DE69932019T2

DE69932019T2 - Überwachungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeugsteuerungssystem

Info

Publication number: DE69932019T2
Application number: DE69932019T
Authority: DE
Inventors: c/o Fuji Jukogyo Kabushiki Kaisha Tomoaki Nitta
Original assignee: Fuji Jukogyo KK; Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 1998-11-18
Filing date: 1999-11-17
Publication date: 2006-11-30
Anticipated expiration: 2019-11-18
Also published as: EP1002699B1; JP2000156685A; EP1002699A2; DE69932019D1; US6321150B1; EP1002699A3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Abnormalitätsüberwachungsvorrichtung für ein Fahrzeugsteuerungssystem, das durch Verbinden mehrerer Steuereinheiten zum Steuern von voneinander verschiedenen Objekten durch Multiplexkommunikationsleitungen gebildet wird.
In einem in verschiedenen Fahrzeugen, z.B. Kraftfahrzeugen, verwendeten Fahrzeugsteuerungssystem sind verschiedene Steuerungen für einen Motor, ein Getriebe, Aufhängungen, eine Klimaanlage, usw. mehreren im Fahrzeug montierten elektronischen Steuereinheiten (ECUs) jeweils zugeordnet, die beispielsweise Mikrocomputer und andere Elemente aufweisen. Die ECUs sind durch Kommunikationsleitungen miteinander verbunden, und zwischen den ECUs werden Steuerdaten übertragen, um die Gesamtsteuerungsleistung zu verbessern.
In einem derartigen Fahrzeugsteuerungssystem ist es wichtig, dass jede ECU eine Eigendiagnose für ihr Peripheriesystem ausführt, und dass außerdem das Fahrzeugsteuerungssystem eine Überwachungsverarbeitung zum Erfassen einer Abnormalität im Gesamtsteuerungssystem ausführt. Herkömmlich überwachen alle ECUs jeweils wechselseitig eine Abnormalität oder Abnormalitäten der restlichen ECUs unter Verwendung von Überwachungszeitgebern (Watchdog Timer) oder durch Echoprüfung von Kommunikationsdaten.
In jüngster Zeit hat die zwischen derartigen ECUs übertragene Datenmenge zugenommen. Die Zunahme der Datenmenge führt zu vielerlei Problemen, z.B. nimmt die Größe von Kabelbäumen zu, wird das Verkabelungsdesign eingeschränkt und nimmt das Fahrzeuggewicht zu. Um diese Probleme zu handhaben, besteht die Tendenz, Multiplexkommunikationstechniken für die Kommunikation zwischen ECUs zu verwenden. Zusätzliche Hardware zum Überwachen von Abnormalitäten, z.B. Überwachungszeitgeberverdrahtungen, stehen dieser Tendenz jedoch entgegen, und außerdem nehmen die Systemkosten zu.
Auch bei der Abnormalitätsüberwachung durch Datenechoprüfung treten Probleme auf. Hierfür wird nämlich eine lange Verarbeitungszeit benötigt. Der Verkehr auf der Übertragungsleitung nimmt zu, wodurch der Datendurchsatz des Gesamtsystems abnimmt.
Die EP-A-0838788 betrifft ein System und ein Verfahren zum Zeitmanagement für eine Fahrzeugfehlerdiagnosevorrichtung mit mehreren Controllern zum Erfassen eines Fehlers eines Sensors oder eines Stellgliedes bzw. Aktuators und zum Übertragen der erfassten Fehlerdaten über ein Kommunikationsnetz, und mit einem Hauptcontroller zum Empfangen der Fehlerdaten, wobei der Hauptcontroller einen Zeitzählwert als Standardzeit an die mehreren Controller überträgt, und wobei die mehreren Controller, wenn sie Fehlerdaten erfassen, die mit den Fehlerdiagnosen in Beziehung stehende Zeit auf der Basis der empfangenen Standardzeit bestimmen.
Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Abnormalitätsüberwachungsvorrichtung für ein Fahrzeugsteuerungssystem bereitzustellen, wobei, wenn eine Abnormalität in einer Steuereinheit auftritt, eine andere Steuereinheit die Abnormalität exakt erfasst, ohne dass für die Abnormalitätserfassung zusätzliche Hardware oder eine zusätzliche komplizierte Verarbeitung erforderlich sind. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche gelöst.
Um die vorstehende Aufgabe zu lösen, wird erfindungsgemäß eine erste Ausführungsform einer Abnormalitätsüberwa chungsvorrichtung für ein Fahrzeugsteuerungssystem bereitgestellt, das durch Verbinden mehrerer Steuereinheiten zum Steuern von voneinander verschiedenen Objekten durch Multiplexkommunikationsleitungen gebildet wird, wobei die Verbesserung dadurch gekennzeichnet ist, dass eine spezifische Steuereinheit des Fahrzeugsteuerungssystems eine Einrichtung zum Einfügen eines die Anzahl von Übertragungen anzeigenden und von Steuerdaten unabhängigen Zählwertes in Kommunikationsdaten und zum Übertragen der erhaltenen Kommunikationsdaten aufweist, und eine einzige andere Steuereinheit des Fahrzeugsteuerungssystems eine Entscheidungseinrichtung aufweist, die den Zählwert der von der spezifischen Steuereinheit übertragenen Kommunikationsdaten überwacht und entscheidet, dass in der spezifischen Steuereinheit eine Abnormalität aufgetreten ist, wenn der Zählwert nicht aufeinanderfolgend aktualisiert wird.
Durch die Erfindung wird ferner eine zweite Ausführungsform einer Abnormalitätsüberwachungsvorrichtung für ein Fahrzeugsteuerungssystem bereitgestellt, das durch Verbinden mehrerer Steuereinheiten zum Steuern von voneinander verschiedenen Objekten durch Multiplexkommunikationsleitungen gebildet wird, wobei die Verbesserung dadurch gekennzeichnet ist, dass eine erste Steuereinheit des Fahrzeugsteuerungssystems eine Einrichtung zum Einfügen eines die Anzahl von Übertragungen anzeigenden und von Steuerdaten unabhängigen Zählwertes in Kommunikationsdaten und zum Übertragen der erhaltenen Kommunikationsdaten an eine zweite Steuereinheit des Fahrzeugsteuerungssystems aufweist, und eine dritte Steuereinheit des Fahrzeugsteuerungssystems eine Entscheidungseinrichtung aufweist, die den Zählwert der von der ersten Steuereinheit übertragenen Kommunikationsdaten überwacht und entscheidet, dass in der ersten Steuereinheit eine Ab normalität aufgetreten ist, wenn der Zählwert nicht aufeinanderfolgend aktualisiert wird.
Die erste Ausführungsform der Abnormalitätsüberwachungsvorrichtung fügt, wenn die spezifische Steuereinheit des Fahrzeugsteuerungssystems Daten überträgt, einen die Anzahl von Übertragungen anzeigenden und von Steuerdaten unabhängigen Zählwert in die Daten ein und überträgt dann die erhaltenen Daten. Eine andere Steuereinheit überwacht den Zählwert. Wenn der Zählwert nicht aufeinanderfolgend aktualisiert wird, wird entschieden, dass eine Abnormalität in der spezifischen Steuereinheit aufgetreten ist.
Die zweite Ausführungsform der Abnormalitätsüberwachungsvorrichtung fügt, wenn Daten von der ersten Steuereinheit an die zweite Steuereinheit übertragen werden, einen die Anzahl von Übertragungen anzeigenden und von Steuerdaten unabhängigen Zählwert in die Daten ein und überträgt die erhaltenen Daten an die zweite Steuereinheit. Die dritte Steuereinheit überwacht den Zählwert. Wenn der Zählwert nicht aufeinanderfolgend aktualisiert wird, wird entschieden, dass in der ersten Steuereinheit eine Abnormalität aufgetreten ist.
1 zeigt ein Blockdiagramm zum Darstellen eines Datenrahmenformats; und
2 zeigt ein Blockdiagramm zum Darstellen eines Steuerungssystems für ein Hybridfahrzeug, in dem Steuereinheiten zu einem Netzwerk eines Multiplexkommunikationssystems verbunden sind.
Nachstehend wird eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Abnormalitätsüberwachungsvorrichtung unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Die 1 und 2 zeigen Diagramme zum Erläutern der bevorzugten Ausführungsform: 1 zeigt ein Erläuterungsdiagramm zum Darstellen eines Datenrahmenformats, das im Fahrzeugsteue rungssystem verarbeitet wird. 2 zeigt ein Blockdiagramm zum Darstellen eines Steuerungssystems für ein Hybridfahrzeug, in dem Steuereinheiten zu einem Netzwerk eines Multiplexkommunikationssystems verbunden sind.
2 zeigt ein (als Hybridfahrzeugsteuerungssystem bezeichnetes) Steuerungssystem für ein Hybridfahrzeug, in dem eine Kombination aus einem Verbrennungsmotor und Elektromotoren verwendet wird, wobei das Hybridfahrzeugsteuerungssystem ein spezifisches Beispiel eines Fahrzeugsteuerungssystems darstellt, in dem mehrere Steuereinheiten zum Steuern verschiedener Objekte durch Multiplexkommunikationsleitungen miteinander verbunden sind. Das dargestellte Hybridfahrzeugsteuerungssystem wird durch Zusammenschalten von sieben elektronischen Steuereinheiten (ECUs) in einem Multiplexkommunikationssystem gebildet.
In der vorliegenden Ausführungsform weist das Hybridfahrzeug ein Antriebssystem auf, das als Basiskomponenten einen Verbrennungsmotor 1, einen Elektromotor A, eine Planetengetriebeeinheit 3, einen Elektromotor B und einen Kraftumwandlungsmechanismus 4 aufweist. Der Elektromotor A wird zum Starten oder Anlassen des Motors 1, zum Erzeugen elektrischer Leistung und zum Unterstützen des Verbrennungsmotors während der Fahrt des Fahrzeugs verwendet. Die Planetengetriebeeinheit 3 ist über den Elektromotor A mit einer Abtriebswelle 1a des Verbrennungsmotors 1 verbunden. Der Elektromotor B steuert die Funktion der Planetengetriebeeinheit 3, dient als Antriebsquelle, wenn das Fahrzeug anfährt und sich rückwärts bewegt, und speichert Verzögerungsenergie. Der Kraftumwandlungsmechanismus 4 führt während der Fahrt des Fahrzeugs Drehzahländerungs- und Drehmomentverstärkungsoperationen aus, um eine Kraftumwandlung zu bewirken.
Die Planetengetriebeeinheit 3 ist eine Einzelritzel-Planetengetriebeeinheit mit einem Sonnenrad 3a, einem Träger 3b, der ein mit dem Sonnenrad 3a kämmendes Ritzel drehbar hält, und einem mit dem Ritzel kämmenden Hohlrad 3c. Außerdem wird eine Lock-Up- oder Überbrückungskupplung 2 zum Verbinden des Sonnenrades 3a mit dem Träger 3b und zum Unterbrechen der Verbindung zwischen dem Sonnenrad und dem Träger benachbart bereitgestellt.
Der Kraftumwandlungsmechanismus 4 kann ein Getriebe mit einer Kombination von Getriebezügen oder ein Getriebe mit einem hydraulischen Drehmomentwandler sein. Vorzugsweise wird ein Riemen-CVT-Getriebe (stufenlos regelbares Getriebe) für den Kraftumwandlungsmechanismus 4 verwendet. Das Riemen-CVT-Getriebe weist eine auf einer Eingangswelle 4a gehaltene primäre Riemenscheibe 4b, eine auf einer Ausgangswelle 4c gehaltene sekundäre Riemenscheibe 4d und einen um die primäre Riemenscheibe 4b und die sekundäre Riemenscheibe 4d geführten Antriebsriemen 4e auf. In der nachstehenden Beschreibung wird der Kraftübertragungsmechanismus in Form des CVT-Getriebes 4 betrachtet.
Insbesondere ist im Antriebssystem des Hybridfahrzeugs, auf das die Erfindung angewendet wird, die Planetengetriebeeinheit 3, in der die Überbrückungskupplung 2 zwischen dem Sonnenrad 3a und dem Träger 3b angeordnet ist, zwischen der Abtriebswelle 1a des Verbrennungsmotors 1 und der Eingangswelle 4a des CVT-Getriebes 4 angeordnet. Das Sonnenrad 3a der Planetengetriebeeinheit 3 ist mit der Abtriebswelle 1a des Verbrennungsmotors 1 verbunden, während der Elektromotor A dazwischen eingefügt ist. Das Hohlrad 3c ist mit dem Elektromotor B verbunden. Ein Differentialmechanismus 6 ist mit einer Ausgangswelle 4c des CVT-Getriebes 4 verbunden, während ein Untersetzungsgetriebezug 5 dazwischen eingefügt ist. Der Differentialmechanismus 6 ist mit einer Antriebs welle 7 verbunden, die mit einem vorderen oder hinteren Antriebsrad 8 verbunden ist.
In diesem Fall sind, wie vorstehend beschrieben, der Verbrennungsmotor 1 und der Elektromotor A mit dem Sonnenrad 3a der Planetengetriebeeinheit 3 verbunden. Der Elektromotor B ist mit dem Hohlrad 3c der Planetengetriebeeinheit 3 verbunden. Unter Verwendung dieses Mechanismus wird vom Träger 3b eine Ausgangsleistung ausgegeben. Die vom Träger 3b ausgegebene Ausgangsleistung wird dem CVT-Getriebe 4 zugeführt. Das CVT-Getriebe führt eine Drehzahländerungsoperation und eine Drehmomentverstärkungsoperation aus und überträgt die erhaltene Leistung an das Antriebsrad 8. Daher können beide Elektromotoren A und B zum Erzeugen elektrischer Leistung und zum Bereitstellen einer Antriebskraft verwendet werden. Daher können für diese Motoren A und B relativ leistungsarme Elektromotoren verwendet werden.
Das Sonnenrad 3a und der Träger 3b der Planetengetriebeeinheit 3 werden gemäß dem Fahrtzustand durch die Überbrückungskupplung 2 verbunden. Dadurch wird eine direkt mit dem Verbrennungsmotor verbundene Antriebswelle gebildet, die sich vom Verbrennungsmotor 1 zum CVT-Getriebe 4 erstreckt und die dazwischen angeordneten Elektromotoren A und B aufweist. Durch Bilden der direkt verbundenen Antriebswelle wird eine Antriebskraft effizient vom Verbrennungsmotor zum CVT-Getriebe 4 übertragen, oder es kann eine vom Antriebsrad 8 erzeugte Bremskraft genutzt werden.
Die Drehmomentübertragung durch den Verbrennungsmotor 1 und die Elektromotoren A und B, die gemäß den Ein- und Ausrückoperationen der Überbrückungskupplung 2 über die Planetengetriebeeinheit 3 erfolgt, und die durch die elektrische Leistungserzeugung durch die Elektromotoren A und B gemäß der Operation der Überbrückungskupplung 2 erhaltenen Stromflüsse sind in der durch den vorliegenden Anmelder einge reichten ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung Nr. 11-198668 ausführlich beschrieben.
Im Hybridfahrzeugsteuerungssystem verbindet eine erste Multiplexkommunikationsleitung 30 eine Hybrid-ECU (HEV_ECU) 20 zum Steuern des Gesamtsteuerungssystems mit einem Controller 21 zum Steuern des Elektromotors A, einem Controller 22 zum Steuern des Elektromotors B, einer Verbrennungsmotor-ECU (E/G_ECU) 23 zum Steuern des Verbrennungsmotors 1, einer Getriebe-ECU (T/M_ECU) 24 zum Steuern der Überbrückungskupplung 2 und des CVT-Getriebes 4 und einer Batteriemanagementeinheit (BAT_MU) 25 zum Managen der elektrischen Leistung einer Batterie 10. Eine zweite Multiplexkommunikationsleitung 31 verbindet die HEV_ECU 20 mit einer Bremsen-ECU (BRK_ECU) 26 zum Ausführen einer Bremssteuerung.
Die HEV_ECU 20, die das gesamte Hybridfahrzeugsteuerungssystem steuert, ist ferner mit verschiedenen Sensoren und Schaltern zum Erfassen von Fahroperationen eines Fahrers verbunden. Beispiele dieser Sensoren und Schalter sind ein Beschleunigungspedalsensor (APS) 11 zum Erfassen des Betätigungsgrades eines (nicht dargestellten) Beschleunigungspedals, ein Bremsschalter 12, der eingeschaltet wird, wenn ein (nicht dargestelltes) Bremspedal betätigt wird, und ein Sperrschalter 14, der eingeschaltet wird, wenn ein Hebel eines Bereichauswahlmechanismus 13 auf einen P- oder einen N-Bereich eingestellt ist, und ausgeschaltet wird, wenn er auf einen D- oder einen R-Bereich eingestellt ist.
Die HEV_ECU 20 empfängt Signale von diesen Sensoren und Schaltern und Daten von den ECUs, berechnet ein erforderliches Fahrzeugantriebsdrehmoment unter Verwendung der Signale und Daten, um an die Antriebssysteme zu verteilende Drehmomentwerte zu bestimmen, und überträgt Steuerbefehle durch Multiplexkommunikation an die ECUs.
Außerdem ist die HEV_ECU 20 mit verschiedenartigen Messgeräten zum Anzeigen von Fahrzeugbetriebszuständen, die beispielsweise die Fahrzeuggeschwindigkeit, die Motordrehzahl und den Batterieladezustand darstellen, und mit einer Anzeige 27 verbunden, die z.B. eine Warnlampe sein kann, die den Fahrer warnt; falls eine Abnormalität auftritt. Die Anzeige 27 ist außerdem mit der T/M_ECU 24 verbunden. Wenn eine Abnormalität in der HEV_ECU 20 auftritt, führt die T/M_ECU 24 an Stelle der nun abnormalen HEV_ECU 20 eine Abnormalitätssteuerung aus und veranlasst die Anzeige 27, die Abnormalität anzuzeigen.
Der Controller 21 des Elektromotors A, der einen Invertierer zum Antreiben des Elektromotors A aufweist, führt grundsätzlich eine konstante Drehzahlsteuerung des Elektromotors A gemäß Servo-Ein/Aus-Befehlen und einem Elektromotordrehzahlbefehl aus, die von der HEV_ECU 20 durch Multiplexkommunikation übertragen werden. Der Controller 21 des Elektromotors A koppelt ein Drehmoment und eine Motordrehzahl des Elektromotors A, Stromwerte und andere Parameter zur HEV_ECU 20 zurück und überträgt ferner einen Drehmomentbegrenzungsanforderung, einen Spannungswert und andere Parameter an die HEV_ECU 20.
Der Controller 22 des Elektromotors B, der einen Invertierer zum Antreiben des Elektromotors B aufweist, führt grundsätzlich eine konstante Drehmomentsteuerung des Elektromotors B gemäß Servo-Ein/Aus- (einschließlich Vorwärts- und Rückwärtsdrehbewegungen) Befehlen und einem Drehmomentbefehl (Fahrt mit Antriebskraft, Regenerationszustand) aus, die von der HEV_ECU 20 durch Multiplexkommunikation übertragen werden. Der Controller 22 des Elektromotors B koppelt ein Drehmoment und eine Motordrehzahl des Elektromotors B, Stromwerte und andere Parameter zur HEV_ECU 20 zurück und überträgt einen Spannungswert anzeigende Daten und andere Daten an die HEV_ECU 20.
Die E/G_ECU 23 führt grundsätzlich eine Drehmomentsteuerung des Verbrennungsmotors 1 aus. Die E/G_ECU 23 steuert eine durch eine (nicht dargestellte) Einspritzvorrichtung einzuspritzende Kraftstoffmenge, eine Drosselklappenöffnung einer elektrisch angetriebenen Drosselklappe (ETC), einen Leistungskorrekturlernvorgang für eine Zusatzeinrichtung, z.B. eine Klimaanlage (A/C), eine Kraftstoffbegrenzung und ähnliche Parameter. Die Steuerung dieser Komponenten und Parameter durch die E/G_ECU 23 wird gemäß verschiedenartigen Informationen ausgeführt, die durch Multiplexkommunikation von der HEV_ECU 20 übertragen werden. Beispiele solcher Informationselemente sind Steuerbefehle (Befehle für positive und negative Drehzahlen, Kraftstoffbegrenzungsbefehle, Klimaanlage-Ein/Aus-Befehle und andere). Weitere Beispiele der Information sind aktuelle Drehmomentrückkopplungsdaten, die Fahrzeuggeschwindigkeit, durch den Sperrschalter 14 bereitgestellte Gangauswahlpositionen (P-Bereich, N-Bereich, usw.), Daten, die den vollständig offenen Zustand der Drosselklappe anzeigen, und Daten die den vollständig geschlossenen Zustand der Drosselklappe anzeigen und durch Signale vom APS-Sensor 11 dargestellt werden, Ein/Aus-Zustände des Bremsschalters 12 und Bremsenbetätigungszustände (einschließlich ABS-Zustände).
Die E/G_ECU 23 koppelt außerdem verschiedene Daten zur HEV_ECU 20 zurück, wie beispielsweise einen Drehmomentsteuerungswert für den Verbrennungsmotor 1, Information über die Ausführung einer Kraftstoffbegrenzung, Information über die Ausführung einer Vollgasinkrementkorrektur für die Kraftstoffeinspritzmenge, Ein/Aus-Zustände der Klimaanlage und durch einen (nicht dargestellten) Leerlaufschalter bereitgestellte Daten, die den vollständig geschlossenen Zustand der Drosselklappe anzeigen. Außerdem überträgt die E/G_ECU 23 eine Aufwärmanforderung für den Verbrennungsmotor 1 an die HEV_ECU 20.
Die T/M_ECU 24 steuert Ein- und Ausrückoperationen der Überbrückungskupplung 2 und ein Übersetzungsverhältnis des CVT-Getriebes gemäß den folgenden verschiedenen Informationen, die durch Multiplexkommunikation von der HEV_ECU 20 empfangen werden. Beispiele der Informationen sind Steuerbefehle, z.B. ein Drehzahl-Sollwert der primären Riemenscheibe, eine CVT-Eingangsdrehmomentanweisung, eine Überbrückungsanforderung, usw. Weitere Beispiele sind die Motordrehzahl, der Betätigungsgrad des Beschleunigungspedals, die durch den Sperrschalter 14 bereitgestellte Gang- oder Bereichauswahlposition, Ein/Aus-Zustände des Bremsschalters 12, Ein/Aus-Zustände der Klimaanlage, der Bremsenbetätigungszustand (einschließlich des ABS-Zustands), Daten, die den vollständig geschlossenen Zustand der Drosselklappe anzeigen, usw.
Die T/M_ECU 24 koppelt außerdem verschiedene Daten zur HEV_ECU 20 zurück, wie beispielsweise die Fahrzeuggeschwindigkeit, einen Eingangsdrehmomentgrenzwert, die Drehzahlen der primären und der sekundären Riemenscheibe des CVT-Getriebes 4, Information über den Abschluss der Überbrückungsoperation und eine dem Sperrschalter 14 entsprechende Gangzustandinformation. Außerdem überträgt die T/M_ECU 24 eine Verbrennungsmotordrehzahlerhöhungsanforderung zum Erhöhen einer Größe des CVT-Getriebes 4, eine Niedrigtemperaturanfahranforderung und andere Befehle an die HEV_ECU 20.
Die als Leistungsmanagementeinheit bezeichnete BAT_MU 25 führt verschiedene Steuerungen zum Managen der Batterie 10 aus, z.B. eine Lade-/Entladesteuerung der Batterie 10, eine Lüftersteuerung und eine externe Ladesteuerung. Außerdem überträgt die BAT_MU 25 durch Multiplexkommunikation verschiedene Daten an die HEV_ECU 20, die eine Restkapazität der Batterie, Spannungs- und Strombegrenzungsdaten und andere Daten anzeigen, sowie Daten die anzeigen, dass die Batterie extern geladen wird. Um die Batterie extern zu laden, wird ein Kontaktgeber 9 gedreht, um die Verbindung zwischen der Batterie 10 und dem Controller 21 des Elektromotors A und dem Controller 22 des Elektromotors B zu unterbrechen.
Die BRK_ECU 26 berechnet eine erforderliche Bremskraft gemäß Information, z.B. einer Regenerationsmenge und einem Regenerationsdrehmomentrückkopplungssignal, die von der HEV_ECU 20 durch Multiplexkommunikation übertragen wird, und steuert einen Hydraulikdruck in einem Bremssystem auf der Basis des Rechenergebnisses. Außerdem koppelt sie einen Regenerationsgrößenbefehl (Drehmomentbefehl), eine Fahrzeuggeschwindigkeit, einen Hydraulikdruck, einen Bremszustand der Bremse (einschließlich des ABS-Systems) und andere Information an die HEV_ECU 20 zurück.
Das vorstehend erwähnte Hybridfahrzeugsteuerungssystem überwacht eine Abnormalität im Steuerungssystem unter Verwendung eines Multiplexkommunikationssystems. Wenn im Antriebssystem oder im Steuerungssystem eine derartige Abnormalität auftritt, dass das Fahrzeug nicht weiterfahren kann, stoppt das Hybridfahrzeugsteuerungssystem das Fahrzeug sicher. Wenn zwar eine Abnormalität auftritt, das Fahrzeug jedoch fahrbereit ist, begrenzt das Hybridfahrzeugesteuerungssystem die Ausgangsleistung des Antriebssystems und sichert eine Mindestfahrfähigkeit des Fahrzeugs.
Die Abnormalitätsüberwachung durch die Multiplexkommunikation wird hauptsächlich derart ausgeführt, dass die HEV_ECU 20, die das gesamte Steuerungssystem überwacht, die durch die ECUs erhaltenen Eigendiagnoseergebnisse auf eine zentrale Weise überwacht. Als Eigendiagnosemodus jeder ECU ist zusätzlich zur Diagnose der ECU durch den Überwachungs zeitgeber eine Diagnose einer Verdrahtungsunterbrechung und eines Kurzschlusses vorgesehen, die durch Überwachen der Ausgangswerte der Sensoren erfasst werden, eine Prüfung der Übereinstimmung zwischen den Steuerdaten und den Sensorausgangswerten und eine Diagnose einer Unterbrechung und eines Kurzschlusses im Aktuatorsystem unter Verwendung der dem Aktuator zugeführten Spannung oder eines Ausgangsstromwertes des Aktuators.
Wenn der Controller 21 des Elektromotors A im Eigendiagnosemodus arbeitet, erfasst er eine Abnormalität des Steuerungssystems für den Elektromotor A unter Verwendung eines darin installierten Überwachungszeitgebers. In diesem Modus erfasst er ferner eine Abnormalität im Elektromotor A und in seinem zugeordneten Sensorsystem unter Verwendung eines erfassten Antriebsstroms des Elektromotors A. Das gleiche trifft entsprechend auf die Eigendiagnose des Elektromotors B zu.
Wenn die E/G_ECU 23 im Eigendiagnosemodus arbeitet, erfasst sie eine Abnormalität des Motorsteuerungssystems an sich unter Verwendung des darin installierten Überwachungszeitgebers. In diesem Modus kann sie ferner eine Abnormalität im Sensorsystem und im Aktuatorsystem erfassen. Diese Erfassung basiert auf der Übereinstimmung zwischen einem Steuerwert der ETC und einem durch den entsprechenden Sensor erfassten Drosselklappenöffnungs-Istwert und auf der Übereinstimmung zwischen einem Steuerwert, der auf den durch den APS 11 bereitgestellten Beschleunigungspedalbetätigungsgraddaten basiert und von der HEV_ECU 20 empfangen wird, und einem Drosselklappenbetätigungsgrad-Istwert und einem Motordrehzahl-Istwert.
Wenn die T/M_ECU 24 im Eigendiagnosemodus arbeitet, erfasst sie eine Abnormalität des Getriebesteuerungssystems unter Verwendung des darin installierten Überwachungszeitge bers. In diesem Modus kann sie ferner eine Abnormalität des Übersetzungsverhältnissteuerungswertes und eine Abnormalität des Drehzahlerfassungssensors erfassen. Die Abnormalitätserfassung basiert auf der Übereinstimmung zwischen einem Übersetzungsverhältnis-Istwert und dem Übersetzungsverhältnissteuerungswert des CVT 4. Der Übersetzungsverhältnis-Istwert wird unter Verwendung eines Ausgangswertes des Sensors zum Erfassen von Drehzahl der primären Riemenscheibe 4b und eines Ausgangswertes des Sensors zum Erfassen der Drehzahl der sekundären Riemenscheibe 4d berechnet.
Wenn die BAT_MU 25 im Eigendiagnosemodus arbeitet, erfasst sie eine Abnormalität des Batteriemanagementsystems unter Verwendung des darin installierten Überwachungszeitgebers. In diesem Modus kann sie ferner eine Abnormalität der Batterie 10 und des Kontaktgebers 9 unter Verwendung eines Ausgangswertes des Sensors zum Erfassen einer Spannung der Batterie 10 und eines Ausgangswertes eines Sensors zum Erfassen eines Ausgangsstroms der Batterie 10 erfassen.
Wenn die BRK_ECU 26 im Eigendiagnosemodus arbeitet, erfasst sie eine Abnormalität des Bremsensteuerungssystems an sich unter Verwendung des darin installierten Überwachungszeitgebers. In diesem Modus kann sie ferner eine Abnormalität des Hydrauliksteuerungsventils und des Bremsenaktuators unter Verwendung eines Ausgangswertes des Sensors zum Erfassen eines Hydraulikdrucks des Bremssystems und eines Ausgangssignals der Sensoren zum Erfassen der Radgeschwindigkeiten erfassen.
Wenn eine ECU durch ihre Eigendiagnose eine Abnormalität erfasst und die HEV_ECU 20 durch Multiplexkommunikation Information über die Abnormalität empfängt, entscheidet die HEV_ECU 29, wenn keine periodische Kommunikation zwischen der HEV_ECU und einer vorgegebenen ECU ausgeführt wird, oder wenn ein von der HEV_ECU 20 durch Multiplexkommunikation an eine ECU übertragener Steuerbefehl mit den von einer ECU zurückgesendeten Steuerdaten übereinstimmt, dass die ECU abnormal arbeitet, und überträgt eine Meldung, die anzeigt, dass eine fehlerhafte ECU vorhanden ist, an die übrigen ECUs und begrenzt die Operationen der ECUs und steuert die Anzeige 27 an, um den Fahrer darüber zu informieren, dass ein Fehler aufgetreten ist, wenn irgendeiner der Fälle auftritt.
Ein für Hochgeschwindigkeitskommunikationen geeignetes Kommunikationsnetzwerk ist für das die ECUs verbindende Multiplexkommunikationsnetzwerk bevorzugt. In der vorliegenden Ausführungsform wird für das Fahrzeugkommunikationsnetzwerk ein CAN (Controller Area Network) gemäß einem ISO-Standardprotokoll verwendet.
Bekanntermaßen enthält das CAN-Meldungsprotokoll vier Rahmen oder Frames: einen Datenrahmen für Übertragungsdaten, einen Remote Frame für eine Übertragungsanforderung, einen Fehlerrahmen für eine Fehlererfassung und einen Überlastungsrahmen, der ausgegeben wird, wenn eine Empfangsseite nicht empfangsbereit ist. In der vorliegenden Ausführungsform überträgt die HEV_ECU 20 unter Verwendung des Remote Frame zum Zeitpunkt des Starts des Steuerungssystems oder zum Zeitpunkt der periodischen Diagnose eine Eigendiagnoseergebnisanforderung an die ECUs. Der Datenrahmen wird verwendet, wenn die HEV_ECU 20 in festen Zeitintervallen Steuerdaten an die ECUs überträgt, und wenn die ECUs Steuerdaten, z.B. Rückkopplungsdaten, an die HEV_ECU 20 übertragen. Außerdem wird, wenn jede ECU ihre Eigendiagnoseverarbeitung zum Erfassen einer Abnormalität ausführt, oder wenn die HEV_ECU 20 eine Abnormalität erfasst, der Datenrahmen zum Übertragen der erfassten Abnormalität in zufälligen Zeitabständen verwendet.
1 zeigt ein Datenrahmenformat. Wie dargestellt, folgt ein Arbitration Frame einem Start of Frame für einen Kommunikationsstart. Der Arbitration Frame speichert eine Identifizierung zum Bestimmen einer Prioritätsfolge einer Meldung und zum Identifizieren des Ziels und der Inhalte einer Meldung. Ein Datenfeld folgt einem für die Steuerung verwendeten Steuerfeld. Das Datenfeld speichert einen Steuerbefehl, Steuerdaten oder Daten zum Ausgeben von Information über eine Abnormalität oder einer Warnung. Dem Datenrahmen folgt ein CRC-Feld für eine Übertragungsfehlerprüfung und ein End of Frame, der das Ende einer Meldung darstellt. Zwischen dem End of Frame des aktuellen Datenrahmens und dem Start of Frame des nachfolgenden Datenrahmens befindet sich ein Interframe Space, der einen Zeitraum zwischen benachbarten Meldungen darstellt.
Bei der Kommunikation unter Verwendung einer zweiten Multiplexkommunikationsleitung, die ausschließlich zum Verbinden der HEV_ECU 20 und der BRK_ECU 26 bereitgestellt wird, ist die Identifizierung weggelassen, um die Verarbeitung zu vereinfachen und Hochgeschwindigkeitskommunikationen zu ermöglichen.
Das Datenfeld ist ein Feld mit einer variablen Länge von "n" Bytes (n = 0 bis 8; n = 0 für den Remote Frame). Bei der Übertragung von Steuerdaten zwischen der HEV_ECU 20 und jeder ECU werden jedem Steuerparameter, z.B. der Spannung, der Motordrehzahl und dem Drosselklappenöffnungsgrad, zwei Bytes im Datenfeld von n = 1 bis 8 zugewiesen. Einzelne Bits eines Bytes werden dem Ein- und Aus-Zustand eines Schalters, Gangbereichpositionen und Servo-Ein/Aus-Befehlen derart zugewiesen, dass jedes Bit eines Bytes einem Steuerparameter zugeordnet ist.
Die Daten zum Mitteilen einer Abnormalität/Warnung sind dem 1-Byte-Datenfeld zugeordnet. Die Bits 0 bis 6 eines Bytes sind einer Fehlerzahl zugeordnet, die Fehlerinhalte darstellt. Bit 7 ist einem Fehlerflag zugeordnet, das an zeigt, dass ein Fehler aufgetreten ist. Das Fehlerflag wird auf "1" gesetzt, wenn ein Fehler auftritt, und in einem normalen Modus oder in einem Warnmodus auf "0" zurück gesetzt. Die Fehlerzahl lautet im normalen Modus "000000".
Im Datenrahmen, der zum Zweck der Systemsteuerung in festen Zeitintervallen von der HEV_ECU 20 übertragen wird, ist in einen freien Bereich von 8 Byte des Datenfeldes ein von den Steuerdaten unabhängiger Zählwert zum Zählen der Anzahl von Übertragungen eingefügt. Die von der HEV_ECU 20 verschiedenen ECUs überwachen den Zählwert und erfassen durch ihre Überwachungsverarbeitung eine Abnormalität der HEV_ECU 20.
In der vorliegenden Ausführungsform weist jeder der Datenrahmen (die eine gemeinsame Identifizierung aufweisen), die von der HEV_ECU 20 an den Controller 21 für den Elektromotor A und den Controller 22 für den Elektromotor B übertragen werden, ein Datenfeld auf, das 5-Byte-Steuerdaten und einen die Anzahl der Übertragungen anzeigenden 1-Byte-Zählwert aufweisen, der den Steuerdaten folgt.
Insbesondere enthält jeder Datenrahmen, der von der HEV_ECU 20 an den Controller 21 für den Elektromotor A und den Controller 22 für den Elektromotor B übertragen wird, ein 6-Byte-Datenfeld DRTA1 bis DAT6, wie in 1 dargestellt ist. DATA1 entspricht den höchsten 1 Byte eines Drehzahlbefehls für den Elektromotor A; DATA2 entspricht den niedrigsten 1 Byte eines Drehzahlbefehls für den Elektromotor A; DATA3 entspricht den höchsten 1 Byte eines Drehmomentbefehls für den Elektromotor B; DATA4 entspricht den niedrigsten 1 Byte eines Drehmomentbefehls für den Elektromotor B; DATA 5 enthält einen 1-Bit-Servo-EIN-Befehl für den Elektromotor A, einen 1-Bit-Drehmoment-0-Befehl für den Elektromotor A und einen 1-Bit-Servo-EIN-Befehl für den E lektromotor B; und DATA 6 stellt einen die Anzahl der Übertragungen anzeigenden Zählwert dar.
Jedesmal wenn die HEV_ECU 20 eine Meldung an den Controller 21 für den Elektromotor A und den Controller 22 für den Elektromotor B überträgt, wird der die Anzahl der Übertragungen anzeigende Zählwert des Datenfeldes DATA6 ausgehend von einem Anfangswert (z.B. "0") inkrementiert (oder dekrementiert). Der die Anzahl der Übertragungen anzeigende Zählwert wird durch den Controller 21 für den Elektromotor A oder den Controller 22 für den Elektromotor B oder andere ECUs an der Empfangsseite überwacht.
In der vorliegenden Ausführungsform des Hybridfahrzeugsteuerungssystems führt, wenn eine Abnormalität in der HEV_ECU 20 auftritt, die T/M_ECU 24 an Stelle der HEV_ECU 20 eine Abnormalitätsverarbeitung aus. Daher wird der die Anzahl der Übertragungen anzeigende Zählwert im Datenfeld DATA6, der von der HEV_ECU 20 an den Controller 21 für den Elektromotor A und den Controller 22 für den Elektromotor B übertragen wird, permanent durch die T/M_ECU 24 überwacht. Wenn der die Anzahl der Übertragungen anzeigende Zählwert nicht zweimal aufeinanderfolgend normal inkrementiert (dekrementiert) wird, entscheidet die TM_ECU 24, dass in der HEV_ECU 20 eine Abnormalität aufgetreten ist, und informiert andere ECUs darüber, dass in der HEV_ECU 20 eine Abnormalität aufgetreten ist.
Dadurch können die von der HEV_ECU 20 verschiedenen ECUs durch die Überwachungsoperation der Überwachungszeitgeber eine Abnormalität erfassen, d.h., dass durch die Eigendiagnose der HEV_ECU 20 kein Erfassungsergebnis erhalten wird. Außerdem kann, weil der die Anzahl der Übertragungen anzeigende Zählwert periodisch in jeden von der HEV_ECU 20 übertragenen Datenrahmen eingefügt wird, die Abnormalität durch eine einfache Verarbeitung erfasst werden, ohne dass der Verkehr auf der Übertragungsleitung zunimmt.
Weil der die Anzahl der Übertragungen anzeigende Zählwert in den von jeder ECU zu übertragenden Datenrahmen eingefügt wird, wird eine kostengünstige wechselseitige Überwachung ohne zusätzliche, speziell für eine Abnormalitätsüberwachung konstruierte Hardware, z.B. eine erhöhte Anzahl von Überwachungszeitgeberleitungen, realisiert.
Wie anhand der vorstehenden Beschreibung ersichtlich ist, fügt in der erfindungsgemäßen Abnormalitätsüberwachungsvorrichtung eine Steuereinheit des Fahrzeugsteuerungssystems einen die Anzahl der Übertragungen anzeigende von Steuerdaten unabhängigen Zählwert in Daten ein und überträgt die erhaltenen Daten an eine zweite Steuereinheit. Die zweite Steuereinheit überwacht den Zählwert. Wenn der Zählwert nicht aufeinanderfolgend aktualisiert wird, wird entschieden, dass in der spezifischen Steuereinheit eine Abnormalität aufgetreten ist. Daher erfasst, wenn in einer Steuereinheit eine Abnormalität auftritt, eine andere Steuereinheit die Abnormalität exakt, ohne dass für die Abnormalitätsüberwachung speziell konstruierte Hardware oder eine zusätzliche komplexe Verarbeitung erforderlich ist.
Obwohl hierin nur bestimmte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben worden sind, ist offensichtlich, dass innerhalb des durch die Patentansprüche definierten Schutzumfangs der Erfindung zahlreiche Modifikationen vorgenommen werden können.

Claims

Abnormalitätsüberwachungsvorrichtung für ein Fahrzeugsteuerungssystem, mit: mehreren Steuereinheiten (9, 10, 20-26) zum Steuern von voneinander verschiedenen Objekten (1-4, 11-14, 27, A, B) einer Multiplexkommunikationsleitung (30), die die Steuereinheiten miteinander verbindet; einer in einer spezifischen Steuereinheit des Fahrzeugsteuerungssystems angeordneten Übertragungseinrichtung zum Einfügen eines die Anzahl von Übertragungen anzeigenden und von Steuerdaten unabhängigen Zählwertes in Kommunikationsdaten und zum Übertragen der erhaltenen Kommunikationsdaten; und einer in einer anderen Steuereinheit des Fahrzeugsteuerungssystems angeordneten Entscheidungseinrichtung, die den Zählwert der von der spezifischen Steuereinheit übertragenen Kommunikationsdaten überwacht und entscheidet, dass in der spezifischen Steuereinheit eine Abnormalität aufgetreten ist, wenn der Zählwert nicht aufeinanderfolgend aktualisiert wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die andere Steuereinheit eine Informationsgabeeinrichtung aufweist, die die Steuereinheiten darüber informiert, dass in der spezifischen Steuereinheit eine Abnormalität aufgetreten ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein Controller Area Network (CAN) für das Fahrzeugsteuerungssystem verwendet wird, und wobei die die Steuerdaten und den Zählwert enthaltenden Kommunikationsdaten in einem Datenfeld eines von der spezifischen Steuereinheit an die andere Steuereinheit übertragenen Datenrahmens gespeichert sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Übertragungseinrichtung in einer ersten Steuereinheit angeordnet ist, die die erhaltenen Kommunikationsdaten an eine zweite Steuereinheit des Fahrzeugsteuerungssystems überträgt; und wobei die Entscheidungseinrichtung in einer dritten Steuereinheit des Fahrzeugsteuerungssystems angeordnet ist, wobei die Entscheidungseinrichtung den Zählwert der von der ersten Steuereinheit an die zweite Steuereinheit übertragenen Kommunikationsdaten überwacht und entscheidet, dass eine Abnormalität in der ersten Steuereinheit aufgetreten ist, wenn der Zählwert nicht aufeinanderfolgend aktualisiert wird.
Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die dritte Steuereinheit eine Informationsgabeeinrichtung aufweist, die die Steuereinheiten darüber informiert, dass in der ersten Steuereinheit eine Abnormalität aufgetreten ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, wobei ein Controller Area Network (CAN) für das Fahrzeugsteuerungssystem verwendet wird, und wobei die die Steuerdaten und den Zählwert enthaltenden Kommunikationsdaten in einem Datenfeld eines von der ersten Steuereinheit an die zweite Steuereinheit übertragenen Datenrahmens gespeichert sind.