JP2023069127A - monitoring device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、監視装置に関する。 The present invention relates to monitoring devices.
ハイブリッド車両には、車両を駆動するトルクを出力するエンジン(内燃機関)及びモータ(電動機)が設けられている(例えば特許文献1参照)。モータには、車両のドライバの操作に応じて必要となるトルクから、エンジンの出力トルクの推定値を減じた残りのトルクが要求される。したがって、モータのトルクを正常に制御するには、出力トルクの推定値が高精度で信頼性の高い値であることを監視する必要がある。
A hybrid vehicle is provided with an engine (internal combustion engine) and a motor (electric motor) that output torque for driving the vehicle (see
例えばエアフローメータが検出したエンジンの吸気量の検出値から出力トルクの推定値を推定する場合、高精度な推定値を算出するこができる。また、推定値の信頼性の指標としては、例えばISO(International Organization for Standardization)26262に規定される自動車安全水準(ASIL: Automotive Safety Integrity level)が挙げられる。 For example, when estimating the estimated value of the output torque from the detected value of the intake air amount of the engine detected by the airflow meter, the estimated value can be calculated with high accuracy. Also, as an indicator of the reliability of the estimated value, for example, there is an automotive safety integrity level (ASIL) defined by ISO (International Organization for Standardization) 26262.
しかし、エアフローメータなどのセンサの検出値から出力トルクの推定値を算出するには多数のパラメータ及び煩雑な演算処理が必要となり、ASILのような信頼性に関する基準を満たすのは困難である場合が考えられる。 However, calculating the estimated output torque from the detected value of a sensor such as an airflow meter requires a large number of parameters and complicated arithmetic processing. Conceivable.
そこで本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、内燃機関の出力トルクの推定値の信頼性を容易に担保することができる監視装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a monitoring device capable of easily ensuring the reliability of an estimated value of the output torque of an internal combustion engine.
本発明の監視装置は、内燃機関の吸気通路に設けられたスロットルバルブの開度の検出値から推定された前記内燃機関の出力トルクの第1推定値を、前記内燃機関に要求される出力トルクの要求値と比較することにより前記第1推定値の正常性を監視する第1監視部と、前記第1監視部が前記第1推定値の正常性を確認した場合、前記吸気通路から吸入される吸気量の検出値から推定される前記内燃機関の出力トルクの第2推定値を、前記第1推定値と比較することにより前記第2推定値の正常性を監視する第2監視部とを有し、前記要求値は、信頼性に関する所定の基準を満たすパラメータである。 The monitoring device of the present invention calculates a first estimated value of the output torque of the internal combustion engine estimated from a detected value of the opening of a throttle valve provided in an intake passage of the internal combustion engine, and calculates the output torque required for the internal combustion engine. and a first monitoring unit for monitoring the normality of the first estimated value by comparing with the required value of the intake air, and when the first monitoring unit confirms the normality of the first estimated value, the air is drawn from the intake passage. a second monitoring unit that monitors normality of the second estimated value by comparing the second estimated value of the output torque of the internal combustion engine estimated from the detected value of the intake air amount with the first estimated value; and the required value is a parameter that satisfies a predetermined criterion for reliability.
本発明によれば、内燃機関の出力トルクの推定値の信頼性を容易に担保することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the reliability of the estimated value of the output torque of an internal combustion engine can be ensured easily.
(車両システムの構成)
図1は、車両システム9の一例を示す構成図である。車両システム9は、例えばハイブリッド車両に搭載され、車両ECU6、アクセルセンサ60、ブレーキセンサ61、車速センサ62、エンジンシステム90、モータシステム91、ディファレンシャルギア装置50、車軸52、及び車輪53を有する。
(Vehicle system configuration)
FIG. 1 is a configuration diagram showing an example of the
アクセルセンサ60は不図示のアクセルペダルの開度を検出し、ブレーキセンサ61は不図示のブレーキペダルの開度を検出する。車速センサはハイブリッド車両の速度を検出する。アクセルセンサ60、ブレーキセンサ61、及び車速センサ62は検出値を車両ECU6に出力する。
An
車両ECU6は、アクセルセンサ60、ブレーキセンサ61、及び車速センサ62の各検出値などからハイブリッド車両に必要なトルクを算出する。
The vehicle ECU 6 calculates the torque required for the hybrid vehicle from the detection values of the
エンジンシステム90は、エンジンECU1、エンジン2、吸気通路20、排気通路21、エアクリーナ22、エアフローメータ23、スロットルバルブ24、及びスロットル開度センサ25を有する。エアクリーナ22は吸気通路20の一端に設けられ、外気をろ過する。外気は吸気通路20を流れてエンジン2の燃焼室に吸入される。燃焼で生じた排気ガスは排気通路21から不図示の触媒装置などを通って車外に排出される。
The
吸気通路20には、エアフローメータ23及びスロットルバルブ24が設けられている。エアフローメータ23は、スロットルバルブ24の上流側に位置し、吸気通路20内の吸気量を検出する。エアフローメータ23は吸気量の検出値をエンジンECU1に出力する。
An
スロットルバルブ24の開度はエンジンECU1により制御される。スロットル開度センサ25はスロットルバルブ24の開度を検出する。スロットル開度センサ25はスロットルバルブ24の開度の検出値をエンジンECU1に出力する。
The opening degree of the
センサシステム26は、エンジン2の運転状態に関する各種のパラメータを検出する複数のセンサを含む。パラメータとしては、エンジン2の回転数、冷却水の温度、吸気の温度、大気圧、及びエンジン2の各部の圧力などが挙げられる。センサシステム26は各検出値をエンジンECU1に出力する。
The
エンジンECU1は、センサシステム26、エアフローメータ23、及びスロットル開度センサ25の各検出値に基づきエンジン2の動作を制御する。エンジンECU1は、エンジン2に要求されるトルク(以下、エンジン要求トルクTreqと表記)の指令を車両ECU6から受信する。エンジンECU1は、エンジン2の出力トルクがエンジン要求トルクに近づくように、エンジン2の燃料噴射タイミング及び点火タイミングやスロットルバルブ24の開度を制御する。なお、エンジン2は内燃機関の一例である。また、エンジン要求トルクTreqは、エンジン2に要求される出力トルクの要求値の一例である。
The
モータシステム91は、モータECU3、インバータ30、モータ31、昇圧コンバータ32、及びバッテリ33を有する。バッテリ33は、例えばリチウムイオン電池であり、モータ31に電力を供給する。昇圧コンバータ32は、バッテリ33の電圧を昇圧してインバータ30に印加する。インバータ30は、昇圧コンバータ32から入力される直流電流を三相交流電流に変換してモータ31に出力する。モータ31は、三相交流電流により不図示のロータを回転させる。
The
モータECU3はモータ31の動作を制御する。モータECU3は、車両ECU6からモータ31に要求されるトルク(以下、モータ要求トルクと表記)の指令を車両ECU6から受信する。エンジンECU1は、モータ31の出力トルクがモータ要求トルクに近づくように、インバータ30及び昇圧コンバータ32をスイッチング信号により制御する。なお、車両ECU6、エンジンECU1、及びモータECU3は、例えばCAN(Controller Area Network)の規格に準ずる通信回線を介し通信する。
A
エンジン2及びモータ31の各回転軸は不図示の動力伝達機構を介してディファレンシャルギア装置50に接続されている。ディファレンシャルギア装置50は、車輪53を回転させる車軸52に接続されている。これにより、ハイブリッド車両はエンジン2及びモータ31の各出力トルクにより駆動される。
Each rotating shaft of the
車両ECU6は、エンジン2及びモータ31の出力トルクに分配を決定する。車両システム9は、アクセルセンサ60、ブレーキセンサ61、及び車速センサ62の各検出値などから最初にエンジン要求トルクTreqを算出してエンジンECU1に指令する。エンジン要求トルクTreqは、例えばASILを満たす信頼性の高いパラメータである。
The vehicle ECU 6 determines the distribution of the output torques of the
つまり、エンジン要求トルクTreqは、ISO26262が定める信頼性の高い設計に基づいて算出される。このため、エンジン要求トルクTreqを算出する車両ECU6には、例えば故障率の低いメモリ及び電源回路などが用いられ、メモリの冗長化及び通信のエラー訂正機能なども実装されている。 That is, the engine demand torque Treq is calculated based on a highly reliable design defined by ISO26262. For this reason, the vehicle ECU 6 that calculates the engine demand torque Treq uses, for example, a memory and a power supply circuit with a low failure rate, and is also equipped with memory redundancy and communication error correction functions.
これにより、エンジン要求トルクTreqは、ASILの基準を満たさない他のパラメータよりも、部品の故障などにより異常値(エラー値)となる可能性が抑えられる。逆に言えば、エンジン要求トルクTreqは、ASILの基準を満たすため、ASILの基準を満たさない他のパラメータよりも正常値となる可能性が高い。なお、ASILは、信頼性に関する所定の基準の一例である。 As a result, the engine demand torque Treq is less likely to become an abnormal value (error value) due to component failure or the like than other parameters that do not satisfy the ASIL standard. Conversely, since the engine demand torque Treq satisfies the ASIL standard, it is more likely that it will be a normal value than other parameters that do not satisfy the ASIL standard. Note that ASIL is an example of a predetermined standard for reliability.
エンジンECU1は、エンジン要求トルクTreqに従ってエンジン2を制御する。エンジンECU1は、エンジン2の出力トルクを推定し、その推定値(以下、推定トルクと表記)を車両ECU6に通知する。
The engine ECU 1 controls the
Tm=Tvh-Te ・・・(1) Tm=Tvh-Te (1)
車両ECU6は推定トルクTeからモータ要求トルクTmを算出する。式(1)において、Tvhはハイブリッド車両のドライバの操作に応じて必要となるトルク(以下、車両トルクと表記)である。 The vehicle ECU 6 calculates the required motor torque Tm from the estimated torque Te. In equation (1), Tvh is torque required according to the driver's operation of the hybrid vehicle (hereinafter referred to as vehicle torque).
このように、モータ31には、車両トルクTvhから推定トルクTeを減じた残りの要求トルクTmが要求される。したがって、モータECU3がモータ31のトルクを適切に制御するため、エンジンECU1は推定トルクTeの正常性を監視する。なお、エンジンECU1は監視装置の一例である。
In this way, the
(エンジンECUの構成)
図2は、エンジンECU1の一例を示す構成図である。エンジンECU1は、コンピュータの一例であり、CPU(Central Processing Unit)10、ROM(Read Only Memory)11、RAM(Random Access Memory)12、入出力ポート13を有する。CPU10は、互いに信号の入出力ができるように、ROM11、RAM12、及び入出力ポート13と、バス19を介して電気的に接続されている。
(Configuration of engine ECU)
FIG. 2 is a configuration diagram showing an example of the
ROM11は、CPU10を駆動するプログラムが格納されている。RAM12は、CPU10のワーキングメモリとして機能する。入出力ポート13は、CPU10と車両ECU6、センサシステム26、エアフローメータ23、スロットルバルブ24,及びスロットル開度センサ25との間の通信を中継する。
CPU10は、ROM11からプログラムを読み込むと、機能として、動作制御部100、要求トルク取得部101、トルク推定部102、スロットルベーストルク監視部103、推定トルク監視部104、及びエンジン制御部105を形成する。動作制御部100は、プログラムに規定されたシーケンスに従って、要求トルク取得部101、トルク推定部102、スロットルベーストルク監視部103、推定トルク監視部104、及びエンジン制御部105に各種の処理を指示する。また、動作制御部100は、要求トルク取得部101、トルク推定部102、スロットルベーストルク監視部103、推定トルク監視部104、及びエンジン制御部105との間で各処理に必要なパラメータを入出力する。
When the CPU 10 reads a program from the
要求トルク取得部101は、車両ECU6から入出力ポート13を介してエンジン要求トルクTreqを取得する。
The required
トルク推定部102はエンジン2の出力トルクを推定する。トルク推定部102は、スロットル開度センサ25の検出値、スロットルバルブ24の上流と下流の圧力及び温度の各検出値、及びエンジン2の点火プラグの点火時期などから所定の算出式に従ってエンジン2の出力トルクの推定値(以下、スロットルベーストルクTtと表記)を算出する。スロットルベーストルクTtは、スロットルバルブ24の開度の検出値から推定されたエンジン2の出力トルクの第1推定値の一例である。
A
また、トルク推定部102は、エアフローメータ23の検出値及びエンジン2の点火プラグの点火時期などから所定の算出式に従って推定トルクTeを算出する。推定トルクTeは、吸気通路20から吸入される吸気量の検出値から推定されるエンジン2の出力トルクの第2推定値の一例である。
Further, the
エアフローメータ23の検出値は、吸気通路20からエンジン2への吸気量であるため、スロットルバルブ24の開度よりエンジン2の出力トルクに対する相関性が強い。このため、推定トルクTeは、スロットルベーストルクTtより実際の出力トルクに近く、精度が高い。したがって、車両ECU6は、上記の式(1)により推定トルクTeからモータ要求トルクTmを算出する。
Since the detected value of the
エンジン制御部105は、エンジン要求トルクTreqに基づいてスロットルバルブ24の開度、エンジン2への燃料の噴射量、及びエンジン2の点火タイミングなどを制御する。このとき、エアフローメータ23の検出値はスロットルバルブ24の開度に従って変化する。このため、スロットルベーストルクTt及び推定トルクTeは、エンジン制御部105の制御に対する応答として、エンジン要求トルクTreqに応じて変化する。
The
スロットルベーストルクTt及び推定トルクTeは、エンジン要求トルクTreqより高精度であるが、ASILの基準を満たしていないため、ASILの基準を満たすエンジン要求トルクTreqより信頼性が低い。スロットルベーストルクTt及び推定トルクTeは、多数のパラメータ及び煩雑な演算処理が必要となるため、ASILの基準を満たすことが困難である。 Although the throttle base torque Tt and the estimated torque Te are more accurate than the engine demand torque Treq, they do not meet the ASIL criteria, so they are less reliable than the engine demand torque Treq which satisfies the ASIL criteria. Since the throttle base torque Tt and the estimated torque Te require many parameters and complicated arithmetic processing, it is difficult to satisfy the ASIL standard.
そこで、エンジンECU1は、以下のように段階的な比較を行うことにより推定トルクTeの信頼性を担保する。
Therefore, the
スロットルベーストルク監視部103は、第1監視部の一例であり、スロットルベーストルクTtをエンジン要求トルクTreqと比較することによりスロットルベーストルクTtの正常性を監視する。ここでエンジン要求トルクTreqはASILの基準を満たす信頼性の高いパラメータである。
The throttle base
また、エンジンECU1が正常である場合、スロットルバルブ24の開度は、エンジン要求トルクTreqに基づくエンジン制御部105により制御される。このため、エンジン要求トルクTreqは、推定トルクTeよりスロットルベーストルクTtとの相関性が強い。
Further, when the
したがって、スロットルベーストルク監視部103は、エンジン要求トルクTreqとの比較によりスロットルベーストルクTtの正常性を判定することができる。例えばスロットルベーストルク監視部103は、スロットルベーストルクTtとエンジン要求トルクTreqの差分(絶対値)が所定の閾値Ka未満である場合、スロットルベーストルクTtが正常であると判定する。
Therefore, the throttle base
これにより、スロットルベーストルクTtは、エンジン要求トルクTreqと同様にASILの基準を満たすパラメータとみなすことが可能となる。よって、スロットルベーストルク監視部103は、スロットルベーストルクTtを正常と判定することによりスロットルベーストルクTtの信頼性を担保することができる。
As a result, the throttle base torque Tt can be regarded as a parameter that satisfies the ASIL standard in the same manner as the engine demand torque Treq. Therefore, the throttle base
推定トルク監視部104は、第2監視部の一例であり、スロットルベーストルク監視部103がスロットルベーストルクTtを正常と判定した場合、推定トルクTeをスロットルベーストルクTtと比較することにより推定トルクTeの正常性を監視する。ここでスロットルベーストルクTtはASILの基準を満たさないが、上述したように、ASILの基準を満たすエンジン要求トルクTreqとの比較によりスロットルベーストルクTtの信頼性は担保されている。
Estimated
また、スロットルベーストルクTt及び推定トルクTeはエンジン制御部105の制御に対する応答である。このため、推定トルク監視部104は、スロットルベーストルクTt及び推定トルクTeを比較することにより、大気圧の変化などのエンジン2に対する外乱の条件を共通化した高精度な比較が可能である。
Also, the throttle base torque Tt and the estimated torque Te are responses to the control of the
したがって、推定トルク監視部104は、スロットルベーストルクTtとの比較により推定トルクTeの正常性を判定することができる。例えばスロットルベーストルク監視部103は、スロットルベーストルクTtと推定トルクTeの差分(絶対値)が所定の閾値Kb未満である場合、推定トルクTeが正常であると判定する。
Therefore, the estimated
これにより、推定トルクTeは、エンジン要求トルクTreqと同様にASILの基準を満たすパラメータとみなすことが可能となる。よって、推定トルク監視部104は、推定トルクTeを正常と判定することにより推定トルクTeの信頼性を担保することができる。
As a result, the estimated torque Te can be regarded as a parameter that satisfies the ASIL standard in the same manner as the engine demand torque Treq. Therefore, the estimated
このように、スロットルベーストルク監視部103及び推定トルク監視部104は、エンジン要求トルクTreq及びスロットルベーストルクTtとの段階的な比較により推定トルクTeの信頼性を容易に担保することができる。
In this way, the throttle base
動作制御部100は、推定トルク監視部104が推定トルクTeを正常と判定した場合、推定トルクTeを車両ECU6に通知する。この場合、車両ECU6は、推定トルクTeからモータ要求トルクTmを算出する。推定トルクTeは信頼性の高い高精度なパラメータであるため、モータECU3は、モータ要求トルクTmに基づきモータ31のトルクを正常に制御することができる。
The
また、動作制御部100は、推定トルク監視部104が推定トルクTeを異常と判定した場合、推定トルクTeの異常を車両ECU6に通知する。この場合、車両ECU6は、推定トルクTeを用いたモータ要求トルクTmの算出を停止する。このため、モータ31のトルク制御が異常になることが抑制される。
Further, when the estimated
(推定トルクの監視処理)
図3は、推定トルクTeの監視処理の一例を示すフローチャートである。本処理は、例えばエンジンECU1により周期的に実行される。なお、本処理は、エンジンECU1が実行する推定トルクTeの監視方法である。
(Monitoring process of estimated torque)
FIG. 3 is a flowchart showing an example of the process of monitoring the estimated torque Te. This process is periodically executed by the
まず、動作制御部100は、センサシステム26からエンジン2の運転状態に関する各種のパラメータ(以下、運転状態パラメータと表記)を取得する(ステップSt1)。次に動作制御部100は、運転状態パラメータから推定トルクTeの監視の要否を判定する(ステップSt2)。
First, the
例えば動作制御部100は、運用状態パラメータからモータの異常やエンジンECU1の通信異常などの障害を検出した場合、推定トルクTeの監視を不要と判定する。動作制御部100は、推定トルクTeの監視を不要と判定した場合(ステップ2のNo)、処理を終了する。また、動作制御部100が推定トルクTeの監視を必要と判定した場合(ステップ2のYes)、以下のステップSt3以降の各処理が実行される。
For example, the
トルク推定部102は、エアフローメータ23の検出値(AFM検出値)を取得する(ステップSt3)。次にトルク推定部102は、エアフローメータ23の検出値などに基づき推定トルクTeを算出する(ステップSt4)。
The
次にトルク推定部102は、スロットル開度センサ25の検出値を取得する(ステップSt5)。次にトルク推定部102は、スロットル開度センサ25の検出値などに基づきスロットルベーストルクTtを算出する(ステップSt6)。
Next, the
次に要求トルク取得部101は、車両ECU6からエンジン要求トルクTreqを取得する(ステップSt7)。
Next, the required
次にスロットルベーストルク監視部103は、スロットルベーストルクTtをエンジン要求トルクTreqと比較する(ステップSt8)。スロットルベーストルクTtとエンジン要求トルクTreqの差分の絶対値が閾値Ka以上である場合(ステップSt8のNo)、スロットルベーストルクTtは異常と判定されるため、動作制御部100は異常を車両ECU6に通知する(ステップSt11)。
Next, the throttle base
スロットルベーストルクTtとエンジン要求トルクTreqの差分の絶対値が閾値Ka未満である場合(ステップSt8のYes)、スロットルベーストルク監視部103はスロットルベーストルクTtを正常と判定するため、推定トルク監視部104は、推定トルクTeをスロットルベーストルクTtと比較する(ステップSt9)。推定トルクTeとスロットルベーストルクTtの差分の絶対値が閾値Kb以上である場合(ステップSt9のNo)、推定トルクTeは異常と判定されるため、動作制御部100は異常を車両ECU6に通知する(ステップSt11)。
When the absolute value of the difference between the throttle base torque Tt and the engine demand torque Treq is less than the threshold value Ka (Yes in step St8), the throttle base
推定トルクTeとスロットルベーストルクTtの差分の絶対値が閾値Kb未満である場合(ステップSt9のYes)、推定トルク監視部104は推定トルクTeを正常と判定するため、動作制御部100は推定トルクTeを車両ECU6に通知する(ステップSt10)。
When the absolute value of the difference between the estimated torque Te and the throttle base torque Tt is less than the threshold Kb (Yes in step St9), the estimated
このように、スロットルベーストルク監視部103は、スロットルベーストルクTtをエンジン要求トルクTreqと比較することによりスロットルベーストルクTtの正常性を監視する。エンジン要求トルクTreqは、ASILの基準を満たすパラメータである。このため、スロットルベーストルク監視部103は、スロットルベーストルクTtとエンジン要求トルクTreqの比較結果に基づきスロットルベーストルクTtを正常と判定することによりスロットルベーストルクTtの信頼性を担保することができる。
In this manner, throttle base
また、推定トルク監視部104は、スロットルベーストルク監視部103がスロットルベーストルクTtの正常性を確認した場合、推定トルクTeをスロットルベーストルクTtと比較することにより推定トルクTeの正常性を監視する。スロットルベーストルクTtは、エンジン要求トルクTreqとの比較結果により信頼性が担保されている。このため、推定トルク監視部104は、推定トルクTeとスロットルベーストルクTtの比較結果に基づき推定トルクTeを正常と判定することにより推定トルクTeの信頼性を担保することができる。
Further, when the throttle base
上述した実施形態は本発明の好適な実施の例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能である。 The embodiments described above are examples of preferred implementations of the present invention. However, the present invention is not limited to this, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
1 エンジンECU(監視装置)
2 エンジン(内燃機関)
20 吸気通路
23 エアフローメータ
24 スロットルバルブ
25 スロットル開度センサ
103 スロットルベーストルク監視部(第1監視部)
104 推定トルク監視部(第2監視部)
1 Engine ECU (monitoring device)
2 engine (internal combustion engine)
20
104 estimated torque monitor (second monitor)
Claims (1)
前記第1監視部が前記第1推定値の正常性を確認した場合、前記吸気通路から吸入される吸気量の検出値から推定される前記内燃機関の出力トルクの第2推定値を、前記第1推定値と比較することにより前記第2推定値の正常性を監視する第2監視部とを有し、
前記要求値は、信頼性に関する所定の基準を満たすパラメータである、
監視装置。
Comparing a first estimated value of the output torque of the internal combustion engine estimated from a detected value of the opening of a throttle valve provided in an intake passage of the internal combustion engine with a requested output torque value of the internal combustion engine. a first monitoring unit that monitors the normality of the first estimated value by
When the first monitoring unit confirms the normality of the first estimated value, the second estimated value of the output torque of the internal combustion engine estimated from the detected value of the intake air amount drawn from the intake passage is a second monitoring unit that monitors the normality of the second estimated value by comparing it with the first estimated value;
The required value is a parameter that satisfies a predetermined criterion for reliability,
surveillance equipment.
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