JP5316576B2 - 車両制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両の挙動を制御する車両挙動装置に関する。

例えば、特許文献１には、実出力を振動させることなく目標出力に収束させることが可能なパワートレイン制御方法が記載されている。このパワートレイン制御方法では、目標加速度に基づき、エンジンモデル及び駆動系の伝達モデルである車両モデルからなる車両パワートレインモデル上で予測加速度をシミュレートする。そして、シミュレートされた予測加速度を目標加速度に対してフィードバック制御する。具体的には、予測加速度と目標加速度との偏差により、エンジンの仮想の操作量（仮想制御パラメータ）であるスロットル開度、点火時期、バルブ位相角、燃料噴射量を調整し、エンジンモデルに出力する。エンジンモデルは、受け取った操作量に基づいて、エンジンから出力されるトルクの予測値（目標トルク）を出力する。車両モデルは、目標トルクを受け取り、車両に発生する加速度の予測値（予測加速度）を出力する。

このように、特許文献１のパワートレイン制御方法では、実加速度を用いてフィードバック制御を行なうのではなく、予測加速度を用いてフィードバック制御を行なうことにより、外乱要素の影響を排除し、目標加速度及び目標トルクを安定化させている。

特開２００９−２４３３９７号公報

上述したように、特許文献１に記載された技術では、予測加速度が目標加速度に収束するように、エンジンの仮想の操作量を調整するようにしている。

しかしながら、加速などの車両の挙動は、エンジンの動作状態のみによって決定されない場合もある。例えば、エンジンと電動モータとを駆動源として備える、いわゆるハイブリッドシステムにおいては、車両の挙動は、エンジンやモータなどの複数のサブシステムの総合的な動作により決定される。このような場合、単にエンジンのみでなく、車両の挙動に影響を及ぼす他のサブシステムの動作を考慮しなければ、車両の挙動を目標とする挙動に近づけることができない。

そこで、車両の挙動に関する目標値を算出し、その目標値に従って複数のサブシステムを協調して作動させ、それにより、目標とする挙動を実現するようにすることが考えられる。この場合、目標値に従って複数のサブシステムを作動させたときに、車両に生ずべき挙動である目標挙動を推定し、実際の車両の挙動がその目標挙動からずれている場合には、目標値を修正することで、車両の挙動を目標挙動に近づけることができる。

しかしながら、個々のサブシステムに異常が生じたり、サブシステムに過渡的な挙動が生じたりしている場合には、単に、車両挙動に関する目標値を修正するだけでは、実際の挙動を目標挙動に近づけることは困難になる可能性がある。

本発明は、上述した点に鑑みてなされたものであり、サブシステムの異常や、サブシステムの過渡的な挙動に起因して、車両の挙動が目標挙動からずれた場合であっても、車両の実際の挙動を目標とする挙動に近づけることが可能な車両制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の車両制御装置は、車両の走行駆動源として、エンジンと電動モータとを有するハイブリッド車両に適用されるものであって、
車両の挙動に関する目標値を算出する目標値算出手段と、
目標値算出手段によって算出された目標値に従って、エンジンの目標エンジントルク及び電動モータの目標モータトルクを定める制御部と、目標エンジントルクを発生するようにエンジンを作動させるエンジン制御部と、目標モータトルクを発生するように電動モータを作動させる電動モータ制御部と、を含み、車両の挙動を制御する制御手段と、
車両の実際の挙動に関連する物理量を検出する第１物理量検出手段と、
目標値算出手段によって算出された車両の挙動に関する目標値と、第１物理量検出手段によって検出された車両の実際の挙動に関連する物理量とに基づいて、車両の目標とする挙動と車両の実際の挙動との間にずれが生じているか否かを判定する第１判定手段と、
制御手段により、目標エンジントルク及び目標モータトルクを発生するようにエンジン及び電動モータが作動されたときに、エンジン及び電動モータの少なくとも１つについて、生ずべき挙動を推定する挙動推定手段と、
挙動推定手段によって挙動が推定されるエンジン及び電動モータの少なくとも１つに関して、実際の挙動に関連する物理量を検出する第２物理量検出手段と、
挙動推定手段によって推定された挙動と、第２物理量検出手段によって検出された実際の挙動に関連する物理量とに基づいて、推定された挙動と、実際の挙動との間にずれが生じているか否かを判定する第２判定手段と、を備え、
制御手段は、第１判定手段により、車両の目標とする挙動と車両の実際の挙動との間にずれが生じていると判定され、かつ第２判定手段により、推定された挙動と実際の挙動との間にずれが生じていると判定された場合に、エンジン及び電動モータの少なくとも１つの挙動のずれの大きさに応じて、エンジン及び電動モータの少なくとも１つの作動内容を変更して、車両の実際の挙動を目標挙動に近づけることを特徴とする。

例えば、第２物理量検出手段がエンジン回転数を検出する回転数検出手段であって、この回転数検出手段によって検出されるエンジン回転数が予定している回転数に達していない場合、エンジン回転数の上昇を促進することができるように、発電機等のエンジン補機の出力を調整して、エンジン負荷を低下させる。これにより、エンジンの挙動が目標挙動に復帰しやすくなり、その結果、車両の挙動を目標とする挙動に維持することができる。

また、ハイブリッド車両において、エンジン出力が過渡的に所望の出力を出すことができていない場合、個々のハイブリッド車両のシステム構成に応じて、電動モータの目標挙動を、車両挙動が目標挙動となるように、目標修正をしてもよい。

このように、請求項１の車両制御装置では、エンジンと電動モータとを協調して作動させることにより車両の挙動を制御する場合に、エンジンと電動モータとの少なくとも１つの挙動にずれが生じ、狙い通りの作動を行い得ない場合には、その挙動のずれの大きさに応じて、エンジン及び電動モータの少なくとも１つの作動内容を変更するので、エンジンや電動モータに異常が生じたり、過渡的な挙動が生じたりした場合であっても、車両の挙動を目標とする挙動に近づけることが可能となる。

請求項２に記載したように、制御手段は、目標値算出手段によって算出された目標値に基づき、エンジン及び前記電動モータに対する動作指令値をそれぞれ出力する制御部としての第１の制御ユニットと、第１の制御ユニットとは別個に設けられ、第１の制御ユニットから出力された動作指令値に従って、エンジンの作動状態を制御するエンジン制御部としての第２の制御ユニット、及び、電動モータの作動状態を制御する電動モータ制御部としての第３の制御ユニットとからなり、挙動推定手段及び第２判定手段は、第１の制御ユニットに設けられ、かつ第２物理量検出手段によって検出される物理量は、当該第１の制御ユニットに入力されることが好ましい。

このような構成を採用することにより、第１の制御ユニットにおいて、エンジン及び電動モータの少なくとも１つの挙動を把握することができる。そして、エンジン及び電動モータの少なくとも１つについて、挙動推定手段によって推定された挙動と、実際の挙動とにずれが生じた場合には、第１の制御ユニットにおいて、車両が目標挙動を維持できるように、エンジン及び電動モータの少なくとも１つに対する動作指令値を容易に変更することができる。

請求項３に記載したように、制御手段は、第２判定手段において、推定された挙動と実際の挙動との間に生じたずれの大きさが所定の閾値以上であり、異常状態に該当すると判定された場合に、挙動にずれが生じたエンジン及び前記電動モータの一方の作動を、他方に肩代わりさせるように、エンジン及び電動モータの作動内容を変更することが好ましい。これにより、エンジン及び電動モータの一方に異常が生じても、他方の作動によって、車両の挙動を狙い通りに制御することが可能になる。すなわち、ハイブリッド車両において、車両挙動がエンジン出力と電動モータ出力を総合して決定される場合、停止されたエンジン及び電動モータの一方の出力をゼロとして、残る他方だけで車両挙動が目標挙動となるように、エンジンと電動モータとの作動内容を変更しても良い。

請求項４に記載したように、制御手段は、第２判定手段により、推定された挙動と実際の挙動との間にずれが生じた場合であっても、そのずれの大きさが所定の閾値未満であるときには、その挙動のずれが小さくなるように作動状態の調整を行うことが好ましい。閾値未満の挙動のずれであれば、必ずしもエンジンあるいは電動モータになんらかの異常が生じているとは言えず、作動状態の調整などにより、車両の挙動を目標挙動に近づけることが可能である可能性が高いためである。例えば、ハイブリッド車両において、エンジンの過渡的な応答遅れが生じているような場合、車両挙動が目標挙動を維持するように、電動モータが応答遅れを補うように目標挙動を修正してもよい。

請求項５に記載したように、制御手段は、挙動にずれが生じたエンジン及び電動モータの一方の作動を、他方に肩代わりさせるとき、その挙動にずれが生じたエンジン及び電動モータの一方の作動を停止させるようにしても良い。例えば、ハイブリッド車両において、電動モータが狙い通りの作動を実行することができない場合、電動モータが発生すべきトルク分もエンジンにて発生させつつ、電動モータの作動を停止させても良い。

請求項６に記載したように、挙動推定手段は、挙動を推定するエンジン及び電動モータの少なくとも１つの作動応答性に応じて、挙動を推定する推定周期を設定し、その推定周期毎に挙動を推定するようにしても良い。例えば、作動応答性として、一般的に、電動モータの作動応答性は、エンジンの作動応答性よりも高い。従って、電動モータとエンジンとを備える場合、電動モータの挙動を推定する推定周期は相対的に短い周期に設定する一方、エンジンの挙動を推定する推定周期は相対的に長い周期に設定することが好ましい。このようにすることで、挙動の推定を適切な周期で行なうことができ、演算負荷の増大やメモリの使用量の増加を抑制することができる。

また、請求項７に記載したように、挙動推定手段は、挙動を推定するエンジン及び電動モータの少なくとも１つの制御応答性に応じて、挙動を推定する際の精度を設定し、その設定した推定精度により挙動を推定するようにしても良い。一般的に、制御応答性が高いほど、挙動を推定する際の精度として、高い推定精度が求められる。従って、制御応答性に応じて推定精度を設定するようにしても、挙動を推定する際に、演算負荷の増大やメモリの使用量の増加を抑制することができる。

実施形態による車両制御装置が適用されるハイブリッド車両の走行を制御するための構成をブロック図として示した構成図である。 複数のＥＣＵによりハイブリッド車両の制御系を構成する場合の、各ＥＣＵにおける機能配置の一例を説明するための図である。 ＨＶＥＣＵ６０において、各制御対象機器の制御量を算出し、出力するための処理を示すフローチャートである。 車両の目標とする挙動と、実際の挙動との間にずれが生じているか否かを判定するための処理を示すフローチャートである。 各制御対象機器が、目標とする制御量に従って作動したときの目標挙動と、実際の挙動との間にどの程度の大きさのずれが生じているかを判定するための処理を示すフローチャートである。 車両の挙動及び制御対象機器の挙動にずれが生じている場合における、処理内容を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態による車両制御装置について、図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、車両の走行駆動源として、エンジンと電動モータとを有するハイブリッド車両に対して、車両制御装置を適用した例について説明するが、その適用対象は、エンジンのみを有する車両や、モータのみを有する電動車両であっても良い。

図１は、ハイブリッド車両の走行を制御するための構成をブロック図として示した構成図である。図１に示すように、ハイブリッド車両は、走行駆動源として、エンジン１１と、電動モータとしてのモータジェネレータ（ＭＧ）３２とを有する。ＭＧ３２は、エンジン１１の出力軸上に配設されている。さらに、エンジン１１の出力軸には、無段変速機（ＣＶＴ）２１が連結されている。

ＭＧ３２は、車両に搭載された電池（バッテリ）５１から電源供給を受けて動作し、エンジン１１の駆動力をアシストすることが可能なものである。また、ＭＧ３２は、車両が減速するときには、車輪側からの回転駆動により発電を行い、電池５１を充電（エネルギー回生）する。このような構成において、エンジン１１とＭＧ３２との間にクラッチを設けて、エンジン１１とＭＧ３２を切り離すことができるようにすれば、ＭＧ３２の駆動力のみにて車両を走行させるようにすることも可能となる。

ＣＶＴ２１は、前後進切替機構を備え、エンジン１１の出力軸に連結された入力軸と、発進のためのメインクラッチを介してドライブシャフトに連結された出力軸とを、金属ベルトにより連結した一般的な構成を備える無段変速機である。すなわち、このＣＶＴ２１は、例えば油圧を用いて、入力軸及び出力軸に設けられたプーリのプーリ幅を変化させて金属ベルトの巻き掛け半径を変化させ、変速比を無段階に変化させることが可能なものである。ただし、ＣＶＴ２１に代えて、予め設定された複数の変速比を有するオートマチックトランスミッションを用いることも可能である。

また、ハイブリッドシステムとして、いわゆるパラレル方式による構成を備える例について説明したが、その他の方式（スプリット方式、シリーズ・パラレル方式など）によるハイブリッドシステムを用いることも可能である。

ブレーキ装置７１は、例えば液圧ポンプや電動モータを用いて、運転者によるブレーキペダルの操作に係らず、制動力を発生可能なものである。電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）８１は、運転者がステアリングホイールを操舵する際の操舵力を、電動モータによってアシストするものである。また、ダンパー９１は、車両の各車輪と車体との間それぞれ設けられ、ダンパーＥＣＵ９０によって減衰力を可変可能なものである。

ヒューマン・マシン・インターフェース（ＨＭＩ）６１は、ハイブリッド車両の運転のため、運転者によって操作される操作部を意味し、例えば、アクセルペダル、ブレーキペダル、ステアリングホイール、シフトレバーなどが該当する。それら操作部における各々の操作量がセンサ等によって検出され、ハイブリッド（ＨＶ）ＥＣＵ６０に入力される。但し、センサからの検出信号は、他のＥＣＵに入力されても良いし、センサ自体を通信線を介して各ＥＣＵと通信可能に接続しても良い。

エンバイロメント・ビークル・インターフェース（ＥＶＩ）６２は、ハイブリッド車両が置かれた外部環境に関する情報を取得するもので、例えば、先行車両や障害物などを検出するレーダ装置や、車両の周囲の画像を取得するカメラなどが該当する。これらの情報が得られると、例えば、先行車両に追従するように自車両の速度を調整したり（アダプティブクルーズコントロール）、あるいは画像から白線を認識し、その白線によって区画される走行車線を逸脱しないように、電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ）８１によるアシスト力を調整したり（レーンキープコントロール）することが可能となる。

そして、本実施形態においては、ハイブリッド車両の制御系として、図１に示すように、エンジンＥＣＵ１０、ＣＶＴＥＣＵ２０、ＭＧＥＣＵ３０、エネルギー管理ＥＣＵ４０、電池ＥＣＵ５０、ＨＶＥＣＵ６０、ブレーキＥＣＵ７０、ＥＰＳＥＣＵ８０、及びダンパーＥＣＵ９０を備えており、これらのＥＣＵは、通信線を介して相互に通信可能に接続されている。この各ＥＣＵ間の相互の通信には、公知の車内ＬＡＮ（ＣＡＮやＬＩＮなど）が用いられる。

これらの複数のＥＣＵによりハイブリッド車両の制御系を構成する場合の、各ＥＣＵにおける機能配置の一例を図２を参照しつつ説明する。

エネルギー管理ＥＣＵ４０は、車両全体の消費エネルギーを管理し、最も効率良く車両を走行させる機能を担うものである。具体的には、エネルギー管理部４１が、各種のセンサからの入力情報などに基づいて、電池５１の容量を管理するとともに、その電池５１の容量に基づいて、ＭＧ３２が発生可能なＭＧトルクを算出する。

電池５１の容量管理に関して、温度の変化によって電池５１の容量が変動したり、過度に電池温度が上昇した場合には電池５１の破損等の虞が生じたりする。このため、エネルギー管理部４１は、温度調整部４２に対して電池目標温度を出力する。温度調整部４２は、その電池目標温度に基づいて、電池５１の冷却を行う冷却機器を駆動するための冷却部４３、あるいは電池５１の温度を上昇させる加熱機器を駆動するための加熱部４４を用いて、電池５１の温度調節を行う。

また、エネルギー管理部４１は、電池５１の充電容量に対する充電残量の比率である充電レベルを検出し、電池５１の過充電や、過放電を防止すべく、充放電調整部４５に充放電指令を出力する。充放電調整部４５は、その充放電指令に従い、電池ＥＣＵ５０におけるプラグイン充電部５２やＳＯＣ管理部５４に制御信号を出力し、電池５１の充電レベルを適切な範囲に調節する。なお、電池５１の充電容量は、電池５１の劣化状態（ＳＯＨ）に応じて変化するので、ＳＯＣ管理部５４は、ＳＯＨ管理部５３からの情報を用いて、電池５１の充電レベルを制御する。

ＨＶＥＣＵ６０は、例えば、アクセルセンサ、ブレーキセンサ、シフトポジションセンサ、ステアリングセンサなどの各種のセンサから情報を入力し、原則として運転者の操作に対応するように車両の挙動を制御する機能を担っている。具体的には、車両挙動制御部６３が、前後挙動調整部６４に対して前後方向の目標加速度（減速度）を出力し、ＥＰＳＥＣＵ８０の左右挙動調整部８２に対して左右方向の目標加速度を出力し、さらに、ダンパーＥＣＵ９０の上下挙動調整部９２に対して上下方向の目標加速度を出力することにより、車両の挙動を安定させつつ、運転者の操作に対応するように車両の挙動を制御する。

前後挙動調整部６４は、与えられた前後方向の目標加速度を実現すべく、ＨＶＥＣＵ６０の駆動力制御部６５及びブレーキＥＣＵ７０の制動力制御部７２に対して、目標駆動トルク（車軸トルク目標値）及び目標制動トルクを出力する。駆動力制御部６５は、目標駆動トルクを最も効率良く実現するために、エネルギー管理部４１から取得したＭＧ３２が発生可能な最大ＭＧトルクを考慮しつつ、エンジン制御部１２に目標エンジントルク、ＭＧ制御部３３に目標ＭＧトルク、及びＣＶＴ制御部２２に目標変速比をそれぞれ与える。

車両挙動推定部６６は、車両挙動制御部６３から前後方向の目標加速度を入力するとともに、この目標加速度と、実際に車両の前後方向に発生した加速度を検出する加速度センサ（車両挙動検出部）１００による検出加速度とを比較することにより、車両の目標とする挙動と車両の実際の挙動との間にずれが生じているか否かを判定する。

なお、車両の挙動を示す指標としては、上述した加速度の他、車両の鉛直軸回りの旋回速度を示すヨーレートや、ステアリングホイールの操舵量とタイヤの歪などを用いることが可能である。ヨーレート、或いはステアリングホイールの操舵量とタイヤの歪を用いる場合には、前後方向及び左右方向の目標加速度から、使用する指標（ヨーレート、或いはステアリングホイールの操舵量とタイヤ）を算出するための車両モデルを予め構築しておき、その車両モデルを用いて、車両の目標とする挙動に対応する目標指標を算出する。逆に、車両に実際に生じているヨーレート、或いはステアリングホイールの操舵量とタイヤの歪を検出し、その検出値から前後方向及び左右方向の目標加速度に対応する指標に変換して比較するようにしても良い。

また、制御対象機器推定部６７は、駆動力制御部６５から出力された目標エンジントルク、目標ＭＧトルク、及び目標変速比を取り込み、エンジン１１、ＣＶＴ２１、及びＭＧ３２が、それぞれの目標とする制御量に従って作動したときの挙動（目標挙動）を推定する。この挙動の推定には、例えば予め用意された各制御対象機器のモデルを用いることができる。例えばエンジン１１の挙動を推定する場合には、目標エンジントルクを発生するようにエンジンが動作したときにおけるエンジン回転数が出力されるように、エンジンモデルを構築する。そして、実際のエンジン回転数を回転数センサ（エンジン挙動検出部）１３によって検出し、推定したエンジン回転数と比較する。これにより、エンジン１１が、狙い通りの作動を行なっているのか、それとも何らかの異常が発生して、狙いとは異なる作動を行なっているのか、適切に判定することができる。換言すれば、エンジンに何らかの異常が発生した場合には、エンジン回転数の変動が発生するので、エンジン回転数からエンジン１１の挙動が、目標挙動どおりであるか否かを判定することができる。なお、エンジンの挙動を示す指標として、エンジンの筒内圧、吸入空気量などを用いても良い。

また、ＭＧ３２については、エンジン１１と同様に、目標ＭＧトルクを発生するようにＭＧ３２が動作したときにおけるモータ回転数が出力されるように、ＭＧモデルを構築する。このようにして、モータ回転数を用いて、ＭＧ３２の目標とすべき挙動を推定することができる。さらに、ＭＧ３２に関しては、モータ電流によっても目標とすべき挙動を推定可能である。このようにして目標とすべき挙動が推定されると、回転数センサや電流センサなどのＭＧ挙動検出部３４により検出したモータ回転数やモータ電流の実際の検出値と比較することにより、ＭＧ３２が、狙い通りの作動を行なっているのか、それとも何らかの異常が発生して、狙いとは異なる作動を行なっているのか、適切に判定することができる。なお、モータ電流によって挙動を推定する場合、そのモータ電流を磁束電流とトルク電流とに分解し、各々に関して、検出値との比較を行なうようにしても良い。

さらに、ＣＶＴ２１については、ＣＶＴモデルから出力されるミッション回転数比により、ＣＶＴ２１の目標挙動を推定することができる。そして、実際のミッション回転数比をＣＶＴ挙動検出部２３により検出して、推定されたミッション回転数比と比較する。これにより、ＣＶＴ２１の挙動が正常であるか、異常であるかを判定することができる。なお、ＣＶＴ２１に関しては、目標変速比を、ＣＶＴ２１の目標とすべき挙動を示す指標として、そのまま用いても良い。

なお、上述した例では、駆動力制御部６５の制御対象機器として、エンジン１１、ＣＶＴ２１、及びＭＧ３２を例示したが、さらに、クラッチや電池５１なども制御対象機器として、その目標挙動（作動状態や充電状態など）を推定するようにしても良い。クラッチの作動状態や、電池５１の充電状態などによって車両の挙動が、目標挙動からずれる場合があるためである。

クラッチを制御対象機器とする場合には、その挙動を示すパラメータとしてクラッチのすべり量を用いることができる。また、電池５１に関しては、その挙動を示すパラメータとして、ＳＯＣ（State of Charge）やＳＯＨ（State of Health）を用いることができる。電池になんらかの異常が生じた場合、ＳＯＣやＳＯＨの変化として現れるためである。

また、上述した例では、複数の制御対象機器の挙動を推定するものについて説明したが、上述した複数の制御対象機器の中で、少なくとも１つの制御対象機器の挙動を推定するものであっても良い。

そして、制御対象機器推定部６７は、車両挙動推定部６６により車両の目標とする挙動と車両の実際の挙動との間にずれが生じていると判定され、かつ制御対象機器の推定した挙動と、実際の挙動との間にずれが生じていると判定した場合に、フェールセーフ、リンプホーム、制御対象機器に対する制御量の補正などの処置を行なう。これにより、制御対象機器になんらかの異常が生じたり、過渡的な挙動が生じたりした場合であっても、車両の実際の挙動を目標とする挙動に近づけることができる。

このように、本実施形態では、各制御対象機器の挙動を推定する制御対象機器推定部６７を、各制御対象機器を制御するための各々のＥＣＵ１０，２０，３０、…ではなく、それら各々のＥＣＵに対して、各制御対象機器の制御量を算出して出力するＨＶＥＣＵ６０に設けている。そして、このＨＶＥＣＵ６０には、各制御対象機器の実際の挙動を示すセンサ信号が入力されている。従って、ＨＶＥＣＵ６０において、各制御対象機器の推定挙動と実際の挙動とにずれが生じているか否か、すなわち、各制御対象機器の挙動を把握することが可能になっている。従って、ＨＶＥＣＵ６０は、把握した各制御対象機器の挙動などに基づき、必要に応じて、複数の機器に対する制御量を変更等することにより、車両が安定して目標挙動を維持できるように車両挙動を制御することができる。

エンジン制御部１２は、エンジン回転数などの情報に基づき、エンジン１１が目標エンジントルクを発生するように、スロットルバルブ開度や燃料供給量などを調節してエンジン１１の運転状態を制御する。ＭＧ制御部３３は、ＭＧ３２の回転数や回転位置などの情報に基づき、ＭＧ３２が目標ＭＧトルクを発生するように、ＭＧ３２の動作状態を制御するための駆動信号をＩＧＢＴドライブ回路（インバータ回路）３１に出力する。ＣＶＴ制御部２２は、エンジン１１及びＭＧ３２によって発生された駆動トルクが駆動輪に適切に伝達されるように、ＣＶＴ２１の変速比を目標変速比に制御する。

また、制動力制御部７２は、目標制動トルクを実現するべく、ブレーキ制御部７３に目標ブレーキ制動トルク、ＭＧ制御部３３に目標回生制動トルク、及びＣＶＴ制御部２２に目標変速比をそれぞれ与える。

ブレーキ制御部７３は、４輪の各車輪速や４輪の各ブレーキの液圧などの情報に基づき、ブレーキ装置７１が目標ブレーキ制動トルクを発生するように、ブレーキ液圧や電動モータの駆動を制御する。なお、目標ブレーキ制動トルクは、目標制動トルクに対して目標回生制動トルクだけでは不足する場合に、その不足分を補うように算出される。この場合、ＭＧ制御部３３は、ＭＧ３２が発電機（ジェネレータ）として動作するように制御し、ＭＧ３２によって発電された電気は、電池５１に充電される。

また、左右挙動調整部８２は、与えられた左右方向の目標加速度を実現すべく、ＥＰＳ制御部８３に対して、目標アシストトルクを出力する。ＥＰＳ制御部８３は、電動モータの駆動電流などの情報に基づき、ＥＰＳ８１が発生するアシストトルクが目標アシストトルクとなるようにＥＰＳ８１を制御する。この際、ＥＰＳ８１の動作を、例えば電動モータの電流や、電動モータの回転角度を検出するＥＰＳ挙動検出部８４によって検出し、ＨＶＥＣＵ６０の制御対象推定部６７に出力しても良い。

さらに、上下挙動調整部９２は、与えられた上下方向の目標加速度を実現すべく、ダンパー制御部９３に対して、各ダンパー９１の目標減衰力を出力する。ダンパー制御部９３は、その目標減衰力に従って、各ダンパー９１の減衰力を制御する。各ダンパー９１の動作を、例えばストロークの長さを検出するダンパ挙動検出部９４によって検出し、ＨＶＥＣＵ６０の制御対象推定部６７に出力しても良い。

なお、上述した各ＥＣＵにおける機能配置は単なる一例であって、各ＥＣＵへの機能の割り振りは変更可能なものである。また、例えば、エンジン１１とＣＶＴ２１を共通のＥＣＵによって制御するなど、複数のＥＣＵを、適宜、統合することも可能である。

上述したように、エンジン１１とＭＧ３２とを走行駆動源として備えるハイブリッド車両においては、例えば、ハイブリッドＥＣＵ６０が、運転者の加速要求（アクセルペダル踏込量）に従って、エンジン１１及びＭＧ３２の目標トルクを算出し、エンジン１１及びＭＧ３２を制御する各ＥＣＵ１０，３０へ出力する。すると、各ＥＣＵ１０，３０が、算出された目標トルクに従って、エンジン１１及びＭＧ３２を制御する。さらに、最終的に車両に伝達される駆動トルクは、ＣＶＴ２１、クラッチ、電池５１などによる影響を受ける。

そのため、本実施形態による車両制御装置では、車両の実際の挙動が目標とする挙動からずれている場合、上述した各制御対象機器（サブシステム）の作動状態を考慮して、適切な処置（フェールセーフ、リンプホーム、指令値の補正など）を取ることができるように、各制御対象機器の挙動を推定する制御対象機器推定部６７を設けた。以下に、本実施形態の車両制御装置において、各制御対象機器の挙動の推定結果を用いた車両制御処理を図３〜図６のフローチャートを参照しつつ説明する。なお、図３〜図６のフローチャートに示す処理は、主として、ＨＶＥＣＵ６０によって実行されるものである。また、以下では、車両挙動として、前後方向の車両挙動を目標挙動に制御する例について説明する。

図３のフローチャートにおいては、まず、ステップＳ１００で、アクセルセンサによって検出されたアクセル操作量など、各センサによる検出値を取り込む。続くステップＳ１１０では、取り込んだ各センサの検出値に基づいて、車両の前後方向及び左右方向の目標加速度（減速度）を算出する。さらに、算出した前後方向の目標加速度を実現すべく、目標駆動トルク（車軸トルク目標値）及び目標制動トルクを算出する。このように算出された目標駆動トルクは、ＨＶＥＣＵ６０の駆動力制御部６５に与えられ、目標制動トルクはブレーキＥＣＵ７０の制動力制御部７２へ与えられる。

続く、ステップＳ１２０の処理は、駆動力制御部６５に相当するもので、ステップＳ１１０にて算出された車軸トルク目標値を最も効率良く実現するために、ＭＧ３２が発生可能な最大ＭＧトルクを考慮しつつ、各制御対象機器の動作指令値（制御量）として、目標エンジントルク、目標ＭＧトルク、及び目標変速比を算出する。ステップＳ１２０で算出された目標エンジントルク、目標ＭＧトルク、及び目標変速比は、ステップＳ１３０において、エンジン制御部１２、ＭＧ制御部３３、及びＣＶＴ制御部２２にそれぞれ出力される。

次に、図４のフローチャートに示す処理について説明する。図４のフローチャートに示す処理は、主に、ＨＶＥＣＵ６０の車両挙動推定部６６において実行されるものである。

まず、ステップＳ２００において、車両の目標とすべき挙動を示す指標として、図３のフローチャートのステップＳ１１０にて算出された前後方向の目標加速度を読み出す。そして、ステップＳ２１０において、加速度センサにより、車両の実際の挙動を示す指標として、実際に車両の前後方向に発生した加速度を検出する。

ステップＳ２２０では、目標加速度と実際の加速度とを比較し、両者のずれが所定の閾値以上であるか否かを判定する。ステップＳ２２０において、ずれが所定の閾値以上であると判定された場合、ステップＳ２３０に進み、車両挙動異常履歴をセットする。一方、ずれが所定の閾値未満であると判定された場合には、車両挙動異常履歴をクリアする。

次に、図５のフローチャートに示す処理について説明する。図５のフローチャートに示す処理は、主に、ＨＶＥＣＵ６０の制御対象機器推定部６７において実行されるものである。

まず、ステップＳ３００において、エンジンモデル等の制御対象機器モデルと、図３のフローチャートのステップＳ１２０にて算出された制御量とに基づいて、当該制御対象機器の挙動を推定する。具体的には、各制御対象機器のモデルに制御量を入力することにより、各制御対象機器が、それぞれの目標とする制御量に従って作動したときの挙動（目標挙動）を推定する。この挙動推定のために用いられる指標は、上述したように、各制御対象機器ごとに予め定められている。

続くステップＳ３１０では、各制御対象機器の実際の挙動を示す指標（エンジン回転数、モータ回転数、ミッション回転数比など）を所定のセンサによって検出する。そして、ステップＳ３２０において、各制御対象機器の目標挙動を示す指標と、実際の挙動を示す指標とを比較して、両者のずれが所定の閾値以上であるか否かを判定する。ステップＳ３２０において、ずれが所定の閾値以上であると判定された場合、ステップＳ３３０に進み、制御対象機器異常履歴をセットする。一方、ずれが所定の閾値未満であると判定された場合には、制御対象機器異常履歴をクリアする。

次に、図６のフローチャートに示す処理について説明する。図６のフローチャートに示す処理は、主に、ＨＶＥＣＵ６０の制御対象機器推定部６７において実行されるものである。

まず、ステップＳ４００において、車両挙動異常履歴がセットされているか否かにより、車両の挙動が異常であるか否かを判定する。この判定処理において、車両挙動は異常と判定された場合には、ステップＳ４１０の処理に進み、車両挙動は正常と判定された場合には、図６のフローチャートに示す処理を終了する。

ステップＳ４１０では、制御対象機器異常履歴がセットされているか否かにより、各制御対象機器の挙動が異常であるか否かを判定する。この判定処理において、制御対象機器は異常と判定された場合には、ステップＳ４２０の処理に進み、制御対象機器は正常と判定された場合には、ステップＳ４４０の処理に進む。なお、ステップＳ４１０の判定処理においては、例えば所定時間、制御対象機器が異常である状態が継続したとき、制御対象機器は異常である旨の判定を行い、それまでは制御対象機器は正常であると判定するようにしても良い。これにより、なんらかの原因で一時的に動作が不調となったような場合まで、制御対象機器異常と判定することを抑制することができる。

ステップＳ４２０では、異常と判定された制御対象機器の作動を停止させる。例えば、ＭＧ３２に異常が生じている場合には、ＭＧ３２の動作を停止させる。この場合、車両は、エンジン１１のみを駆動源として走行することになる。ただし、動作を停止させることが不可能な制御対象機器については（例えば、クラッチやＣＶＴなど）、そのまま動作を継続させる。しかし、何らかの異常が生じていることは事実であるため、その作動に一定の制限（例えばＣＶＴ２１の変速比を固定するなど）を設けるようにしても良い。

続くステップＳ４３０では、制御対象機器に異常が生じているため、リンプホーム（縮退運転）処理を実行する。このリンプホーム処理では、異常が生じている制御対象機器（例えば、ＭＧ３２）が担うべき作動（例えば、ＭＧトルクの発生）を、他の制御対象機器（例えば、エンジン１１）に肩代わりさせる指示を駆動力制御部６５に出力する。例えば、ＭＧ３２の挙動に異常が生じた場合には、ＭＧ３２が発生すべきであったＭＧトルク分だけ増加したトルクを、エンジン１１によって発生させるよう、駆動力制御部６５に指示する。逆に、エンジン１１に異常が生じた場合には、エンジン１１が発生すべきであったエンジントルク分だけ増加したトルクをＭＧ３２によって発生させるように指示する。このようなリンプホーム処理を行なうことにより、１つの制御対象機器に異常が生じても、車両の挙動を狙い通りに制御することが可能になる。

さらに、例えば、クラッチに異常が生じて、クラッチのすべり量が目標とするすべり量よりも多くなった場合、エンジン等の回転の伝達にロスが生じた状態となる。このような場合、リンプホーム処理において、その伝達ロスの分だけ、エンジン等のトルクを高めることにより、車両の挙動を狙いとする挙動に近づけることができる。同様に、ＣＶＴ２１に異常が生じた場合にも、エンジン１１やＭＧ３２の作動状態を変化させることにより、車両の挙動を狙いとする挙動に近づけることが可能である。

一方、ステップＳ４４０の処理が実行されるとき、車両の挙動が異常であるにも係らず、制御対象機器に異常が生じていない状態である。この場合、制御対象機器において、異常とは判断されない程度の挙動のずれが生じていると考えられるので、その挙動のずれを解消するように制御量を補正し、制御対象機器の作動状態を調整する。これにより、車両の挙動を目標挙動に近づけることが可能になる。なお、制御対象機器の異常を判定するための第１の閾値とは別に、異常ではないが、制御量の補正が必要となるずれの発生を判定するための第２の閾値を設定し、その第２の閾値以上のずれが生じていることを条件として、制御量の補正を行なうようにしても良い。

例えば、ハイブリッド車両において、エンジン等の機器の過渡的な応答遅れが生じているような場合、車両挙動が目標挙動を維持するように、他の機器が応答遅れを補うように目標挙動を修正してもよい。具体的には、エンジン１１の回転数が予定している回転数に僅かに達していない場合、エンジン回転数の上昇を促進することができるように、発電機等のエンジン補機の出力を調整して、エンジン負荷を低下させるようにしても良い。また、エンジンの回転数を上昇させるように、エンジン自体の制御量を補正しても良い。これにより、エンジンの挙動が目標挙動に復帰しやすくなり、その結果、車両の挙動を目標とする挙動に維持することができる。

なお、上述した車両の挙動制御は、車両の前後方向の挙動に関してのみでなく、左右方向の挙動制御や、上下方向の挙動制御にも適用することが可能である。例えば、車両の左右方向の挙動制御に適用する場合、ＥＰＳ８１の動作に異常が生じて、実際の車両の左右方向の挙動が目標挙動からずれたと判定された場合には、左右挙動調整部８２からブレーキ制御部７３に対して、そのずれを小さくするように、各車輪毎の目標制動トルクを与える。つまり、車両の左右輪間で、制動トルクに差を設けることにより、車両を左右方向に旋回させることが可能であり、これを利用して、車両の左右方向の挙動を、目標挙動に近づけることができる。また、車両の上下方向の挙動制御に適用する場合には、ダンパー９１の動作に異常が生じて、実際の車両の左右方向の挙動が目標挙動からずれたと判定された場合に、例えば４輪駆動車であれば、４輪各輪の駆動力に差を設けたり、前後の車軸に異なる駆動源が接続されている場合には、前後車軸の駆動力に差を設けたり、あるいは、各車輪の制動力に差を設けることにより、車両の上下方向の挙動を目標挙動に近づけることができる。

以上、説明したように、本実施形態による車両制御装置では、車両の挙動のみではなく、車両の挙動を制御するための制御対象機器の挙動も推定している。このため、車両の挙動に異常が生じた場合に、いずれの制御対象機器が原因であるかを容易に特定することができる。その結果、その異常である制御対象機器の動作を停止させたり、その制御対象機器の動作を、他の制御対象機器に肩代わりさせたり、あるいは、異常が軽度である場合には、制御対象機器の制御量を補正したりするなど、適切な処置を取ることができる。

上述した実施形態は、本発明の好ましい実施形態であるが、本発明は、上述した実施形態になんら制限されることなく、本願発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形することが可能である。

例えば、上述した実施形態では、車両挙動推定部６６及び制御対象機器推定部６７をともにＨＶＥＣＵ６０に設けていたが、制御対象機器推定部６７は、例えば、各制御対象機器を制御する個別のＥＣＵに設けても良い。ただし、ＨＶＥＣＵ６０の駆動力制御部６５によって各制御対象機器の動作の協調が図られているので、車両挙動推定部６６及び制御対象機器推定部６７をともにＨＶＥＣＵ６０に設けている場合、その協調動作の変更を指示することが容易であるとのメリットがある。

また、上述した実施形態では、各制御対象機器の挙動を推定する周期について言及しなかったが、その推定周期は、各制御対象機器に対して一律であっても良いし、挙動を推定する制御対象機器の作動応答性に応じて、個々に推定周期を設定しても良い。例えば、制御対象機器の作動応答性として、ＭＧ３２の作動応答性は、エンジン１１の作動応答性よりも高い。従って、複数の制御対象機器として、ＭＧ３２及びエンジン１１の挙動の推定を行う場合、ＭＧ３２の挙動を推定する推定周期は相対的に短い周期に設定する一方、エンジン１１の挙動を推定する推定周期は相対的に長い周期に設定する。このようにすることで、各制御対象機器の挙動の推定を適切な周期で行なうことができ、挙動推定のため、演算負荷が増大したり、メモリの使用量の増加を招いたりすることを抑制することができる。

また、挙動を推定する制御対象機器の制御応答性に応じて、当該制御対象機器の挙動を推定する際の精度を設定し、その設定した推定精度により機器の挙動を推定するようにしても良い。この推定精度とは、具体的には、制御対象機器の挙動を示す指標を、どの程度のビット数のデジタル値として表すかを示すものである。一般的に、制御応答性が高いほど、挙動を推定する際の精度として、高い推定精度が求められる。従って、制御応答性に応じて推定精度を設定、すなわち指標を表すデジタル値のデータ数を設定することにより、上述した推定周期を個別に設定する場合と同様に、挙動推定のため、演算負荷が増大したり、メモリの使用量の増加を招いたりすることを抑制できる。

１０ エンジンＥＣＵ
１１ エンジン
２０ 無段変速機ＥＣＵ
２１ 無段変速機
３０ モータジェネレータＥＣＵ
３２ モータジェネレータ
４０ エネルギー管理ＥＣＵ
５０ 電池ＥＣＵ
５１ 電池
６０ ハイブリッドＥＣＵ
７０ ブレーキＥＣＵ
７１ ブレーキ装置
８０ 電動パワーステアリングＥＣＵ
８１ 電動パワーステアリング装置

Claims (7)

1. 車両の走行駆動源として、エンジンと電動モータとを有するハイブリッド車両に適用される車両制御装置であって、
   車両の挙動に関する目標値を算出する目標値算出手段と、
   前記目標値算出手段によって算出された目標値に従って、前記エンジンの目標エンジントルク及び前記電動モータの目標モータトルクを定める制御部と、前記目標エンジントルクを発生するように前記エンジンを作動させるエンジン制御部と、前記目標モータトルクを発生するように前記電動モータを作動させる電動モータ制御部と、を含み、前記車両の挙動を制御する制御手段と、
   前記車両の実際の挙動に関連する物理量を検出する第１物理量検出手段と、
   前記目標値算出手段によって算出された車両の挙動に関する目標値と、前記第１物理量検出手段によって検出された前記車両の実際の挙動に関連する物理量とに基づいて、前記車両の目標とする挙動と前記車両の実際の挙動との間にずれが生じているか否かを判定する第１判定手段と、
   前記制御手段により、前記目標エンジントルク及び前記目標モータトルクを発生するように前記エンジン及び前記電動モータが作動されたときに、前記エンジン及び前記電動モータの少なくとも１つについて、生ずべき挙動を推定する挙動推定手段と、
   前記挙動推定手段によって挙動が推定される前記エンジン及び前記電動モータの少なくとも１つに関して、実際の挙動に関連する物理量を検出する第２物理量検出手段と、
   前記挙動推定手段によって推定された挙動と、前記第２物理量検出手段によって検出された実際の挙動に関連する物理量とに基づいて、推定された挙動と、実際の挙動との間にずれが生じているか否かを判定する第２判定手段と、を備え、
   前記制御手段は、前記第１判定手段により、前記車両の目標とする挙動と前記車両の実際の挙動との間にずれが生じていると判定され、かつ前記第２判定手段により、推定された挙動と実際の挙動との間にずれが生じていると判定された場合に、前記エンジン及び前記電動モータの少なくとも１つの挙動のずれの大きさに応じて、前記エンジン及び電動モータの少なくとも１つの作動内容を変更して、車両の実際の挙動を目標挙動に近づけることを特徴とする車両制御装置。
2. 前記制御手段は、前記目標値算出手段によって算出された目標値に基づき、前記エンジン及び前記電動モータに対する動作指令値をそれぞれ出力する前記制御部としての第１の制御ユニットと、前記第１の制御ユニットとは別個に設けられ、前記第１の制御ユニットから出力された動作指令値に従って、前記エンジンの作動状態を制御する前記エンジン制御部としての第２の制御ユニット、及び、前記電動モータの作動状態を制御する前記電動モータ制御部としての第３の制御ユニットとからなり、
   前記挙動推定手段及び第２判定手段は、前記第１の制御ユニットに設けられ、かつ前記第２物理量検出手段によって検出される物理量は、当該第１の制御ユニットに入力されることを特徴とする請求項１に記載の車両制御装置。
3. 前記制御手段は、前記第２判定手段において、推定された挙動と実際の挙動との間に生じたずれの大きさが所定の閾値以上であり、異常状態に該当すると判定された場合に、挙動にずれが生じた前記エンジン及び前記電動モータの一方の作動を、他方に肩代わりさせるように、前記エンジン及び前記電動モータの作動内容を変更することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車両制御装置。
4. 前記制御手段は、前記第２判定手段により、推定された挙動と実際の挙動との間にずれが生じた場合であっても、そのずれの大きさが前記所定の閾値未満であるときには、その挙動のずれが小さくなるように作動状態の調整を行うことを特徴とする請求項３に記載の車両制御装置。
5. 前記制御手段は、挙動にずれが生じた前記エンジン及び前記電動モータの一方の作動を、他方に肩代わりさせるとき、その挙動にずれが生じた前記エンジン及び前記電動モータの一方の作動を停止させることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の車両制御装置。
6. 前記挙動推定手段は、挙動を推定する前記エンジン及び前記電動モータの少なくとも１つの作動応答性に応じて、挙動を推定する推定周期を設定し、その推定周期毎に挙動を推定することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の車両制御装置。
7. 前記挙動推定手段は、挙動を推定する前記エンジン及び前記電動モータの少なくとも１つの制御応答性に応じて、挙動を推定する際の精度を設定し、その設定した推定精度により挙動を推定することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の車両制御装置。

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