JP6288431B2

JP6288431B2 - 車両の出力制御装置

Info

Publication number: JP6288431B2
Application number: JP2014031914A
Authority: JP
Inventors: 浩舟越; 中村　悟; 悟中村
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2014-02-21
Filing date: 2014-02-21
Publication date: 2018-03-07
Anticipated expiration: 2034-02-21
Also published as: JP2015158138A; US20150240728A1; EP2910759B1; EP2910759A1; US9303568B2

Description

本発明は、車両の走行駆動源の制御装置に係り、走行駆動源の出力制御の異常判定技術に関する。

近年、走行駆動源として内燃機関（エンジン）やモータの搭載された車両において、アクセルペダルの操作情報等に応じて目標トルク（目標出力）を演算し、この目標トルクを実現するような目標スロットル開度を演算するとともに、スロットルポジションセンサを用いて、実トルクを発生させるために必要な実スロットル開度を検出し、実トルクが目標トルクに一致するようにスロットルを制御するドライブ・バイ・ワイヤシステムが採用されてきている。

更に、このドライブ・バイ・ワイヤシステムの制御装置の異常判定技術が提案されている。例えば、特許文献１では、目標トルクから演算したスロットルバルブの目標開度と実際のスロットルバルブの開度との差を求め、当該開度差が目標開度とエンジン回転速度とに基づいて設定された判定用の閾値よりも大きい場合に異常であると判定する。

特開２００９−１２７５４９号公報

ところで、エンジンの回転数や出力トルクは常に一定であるとは限らない。したがって、上記特許文献１のように目標トルクの関連値と実トルクの関連値の差(開度差)が閾値よりも大きい場合に異常判定する場合には、異常であるとの誤判定を抑制するために、この判定用の閾値を大きめに設定する必要がある。
しかしながら、このように異常判定用の閾値を大きめに設定してしまうと、異常判定の精度が低下してしまう。特に、車両加速時のようにエンジンが高出力状態である場合には、低出力状態である場合よりも、異常時における安全性が低下するため、速やかにかつ確実に異常判定を行うことが望まれる。

本発明は、この様な問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、異常判定を適切に行い安全性を向上させることのできる車両の出力制御装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、請求項１の車両の出力制御装置は、車両に搭載された走行駆動源を制御する車両の出力制御装置であって、ドライバーの要求に対して前記走行駆動源が発生することを許容される出力である許容出力を、前記車両のアクセル操作に基づいて演算する許容出力演算部と、前記走行駆動源が実際に出力していると推定される推定出力を前記車両の運転状態に基づいて演算する推定出力演算部と、前記許容出力と前記推定出力との差に相関した出力差指標を演算する出力差指標演算部と、前記出力差指標演算部で演算された出力差指標が複数設定された所定の閾値以上となる時間を前記閾値毎に計測する計測部と、前記計測部で前記閾値毎に計測した各時間がそれぞれの前記閾値に対応した判定時間以上であるか否かを判別し、前記各時間のうち、対応する前記判定時間以上であると判別される時間が少なくとも１つ以上ある場合に前記出力制御装置が異常であることを判定する異常判定部と、を備え、前記判定時間は、前記閾値が大きくなるにしたがって小さくなるように設定されることを特徴とする。

また、請求項２の車両の出力制御装置は、請求項１において、前記閾値及び前記判定時間は、あらかじめ記憶された前記車両の最小加速度に対応する第１のデータと前記車両の最大加速度に対応する第２のデータとの間を補間するように設定されることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、許容出力と推定出力とを比較することにより、出力差指標、即ちドライバーの要求する運転状態を実現するために許容できる出力以上の出力が発生しているか否かを判定することができる。そして、出力差指標が大きくなるほど異常と判定するまでの判定時間である閾値を小さくしているため、出力差指標が大きいほど短時間に異常であると判定され易くなり、車両の安全性を向上させることができる。

また、複数設定された閾値毎に、出力差指標が閾値以上となった時間が計測され、当該閾値に対応する判定時間が継続したことをもって異常判定を行うことができ、出力差指標が変動した場合でも複数の計測部で出力差指標に応じた閾値で同時に異常判定を行うことが可能となり、過渡運転時における異常判定の正確性を向上させることができる。

請求項２の発明によれば、第１のデータと第２のデータとを補間して、第１のデータと第２のデータとの間の中間値における異常判定用の閾値及び判定時間が設定されるので、容易に異常判定用の閾値と判定時間との組を多く設定することができ、過渡運転時における異常判定をより正確に行うことができる。

本発明に係る車両の出力制御装置の全体構成を示す制御ブロック図である。余剰加速度の閾値と判定時間との関係を示すグラフである。余剰加速度の閾値と判定時間の詳細な関係を示すグラフである。本発明に係るエンジンＥＣＵの異常処置判定処理のルーチンを示すフローチャートである。

以下、図面に基づき本発明の一実施形態について説明する。
本発明の実施形態に係る車両の出力制御装置は、車両に搭載された走行駆動用のエンジン（内燃機関）の出力制御装置であって、エンジンとして例えばガソリンエンジンが採用され、この車両にはドライブ・バイ・ワイヤシステムが備えられている。
このドライブ・バイ・ワイヤシステムは、アクセルペダルの操作情報等に応じてエンジン電子コントロールユニット（以下エンジンＥＣＵという）１(出力制御装置)により電子制御式のスロットルバルブ２の開度を制御するように構成されている。

図１は、エンジンＥＣＵ１において周期的に実行されるエンジン制御の全体構成を示す制御ブロック図である。
図１に示すように、エンジンＥＣＵ１の入力側には、車両のドライバーによるアクセルペダルのアクセル操作度合を検出するアクセルポジションセンサ１０、スロットルバルブ２の開度を検出するスロットルポジションセンサ１１、エンジンの吸入空気流量を検出する空気量センサ(エアフローセンサ)１２、エンジンの回転速度を検出するエンジン回転センサ１３（例えばクランク角の推移から検出する）、吸気温度を検出する吸気温センサ１４、冷却水温度を検出する水温センサ１５等のセンサが接続されており、各種検出信号を入力する。また、エンジンＥＣＵ１は、変速機の制御を行うＣＶＴ／ＡＴ・ＥＣＵ１６、車両の姿勢安定化制御を行うＥＳＰ・ＥＣＵ１７と、車両のエアコンの制御を行うＡ/Ｃ・ＥＣＵ１８といった制御装置と接続され、これらの制御装置からエンジンに対する出力要求(外部要求)を入力する。一方、エンジンＥＣＵ１の出力側には、スロットルバルブ２が接続されている。

エンジンＥＣＵ１には、目標トルク演算部２１、目標スロットル開度演算部２２、スロットル開度制御部２３、フリクショントルク演算部２４、補機負荷トルク演算部２５、エンジン負荷演算部２６、点火時期検出部２７、トルク調停部２８、許容トルク演算部（許容出力演算部）２９、推定トルク演算部（推定出力演算部）３０、推定トルク・許容トルク比較部３１（出力差指標演算部）、異常判定部３２、異常処置部３３といった各種機能部が備えられている。

目標トルク演算部２１は、アクセルポジションセンサ１０からのアクセル操作情報とエンジン回転センサ１３からのエンジン回転速度に基づいて、後述するエンジン負荷演算部２６により演算したエンジンの負荷トルクを加算した上の、エンジンが出力すべき目標トルクを演算する。
目標スロットル開度演算部２２は、目標トルク演算部２１によって演算された目標トルクを実現するための目標スロットル開度を演算する。

スロットル開度制御部２３は、目標スロットル開度演算部２２によって演算された目標スロットル開度と、スロットルポジションセンサ１１からのスロットル制御情報（実スロットル開度）とが一致するように、スロットルバルブ２の開度を調整制御する。
フリクショントルク演算部２４は、エンジン回転センサ１３からのエンジン回転速度と水温センサ１５からの冷却水温に基づいてエンジンのフリクショントルクを演算する。

補機負荷トルク演算部２５は、Ａ/Ｃ・ＥＣＵ１８からの外部要求に基づいて補機の負荷トルクを演算する。
エンジン負荷演算部２６は、フリクショントルク演算部２４により演算されたエンジンのフリクショントルクと補機負荷トルク演算部２５により演算された補機の負荷トルクを加算して、エンジンの負荷トルクを演算する。

点火時期検出部２７は、エンジンの点火信号から点火時期を検出する機能を有する。
トルク調停部２８は、ＥＣＵ１６、１７からの外部要求トルクと、目標トルク演算部２１により演算された目標トルクとの調停機能を有する。
許容トルク演算部２９は、アクセル操作情報に基づいて許容トルク（許容出力）を算出する。より具体的には、許容トルク演算部２９は、アクセル操作量とエンジン回転速度に応じて予め設定された許容トルクマップから、運転状態に応じた許容トルクを読み込む。

尚、前述のとおり許容トルクとは、ドライバーの要求する運転状態を実現するために許容されるトルクである。本実施形態では、許容トルクは実験により予め設定されている。
推定トルク演算部３０は、空気量センサ１２からの吸入空気量とエンジン回転速度とから実際にエンジンが出力していると推定されるトルク（推定トルク）を演算する。
推定トルク・許容トルク比較部３１は、推定トルク演算部３０で演算した推定トルクと許容トルク演算部２９で演算した許容トルクとを比較演算する。より具体的には、推定トルクと許容トルクの差、即ち余剰加速度Ｇ（出力差指標）を演算する。

異常判定部３２は、余剰加速度Ｇが閾値（Ｇ1〜Ｇn）以上であることが所定時間(判定時間ｔ1〜ｔn)継続した場合に、異常であることを判定する
異常処置部３３は、異常判定部３２で異常であると判定された場合に安全性を高めるために行う制御（異常処置）、例えばスロットル量の制限や点火時期の遅角のように、出力が低下する方向への制御を行う。

図２は、余剰加速度Ｇとタイマの判定時間ｔ（継続時間）の関係を示すマップである。更に、エンジンＥＣＵ１には、余剰加速度とその継続時間とに基づいた値が設定されており、図２の破線で示す境界線より余剰加速度及び継続時間が大きくなった場合に、警告やエンジン出力制限といった安全性を高めるような処置を行う機能を備えている。
図３は、余剰加速度Ｇの閾値Ｇ1〜Ｇnとタイマの判定時間ｔ1〜ｔnの詳細な関係を示すマップである。図２、３に示すように、余剰加速度Ｇに基づいてタイマの判定時間ｔが異なるように設定されている。詳しくは、余剰加速度Ｇが大きくなるにしたがって、タイマの判定時間ｔが小さくなるように設定されている。

余剰加速度Ｇの最小閾値Ｇ1は、例えばクリープ走行時での最大加速度より若干大きい値に設定すればよく、最小閾値Ｇ1での判定時間ｔ1は、例えば１secに設定すればよい(第１のデータ）。
また、余剰加速度Ｇの最大閾値Ｇnとそのときの判定時間ｔn(第２のデータ)は、車両の余剰加速度Ｇが最大閾値Ｇn以上であることが判定時間ｔn継続した場合に異常であると判定されるような値をあらかじめ試験等により確認して適宜設定すればよい。

更に、本実施形態では、図３に示すように、異常判定用の余剰加速度Ｇの閾値を最小閾値Ｇ1と最大閾値Ｇ7（Ｇn）との間に複数個有しており、異常判定用の閾値をＧ1からＧ7まで合計７個有している。
具体的には、最小閾値Ｇ1と最大閾値Ｇ7との間を６分割して、中間の閾値Ｇ2、Ｇ3〜Ｇ6を設定して、最小閾値Ｇ1及びその判定時間ｔ1と、最大閾値Ｇ7及びその判定時間ｔ7とを直線で結び、各中間の加速度Ｇ2、Ｇ3・・・Ｇ6での当該直線上での判定時間（ｔ2、ｔ3〜ｔ6）に設定する。

エンジンＥＣＵ１には、余剰加速度Ｇの閾値Ｇ1〜Ｇ7と判定時間ｔ1〜ｔ7の組数に合わせてタイマ（計測部）を７つ（ｎ個）備えている。タイマ１〜タイマ７は、夫々が独立して、車両の余剰加速度Ｇが閾値以上となっている継続時間を計測する機能を有している。図４は、エンジンＥＣＵ１にて実行する異常処置判定処理のルーチンを示すフローチャートである。

本ルーチンは、エンジンの運転中に繰り返し行われる。
始めにステップＳ１０では、許容トルク演算部２９にて許容トルクＴbを、推定トルク演算部３０にて推定トルクＴを演算する。そして、ステップＳ２０に進む。
ステップＳ２０では、ステップＳ１０にて演算した推定トルクＴと許容トルクＴbとのトルク差Ｔ−Ｔbを演算し、当該トルク差Ｔ−Ｔbによる余剰加速度Ｇが最小閾値Ｇ1以上であるか否かを判別する。前記余剰加速度Ｇが第１の所定値Ｇ1未満である場合には、ステップＳ３０に進む。前記余剰加速度Ｇが第１の所定値Ｇ1以上である場合には、ステップＳ４０に進む。

ステップＳ３０では、全タイマをリセットする。そして、ステップＳ１０に戻る。
ステップＳ４０では、各タイマのカウント値が当該タイマの閾値Ｇ1〜Ｇ7に対応した判定時間ｔ1〜ｔ7以上であるか否かを判別し、少なくとも１つのタイマでカウント値が判定時間以上であるか否かを判別する。カウント値が判定時間以上であるタイマが少なくとも１つ以上ある場合には、ステップＳ２４０に進む。全てのタイマでカウント値が判定時間未満であればステップＳ５０に進む。

ステップＳ５０では、前記余剰加速度Ｇが最大閾値Ｇ7(Ｇn)以上であるか否かを判別する。余剰加速度Ｇが最大閾値Ｇ7以上である場合には、ステップＳ６０に進む。余剰加速度Ｇが最大閾値Ｇ7未満である場合には、ステップＳ７０に進む。
ステップＳ６０では、全タイマをカウントする。そして、ステップＳ１０に戻る。
ステップＳ７０では、タイマ７(タイマｎ)をリセットする。そして、ステップＳ８０に進む。ステップＳ８０では、余剰加速度Ｇが上記設定されている閾値Ｇ6(Ｇn-1)以上であるか否かを判別する。余剰加速度Ｇが閾値Ｇ6以上である場合には、ステップＳ９０に進む。余剰加速度Ｇが閾値Ｇ6未満である場合には、ステップＳ１００に進む。

ステップＳ９０では、タイマ６(タイマｎ−１)以下のタイマ全て（タイマ６、タイマ５・・・タイマ１）をカウントする。そして、ステップＳ１０に戻る。
ステップＳ１００では、タイマ６(タイマｎ−１)をリセットする。以降、タイマｎ−２、タイマｎ−３・・・タイマ２についてもステップＳ８０、Ｓ９０、Ｓ１００と同様に制御する。そして、ステップＳ２００に進む。

ステップＳ２００では、余剰加速度Ｇが設定された上記閾値Ｇ2以上であるか否かを判別する。余剰加速度Ｇが閾値Ｇ2以上である場合には、ステップＳ２１０に進む。余剰加速度Ｇが閾値Ｇ2未満である場合には、ステップＳ２２０に進む。
ステップＳ２１０では、タイマ２以下のタイマ全て（タイマ２、タイマ１）をカウントする。そして、ステップＳ１０に戻る。

ステップＳ２２０では、タイマ２をリセットする。そして、ステップＳ２３０に進む。
ステップＳ２３０では、タイマ１をカウントする。そして、ステップＳ１０に戻る。
ステップＳ２４０では、エンジンＥＣＵ１が異常であると判定し、異常処置部３３による異常処置を実行する。そして、本ルーチンを終了する。
以上のように制御することで、本実施形態では、エンジンＥＣＵ１の目標トルク演算部２１及び目標スロットル開度演算部２２、スロットル開度制御部２３によって、実トルクが目標トルクに一致するようにエンジンのスロットル開度が制御されるが、その安全装置として、車両の余剰加速度Ｇが閾値Ｇ1〜Ｇn以上であることが判定時間ｔ1〜ｔn以上継続した場合にエンジンＥＣＵ１が異常であることが判定される。

エンジンＥＣＵ１が正常であれば、目標トルク演算部２１及び目標スロットル開度演算部２２、スロットル開度制御部２３によって、実トルクが目標トルクに一致するようにエンジンのスロットルが作動制御されるので、短時間で許容トルクと推定トルクのトルク差が解消されることになる。このように車両の余剰加速度Ｇが閾値Ｇ1〜Ｇn以上であることが判定時間ｔ1〜ｔn以上継続した場合には、エンジンＥＣＵ１内に記憶されている演算用プログラムのリソース部分の異常が疑われる。演算機能自体の故障は、例えば演算結果が出力されないといったように、その他安全機能で判定可能であるが、リソース部分のみの異常は異常判定が難しい。本実施形態では、このように余剰加速度Ｇが解消されないことをもって、出力トルク制御全体の異常判定が容易に行われ、リソース部分のみの異常がある場合でも、異常判定を可能である。

そして、本実施形態では、異常判定用の余剰加速度Ｇの閾値Ｇ1〜Ｇn（Ｇ7）と判定時間ｔ1〜ｔn（ｔ7）とを複数組有しているので、異常判定を細かに設定することができる。判定時間ｔは余剰加速度Ｇの閾値が大きくなるにしたがって小さくなるように設定されているので、車両の加速度Ｇが大きくなるにしたがってすぐに異常判定され易くなり、安全性を向上させることができる。

この異常判定に用いる車両の余剰加速度Ｇは、許容トルクＴbと推定トルクＴ(実トルク)との差に基づいて演算されるので、加速度センサ等の検出手段を新たに用いることなく、異常判定が可能となる。また、目標トルク演算部２１及び目標スロットル開度演算部２２、スロットル開度制御部２３によって、実トルクが目標トルクに一致するようにエンジンのスロットルが作動制御されることから、この許容トルクＴbと推定トルクＴとの差が閾値以上であることが所定時間(判定時間)継続した場合に異常判定することで、目標トルク演算部２１及び目標スロットル開度演算部２２、スロットル開度制御部２３の異常判定することができる。

本実施形態では、余剰加速度Ｇが閾値Ｇ1〜Ｇ7以上となっている継続時間を測定するタイマを閾値Ｇ1〜Ｇ7毎に有しており、夫々が独立して計測する。したがって、余剰加速度Ｇが変動した場合でも閾値Ｇ1〜Ｇ7に応じた判定時間ｔ1〜ｔ7で同時に異常判定が行われる。これにより、過渡運転時における異常判定の正確性を向上させることができる。
また、異常判定用の余剰加速度Ｇの閾値Ｇ1〜Ｇ7と判定時間ｔ1〜ｔ7の組を複数設ける際に、最小閾値Ｇ1での判定時間ｔ1と最大閾値Ｇ7での判定時間ｔ7とを直線で結び、最小閾値Ｇ1と最大閾値Ｇ7との間の中間値における判定時間を直線上の数値から読み出すようにしており、即ち最小閾値Ｇ1での判定時間ｔ1と最大閾値Ｇ7での判定時間ｔ7とで補間するようにして設定する。これにより、最小閾値Ｇ1での判定時間ｔ1と最大閾値Ｇ7での判定時間ｔ7とを記憶しておけば、中間値での判定時間を演算することができ、よって容易に複数の閾値と判定時間の組を多く設定することが可能となり、過渡運転時における異常判定をより正確に行うことができる。

なお、本願発明は、上記実施形態に限定するものではない。例えば、余剰加速度Ｇの閾値Ｇ1〜Ｇ7と判定時間ｔ1〜ｔ7の組を７個ではなく、他の数に設定してもよい。また、上記最小閾値Ｇ1と最大閾値Ｇnとの間の中間値における判定時間の設定を直線で補間するのではなく、他の関数で補間してもよい。または、中間値を補間による演算ではなく記憶しておいてもよい。また、上記実施形態では、目標トルク、許容トルク、推定トルクといったように各種トルクを演算して、比較、異常判定を行っているが、本願発明はトルクに限定するものではなく、出力またはそれに関連する値を用いてもよい。また、本願発明は、走行駆動源がモータやその他の出力発生機関を有する車両にも適用することができる。

１電子コントロールユニット（出力制御装置）
２１目標トルク演算部
２９許容トルク演算部（許容出力演算部）
３０推定トルク演算部（推定出力演算部）
３１許容トルク・推定トルク比較部（出力差指標演算部）
３２異常判定部

Claims

車両に搭載された走行駆動源の出力を制御する車両の出力制御装置であって、
ドライバーの要求に対して前記走行駆動源が発生することを許容される出力である許容出力を前記車両のアクセル操作に基づいて演算する許容出力演算部と、
前記走行駆動源が実際に出力していると推定される推定出力を前記車両の運転状態に基づいて演算する推定出力演算部と、
前記許容出力と前記推定出力との差に相関した出力差指標を演算する出力差指標演算部と、
前記出力差指標演算部で演算された出力差指標が複数設定された所定の閾値以上となる時間を前記閾値毎に計測する計測部と、
前記計測部で前記閾値毎に計測した各時間がそれぞれの前記閾値に対応した判定時間以上であるか否かを判別し、前記各時間のうち、対応する前記判定時間以上であると判別される時間が少なくとも１つ以上ある場合に前記出力制御装置が異常であることを判定する異常判定部と、を備え、
前記判定時間は、前記閾値が大きくなるにしたがって小さくなるように設定されることを特徴とする車両の出力制御装置。
前記閾値及び前記判定時間は、あらかじめ記憶された前記車両の最小加速度に対応する第１のデータと前記車両の最大加速度に対応する第２のデータとの間を補間するように設定されることを特徴とする請求項１に記載の車両の出力制御装置。