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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Fahrzeugsteuersystem, das eine Steuerung auch dann fortsetzen kann, wenn eine Anomalie auftritt.
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Stand der Technik
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Eine vollständige Automatisierung der Steuerung wie beim autonomen Fahren kann die menschliche Bedienung eliminieren, die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Fehlern aufgrund menschlicher Fehler reduzieren und die Sicherheit verbessern.
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Bei der elektronischen Vorrichtung, die ein Automobil steuert, ist die Möglichkeit, die Steuerung zum Zeitpunkt eines Ausfalls fortzusetzen, in PTL 1, PTL 2, PTL 3 und PTL 4 offenbart.
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PTL 1 offenbart ein Mittel zum Verwirklichen einer elektronischen Überwachungssteuereinheit (Überwachungs-ECU), die die Übertragung eines Steuersignals, das eine anomale Variable enthält, von einer autonomen Fahr-ECU an eine Fahr-ECU verhindern kann.
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PTL 2 offenbart eine Technik, bei der dann, wenn eine Anomalie in einem von einem Befehls-Controller erzeugten Steuerungszielwert auftritt, ein Aktor-Controller einen Aktor basierend auf einem Sensorwert eines Sensor-Controllers in einem Netz steuert, der von dem Aktor-Controller empfangen wird.
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PTL 3 offenbart ein Mittel, das eine Anomalie genau detektiert, ohne eine übermäßige Lastkonzentration zu verursachen, wenn eine Anomalie detektiert wird, die in einer über ein Netz angeschlossenen Recheneinheit auftritt.
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PTL 4 offenbart ein Mittel, das gemäß einer umliegenden Umgebung zum Zeitpunkt der Anomaliedetektion einen Zeitpunkt bestimmt, zu dem eine Steuerung umgeschaltet wird.
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Entgegenhaltungsliste
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Patentdoku ment(e)
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- PTL 1: JP 2018-016107 A
- PTL 2: JP 2006-051922 A
- PTL 3: JP 2005-199951 A
- PTL 4: WO 2018/225225
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Zusammenfassung der Erfindung
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Technisches Problem
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Gemäß der oben beschriebenen herkömmlichen Technik ist es möglich, eine Fortsetzung der Steuerung sicherzustellen, wenn eine Anomalie auftritt. Jedoch basiert dies auf der Redundanz der Steuervorrichtung und es sind weitere Überlegungen zur Reduzierung der Herstellungskosten der Steuervorrichtung erwünscht.
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Daher besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Konfiguration einer Steuervorrichtung, die eine Steuerung fortsetzt, wenn eine Anomalie auftritt, zu vereinfachen und die Herstellungskosten zu reduzieren.
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Lösung für das Problem
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Fahrzeugsteuersystem, das ein Fahrzeug entsprechend einer Fahrumgebung des Fahrzeugs steuert. Das Fahrzeugsteuersystem umfasst einen Sensor, der eine Fahrumgebung des Fahrzeugs detektiert, eine erste Steuereinheit, die einen Prozessor und einen Speicher aufweist, wobei die erste Steuereinheit dazu ausgelegt ist, ein erstes Steuersignal basierend auf von dem Sensor detektierten Informationen auszugeben, ein zweites Steuereinheit, das einen Prozessor und einen Speicher aufweist, wobei die zweite Steuereinheit dazu ausgelegt ist, das erste Steuersignal zu empfangen, um ein zweites Steuersignal auszugeben, und eine dritte Steuereinheit, die einen Prozessor und einen Speicher aufweist, wobei die dritte Steuereinheit dazu ausgelegt ist, das erste Steuersignal und das zweite Steuersignal zu empfangen, um eine Steuervorrichtung entweder basierend auf dem ersten Steuersignal oder dem zweiten Steuersignal anzusteuern.
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Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird dann, wenn eine zweite Steuereinheit (Antriebsstrang-ECU) normal ist, die Steuervorrichtung (die mechanische Bremse oder der Wechselrichter) durch ein zweites Steuersignal (einen Bremsbefehl, Wechselrichterbefehl) basierend auf einem ersten Steuersignal (Drehmomentbefehl) aus einer ersten Steuereinheit (AD-ECU) angesteuert. Wenn andererseits in der zweiten Steuereinheit eine Anomalie auftritt, schaltet eine dritte Steuereinheit ein Signal auf das erste Steuersignal um, um die Steuervorrichtung zu steuern. Als Ergebnis kann selbst dann, wenn eine Anomalie in der zweiten Steuereinheit auftritt, die Fortsetzung der Steuerung sichergestellt werden und die Sicherungsfunktion kann extrem einfach ausgebildet werden, und die Herstellungskosten können gesenkt werden.
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Einzelheiten mindestens einer Implementierung des hierin offenbarten Gegenstands sind in den beigefügten Zeichnungen und der folgenden Beschreibung dargelegt. Andere Merkmale, Aspekte und Wirkungen des offenbarten Gegenstands werden aus der folgenden Offenbarung, den Zeichnungen und Ansprüchen ersichtlich.
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Figurenliste
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- [1] 1 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel eines Fahrzeugsteuersystems in einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
- [2A] 2A ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer Funktion einer Degenerationssteuereinheit in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
- [2B] 2B ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer Konfiguration der Degenerationssteuereinheit in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
- [3A] 3A ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Steuerung zeigt, die von einer Hilfsbremssteuereinheit in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durchgeführt wird.
- [3B] 3B ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Steuerung zeigt, die von einer Hilfswechselrichtersteuereinheit in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durchgeführt wird.
- [3C] 3C ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Steuerung zeigt, die von einer Hilfskraftmaschinensteuereinheit in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durchgeführt wird.
- [4] 4 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer Antriebsstrang-ECU in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
- [5] 5 ist ein Graph, der eine Beziehung zwischen einem Steuerungsumschaltsignal, einem Drehmomentbefehl und der Zeit in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
- [6] 6 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel eines Fahrzeugsteuersystems in einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
- [7] 7 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer Brems-ECU, einer Wechselrichter-ECU und einer Kraftmaschinen-ECU in der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
- [8] 8 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel eines Fahrzeugsystems in einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
- [9] 9 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel eines Fahrzeugsteuersystems in einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
- [10] 10 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel eines Fahrzeugsteuersystems in einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
- [11] 11 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel eines Fahrzeugsteuersystems in einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
- [12] 12 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel eines Fahrzeugsteuersystems in einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Beschreibung von Ausführungsformen
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Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
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Erste Ausführungsform
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1 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel eines Steuersystems eines Fahrzeugs 1 in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Das Fahrzeug 1 umfasst eine autonome Fahr-ECU 100 (im Folgenden als AD-ECU 100 bezeichnet), die autonomes Fahren basierend auf Daten, die von einem Fahrumgebungssensor 10 erfasst werden, der eine Umgebungssituation oder einen Fahrzustand des Fahrzeugs 1 detektiert, durchführt und die Fahrt des Fahrzeugs steuert.
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Der Fahrumgebungssensor 10 kann beispielsweise eine optische Entfernungsmessvorrichtung, eine Entfernungsmessvorrichtung mittels elektromagnetischer Welle, eine Kamera, ein Sonar oder dergleichen sein und detektiert ein Hindernis oder eine weiße Linie um ein Fahrzeug 1 herum. Positionsinformationen, die von einem globalen Positionsbestimmungssystem (GPS) gemessen werden, können als Fahrumgebung verwendet werden.
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Als Fahrumgebungssensor 10 kann ein Sensor, der den Fahrzustand des Fahrzeugs 1 detektiert, wie etwa ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor, ein Radgeschwindigkeitssensor, ein Lenkwinkelsensor, ein Beschleunigungssensor, ein Temperatursensor, ein Atmosphärendrucksensor oder ein Wassertropfensensor verwendet werden.
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Das Fahrzeug 1 umfasst einen Motor 45 und eine Kraftmaschine 55 als Leistungsquellen, eine Lenkvorrichtung 65, die das Lenken durchführt, und mechanische Bremsen 3-1 bis 3-4, die das Bremsen durchführen.
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In der folgenden Beschreibung wird dann, wenn die mechanische Bremse nicht einzeln spezifiziert ist, ein Bezugszeichen „3“ verwendet, bei dem „-“ und nachfolgende Zeichen weggelassen sind. Gleiches gilt für Bezugszeichen anderer Komponenten.
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Die AD-ECU 100 berechnet einen Drehmomentbefehl (ein Signal) 110 und einen Lenkbefehl (ein Signal) 120 basierend auf der detektierten Fahrumgebung, um den Drehmomentbefehl und den Lenkbefehl an jede Steuervorrichtung zu senden. Das Fahrzeug 1 umfasst eine Brems-ECU 30, die eine mechanische Bremse 3 steuert, eine Wechselrichter-ECU 40, die den Motor 45 über einen Wechselrichter 44 steuert, eine Kraftmaschinen-ECU 50, die die Kraftmaschine 55 steuert, und eine Lenk-ECU 60, die die Lenkvorrichtung 65 steuert.
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Die Lenk-ECU 60 steuert den Lenkwinkel der Lenkvorrichtung 65 basierend auf dem Lenkbefehl 120 aus der AD-ECU 100.
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Der aus der AD-ECU 100 ausgegebene Drehmomentbefehl wird in eine Antriebsstrang-ECU 200 (im Folgenden als PT-ECU 200 bezeichnet) eingegeben. Die PT-ECU 200 berechnet einen Kraftmaschinenbefehl (ein Signal) 240 und einen Wechselrichterbefehl (ein Signal) 230, der die Antriebskraft steuert, und einen Bremsbefehl (Signal) 220, der die Bremskraft steuert, um die optimale Antriebskraft oder Bremskraft basierend auf dem angeforderten Drehmomentbefehl und dem Zustand des Fahrzeugs 1 zu erhalten, um diese an eine Degenerationssteuereinheit 201 auszugeben.
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Außerdem berechnet die PT-ECU 200 einen Steuerungsumschaltbefehl (ein Signal) 210, der das Vorhandensein oder Fehlen ihres eigenen Fehlers angibt, um den Steuerungsumschaltbefehl an die Degenerationssteuereinheit 201 zu senden. Der Steuerungsumschaltbefehl 210 ist ein Signal, das PT-ECU:I0 in einem normalen Fall angibt, und ist ein Signal, das PT-ECU:NIO in einem Fall angibt, in dem eine Anomalie auftritt. Es ist zu beachten, dass die Anomalie in der vorliegenden Ausführungsform nicht auf einen physischen Fehler oder Schaden beschränkt ist, sondern eine Anomalie wie etwa einen Soft-Error umfasst.
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Wenn in der PT-ECU 200 eine Anomalie auftritt, berechnet die Degenerationssteuereinheit 201 den Bremsbefehl 220, den Wechselrichterbefehl 230 und den Kraftmaschinenbefehl 240, die zum Fahren (Beschleunigung/Verzögerung) erforderlich sind, aus dem aus der AD-ECU 100 ausgegeben Drehmomentbefehl, um sie dann auszugeben.
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Wenn die PT-ECU 200 normal ist, gibt die Degenerationssteuereinheit 201 den Bremsbefehl 220 an die Brems-ECU 30 aus, den Wechselrichterbefehl 230 an die Wechselrichter-ECU 40 aus und den Kraftmaschinenbefehl 240 an die Kraftmaschinen-ECU 50 aus.
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Die Brems-ECU 30 steuert einen Aktor (nicht dargestellt) basierend auf dem Bremsbefehl 220 an, um die Bremskraft zu steuern. Als Aktor kann beispielsweise eine hydraulische Druckerzeugungsvorrichtung oder dergleichen verwendet werden.
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Die Kraftmaschinen-ECU 50 treibt einen Aktor (nicht dargestellt) basierend auf dem Kraftmaschinenbefehl 240 an, um eine Antriebskraft zum Antreiben der Kraftmaschine 55 zu steuern. Als Aktor kann beispielsweise ein Kraftstoffeinspritzventil, eine elektronische Steuerdrossel, eine variable Ventilsteuervorrichtung oder dergleichen verwendet werden.
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Die Wechselrichter-ECU 40 steuert den Wechselrichter 44 basierend auf dem Wechselrichterbefehl 230, um den Motor 45 anzutreiben.
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Die Brems-ECU 30, die Wechselrichter-ECU 40 und die Kraftmaschinen-ECU 50 sind Vorrichtungen, die Steuervorrichtungen wie etwa einen Aktor und den Wechselrichter 44 steuern.
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Die Degenerationssteuereinheit 201 berechnet anstelle der PT-ECU 200, in der die Anomalie auftritt, einen Drehmomentbefehl (Anomalzeit-Drehmomentbefehl), der für die Fahrt zum Fortsetzen des Fahrens erforderlich ist.
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Die PT-ECU 200 nimmt eine Bestimmung der Antriebskraft vor, wenn der Wert des Drehmomentbefehls 110 positiv ist, und nimmt eine Bestimmung der Bremskraft vor, wenn der Wert negativ ist. Darüber hinaus kann die PT-ECU 200 eine Fahrzeuggeschwindigkeit und einen Ladezustand einer Batterie (nicht dargestellt) als Zustand des Fahrzeugs 1 verwenden.
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2A ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer Funktion der Degenerationssteuereinheit 201 zeigt. Die Degenerationssteuereinheit 201 schaltet die Erzeugungsquellen des Bremsbefehls, des Wechselrichterbefehls und des Kraftmaschinenbefehls, die ausgegeben werden sollen, gemäß dem Wert des Steuerungsumschaltbefehls 210 um, um die Befehle der jeweiligen Drehmomente an die Brems-ECU 30, die Wechselrichter-ECU 40 und die Kraftmaschinen-ECU 50 zu senden.
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Die Degenerationssteuereinheit 201 umfasst eine Hilfsbremssteuereinheit 211, die einen Anomalzeit-Bremsbefehl 221 Zeit, der die Brems-ECU 30 anweist, aus einem negativen Wert des Drehmomentbefehls 110 aus der AD-ECU 100 berechnet, und einen Schalter SW1, der zwischen dem Bremsbefehl 220 aus der PT-ECU 200 und dem Anomalzeit-Bremsbefehl 221 aus der Hilfsbremssteuereinheit 211 basierend auf dem Steuerungsumschaltbefehl 210 umschaltet.
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Zudem umfasst die Degenerationssteuereinheit 201 eine Hilfswechselrichtersteuereinheit 212, die einen Anomalzeit-Wechselrichterbefehl (Wechselrichterbeschleunigungsbefehl) 231 berechnet, der der Wechselrichter-ECU 40 befiehlt, einen Drehmomentwert zu steuern, bis ein positiver Wert des Drehmomentbefehls 110 aus der AD-ECU 100 einen vorbestimmten Wert erreicht, und einen Schalter SW2, der basierend auf dem Steuerungsumschaltbefehl 210 zwischen dem Wechselrichterbefehl 230 aus der PT-ECU 200 und dem Anomalzeit-Wechselrichterbefehl 231 aus der Hilfswechselrichtersteuereinheit 212 umschaltet.
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Darüber hinaus umfasst die Degenerationssteuereinheit 201 eine Hilfskraftmaschinensteuereinheit 213, die einen Anomalzeit-Kraftmaschinenbefehl 241 berechnet, der der Kraftmaschinen-ECU 50 befiehlt, einen Drehmomentwert zu steuern, wenn der Wert des Drehmomentbefehls 110 aus der AD-ECU 100 größer oder gleich einem vorbestimmten Wert ist, und einen Schalter SW3, der basierend auf dem Steuerungsumschaltbefehl 210 zwischen dem Kraftmaschinenbefehl 240 aus der PT-ECU 200 und dem Anomalzeit-Kraftmaschinenbefehl 241 aus der Hilfsmotorsteuereinheit 213 umschaltet.
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Die Schalter SW1 bis SW3 wählen den Bremsbefehl 220, den Wechselrichterbefehl 230 bzw. den Kraftmaschinenbefehl 240 aus der PT-ECU 200, wenn der Steuerungsumschaltbefehl 210 normal ist (PT-ECU:I0), und wählen den Anomalzeit-Bremsbefehl 221, den Anomalzeit-Wechselrichterbefehl 231 und den Anomalzeit-Kraftmaschinenbefehl 241, die berechnet wurden, um sie an jeweilige ECUs auszugeben, wenn der Steuerschaltbefehl 210 anomal ist (PT-ECU:NIO).
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2B ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer Konfiguration der Degenerationssteuereinheit 201 zeigt. Die Degenerationssteuereinheit 201 ist ein Computer mit einem Prozessor 251, einem Speicher 252 und einer Speichervorrichtung 253.
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Der Speicher 252 speichert die Hilfsbremssteuereinheit 211, die Hilfswechselrichtersteuereinheit 212 und die Hilfskraftmaschinensteuereinheit 213.
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Die Funktionseinheiten der Hilfsbremssteuereinheit 211, der Hilfswechselrichtersteuereinheit 212 und der Hilfskraftmaschinensteuereinheit 213 sind als Programme in den Speicher 252 geladen.
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Der Prozessor 251 arbeitet als eine Funktionseinheit, die eine vorbestimmte Funktion durch Ausführen einer Verarbeitung gemäß dem Programm jeder Funktionseinheit bereitstellt. Beispielsweise fungiert der Prozessor 251 als Hilfsbremssteuereinheit 211 durch Ausführen einer Verarbeitung gemäß dem Bremssteuerprogramm. Gleiches gilt für andere Programme. Ferner arbeitet der Prozessor 251 auch als eine Funktionseinheit, die eine Funktion jedes mehrerer Prozesse bereitstellt, die von jedem Programm ausgeführt werden. Ein Computer und ein Computersystem sind eine Vorrichtung und ein System mit diesen Funktionseinheiten.
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3A ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Steuerung zeigt, die von der Hilfsbremssteuereinheit 211 durchgeführt wird. Wenn der Drehmomentbefehl 110 negativ ist, gibt die Hilfsbremssteuereinheit 211 den Drehmomentbefehl als den Anomalzeit-Bremsbefehl 221 aus.
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Die Hilfsbremssteuereinheit 211 kann den Anomalzeit-Bremsbefehl 221 so berechnen, dass der Drehmomentbefehlswert (Bremskraftbefehlswert) in der negativen Richtung zunimmt, wenn der Drehmomentbefehl 110 in der negativen Richtung zunimmt.
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3B ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Steuerung zeigt, die von der Hilfswechselrichtersteuereinheit 212 durchgeführt wird. Wenn der Wert des Drehmomentbefehls 110 positiv und kleiner oder gleich einem Schwellenwert Tq1 ist, gibt die Hilfswechselrichtersteuereinheit 212 den Drehmomentbefehl 110 als den Anomalzeit-Wechselrichterbefehl 231 aus.
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Wenn der Wert des Drehmomentbefehls 110 kleiner oder gleich dem Schwellenwert Tq1 ist, kann die Hilfswechselrichtersteuereinheit 212 den Anomalzeit-Wechselrichterbefehl 231 so berechnen, dass der Drehmomentbefehlswert in der positiven Richtung (die Beschleunigungsantriebskraft) zunimmt, wenn der Wert des Drehmomentbefehls 110 in positiver Richtung zunimmt.
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3C ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Steuerung, die von der Hilfskraftmaschinensteuereinheit 213 durchgeführt wird, zeigt. Wenn der Wert des Drehmomentbefehls 110 positiv ist und den Schwellenwert Tq1 überschreitet, gibt die Hilfskraftmaschinensteuereinheit 213 den Drehmomentbefehl 110 als Anomalzeit-Kraftmaschinenbefehl 241 aus.
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Wenn der Wert des Drehmomentbefehls 110 den Schwellenwert Tq1 überschreitet, kann die Hilfswechselrichtersteuereinheit 212 den Anomalzeit-Kraftmaschinenbefehl 241 so berechnen, dass der Drehmomentbefehlswert in der positiven Richtung (die Beschleunigungsantriebskraft) ansteigt, wenn der Drehmomentbefehl 110 ansteigt.
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4 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer Konfiguration der PT-ECU 200 zeigt. Die PT-ECU 200 ist ein Computer, der einen Redundanzprozessor 20 mit zwei Mikroprozessoreinheiten (MPUs) 21-1 und 21-2 und einem Komparator 22 in einem Chip, einen Speicher 23 und eine Speichervorrichtung 24 aufweist.
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Ein Steuerprogramm 235 wird in den Speicher 23 geladen und von dem Redundanzprozessor 20 ausgeführt. Das Steuerprogramm 235 erzeugt den Bremsbefehl 220, den Wechselrichterbefehl 230 und den Kraftmaschinenbefehl 240 mit der besten Energieeffizienz, um den Drehmomentbefehl 110 aus der AD-ECU 100 zu verwirklichen.
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Zudem veranlasst das Steuerprogramm 235 den Prozessor dazu, eine vorbestimmte Berechnung zum Berechnen des Steuerungsumschaltbefehls 210 auszuführen, der angibt, ob in der PT-ECU 200 eine Anomalie auftritt. Das Steuerprogramm 235 veranlasst, dass die beiden MPUs 21-1 und 21-2 dieselbe Berechnung ausführen, um die beiden Berechnungsergebnisse an den Komparator 22 auszugeben. Wenn die beiden Berechnungsergebnisse gleich sind, gibt der Komparator 22 einen Wert, der angibt, dass die PT-ECU 200 normal ist (PT-ECU:I0), als Steuerungsumschaltbefehl 210 aus. Wenn hingegen die zwei Berechnungsergebnisse unterschiedlich sind, gibt der Komparator 22 einen Wert, der angibt, dass die PT-ECU 200 anormal ist (PT-ECU:NIO), als Steuerungsumschaltbefehl 210 aus.
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Wie es oben beschrieben ist, werden dann, wenn die PT-ECU 200 normal ist (PT-ECU:I0), SW1, SW2 und SW3 der Degenerationssteuereinheit 201 auf die obere Seite (PT-ECU:I0) in 2A geschaltet und die Brems-ECU 30 steuert die an dem Rad angebrachte mechanische Bremse 3 basierend auf dem Bremsbefehl 220. In ähnlicher Weise steuert die Wechselrichter-ECU 40 den Wechselrichter 44 basierend auf dem Wechselrichterbefehl 230, um den Motor 45 anzutreiben, um das Beschleunigungs/Verzögerungs-Drehmoment zu erzeugen. Die Kraftmaschinen-ECU - 50 steuert in ähnlicher Weise die Antriebskraft der Kraftmaschine 55 basierend auf dem Kraftmaschinenbefehl 240.
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Ein Verfahren zum Steuern der Kraftmaschine 55 unterscheidet sich je nach Typ des Fahrzeugs 1. Bei dem Hybridfahrzeug stoppt der Kraftmaschinenbefehl 240 dann, wenn der Drehmomentbefehl 110 klein ist, die Kraftmaschine bei 0, und dann, wenn der Drehmomentbefehl 110 groß ist, hat der Kraftmaschinenbefehl 240 einen positiven Wert und erzeugt eine Antriebskraft. Der Schwellenwert zum Bestimmen der Größe des Drehmomentbefehls 110 wird durch eine Ladekapazität SoC (einen Ladezustand) einer Batterie (nicht dargestellt), eine Außenlufttemperatur, eine Fahrzeuginnentemperatur, Gradienteninformationen und dergleichen bestimmt.
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Wenn beispielsweise die Ladekapazität SoC der Batterie abnimmt, wird der Schwellenwert des Drehmomentbefehls 110 verringert, um den Betrieb der Kraftmaschine 55 zu starten, um eine Abnahme der Ladekapazität der Batterie zu vermeiden. Wenn die Außenlufttemperatur oder die Fahrzeuginnenlufttemperatur niedrig ist, wird der Betrieb der Kraftmaschine 55 bei einem niedrigeren Schwellenwert des Drehmomentbefehls 110 gestartet, um die durch den Betrieb der Kraftmaschine 55 erzeugte Wärme zum Heizen zu nutzen.
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Wenn die Straße, auf der das Fahrzeug fährt, eine Steigung aufweist, wird der Betrieb der Kraftmaschine 55 bei einem niedrigeren Schwellenwert des Drehmomentbefehls 110 gestartet, da in Zukunft eine Abnahme der Ladekapazität SoC der Batterie erwartet wird, und die Abnahme der Ladungskapazität SoC wird unterdrückt.
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Wenn die Straße, auf der das Fahrzeug zum Laden fährt, ein Gefälle aufweist, wird der Betrieb der Kraftmaschine 55 bei einem höheren Schwellenwert des Drehmomentbefehls 110 gestartet, da eine Erhöhung der Ladekapazität SoC der Batterie durch Nutzbremsen erwartet wird.
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Andererseits wird bei dem Fahrzeug 1 eines Typs, bei dem das Fahrzeug hauptsächlich von einer Batterie angetrieben wird, die im Voraus von einer externen Leistungsquelle wie etwa einer kommerziellen Leistungsquelle aufgeladen wird, die Kraftmaschine dann 55 betrieben, wenn die Ladekapazität der Batterie abnimmt, und die Batterie wird durch einen mechanisch mit der Kraftmaschine 5 verbundenen Generator (nicht dargestellt) geladen, und die Kraftmaschine 55 wird gestoppt, wenn die Ladekapazität SoC der Batterie größer oder gleich einem bestimmten Wert ist, und die Kraftmaschine 55 wird betrieben und die Batterie wird geladen, wenn die Ladekapazität SoC der Batterie unter einem bestimmten Wert liegt.
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Wenn die PT-ECU 200 anomal ist (PT-ECU:NIO), werden die Schalter SW1, SW2 und SW3 der Degenerationssteuereinheit 201 auf die untere Seite (PT-ECU:NI0) in 2A geschaltet und die Brems-ECU 30 steuert die an dem Rad angebrachte mechanische Bremse 3 gemäß dem Anomalzeit-Bremsbefehl 221, der von der Degenerationssteuereinheit 201 basierend auf dem negativen Wert des Drehmomentbefehls 110 berechnet wird.
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In ähnlicher Weise steuert die Wechselrichter-ECU 40 den Wechselrichter 44 basierend auf dem positiven Wert des Drehmomentbefehls 110, um den Motor 45 anzutreiben und ein Beschleunigungsdrehmoment (oder eine Antriebskraft) zu erzeugen.
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Wenn die PT-ECU 200 anomal ist (PT-ECU:NIO), ist es nicht immer notwendig, die Kraftmaschine 55 zu starten, solange die Ladekapazität SoC der Batterie ausreichend ist, sondern die Kraftmaschinen-ECU 50 kann die Kraftmaschine 55 in ähnlicher Weise basierend auf dem Drehmomentbefehl 110 oder der Ladekapazität SoC der Batterie steuern. In diesem Fall stoppt der Kraftmaschinenbefehl 240 bei dem Hybridfahrzeug dann, wenn der Drehmomentbefehl 110 kleiner als ein vorbestimmter bestimmter Wert ist, die Kraftmaschine 55 bei „0“, und der Kraftmaschinenbefehl hat einen positiven Wert, wenn der Drehmomentbefehl 110 größer oder gleich dem bestimmten Wert ist, und die Antriebskraft wird durch die Kraftmaschine 55 erzeugt.
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Es ist zu beachten, dass, wie bei der Degenerationssteuereinheit 201 und der PT-ECU 200, die Brems-ECU 30, die Wechselrichter-ECU 40 und die Kraftmaschinen-ECU 50 durch einen Computer mit einem Prozessor, einem Speicher und einer Speichervorrichtung ausgebildet sein können.
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5 ist ein Graph, der eine Beziehung zwischen einem Steuerungsumschaltsignal, einem Drehmomentbefehl und der Zeit zeigt. Das dargestellte Beispiel ist ein Beispiel einer Steuerung in einem Fall, in dem die PT-ECU 200 zum Zeitpunkt T3 von einem Normalzustand (PT-ECU:I0) in einen Zustand, in dem eine Anomalie aufgetreten ist (PT-ECU:NIO), übergeht.
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In der PT-ECU 200 stimmen, wie es in 4 gezeigt ist, dann, wenn die beiden MPUs 21-1 und 21-2 des Redundanzprozessors 20 normal sind, die Vergleichsergebnisse in dem Komparator 22 überein und der Steuerungsumschaltbefehl 210 repräsentiert PT-ECU:IO.
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Wenn der Steuerungsumschaltbefehl 210 vor dem Zeitpunkt T3 normal ist (PT-ECU:I0), werden die Schalter SW1, SW2 und SW3 der Degenerationssteuereinheit 201 auf die obere Seite (PT-ECU:I0) in 2A geschaltet.
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In einem Zeitraum vor dem Zeitpunkt T2, in dem der Drehmomentbefehl 110 einen positiven Wert hat, steuert die Wechselrichter-ECU 40 den Wechselrichter 44 basierend auf dem Wechselrichterbefehl 230, um den Motor anzutreiben, um ein Beschleunigungs/Verzögerungs-Drehmoment zu erzeugen.
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Ferner steuert die Kraftmaschinen-ECU 50 in 5 in einem Zeitraum, in dem der Drehmomentbefehl 110 vor dem Zeitpunkt T1 einen bestimmten Wert oder mehr hat, die Kraftmaschine 55 basierend auf dem Kraftmaschinenbefehl 240 aus der PT-ECU 200 an, um eine Antriebskraft zu erzeugen.
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Während eines Zeitraums von dem Zeitpunkt T2 bis zu dem Zeitpunkt T3, in dem der Drehmomentbefehl 110 einen negativen Wert hat, steuert die Brems-ECU 30 zusätzlich zu der Bremskraft (Leistungserzeugung) durch den Motor 45 in ähnlicher Weise die mechanische Bremse 3, die an dem Rad angebracht ist, basierend auf dem Bremsbefehl 220. Wie es oben beschrieben ist, kann die PT-ECU 200 die kinetische Energie als elektrische Energie effizient zurückgewinnen, indem das Nutzungsverhältnis der Nutzbremse und der mechanischen Bremse 3 gemäß der Ladekapazität SoC oder dergleichen gesteuert wird.
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Wenn die Berechnungsergebnisse der beiden MPUs 21-1 und 21-2 in der PT-ECU 200 anomal sind, stimmen die Vergleichsergebnisse in dem Komparator 22 nicht überein und der Steuerungsumschaltbefehl 210 repräsentiert PT-ECU:NIO.
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Wenn die Anomalie (PT-ECU:NIO) der PT-ECU 200 nach dem Zeitpunkt T3 auftritt, werden SW1, SW2 und SW3 auf die untere Seite (PT-ECU:NIO) in 2A geschaltet. Nach dem Zeitpunkt T3 werden der Anomalzeit-Bremsbefehl 221 aus der Hilfsbremssteuereinheit 211, der Anomalzeit-Wechselrichterbefehl 231 aus der Hilfswechselrichtersteuereinheit 212 und der Anomalzeit-Kraftmaschinenbefehl 241 aus der Hilfskraftmaschinensteuereinheit 213 jeweils aus SW1 bis SW3 ausgegeben. Das heißt, entsprechend der Änderung des Steuerungsumschaltbefehls 210 schaltet die Degenerationssteuereinheit 201 die Ausgabe aus der PT-ECU 200 auf den von der Degenerationssteuereinheit 201 erzeugten Befehl um.
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In einem Zeitraum von dem Zeitpunkt T3 bis zu dem Zeitpunkt T4, in dem der Drehmomentbefehl 110 einen negativen Wert hat, repräsentiert der Anomalzeit-Wechselrichterbefehl 231 „0“ unter der Steuerung der Hilfswechselrichtersteuereinheit 212 in 3B und die Nutzbremse stoppt. Andererseits erhöht sich der Anomalzeit-Bremsbefehl 221 unter der Steuerung der Hilfsbremssteuereinheit 211 in 3A. Als Ergebnis steuert die Brems-ECU 30 die an dem Rad angebrachte mechanische Bremse 3 durch den Anomalzeit-Bremsbefehl 221 basieren auf dem negativen Wert des Drehmomentbefehls 110.
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In einem Zeitraum nach dem Zeitpunkt T4, in dem der Drehmomentbefehl 110 einen positiven Wert hat, erhöht sich der Anomalzeit-Wechselrichterbefehl 231 unter der Steuerung der Hilfswechselrichtersteuereinheit 212 in 3B. Die Wechselrichter-ECU 40 steuert den Motor 45 durch den Anomalzeit-Wechselrichterbefehl 231 basierend auf dem positiven Wert des Drehmomentbefehls 110 an, um die Antriebskraft zu erzeugen.
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Wie es oben beschrieben ist, können in der ersten Ausführungsform dann, wenn die PT-ECU 200 normal ist, die optimale Bremssteuerung und die Wechselrichtersteuerung basierend auf dem Drehmomentbefehl 110 aus der AD-ECU 100 realisiert werden und der Betrieb mit hoher Energieeffizienz kann verwirklicht werden. Insbesondere ist es möglich, eine Beschleunigung mit hoher Energieeffizienz durchzuführen, bei der der Motor 45 und die Kraftmaschine 55 zusammenwirken, und eine Verzögerung mit hoher Energieeffizienz durchzuführen, bei der die Nutzbremse unter Verwendung des Motors 45 als Generator und die mechanische Bremse 3 kompensieren, dass die Bremskraft durch die regenerative Bremse nicht ausreichend ist.
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Wenn andererseits eine Anomalie in der PT-ECU 200 auftritt, wird eine einfache Steuerung durch die Hilfsbremssteuereinheit 211, die Hilfswechselrichtersteuereinheit 212 und die Hilfskraftmaschinensteuereinheit 213 von der Degenerationssteuereinheit 201 ohne Verwendung der Optimierungsfunktion der PT-ECU 200 durchgeführt.
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Die Degenerationssteuereinheit 201 realisiert eine Beschleunigung/Verzögerung gemäß dem Drehmomentbefehl 110 aus der AD-ECU 100 durch Ansteuern der mechanischen Bremse 3 durch den Anomalzeit-Bremsbefehl 221 zu dem Zeitpunkt der Verzögerung und Umschalten des Motors 45 und der Kraftmaschine 55 durch den Anomalzeit-Wechselrichterbefehl 231 z und den Anomalzeit-Kraftmaschinenbefehl 241 zum Zeitpunkt der Beschleunigung, um das Antreiben durchzuführen.
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Die Degenerationssteuereinheit 201 steuert das Drehmoment gemäß dem Drehmomentbefehl 110 durch eine von der Hilfsbremssteuereinheit 211, der Hilfswechselrichtersteuereinheit 212 und der Hilfskraftmaschinensteuereinheit 213, so dass es möglich ist, die Fahrt des Fahrzeugs 1 fortzusetzen und gleichzeitig den Steuerinhalt zu vereinfachen und die Herstellungskosten der Degenerationssteuereinheit 201 zu reduzieren.
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Da die Degenerationssteuereinheit 201 der ersten Ausführungsform in der vorhergehenden Stufe der Brems-ECU 30, der Wechselrichter-ECU 40 und der Kraftmaschinen-ECU 50 installiert werden kann, ist es möglich, eine Erhöhung der Herstellungskosten zu unterdrücken.
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Zweite Ausführungsform
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6 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer Steuervorrichtung des Fahrzeugs 1 in der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. In der zweiten Ausführungsform werden die Funktionen der Schalter SW1 bis SW3 der Degenerationssteuereinheit 201, der Hilfsbremssteuereinheit 211, der Hilfswechselrichtersteuereinheit 212 und der Hilfskraftmaschinensteuereinheit 213, die in der ersten Ausführungsform beschrieben wurden, auf die ECUs verteilt.
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7 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer Funktion jeder ECU darstellt. Die Brems-ECU 300 umfasst eine Bremssteuereinheit 31, die eine Funktion der Brems-ECU 30 der ersten Ausführungsform bereitstellt, die Hilfsbremssteuereinheit 211, die einen Anomalzeit-Bremsbefehl 221 aus dem Drehmomentbefehl 110 berechnet, wenn eine Anomalie in der PT-ECU 200 auftritt, und den Schalter SW1, der ein in die Bremssteuereinheit 31 einzugebendes Signal als Antwort auf den Steuerungsumschaltbefehl 210 aus der PT-ECU 200 auf den Bremsbefehl 220 oder den Anomalzeit-Bremsbefehl 221 umschaltet.
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Die Wechselrichter-ECU 400 umfasst eine Wechselrichtersteuereinheit 41, die die Funktion der Wechselrichter-ECU 40 der ersten Ausführungsform bereitstellt, die Hilfswechselrichtersteuereinheit 212 , die den Anomalzeit-Wechselrichterbefehl 231 aus dem Drehmomentbefehl 110 berechnet, wenn eine Anomalie in der PT-ECU 200 auftritt, und den Schalter SW2, der ein in die Wechselrichtersteuereinheit 41 einzugebendes Signal als Antwort auf den Steuerungsumschaltbefehl 210 aus der PT-ECU 200 auf den Wechselrichterbefehl 230 oder den Anomalzeit-Wechselrichterbefehl 231 umschaltet.
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Die Kraftmaschinen-ECU 500 umfasst eine Kraftmaschinensteuereinheit 51, die eine Funktion der Kraftmaschinen-ECU 50 gemäß der ersten Ausführungsform bereitstellt, die Hilfskraftmaschinensteuereinheit 213 , die den Anomalzeit-Kraftmaschinenbefehl 241 aus dem Drehmomentbefehl 110 berechnet, wenn eine Anomalie in der PT-ECU 200 auftritt, und den Schalter SW3, der ein in die Kraftmaschinensteuereinheit 51 einzugebendes Signal als Antwort auf den Steuerungsumschaltbefehl 210 aus der PT-ECU 200 auf den Kraftmaschinenbefehl 240 oder den Anomalzeit-Kraftmaschinenbefehl 241 umschaltet.
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Wenn in der PT-ECU 200 eine Anomalie auftritt, wird die mechanische Bremse 3 zu der Zeit der Verzögerung durch den Anomalzeit-Bremsbefehl 221 angesteuert, und der Motor 45 und die Kraftmaschine 55 werden zu der Zeit der Beschleunigung durch den Anomalzeit-Wechselrichterbefehl 231 und den Anomalzeit-Kraftmaschinenbefehl 241 umgeschaltet und angesteuert, so dass Beschleunigung und Verzögerung gemäß dem Drehmomentbefehl 110 aus der AD-ECU 100 realisiert werden können.
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In der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform ist es durch Weglassen der Degenerationssteuereinheit 201 möglich, die Fahrt des Fahrzeugs 1 fortzusetzen und zugleich die Herstellungskosten zum Sicherstellen der Redundanz zu senken.
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Wenn in der ersten Ausführungsform die Degenerationssteuereinheit 201 ausfällt, ist dies ein einzelner Ausfallpunkt, der den Ausfall des gesamten Steuersystems des Fahrzeugs 1 beeinflusst. Wenn daher der Ausfall der Degenerationssteuereinheit 201 ein Problem ist, ist es notwendig, die Degenerationssteuereinheit 201 redundant zu machen.
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Wie es in 7 gezeigt ist, kann, da in der dritten Ausführungsform kein Abschnitt vorhanden ist, der ein einzelner Ausfallpunkt ist, die Zuverlässigkeit ohne weitere Redundanz sichergestellt werden. Da es außerdem möglich ist, Befehlswerte der Bremssteuereinheit 31, der Wechselrichtersteuereinheit 41 und der Kraftmaschinensteuereinheit 51 nur durch Bestimmen, ob der Drehmomentbefehl 110 positiv oder negativ ist, und Berechnen eines Betragswerts zu erzeugen, ist es möglich, eine Verkomplizierung der Brems-ECU 300, der Wechselrichter-ECU 400 und der Kraftmaschinen-ECU 500 zu vermeiden und eine Erhöhung der Herstellungskosten zu minimieren.
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Dritte Ausführungsform
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8 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel eines Steuersystems des Fahrzeugs 1 in der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Das Fahrzeug 1 weist über eine Trennwand 13 einen Raum aus einem Kraftmaschinenraum 12 und einem Fahrgastraum 11 auf.
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Da die AD-ECU 100 eine hohe Verarbeitungsleistung aufweisen muss und eine große Wärmeerzeugung aufweist, ist sie in dem Fahrgastraum 11 angeordnet, in dem eine Klimaanlage bereitgestellt ist, und die anderen ECUs sind in dem Kraftmaschinenraum 12 angeordnet. In der dritten Ausführungsform werden die mechanischen Bremsen 301-1 bis 301-4 verwendet, in die die mechanische Bremse 3 und die Brems-ECU 30 der ersten Ausführungsform integriert sind. Die mechanischen Bremsen 301-2 und 301-4 für die Hinterräder sind an dem Heck des Fahrzeugs 1 angeordnet. Andere Konfigurationen sind denen der ersten Ausführungsform ähnlich.
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Durch Installieren der PT-ECU 200 und der Degenerationssteuereinheit 201 in dem Kraftmaschinenraum 12 kann die Netzverbindungslänge mit jeder ECU (Brems-ECU 30, Wechselrichter-ECU 40, Kraftmaschinen-ECU 50) verkürzt werden. Der Abstand zwischen der AD-ECU 100 und der PT-ECU 200 und der Degenerationssteuereinheit 201 steigt, aber auf dieser Leitung wird nur ein Signal des Drehmomentbefehls 110 übertragen.
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In der dritten Ausführungsform kann die Kühlung der AD-ECU 100 gefördert werden und der stabile Betrieb kann durch Optimieren der Anordnung in dem Fahrzeug 1 im Hinblick auf die erzeugte Wärmemenge jeder ECU sichergestellt werden.
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Vierte Ausführungsform
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9 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel eines Steuersystems des Fahrzeugs 1 in der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Die vierte Ausführungsform zeigt ein Beispiel, bei dem die dritte Ausführungsform auf die zweite Ausführungsform angewendet wird.
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Die AD-ECU 100 ist in dem Fahrgastraum 11 angeordnet und die PT-ECU 200, die Degenerationssteuereinheit 201, die Brems-ECU 300, die Wechselrichter-ECU 400 und die Kraftmaschinen-ECU 500 sind in dem Kraftmaschinenraum 12 angeordnet.
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Der Abstand zwischen der AD-ECU 100 und der PT-ECU 200 steigt ebenfalls, jedoch wird auf dieser Leitung nur ein Signal des Drehmomentbefehls 110 übertragen.
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In der vierten Ausführungsform kann wie in der dritten Ausführungsform die Kühlung der AD-ECU 100 gefördert werden und der stabile Betrieb kann durch Optimieren der Anordnung in dem Fahrzeug 1 im Hinblick auf die erzeugte Wärmemenge jeder ECU sichergestellt werden.
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Fünfte Ausführungsform
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10 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel eines Entwurfs des Fahrzeugs 1 in der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Die fünfte Ausführungsform wird durch Hinzufügen eines Gateways 260, das den Drehmomentbefehl 110 an die Brems-ECU 300, die Wechselrichter-ECU 400 und die Kraftmaschinen-ECU 500 verteilt, zu der Konfiguration der vierten Ausführungsform und ferner durch Hinzufügen eines Gehäuses 250, das die PT-ECU 200 und das Gateway 260 aufnimmt, erhalten. Andere Konfigurationen sind genauso wie bei der vierten Ausführungsform.
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Der Abstand zwischen der AD-ECU 100 und der PT-ECU 200 und einem Gateway 202 steigt, aber nur ein Signal des Drehmomentbefehls 110 ist auf dieser Leitung angeschlossen. Durch Montieren der PT-ECU 200 und des Gateways 202 in demselben Gehäuse 250 kann Lärm reduziert werden.
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Das Gehäuse 250 kann die Brems-ECU 300, die Wechselrichter-ECU 400 und die Kraftmaschinen-ECU 500 aufnehmen. Außerdem kann anstelle des Gateways 260 ein hub oder ein Switch verwendet werden.
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Sechste Ausführungsform
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11 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel eines Steuersystems des Fahrzeugs 1 in der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. In der fünften Ausführungsform ist in der Konfiguration der fünften Ausführungsform eine Degenerationssteuereinheit 201-1 mit dem Schalter SW1, der zwischen dem Bremsbefehl 220 und dem Anomalzeit-Bremsbefehl 221 umschaltet, bereitgestellt. Wie es in der dritten Ausführungsform beschrieben ist, sind die mechanischen Bremsen 301-1 bis 301-4, in denen die Brems-ECU 300 und die mechanische Bremse 3 integriert sind, mit der Degenerationssteuereinheit 201-1 verbunden. Andere Konfigurationen sind denen der fünften Ausführungsform ähnlich.
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In der sechsten Ausführungsform ist nur die Brems-ECU 300 mit dem Bremsbefehl aus der Degenerationssteuereinheit 201-1 verbunden. Das andere ist ein Beispiel, bei dem wie in der fünften Ausführungsform der Schalter SW2 und eine Funktion zum Setzen eines positiven Werts des Drehmomentbefehls 110 als Befehlswert der Wechselrichter-ECU 40 in der Wechselrichter-ECU 400 bereitgestellt sind und der Schalter SW3 und eine Funktion zum Setzen als Befehlswert der Kraftmaschinen-ECU 50 basierend auf dem Drehmomentbefehl 110 in der Kraftmaschinen-ECU 500 montiert sind.
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Die ECU der mechanischen Bremse 301 wird oft in einem Bremssattel montiert, indem sie mechanisch und elektrisch mit einem Rad integriert wird. In diesem Fall ist es schwierig, ein mehradriges Elektrokabel als Elektrokabel zu verwenden, das die Brems-ECU und die Fahrzeugkarosserie verbindet. Daher ist dies eine effektive Ausführungsform zum Reduzieren der Anzahl von Netzen, die mit der Brems-ECU verbunden sind, auf eins.
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Wie es in 10 der fünften Ausführungsform gezeigt ist, können die PT-ECU 200, das Gateway 202 und die Degenerationssteuereinheit 201-1 in demselben Gehäuse 250 montiert sein oder die PT-ECU 200, das Gateway 202, die Degenerationssteuereinheit 201-1, die Wechselrichter-ECU 400 und die Kraftmaschinen-ECU 500 können in demselben Gehäuse 250 montiert sein.
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Siebte Ausführungsform
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12 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel eines Steuersystems des Fahrzeugs 1 in der siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Die siebte Ausführungsform zeigt ein Beispiel, bei dem die Degenerationssteuereinheit 201-1 der sechsten Ausführungsform in eine Degenerationssteuereinheit 201-1, die die mechanischen Bremsen 301-1 und 301-3 auf der Vorderradseite steuert, und eine Degenerationssteuereinheit 201-2, die die mechanischen Bremsen 301-2 und 301-4 auf der Hinterradseite steuert, unterteilt ist. Andere Konfigurationen sind denen der sechsten Ausführungsform ähnlich.
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Die Degenerationssteuereinheit 201-2 umfasst einen Schalter SW1-2, der wie in der Degenerationssteuereinheit 201-1 der sechsten Ausführungsform zwischen dem Bremsbefehl 220 und dem Anomalzeit-Bremsbefehl 221 umschaltet.
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Indem die Bremsdegenerations-Steuereinheiten 201-1 und 201-2 bezüglich der Steuerung der mechanischen Bremse 301 redundant gemacht werden, ist es möglich zu vermeiden, dass die Degenerationssteuereinheit 201 ein einzelner Ausfallpunkt wird. In diesem Fall ist es wünschenswert, die Bremsen sowohl auf der rechten als auch auf der linken Seite mit den Degenerationssteuereinheiten 201-1 und 201-2 zu verbinden.
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Als spezifisches Beispiel ist die Degenerationssteuereinheit 201-1 mit der rechten vorderen und linken vorderen mechanischen Bremse 301-1 und 301-3 verbunden und die Degenerationssteuereinheit 201-2 ist mit der rechten hinteren und linken hinteren mechanischen Bremse 301-2 und 301-4 verbunden. In diesem Fall kann die Degenerationssteuereinheit 201-1 in dem Kraftmaschinenraum 12 installiert sein und die Degenerationssteuereinheit 201-2 kann im Heck des Fahrzeugs 1 installiert sein.
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Alternativ ist es denkbar, dass die Degenerationssteuereinheit 201-1 mit der rechten vorderen und linken hinteren mechanischen Bremse 301-2 und 301-3 verbunden ist und die Degenerationssteuereinheit 201-2 mit der rechten hinteren und linken vorderen mechanischen Bremse 301-1 und 301-4 verbunden ist.
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<Fazit>
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Wie es oben beschrieben ist, kann das Fahrzeugsteuersystem der ersten bis siebten Ausführungsformen die folgende Konfiguration aufweisen.
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(1) In einem Fahrzeugsteuersystem, das ein Fahrzeug (1) entsprechend einer Fahrumgebung des Fahrzeugs (1) steuert, umfasst das Fahrzeugsteuersystem einen Sensor (Fahrumgebungssensor 10), der eine Fahrumgebung des Fahrzeugs (1) detektiert, eine erste Steuereinheit (AD-ECU 100), die einen Prozessor und einen Speicher umfasst und ein erstes Steuersignal (einen Drehmomentbefehl 110) basierend auf von dem Sensor detektierten Informationen ausgibt, eine zweite Steuereinheit (Antriebsstrang-ECU 200), die einen Prozessor (20) und einen Speicher (23) umfasst und das erste Steuersignal (den Drehmomentbefehl 110) empfängt, um zweite Steuersignale (Bremsbefehl 220, Wechselrichterbefehl 230) auszugeben, und eine dritte Steuereinheit (Degenerationssteuereinheit 201, Brems-ECU 300, Wechselrichter-ECU 400), die einen Prozessor (251) und einen Speicher (252) umfasst und das erste Steuersignal (110) und die zweiten Steuersignale (220, 230) empfängt, um Steuervorrichtungen (mechanische Bremse 3, Motor 45) entweder basierend auf dem ersten Steuersignal (110) oder den zweiten Steuersignalen (220, 230) anzusteuern.
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Mit der obigen Konfiguration können dann, wenn die PT-ECU 200 normal ist, der optimale Bremsbefehl 220 und der Wechselrichterbefehl 230 basierend auf dem Drehmomentbefehl 110 aus der AD-ECU 100 realisiert werden und der Betrieb mit hoher Energieeffizienz kann verwirklicht werden.
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Wenn andererseits eine Anomalie in der PT-ECU 200 auftritt, schaltet die Degenerationssteuereinheit 201 das Drehmoment gemäß dem Drehmomentbefehl 110 auf die zweiten Steuersignale aus der Hilfsbremssteuereinheit 211, der Hilfswechselrichtersteuereinheit 212 und der Hilfskraftmaschinensteuereinheit 213 um, um eine Steuerung durchzuführen, ohne die Optimierungsfunktion der PT-ECU 200 zu verwenden, so dass es möglich ist, die Fahrt des Fahrzeugs 1 fortzusetzen und gleichzeitig den Steuerinhalt zu vereinfachen und die Herstellungskosten der Degenerationssteuereinheit 201 zu reduzieren.
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(2) Bei dem Fahrzeugsteuersystem gemäß (1) steuert die dritte Steuereinheit (Degenerationssteuereinheit 201, Brems-ECU 300, Wechselrichter-ECU 400) die Steuervorrichtung (3, 45) basierend auf den zweiten Steuersignalen (220, 230), wenn die zweite Steuereinheit (200) normal ist, und steuert die Steuervorrichtungen (3, 45) basierend auf dem ersten Steuersignal (dem Drehmomentbefehl 110), wenn eine Anomalie in der zweiten Steuereinheit (200) auftritt.
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Wenn in der PT-ECU 200 eine Anomalie auftritt, schaltet die Degenerationssteuereinheit 201 auf den Anomalzeit-Bremsbefehl 221 und den Anomalzeit-Wechselrichterbefehl 231 anstelle des Bremsbefehls 220 und des Wechselrichterbefehls 230 aus der PT-ECU 200 um, so dass es möglich ist, die Fahrt des Fahrzeugs 1 fortzusetzen und gleichzeitig den Steuerinhalt zu vereinfachen und die Herstellungskosten der Degenerationssteuereinheit 201 zu reduzieren.
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(3) Bei dem Fahrzeugsteuersystem gemäß (2) ist die dritte Steuereinheit eine Bremssteuereinheit (Brems-ECU 300), die eine mechanische Bremse (3) als Steuervorrichtung steuert und die mechanische Bremse (3) mit einem negativen Wert des ersten Steuersignals (Drehmomentbefehl 110) als Bremsbefehl (221) steuert, wenn eine Anomalie in der zweiten Steuereinheit (200) auftritt.
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Wenn in der PT-ECU 200 eine Anomalie auftritt, steuert die Brems-ECU 300 die mechanische Bremse 3 mit einem negativen Wert des Drehmomentbefehls 110 als Anomalzeit-Bremsbefehl 221, so dass es möglich ist, die Fahrt des Fahrzeugs 1 selbst dann fortzusetzen, wenn eine Anomalie in der PT-ECU 200 auftritt, und zugleich die Herstellungskosten der Brems-ECU 300 zu reduzieren.
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(4) Bei dem Fahrzeugsteuersystem gemäß (2) ist die dritte Steuereinheit eine Wechselrichtersteuereinheit (400), die einen Wechselrichter (44) als die Steuervorrichtung steuert und den Wechselrichter (200) mit einem positiven Wert des ersten Steuersignals (Drehmomentbefehls 110) als Wechselrichterbefehl (221) steuert, wenn eine Anomalie in der zweiten Steuereinheit (44) auftritt.
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Wenn in der PT-ECU 200 eine Anomalie auftritt, steuert die Wechselrichter-ECU 400 den Wechselrichter 44 mit einem positiven Wert des Drehmomentbefehls 110 als Anomalzeit-Wechselrichterbefehl 231, so dass es möglich ist, die Fahrt des Fahrzeugs 1 selbst dann fortzusetzen, wenn eine Anomalie in der PT-ECU 400 auftritt, und zugleich die Herstellungskosten der Wechselrichter-ECU 200 zu reduzieren.
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(5) Das Fahrzeugsteuersystem nach (3) umfasst ferner eine Wechselrichtersteuereinheit (400), die das erste Steuersignal (110) und das zweite Steuersignal (230) empfängt, um einen Wechselrichter (44) als die Steuervorrichtung zu steuern, wobei die Wechselrichtersteuereinheit den Wechselrichter (44) mit einem positiven Wert des ersten Steuersignals (110) als Wechselrichterbefehl (221) steuert, wenn eine Anomalie in der zweiten Steuereinheit (200) auftritt.
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Wenn in der PT-ECU 200 eine Anomalie auftritt, steuert die Wechselrichter-ECU 400 den Wechselrichter 44 mit einem positiven Wert des Drehmomentbefehls 110 als Anomalzeit-Wechselrichterbefehl 231, so dass es möglich ist, die Fahrt des Fahrzeugs 1 selbst dann fortzusetzen, wenn eine Anomalie in der PT-ECU 400 auftritt, und zugleich die Herstellungskosten der Wechselrichter-ECU 200 zu reduzieren.
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(6) Bei dem Fahrzeugsteuersystem nach (1) ist die erste Steuereinheit ein autonomer Fahr-Controller (AD-ECU 100), der einen Drehmomentbefehl (110) als das erste Steuersignal ausgibt, die zweite Steuereinheit ist ein Antriebsstrang-Controller (PTECU 200), der einen ersten Bremsbefehl (220) und einen ersten Wechselrichterbefehl (230) gemäß einem Wert des Drehmomentbefehls (110) ausgibt, und die dritte Steuereinheit (201) gibt einen negativen Wert des Drehmomentbefehls (110) als zweiten Bremsbefehl (221) aus und gibt einen positiven Wert des Drehmomentbefehls als zweiten Beschleunigungs-Wechselrichterbefehl (231) aus, wenn eine Anomalie in dem Antriebsstrang-Controller (200) auftritt.
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Wenn in der PT-ECU 200 eine Anomalie auftritt, steuert die Degenerationssteuereinheit 201 die mechanische Bremse 3 mit einem negativen Wert des Drehmomentbefehls 110 als Anomalzeit-Bremsbefehl 221 und steuert den Wechselrichter 44 mit einem positiven Wert des Drehmomentbefehls 110 als Anomalzeit-Wechselrichterbefehl 231 anstelle des Bremsbefehls 220 und des Wechselrichterbefehls 230, so dass es möglich ist, die Fahrt des Fahrzeugs 1 selbst dann fortzusetzen, wenn eine Anomalie in der PT-ECU 200 auftritt, und gleichzeitig die Herstellungskosten der Degenerationssteuereinheit 201 zu reduzieren.
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(7) Bei dem Fahrzeugsteuersystem gemäß (6) umfasst die dritte Steuereinheit (201) Schalteinheiten (SW1 bis SW3), die zwischen dem ersten Bremsbefehl (220) und dem ersten Wechselrichterbefehl (230) und dem zweiten Bremsbefehl (221) und dem zweiten Wechselrichterbefehl (231) gemäß dem Vorliegen oder Fehlen der Anomalie der zweiten Steuereinheit (200) umschalten, um eine Ausgabe durchzuführen.
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Wenn in der PT-ECU 200 eine Anomalie auftritt, schaltet die Degenerationssteuereinheit 201 den Bremsbefehl 220 und den Wechselrichterbefehl 230 auf den Anomalzeit-Bremsbefehl 221 und den Anomalzeit-Wechselrichterbefehl 231 um, um die mechanische Bremse 3 und den Wechselrichter 44 zu steuern, so dass es möglich ist, die Fahrt des Fahrzeugs 1 selbst dann fortzusetzen, wenn eine Anomalie in der PT-ECU 200 auftritt, und zugleich die Herstellungskosten der Degenerationssteuereinheit 201 zu reduzieren.
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(8) Bei dem Fahrzeugsteuersystem gemäß (7) umfasst die dritte Steuereinheit (201) ferner eine Antriebssteuereinheit (Hilfsbremssteuereinheit 211, Hilfswechselrichtersteuereinheit 212), die den Drehmomentbefehl (110) empfängt, um einen zweiten Bremsbefehl (221) oder einen zweiten Wechselrichterbefehl (231) basierend auf dem Drehmomentbefehl auszugeben, und die Schalteinheiten (SW1 bis SW3) schalten den ersten Bremsbefehl (220) oder den ersten Wechselrichterbefehl (230) auf den zweiten Bremsbefehl (221) oder den zweiten Wechselrichterbefehl (231) um, um eine Ausgabe durchzuführen, wenn eine Anomalie in dem Antriebsstrang-Controller (200) auftritt.
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Wenn in der PT-ECU 200 eine Anomalie auftritt, schaltet die Degenerationssteuereinheit 201 den Bremsbefehl 220 und den Wechselrichterbefehl 230 auf den Anomalzeit-Bremsbefehl 221 und den Anomalzeit-Wechselrichterbefehl 231 Zeit um, um die mechanische Bremse 3 und den Wechselrichter 44 zu steuern, so dass es möglich ist, die Fahrt des Fahrzeugs 1 selbst dann fortzusetzen, wenn eine Anomalie in der PT-ECU 200 auftritt, und zugleich die Herstellungskosten der Degenerationssteuereinheit 201 zu reduzieren.
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(9) Bei dem Fahrzeugsteuersystem gemäß (7) umfasst die dritte Steuereinheit ferner eine Antriebssteuereinheit (211), die den Drehmomentbefehl (110) empfängt, um einen zweiten Bremsbefehl (221) basierend auf dem Drehmomentbefehl auszugeben, und eine Bremssteuereinheit (31), die eine Ausgabe der Schalteinheit (SW1) empfängt, um die mechanische Bremse (3) zu steuern, und die Schalteinheit (SW1) schaltet den ersten Bremsbefehl (220) auf den zweiten Bremsbefehl (221) um, um eine Ausgabe durchzuführen, wenn eine Anomalie in dem Antriebsstrang-Controller (200) auftritt.
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Wenn in der PT-ECU 200 eine Anomalie auftritt, schaltet die Brems-ECU 300 den Bremsbefehl 220 auf den Anomalzeit-Bremsbefehl 221 um, um die mechanische Bremse 3 zu steuern, so dass es möglich ist, die Fahrt des Fahrzeugs 1 selbst dann fortzusetzen, wenn ein Anomalie in der PT-ECU 200 auftritt, und zugleich die Herstellungskosten der Brems-ECU 300 zu reduzieren.
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(10) Das Fahrzeugsteuersystem gemäß (7), wobei die dritte Steuereinheit ferner eine Antriebssteuereinheit (Hilfswechselrichtersteuereinheit 212 ), die den Drehmomentbefehl (110) empfängt, um einen zweiten Wechselrichterbefehl (231) basierend auf dem Drehmomentbefehl (110) auszugeben, und eine Wechselrichtersteuereinheit (41), die eine Ausgabe der Schalteinheit (SW2) empfängt, um den Wechselrichter (44) zu steuern, umfasst und die Schalteinheit (SW2) den ersten Wechselrichterbefehl (230) auf den zweiten Wechselrichterbefehl (231) umschaltet, um eine Ausgabe durchzuführen, wenn eine Anomalie in dem Antriebsstrang-Controller (200) auftritt.
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Wenn in der PT-ECU 200 eine Anomalie auftritt, schaltet die Wechselrichter-ECU 400 den Wechselrichterbefehl 230 auf den Anomalzeit-Wechselrichterbefehl 231 um, um den Wechselrichter 44 zu steuern, so dass es möglich ist, das Fahrzeug 1 auch dann fortzusetzen, die Fahrt des Fahrzeugs 1 selbst dann fortzusetzen, wenn ein Anomalie in der PT-ECU 400 auftritt, und zugleich die Herstellungskosten der Wechselrichter-ECU 200 zu reduzieren.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern umfasst verschiedene Abwandlungen. Zum Beispiel wurden die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele zum leichteren Verständnis der vorliegenden Erfindung im Einzelnen beschrieben und die vorliegende Erfindung ist nicht notwendigerweise auf Ausführungsformen mit allen beschriebenen Konfigurationen beschränkt. Darüber hinaus ist es möglich, einen Teil der Konfiguration einer Ausführungsform durch die Konfiguration einer anderen Ausführungsform zu ersetzen, und es ist auch möglich, die Konfiguration einer anderen Ausführungsform zu der Konfiguration einer Ausführungsform hinzuzufügen. Zudem kann für einen Teil der Konfiguration jeder Ausführungsform jegliche Hinzufügung, Streichung oder Ersetzung anderer Konfigurationen allein oder in Kombination angewendet werden.
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Ferner können ein Teil oder alle der oben beschriebenen jeweiligen Konfigurationen, Funktionen, Verarbeitungseinheiten, Verarbeitungsmittel und dergleichen durch Hardware realisiert werden, beispielsweise indem sie mit einer integrierten Schaltung entworfen werden. Ferner können die oben beschriebenen jeweiligen Konfigurationen, Funktionen und dergleichen durch Software realisiert werden, wobei der Prozessor Programme interpretiert und ausführt, um die jeweiligen Funktionen zu realisieren. Informationen wie Programme, Tabellen und Dateien, die jeweilige Funktionen implementieren, werden im Speicher gespeichert und können auf einer Aufzeichnungsvorrichtung wie einer Festplatte oder einem Festkörperlaufwerk (SSD) oder einem Aufzeichnungsmedium wie einer IC-Karte, einer SD-Karte oder einer DVD hinterlegt werden.
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Außerdem geben die Steuerleitungen und die Informationsleitungen das an, was für die Beschreibung als notwendig erachtet wird, und geben nicht unbedingt alle Steuerleitungen und Informationsleitungen an dem Produkt an. In der Praxis kann man davon ausgehen, dass fast alle Konfigurationen miteinander verbunden sind.
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Bezugszeichenliste
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- 30, 300
- Brems-ECU
- 40, 400
- Wechselrichter-ECU
- 50, 500
- Kraftmaschinen-ECU
- 100
- AD-ECU
- 200
- PT-ECU
- 201
- Degenerationssteuereinheit
- 211
- Hilfsbremssteuereinheit
- 212
- Hilfswechselrichtersteuereinheit
- 213
- Hilfskraftmaschinensteuereinheit
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2018016107 A [0007]
- JP 2006051922 A [0007]
- JP 2005199951 A [0007]
- WO 2018/225225 [0007]
