システム。