JP2015082900A

JP2015082900A - 車両制御装置

Info

Publication number: JP2015082900A
Application number: JP2013219574A
Authority: JP
Inventors: 一美山田; Kazumi Yamada
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2013-10-22
Filing date: 2013-10-22
Publication date: 2015-04-27
Anticipated expiration: 2033-10-22
Also published as: JP6060870B2

Abstract

【課題】アクセルセンサからの入力処理の時間的なタイミングや各部品の特性による回路公差等の影響を受けることなく、車両のトルク異常の誤検出を防止することができる車両制御装置の提供。【解決手段】アクセルセンサの検出値から算出した第１のアクセル開度に基づき車両の目標トルクを算出する制御部と、前記アクセルセンサの検出値から算出した第２のアクセル開度に基づき前記車両の許容トルクを算出する監視部と、を備えた前記車両の駆動を制御する車両制御装置であって、前記アクセルセンサの検出値の入力の変化量またはアクセルペダルの踏み込み速度の変化量に応じて、前記監視部において、前記第２のアクセル開度に基づき許容トルクを算出する第１の状態を、前記第１のアクセル開度に基づき許容トルクを算出する第２の状態に、切替える。【選択図】図１

Description

本開示は、車両制御装置に関する。

従来から、車両のトルク異常を検出するに際して、車両に搭載される車両駆動ユニットのモータの瞬時トルクと許容トルクの値を比較することにより、車両のトルク異常を検出する制御方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特表２００９−５０５８９６号公報

しかしながら、特許文献１においては、瞬時トルクと許容トルクをそれぞれ別々に計算させているため、アクセルセンサからの入力処理の時間的なタイミングや各部品の特性による回路公差等の影響によりアクセルセンサ入力値に差が生じていた。そのため、許容トルクが正確に算出されない場合があった。

その結果、車両駆動ユニットにおいて、正確にトルクの比較を行うことができず両トルクに乖離が発生しトルクの異常を誤検出する虞がある。

そこで、本開示は、車両のトルク異常の誤検出を防止することができる車両制御装置の提供を目的とする。

本開示の一局面によれば、アクセルセンサの検出値から算出した第１のアクセル開度に基づき車両の目標トルクを算出する制御部と、
前記アクセルセンサの検出値から算出した第２のアクセル開度に基づき前記車両の許容トルクを算出する監視部と、を備えた前記車両の駆動を制御する車両制御装置であって、
前記アクセルセンサの検出値の入力の変化量またはアクセルペダルの踏み込み速度の変化量に応じて、
前記監視部において、前記第２のアクセル開度に基づき許容トルクを算出する第１の状態を、前記第１のアクセル開度に基づき許容トルクを算出する第２の状態に、切替える、車両制御装置が提供される。

本開示によれば、アクセルセンサからの入力処理の時間的なタイミングや各部品の特性による回路公差等の影響を受けることなく、車両のトルク異常の誤検出を防止することができる車両制御装置が得られる。

一実施例に係る車両制御装置の構成例を示す機能ブロック図である。一実施例に係る車両制御装置の行う処理動作を示すフローチャートである。

以下、添付図面を参照しながら各実施例について詳細に説明する。なお、各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。

図１は、一実施例による車両制御装置の構成例を示す機能ブロック図である。車両制御装置１は、車両に搭載される。ここで、車両とは、電気をエネルギー源とし電動機を動力源として走行するＥＶ（電気自動車）及び動力源がエンジンと走行用モータであるＨＶ（ハイブリッド車）などの車両を含む。以下では、一例として、車両制御装置１は、ＨＶ（ハイブリッド車）に搭載され、モータの駆動を制御する装置として、説明を続ける。
＜車両制御装置１の構成＞
車両制御装置１はハイブリッド車に搭載され、運転者がアクセルペダルを踏むことによるモータの駆動制御を行っている。具体的には、図１に示すように、アクセルセンサ（図示しない。）と、ハイブリッドシステム制御用の電子制御装置１０（以下「ＨＶ制御ＥＣＵ（Electronic Control Unit)）」という）と、モータ駆動ユニット２０と、モータ３０と、を含む。

アクセルセンサは、アクセルペダル５の踏み込み量を計測するセンサである。アクセルペダル５はＨＶ制御ＥＣＵ１０と接続されており、まず、アクセルペダル５の踏み込み量に応じて検出されたアクセルセンサの検出信号がＨＶ制御ＥＣＵ１０に入力される。そして、運転者によるアクセルペダル５の踏み込み量に応じた目標トルクがＨＶ制御ＥＣＵ１０において演算され、演算に基づく指令信号がモータ駆動ユニット２０に送信され、モータ３０の駆動制御が行われる。なお、演算に基づくモータ３０のトルクが許容限界を超えている場合は、ＨＶ制御ＥＣＵ１０からモータ駆動ユニット２０にフェイルセーフ指示を送ることにより、適正な駆動制御が行われる。
＜ＨＶ制御ＥＣＵ１０の構成＞
次に、ＨＶ制御ＥＣＵ１０について説明する。ＨＶ制御ＥＣＵ１０は、ハイブリッド車の特徴である、エンジン出力とモータ出力を車両負荷や走行状態等に応じて最適配分するとともに、減速時に走行エネルギーを電気として蓄える機能を制御する装置で、車両の燃費向上において重要な機能を果たしている。本実施形態に係るＨＶ制御ＥＣＵ１０は、上述した制御を行うために、図１に示すように、制御部１１０と、監視部１２０と、を備える。制御部１１０においては、運転者によるアクセルペダル５の踏み込み量に応じた目標トルクＴｐの算出を行い、この目標トルクＴｐの算出値に基づく指令信号をモータ駆動ユニット２０に送信する。具体的には、制御部１１０は、第１のアクセル開度算出部１１１と、目標トルク算出部１１２と、を備える。制御部１１０はアクセルセンサと接続されており、制御部１１０に入力されるアクセルセンサの検出信号（検出値）に基づいて、第１のアクセル開度算出部１１１において第１のアクセル開度ＡＰ１の算出を行っている。そして、この第１のアクセル開度ＡＰ１を用いて、目標トルク算出部１１２にて目標トルクＴｐを算出している。これにより、モータ３０は運転者の要求に応じた駆動を行うことができる。

一方、監視部１２０は、制御部１１０がモータ３０の許容限界を越えて駆動されないように常時監視を行っている。すなわち、監視部１２０は、モータ３０がトルク制限値を超えた場合に、適正なフェイルセーフの指示信号をモータ駆動ユニット２０に対し生成するものである。具体的には、監視部１２０は、第２のアクセル開度算出部１２１と、許容トルク算出部１２２と、を備える。制御部１１０と同様に監視部１２０もアクセルセンサと接続されており、監視部１２０にアクセルセンサの検出信号（検出値）が入力されることにより、第２のアクセル開度算出部１２１においてアクセル開度（第２のアクセル開度ＡＰ２）の算出が行われる。そして、この第２のアクセル開度ＡＰ２を用いて、許容トルク算出部１２２にて許容トルクＡＴｐが算出される。監視部１２０は、さらに、比較部１２３を有し、目標トルクＴｐと許容トルクＡＴｐの比較を行い、目標トルクＴｐが許容トルクＡＴｐを超える場合に、フェイルセーフ処理の指令信号が監視部１２０からモータ駆動ユニット２０に送信されるように構成されている。

なお、本実施形態に係るＨＶ制御ＥＣＵ１０によると、図１に示すように、アクセルセンサが、制御部１１０と監視部１２０に並列して接続されており、制御部１１０と監視部１２０の各々に独立してアクセルセンサの検出信号が入力されるようになっている。そのため、制御部１１０と監視部１２０で、アクセルセンサからの入力処理の時間的なタイミングや各部品の特性による回路公差等の影響により、アクセル開度に差分が生じることになる。このことは、アクセルセンサの検出信号の入力が急変している場合には特に顕著に起こり得る。

すなわち、運転者がアクセルペダル５を急に踏み込んだり、あるいはアクセルペダル５を踏み込んだ状態から急に緩めた場合において、アクセルセンサの検出信号は、制御部１１０と監視部１２０のそれぞれのタイミングで入力されることになる。このため、アクセルセンサの検出信号は過渡状態となり検出信号の入力の変化量が大きくなる。この場合は、制御部１１０で算出した第１のアクセル開度ＡＰ１と監視部１２０で算出した第２のアクセル開度ＡＰ２に差分が生じ、制御部１１０において算出した目標トルクＴｐと監視部１２０において算出した許容トルクＡＴｐ間に乖離が発生する。そのため、監視部１２０において、アクセルセンサの入力に対する正常な許容トルクの算出ができないためにモータ３０のトルク異常が誤検出されることになる。

したがって、この場合には、アクセルセンサ入力の基準となる第１のアクセル開度ＡＰ１を用いて許容トルクＡＴｐが算出されるように、ＨＶ制御ＥＣＵ１０は、伝送回路１３１と、切替え回路１３２と、をさらに備える。伝送回路１３１は、第１のアクセル開度ＡＰ１を監視部１２０側に伝送するための回路であり、切替え回路１３２において、第２のアクセル開度ＡＰ２による許容トルクＡＴｐの計算を、第１のアクセル開度ＡＰ１による許容トルクＡＴｐの計算に切替えている。

すなわち、過渡時にアクセルセンサの検出信号の入力が急変するような場合には、監視部１２０に直接入力されたアクセルセンサの検出信号（検出値）でなく、制御部１１０側に入力されたアクセルセンサの検出信号（検出値）を用いて許容トルクＡＴｐを算出する。具体的には、上述したように、伝送回路１３１において、制御部１１０の第１のアクセル開度算出部１１１にて算出された第１のアクセル開度ＡＰ１を監視部１２０に伝送する伝送処理が行われる。

そして、アクセルセンサの検出信号の入力変化量やアクセルペダル５の踏み込み速度の変化量等が大きい場合に、監視部１２０にて算出した第２のアクセル開度ＡＰ２を制御部１１０から伝送された第１のアクセル開度ＡＰ１に切替え回路１３２にて切替える。

本発明の一実施例に係る車両制御装置１は以上のような構成を有しているため、目標トルクＴｐと許容トルクＡＴｐ間に乖離が発生することはない。そのため、モータ３０のトルク異常が誤検出されずに、フェイルセーフ機能が正常に実行されモータ３０のトルク異常に対して優れたフェイルセーフ性を確保することができる。
＜ＨＶ制御ＥＣＵの制御処理動作＞
続いて、図２を参照して、車両制御装置１に含まれるＨＶ制御ＥＣＵ１０の動作について説明する。図２は、一実施例に係る車両制御装置の行う処理動作を示すフローチャートである。

まず、制御部１１０の動作について説明する。ステップＳ１において、運転者によるアクセルペダル５の踏み込み量に応じてアクセルセンサから出力されたアナログ信号を、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤコンバータ（図示しない。）を介してデジタル信号ＡＤ１に変換する。その後、ＡＰＳ１という変数への置き換えを行う。

次に、ステップＳ２において、次式（１）に基づいて、この変数ＡＰＳ１を用いて、第１のアクセル開度算出部１１１にて第１のアクセル開度ＡＰ１の算出を行う。例えば、制御部１１０に取り込まれた変数ＡＰＳ１に対応する第１のアクセル開度ＡＰ１をマップ補完等を行うことにより算出する。式（１）中、ＡＰは、アクセルセンサ検出信号（アクセルペダル５の踏み込み量）に対するアクセル開度を示している。また、ＡＰＳは、アクセル開度ＡＰを算出するために、デジタル信号ＡＤを置換した変数であり、値はデジタル信号ＡＤと同一である。

次に、ステップＳ３において、ステップＳ２で算出した第１のアクセル開度ＡＰ１を、伝送回路１３１によって監視部１２０に伝送する。この伝送回路１３１による伝送は、例えば、電気通信において伝送路上に、制御部１１０にて算出した第１のアクセル開度ＡＰ１を逐次的に送信するといったマイクロコンピュータからのシリアル通信を行うことによって実現される。

次に、ステップＳ４において、ステップＳ２で算出した第１のアクセル開度ＡＰ１を用いて、運転者によるアクセルペダル５の踏み込み量に対するモータ３０の目標トルクＴｐを次式（２）に基づいて、目標トルク算出部１１２にて算出する。例えば、制御部１１０にて算出した第１のアクセル開度ＡＰ１に対応する目標トルクＴｐをマップ補完等を行うことにより算出する。式（２）中、Ｔｐは、アクセルセンサ検出信号の入力（アクセルペダル５の踏み込み量）に対応するトルクである。

次に、ステップＳ５において、ステップＳ４で算出した目標トルクＴｐを監視部１２０内の比較部１２３に転送することにより、制御部１１０の処理が終了する。

なお、以上の制御部１１０による処理と並行して監視部１２０において以下に示す処理が実行される。まず、ステップＳ１１において、制御部１１０と同様に、運転者によるアクセルペダル５の踏み込み量に応じてアクセルセンサから出力されたアナログ信号を、ＡＤコンバータを介してデジタル信号ＡＤ２に変換し、その後、ＡＰＳ２という変数に置き換える。

次に、ステップＳ１２において、上式（１）に基づいて、この変数ＡＰＳ２を用いて、第２のアクセル開度算出部１２１にて第２のアクセル開度ＡＰ２の算出を行う。例えば、監視部１２０に取り込まれた変数ＡＰＳ２に対応する第２のアクセル開度ＡＰ２をマップ補完等を行うことにより算出する。

なお、ステップＳ１３において、第２のアクセル開度ＡＰ２の変化量を監視部１２０にて監視する。すなわち、本実施形態においては、アクセルセンサの検出信号入力の変化の度合いを、第２のアクセル開度ＡＰ２の変化量を監視することによって行っている。

そして、第２のアクセル開度ＡＰ２の変化量が大きくない場合は、ステップＳ１５に進み、上式（２）に基づいて、許容トルク算出部１２２にて許容トルクＡＴｐを算出する（第１の状態）。この場合においては、第２のアクセル開度ＡＰ２を用いて許容トルクＡＴｐの算出を行う。なお、許容トルクＡＴｐを式（２）を用いて算出するに際しては、アクセルセンサからの入力処理の時間的なタイミングや各部品の特性による回路公差等の影響によるばらつきαを考慮して許容トルクＡＴｐを計算する。ここで、ばらつきαは、例えば、車両として、安全側にモータ３０を停止させることができるか、あるいは、運転者が危険を感じる前にフェイルセーフ処理を実行することができるか等の諸事情を考慮して決定する。第２のアクセル開度ＡＰ２を用いて計算される許容トルクＡＴｐは次式（３）で表される。式（３）中、ＡＴｐは、目標トルクに対する許容トルクである。

一方、第２のアクセル開度ＡＰ２の変化量が大きい場合にはステップＳ１４に進み、許容トルク算出に用いるアクセルセンサ開度の切替えを行う。すなわち、アクセルセンサの検出信号の入力変化量またはアクセルペダル５の踏み込み速度の変化量等が大きい場合には、第２のアクセル開度ＡＰ２を、ステップＳ３において監視部１２０に伝送された第１のアクセル開度ＡＰ１に切替え回路１３２よって切替える。

具体的には、監視部１２０において算出された第２のアクセル開度ＡＰ２の変化量が所定の閾値以上になった場合に変化量が大きいと判定し切替えを行う。すなわち、監視部１２０において、所定の周期毎に第２のアクセル開度ＡＰ２を監視し、第２のアクセル開度ＡＰ２に閾値ＡＰｔｈを超える変化が認められた場合はアクセルペダル５の踏み込み量に急激な変化があると判断し、切替え回路１３２よる切替えを行う。

そして、第１のアクセル開度ＡＰ１を用いて許容トルクＡＴｐの算出を上式（３）にて行う（第２の状態）。この場合は、上式（３）の第２のアクセル開度ＡＰ２を第１のアクセル開度ＡＰ１に置き換えて許容トルクＡＴｐを計算する。

なお、上述した許容トルクＡＴｐは、例えば、制御部１１０にて算出した第１のアクセル開度ＡＰ１または監視部１２０にて算出した第２のアクセル開度ＡＰ２に対応するマップ補完等を行うことにより算出する。

そして、ステップＳ１６において、ステップＳ５により転送された目標トルクＴｐと監視部１２０で算出された許容トルクＡＴｐの比較を、比較部１２３にて行う。この場合において、第２のアクセル開度ＡＰ２の変化量が少ない場合には第２のアクセル開度ＡＰ２を用いて算出した許容トルクＡＴｐと目標トルクＴｐの比較を行う。一方、第２のアクセル開度ＡＰ２の変化量が大きい場合には第１のアクセル開度ＡＰ１を用いて算出した許容トルクＡＴｐと目標トルクＴｐの比較を行う。

そして、ステップＳ１６において、目標トルクＴｐが許容トルクＡＴｐを超えていない場合（Ｔｐ≦ＡＴｐ）は、フェイルセーフ機能を実行することなく、ＨＶ制御ＥＣＵ１０の制御処理動作を終了する。したがって、この場合はＨＶ制御ＥＣＵ１０によって、目標トルクＴｐに対する指令信号がモータ駆動ユニット２０に入力されることになり、アクセルペダル５の踏み込み量に応じた目標トルクＴｐに基づき、モータ３０が駆動される。

一方、ステップＳ１６において、目標トルクＴｐが許容トルクＡＴｐを超えている場合（ＴＰ＞ＡＴＰ）は異常判定がなされる。そして、ステップＳ１７において、フェイルセーフ機能を実行するようにモータ３０の制御処理が実行され、ＨＶ制御ＥＣＵ１０の制御処理動作を終了する。したがって、この場合はＨＶ制御ＥＣＵ１０によって、フェイルセーフ処理がなされ、モータ駆動ユニット２０にフェイルセーフの指示信号が送信され、車両が安定して走行することができるように、モータ３０が駆動制御される。

図２に示す処理によれば、アクセルセンサからの入力処理の時間的なタイミングや各部品の特性による回路公差等の影響を受けることがなくなり、モータ３０のトルク異常が誤検出されることなく、モータ３０の駆動が適正に行われる。

そのため、運転者によるアクセル操作の急変時においてもＨＶ制御ＥＣＵにて適正な制御処理が行われ、高精度でモータの駆動制御を実現することが可能となり、適正なフェイルセーフ処理を実現することができる。

なお、上述の実施の形態においては、アクセルセンサの検出信号入力の変化量等の度合いを第２のアクセル開度の変化量から判断していたが、これに限定されない。例えば、車両の速度やモータの回転数からアクセルセンサの検出信号入力の変化量等の度合いを判断してもよい。

また、上述の実施の形態においては、アクセルセンサの検出信号入力の変化の度合いを判定するのに、一例として第２のアクセル開度ＡＰ２の変化量を採用したが、これに限定されない。例えば、アクセルセンサの検出信号入力の変化量自体を用いて判定してもよいし、第１のアクセル開度ＡＰ１の変化量を用いて判定してもよい。ただし、監視部１２０においては、アクセルセンサからの入力情報や各種算出結果を全て監視しているため、第２のアクセル開度ＡＰ２を監視部１２０にて監視する方が制御処理上好ましい。

以上、本発明の好ましい実施の形態について詳説したが、本発明は、上述した実施の形態に限定されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態に種々の変形及び置換を加えることができる。

例えば、上述した実施の形態では、ハイブリッド車のモータの駆動を制御する車両制御装置について主に説明したが、電気をエネルギー源とし電動機を動力源として走行するＥＶ（電気自動車）であっても適用可能である。また、モータ駆動以外の動力源であるエンジン駆動に上述した実施の形態の車両制御装置を適用しても同様の作用効果を奏することができる。

１車両制御装置
５アクセルペダル
１０ＨＶ制御ＥＣＵ
２０モータ駆動ユニット
３０モータ
１１０制御部
１１１第１のアクセル開度算出部
１１２目標トルク算出部
１２０監視部
１２１第２のアクセル開度算出部
１２２許容トルク算出部
１２３比較部
１３１伝送回路
１３２切替え回路

Claims

アクセルセンサの検出値から算出した第１のアクセル開度に基づき車両の目標トルクを算出する制御部と、
前記アクセルセンサの検出値から算出した第２のアクセル開度に基づき前記車両の許容トルクを算出する監視部と、を備えた前記車両の駆動を制御する車両制御装置であって、
前記アクセルセンサの検出値の入力の変化量またはアクセルペダルの踏み込み速度の変化量に応じて、
前記監視部において、前記第２のアクセル開度に基づき許容トルクを算出する第１の状態を、前記第１のアクセル開度に基づき許容トルクを算出する第２の状態に、切替える、車両制御装置。
前記アクセルセンサの検出値の入力の変化量またはアクセルペダルの踏み込み速度の変化量が所定の閾値よりも大きい場合に、前記第１の状態を前記第２の状態に切替える、請求項１に記載の車両制御装置。