(57)【要約】【課題】大幅にコストアップすることなく、喩え、車両を統合制御するコントロールユニットのハードウェアが故障した場合でもＨＥＶの走行を停止させることのないハイブリッド電気自動車の制御システムを提供する。【解決手段】ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）の各種制御対象をそれぞれ制御する複数のコントロールユニット（ＥＣＭ１３、Ｍ／Ｃ１４、ＡＴＣＵ１５）と、各種入力情報に基づきＨＥＶの各種制御対象への各種指令値を演算し出力して、ＨＥＶを統合制御すると共に、各コントロールユニットが備える複数の機能の一部を搭載したハイブリッドコントローラモジュール（ＨＣＭ）１１とを有する。【選択図】図１
2006335180.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）の各種制御対象をそれぞれ制御する複数のコントロールユニットと、
各種入力情報に基づき前記ＨＥＶの各種制御対象への各種指令値を演算し出力して、前記ＨＥＶを統合制御すると共に、前記各コントロールユニットが備える複数の機能の一部を搭載したハイブリッドコントローラモジュール（ＨＣＭ）と
を有するハイブリッド電気自動車の制御システム。
【請求項２】
前記ＨＣＭが搭載した機能は、前記各コントロールユニットを最低限制御することができる機能である請求項１に記載のハイブリッド電気自動車の制御システム。
【請求項３】
前記ＨＣＭは、前記各コントロールユニットからの情報と内部演算値を照合し、照合結果から前記各コントロールユニットの状態を判定する請求項１または２に記載のハイブリッド電気自動車の制御システム。
【請求項４】
前記ＨＣＭが照合結果から前記各コントロールユニットのハードウェア故障と判定した後は、前記各コントロールユニットの制御対象ユニットを前記ＨＣＭが制御するフェイルセーフ処理へ移行する請求項３に記載のハイブリッド電気自動車の制御システム。
【請求項５】
前記各コントロールユニットのハードウェア故障の際、前記各コントロールユニットが故障であることを運転者に知らせる告知手段を有する請求項４に記載のハイブリッド電気自動車の制御システム。
【請求項６】
前記ＨＣＭが搭載する、前記各コントロールユニットが備える機能は、
前記各コントロールユニットが制御対象各ユニットを最低限制御することができる機能、制御に必要なＲＯＭ定数をプログラムへ直接書き込むことができる機能、プログラムへ直接書き込むことが困難なＲＯＭ定数は通常制御状態での情報を基に前記ＨＣＭにて学習により機能取得することができる機能である請求項１から５のいずれか一項に記載のハイブリッド電気自動車の制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ハイブリッド電気自動車の制御システムに関し、特に、各種制御指令を演算するコントロールユニットを備えたハイブリッド電気自動車の制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ハイブリッド電気自動車（Ｈｙｂｒｉｄ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｖｅｈｉｃｌｅ：ＨＥＶ）においては、車両を統合制御するコントロールユニット（Ｃ／Ｕ）として、ハイブリッドコントローラモジュール（Ｈｙｂｒｉｄ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ  Ｍｏｄｕｌｅ：ＨＣＭ）が搭載されている。
【０００３】
このＨＣＭは、バッテリ容量、アクセル開度、車速等の信号を入力として、ＨＥＶが最適な状態で運転できるための、エンジンへのトルク指令、モータへのトルク指令、変速機（トランスミッション）への変速指令を演算する。そして、演算結果である、エンジン制御指令をエンジンＣ／ＵであるＥＣＭ（Ｅｎｇｉｎｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ  Ｍｏｄｕｌｅ）へ、モータ制御指令をモータＣ／ＵであるＭ／Ｃ（Ｍｏｔｏｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）へ、変速制御指令を変速機Ｃ／ＵであるＡＴＣＵ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）へ、それぞれ出力する。
【０００４】
図２は、従来のＨＥＶに搭載されている制御システムの構成を概略的に示すブロック図である。図２に示すように、ＨＥＶに搭載されている制御システム１は、ＨＣＭ２、及びＨＣＭ２とシリアル通信バス３を介して接続されたＥＣＭ４、Ｍ／Ｃ５、ＡＴＣＵ６を有しており、ＨＣＭ２は、ＥＣＭ４へエンジン制御指令値ａを、Ｍ／Ｃ５へモータ制御指令値ｂを、ＡＴＣＵ５へ変速制御指令値ｃを、それぞれ出力する。
【０００５】
ＨＣＭ２は、相互に情報を交換するメインＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）２ａと監視ＩＣ（サブＣＰＵ）２ｂを有している。メインＣＰＵ２ａは、バッテリ容量、アクセル開度、車速等の各種入力情報に基づき、基本制御部がアプリケーションプログラム（ＡＰＰ）を実行してエンジン指令演算、モータ指令演算、変速指令演算を行い、エンジン制御指令値ａ、モータ制御指令値ｂ、変速制御指令値ｃを出力する。監視ＩＣ２ｂは、必要に応じフェイルセーフ（Ｆ／Ｓ）処理を行って、車両を停止させる。
【０００６】
ＥＣＭ４は、相互に情報を交換するメインＣＰＵ４ａと監視ＩＣ（サブＣＰＵ）４ｂを有しており、メインＣＰＵ４ａは、アプリケーションプログラムを実行して、エンジン制御指令値ａに基づきエンジン制御を行う。Ｍ／Ｃ５は、相互に情報を交換するメインＣＰＵ５ａと監視ＩＣ（サブＣＰＵ）５ｂを有しており、メインＣＰＵ５ａは、アプリケーションプログラムを実行して、モータ制御指令値ｂに基づきモータジェネレータ（Ｍｏｔｏｒ  Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ：ＭＧ）制御を行う。ＡＴＣＵ６は、相互に情報を交換するメインＣＰＵ６ａと監視ＩＣ（サブＣＰＵ）６ｂを有しており、メインＣＰＵ６ａは、アプリケーションプログラムを実行して、変速制御指令値ｃに基づき変速制御を行う。
【０００７】
つまり、ＥＣＭ４、Ｍ／Ｃ５、ＡＴＣＵ６、及びその他のＣ／Ｕが、ＨＣＭ２からの各種制御指令値に従って各ユニットを制御することにより、ＨＥＶの制御が行われる。
このような制御システムとして、例えば、「車輌の制御装置」（特許文献１参照）が知られている。この「車輌の制御装置」は、エンジン始動時に、エンジン制御手段、モータ・ジェネレータ制御手段、バッテリ制御手段の各制御手段へ起動信号を車輌制御手段から出力し、エンジンの始動が確認されたなら、高電圧系バッテリとモータ・ジェネレータとを接続する接続手段を車輌制御手段により制御するものである。
【特許文献１】特開２００４−２４５１００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来のＨＥＶの制御においては、ＨＣＭ２の指示に、ＥＣＭ４、Ｍ／Ｃ５、ＡＴＣＵ６、及びその他のＣ／Ｕが従うシステムとなっていることから、ＨＣＭ２のハードウェア（ＣＰＵ等）が故障した場合、ＨＣＭ２から出力される指令値そのものに信頼性が無くなり指令値に従って制御することができなくなるので、ＨＥＶの走行を停止させている。このため、例えば、走行中にあっては、走行車線から車両を移動させることができなくなってしまう。
【０００９】
このような状況の発生に対処するため、例えば、ＨＣＭ２を２ＣＰＵ化したり、ＨＣＭ１の予備を搭載して二重系統にしたりすることが考えられるが、この場合、大幅なコストアップとなることが避けられない。
この発明の目的は、大幅にコストアップすることなく、喩え、車両を統合制御するコントロールユニットのハードウェアが故障した場合でもＨＥＶの走行を停止させることのないハイブリッド電気自動車の制御システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、この発明に係るハイブリッド電気自動車の制御システムは、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）の各種制御対象をそれぞれ制御する複数のコントロールユニットと、各種入力情報に基づき前記ＨＥＶの各種制御対象への各種指令値を演算し出力して、前記ＨＥＶを統合制御すると共に、前記各コントロールユニットが備える複数の機能の一部を搭載したハイブリッドコントローラモジュール（ＨＣＭ）とを有している。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、各種入力情報に基づきハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）の各種制御対象への各種指令値を演算し出力して、ＨＥＶを統合制御するハイブリッドコントローラモジュール（ＨＣＭ）が、ＨＥＶの各種制御対象をそれぞれ制御する複数のコントロールユニットが備える複数の機能の一部を搭載している。このため、大幅にコストアップすることなく、喩え、車両を統合制御するコントロールユニットのハードウェアが故障した場合でもＨＥＶの走行を停止させることがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、この発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。
図１は、この発明の一実施の形態に係るＨＥＶに搭載されている制御システムの構成を概略的に示すブロック図である。図１に示すように、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）に搭載されている制御システム１０は、車両を統合制御するコントロールユニット（Ｃ／Ｕ）であるＨＣＭ１１、及びＨＣＭ１１とシリアル通信バス１２を介して接続された、エンジン（ＥＮＧ）Ｃ／ＵであるＥＣＭ１３、モータＣ／ＵであるＭ／Ｃ１４、変速機（トランスミッション）Ｃ／ＵであるＡＴＣＵ１５を有している。これらＥＣＭ１３、Ｍ／Ｃ１４、ＡＴＣＵ１５は、制御対象となる各ユニットのユニット制御用Ｃ／Ｕであり、例えば、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）が用いられる。
【００１３】
ＨＣＭ１１は、相互に情報を交換するメインＣＰＵ１１ａと監視ＩＣ（サブＣＰＵ）１１ｂを有している。メインＣＰＵ１１ａは、バッテリ容量、アクセル開度、車速等の各種入力情報に基づき、基本制御部がアプリケーションプログラム（ＡＰＰ）を実行して、ＨＥＶ統合制御及びＥＣＵ故障時制御を行う。
【００１４】
ＨＥＶ統合制御により、エンジン指令演算、モータジェネレータ（Ｍｏｔｏｒ  Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ：ＭＧ）指令演算、変速指令演算、空調制御、メータ制御、補機制御、入力演算、各種診断等の各種処理が行われ、ＥＣＵ故障時制御により、エンジン制御、モータジェネレータ制御、変速制御の各種処理が行われる。このＥＣＵ故障時制御により行われる、エンジン制御、モータジェネレータ制御、変速制御は、ＥＣＭ１３、Ｍ／Ｃ１４、ＡＴＣＵ１５のそれぞれが備えている機能である。
監視ＩＣ１１ｂは、メインＣＰＵ１１ａの演算処理が正しく行われているか否かをチェックしている。
【００１５】
ＥＣＭ１３は、相互に情報を交換するメインＣＰＵ１３ａと監視ＩＣ（サブＣＰＵ）１３ｂを有すると共に、入力情報が入力する入力ＩＣ１３ｃ及び出力情報を出力する出力ＩＣ１３ｄを有している。メインＣＰＵ１３ａは、アプリケーションプログラムを実行して、燃料噴射制御、点火制御、ＥＴＣ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｔｈｒｏｔｔｌｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）制御等のエンジン制御を行う。監視ＩＣ１３ｂは、メインＣＰＵ１３ａの演算処理が正しく行われているか否かをチェックしている。
【００１６】
Ｍ／Ｃ１４は、相互に情報を交換するメインＣＰＵ１４ａと監視ＩＣ（サブＣＰＵ）１４ｂを有すると共に、入力情報が入力する入力ＩＣ１４ｃ及び出力情報を出力する出力ＩＣ１４ｄを有している。メインＣＰＵ１４ａは、アプリケーションプログラムを実行して、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御、電流制御、回転数演算等のＭＧ制御を行う。監視ＩＣ１４ｂは、メインＣＰＵ１４ａの演算処理が正しく行われているか否かをチェックしている。
【００１７】
ＡＴＣＵ１５は、相互に情報を交換するメインＣＰＵ１５ａと監視ＩＣ（サブＣＰＵ）１５ｂを有すると共に、入力情報が入力する入力ＩＣ１５ｃ及び出力情報を出力する出力ＩＣ１５ｄを有している。メインＣＰＵ１５ａは、アプリケーションプログラムを実行して、ソレノイド制御、変速制御、スリップ制御等の変速制御を行う。監視ＩＣ１５ｂは、メインＣＰＵ１５ａの演算処理が正しく行われているか否かをチェックしている。
【００１８】
つまり、ハイブリッド電気自動車の制御システム１０は、ユニット制御用Ｃ／Ｕである、ＥＣＭ１３、Ｍ／Ｃ１４、ＡＴＣＵ１５に搭載されている機能の一部を、ＨＣＭ１１に搭載している。ＨＣＭ１１に搭載する機能は、エンジンを制御するＥＣＭ１３、モータ＆インバータを制御するＭ／Ｃ１４、変速機（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ：ＡＴ）を制御するＡＴＣＵ１５のそれぞれの制御対象となる各ユニットを、最低限制御できる機能である。
【００１９】
そして、ＥＣＭ１３における入力ＩＣ１３ｃの入力情報及び各出力ＩＣ１３ｄの出力情報と、ＨＣＭ１１のＥＣＵ故障時制御におけるエンジン制御情報を、相互にやり取りして、ＥＣＭ１３からの情報をＨＣＭ１１が照合する。同様に、Ｍ／Ｃ１４における入力ＩＣ１４ｃの入力情報及び各出力ＩＣ１４ｄの出力情報と、ＨＣＭ１１のＥＣＵ故障時制御におけるモータジェネレータ制御情報を、相互にやり取りして、ＥＣＭ１３からの情報をＨＣＭ１１が照合し、ＡＴＣＵ１５における入力ＩＣ１５ｃの入力情報及び各出力ＩＣ１５ｄの出力情報と、ＨＣＭ１１のＥＣＵ故障時制御における変速制御情報を、相互にやり取りして、ＥＣＭ１３からの情報をＨＣＭ１１が照合する。
【００２０】
照合の結果、ユニット制御用Ｃ／Ｕ（ＥＣＭ１３、Ｍ／Ｃ１４、ＡＴＣＵ１５）からの情報とＨＣＭ１１の内部演算値とが異なっていれば、ユニット制御用Ｃ／Ｕのハードウェア（ＣＰＵ等）故障発生と判定する。
ユニット制御用Ｃ／Ｕのハードウェア（ＣＰＵ等）故障発生後は、判定対照のユニット制御用Ｃ／Ｕ（ＥＣＭ１３、Ｍ／Ｃ１４、ＡＴＣＵ１５の内の何れか）が制御しているユニットを、ＨＣＭ１１が制御するフェイルセーフ（Ｆ／Ｓ）モードへと移行させ、ＥＣＭ１３、Ｍ／Ｃ１４、ＡＴＣＵ１５それぞれの制御対象となる各ユニットを、ＨＣＭ１１が制御する。
【００２１】
つまり、ＨＣＭ１１がユニット制御用Ｃ／ＵであるＥＣＵの機能の一部を持つことにより、ユニット制御ＥＣＵが故障しても、ＨＣＭ１１がそのＥＣＵの代わりの機能を実現できるため、車両走行が可能になる。ユニット制御ＥＣＵの故障が複数箇所であっても対応が可能である。加えて、ＨＣＭ１１がユニット制御Ｃ／Ｕ（ＥＣＭ１３、Ｍ／Ｃ１４、ＡＴＣＵ１５）のＣＰＵ処理を監視していることになるので、ユニット制御Ｃ／Ｕそれぞれの監視ＩＣを必要とせず、各監視ＩＣを削減することができる。
【００２２】
上述したように、ユニット制御用Ｃ／Ｕに搭載されている機能（ＥＣＭ１３によるエンジン制御、Ｍ／Ｃ１４によるモータ＆インバータ制御、ＡＴＣＵ１５による変速制御等）の一部を、ＨＣＭ１１に搭載する。ＨＣＭ１１に搭載する機能は、ユニット制御用Ｃ／Ｕの制御対象となる各ユニットを最低限制御することができる機能、即ち、ＥＣＭ１３がエンジンを、Ｍ／Ｃ１４がモータ＆インバータを、ＡＴＣＵ１５が変速機を、最低限制御できる機能である。
【００２３】
搭載する機能は、例えば、ＥＣＭ１３は、燃料噴射制御、点火制御、空気量演算、ＥＴＣ制御等、Ｍ／Ｃ１４は、ＰＷＭ制御、電流制御、回転数演算等、ＡＴＣＵ１５は、ソレノイド制御、変速演算、スリップ制御等である。なお、これは一例であって、故障後の車両走行要求レベルにより、搭載機能は任意に変更する。
つまり、ＨＣＭ１１が、ユニット制御用Ｃ／Ｕの制御対象である各ユニットを最低限制御できる機能を有するので、ユニット制御用Ｃ／Ｕがハードウェア（ＣＰＵ等）故障状態になっても車両制御が可能になり、車両停止を回避して走行を継続することができる。また、ユニット制御用Ｃ／Ｕが複数故障しても、ＨＣＭ１１において全てに対応することができるので、信頼性が向上する。
【００２４】
また、ユニット制御用Ｃ／Ｕからの情報をＨＣＭ１１が照合する。ＨＣＭ１１は、ＥＣＭ１３、Ｍ／Ｃ１４、ＡＴＣＵ１５の各機能の一部を搭載しているため、ユニット制御用Ｃ／Ｕからの指令値とＨＣＭ１１の内部演算値を照合することができる。照合の結果、ユニット制御用Ｃ／Ｕからの情報とＨＣＭ内部演算値が異なっていれば、そのユニット制御用Ｃ／Ｕのハードウェア（ＣＰＵ等）故障発生と判定する。
つまり、ＨＣＭ１１でユニット制御用Ｃ／Ｕの演算値が正しいか否かを判定し、判定結果からハードウェア（ＣＰＵ等）故障を検知することができるので、ユニット制御用Ｃ／Ｕに搭載されている監視ＩＣを廃止することができ、コスト低下をもたらす。
【００２５】
また、ＨＣＭ１１においてユニット制御用Ｃ／Ｕのハードウェア（ＣＰＵ等）故障判定後は、そのＣ／Ｕの制御対象ユニットを、ＨＣＭ１１が制御するフェイルセーフ（Ｆ／Ｓ）モードへと移行させる。この結果、ユニット制御用Ｃ／Ｕのハードウェア（ＣＰＵ等）故障となった場合でも、その制御対象ユニットを制御して車両走行が可能になるため、車両停止を回避して走行を継続することができる。
また、ＨＣＭ１１のハードウェア故障と判定したときは、ＨＣＭ１１が故障であることを、表示装置等に表示して運転者等に知らせる。このように、表示装置等の告知手段により、ＨＣＭ１１が故障であることを運転者等に知らせることにより、故障の発生を迅速に知ることができ、故障箇所の点検や修理を早期に、且つ、確実に行うことができる。
【００２６】
また、ＨＣＭ１１に搭載するユニット制御用Ｃ／Ｕの機能は、以下のものである。第１に、ユニット制御用Ｃ／Ｕが制御対象各ユニットを最低限制御することができる機能（プログラム）。第２に、制御に必要なＲＯＭ定数（駆動力マップ、回転数、トルク制限値等の制御に必要なデータテーブル）は、プログラムへ直接書き込むことができる機能。第３に、プログラムへ直接書き込むことが困難なＲＯＭ定数は、通常制御状態での情報を基に、ＨＣＭ１１にて学習により機能取得することができる機能。
【００２７】
つまり、ＲＯＭ定数をプログラムへ直接書き込むことができるので、ＲＯＭ容量を削減することができる。また、ＨＣＭ１１にて学習により機能取得することができるので、ＨＣＭ１１のメモリ容量を削減することができ、削減した分を別の機能に適用することで、ユニット制御用Ｃ／Ｕのフェイルセーフ（Ｆ／Ｓ）後の車両制御の信頼性が向上する。
【００２８】
このように、この発明によれば、各種入力情報に基づきハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）の各種制御対象への各種指令値を演算し出力して、ＨＥＶを統合制御するハイブリッドコントローラモジュール（ＨＣＭ）が、ＨＥＶの各種制御対象をそれぞれ制御する複数のコントロールユニットが備える複数の機能の一部を搭載しているため、大幅にコストアップすることなく、喩え、車両を統合制御するコントロールユニットのハードウェアが故障した場合でもＨＥＶの走行を停止させることがない。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】この発明の一実施の形態に係るＨＥＶに搭載されている制御システムの構成を概略的に示すブロック図である。
【図２】従来のＨＥＶに搭載されている制御システムの構成を概略的に示すブロック図である。
【符号の説明】
【００３０】
１０  ハイブリッド電気自動車の制御システム
１１  ＨＣＭ
１１ａ，１３ａ，１４ａ，１５ａ  メインＣＰＵ
１１ｂ，１３ｂ，１４ｂ，１５ｂ  監視ＩＣ
１２  シリアル通信バス
１３  ＥＣＭ
１３ｃ，１４ｃ，１５ｃ  入力ＩＣ
１３ｄ，１４ｄ，１５ｄ  出力ＩＣ
１４  Ｍ／Ｃ
１５  ＡＴＣＵ
【図１】
2006335180.tif 000003
【図２】
2006335180.tif 000004