JP2023152665A - 車両制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両のエミッションの悪化を抑制する車両制御装置を提供する。
【解決手段】本発明の車両制御装置は、車両のアイドリングストップを制御するアイドリングストップ制御部２と、電動モータにより操舵を補助する電動パワーステアリング制御部１と、を備えた車両制御装置であって、電動パワーステアリング制御部は、故障診断により故障を検出した場合に、車輪速情報を含む車速関連情報と、アイドリングストップに関連するアイドリングストップ関連情報と、のそれぞれの受信可否に基づいて、アイドリングストップが行われるようにアイドリングストップ中に行う操舵力の補助を制御し、アイドリングストップ制御部は、電動パワーステアリング制御部が故障診断により故障を検出した場合においても、車両のアイドリングストップを制御するようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、電動パワーステアリングとアイドリングストップとを制御する車両制御装置に関する。

地球環境上の悪影響を軽減するために、自動車の排気ガス規制が一段と進んでいる。このため、自動車では、停車する直前もしくは停車時にエンジンを停止するアイドリングストップ機能を搭載するものが多い。また、これにより、燃費向上やアイドリング騒音をも低減している。

ところで、電動パワーステアリング制御部（以下、ＥＰＳ（Electric Power Steering）制御部と記す）は、アイドリングストップ状態からエンジン再始動する際には、クランキング時にスタータモータへ大きな電力が供給されることによりバッテリ電圧が低下する場合があり、ＥＰＳ制御部の故障診断機能における電圧異常判定の閾値を低く設定している。

車両制御装置のアイドリングストップ制御部（以下、ＩＳ制御部と記す）とＥＰＳ制御部との間の通信が途絶した場合に、ＥＰＳ制御部はアイドリングストップ状態を認識できない。このため、ＥＰＳ制御部は、故障診断機能により、クランキングによる電圧異常判定を行うことがある。これを防止するため、アイドルストップ制御部とＥＰＳ制御部との間の通信が途絶した場合に、ＥＰＳ制御部は、アイドリングストップを禁止させるための電気信号をＩＳ制御部に出力し、アイドリングストップを禁止する技術がある（特許文献１参照）。

特開２０１５－０４７８７９号公報

上記の先行技術では、アイドリングストップを禁止することで車両のエミッションが悪化する問題がある。

本発明の目的は、車両のエミッションの悪化を抑制する車両制御装置を提供することにある。

前記課題を解決するため、本発明の車両制御装置は、車両のアイドリングストップを制御するアイドリングストップ制御部と、電動モータにより操舵を補助する電動パワーステアリング制御部と、を備えた車両制御装置であって、前記電動パワーステアリング制御部は、故障診断により故障を検出した場合に、車輪速情報を含む車速関連情報と、アイドリングストップに関連するアイドリングストップ関連情報と、のそれぞれの受信可否に基づいて、前記アイドリングストップが行われるように前記アイドリングストップ中に行う操舵力の補助を制御し、前記アイドリングストップ制御部は、前記電動パワーステアリング制御部が故障診断により故障を検出した場合においても、車両のアイドリングストップを制御するようにした。

本発明の車両制御装置によれば、電動パワーステアリング制御部が故障診断により故障検出した場合でも、アイドリングストップが行われるように制御するので車両のエミッションの悪化を抑制することができる。

車両制御装置のシステム構成図である。 ＥＰＳ制御部が、故障診断機能により故障を検出した際の動作を示すフロー図である。 図２のＳ２３によるＩＳ制御部２とＥＰＳ制御部１の動作の一例を説明する図である。 図２のＳ２６によるＩＳ制御部２とＥＰＳ制御部１の動作の一例を説明する図である。 図２のＳ２７によるＩＳ制御部２とＥＰＳ制御部１の動作の一例を説明する図である。

以下、図面を参照して実施形態の車両制御装置を説明する。
図１は、実施形態の車両制御装置の電動パワーステアリングとアイドリングストップとに係る構成を示すブロック図である。

実施形態の車両制御装置は、ハンドル操作に必要な操舵力を電動モータで補助する電動パワーステアリングの制御部であるＥＰＳ制御部１と、車両が停車した際にエンジンを自動的に停止し、発進しようとする際にエンジンを再始動するアイドリングストップ機能を制御するＩＳ制御部２とを含み構成する。

ＥＰＳ制御部１は、ハンドルの操舵によって発生する操舵トルクを検出するトルクセンサ６で検出した操舵トルクと、電動モータの回転角度を検出するレゾルバやＭＲセンサ等のモータ回転角センサ５で検出したモータ回転角度とに基づいて、電動モータ駆動部７を制御し、電動モータにより操舵力を補助してハンドル操作をアシストする。

また、ＥＰＳ制御部１は、ＣＡＮ４（Control Area Network）を介して、ＩＳ制御部２と車輪の回転速度を検出する車輪速センサ３とに接続する。

そして、ＥＰＳ制御部１は、ＣＡＮ４を介して、車輪速センサ３の車輪速の情報を取得する。また、ＥＰＳ制御部１は、ＣＡＮ４を介して、ＩＳ制御部２から、アイドリングストップしているか否かの状態を示すＩＳ信号、エンジン回転速度の情報を取得し、ハンドル操作をアシストする。

さらに、ＥＰＳ制御部１は、所定値以上の操舵トルク・操舵角速度が検出されている場合には、ＩＳ制御部２にアイドリングストップの実施を禁止する。つまり、ＩＳ制御部２によるアイドリングストップは、操舵トルク・操舵角速度が所定値未満の場合に実施される。

なお、本明細書では、車輪速等の車速に関する情報を車速関連情報と呼び、ＩＳ信号又はエンジン回転速度等のエンジンのアイドリングストップに関する情報をアイドリングストップ関連情報と呼ぶことがある。

また、図１では、エンジン回転速度の情報を、ＩＳ制御部２が通知するように図示しているが、車両制御装置の不図示のエンジン制御部が通知してもよい。

ＥＰＳ制御部１とＩＳ制御部２は、具体的には、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read only memory）、ＲＡＭ（Random access memory）、電子部品、インターフェイス回路を含むＥＣＵ（Electronic Control Unit）であり、ＲＯＭに記憶されるプログラムを実行することにより、それぞれの機能を実現する。
ＥＰＳ制御部１とＩＳ制御部２とは、それぞれ別のＥＣＵであってもよいし、ひとつのＥＣＵに一体に構成されていてもよい。

ＥＰＳ制御部１は、操舵力の補助機能を発揮するために、通信異常やセンサの機能異常等の不具合を監視する故障診断機能を有する。そして、ＥＰＳ制御部１は、検出した不具合に応じて、機能を縮退するように代替制御する。

図２は、ＥＰＳ制御部１が、故障診断により故障を検出した際の代替制御の設定動作を示すフロー図である。

ステップＳ２１で、ＥＰＳ制御部１は、故障診断で検出した故障によりアイドリングストップ状態における正常な操舵力のアシストの制御を継続可能か否かを判定し、継続可能な場合には（Ｓ２１のＹｅｓ）、ステップＳ２２に進み、継続不可能な場合には（Ｓ２１のＮｏ）、ステップＳ２８に進む。

ステップＳ２２で、ＥＰＳ制御部１は、ＣＡＮ４による全ＣＡＮ情報の受信が可能であるか否かを判定し、可能な場合には（Ｓ２２のＹｅｓ）、ステップＳ２３に進み、不可能な場合には（Ｓ２２のＮｏ）、ステップＳ２４に進む。

ステップＳ２３で、ＥＰＳ制御部１は、故障診断で故障を検出しなかった（正常状態）場合と同様に、車両のアイドリングストップ関連信号に応じて通常動作を行うようにＥＰＳ制御部１の制御状態をアイドルストップ時はアシストＯＦＦの制御に設定して処理を終了する。この場合のＩＳ制御部２とＥＰＳ制御部１の動作の一例を図３により後述する。

ステップＳ２４で、ＥＰＳ制御部１は、ＣＡＮ４による車輪速の情報を受信可能か否かを判定し、可能な場合には（Ｓ２４のＹｅｓ）、ステップＳ２５に進み、不可能な場合に（Ｓ２４のＮｏ）、ステップＳ２７に進む。ＥＰＳ制御部１は、ステップＳ２４で、車両の停止状態を検出できるか否かを診断している。

ステップＳ２５で、ＥＰＳ制御部１は、ＣＡＮ４によるＩＳ信号及びエンジン回転速度の両方の情報を受信可能か否かを判定し、可能な場合には（Ｓ２５のＹｅｓ）、ステップＳ２３に進み、不可能な場合に（Ｓ２５のＮｏ）、ステップＳ２６に進む。ＥＰＳ制御部１は、ステップＳ２５で、エンジンのアイドリングストップ状態を検出できるか否かを診断している。

すなわち、ＥＰＳ制御部１が、車輪速の情報が速度０で、かつ、ＩＳ信号及びエンジン回転速度の情報が、エンジンがアイドリング状態を示す場合には、故障診断で故障を検出しなかった（正常状態）場合と同様に、車両のアイドリングストップ関連信号に応じて操舵アシストを行わないようにＥＰＳ制御部１の制御状態をアイドルストップ時はアシストＯＦＦの制御に設定して処理を終了する。

これにより、ＥＰＳ制御部１が故障診断により通信異常等による故障を検出した場合においても、エンジンがアイドリング状態であることを検出できるので、エンジンのアイドリングストップを禁止する必要はなく、車両のエミッションの悪化を抑制することができる。

また、他の観点では、ＥＰＳ制御部１は、ＩＳ信号及びエンジン回転速度の情報という複数の条件で、エンジンがアイドリング状態であることを検出できるので、ＥＰＳ制御部１の操舵アシスト制御の冗長性を高めることができる。

ステップＳ２６で、ＥＰＳ制御部１は、車両の走行状態が分かる車輪速のＣＡＮ情報により車両の走行／停止を判断し、車両が走行と判断した場合には、通常の操舵力のアシストを行い、車両が停止と判断した場合には、アイドリングストップ状態と推定して、アシスト出力を通常より小さな第１アシスト量に調整するように、ＥＰＳ制御部１の代替制御の制御状態を設定する。この場合のＩＳ制御部２とＥＰＳ制御部１の動作の一例を図４により後述する。

すなわち、ＥＰＳ制御部１は、車両の走行状態が分かる車輪速のＣＡＮ情報により車両が走行と判断した場合には、エンジンがアイドリング以上に回転していると推定し、通常の操舵力のアシストを行い、車両が停止と判断した場合には、アイドリングストップ状態と推定して、アシスト出力を通常より小さな第1アシスト量に調整するように、ＥＰＳ制御部１の代替制御の制御状態を設定する。また、車両が停止と判断した場合には、操舵量アシストを行わないように、ＥＰＳ制御部１の代替制御を設定してもよい。

上記の第１アシスト量は、０としているが、故障診断により故障を検出していない場合において行うエンジン稼働時の操舵力の補助よりも小さければよく、例えば０より大きくともよい。

また、第１アシスト量は、後述する第２アシスト量と同等であってもよい。

これにより、ＥＰＳ制御部１は、ＩＳ信号又はエンジン回転速度を受信できない場合であっても、操舵力のアシスト量を、車輪速のＣＡＮ情報に基づいて調整するので、アイドリングストップを禁止することなく適切な操舵アシストを行うことができ、冗長性を高めることが可能となる。

ステップＳ２７で、ＥＰＳ制御部１は、車両の走行状態が不明のため、クランキングによる電圧低下の影響を受けない程度に、アシスト出力を通常より小さな第２アシスト量に調整するように、ＥＰＳ制御部１の代替制御を設定する。この際の、ＩＳ制御部２とＥＰＳ制御部１の動作の一例を図５により後述する。

すなわち、ＥＰＳ制御部１は、緊急時における操舵性に影響しないアシスト量を下限として、アイドリングストップ状態からエンジンを再始動する際のクランキング時のトルク変動が許容される範囲の電圧降下レベルに収まるアシスト量を上限に、第２アシスト量を調整する。

具体的には、ＥＰＳ制御部１は、第２アシスト量を正常時の最大出力に対して20～40％程度の範囲内で設定する。
また、第２アシスト量は、障害物に応じた緊急回避動作や、車両の故障時に必要な車両自走量（修理店に行くのに必要な自走量）に基づいて調整されてよい。
従来は、ステアリングハンドル操作がされることを踏まえ、ＥＰＳの不具合時にはアイドルストップをしないようにしていたが、今回は、仮にハンドル操作がされたとしてもアイドルストップが継続されるようなＥＰＳの制御を行う。

これにより、ＥＰＳ制御部１は、車両の走行状態が不明の場合においても、アイドリングストップが行われるように制御するので、アイドリングストップを禁止することなく車両のエミッションが悪化するのを抑制することができ、電動パワーステアリングによる操舵アシストを行うことで、緊急制御等に対応することができ、冗長性を更に高めることができる

ステップＳ２８で、ＥＰＳ制御部１は、電動パワーステアリングによる操舵アシスト機能をＯＦＦ（実施しない）するように、ＥＰＳ制御部１の代替制御を設定する。そして、車両の不図示のコンソールに故障警告表示を行う。

これにより、ＥＰＳ制御部１によって操舵アシストを行うことができない場合においても、ＩＳ制御部２は車両が所定の状態となればアイドリングストップの制御を行うので、車両のエミッションが悪化するのを抑制することができる。

つぎに、図３～図５により、図２のステップＳ２３、ステップＳ２６～ステップＳ２７で設定したＥＰＳ制御部１の代替制御のそれぞれの制御におけるＩＳ制御部２とＥＰＳ制御部１の動作の一例を説明する。

図３は、ステップＳ２３（図２）で設定したＥＰＳ制御部１の動作を示している。この場合には、ＩＳ制御部２とＥＰＳ制御部１とは、ＥＰＳ制御部１の故障診断で故障を検出しなかった（正常状態）場合と同様の動作となる。すなわち、ＥＰＳ制御部１は、故障診断により故障を検出していない場合において行うエンジン稼働時の操舵力の補助と同様の操舵力の補助（アイドルストップ時はアシストＯＦＦ）を行う。

ＥＰＳ制御部１は、ＩＳ制御部２によりエンジンがアイドリングストップしたことをＣＡＮ４のＩＳ信号及びエンジン回転速度の受信（ＩＳ状態の受信）により検出すると、エンジン再始動する際のクランキング時のバッテリ電圧の低下に対応するために、電動パワーステアリングによる操舵アシスト機能をＯＦＦ（実施しない）する。

そして、ＥＰＳ制御部１は、ハンドルの操舵を検出すると、ＩＳ制御部２に、ＣＡＮ４を介して、ＩＳ復帰要求を通知する。
ＩＳ制御部２は、これに応じて、エンジンを再始動する。

ＥＰＳ制御部１は、ＩＳ制御部２によるエンジンの再始動の完了をＩＳ状態の受信により検出すると、アシスト機能を復帰させる。

図４は、ステップＳ２６（図２）で設定した代替制御の動作を示している。この場合には、ＥＰＳ制御部１は、車両の走行状態が分かる車輪速のＣＡＮ情報により車両の走行／停止を判断し、車両が走行と判断した場合には、通常の操舵力のアシストを行い、車両が停止と判断した場合には、アイドリングストップ状態と推定して、クランキングによる電圧低下に備えて、アシスト出力を通常より小さな第１アシスト量に調整する。

詳しくは、ＥＰＳ制御部１は、車輪速が０であることを検出すると、代替制御として、車両が停止してエンジンがアイドリングストップしたと推定して、エンジン再始動する際のクランキング時のバッテリ電圧が低下に対応するために、操舵のアシストを行わない（アシストＯＦＦ）。

ＥＰＳ制御部１は、車輪速のＣＡＮ情報に基づいてエンジンが再始動したと判定して、アシスト出力を第１アシスト量より大きくする。

図５は、ステップＳ２７（図２）で設定した代替制御の動作を示している。この場合には、ＥＰＳ制御部１は、ＥＰＳ制御部１は、車両の走行状態と、エンジンのアイドリング状態とが不明のため、クランキングによる電圧低下の影響を受けない程度に、アシスト出力を通常より小さな第２アシスト量に調整する。

第２アシスト量は、操舵性に影響しないアシスト量を下限として、アイドリングストップ状態からエンジンを再始動する際のクランキング時のアシストトルク変動が許容されるアシスト量を上限にした範囲とする。

ＥＰＳ制御部１は、故障診断により第２アシスト量の操舵の補助を行うように代替制御しているので（アイドリングストップが行われるように制御しているので）、ＩＳ制御部２によるアイドリングストップ状態で操舵検出し、第２アシスト量で操舵力をアシストすることができる。

以上のように、実施形態の車両制御装置は、ＥＰＳ制御部１の故障診断で故障を検出した際に、ＣＡＮ４による、車輪速の情報の受信の可否と、ＩＳ信号及びエンジン回転速度の情報の受信の可否とに応じて、ＥＰＳ制御部１の制御内容を変更することにより、ＩＳ制御部２によるアイドリングストップの禁止を抑止して、車両のエミッションが悪化するのを抑制することができる。

本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。

１ ＥＰＳ制御部
２ ＩＳ制御部
３ 車輪速センサ
４ ＣＡＮ
５ モータ回転角センサ
６ トルクセンサ
７ 電動モータ駆動部

Claims (5)

1. 車両のアイドリングストップを制御するアイドリングストップ制御部と、電動モータにより操舵を補助する電動パワーステアリング制御部と、を備えた車両制御装置であって、
   前記電動パワーステアリング制御部は、故障診断により故障を検出した場合に、
   車輪速情報を含む車速関連情報と、アイドリングストップに関連するアイドリングストップ関連情報と、のそれぞれの受信可否に基づいて、前記アイドリングストップが行われるように前記アイドリングストップ中に行う操舵力の補助を制御し、
   前記アイドリングストップ制御部は、前記電動パワーステアリング制御部が故障診断により故障を検出した場合においても、車両のアイドリングストップを制御する
   ことを特徴とする車両制御装置。
2. 前記電動パワーステアリング制御部は、故障診断により故障を検出した場合に、
   前記車輪速情報と、前記アイドリングストップ関連情報と、を受信可能な際には、故障診断により故障を検出していない場合において行うエンジン稼働時の操舵力の補助と同様の操舵力の補助を行う
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両制御装置。
3. 前記電動パワーステアリング制御部は、故障診断により故障を検出した場合に、
   前記車輪速情報を受信可能、かつ、前記アイドリングストップ関連情報のいずれも受信不可能な際において前記車両の停止時には、操舵力の補助を行わない
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両制御装置。
4. 前記電動パワーステアリング制御部は、故障診断により故障を検出した場合に、
   前記車輪速情報を受信不可能な際には、操舵性に影響しないアシスト量を下限として、アイドリングストップ状態からエンジンを再始動する際のクランキング時のトルク変動が許容される範囲の電圧降下レベルに収まるアシスト量を上限に、操舵力の補助を前記アイドリングストップ中に行う
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両制御装置。
5. 前記電動パワーステアリング制御部は、故障診断により故障を検出した場合に、
   前記車輪速情報を受信不可能な際には、故障診断により故障を検出していない場合において行うエンジン稼働時の操舵力の補助より小さな操舵力の補助を前記アイドリングストップ中に行う
   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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