JP6358120B2 - 車両の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数の演算装置を備えた車両の制御装置に関する発明である。

近年の電子制御化された車両においては、制御システムの信頼性や安全性を確保する技術として、例えば、特許文献１（特開平６−５０８５１号公報）に記載されたものがある。このものは、車載データ記憶装置と故障診断装置本体とを備え、車載データ記憶装置は、車載電子制御装置の入出力データを取り込んで記憶し、故障診断装置本体は、車載データ記憶装置に記憶されたデータを取り込み、それを予め記憶された所定の判定基準値と比較して故障の有無を診断するようにしている。

特開平６−５０８５１号公報

ところで、車両の制御システムにおいては、エンジンを制御する演算装置（電子制御ユニット）、変速機を制御する演算装置、エアコン（空調装置）を制御する演算装置等の複数の演算装置を備えたものがある。このように複数の演算装置を備えた車両の制御システムでは、各演算装置毎に、それぞれ演算装置の異常診断回路を設けると、近年の重要な技術的課題である低コスト化の要求を満たすことができなくなる可能性がある。

そこで、本出願人は、第１の演算装置の出力信号を第２の演算装置に入力する車両の制御システムにおいて、第２の演算装置（入力側の演算装置）で、第１の演算装置の出力信号が正常であるか否かを判定することで第１の演算装置（出力側の演算装置）の異常診断を行うシステムを研究しているが、その研究過程で次のような新たな課題が判明した。

何らかの原因（例えばＲＯＭのデータ化け等）により、第１の演算装置の異常診断で用いる判定基準値が異常値になる可能性もあり、その異常な判定基準値を用いて第１の演算装置の異常診断を行うと、第１の演算装置の異常の有無を誤判定する可能性が高くなる。しかし、判定基準値を監視する機能が無いと、判定基準値の異常を検出できないため、判定基準値の異常による異常診断の誤判定を防止することができず、第１の演算装置の異常診断精度が低下する可能性がある。上記特許文献１においても、判定基準値を監視する技術は開示されていない。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、第２の演算装置で第１の演算装置の異常診断を行うシステムにおいて、第１の演算装置の異常診断精度を向上させることができる車両の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、本発明は、第１の演算装置（３３）の出力信号を第２の演算装置（３０）に入力する車両の制御装置において、第２の演算装置（３０）に設けられて第１の演算装置（３３）の出力信号が正常であるか否かを所定の判定基準値を用いて判定することで第１の演算装置（３３）の異常診断を行う異常診断手段（３４）と、この異常診断手段（３４）とは別に設けられて判定基準値が正常であるか否かを判定する監視手段（３５）とを備えており、異常診断手段（３４）は、監視手段（３５）が正常であるか否かを判定する機能を有する構成としたものである。

この構成では、監視手段で判定基準値を監視して判定基準値が正常であるか否かを判定することができるため、もし、判定基準値が異常値になった場合でも、その判定基準値の異常を検出することができる。これにより、判定基準値の異常による異常診断の誤判定を防止することが可能となり、第１の演算装置の異常診断精度を向上させることができる。

図１は本発明の一実施例におけるエンジン制御システムの概略構成を示す図である。 図２はエンジンＥＣＵの機能を概略的に示すブロック図である。 図３は異常診断ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。

以下、本発明を実施するための形態を具体化した一実施例を説明する。
まず、図１に基づいてエンジン制御システムの概略構成を説明する。
車両に搭載されたエンジン１１（内燃機関）の吸気管１２の最上流部には、エアクリーナ１３が設けられ、このエアクリーナ１３の下流側に、吸入空気量を検出するエアフローメータ１４が設けられている。このエアフローメータ１４の下流側には、モータ１５によって開度調節されるスロットルバルブ１６と、このスロットルバルブ１６の開度（スロットル開度）を検出するスロットル開度センサ１７とが設けられている。

更に、スロットルバルブ１６の下流側には、サージタンク１８が設けられ、このサージタンク１８に、吸気管圧力を検出する吸気管圧力センサ１９が設けられている。また、サージタンク１８には、エンジン１１の各気筒に空気を導入する吸気マニホールド２０が設けられ、各気筒の吸気マニホールド２０に接続された吸気ポート又はその近傍に、それぞれ吸気ポートに燃料を噴射する燃料噴射弁２１が取り付けられている。或は、エンジン１１の各気筒に、それぞれ筒内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁が取り付けられているようにしても良い。また、エンジン１１のシリンダヘッドには、各気筒毎に点火プラグ２２が取り付けられ、各気筒の点火プラグ２２の火花放電によって各気筒内の混合気に着火される。

一方、エンジン１１の排気管２３には、排出ガスの空燃比又はリッチ／リーン等を検出する排出ガスセンサ２４（空燃比センサ又は酸素センサ等）が設けられ、この排出ガスセンサ２４の下流側に、排出ガスを浄化する三元触媒等の触媒２５が設けられている。

また、エンジン１１のシリンダブロックには、冷却水温を検出する冷却水温センサ２６や、ノッキングを検出するノックセンサ２７が取り付けられている。また、クランク軸２８の外周側には、クランク軸２８が所定クランク角回転する毎にパルス信号を出力するクランク角センサ２９が取り付けられ、このクランク角センサ２９の出力信号に基づいてクランク角やエンジン回転速度が検出される。更に、アクセルセンサ３１（図２参照）によってアクセル開度（アクセルペダルの操作量）が検出され、ブレーキスイッチ３２（図２参照）によってブレーキ操作（又はブレーキセンサによってブレーキ操作量）が検出される。

これら各種センサやスイッチの出力は、エンジンＥＣＵ３０に入力される。このエンジンＥＣＵ３０は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵されたＲＯＭ（記憶媒体）に記憶された各種のエンジン制御用のプログラムを実行することで、エンジン運転状態に応じて、燃料噴射量、点火時期、スロットル開度（吸入空気量）等を制御する。

図２に示すように、エンジンＥＣＵ３０は、車両に搭載されたエアコン（空調装置）を制御するエアコンＥＣＵ３３との間で、ＣＡＮ通信等により情報（例えば制御信号やデータ信号等）を相互に送受信する。また、エンジンＥＣＵ３０は、車両に搭載された他のＥＣＵ（例えば、変速機を制御するＡＴ−ＥＣＵ、ブレーキを制御するブレーキＥＣＵ等）との間でも、ＣＡＮ通信等により情報を相互に送受信する。

エアコンＥＣＵ３３は、エアコンの運転状態等に基づいてトルクアップ要求値等を演算し、そのトルクアップ要求値等の信号を出力する。このエアコンＥＣＵ３３の出力信号（トルクアップ要求値等）は、エンジンＥＣＵ３０に入力される。本実施例では、エアコンＥＣＵ３３が特許請求の範囲でいう第１の演算装置に相当し、エンジンＥＣＵ３０が特許請求の範囲でいう第２の演算装置に相当する。

エンジンＥＣＵ３０は、クランク角センサ２９、アクセルセンサ３１、ブレーキスイッチ３２等のセンサやスイッチの出力信号や、エアコンＥＣＵ３３等の他のＥＣＵの出力信号等に基づいて、要求トルクを演算する。更に、この要求トルクに基づいて、エンジン制御パラメータ（目標スロットル開度、燃料噴射量、点火時期等）を演算して、エンジン１１（スロットルバルブ１６、燃料噴射弁２１、点火プラグ２２等）を制御する。

また、エンジンＥＣＵ３０には、エアコンＥＣＵ３３の異常診断を行う異常診断部３４（異常診断手段）が設けられていると共に、この異常診断部３４を監視する監視ＩＣ３５（監視手段）が異常診断部３４とは別の回路で設けられている。

異常診断部３４は、エアコンＥＣＵ３３の出力信号が正常であるか否かを所定の判定基準値を用いて判定することでエアコンＥＣＵ３３の異常診断を行う。その際、監視ＩＣ３５は、エアコンＥＣＵ３３の異常診断で用いる判定基準値が正常であるか否かを判定する。また、異常診断部３４は、監視ＩＣ３５が正常であるか否かを判定する。

そして、監視ＩＣ３５により判定基準値が異常と判定された場合には、その異常な判定基準値を用いてエアコンＥＣＵ３３の異常診断を行うと、エアコンＥＣＵ３３の異常の有無を誤判定する可能性が高くなる。そこで、エンジンＥＣＵ３０は、監視ＩＣ３５により判定基準値が異常と判定された場合には、エアコンＥＣＵ３３の異常診断を禁止して、所定の異常時処置を実施する。

また、異常診断部３４により監視ＩＣ３５が異常と判定された場合には、判定基準値が異常であるにも拘らず監視ＩＣ３５で判定基準値が正常と誤判定する可能性があり、このような場合に、エアコンＥＣＵ３３の異常診断を行うと、エアコンＥＣＵ３３の異常の有無を誤判定する可能性が高くなる。そこで、エンジンＥＣＵ３０は、異常診断部３４により監視ＩＣ３５が異常と判定された場合には、エアコンＥＣＵ３３の異常診断を禁止して、所定の異常時処置を実施する。

一方、監視ＩＣ３５により判定基準値が正常と判定され、且つ、異常診断部３４により監視ＩＣ３５が正常と判定された場合には、エアコンＥＣＵ３３の異常診断を許可する。この場合、異常診断部３４で、エアコンＥＣＵ３３の出力信号を判定基準値と比較してエアコンＥＣＵ３３の出力信号が正常であるか否かを判定する。この際、判定基準値として、例えば、エアコンＥＣＵ３３の出力信号の上限判定値、下限判定値、変化量判定値、エアコンＥＣＵ３３の出力信号を模擬した演算値（異常診断部３４でエアコンＥＣＵ３３と同様の演算を行って求めた値）のうちの少なくとも一つを用いる。

その結果、エアコンＥＣＵ３３の出力信号が正常と判定された場合には、エアコンＥＣＵ３３が正常と判定する。これに対して、エアコンＥＣＵ３３の出力信号が異常と判定された場合には、エアコンＥＣＵ３３が異常と判定して、所定の異常時処置を実施する。

以上説明したエアコンＥＣＵ３３の異常診断は、エンジンＥＣＵ３０によって図３の異常診断ルーチンに従って実行される。以下、このルーチンの処理内容を説明する。
図３に示す異常診断ルーチンは、エンジンＥＣＵ３０の電源オン期間中に所定周期で繰り返し実行される。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ１０１で、エアコンＥＣＵ３３の出力信号を入力する。

この後、ステップ１０２に進み、監視ＩＣ３５が正常であるか否かを判定する。この場合、例えば、異常診断部３４が監視ＩＣ３５にテストデータ出力し、監視ＩＣ３５がテストデータに対する演算結果を異常診断部３４に出力する。異常診断部３４は、テストデータに対する監視ＩＣ３５の演算結果をチェックして、監視ＩＣ３５の異常の有無を判定する。

このステップ１０２で、監視ＩＣ３５が異常と判定された場合には、エアコンＥＣＵ３３の異常診断を行うと、エアコンＥＣＵ３３の異常の有無を誤判定する可能性が高くなると判断して、エアコンＥＣＵ３３の異常診断を禁止する。

この場合、ステップ１０５に進み、監視ＩＣ３５の異常フラグをＯＮにセットし、その異常情報（異常コード等）をエンジンＥＣＵ３０のバックアップＲＡＭ（図示せず）等の書き換え可能な不揮発性メモリ（エンジンＥＣＵ３０の電源オフ中でも記憶データを保持する書き換え可能なメモリ）に記憶する。

この後、ステップ１０６に進み、異常時処置を実施して、本ルーチンを終了する。この異常時処置としては、運転者に異常を報知する処置を実施する。具体的には、運転席のインストルメントパネルに設けられた警告ランプ（図示せず）を点灯又は点滅したり、或は、インストルメントパネルの警告表示部（図示せず）に警告表示する。更に、異常時処置として、退避走行モード（例えば車速やエンジン出力等を制限したモード）へ移行する処置又はエンジンＥＣＵ３０をリセット（再起動）する処置を実施する。

一方、上記ステップ１０２で、監視ＩＣ３５が正常と判定された場合には、ステップ１０３に進み、エアコンＥＣＵ３３の異常診断で用いる判定基準値が正常であるか否かを判定する。

この際、例えば、異常診断部３４のＲＯＭやＲＡＭに判定基準値を記憶している場合には、監視ＩＣ３５で、異常診断部３４のＲＯＭチェックやＲＡＭチェック等を行って、ＲＯＭやＲＡＭの記憶データが正常であるか否かを判定することで、判定基準値が正常であるか否かを判定する。

或は、異常診断部３４で演算して判定基準値を求める場合には、監視ＩＣ３５で、異常診断部３４のＦＬＯＷチェック等を行って、異常診断部３４の演算機能が正常に動作しているか否かを判定することで、判定基準値が正常であるか否かを判定する。

このステップ１０３で、判定基準値が異常と判定された場合には、エアコンＥＣＵ３３の異常診断を行うと、エアコンＥＣＵ３３の異常の有無を誤判定する可能性が高くなると判断して、エアコンＥＣＵ３３の異常診断を禁止する。

この場合、ステップ１０７に進み、判定基準値の異常フラグをＯＮにセットし、その異常情報（異常コード等）をエンジンＥＣＵ３０のバックアップＲＡＭ等の書き換え可能な不揮発性メモリに記憶する。

この後、ステップ１０８に進み、異常時処置を実施して、本ルーチンを終了する。この異常時処置としては、運転者に異常を報知する処置を実施する。更に、退避走行モードへ移行する処置又はエンジンＥＣＵ３０をリセットする処置を実施する。

一方、上記ステップ１０２で監視ＩＣ３５が正常と判定され、且つ、上記ステップ１０３で判定基準値が正常と判定された場合には、エアコンＥＣＵ３３の異常診断を許可する。

この場合、ステップ１０４に進み、エアコンＥＣＵ３３の出力信号を判定基準値と比較してエアコンＥＣＵ３３の出力信号が正常であるか否かを判定する。
この際、例えば、判定基準値として、エアコンＥＣＵ３３の出力信号の上限判定値及び下限判定値を用いる場合には、エアコンＥＣＵ３３の出力信号が正常範囲内（下限判定値以上で且つ上限判定値以下の範囲内）であるか否かを判定することで、エアコンＥＣＵ３３の出力信号が正常であるか否かを判定する。

或は、判定基準値として、エアコンＥＣＵ３３の出力信号の変化量判定値を用いる場合には、エアコンＥＣＵ３３の出力信号の変化量が変化量判定値以下であるか否かを判定することで、エアコンＥＣＵ３３の出力信号が正常であるか否かを判定する。

また、判定基準値として、エアコンＥＣＵ３３の出力信号を模擬した演算値（異常診断部３４でエアコンＥＣＵ３３と同様の演算を行って求めた値）を用いる場合には、エアコンＥＣＵ３３の出力信号と演算値との偏差が所定値以下であるか否かを判定することで、エアコンＥＣＵ３３の出力信号が正常であるか否かを判定する。

尚、ＥＣＵ３３の出力信号が正常であるか否かを判定する方法は、上述した方法に限定されず、適宜変更しても良い。例えば、(1) エアコンＥＣＵ３３の出力信号が正常範囲内であること、(2) エアコンＥＣＵ３３の出力信号の変化量が変化量判定値以下であること、(3) エアコンＥＣＵ３３の出力信号と演算値との偏差が所定値以下であること、のうちの二つ又は三つが成立したときに、ＥＣＵ３３の出力信号が正常と判定するようにしても良い。

このステップ１０４で、エアコンＥＣＵ３３の出力信号が異常と判定された場合には、ステップ１０９に進み、エアコンＥＣＵ３３の異常と判定して、エアコンＥＣＵ３３の異常フラグをＯＮにセットし、その異常情報（異常コード等）をエンジンＥＣＵ３０のバックアップＲＡＭ等の書き換え可能な不揮発性メモリに記憶する。

この後、ステップ１１０に進み、異常時処置を実施して、本ルーチンを終了する。この異常時処置としては、運転者に異常を報知する処置を実施する。更に、エアコンＥＣＵ３３の出力信号をフェイルセーフ値に置き換える処置を実施する。

これに対して、上記ステップ１０４で、エアコンＥＣＵ３３の出力信号が正常と判定された場合には、ステップ１１１に進み、エアコンＥＣＵ３３の正常と判定して、本ルーチンを終了する。

以上説明した本実施例では、エンジンＥＣＵ３０に、異常診断部３４を設け、この異常診断部３４で、エアコンＥＣＵ３３の出力信号を判定基準値と比較してエアコンＥＣＵ３３の出力信号が正常であるか否かを判定することでエアコンＥＣＵ３３の異常診断を行う。更に、エンジンＥＣＵ３０に、異常診断部３４とは別の回路で監視ＩＣ３５を設け、この監視ＩＣ３５で、エアコンＥＣＵ３３の異常診断で用いる判定基準値が正常であるか否かを判定する。これにより、監視ＩＣ３５で判定基準値を監視して判定基準値が正常であるか否かを判定することができるため、もし、判定基準値が異常値になった場合でも、その判定基準値の異常を検出することができる。これにより、判定基準値の異常による異常診断の誤判定を防止することが可能となり、エアコンＥＣＵ３３の異常診断精度を向上させることができる。

更に、本実施例では、異常診断部３４で、監視ＩＣ３５が正常であるか否かを判定するようにしている。このようにすれば、異常診断部３４で監視ＩＣ３５を監視して、監視ＩＣ３５の動作を保証することができる。

また、監視ＩＣ３５により判定基準値が異常と判定された場合には、その異常な判定基準値を用いてエアコンＥＣＵ３３の異常診断を行うと、エアコンＥＣＵ３３の異常の有無を誤判定する可能性が高くなる。そこで、本実施例では、監視ＩＣ３５により判定基準値が異常と判定された場合には、エアコンＥＣＵ３３の異常診断を禁止するようにしている。このようにすれば、判定基準値の異常による異常診断の誤判定を未然に防止することができる。

一方、異常診断部３４により監視ＩＣ３５が異常と判定された場合には、判定基準値が異常であるにも拘らず監視ＩＣ３５で判定基準値が正常と誤判定する可能性があり、このような場合に、エアコンＥＣＵ３３の異常診断を行うと、エアコンＥＣＵ３３の異常の有無を誤判定する可能性が高くなる。そこで、本実施例では、異常診断部３４により監視ＩＣ３５が異常と判定された場合には、エアコンＥＣＵ３３の異常診断を禁止するようにしている。このようにすれば、監視ＩＣ３５の異常による異常診断の誤判定を未然に防止することができる。

また、本実施例では、監視ＩＣ３５により判定基準値が異常と判定された場合や、異常診断部３４により監視ＩＣ３５が異常と判定された場合には、異常時処置を実施するようにしている。これにより、判定基準値が異常と判定された場合や監視ＩＣ３５が異常と判定された場合に、適切な異常時処置を実施することができる。

その際、本実施例では、異常時処置として、退避走行モードへ移行する処置又はエンジンＥＣＵ３０をリセットする処置を実施するようにしている。退避走行モードへ移行すれば、車両を整備工場等まで安全に走行させることができる。エンジンＥＣＵ３０をリセットすれば、判定基準値の異常や監視ＩＣ３５の異常を解消して正常復帰できる可能性がある。

また、本実施例では、エアコンＥＣＵ３３の異常診断で用いる判定基準値として、エアコンＥＣＵ３３の出力信号の上限判定値、下限判定値、変化量判定値、エアコンＥＣＵ３３の出力信号を模擬した演算値のうちの少なくとも一つを用いるようにしている。このようにすれば、エアコンＥＣＵ３３の出力信号を判定基準値と比較して、エアコンＥＣＵ３３の出力信号が正常であるか否かを容易に判定することができる。

更に、本実施例では、異常診断部３４によりエアコンＥＣＵ３３の出力信号が異常と判定された場合には、エアコンＥＣＵ３３が異常と判定して、異常時処置を実施するようにしている。このようにすれば、エアコンＥＣＵ３３の出力信号が異常と判定された場合に適切な異常時処置を実施することができる。

その際、本実施例では、異常時処置として、エアコンＥＣＵ３３の出力信号をフェイルセーフ値に置き換える処置を実施するようにしている。これにより、エアコンＥＣＵ３３の出力信号をフェイルセーフ値に置き換えて、車両の制御を継続することができる。

また、本実施例では、判定基準値が異常と判定された場合や監視ＩＣ３５が異常と判定された場合の異常時処置及びエアコンＥＣＵ３３の出力信号が異常と判定された場合の異常時処置として、運転者に異常を報知する処置を実施するようにしている。これにより、運転者に異常を速やかに報知して、整備工場等での点検・修理を促すことができる。

尚、上記実施例では、エンジンＥＣＵ３０内に監視ＩＣ３５を設ける構成としたが、これに限定されず、例えば、エンジンＥＣＵ３０の外部に監視ＩＣ３５を設ける構成としても良い。

また、上記実施例では、エンジンＥＣＵの異常診断部で、エアコンＥＣＵの出力信号が正常であるか否かを判定するシステムに本発明を適用した。しかし、これに限定されず、例えば、エンジンＥＣＵの異常診断部で、エアコンＥＣＵ以外の車両搭載ＥＣＵ（例えばＡＴ−ＥＣＵやブレーキＥＣＵ等）の出力信号が正常であるか否かを判定するシステムに本発明を適用しても良い。或は、エンジンＥＣＵ以外の車両搭載ＥＣＵの異常診断部で、その他の車両搭載ＥＣＵの出力信号が正常であるか否かを判定するシステムに本発明を適用しても良い。

１１…エンジン、３０…エンジンＥＣＵ（第２の演算装置）、３３…エアコンＥＣＵ（第１の演算装置）、３４…異常診断部（異常診断手段）、３５…監視ＩＣ（監視手段）

Claims (10)

1. 第１の演算装置（３３）の出力信号を第２の演算装置（３０）に入力する車両の制御装置において、
   前記第２の演算装置（３０）に設けられて前記第１の演算装置（３３）の出力信号が正常であるか否かを所定の判定基準値を用いて判定することで前記第１の演算装置（３３）の異常診断を行う異常診断手段（３４）と、
   前記異常診断手段（３４）とは別に設けられて前記判定基準値が正常であるか否かを判定する監視手段（３５）と
   を備えており、
   前記異常診断手段（３４）は、前記監視手段（３５）が正常であるか否かを判定する機能を有することを特徴とする車両の制御装置。
2. 前記第２の演算装置（３０）は、前記監視手段（３５）により前記判定基準値が異常と判定された場合に、前記第１の演算装置（３３）の異常診断を禁止することを特徴とする請求項１に記載の車両の制御装置。
3. 前記第２の演算装置（３０）は、前記監視手段（３５）により前記判定基準値が異常と判定された場合に、所定の異常時処置を実施することを特徴とする請求項１又は２に記載の車両の制御装置。
4. 前記第２の演算装置（３０）は、前記異常診断手段（３４）により前記監視手段（３５）が異常と判定された場合に、前記第１の演算装置（３３）の異常診断を禁止することを特徴とする請求項１に記載の車両の制御装置。
5. 前記第２の演算装置（３０）は、前記異常診断手段（３４）により前記監視手段（３５）が異常と判定された場合に、所定の異常時処置を実施することを特徴とする請求項１又は４に記載の車両の制御装置。
6. 前記第２の演算装置（３０）は、前記異常時処置として、該第２の演算装置（３０）をリセットする処置又は退避走行モードへ移行する処置を実施することを特徴とする請求項３又は５に記載の車両の制御装置。
7. 前記異常診断手段（３４）は、前記判定基準値として、前記第１の演算装置（３３）の出力信号の上限判定値、下限判定値、変化量判定値、該出力信号を模擬した演算値のうちの少なくとも一つを用いることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の車両の制御装置。
8. 前記第２の演算装置（３０）は、前記異常診断手段（３４）により前記第１の演算装置（３３）の出力信号が異常と判定された場合に、前記第１の演算装置（３３）が異常と判定して所定の異常時処置を実施することを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の車両の制御装置。
9. 前記第２の演算装置（３０）は、前記異常時処置として、前記第１の演算装置（３３）の出力信号をフェイルセーフ値に置き換える処置を実施することを特徴とする請求項８に記載の車両の制御装置。
10. 前記第２の演算装置（３０）は、前記異常時処置として、運転者に異常を報知する処置を実施することを特徴とする請求項３、５、８のいずれかに記載の車両の制御装置。

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