车辆用电子控制装置及使用了该装置的车辆控制方法

专利名称：车辆用电子控制装置及使用了该装置的车辆控制方法
技术领域：
本发明涉及对发动机和变速器等动力传动系单元进行控制的车辆用电子控制装置，以及使用了该车辆用电子控制装置的车辆控制方法。
背景技术：
车辆的电子控制装置(下面称为ECU)是通过在与车辆的控制机构之间进行信号交换，进行车辆的电子控制的装置，以被称为动力传动系ECU或制动器控制ECU这样的方式，利用一个ECU实施作为目的的控制。
在车辆中装载有多个这样的电子控制装置，例如，除了上述那样的动力传动系ECU、制动器控制ECU以外，还有在规定条件成立时进行发动机自动停止重新启动控制的节油行驶ECU、进行灯和门等的控制的车身ECU、气囊ECU、安全ECU等，这些ECU对所承担的控制对象，以个体的方式单独地进行控制，但是有时也必须与其他的ECU进行信息传递。
因此，为了使装载在车辆上的多个ECU相关联地进行各种控制，把该多个ECU连接在共用的总线上，同时使用作为有代表性的标准网络协议的控制器区域网络(Controller Area Network，以下称为CAN)协议，进行相互通信控制(例如参照专利文献1)。
专利文献1特开平6-269048号公报另一方面，上述动力传动系ECU是进行发动机和自动变速装置的控制的装置，以吸入的吸气量和空气燃料消耗等的传感器信号为基础，进行燃料喷射量、点火时刻、变速时机等控制指令值的运算，根据其结果，控制喷油器和点火线圈等的执行元件。
图7是表示现有的动力传动系ECU的结构的图，控制车辆发动机的驱动状态的ENG控制软件61，和控制车辆变速器的ECT控制软件62，通过接收发送物理量的接口(I/F)63，配置在软件平台(PF)64上。
在这样的车辆控制系统中，由于在ENG控制软件61与ECT控制软件62之间接收发送的数据量大，所以由于把这些软件配置在同一平台上，而使连接了其他ECU的CAN上的通信负荷降低。
ENG控制软件61如图所示，作为其程序的一部分，包括与空调器(A/C)的开、关有关的程序，以及与来自于防盗锁的信息相关联的程序等与车辆装备相关的程序，在ECT控制软件62中包括与协调导航相关的程序，例如利用来自于导航装置的信息进行变速的程序。此外，还包括在ENG控制软件61和ECT控制软件62两者间相互协调，进行扭矩需求的运算的程序。
对上述与的车辆装备相关的程序的一个例子进行说明，例如如图8所示，在作为车辆装备，装备了空调器(A/C)65的情况下，在ENG控制软件61中，输入来自于A/C 65的、作为工作状态标志的开、关信号，根据该信号，ENG控制软件61对考虑了空调器负荷的扭矩进行运算。这样，与各种车辆装备相关联的各种程序被包含在ENG控制软件61和ECT控制软件62中。

发明内容
因为现有的动力传动系ECU以上述方式构成，ENG控制软件和ECT控制软件通过发送接收物理量的接口(I/F)，被配置在软件平台上，软件平台与各软件的应用程序之间的接口，由喷射量、温度、压力等物理量规定，软件方面比较零散，所以软件平台与ENG控制软件或ECT控制软件之间的装卸容易，即增加、变更容易，但因为依赖于车辆装备的车辆控制应用程序和动力传动系单元的控制应用程序之间有紧密的联系，所以装卸困难。
因此，如果以后增加、删除车辆装备，则必须变更发动机控制程序的程序内容，但因为发动机控制程序是发动机中固有的程序，所以不存在替代程序而必须修正程序。
此外，如上所述，因为在ENG控制软件和ECT控制软件中，依赖于车辆装备的功能和动力传动系单元的功能混合存在，在新开发ENG控制软件和ECT控制软件的情况下，以车辆装备×单元数的方式增加软件的变化，所以必须使每个变化最优化，产生开发工时数增加，同时ECU的型号增多的问题。
此外，车辆装备的变更影响广泛，由于对所有的组合的评价有限度，所以产生以下问题质量降低，而且很多情况是依赖车辆装备部分和依赖单元部分的规格确定时期不同，因而规格确定的部分也产生因变更而造成的影响。
另一方面，最近，作为车辆装备，出现了作为防盗装置的防盗锁；在车辆停止时自动进行防空转，以减少排放气体的节油行驶(ECO)；利用电动动力转向装置和倒车导向监视器，自动停放车辆的自动停车系统(IPA，Intelligent Parking Assist)；利用微波雷达等的雷达和定速行驶的组合，具有跟随前面车辆的功能等的适应型定速行驶控制(ACC，Adaptive Cruise Control)；根据导航装置的地图信息进行自动减速等的协调导航(AI)；空调器(A/C)等，把多个车辆装备装载于车辆上。
这样，因为如果车辆装备增加，则与车辆装备的通信增加，因而动力传动系ECU的CPU的处理负荷增加，所以还会产生CPU的负荷变得过大，影响对车辆控制的问题。
本发明是鉴于上述问题而进行的发明，其目的是提供一种车辆用电子控制装置及使用了该车辆用电子控制装置的车辆控制方法，该装置对于车辆装备件的变更，可以以不需要变更单元控制装置的方式进行装备件装卸，即，使增加、变更变得容易，同时减轻CPU的负荷。
为了实现上述目的，本发明涉及的车辆用电子控制装置(1)的特征在于，在独立的硬件和软件平台上配置有车辆控制装置和单元控制装置，该车辆控制装置对依赖车辆装备的功能进行控制，该单元控制装置对设在车辆上的单元的功能进行控制。
此外，本发明涉及的车辆用电子控制装置(2)，根据车辆用电子控制装置(1)，其特征在于，前述车辆控制装置具有用于计算由车辆装备所要求或消耗的驱动力功率和扭矩中至少一个的装置；以及用于调整各要求或消耗量的装置，前述车辆控制装置计算前述调整后的结果，作为向前述单元控制装置的指令值，本发明涉及的车辆用电子控制装置(3)，根据车辆用电子控制装置(2)，其特征在于，在前述车辆控制装置中具有判断装置，其用于判断是否装备有前述车辆装备，在前述判断装置判断出装备有前述车辆装备时，前述车辆控制装置向前述调整装置通知来自于前述车辆装备的要求控制值，在判断出没有装备前述车辆装备时，前述车辆控制装置向前述调整装置通知规定值作为要求控制值。
此外，本发明涉及的车辆用电子控制装置(4)，根据车辆用电子控制装置(1)，其特征在于，在前述车辆控制装置和前述单元控制装置之间发送接收的信息为物理量。
此外，本发明涉及的车辆用电子控制装置(5)，根据车辆用电子控制装置(1)，其特征在于，前述车辆控制装置的微型计算机具有两个芯核，其中一个芯核是通信处理专用的芯核。
此外，本发明涉及的车辆用电子控制装置(6)，根据车辆用电子控制装置(1)，其特征在于，前述车辆控制装置具有输入电路部，该输入电路部具有可以由软件设定或变更电路特性和逻辑电路的可配置硬件。
此外，本发明涉及的车辆用电子控制装置(7)，其特征在于，具有车辆装备的控制程序和发动机控制程序，它们配置在独立的硬件和软件平台上，前述控制程序和发动机控制程序对在发动机控制中使用的数据进行运算，发动机控制程序是设在车辆上的发动机所固有的。
发明的效果由本发明涉及的车辆用电子控制装置的(1)、(2)、(3)，因为使进行依赖车辆装备的功能的控制的车辆控制装置，以及控制发动机和变速器等设在车辆上的单元功能的单元控制装置独立，只要是相同的动力传动系单元，就不需要相对于车辆(装备件)的变更而变更单元控制装置，可以提高各控制装置的功能的独立性，所以可以容易进行装备件的装卸，即，容易地进行增加、变更。
此外，由本发明涉及的车辆用电子控制装置的(4)，因为使车辆控制装置和单元控制装置的各控制功能的接口为扭矩和功率等物理量，成为不依赖于软件的逻辑的结构，所以可以使软件的依赖关系零散，可以实现在有车辆控制应用程序的规格变更、装卸时的开发的高效化，以及提高软件质量。
此外，由本发明涉及的车辆用电子控制装置的(5)，因为车辆控制装置的微型计算机的一个芯核作为通信处理专用的芯核，所以可以以不受通信的负荷的影响的方式进行车辆控制。
此外，由本发明涉及的车辆用电子控制装置的(6)，因为车辆控制装置的输入电路部具有可以由软件设定或变更电路特性和逻辑电路的可配置硬件，在变更装备件的情况下，通过改写软件就可以进行硬件的变更，所以不需要变更硬件的设计，可以实现缩短开发时间和提高质量。
此外，由本发明涉及的车辆用电子控制装置的(7)，因为可以使对发动机控制中使用的数据进行运算的车辆装备的控制程序，以及设在车辆上的发动机所固有的发动机控制程序独立，所以在以后增加、删除车辆装备的情况下，也可以不需要对发动机控制程序进行修正工作。


图1是表示本发明的动力传动系ECU的简要结构的框图。
图2是由功能表示图1的车辆控制部1的结构的功能框图。
图3是表示共用/调整部32的作用的流程图。
图4是表示驱动力调整部33的作用的流程图。
图5是表示功率调整部34的作用的流程图。
图6是表示图1的车辆控制部1、单元控制部2的硬件结构的图。
图7是表示现有的动力传动系ECU的结构的图。
图8是用于说明与车辆装备相关的程序的一个例子的图。
图中标号说明1车辆控制部2单元控制部3I/F11、23软件PF12、24硬件21ENG控制软件22ECT控制软件30调整·协调控制部31协调控制部32共用/调整部33驱动力调整部34功率调整部35扭矩调整部40微型计算机41、42芯核50LAN收发器51可配置硬件52电源具体实施方式
下面，使用附图对本发明的车辆用电子控制装置的实施例进行说明。图1是表示作为本发明的车辆用电子控制装置的动力传动系ECU的简要结构的框图。如图所示，该动力传动系ECU由车辆控制部1和单元控制部2构成，车辆控制部1包括软件平台(PF)11和硬件12，该软件PF 11具有进行依赖车辆装备的功能的控制的软件，单元控制部2控制发动机和变速器等，包括软件平台(PF)23和硬件24，该PF 23具有ENG控制软件21和ECT控制软件22。
在软件PF 11上，实际安装、配置了调整·协调控制部30的软件，同时作为应用程序，标准装备有电源管理、通路(G/W)、诊断的功能，根据需要，追加ACC、ECO、IPA等与车辆装备相关的程序。此外，单元控制部2的ENG控制软件21、ECT控制软件22，利用从车辆控制部1通过接口(I/F)3输入的物理量、例如目标扭矩和目标发动机旋转等，对发动机、变速器等单元进行控制。
图2是用功能表示图1的车辆控制部1的结构的功能框图，如图所示，车辆控制部1具有协调控制部31、公共/调整部32、驱动力调整部33、功率调整部34、扭矩调整部35这各部分作为调整·协调控制部30，输入来自于换档开关(SW)、点火(IG)开关、启动器(ST)SW、制动灯(STP)以及加速踏板(VPA)等的信号。
公共/调整部32、驱动力调整部33、功率调整部34、扭矩调整部35在去除车辆装备软件的情况下，使该装备的物理量为0或规定值，以进行调整，在附加车辆装备软件的情况下，根据该软件输出的物理值和其他软件输出的物理值进行调整。
下面还使用图3～图5的流程图，对图2的车辆控制部的作用进行说明。
协调控制部31根据加速踏板信号(VPA)和速度(SPD)，计算出目标驱动力Ft后，利用Pt＝Ft×SPD(车速)求出目标功率Pt，根据该目标功率Pt，确定燃料消耗较好的目标扭矩Tet和目标发动机旋转Net，向单元控制部2发出指令。
另一方面，公共/调整部32在点火打开时，总是执行图3的流程图所示的程序，如果该程序开始，则首先判定是否装备有防盗锁(步骤101)，在判定装备有防盗锁的情况下，把来自于防盗锁的允许/禁止发动机运转的信息通知给协调控制部31(步骤102)，在判定没有装备防盗锁的情况下，停止信息的通知(步骤103)。
然后，公共/调整部32判定是否装备了节油行驶(ECO)(步骤104)，在判定装备了ECO的情况下，把来自于ECO的发动机启动/停止信息通知给协调控制部31(步骤105)，在判定没有安装ECO的情况下，停止信息的通知(步骤106)。
然后，协调控制部31在来自于防盗锁的禁止运转通知时，通过使目标扭矩为0，向单元控制部2发出指令，禁止发动机的运转，根据从节油行驶(ECO)通知的发动机停止/启动信息进行指令。
此外，驱动力调整部33同样地，在点火打开时，总是执行图4的流程图所示的程序，如果该程序开始，则首先判定是否装备了自动停车系统(IPA)(步骤201)，在判定装备了IPA的情况下，把来自于IPA的要求驱动力通知给协调控制部31(步骤202)，在判定没有安装IPA的情况下，通知驱动力为0(步骤203)。
然后，驱动力调整部33判定是否装备了适应型定速行驶控制(ACC)(步骤204)，在判定装备了ACC的情况下，把来自于ACC的要求驱动力通知协调控制部31(步骤205)，在判定没有安装ACC的情况下，通知驱动力为0(步骤206)。
然后，驱动力调整部33判定是否装备了协调导航(步骤207)，在判定装备了协调导航的情况下，把来自于协调导航的要求驱动力通知给协调控制部31(步骤208)，在判定没有安装协调导航的情况下，通知驱动力为0(步骤209)。
如上所述，因为在装备了各装置的情况下，利用自动停车系统进行自动停放车辆时的要求驱动力、或利用适应型定速行驶控制的定速行驶时的要求驱动力，被通知给协调控制部31，所以协调控制部31将其加在目标驱动力Ft上。
此外，因为在拐角前面进行踩发动机制动器的控制等进行协调导航的情况下，把在十字路口和转弯处之前的要求驱动力(减速力)通知给协调控制部31，所以协调控制部31将其从目标驱动力Ft减去。
此外，功率调整部34也一样，在点火打开时，总是执行图5的流程图所示的程序，如果该程序开始，则首先判定是否装备了空调器(A/C)(步骤301)，在判定装备了A/C的情况下，把A/C的消耗功率通知协调控制部31(步骤302)，在判定没有安装A/C的情况下，通知消耗功率为0(步骤303)。
然后，功率调整部34判定是否装备了进行交流发电机的充电管理的电力管理装置(步骤304)，在判定装备了电力管理装置的情况下，把电力管理装置的消耗功率通知协调控制部31(步骤305)，在判定没有安装电力管理装置的情况下，通知规定值、例如10安培(A)(步骤306)。
这样，因为在安装了空调器和电力管理装置的情况下，空调器工作时和交流发电机充电控制工作作时消耗发动机的功率，所以从功率调整部34向协调控制部31通知因空调器、ALT充电而造成的消耗功率(输出)，协调控制部31将其加在目标功率Pt上。
此外，由于如果使刮水器和除雾器等工作，则成为发动机的负荷，消耗扭矩，所以扭矩调整部35把该消耗扭矩通知给协调控制部31，协调控制部31把该消耗扭矩加在目标扭矩Tet上。
如上述这样，使车辆控制部1内的各控制功能的接口，和向单元控制部2发出指令的接口，为扭矩和功率等的物理量，成为不依赖于软件逻辑的结构，因此可以使软件的依赖关系变得零散，可以对于车辆控制应用程序的规格变更、增减，实现开发的高效化和软件质量的提高。
另一方面，图6是表示图1的车辆控制部1、单元控制部2的硬件结构的图，车辆控制部1由微型计算机40、LAN收发器50、可配置硬件(Configurable Hardware)51、电源52构成，单元控制部2由CPU53、ENG专用IC 54、ENG综合IC 55、ECT专用IC 56构成。而微型计算机40由芯核41、芯核42的两个芯核组成的CPU、ROM 43、RAM 44、SRAM 45、DPRAM 46、ROM 47、RAM 48等的存储器、以及I/O 49构成。
此外，车辆控制部1的可配置硬件51是可以由软件进行硬件电路特性和逻辑电路设定的硬件，FPGA(Field Programmable GateArray)也是其中之一。
此外，车辆控制部1的CPU由芯核41、芯核42这两个芯核构成，芯核41是进行车辆控制的CPU芯核，图2的车辆控制部1的处理内容(ECO、ACC、IPA、ALT充电等)利用该芯核41进行运算处理，芯核42是仅进行通信(G/W＝通路)处理的通信处理专用芯核。
此外，DPRAM(双口RAM，Dual Port RAM)46是可以分别从两个芯核41、42进行存取的RAM，通过把通信数据存储在DPRAM46中，芯核41可以以无意识地进行通信处理的方式，参照、更新在通信总线(线)中流动的数据。
如上所述，因为车辆控制部1的微型计算机的CPU由两个芯核构成，由专用芯核进行通信处理，所以可以以不向车辆控制施加因通信量增加造成的处理负荷增加影响的方式进行处理。
此外，车辆控制部1作为输入电路部，具有由软件可以设定或变更电路特性和逻辑电路的可配置硬件51，因为在装备件变更的情况下，可以通过该可配置硬件51的配置来对应，所以可以不需要硬件的设计变更。
权利要求
1.一种车辆用电子控制装置，其特征在于，在独立的硬件和软件平台上配置有车辆控制装置和单元控制装置，该车辆控制装置对依赖车辆装备的功能进行控制，该单元控制装置对设在车辆上的单元的功能进行控制。
2.如权利要求1所述的车辆用电子控制装置，其特征在于，前述车辆控制装置具有用于计算由车辆装备所要求或消耗的驱动力功率和扭矩中至少一个的装置；以及用于调整各要求或消耗量的装置，前述车辆控制装置计算前述调整后的结果，作为向前述单元控制装置的指令值。
3.如权利要求2所述的车辆用电子控制装置，其特征在于，在前述车辆控制装置中具有判断装置，其用于判断是否装备有前述车辆装备，在前述判断装置判断出装备有前述车辆装备时，前述车辆控制装置向前述调整装置通知来自于前述车辆装备的要求控制值，在判断出没有装备前述车辆装备时，前述车辆控制装置向前述调整装置通知规定值作为要求控制值。
4.如权利要求1所述的车辆用电子控制装置，其特征在于，在前述车辆控制装置和前述单元控制装置之间进行发送接收的信息为物理量。
5.如权利要求1所述的车辆用电子控制装置，其特征在于，前述车辆控制装置的微型计算机具有两个芯核，其中一个芯核是通信处理专用的芯核。
6.如权利要求1所述的车辆用电子控制装置，其特征在于，前述车辆控制装置具有输入电路部，该输入电路部具有可以由软件设定或变更电路特性和逻辑电路的可配置硬件。
7.一种车辆用电子控制装置，其特征在于，具有车辆装备的控制程序和发动机控制程序，它们配置在独立的硬件和软件平台上，前述控制程序和发动机控制程序对在发动机控制中使用的数据进行运算，发动机控制程序是设在车辆上的发动机所固有的。
8.一种车辆控制方法，其使用了权利要求1所述的车辆用电子控制装置，其特征在于，前述车辆控制装置对由车辆装置所要求或消耗的驱动力功率和扭矩中的至少一个进行计算，对各要求或消耗量进行调整，对前述调整后的结果进行计算，作为对前述单元控制装置的指令值。
9.如权利要求8所述的车辆控制方法，其特征在于，前述车辆控制装置中对是否装备了前述车辆装备进行判断，在判断出装备了前述车辆装备时，通知来自于车辆装备的要求控制值，在判断出没有装备前述装备时，通知规定值作为要求控制值。
全文摘要
提供一种车辆用电子控制装置，其对于车辆装备件的变更，以不需要变更单元控制装置的方式而容易进行装备件的增加与变更，同时可以减轻CPU的负荷。动力传动系ECU由对进行依赖车辆装备的功能的控制的车辆控制部1，以及进行动力传动系单元的控制的ENG/ECT单元控制部2构成，车辆控制部1的软件即调整·协调控制部30对应于电源管理、通路(G/W)、诊断功能、ACC、ECO、IPA等的车辆装备的要求、消耗量，计算对ENG/ECT单元控制部2的指令值。然后，单元控制部2利用从车辆控制部1输入的物理量，例如目标扭矩和目标发动机旋转等，对发动机和变速器等的单元进行控制。
文档编号B60W50/00GK1803505SQ20051012778
公开日2006年7月19日 申请日期2005年12月6日 优先权日2004年12月6日
发明者石尾雅人, 高桥淳二, 樽本拓启, 城田康弘, 鹰取刚, 野海薰, 有田宽志, 内桥浩二, 大垣耕一, 高富伸一郎, 萩原正俊, 岩永岳人 申请人:富士通天株式会社