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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Abnormalitätsüberwachungsvorrichtung für ein Fahrzeugsteuerungssystem,
das durch Verbinden mehrerer Steuereinheiten zum Steuern von voneinander
verschiedenen Objekten durch Multiplexkommunikationsleitungen gebildet
wird.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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1 zeigt
ein Blockdiagramm zum Darstellen eines Datenrahmenformats; und
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2 zeigt
ein Blockdiagramm zum Darstellen eines Steuerungssystems für ein Hybridfahrzeug, in
dem Steuereinheiten zu einem Netzwerk eines Multiplexkommunikationssystems
verbunden sind.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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).
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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".
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.