JP2007083944A - 車両制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 電源装置３の電力を各種の電気制御システムに適切に配分する。
【解決手段】 走行状態センサの出力信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄコンバータ４１，６１の変換周期が、各電気制御システムの電気アクチュエータの駆動制御周期よりも短いことを利用し、電気アクチュエータの駆動制御周期の合間に出力されたＡ／Ｄコンバータ４１，６１の複数の出力値に基づいて、次回の電気アクチュエータの駆動制御タイミングにおける電気アクチュエータを駆動制御するのに必要な必要電力を予測する。そして、電力需要に対して、電源装置３の供給可能電力が不足する場合には、所定の優先度に応じて各電気制御システムへの供給電力配分を算出し、電気アクチュエータの駆動制御に間に合うように電源供給する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、共通のバッテリから電動パワーステアリング装置や電気制御式サスペンション装置といった複数の走行状態制御装置へ電源供給を行う車両制御装置に関する。

従来から、車両にはバッテリ電源を使って走行状態を制御する種々の制御装置が搭載されている。例えば、操舵アシスト力を付与する電動パワーステアリング装置、車体の上限振動に対する減衰力制御や車両姿勢制御を行う電気制御式サスペンション装置、車輪のスリップ状態を制御する電気制御式ブレーキ装置など挙げられる。
こうした走行状態制御装置は、それぞれ必要な電力を随時バッテリから引き出しているが、最近の各制御装置の高出力化に伴って、バッテリの状態によっては、十分な電力供給を受けられず所期の性能を発揮できないことがある。

例えば、凹凸路面の走行時等においては、電気制御式サスペンション装置の減衰力調整のためにバッテリから大電力が引き出されるが、こうしたときに運転者が急激なハンドル操作を行っても、必要電力がバッテリ能力を超えてしまい、電動パワーステアリング装置のモータにはその作動に必要なだけの電力がバッテリから供給されず、ハンドル操作を良好に行えなくなるといった不具合が生じる。
同様に、他の走行状態制御装置の作動により電気制御式ブレーキ装置が良好に作動できない場合もある。
こうしたバッテリの電力供給能力と各制御装置の電力需要との関係については、特許文献１に問題提示されている。
特表２００２−５２３２８３

しかしながら、この特許文献１では、そうした問題に対して具体的な解決手法がなんら開示されていない。

本発明の目的は、上記問題に対処するためになされたもので、バッテリ等の電源装置の供給可能な電力を各走行状態制御装置に適切に配分することにある。

上記目的を達成するために、本発明の特徴は、車両の走行状態を所定の検出周期で検出する走行状態検出手段と、電気アクチュエータを有し、上記走行状態検出手段の出力に基づいて、上記走行状態検出手段の検出周期よりも遅い駆動周期で上記電気アクチュエータを駆動制御して車両の走行状態を制御する複数の走行状態制御手段と、車載バッテリを有し上記走行状態制御手段に電力を供給する電力供給手段とを備えた車両制御装置において、上記電気アクチュエータの駆動制御周期の合間に検出された上記走行状態検出手段の出力に基づいて、次回の上記電気アクチュエータの駆動制御タイミングにおける上記電気アクチュエータを駆動制御するのに必要な必要電力を予測する電力予測手段を備えたことにある。

この場合、上記走行状態検出手段は、車両の走行状態に応じた信号を出力する走行状態センサと、上記走行状態センサの出力信号を所定のＡ／Ｄ変換周期でデジタル化するＡ／Ｄコンバータ（Analog to Digital Converter）とを備え、上記走行状態制御手段は、上記Ａ／Ｄコンバータの出力値に基づいて、上記Ａ／Ｄ変換周期よりも遅い駆動周期で上記電気アクチュエータを駆動制御し、上記電力予測手段は、上記電気アクチュエータの駆動制御周期の合間に出力された上記Ａ／Ｄコンバータの複数の出力値に基づいて、次回の上記電気アクチュエータの駆動制御タイミングにおける上記電気アクチュエータを駆動制御するのに必要な必要電力を予測するとよい。

上記のように構成した本発明によれば、走行状態センサの出力信号をＡ／Ｄ変換する変換周期が走行状態制御手段による電気アクチュエータを駆動制御する制御周期よりも短いため、電気アクチュエータを駆動制御する合間に走行状態センサによる車両走行状態の検出信号が何度も入力される。そして、この電気アクチュエータを駆動制御する周期の合間に入力された走行状態検出信号に基づいて、電力予測手段が次回の電気アクチュエータを駆動制御するのに必要な必要電力を予測する。

従って、複数の走行状態制御手段に供給する電力供給手段の電力の配分を予め決めることができるため、電力配分を適切に行うことにより効率よく走行状態制御手段を作動させることが可能となる。このため、実際に電気アクチュエータを駆動制御するときになって電力配分のバランスがくずれ重要度の高い走行状態制御手段が機能しなくなってしまうといった不具合が防止される。

また、本発明の他の特徴は、上記予測された複数の走行状態制御手段における必要電力量の和が、上記電力供給手段の供給可能電力量を超える場合には、所定の優先度に基づいて各走行状態制御手段への供給電力を算出する電力配分算出手段を備えたことにある。

これによれば、走行状態制御手段の電気アクチュエータを駆動制御するタイミングよりも前に、電力供給手段の電力を所定の優先度に基づいてバランスよく各走行状態制御手段へ配分することが可能となり、電力供給能力が需要に対して不足した場合であっても、車両全体において走行状態制御手段を効率よく作動させることが可能となる。

また、本発明の他の特徴は、上記電力量予測手段で予測された量の必要電力あるいは上記電力配分算出手段で算出された供給電力を、次回の上記電気アクチュエータの駆動制御タイミングよりも前に供給可能状態にする電力供給制御手段を備えたことにある。

これによれば、実際に電気アクチュエータが駆動制御されるときには、そこで必要とされる予測電力あるいは適正に配分された電力が供給されるため、駆動制御遅れを防止することができる。

また、本発明の他の特徴は、上記電力配分算出手段により算出された各走行状態制御手段への供給電力に基づいて、次回の上記電気アクチュエータの駆動制御タイミングにおける車両の走行状態を予測する走行状態予測手段と、上記走行状態予測手段により予測される車両の走行状態を安定化させるように各走行状態制御手段への供給電力配分を補正する電力配分補正手段とを備えたことにある。

これによれば、各走行状態制御手段への電力配分から、その電力配分で電力供給した場合における車両の走行状態を前もって予測し、車両の走行状態が不安定な状態であると予測される場合には安定化させるように電力配分を調整するため、適切に車両の走行状態を制御することが可能となる。

以下、本発明の一実施形態に係る車両制御装置について図面を用いて説明する。図１は、同実施形態に係る車両制御装置の特に電源供給制御システムを概略的に示している。

この車両制御装置は、バッテリ１およびオルタネータ２からなる電源装置３と、電動パワーステアリング装置３０、サスペンション制御装置５０などの複数の電気制御システムと、その電気制御システムへの電力供給制御を行う電源マネジメント装置１０とを備える。尚、電動パワーステアリング装置３０、サスペンション制御装置５０が本発明の走行状態制御手段に相当する。

電源マネジメント装置１０は、マイクロコンピュータを主要部として構成され、その機能から大別すると、バッテリ１およびオルタネータ２からなる電源装置３の状態を検知する電源状態検知部１１と、電動パワーステアリング装置３０等の各種の電気制御システムから送信される後述の予測電力要求信号および電力差信号を受信する通信インターフェースである電力要求受信部１２と、電源状態検知部１１で検知した電源装置３の供給可能電力と各電気制御システムから送信された予測電力要求の合計とに基づいて各電気制御システムへの供給電力配分を算出する電力配分算出部１３と、電力配分算出部１３にて算出された配分に従って各電気制御システムに電力供給する電力供給部１４とから構成される。

電源状態検知部１１は、適宜、電源装置３の供給可能な最大電力（ワット）の推定を行う。この推定は、バッテリ１の充電状態とオルタネータ２の発電能力とにより行うことができる。例えば、バッテリ１の充電状態は、バッテリ１の端子電圧とバッテリ１から引き出される電流とを検出し、電流の変動に対する電圧の変化量（電圧降下）に基づいて、電圧降下が大きいほどバッテリ１の充電状態が低下していると判断できる。また、オルタネータ２の発電能力は、発電電流量を検出することで推定できる。

電力配分算出部１３は、電源装置３の有する電力を各電気制御システムに配分する量を決める論理回路で、各電気制御システムから要求された予測電力の和が電源装置３の供給可能な電力以下であれば、各電気制御システムへの電力供給量を予測電力と同一にするが、各電気制御システムから要求された予測電力の和が電源装置３の供給可能な電力を超える場合には、予め設定した優先度合いに従って電力配分を決定する。この電力配分については後述する。

電力供給部１４は、電力供給先となる電気制御システムの数だけ電力供給回路を備え、電力配分算出部１３で算出された各電気制御システムごとの電力供給量信号をＤ／Ａコンバータ１４ａでアナログ信号に変換し、プリアンプ部１４ｂを介して電源供給ラインに設けたＦＥＴ１４ｃのゲートにバイアス信号として供給するように構成される。従って、電力配分算出部１３で決定した電力供給量に応じたバイアス信号をＦＥＴ１４ｃに与えるようにすることで、各電気制御システムへの電力供給量が設定される。
尚、図中の符号１４ｄは、ＦＥＴ１４ｃのスイッチング動作時におけるゲート電圧のサージ分を吸収するためのツェナーダイオードである。

次に、電源マネジメント装置１０から電源供給される電気制御システムについて説明する。ここでは、その代表として、電動パワーステアリング装置３０とサスペンション制御装置５０とについて説明する。

電動パワーステアリング装置３０（以下、単にパワーステアリング装置３０と呼ぶ）は、図１、図２に示すように、操舵ハンドル３４の操作に対して操舵アシスト力を付与するもので、操舵力を発生する電気アクチュエータとしての電動モータ３２を備えたパワーステアリング機構部３１と、電動モータ３２を駆動制御するステアリングコントローラ３３とを備える。

パワーステアリング機構部３１は、図２に示すように、操舵ハンドル３４の回動操作に連動したステアリングシャフト３５の軸線周りの回転をラックアンドピニオン機構３６によりラックバー３７の軸線方向の運動に変換して、このラックバー３７の軸線方向の運動に応じて左右の操舵輪ＷＨを操舵するようになっている。ラックバー３７には電動モータ３２が組み付けられている。電動モータ３２は、その回転に応じてボールねじ機構３８を介してラックバー３７を軸線方向に駆動することにより、操舵ハンドル３４の回動操作に対して操舵アシスト力を付与する。また、ステアリングシャフト３５の下端部には操舵トルクセンサ３９が組みつけられている。

ステアリングコントローラ３３は、主要部をマイクロコンピュータにより構成され、図１に示すように、その機能に着目して大別すると、走行状態センサとしての車速センサ４０および操舵トルクセンサ３９からの検出信号を入力してデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータ４１と、Ａ／Ｄコンバータ４１からのセンサ出力信号から所定の操舵アシスト力を発生するために必要な電動モータ駆動電力を予測する電力予測部４２と、センサ出力信号に基づいて電動モータ３２を駆動制御する駆動制御部４３と、駆動制御部４３で実際に必要となった電力を算出する実電力算出部４４と、電力予測部４２で予測された予測電力と実電力算出部４４で算出された実際に必要となった電力との差分を算出する電力差算出部４５と、電力予測部４２にて予測した電力予測および電力差算出部４５で算出された電力差を電源マネジメント装置１０に送信する送信部４６とからなる。

Ａ／Ｄコンバータ４１は、車両の走行速度である車速センサ４０からの信号およびステアリングシャフト３５に設けた操舵トルクセンサ３９からの信号を所定の周期（以下、Ａ／Ｄ変換周期と呼ぶ）でデジタル信号に変換して電力予測部４２および駆動制御部４３に出力する。

駆動制御部４３は、Ａ／Ｄコンバータ４１でデジタル化された車速信号および操舵トルク信号に基づいて、図３に示すテーブルを参照して電動モータ３２に通電すべき必要アシスト電流を算出し、図示しないインバータ回路のスイッチング素子を制御して電動モータ３２を駆動制御する。この場合、駆動制御部４３は、電動モータ３２の駆動制御をセンサのＡ／Ｄ変換周期よりも遅い周期（以下、駆動制御周期と呼ぶ）で行う。従って、この駆動制御タイミングの直前に読み込まれるセンサ信号に基づいてモータ駆動制御する。

本実施形態では、例えば、センサＡ／Ｄ変換周期が０．２ミリ秒に対して、駆動制御周期を５０ミリ秒に設定する。従って、駆動制御部４３は、図５に示すように、時刻ｔ１、ｔ２においてＡ／Ｄ変換部から出力されたセンサ信号に基づいて電動モータ３２を駆動制御することになる。一方、その駆動制御周期の合間には、Ａ／Ｄコンバータ４１からセンサ信号が複数回（この例では２５０回）出力される。

電力予測部４２は、この駆動制御周期の合間にＡ／Ｄコンバータ４１から出力されるセンサ信号を有効利用して、次回の駆動制御時における必要電力を予測する。つまり、現時点が、時刻ｔ１と時刻ｔ２との間であれば次の駆動制御タイミングとなる時刻ｔ２における必要電力を予測する。
例えば、車速と操舵トルクとから必要電力を逐次算出し、図６に示すように、前回の駆動制御時（ｔ１）から現在までの必要電力値に基づいて、最小二乗法などの線形演算を用いて、次回の駆動制御時（ｔ２）における必要電力値を予測する。

実電力算出部４４は、駆動制御周期ごとに、駆動制御部で実際に必要となった電力を算出する。
電力差算出部４５は、実電力算出部４４で算出された電力と、先に電源マネジメント装置１０に送信した予測電力とに差が生じた場合にその差分を算出する。
送信部４６は、電力予測部４２にて予測した予測電力値、および、電力差算出部４５で算出された電力差分をデータとして電源マネジメント装置１０に出力する通信インターフェースである。

次に、サスペンション制御装置５０について説明する。
サスペンション制御装置５０は、図１、図４に示すように、各車輪と車体Ｂとの間に設けられ、車体Ｂを支持するとともに、上下振動に対して減衰力を発生する電磁サスペンション本体５１と、電磁サスペンション本体５１の電動モータ５２を制御して減衰力を制御するサスペンションコントローラ５３とからなる。

この電磁サスペンション本体５１は、図４に示すように、車体Ｂを弾性支持するコイルスプリング５４と、このコイルスプリング５４による車体Ｂの上下振動を減衰させるショックアブソーバ５５とから構成される。
ショックアブソーバ５５は、同軸状に配置したアウタシリンダ５６およびインナシリンダ５７と、インナシリンダ５７の内側に設けられるボールねじ機構５８と、ボールねじ機構５８を動作させる電動モータ５２とを備える。ボールねじ機構５８は、電動モータ５２により回転するボールねじ４９と、ボールねじ４９に螺合してボールねじ４９の回転動作により上下軸方向に移動するボールねじナット４８とからなる。ボールねじナット４８の下端は、アウタシリンダ５６底面に固着されており、電動モータ５２の回転によりボールねじナット４８が上下動するとアウタシリンダ５６を下方に押し下げ又は上方に引き上げる。

電動モータ５２およびインナシリンダ５７は取付プレート４７に固定され、弾性材料からなるアッパーサポート５９を介して車体Ｂに固定される。
一方、アウタシリンダ５６の下端部は、車輪を支持する図示しないロアアームに取り付けられる。
コイルスプリング５４は、アウタシリンダ５６の外周に設けたバネ受け４５と車体Ｂとの間に設けられ車体Ｂを支持する。

車両が走行中に車輪ＷＨが上下動する場合は、インナシリンダ５７とアウタシリンダ５６との相対運動によりコイルスプリング５４が伸縮する。このとき、ボールねじナット４８がボールねじ４９に対して上下動してボールねじ４９を回転させ電動モータ５２が回転する。このとき電動モータ５２は発電機として作用し、このときに生じる抵抗力により減衰力が発生する。また、電動モータ５２への通電により車体Ｂの上下振動に対して所定の減衰力を与えることもできる。

サスペンションコントローラ５３は、主要部をマイクロコンピュータにより構成され、その機能に着目して大別すると、各車輪に対する車体Ｂの上下動ストロークを検出するストロークセンサ６０からの信号を入力してデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータ６１と、Ａ／Ｄコンバータ６１からのセンサ出力信号から所定の減衰力を発生するために必要な電動モータ駆動電力を予測する電力予測部６２と、センサ出力信号に基づいて電動モータ５２を駆動制御して車体の上下振動を抑制する駆動制御部６３と、駆動制御部６３で実際に必要となった電力を算出する実電力算出部６４と、電力予測部６２で予測された予測電力と実電力算出部６４で算出された実際に必要となった電力との差分を算出する電力差算出部６５と、電力予測部６２にて予測した電力予測および電力差算出部６５で算出された電力差を電源マネジメント装置１０に送信する送信部６６とからなる。

Ａ／Ｄコンバータ６１は、ストロークセンサ６０からの信号を電動パワーステアリング装置３０と同じＡ／Ｄ変換周期でデジタル信号に変換して電力予測部６２および駆動制御部６３に出力する。

駆動制御部６３は、Ａ／Ｄコンバータ６１でデジタル化されたストローク信号を入力し、このストローク信号を微分して得られるストローク速度に応じて電動モータ５２への通電量を算出し、図示しないインバータ回路のスイッチング素子を制御して電動モータ５２を駆動制御して車体の上下振動を抑制する。この場合、駆動制御部６３は、電動パワーステアリング装置３０と同じ駆動制御周期にて電動モータ５２を駆動制御する。

また、電力予測部６２、実電力算出部６４、電力差算出部６５、送信部６６に関しては、制御対象が異なるだけで電動パワーステアリング装置３０の電力予測部４２、実電力算出部４４、電力差算出部４５、送信部４６と同等であるため、説明を省略する。

また、他の電気制御システムに関しても、同様に、Ａ／Ｄコンバータ、電力予測部、実電力算出部、電力差算出部、送信部を備え、電源マネジメント装置１０に対して予測電力要求信号や電力差信号を送信するとともに電源マネジメント装置１０から電力供給を受ける。
尚、センサを備えない電気制御システムでは、Ａ／Ｄコンバータを備えないが、図示しない作動スイッチのオンオフ信号を電源マネジメント装置１０に送信するようにしてオン時の定格電力の供給を要求する。

次に、各電気制御システムへの電源供給制御について説明する。図７は、電源マネジメント装置１０および各電気制御システムの実行する電源供給制御ルーチンを表し、その左側に示すルーチンが電源マネジメント装置１０の実行する制御ルーチンを、右側に示すルーチンが電気制御システム（例えば、ステアリングコントローラ３３）の実行する制御ルーチンを表す。この制御ルーチンは、制御プログラムとして電源マネジメント装置１０および各電気制御システムのＲＯＭ内に記憶され、それぞれ同期して短い周期で繰り返し実行される。
尚、以下の説明において、電気制御システムとしてパワーステアリング装置３０を例に説明する。

まず、図示しないイグニッションスイッチのオン動作により、本制御ルーチンが起動すると、パワーステアリング装置３０では、車速センサ４０および操舵トルクセンサ３９の検出信号をＡ／Ｄコンバータ４１によりデジタル信号に変換し、この信号をセンサ信号として読み込み記憶する（Ｓ２１）。
この場合のＡ／Ｄ変換周期は、センサの検出周期に相当するもので、本実施形態では０．２ミリ秒である。尚、ステップＳ２１にてセンサ信号を読み込む周期は、Ａ／Ｄ変換周期と同じにする必要はなく、それよりも遅い任意の周期で行えばよいが、後述する電動モータ３２の駆動制御周期よりも速くする。

続いて、予測電力要求を行うタイミングか否かを判断する（Ｓ２２）。このステップＳ２２の判断が「ＮＯ」の場合には、更に、電動モータ３２の駆動制御タイミングか否かを判断する（Ｓ２５）。電動モータ３２は、所定の周期で駆動制御される（駆動制御量が所定の周期で制御される）もので、そのタイミングは、予測電力要求を行うタイミングよりも後となる。従って、ステップＳ２２にて予測電力要求を行うタイミングが到来するまでの間は、繰り返しセンサ信号を読み込み記憶する。そして、ステップＳ２２の判断が「ＹＥＳ」、つまり、予測電力要求を行うタイミングになると、それまでに読み込んで記憶したセンサ信号に基づいて、電動モータ３２を駆動するのに必要な電力を予測する（Ｓ２３）。

本実施形態では、必要電力の予測を、電動モータ３２を駆動するのに必要な電流（必要アシスト電流）予測で行う。必要アシスト電流Ｉａｓは、図３のテーブルを参照して車速Ｖと操舵トルクＴＲとから求められる。そして、繰り返し読み込んだセンサ信号から得られる必要アシスト電流の推移から、次の電動モータ３２を駆動制御するときに必要となる電力を例えば最小二乗法などの線形演算を用いて予想する。
続いて、電源マネジメント装置１０に対して、予測電力要求信号を送信する（Ｓ２４）。
こうした制御処理は、各電気制御システムにおいても同様に同期して行われる。

一方、電源マネジメント装置１０は、電源装置３の状態、つまり、電源装置３の供給可能な最大電力がどの程度なのか推定する（Ｓ１１）。
電源装置３の状態チェックは、本制御ルーチンとは別に、電源状態検知部１１において適宜行われ、そのチェック結果が電源マネジメント装置１０の図示しない不揮発性メモリ内に逐次記憶更新されている。従って、この電源チェック結果を読み込むことにより電源装置３の供給可能な最大電力を推定する。

続いて、各電気制御システムからの送信された予測電力要求信号を受信すると（Ｓ１２）、電力配分算出部１３にて各電気制御システムに供給する電力配分を算出する（Ｓ１３）。
電力配分の算出にあたって、各電気制御システムの予測電力要求の合計が、電源装置３の供給可能な最大電力以内であれば、各電気制御システムへの電力供給量を予測電力と同一にするが、各電気制御システムから要求された予測電力要求の合計が電源装置３の供給可能な電力を超える場合には、予め設定した優先度合いに従って電力配分を決定する。

例えば、図８に示すように、ブレーキ制御装置、パワーステアリング装置３０、エンジン制御装置、サスペンション制御装置５０、他の電気制御システム１〜６（以下、これらを総称する場合には、単に電気制御システムと呼ぶ）に対して、予め４つのランク（Ａ〜Ｄ）を設定しておき、このランクに基づいて電力配分を算出する。このランクは、各電気制御システムへの電力供給の優先度を表すもので、システムの重要性から決められる。
そして、次のように供給電力の配分を行う。
１．Ａランクの電気制御システムには、常に要求された電力の１００％を供給する。
２．Ａランクの電力を確保した残りの電力をＢランク以降の電気制御システムに配分する。
３．残り電力をＢランクの電気制御システムに７０％、Ｃランクの電気制御システムに３０％、Ｄランクの電気制御システムに０％配分する。
４．各ランクに配分された電力内で、各電気制御システムへの要求に応じて配分する。

例えば、電源装置３の供給可能な電力が２０００Ｗ、Ａランクの電気制御システムの要求電力合計値が１３００Ｗであれば、Ａランクの電気制御システムに対して１００％供給し、残り７００Ｗの電力を他の電気制御システムにランク別に配分する。
この場合、Ｂランクの電気制御システムの供給電力合計は４９０Ｗ（７００×０．７）、Ｃランクの電気制御システムの供給電力合計は２１０Ｗ（７００×０．３）として、Ｄランクの電気制御システムには電力供給を行わないようにする。

そして、各ランク内における電力配分は、各電気制御システムが要求した電力合計値に対する供給可能電力値の率（供給率）を乗じて行う。
例えば、Ｂランクを例に説明すると、
Ｂランクの電気制御システムの供給可能電力合計：４９０Ｗ
サスペンション制御装置の要求電力：４００Ｗ
電気制御システム１の要求電力：２００Ｗ
電気制御システム２の要求電力：５０Ｗ
とした場合、その要求電力の合計は６５０Ｗとなる。そして、この要求電力に対して、供給可能な電力が４９０Ｗであることから供給率は７５．４％（４９０÷６５０）となる。そして、この供給率を各電気制御システムの要求電力に乗じた値を供給電力とする。
この場合、
サスペンション制御装置の供給電力：３０１Ｗ（４００×０．７５４）
電気制御システム１の供給電力：１５１Ｗ（２００×０．７５４）
電気制御システム２の供給電力：３８Ｗ（５０×０．７５４）
となる。

図７の作動説明に戻り、ステップＳ１３にて各電気制御システムへの電力配分が決まると電源マネジメント装置１０の電源供給部のＦＥＴ１４ｃのバイアス電圧を調整して、その配分に応じた電力を供給する（Ｓ１４）。従って、この配分によって決まった供給量を超える電力使用は制限されることとなる。つまり、各電気制御システムに流れる電流の上限値が設定されることとなる。

この予測電力に応じた電力供給を行うタイミングは、各電気制御システムの駆動制御タイミングよりも前に行われる。つまり、時定数による電力供給の遅れを加味して、それよりも早いタイミングで予測電力を供給する。従って、次の各電気制御システムの駆動制御時には、予測される電力あるいは適正に配分調整された電力での電源供給が可能となる。

一方、パワーステアリング装置３０では、予測電力要求信号を送った後、電動モータ３２の駆動制御タイミングが到来すると、そのときのセンサ信号に基づいて必要アシスト電流を算出し、電気アクチュエータである電動モータ３２に必要アシスト電流が流れるように通電制御する（Ｓ２６）。
このとき、ステップＳ２３で予測した必要電力と、実際にステップＳ２６で算出した必要電力とに相違があるか否かを判断し（Ｓ２７）、相違があれば、電源マネジメント装置１０に対して電力差信号を送信する（Ｓ２８）。
尚、電動モータ３２の駆動制御時に、ステップＳ２１にて読み込まれ逐次記憶されたセンサ値はクリアするようにしてもよい。

電源マネジメント装置１０では、各電気制御システムからの電力差信号に基づいて、各電気制御システムへの供給電力を補正する（Ｓ１５〜Ｓ１７）。
例えば、電源装置３の電力供給に余裕があれば、各電気制御システムの電力過不足に応じて、実際に必要となった供給電力に補正する。つまり、予測のずれた分だけプラスマイナス補正する。
また、電源装置３の供給電力に余裕が無く電力制限して配分している場合には、各電気制御システムの実際の必要電力の合計値を上述した優先度を表すランクに基づいて再配分した大きさにて各電気制御システムへの供給電力を補正する。

電源マネジメント装置１０および各電気制御システムにおいては、こうした処理を同期させて繰り返し実行する。
以上説明した本制御ルーチンでは、各電気制御システムの次の駆動制御周期で必要とされる予測電力と電源装置３の電力供給能力とに基づいて、各電気制御システムへの電力配分を行い、次の駆動制御周期に間に合うようにフィードフォワード電力配分供給制御を行う。そして、フィードフォワード制御によって供給された電力が必要電力と相違する場合には、その過不足分の電力をフィードバックして補正する。

このように、本実施形態によれば、Ａ／Ｄコンバータの変換周期が電気制御システム（走行状態制御手段）の駆動制御周期に対して短いことを利用して、各電気制御システムへの電力供給配分を予め決めることができ、しかも電力供給能力が不足しているときには優先度に基づいて電力配分を適切に行うため、非常に効率よく各電気制御システムを作動させることが可能となる。このため、実際に電気制御システムを駆動制御するときになって電力配分のバランスがくずれ重要度の高い電気制御システムが機能しなくなってしまうといった不具合が防止される。つまり、電力供給能力の限られた電源装置３を車両全体において効率的に利用することが可能となる。
しかも、電気制御システムの駆動制御に間に合うように予測電力あるいは算出配分電力を供給するため、駆動制御遅れが生じない。また、予測電力と実際の必要電力とにずれが生じた場合には、補正することにより一層適正な電力供給を行うことができる。

次に、第２実施形態としての車両制御装置について図面を用いて説明する。図９は、第２実施形態に係る車両制御装置の特に電源供給制御システムを概略的に示している。
この第２実施形態においては、第１実施形態のような電源マネジメント装置１０を設けずに電源装置３から直接給電されるように構成し、各電気制御システムのあいだで電力予測を授受して自己の使用電力に制限をかけるものである。
以下、この第２実施形態においては、電気制御システムとしてのパワーステアリング装置とサスペンション制御装置とで電力制御を行うシステムについて説明する。
この車両制御装置は、バッテリ１およびオルタネータ２からなる電源装置３と、パワーステアリング装置７０、サスペンション制御装置９０などの複数の電気制御システムと、電源装置３の状態を検知する電源モニタ装置１５とを備える。

電源モニタ装置１５は、第１実施形態における電源マネジメント装置１０の電源状態検知部１１と同様なもので、電源装置３の供給可能な最大電力の推定を行う。
パワーステアリング装置７０は、第１実施形態のものに対してステアリングコントローラの構成が異なり、パワーステアリング機構部については同一である。
ステアリングコントローラ７３は、主要部をマイクロコンピュータにより構成され、その機能に着目して大別すると、車速センサ４０および操舵トルクセンサ３９からの検出信号を入力してデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータ７１と、Ａ／Ｄコンバータ７１からのセンサ出力信号から所定の操舵アシスト力を発生するために必要な電動モータ駆動電力を予測する電力予測部７２と、センサ出力信号に基づいて電動モータ３２を駆動制御する駆動制御部７４と、サスペンション制御装置９０との通信インタフェースとなる送受信部７５と、電動モータ３２の通電量を決定する電力制限決定部７６とから構成される。
Ａ／Ｄコンバータ７１、電力予測部７２、駆動制御部７４については、第１実施形態のＡ／Ｄコンバータ４１、電力予測部４２、駆動制御部４３と同じである。

送受信部７５は、サスペンション制御装置９０に対して、電力予測部７２で予測した必要電力予測信号の送信とサスペンション制御装置９０から送信される必要電力予測信号の受信とを行う。
電力制限決定部７６は、電源モニタ装置１５にて推定された電源装置３の供給可能電力と、電力予測部７２で予測した必要電力（以下、パワステ予測電力と呼ぶ）と、サスペンション制御装置９０で予測された必要電力（以下、サス予測電力と呼ぶ）とに基づいて、パワーステアリング装置７０で使用可能な電力量を決定する。

一方、サスペンション制御装置９０は、第１実施形態のものに対してサスペンションコントローラの構成が異なり、パワーステアリング機構部については同一である。
サスペンションコントローラ９３は、主要部をマイクロコンピュータにより構成され、その機能に着目して大別すると、各車輪に対する車体Ｂの上下動ストロークを検出するストロークセンサ６０からの信号を入力してデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータ９１と、Ａ／Ｄコンバータ９１からのセンサ出力信号から所定の減衰力を発生するために必要な電動モータ駆動電力を予測する電力予測部９２と、センサ出力信号に基づいて電動モータ５２を駆動制御して車体の上下振動を抑制する駆動制御部９４と、パワーステアリング装置７０との通信インタフェースとなる送受信部９５と、電動モータ５２の通電量を決定する電力制限決定部９６とから構成される。

Ａ／Ｄコンバータ９１、電力予測部９２、駆動制御部９４については、第１実施形態のＡ／Ｄコンバータ６１、電力予測部６２、駆動制御部６３と同じである。
送受信部９５は、パワーステアリング装置７０に対して、電力予測部９２で予測した必要電力予測信号の送信とパワーステアリング装置７０から送信される必要電力予測信号の受信とを行う。
電力制限決定部９６は、電源モニタ装置１５にて推定された電源装置３の供給可能電力と、電力予測部９２で予測した必要電力（サス予測電力）と、パワーステアリング装置７０で予測された必要電力（パワステ予測電力）とに基づいて、サスペンション制御装置９０で使用可能な電力量を決定する。

次に、第２実施形態の各電気制御システムへの電源供給制御について説明する。図１０は、第１電気制御システムおよび第２電気制御システムにおける電源供給制御ルーチンを表し、その左側に示すルーチンが一例としてのステアリングコントローラ７３の実行する制御ルーチンを、右側に示すルーチンが一例としてのサスペンションコントローラ９３の実行する制御ルーチンを表す。この制御ルーチンは、制御プログラムとしてステアリングコントローラ７３およびサスペンションコントローラ９３のＲＯＭ内に記憶され、それぞれ同期して短い周期で繰り返し実行される。

まず、図示しないイグニッションスイッチのオン動作により、本制御ルーチンが起動すると、ステアリングコントローラ７３は、車速センサ４０および操舵トルクセンサ３９の検出信号をＡ／Ｄコンバータ７１によりデジタル信号に変換し、この信号をセンサ信号として読み込み記憶する（Ｓ３１）。
これと同期してサスペンションコントローラ９３は、ストロークセンサ６０の検出信号をＡ／Ｄコンバータ９１によりデジタル信号に変換し、この信号をセンサ信号として読み込み記憶する（Ｓ４１）。
これらのＡ／Ｄ変換周期は、第１実施形態と同様である。

続いて、ステアリングコントローラ７３およびサスペンションコントローラ９３は、電力予測信号の送信タイミングか否かを判断する（Ｓ３２，Ｓ４２）。このステップＳ３２，Ｓ４２の判断が「ＮＯ」の場合には、更に、電動モータ３２，５２の駆動制御タイミングか否かを判断する（Ｓ３３，４３）。電動モータ３２，５２は、所定の周期で駆動制御される（駆動制御量が所定の周期で演算調整される）もので、そのタイミングは、電力予測信号の送信を行うタイミングよりも後となる。従って、ステップＳ３２，４２にて電力予測信号の送信を行うタイミングが到来するまでの間は、繰り返しセンサ信号を読み込み記憶する。そして、ステップＳ３２，４２の判断が「ＹＥＳ」になると、それまでに読み込んで記憶したセンサ信号に基づいて、電動モータ３２，５２を駆動するのに必要な電力を予測する（Ｓ３４，Ｓ４４）。

ステアリングコントローラ７３は、第１実施形態と同様に必要電力の予測を行う。
一方、サスペンションコントローラ９３は、ストロークセンサ６０のストローク信号を微分して得られるストローク速度に応じて電動モータ５２への必要通電量を算出する。
そして、各コントローラ７３，９３においては、第１実施形態と同様に、それぞれ繰り返し読み込んだセンサ信号から得られる必要電流の推移から、次の電動モータ３２，５２を駆動制御するときに必要となる電力を例えば最小二乗法などの線形演算を用いてそれぞれ予測する。

続いて、ステアリングコントローラ７３およびサスペンションコントローラ９３は、それぞれ予測した必要電力（この場合、必要電流）を表す電力予測データを互いに送信（Ｓ３５，４５）、受信する（Ｓ３６，Ｓ４６）。
次に、電源モニタ装置１５にて推定した電源装置３の供給可能な最大電力の推定データを読み込む（Ｓ３７，Ｓ４７）。
そして、ステアリングコントローラ７３は、電源装置３の供給可能電力と、自身の予測した必要電力（パワステ予測電力）と、サスペンションコントローラ９３にて予測された必要電力（サス予測電力）とから、自身で使用できる電力の上限値を決定する。
同様に、サスペンションコントローラ９３は、電源装置３の供給可能電力と、自身の予測した必要電力（サス予測電力）と、ステアリングコントローラ７３にて予測された必要電力（パワステ予測電力）とから、自身で使用できる電力の上限値を決定する。

本実施形態においては、電源装置３の供給可能電力に余裕がない場合には、パワーステアリング装置７０への電源供給を優先し、サスペンション制御装置９０への電源供給に制限をかけるようにする。例えば、他の電気制御システムの必要見込電力（固定値であっても予測値であってもよい）とサス予測電力とパワステ予測電力との合計電力が、電源装置３の供給可能電力を上回る場合には、図１１の対比マップＭＰに示すように、サスペンション制御装置９０での使用電力を制限する。

つまり、パワーステアリング装置７０で必要とされる予測電力に応じて、サスペンション制御装置９０における使用可能な電力を制限する。例えば、パワステ予測電力が５００Ｗであれば、サスペンション制御装置９０で使用できる電力は３００Ｗに制限される。
また、電源装置３の供給可能電力に対する不足分の程度に応じて対比マップＭＰを複数用意しておいて、電源供給状況に応じた対比マップＭＰに従って電力制限を行うようにする。
尚、この図１１に示した数値例は、あくまでも説明用の数値であって、実際には、各電気制御システムや電源装置３の仕様等から適宜最適な値に設定する。

また、電源装置３の供給可能電力が予測必要電力に対して大きく低下している場合には、パワーステアリング装置７０に対しても使用電力制限を行うようにしてもよい。例えば、電源装置３の供給可能電力から、パワーステアリング装置７０とサスペンション制御装置９０とで使用可能な電力を算出し、予測必要電力に対する使用可能電力の比率（供給率）と優先度に応じた配分比率とから各装置７０，９０への電力供給配分を決めるようにしてもよい。

こうして、各電気制御システムにおける電力制限が算出された後、電気アクチュエータの駆動制御タイミングが到来すると（Ｓ３３，Ｓ４３）、その電力制限の下で電動モータ３２，５２が駆動制御される（Ｓ３９，Ｓ４９）。

この第２実施形態によれば、各電気制御システムが互いに必要電力を予測しあって自己の電気制御システムで使用する電力を制限する。従って、第１実施形態のような電源マネジメント装置１０を設けなくても、各電気制御システムへの電力供給配分を予め決めることができる。しかも電力供給能力が不足しているときには優先度に基づいて電力制限を行うため、非常に効率よく各電気制御システムを作動させることが可能となる。このため、実際に電気制御システムを駆動制御するときになって電力配分のバランスがくずれ重要度の高い電気制御システムが機能しなくなってしまうといった不具合が防止される。つまり、電力供給能力の限られた電源装置３を車両全体において効率的に利用することが可能となる。しかも、電気制御システムの駆動制御に間に合うタイミングで電力制限を算出するため、駆動制御遅れが生じない。

尚、本実施形態では、パワーステアリング装置７０とサスペンション制御装置９０との２つの電気制御システムにて自己規制型電源マネジメントシステムを構築したが、他の電気制御システムに適用してもよく、また、３組以上の電気制御システムにて自己規制型電源マネジメントシステムを構築してもよい。

次に、第１実施形態における各電気制御システムへの電力配分算出処理に関する変形例について説明する。
この変形例は、第１実施形態の図７のステップＳ１３とステップＳ１４の間に、車両の挙動を安定化させるための処理を追加したもので、図１２に示すように、ステップＳ１３にて優先度に応じて電力配分を算出したのち、各電気制御システムへの配分予定電力からその出力（応答）予測を演算する（Ｓ１３１）。つまり、ステップＳ１３にて配分の決まった電力で各電気制御システムを駆動制御したと仮定したときの各電気制御システムごとの出力（応答）の予測を演算する。例えば、パワーステアリング装置３０においてはアシスト操舵トルクが、サスペンション制御装置５０においては車体振動の減衰力などが予測される。

続いて、演算した各電気制御システムの予測出力と、各種センサ信号（例えば、車速信号、操舵トルク信号、ストローク信号など）とにより車両の挙動予測を演算する（Ｓ１３２）。つまり、各電気制御システムの予測出力を合わせることで、車両の運動性能を予測する。尚、この場合、電源マネジメント装置１０に各種センサ信号を入力するように構成する。
次に、予測した車両挙動を安定化させるように、各電気制御システムの制御量割付け演算を行う（Ｓ１３３）。

例えば、アシスト操舵トルクのあまり必要のない高速走行時において、車両の上下振動が大きいとか、車体姿勢変化が大きいと予測された場合には、サスペンション制御装置５０の電動モータ５２の駆動制御量を増やし、その分、パワーステアリング装置３０の電動モータ３２の駆動制御量を減らす。

例えば、走行中の急操舵時、パワーステアリング装置は瞬間的に大電流を必要とするが、その時にサスペンション制御やエンジン制御などへの電力をカットすると、急激な運動変化によって車両が不安定化することが予測できた場合、ブレーキ制御量、トラクション制御量、ロール、ピッチング制御量、パワーステアリング装置のアシスト量などを調整して、安定化するように制御量を割り当てる。

続いて、各電気制御システムの制御量から算出される必要電力から電力配分の補正演算を行い（Ｓ１３４）、演算された配分にて各電気制御システムに電力供給する（Ｓ１４）。
この場合、電源マネジメント装置１０には、各電気制御システムの電気アクチュエータを駆動制御するための制御量演算式を記憶する記憶手段を設けるとともに、車両安定化を図るために制御量を補正した場合には、各電気制御システムに対して制御量の補正指令を送る制御量補正指令手段を設けるようにするとよい。

以上説明した電力配分算出処理の変形例によれば、予め算出した電力配分における車両の走行状態を前もって予測し、車両の走行状態が不安定な状態であると予測される場合には安定化させるように電力配分を再調整するため、限られた電力の範囲内で適切に車両の走行状態を制御することが可能となる。
尚、この変形例のステップＳ１３２の処理が本発明の走行状態予測手段に相当し、ステップＳ１３３〜１３４の処理が本発明の電力配分補正手段に相当する。

以上、本実施形態の車両制御装置について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
例えば、第１実施形態においては、予測必要電力に対して実際に駆動制御時に必要となった電力差を求め、この電力差に応じて各電気制御システムへの電力供給を補正するようにしたが（ステップＳ１５〜Ｓ１７、ステップＳ２７〜Ｓ２８）、このような電力差の算出処理や電力供給の補正処理を行わない、つまり、フィードバック電力補正を行わない構成であってもよい。この場合には、ステアリングコントローラ３３の電力差算出部４５、実電力算出部４４およびサスペンションコントローラ５３の電力差算出部６５、実電力算出部６４を省略することができる。
また、本実施形態では、走行状態制御手段として、パワーステアリング装置、サスペンション制御装置を例に挙げたが、電気ブレーキ制御装置、エンジン制御装置といった他の電気制御システムにも適用可能である。

本発明の第１実施形態に係る車両制御装置の全体構成図である。 電動パワーステアリング装置のパワーステアリング機構部の概略構成図である。 アシスト電流テーブルを表す説明図である。 サスペンション制御装置の電磁サスペンション本体の概略構成図である。 Ａ／Ｄコンバータの出力信号の推移を表すグラフである。 算出必要電力の推移を表すグラフである。 第１実施形態としての電源供給制御ルーチンを表すフローチャートである。 優先ランクを表す説明図である。 第２実施形態に係る車両制御装置の全体構成図である。 第２実施形態としての電源供給制御ルーチンを表すフローチャートである。 予測必要電力と電力制限との対比マップを表す説明図である。 電力配分演算処理の変形例を表すフローチャートである。

符号の説明

バッテリ…１、オルタネータ…２、電源装置…３、電源マネジメント装置…１０、電動パワーステアリング装置…３０，７０、ステアリングコントローラ…３３，７３、サスペンション制御装置…５０，９０、サスペンションコントローラ…５３，９３、車速センサ…４０、操舵トルクセンサ…３９、ストロークセンサ…６０、Ａ／Ｄコンバータ…４１，６１，７１，９１、電動モータ（電気アクチュエータ）…３２，５２。

Claims (5)

1. 車両の走行状態を所定の検出周期で検出する走行状態検出手段と、
   電気アクチュエータを有し、上記走行状態検出手段の出力に基づいて、上記走行状態検出手段の検出周期よりも遅い駆動周期で上記電気アクチュエータを駆動制御して車両の走行状態を制御する複数の走行状態制御手段と、
   車載バッテリを有し上記走行状態制御手段に電力を供給する電力供給手段と
   を備えた車両制御装置において、
   上記電気アクチュエータの駆動制御周期の合間に検出された上記走行状態検出手段の出力に基づいて、次回の上記電気アクチュエータの駆動制御タイミングにおける上記電気アクチュエータを駆動制御するのに必要な必要電力を予測する電力予測手段を備えたことを特徴とする車両制御装置。
2. 上記走行状態検出手段は、車両の走行状態に応じた信号を出力する走行状態センサと、上記走行状態センサの出力信号を所定のＡ／Ｄ変換周期でデジタル化するＡ／Ｄコンバータとを備え、
   上記走行状態制御手段は、上記Ａ／Ｄコンバータの出力値に基づいて、上記Ａ／Ｄ変換周期よりも遅い駆動周期で上記電気アクチュエータを駆動制御し、
   上記電力予測手段は、上記電気アクチュエータの駆動制御周期の合間に出力された上記Ａ／Ｄコンバータの複数の出力値に基づいて、次回の上記電気アクチュエータの駆動制御タイミングにおける上記電気アクチュエータを駆動制御するのに必要な必要電力を予測することを特徴とする請求項１記載の車両制御装置。
3. 上記予測された複数の走行状態制御手段における必要電力の和が、上記電力供給手段の供給可能電力を超える場合には、所定の優先度に基づいて各走行状態制御手段への供給電力を算出する電力配分算出手段を備えたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の車両制御装置。
4. 上記電力予測手段で予測された必要電力あるいは上記電力配分算出手段で算出された供給電力を、次回の上記電気アクチュエータの駆動制御タイミングよりも前に供給可能状態にする電力供給制御手段を備えたことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の車両制御装置。
5. 上記電力配分算出手段により算出された各走行状態制御手段への供給電力に基づいて、次回の上記電気アクチュエータの駆動制御タイミングにおける車両の走行状態を予測する走行状態予測手段と、
   上記走行状態予測手段により予測される車両の走行状態を安定化させるように各走行状態制御手段への供給電力配分を補正する電力配分補正手段とを備えたことを特徴とする請求項３記載の車両制御装置。
   

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