JP6398837B2 - 制御システム - Google Patents

Description

本発明は、複数の車載機器を連携して制御するための制御システムに関する。

例えば、特許文献１には、車両構成が変更される場合に、車両モードに応じた制御手段による制御対象に対する挙動制御の変更が容易な車両制御装置について記載されている。

この特許文献１の車両制御装置は、車両モード毎に、機能ドメインＥＣＵ及びサブドメインＥＣＵが制御対象に対して実行する挙動制御を、車両構成に応じてモード情報として記憶している。そして、車両制御装置は、車両が置かれた車両環境に基づき設定される車両モードに応じて、記憶しているモード情報に基づき、各機能ドメインＥＣＵ及び各サブドメインＥＣＵが制御対象に対して実行する挙動制御を管理する。

特開２０１０‐２４１２９８号公報

上述したように、特許文献１では、各機能ドメインＥＣＵ及び各サブドメインの上位に位置する車両制御装置が、車両モード毎に、各機能ドメインＥＣＵ及び各サブドメインＥＣＵが制御対象に対して実行する挙動制御を一元的にモード情報として記憶している。

しかしながら、このように、車両制御装置によって、各機能ドメインＥＣＵ及び各サブドメインＥＣＵをも含めたモード情報の一元的管理を行うと、記憶するモード情報が大規模となり、車両構成に応じてモード情報を変更する場合にも、多大な工数が必要になってしまう。また、車両制御装置におけるモード情報によって、各機能ドメインＥＣＵ及び各サブドメインＥＣＵが制御対象に対して実行する挙動制御を管理するようにした場合、制御対象の状況や、外部要因から見て、必ずしも好ましくない挙動制御を行ってしまう可能性も否定できない。

本発明は、上述した点に鑑みてなされたものであり、さらに車両構成の変更に容易に対応可能な制御システムを提供することを第１の目的とする。さらに、好ましくない挙動制御が行われることを効果的に防止することが可能な制御システムを提供することを第２の目的とする。

上記第１の目的を達成するために、本発明による制御システム（１０）は、複数の車載機器（３０〜３５）を連携して制御するためのものであって、
複数の車載機器を、各車載機器の役割に応じて複数のドメインに区分し、それらドメイン毎に、対応するドメインに属する車載機器の制御を統括するドメイン制御部（２１〜２３）と、
ドメイン制御部からの指令に基づき、車載機器を制御する機器制御部（２４〜２９）と、を備え、
ドメイン制御部は、
ドメインに属する車載機器により構成されるシステムの制御指針として予め複数の制御指針が定められ、その複数の制御指針の中から１つの制御指針を選択して、システムの制御指針を設定する制御指針設定部（２１ａ〜２３ａ）と、
システムの制御指針毎に、選択可能なシステムの制御モードとして複数のシステム制御モードが定められており、制御指針設定部により設定された制御指針の下で選択可能な複数のシステム制御モードの中から、１つのシステム制御モードを選択して、システムの制御モードを設定するシステム制御モード設定部（２１ｃ〜２３ｃ）と、を備える。

本発明に係る制御システムは、上述したように、ドメイン制御部に、そのドメインに属する車載機器により構成されるシステムの制御指針や制御モードなどの状態管理を行うための構成を設けている。このため、車載機器を削除したり、追加したりして、車載機器構成（車両構成）を変更する場合であっても、制御内容の改変等の影響が及ぶのは、主として、その車載機器が属するドメインの範囲に留めることができる。従って、車載機器構成が相違する場合でも、従来よりも容易に本発明の制御システムを適用可能となる。

また、第２の目的を達成するために、本発明による制御システム（１０）では、上述したドメイン制御部が、制御指針及びシステム制御モードの少なくとも一方に関して、その設定に対して制約条件を課し、制約条件に該当するか否かにより、設定を禁止もしくは許可する制約条件部（２１ｂ〜２３ｂ）を備える。

ドメイン制御部は、システムの状態管理として、まず、システムの制御指針を設定し、その設定された制御指針の下でシステムの制御モードを設定する。その際、制約条件部は、制御指針及びシステム制御モードの少なくとも一方に関して、その設定に対して制約条件を課し、制約条件に該当するか否かにより、設定を禁止もしくは許可する。このため、制御対象となる車載機器の状況や、他のシステム構成の状況などの要因に基づいて制約条件を定めることにより、車載機器の状況や外部要因から見て好ましくない制御指針や制御モードの設定を効果的に防止することが可能となる。

上記括弧内の参照番号は、本発明の理解を容易にすべく、後述する実施形態における具体的な構成との対応関係の一例を示すものにすぎず、なんら本発明の範囲を制限することを意図したものではない。

また、上述した特徴以外の、特許請求の範囲の各請求項に記載した技術的特徴に関しては、後述する実施形態の説明及び添付図面から明らかになる。

ハイブリッド車両における車載機器を制御対象とした場合において、第１実施形態における制御システムが有する各種機能の一例を機能ブロックにより示した図である。 各ドメイン制御部の内部論理構造を示した図である。 エネルギードメイン制御部の指針層、制約層、システム動作層、及び機器挙動層における状態設定を説明するための図である。 各ドメイン制御部の指針層における状態設定及びその調停処理について説明するための図である。 第２実施形態における制御システムの統合制御部、ドメイン制御部、機器制御部、及びＥＣＵが階層化された様子を示す図である。 統合制御部の指針層、制約層、及びシステム動作層のそれぞれの状態設定の一例を示した図である。 エネルギードメイン制御部の指針層、制約層、システム動作層、及び機器挙動層のそれぞれの状態設定の一例を示している。 ＭＧ制御部の指針層、制約層、システム動作層、及び機器挙動層のそれぞれの状態設定の一例を示した図である。 ＥＣＵの制約層、システム動作層、及び機器挙動層のそれぞれの状態設定の一例を示した図である。 制御システムの統合制御部、エネルギードメイン制御部、ＭＧ制御部、及びＥＣＵ４０の各層にて設定され得る状態の一例を示した図である。 運転者が先行車両への追従の応答性を選択するスイッチを切り換えた場合に、ドメイン制御部の制御指針や制約条件が変化する様子を示した図である。 統合制御部とエネルギードメイン制御部との各層における状態が設定される時間的な関係を説明するための図である。 エンジンの暖気が必要な状態から、エンジンの暖気が不要な状態に変化した場合において、ＭＧ制御部及びＥＣＵの層の状態が変化する様子を示した図である。 いずれかの層における状態が変化した場合に、その下位の層や他の制御部の各層の状態の設定を見直すための処理を示すフローチャートである。 図１４のフローチャートにおける状態変更処理の詳細を示すフローチャートである。 変形例について説明するための図である。

（第１実施形態）
本発明に係る制御システムの第１実施形態を、図面を参照しつつ説明する。以下に説明する実施形態では、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搭載される各種の車載機器に対して、本発明による制御システムを適用した例について説明する。しかしながら、本発明による制御システムは、ハイブリッド車両における車載機器の制御に適用されるばかりでなく、エンジンのみを有する通常の車両や、電動モータのみを有する電動車両の各種の車載機器の制御に適用されても良い。

図１は、上述したハイブリッド車両における車載装置の制御システム１０が有する各種機能の一例を機能ブロック図として表したものである。ただし、図１には、制御システム１０が有する機能の全てが示されている訳ではない。これは、説明の便宜のため、図１には、本実施形態に係る制御システム１０の特徴を説明するために必要な構成の一例しか示していないためである。

図１において、制御システム１０は、車載機器としてのエンジン３０、モータジェネレータ（ＭＧ）３１、エアコン装置３２、シートヒータ３３、ブレーキ装置３４、ステアリング装置３５を制御するための機能を有する。なお、上述したように、制御システム１０は、さらに、トランスミッション、サスペンション、車載高圧バッテリ、車室内照明などの車載機器を制御するための機能を有していても良い。

図１に示すように、制御システム１０は、各種の車載機器３０〜３５を制御するための機能が予め複数の論理ブロック（機能ブロック）２０〜２９に区分けされ、それら複数の論理ブロック２０〜２９間の連結関係を規定することによって構成されている。すなわち、制御システム１０における各種の車載機器３０〜３５を制御するための論理構造が、論理ブロック２０〜２９と、それら論理ブロック２０〜２９間の連結関係によって規定されている。そして、制御システム１０は、複数の論理ブロック２０〜２９が、規定された連結関係に従って連携して動作することにより、各種の車載機器３０〜３５を制御する。

本実施形態に係る制御システム１０においては、各車載機器３０〜３５の役割に応じて、各車載機器３０〜３５を複数のドメインに区分し、それらドメイン毎に、対応するドメインに属する車載機器３０〜３５の制御を統括するドメイン制御部が設けられている。このドメイン制御部は、少なくとも１つの論理ブロックから構成される。

具体的には、図１に示す例では、エンジン３０及びＭＧ３１が、車両を加速させたり、減速させたり、あるいは速度を一定に保つための動力を車両に作用させる役割を担うため、それらの車載機器の制御を統括するドメイン制御部として、エネルギードメイン制御部２１が設けられている。また、車室内の空調を行うエアコン装置３２やシートヒータ３３などの車室内の環境を調節する役割を担う車載機器の制御を統括するドメイン制御部として、ボデードメイン制御部２２が設けられている。さらに、ブレーキ装置３４やステアリング装置３５など、車両の挙動の安定化や車両の進行方向を決定する役割を担う車載機器の制御を統括するドメイン制御部として運動ドメイン制御部２３が設けられている。

さらに、制御システム１０は、上記の各ドメイン制御部２１〜２３による制御を連携、協調させるための統合制御部２０を備えている。この統合制御部２０は、各ドメイン制御部２１〜２３において設定される制御指針に関する最終決定権を有する。各ドメイン制御部２１〜２３は、それぞれのドメインに属する車載機器の状態や、車両の運転者の意思に基づいて、各ドメインに属する車載機器から構成されるシステムの制御方針である制御指針を決定する。そして、各ドメイン制御部２１〜２３にて決定された制御指針の組み合わせが好ましくなく、整合しないものである場合、原則として、各ドメイン制御部２１〜２３間で調停を図る。しかしながら、各ドメイン制御部２１〜２３での調停ができない場合には、統合制御部２０が、各ドメイン制御部２１〜２３の最終的な制御指針を決定する。この点に関しては、後に、具体的な事例に基づいて詳しく説明する。

また、本実施形態に係る制御システム１０では、図１に示すように、各ドメイン制御部２１〜２３の下に、対応するドメイン制御部２１〜２３からの指令に従い、各車載機器３０〜３５の動作状態を制御する機器制御部２４〜２９が設けられている。例えば、図１に示す例では、エネルギードメイン制御部２１の下に、エンジン３０を制御するエンジン制御部（ＥＭＳ制御部）２４及びＭＧ３２を制御するＭＧ制御部２５が設けられている。また、ボデードメイン制御部２２の下に、エアコン装置３２を制御するエアコン制御部２６及びシートヒータ３３を制御するシートヒータ制御部２７が設けられている。さらに、運動ドメイン制御部２３の下に、ブレーキ装置３４を制御するブレーキ制御部２８及びステアリング装置３５を制御するステアリング制御部２９が設けられている。

なお、制御システム１０は、実際には、各論理ブロック２０〜２９を、プログラムやデータベースとして、電子制御装置（ＥＣＵ）に実装することにより具現化される。この際、論理ブロック２０〜２９間の連結関係（上下関係）が維持できる限り、各論理ブロック２０〜２９を実装する電子制御装置の数は任意である。例えば、すべての論理ブロック２０〜２９を１つの電子制御装置に実装しても良いし、各論理ブロック２０〜２９を、それぞれ別個の電子制御装置に実装しても良い。

次に、図１に論理ブロック２０〜２９として例示した、制御システム１０が有する各種の機能について詳しく説明する。

制御システム１０には、各論理ブロック２０〜２９が与えられた機能を発揮するために必要な各種の情報が入力される。例えば、図示しない各種のセンサによって、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各種の操作部（アクセルペダル、ブレーキペダル、シフトレバー、ステアリングホイールなど）の操作が検出され、その操作検出信号が制御システム１０に入力される。また、車両の走行状態（例えば、速度、加速度など）や、各種の車載機器の動作状態（例えば、エンジン回転数、モータ回転数、ブレーキ油圧、操舵角など）を検出するセンサからの動作検出信号も、制御システム１０に入力される。

その他にも、スポーツモード、エコモード、ノーマルモードから車両の走行モードを選択するためのスイッチからの信号や、エアコン装置３２などの車載機器を操作するためのスイッチからの信号も、制御システム１０に入力される。

さらに、本実施形態による制御システム１０は、例えばアダプティブクルーズコントロールや、レーンキープアシストコントロールなどの半自動運転や、車両の周囲の状況をカメラ等により認識し、交通規制の遵守及び障害物の回避などを行いつつ、目的地に到達する完全自動運転を行うことが可能なものである。そのため、自動運転と手動運転との選択スイッチが設けられており。その選択スイッチからの信号も制御システム１０に入力される。

上述した各種の信号は、制御システム１０の統合制御部２０や各ドメイン制御部２１〜２３に与えられる。例えば、エネルギードメイン制御部２１には、アクセルペダル及びシフトレバーの操作検出信号の他、エンジン３０やＭＧ３１の動作状態を検出する動作検出信号が与えられる。そして、エネルギードメイン制御部２１は、それら操作検出信号及び動作検出信号に基づいて、車両を加速させたり、車速を維持させたりするための、車両全体としての必要駆動トルクを算出する。そして、エネルギードメイン制御部２１は、車両全体の必要駆動トルクからエンジン３０及びＭＧ３１が分担すべき駆動トルクを算出して、ＥＭＳ制御部２４及びＭＧ制御部２５に出力する。また、エネルギードメイン制御部２１は、車両の減速時等において、ＭＧ３１が発生すべき回生電力量を定め、ＭＧ制御部２５に出力する。この際、エネルギードメイン制御部２１は、ＭＧ３１による回生ブレーキでは、必要な制動トルクが得られない場合、その不足する制動トルクの発生を運動ドメイン制御部２３に指示する。すると、運動ドメイン制御部２３は、ブレーキ制御部２８を介してブレーキ装置３４を作動させ、不足制動トルクを発生させる。

ＥＭＳ制御部２４は、エネルギードメイン制御部２１から出力された目標エンジントルクを達成するために必要な制御信号をエンジン３０に出力する。より詳細には、ＥＭＳ制御部２４は、エンジン３０の運転状態を検出する各種のセンサ（回転数、温度、空気流量等）からのセンサ信号を入力する。そして、センサ信号から把握されるエンジンの運転状態から現状の発生トルクを算出する。そして、ＥＭＳ制御部２４は、目標エンジントルクとの差分のトルクを増減するためのエンジン運転状態を算出する。そして、算出したエンジン運転状態を達成するための燃料噴射量と燃料噴射時期、及び点火時期を算出し、これらに応じた噴射制御信号及び点火制御信号を出力する。

ＭＧ制御部２５も、エネルギードメイン制御部２１から出力された目標ＭＧトルクを実現するための制御信号をＭＧ３１に出力する。例えば、ＭＧ制御部２５は、ＭＧ３１が発生する駆動トルクによりエンジントルクをアシストする場合、ＭＧ３１が目標ＭＧトルクを発生するように、例えばベクトル制御によりＭＧ３１の各ステータコイルへの通電電流を制御する。また、ＭＧ制御部２５は、回生ブレーキ時には、エネルギードメイン制御部２１において定められた回生電力量が得られるように、ＭＧ３１のインバータを制御する。

ボデードメイン制御部２２には、車両のメインスイッチ信号、エアコン装置３２の操作信号、シートヒータ３３の操作信号、乗員検出信号の他、車室内外の温度検出信号、日射量の検出信号、シートの温度検出信号などが与えられる。そして、車両に乗員が乗車しており、エアコン装置３２やシートヒータ３３などの操作信号が検出された場合には、その操作信号や各種の検出信号に基づいて、車室内環境を、車両の乗員によって指示された環境に一致させるべく、エアコン装置３２やシートヒータ３３などを制御するための制御信号を生成し、エアコン制御部２６及びシートヒータ制御部２７に出力する。

エアコン制御部２６は、ボデードメイン制御部２２からの制御信号に従って、エアコン装置３２のファンの回転数や、エアミックスドアの開度を制御することにより、車室内の温度や湿度を制御する。また、シートヒータ制御部２７は、ボデードメイン制御部２２からの制御信号に従って、シートに内蔵されたヒータへの通電電流を制御することによりシート温度を制御する。

また、運動ドメイン制御部２３には、自動運転と手動運転との選択スイッチからの信号の他、車両の周囲の状況を検出するための検出信号などが与えられる。そして、運動ドメイン制御部２３は、自動運転が選択された場合、検出された車両周囲の状況に応じて、速度の調節や、進行方向の制御を行うべく、ブレーキ制御部２８及びステアリング制御部２９に制御信号を出力する。さらに、運動ドメイン制御部２３は、速度の調節を行う場合には、その速度調節に関する情報をエネルギードメイン制御部２１にも与えることにより、車両に発生する駆動力の調節を指示する。このようにして、運動ドメイン制御部２３は、必要に応じて、ブレーキ制御と、エンジン制御及びモータ制御を連携させる。また、運動ドメイン制御部２３は、手動運転が選択された場合、原則として、車両の運転操作に従って、操舵や制動が行われるように、ブレーキ制御部２８及びステアリング制御部２９に制御信号を出力する。

ブレーキ制御部２８は、運動ドメイン制御部２３から出力された制御信号に従い、ブレーキ装置３４の動作を制御する。また、ステアリング制御部２９も、運動ドメイン制御部２３から出力された制御信号に従い、ステアリング装置３５の動作を制御する。

ここで、エネルギードメイン制御部２１を代表例として、各ドメイン制御部２１〜２３の内部論理構造について説明する。なお、各ドメイン制御部２１〜２３は、同様の内部論理構造を有している。

各ドメイン制御部２１〜２３は、図２に示すように、指針層２１ａ〜２３ａ、制約層２１ｂ〜２３ｂ，システム動作層２１ｃ〜２３ｃ、及び機器挙動層２１ｄ〜２３ｄからなる４層の階層構造を有している。指針層２１ａ〜２３ａは、該当するドメインに属する車載機器により構成されるシステムの制御指針として予め複数の制御指針が定められており、その複数の制御指針の中から１つの制御指針を選択して、システムの制御指針を設定する。

例えば、エネルギードメイン制御部２１の指針層２１ａにおいては、図３に示すように、「ＳＯＣ変動抑制」、「燃費優先」、「短時間最適」の３つの制御指針が定められている。「ＳＯＣ変動抑制」とは、ＭＧ３１に対して電源を供給する高圧バッテリ（図示せず）のＳＯＣ（State Of Charge）の変動を極力抑えることを優先する制御指針である。これにより、高圧バッテリの寿命を保つことが可能となる。「燃費優先」とは、車両が目的地に達するまでの車両の走行予定経路の路面勾配を地図データに基づいて把握し、例えば、下り坂に差し掛かる前までに、ＳＯＣを下限付近まで低下させ、下り坂にて電力回生によりＳＯＣを回復させるなど、積極的にＭＧ３１によるアシストや電力回生などを行って、エンジン３０による燃料消費を抑制する制御指針である。「短時間最適」とは、例えば信号間などにおいて、車両が発進してから停止するまでを基準単位として、ＭＧ３１の発生トルクによる発進、車両の加速時におけるエンジン３０とＭＧ３１との連携（ＭＧ３１によるアシスト）、減速時のＭＧ３１による電力回生といった、所定のアシスト／回生パターンで車両を走行させる制御指針である。なお、制御指針は、これら例示の制御指針に限られるものではなく、別の制御指針を追加したり、別の制御指針で置き換えたりすることも可能である。

エネルギードメイン制御部２１の指針層２１ａでは、上記の制御指針の中から、例えば、目的地設定の有無、及び高圧バッテリの状態などに基づいて、いずれかの制御指針を選択する。なお、高圧バッテリの状態は、環境温度、ＳＯＣ、ＳＯＨ（State Of Health）、高圧バッテリの使用時間などから検出することができる。

例えば、指針層２１ａは、高圧バッテリの性能が低下する極低温時や、高圧バッテリの劣化が進行している場合には、制御指針として「ＳＯＣ変動抑制」を選択する。また、高圧バッテリの劣化の兆候が見られない場合であって、車両の目的地が設定されている場合には、「燃費優先」を選択する。一方、車両の目的地が設定されていない場合には、「短時間最適」を選択する。

制約層２１ｂは、下位層となるシステム動作層２１ｃ及び／又は機器挙動層２１ｄにおける、システム制御モード及び／又は車載機器の制御モードの設定に対して制約条件を課すものである。

例えば、エネルギードメイン制御部２１の制約層２１ｂは、制御指針として「燃費優先」が選択された場合に、「充放電可能」、「充電のみ」、「放電のみ」の３つの制約条件の中から１つの制約条件を選択して設定する。例えば、「充放電可能」が選択されると、高圧バッテリとＭＧ３１間で、充電を行うことも、放電を行うこともともに許可される。すなわち、ＭＧ３１をモータとして作動させることも、ジェネレータとして作動させることもともに許可される。このため、図３の例に示すように、システム動作層２１ｃは、システム制御モードとして、「ＥＮＧ駆動」、「ＨＶ駆動」、「ＭＧ駆動」のいずれも設定可能となっている。

しかし、制約条件として「充電のみ」が選択されると、高圧バッテリからＭＧ３１への放電、すなわち、ＭＧ３１をモータとして作動させることが禁止される。この場合、システム動作層２１ｃでのシステム制御モードとして、車両の減速時以外に、「ＨＶ駆動」及び「ＭＧ駆動」に設定することが禁止される。例えば、システム動作層２１ｃにおいて、車両の減速時以外は、「ＥＮＧ駆動」だけが選択可能とされることで、「ＨＶ駆動」及び「ＭＧ駆動」への設定を禁止することができる。

また、制約条件として「充電のみ」が選択された場合、システム動作層２１ｃでの設定の禁止に代えて、もしくは加えて、機器挙動層２１ｄでの車載機器の制御モードとして、車両の減速時以外に、「ＥＮＧ作動、ＭＧ作動」及び「ＥＮＧ停止、ＭＧ作動」に設定することを禁止するようにしても良い。システム動作層２１ｃと機器挙動層２１ｄとの少なくとも一方において上述した設定を禁止することで、高圧バッテリからＭＧ３１への放電を禁止することができるためである。

一方、制約条件として「放電のみ」が選択されると、ＭＧ３１が発生した回生電力による高圧バッテリの充電、すなわち、ＭＧ３１をジェネレータとして作動させることが禁止される。この場合、システム動作層２１ｃでのシステム制御モードとして、減速時に、「ＨＶ駆動」及び「ＭＧ駆動」に設定することが禁止される。例えば、システム動作層２１ｃにおいて、車両の減速時は、「ＥＮＧ駆動」だけが選択可能とされることで、「ＨＶ駆動」及び「ＭＧ駆動」への設定を禁止することができる。

また、制約条件として「放電のみ」が選択された場合、システム動作層２１ｃでの設定の禁止に代えて、もしくは加えて、機器挙動層２１ｄでの車載機器の制御モードとして、車両の減速時に、「ＥＮＧ作動、ＭＧ作動」及び「ＥＮＧ停止、ＭＧ作動」に設定することを禁止するようにしても良い。

なお、制約層２１ｂにおいて、いずれの制約条件を課すかは、高圧バッテリのＳＯＣに基づいて決定することができる。すなわち、高圧バッテリのＳＯＣが上限値に近い場合、過充電を防止するため、「放電のみ」が選択される。高圧バッテリのＳＯＣが、上限値と下限値との中間領域に属する場合、「充放電可能」が選択される。高圧バッテリのＳＯＣが下限値に近い場合、「充電のみ」が選択される。

システム動作層２１ｃは、制御指針及び制約条件毎に、選択可能なシステムの制御モードとして複数のシステム制御モードが定められており、指針層２１ａにて設定された制御指針の下で選択可能な複数のシステム制御モードの中から、車両の走行環境や走行状態、車載機器の動作状態などに応じて、１つのシステム制御モードを選択して、システムの制御モードを設定するものである。

例えば、エネルギードメイン制御部２１の指針層２１ａにて「燃費優先」との制御指針が設定され、制約層２１ｂにおいて「充放電可能」との制約条件が設定された場合、システム動作層２１ｃは、燃費優先との制御指針に合致するように、エンジン３０とＭＧ３１とから構成されるハイブリッドシステムの制御モードを設定する。具体的には、上述したように、車両の走行予定経路の下り坂に差し掛かる前までに、「ＭＧ駆動」や「ＨＶ駆動」への設定を多用し、ＳＯＣを下限付近まで低下させる。そして、車両が下り坂の走行を開始すると、「ＭＧ駆動」の下で、ＭＧ３１に回生電力を発生させ、高圧バッテリのＳＯＣの回復を図る。

機器挙動層２１ｄは、システム動作層２１ｃにより設定されたシステム制御モードの下で選択可能な、当該システムを構成する車載機器の複数の制御モードの中から１つの車載機器制御モードを選択して設定するものである。

例えば、エネルギードメイン制御部２１の機器挙動層２１ｄは、システム制御モードとして「ＨＶ駆動」が選択された場合、「ＥＮＧ作動、ＭＧ作動」、「ＥＮＧ停止、ＭＧ作動」、「ＥＮＧ作動、ＭＧ停止」、「ＥＮＧ停止、ＭＧ停止」の中から１つの車載機器制御モードを設定する。例えば、機器挙動層２１ｄは、車両の走行予定経路における路面勾配に加え、車両の走行状態や運転者の運転操作などに応じて、適切な車載機器制御モードを選択して設定する。例えば、平坦路であっても、車両を素早く加速させるときには、「ＥＮＧ作動、ＭＧ作動」を選択し、加速が緩慢で良い場合には、「ＥＮＧ停止、ＭＧ作動」を選択する。

さらに、機器挙動層２１ｄは、設定した車載機器制御モードに従って車載機器を作動させるために、車載機器に対して実行する制御内容を定め、その制御内容に応じた制御信号を出力する。例えば、機器挙動層２１ｄは、車載機器制御モードとして「ＥＮＧ作動、ＭＧ作動」を設定した場合、車載機器に対して実行する制御内容として、エンジン３０によって発生させるトルクと、ＭＧ３１によって発生させるトルクとをそれぞれ決定する。このようにして決定されたエンジン発生トルクとＭＧ発生トルクとが、それぞれＥＭＳ制御部２４、ＭＧ制御部２５に与えられる。

ＥＭＳ制御部２４は、与えられたエンジン発生トルクに応じたトルクをエンジン３０が発生するように、エンジン３０における燃料噴射や点火を制御する。また、ＭＧ制御部２５は、与えられたＭＧ発生トルクに応じたトルクをＭＧ３１が発生するように、ＭＧ３１の各ステータコイルへの通電電流を制御する。

なお、図３では、「燃費優先」の制御指針の下で選択される制約条件、「充放電可能」との制約条件の下で選択されるシステム制御モード、及び「ＨＶ駆動」のシステム制御モードの下で選択される車載機器制御モードの一例を示した。しかし、他の制御指針が選択された場合、選択対象となる制約条件は、異なることもあるし、同じであることもある。同様に、制約条件が異なる場合であっても、選択対象となるシステム制御モードが、異なることもあるし、同じであることもある。さらに、システム制御モードが異なる場合であっても、選択対象となる車載機器制御モードが、異なることもあるし、同じであることもある。

このように、本実施形態に係る制御システム１０は、各ドメイン制御部２１〜２３に、そのドメインに属する車載機器により構成されるシステムの制御指針や制御モードなどの状態管理を行うための構成を設けている。このため、車載機器を削除したり、追加したりして、車載機器構成（車両構成）を変更する場合であっても、制御内容の改変等の影響が及ぶのは、主として、その車載機器が属するドメインの範囲に留めることができる。従って、車載機器構成が相違する場合でも、比較的容易に本実施形態の制御システム１０を適用可能となる。

また、本実施形態の制御システム１０では、ドメイン制御部２１は、システムの状態管理として、まず、指針層２１ａにてシステムの制御指針を設定し、その設定された制御指針の下で、システム動作層２１ｃにおいてシステム制御モードを設定する。さらに、システム動作層２１ｃにて設定されたシステム制御モードの下、機器挙動層２１ｄにおいて、車載機器制御モードを設定する。その際、ドメイン制御部２１は、制約層２１ｂにより、システム制御モード及び車載機器制御モードの少なくとも一方に関して、その設定に対して制約条件を課し、制約条件に該当するか否かにより、設定を禁止もしくは許可するようにしている。このため、制御対象となる車載機器の状況や、他のシステム構成の状況などの要因に基づいて制約条件を定めることにより、車載機器の状況などから見て好ましくない制御指針や制御モードの設定を効果的に防止することが可能となる。

ここで、各ドメイン制御部２１〜２３の指針層２１ａ〜２３ａにて設定される制御指針の調停について、図４を参照して説明する。

本実施形態による制御システム１０では、上述したように、各ドメイン制御部２１〜２３は、それぞれのドメインに属する車載機器からなるシステムを制御する際の制御指針をそれぞれ独自に定める。例えば、エネルギードメイン制御部２１は、上述したように、「ＳＯＣ変動抑制」、「燃費優先」、「短時間最適」の３つの制御指針から制御指針を定める。

また、ボデードメイン制御部２２は、図４に示すように、車両のメインスイッチ信号や乗員検出信号などに基づいて、例えば、「車室内快適向上」、「起動準備処理」、「車両放置」の３つの制御指針から制御指針を定める。「車室内快適向上」とは、エアコン装置３２やシートヒータ３３を用いて、車室内の環境の快適性を向上する制御を行うための制御指針である。「起動準備処理」とは、乗員が乗車しているときに、エアコン装置３２やシートヒータ３３の制御を開始できるように、それらの起動準備を行うための制御指針である。「車両放置」とは、乗員が車両から降車し、エアコン装置３２やシートヒータ３３の制御を行う必要がないときに採用される制御指針である。

さらに、運動ドメイン制御部２３は、図４に示すように、例えば、「自動運転」、「手動運転」の２つの制御指針から制御指針を定める。「自動運転」とは、上述したアダプティブクルーズコントロールやレーンキープアシストコントロールなどの半自動運転や、運転者がステアリング操作やアクセル／ブレーキ操作を一切行うことなく、車両を目的地まで走行させる完全自動運転を行うための制御指針である。「手動運転」は、運転者の運転操作に応じて、車両の発進、加速、車速維持、減速、停止などを行うための制御指針である。

このように予め定められた制御指針の中から、それぞれのドメインに属する車載機器の状態や、車両の運転者の意思に基づいて、各ドメイン制御部２１〜２３が、それぞれ独自に制御指針を設定する場合、各ドメイン制御部２１〜２３にて設定される制御指針の組み合わせが必ずしも好ましくなく、整合しないものとなる可能性がある。

例えば、ボデードメイン制御部２２が、乗員が車両から降車したことに基づいて、「車両放置」との制御指針を設定した場合に、運動ドメイン制御部２３は、「自動運転」を制御指針として設定したままとすることは好ましくない。なぜならば、乗員は車両から降車しているのであり、そのような車両が自動運転される必要はないためである。そのため、ボデードメイン制御部２２において、「車両放置」との制御指針が設定された場合に、運動ドメイン制御部２３において「自動運転」が設定されていたならば、運動ドメイン制御部２３は、制御指針を「手動操作」に切り換えることにより、制御指針の調停を行う。

また、運動ドメイン制御部２３が、車両の乗員からの指示により、制御指針を「手動操作」から「自動運転」に切り換えた場合、エネルギードメイン制御部２１の制御指針が「ＳＯＣ変動抑制」に設定されていると、ＭＧ３１による発生トルクや電力の回生を十分に活用することができず、目標通りの自動運転を行うことに支障が生じる可能性がある。従って、エネルギードメイン制御部２１は、可能であれば、「ＳＯＣ変動抑制」以外の制御指針に切り換えて、制御指針の調停を行う。

ただし、例えば、高圧バッテリの劣化が進行しており、エネルギードメイン制御部２１が「ＳＯＣ変動抑制」以外の制御指針の設定不可と判定した場合には、エネルギードメイン制御部２１は、その旨を統合制御部２０へ通知する。統合制御部２０は、このように、各ドメイン制御部２１〜２３の制御指針が整合しない場合に、各ドメイン制御部２１〜２３の最終的な制御指針を決定する。

例えば、上記の例では、統合制御部２０は、車両の目的地が設定されており、その目的地までの走行距離が比較的短い場合には、高圧バッテリの寿命に与える影響も小さいので、最終的な制御指針として、「ＳＯＣ変動抑制」以外の制御指針の設定をエネルギードメイン制御部２１に命じる。一方、統合制御部２０は、例えば高圧バッテリの劣化度合いが激しかったり、車両が長時間走行する予定であったりして、「ＳＯＣ変動抑制」以外の制御指針を取ると、高圧バッテリの寿命に多大な影響を及ぼすと判断した場合には、運動ドメイン制御部２３に「手動操作」を制御指針とするように命じる。この場合、統合制御部２０もしくは運動ドメイン制御部２３は、車両の乗員に対して、自動運転が利用できない状況であることを報知することが望ましい。

このように、本実施形態による制御システム１０では、各ドメイン制御部２１〜２３にて決定された制御指針の組み合わせが好ましくなく、整合しないものである場合、原則として、各ドメイン制御部２１〜２３間で調停を図る。しかし、各ドメイン制御部２１〜２３での調停ができない場合には、統合制御部２０が、各ドメイン制御部２１〜２３の最終的な制御指針を決定する。従って、各ドメイン制御部２１〜２３の制御指針が整合しない事態の発生を防止することができる。

なお、上述した第１実施形態では、各ドメイン制御部２１〜２３の内部論理構造として、４階層に階層化され、指針層２１ａ〜２３ａとシステム動作層２１ｃ〜２３ｃとの間に、
制約層２１ｂ〜２３ｂを配置する例について説明した。

しかしながら、制約層２１ｂ〜２３ｂは、指針層２１ａ〜２３ａの上位に配置されて、指針層２１ａ〜２３ａにおける制御指針の設定、システム動作層２１ｃ〜２３ｃにおけるシステム制御モードの設定、及び機器挙動層２１ｄ〜２３ｄにおける車載機器制御モードの設定の少なくとも１つに対して制約条件を課すものであっても良い。このようにすると、制約条件に照らすと、設定すべきではない制御指針がある場合に、その制御指針の設定自体を防止することができるようになる。

（第２実施形態）
次に、本発明に係る制御システムの第２実施形態を、図面を参照しつつ説明する。なお、第２実施形態のハード構成は、第１実施形態のハード構成と実質的にほぼ同様であるため、その説明を省略する。

上述した第１実施形態では、各ドメイン制御部２１〜２３が４階層に階層化された内部論理構造を有する例について説明した。しかしながら、統合制御部２０及び機器制御部２４〜２９も、ドメイン制御部２１〜２３と同様に階層化しても良い。以下、第２実施形態として、統合制御部２０及び機器制御部２４〜２９の内部論理構造も階層化した例について説明する。なお、本実施形態では、制御システム１０により車両の自動運転を行う例について説明する。

図５は、統合制御部２０、ドメイン制御部２１〜２３、機器制御部２４〜２９、及び機器制御部２４〜２９が実装されるＥＣＵの階層化された内部論理構造を示している。図５に示すように、統合制御部２０は、指針層２０ａ、制約層２０ｂ、及びシステム動作層２０ｃの３層に階層化される。なお、統合制御部２０に機器挙動層が設けられない理由は、統合制御部２０が直接的に制御の実行責任を担う車載機器が、統合制御部２０に割り当てられていないためである。もし、そのような車載機器が統合制御部２０に割り当てられた場合、統合制御部２０は機器挙動層２０ｄを持ち、その機器挙動層２０ｄにおいて、車載機器に出力する制御信号を生成する。

図６は、統合制御部２０の指針層２０ａ、制約層２０ｂ、及びシステム動作層２０ｃのそれぞれの状態設定の一例を示している。図６に示す例では、統合制御部２０の制御指針として「快適優先」、「燃費優先」、「走行優先」の３つが予め定められている。指針層２０ａは、例えば、車両の走行モード（スポーツモード、エコモード、ノーマルモード）を選択するためのスイッチからの信号に基づいて、いずれかの制御指針を選択する。なお、スポーツモードが選択された場合、制御指針は「走行優先」となり、エコモードが選択された場合、制御指針は「燃費優先」となり、ノーマルモードが選択された場合、制御指針は「快適優先」となる。

また、図６に示す例では、制御指針として「燃費優先」が選択された場合に、制約層２０ｂは、「加減速度制限」、「電力生成燃料最小化」、「熱生成燃料最小化」の３つの制約条件の中から１つの制約条件を選択して設定する。例えば、「加減速度制限」が選択されると、車両の最大加速度や最大減速度が、それぞれ所定値以下に制限される。また、「電力生成燃料最小化」が選択されると、エンジン３０における燃料消費を極力少なくするため、ＭＧ３１による駆動トルクの発生及び電力回生をより積極的に行うように制約を課す。例えば、回生ブレーキの作動条件を緩和し、回生ブレーキにより回生電力が得られやすくする。同時に、ＭＧ３１による作動領域を拡大して、ＭＧ３１の作動比率を高める。「熱生成燃料最小化」が選択されると、熱エネルギーを発生するためにエンジン３０にて消費される燃料が極力少なくなるよう制約を課す。具体的には、例えば、エアコン装置３２がエンジン３０によって駆動されるコンプレッサを使用する場合には、コンプレッサの駆動を禁止したり、制限したりする。あるいは、エアコン装置３２が電動コンプレッサを使用する場合には、その電動コンプレッサによる電力消費を禁止したり、制限したりする。

さらに、図６に示す例では、制約条件として「加減速度制限」が選択された場合に、システム動作層２０ｃは、「経路予測制御」、「目的地変更過渡制御」、「経路変更対応制御」の３つのシステム制御モードの中から１つのシステム制御モードを選択して設定する。「経路予測制御」は、車両が目的地に達するまでの走行予想経路を算出し、その算出した走行予想経路において、車両にて消費される、もしくは生成されるエネルギーを予測しつつ、消費されるエネルギーと生成されるエネルギーとの差が極力小さくなるように、エンジン３０、ＭＧ３１などの制御状態を定める制御モードである。「目的地変更過渡制御」は、車両の乗員によって、途中で目的地が変更された場合に、新たな目的地への走行予想経路を算出し、その走行予想経路に基づいて、消費されるエネルギーと生成されるエネルギーとの差が極力小さくなるように、エンジン３０、ＭＧ３１などの制御状態を定める制御モードである。「経路変更対応制御」も、例えば走行予想経路が工事などで走行できない場合や渋滞で混雑している場合に、当初の走行予想経路から別の走行予想経路に変更するとともに、その変更後の走行予想経路に基づいて、消費されるエネルギーと生成されるエネルギーとの差が極力小さくなるように、エンジン３０、ＭＧ３１などの制御状態を定める制御モードである。

次に、ドメイン制御部としてエネルギードメイン制御部２１について説明する。エネルギードメイン制御部２１は、図５に示すように、指針層２１ａ、制約層２１ｂ、システム動作層２１ｃ、及び機器挙動層２１ｄの４層に階層化されている。図７は、エネルギードメイン制御部２１の指針層２１ａ、制約層２１ｂ、システム動作層２１ｃ、及び機器挙動層２１ｄのそれぞれの状態設定の一例を示している。

図７に示す例では、エネルギードメイン制御部２１の制御指針として「所定時間内追従」、「所定距離範囲内追従」、「エネルギー変動抑制優先」の３つが予め定められている。「所定時間内追従」とは、先行車両が加速や減速などを行った場合に、その先行車両の速度変化に対して、所定時間内で追従するように制御する制御指針である。「所定距離範囲内追従」とは、先行車両が加速や減速などを行った場合に、基準とする車間距離の変化が所定距離範囲内に収まるように制御する制御指針である。「エネルギー変動抑制優先」とは、高圧バッテリのＳＯＣの変動の抑制を主眼とした制御指針である。

指針層２１ａは、例えば、先行車両への追従が早い、普通、遅いを選択する選択スイッチからの信号に基づいて、いずれかの制御指針を選択する。なお、「先行車両への追従：早い」が選択された場合、制御指針は「所定時間内追従」となり、「先行車両への追従：普通」が選択された場合、制御指針は「所定距離範囲内追従」となり、「先行車両への追従：遅い」が選択された場合、制御指針は「エネルギー変動抑制優先」となる。

また、図７に示す例では、制御指針として「所定距離範囲内追従」が選択された場合に、制約層２１ｂは、「目標ＳＯＣ上下制約」、「目標ＳＯＣ上限制約」、「目標ＳＯＣ下限制約」の３つの制約条件の中から１つの制約条件を選択して設定する。この制約条件の選択は、高圧バッテリの状態に加え、統合制御部２０の制約層２０ｂの設定内容の影響を受ける。この制約層２０ｂからの影響については、後に詳しく説明する。

なお、「目標ＳＯＣ上下限制約」が選択されると、高圧バッテリのＳＯＣが通常の上限、及び下限よりも厳しく制限される。また、「目標ＳＯＣ上限制約」が選択されると、高圧バッテリのＳＯＣの上限のみが厳しく制限される。さらに、「目標ＳＯＣ下限制約」が選択されると、高圧バッテリのＳＯＣの下限のみが厳しく制限される。

さらに、図７に示す例では、制約条件として「目標ＳＯＣ上下限制約」が選択された場合に、システム動作層２１ｃは、「ＥＮＧ再起動制御」、「停止制御」、「駆動／回生制御」の３つのシステム制御モードの中から１つのシステム制御モードを選択して設定する。このシステム制御モードの選択は、制約層２０ｂの場合と同様に、統合制御部２０のシステム動作層２０ｃの設定内容の影響を受ける。

なお、「ＥＮＧ再起動制御」とは、車両が停止して、エンジン３０がアイドリングストップにより停止されている場合に、運転者の走行開始意図を予測して、ＭＧ３１によりエンジン３０の再起動を行う制御モードである。「停止制御」とは、車両が惰性走行可能な場合に、エンジン３０及びＭＧ３１の駆動を停止させる制御モードである。「駆動／回生制御」とは、ＭＧ３１の駆動トルクにより車両を発進させたり、エンジン３０の発生駆動トルクをアシストしたり、ＭＧ３１により回生電力を発生させたりする制御モードである。

本実施形態の制御システム１０においては、エネルギードメイン制御部２１は、機器制御部を介することなく、直接的に制御の実行責任を担う車載機器が割り当てられている。その車載機器は、エンジン３０とＭＧ３１のインバータとの冷却系を統合した統合冷却装置である。統合冷却装置は、同じ冷却液がエンジン３０とＭＧ３１のインバータとに循環するようにして、エンジンの冷却系と、ＭＧ３１のインバータの冷却系とを共通化したものである。統合冷却装置は、それぞれの温度調節（冷却等）の必要性に応じて、ポンプ及び流路切換弁などを用いて、冷却液がエンジン３０だけを循環する状態、冷却液がインバータだけを循環する状態、及び冷却液がエンジン３０及びインバータを循環する状態のいずれかに切り換え可能に構成される。

そして、エンジン３０の温度調節だけが必要である場合には、エネルギードメイン制御部２１の機器挙動層２１ｄが、「ＷＰオン、ＥＮＧ冷却」の車載機器制御モードとなり、ポンプ及び流路切換弁を制御して、冷却液がエンジン３０だけを循環するようにする。これにより、エンジン３０の発熱温度が適切となるように、温度調節制御を行うことができる。一方、インバータの温度調節だけが必要である場合には、機器挙動層２１ｄが、「ＷＰオン、ＭＧ冷却」の車載機器制御モードとなり、ポンプ及び流路切換弁を制御して、冷却液がインバータだけを循環するようにする。これにより、ＭＧ３１の駆動電流を調節するために動作するインバータの温度調節を適切に行うことが可能となる。さらに、エンジン３０及びインバータの双方の温度調節が必要である場合には、機器挙動層２１ｄが、「ＷＰオン、ＥＮＧ／ＭＧ冷却」の車載機器制御モードとなり、エンジン３０及びインバータの双方を冷却液が循環するようにする。

なお、ドメイン制御部２１〜２３に対して、直接的に制御の実行責任を担う車載機器が割り当てられていない場合には、ドメイン制御部２１の機器挙動層２１ｄは省略可能である。また、統合制御部２０が、機器挙動層を有していない場合には、ドメイン制御部２１の機器挙動層２１ｄは、統合制御部２０の機器挙動層からの影響を受けることはない。

次に、機器制御部としてＭＧ制御部２５を例にとり、その内部論理構造を説明する。ＭＧ制御部２５は、図５に示すように、指針層２５ａ、制約層２５ｂ、システム動作層２５ｃ、及び機器挙動層２５ｄの４層に階層化されている。図８は、ＭＧ制御部２５の指針層２５ａ、制約層２５ｂ、システム動作層２５ｃ、及び機器挙動層２５ｄのそれぞれの状態設定の一例を示している。

図８に示す例では、ＭＧ制御部２５の制御指針として「エンジン停止禁止」、「エンジン停止許可」、「エンジン起動禁止」の３つが予め定められている。指針層２５ａは、例えば、エンジン３０の温度に基づいて、いずれかの制御指針を選択する。例えば、エンジン３０の温度が所定の下限温度よりも低い場合には、エンジン３０を暖気するために、「エンジン停止禁止」の制御指針を選択する。そして、エンジン３０の温度が所定の下限温度以上に上昇すると、「エンジン停止許可」の制御指針を選択する。ただし、エンジン３０の温度が所定の上限温度以上に上昇すると、オーバーヒートを防止するため、「エンジン起動禁止」の制御指針を選択する。

また、図８に示す例では、制御指針として「エンジン停止許可」が選択された場合に、制約層２５ｂは、「エンジン暖気不要」、「エンジン暖気不要」、「エンジン加熱防止」の３つの制約条件の中から１つの制約条件を選択して設定する。この制約条件の選択は、エンジン３０の温度に加え、上位層であるエネルギードメイン制御部２１の制約層２１ｂの設定内容の影響を受ける。

なお、制約条件として「エンジン暖気不要」が選択されると、エンジン３０の始動、停止をなんらの制限もなく行うことができる。「エンジン暖気必要」が選択されると、エンジン３０の停止や、エンジン回転数が制約を受ける。「エンジン加熱防止」が選択されると、停止しているエンジン３０の起動の他、エンジン３０が起動中である場合には、エンジン回転数が所定回転数以下に制限される。

さらに、図８に示す例では、制約条件として「ＥＮＧ暖気不要」が選択された場合に、システム動作層２５ｃは、「所定車速以下でアイドリングストップ（ＩＳ）制御」、「車両停止でアイドリングストップ制御」、「ＥＮＧ起動・連携制御」の３つのシステム制御モードの中から１つのシステム制御モードを選択して設定する。「所定車速以下でＩＳ制御」とは、車両の走行速度が所定車速以下に低下した場合、車両が停止していなくとも、エンジン３０を停止させる制御モードである。「車両停止でＩＳ制御」とは、車両が停止してから、エンジン３０も停止させる制御モードである。「ＥＮＧ起動・連携制御」とは、ＩＳ制御で停止したエンジン３０の起動を行うとともに、起動したエンジン３０とＭＧ３１とを連携して制御する制御モードである。

例えば、エンジン３０の暖気が十分になされている場合には、エンジン３０の停止期間を延ばすために「所定車速以下でＩＳ制御」が選択される。一方、エンジン３０の暖気の程度が不十分である場合には、「車両停止でＩＳ制御」が選択される。また、アイドリングストップによりエンジン３０が停止しているときから、車両が減速して停止するまでは、「ＥＮＧ起動・連携制御」が選択される。

さらに、図８に示す例では、システム制御モードとして「ＥＮＧ起動・連携制御」が選択された場合に、機器挙動層２５ｄは、「ＭＧでＥＮＧ再始動」、「ＭＧ休止」、「ＭＧによる回生」、「ＭＧ駆動」の４つの車載機器制御モードの中から１つの車載機器制御モードを選択して設定する。この車載機器制御モードの選択は、主として、車両の走行状態に基づいて選択されるが、エネルギードメイン制御部２１の機器挙動層２１ｄの影響を受ける場合がある。そして、機器挙動層２５ｄは、設定した車載機器制御モードに従いつつ、目標とする動作状態に応じた制御信号をＭＧ３１に出力する。

次に、ＭＧ制御部２５が実装されるＥＣＵ４０の状態管理について説明する。ＥＣＵ４０は、図５に示すように、制約層４０ｂ、システム動作層４０ｃ、及び機器挙動層４０ｄの３層に階層化されている。図９は、ＥＣＵ４０の制約層４０ｂ、システム動作層４０ｃ、及び機器挙動層４０ｄのそれぞれの状態設定の一例を示している。なお、この状態管理は、例えばＡＵＴＯＳＡＲなどの車載ソフトウエアプラットフォームにおけるベーシックソフトウエアにより実行される。

図９に示す例では、ＥＣＵ４０の制約層４０ｂにおいて、「省電力縮退許可」、「省電力縮退禁止」、「起動停止」の３つの制約条件が定められている。制約層４０ｂは、ＥＣＵ４０に実装されるＭＧ制御部２５の制約層２５ｂの設定内容の影響を受けて、いずれかの制約条件を設定する。なお、「省電力縮退許可」とは、ＥＣＵ４０の機能の一部を休止して、ＥＣＵにおける電力消費を低減することを許可することを意味する。この場合、ＥＣＵ４０は動作可能であるが、処理速度や処理能力などの性能が低下する。「省電力縮退禁止」とは、ＥＣＵ４０の処理能力を確保するため、ＥＣＵ４０の機能の一部休止を禁止することを意味する。「起動停止」とは、いわゆるスリープなど、ＥＣＵ４０の主要な機能を停止することを意味する。

また、図９に示す例では、制約条件として「省電力縮退許可」が選択された場合に、システム動作層４０ｃは、「ＥＭＳ単独」、「ＥＭＳ‐ＭＧ連携」、「ＥＭＳ−ＭＧ−ＢＡＴ連携」の３つのシステム制御モードの中から１つのシステム制御モードを選択して設定する。このシステム制御モードの選択は、ＭＧ制御部２５のシステム動作層２５ｃの設定内容に基づき行われる。

「ＥＭＳ単独」とは、ＥＭＳ制御部２４だけがエンジン３０の駆動制御を実行し、ＭＧ制御部２５によるＭＧ３１の駆動は休止される制御モードである。「ＥＭＳ‐ＭＧ連携」とは、ＥＭＳ制御部２４とＭＧ制御部２５とが連携して、エンジン３０及びＭＧ３１を駆動する制御モードである。「ＥＭＳ‐ＭＧ‐ＢＡＴ連携」とは、ＭＧ３１以外に高圧バッテリの電力を消費する場合に、ＭＧ３１にて使用可能な高圧バッテリのＳＯＣを予測しつつ、ＥＭＳ制御部２４とＭＧ制御部２５とが連携して、エンジン３０及びＭＧ３１を駆動する制御モードである。

さらに、図９に示す例では、システム制御モードとして「ＥＮＧ−ＭＧ連携」が選択された場合に、機器挙動層４０ｄは、「全制御用ＭＰＵコア作動」、「一部制御用ＭＰＵコア作動」、「他ＥＣＵの制御値流用」の３つの車載機器制御モードの中から１つの車載機器制御モードを選択して設定する。この車載機器制御モードの選択は、ＭＧ制御部２５の機器挙動層２５ｄの影響を受けて行われる。

「全制御用ＭＰＵコア作動」は、エンジン３０とＭＧ３１とを連携して制御する際に、例えば目標とする制御状態を予測するための制御用ＭＰＵコアの全てを作動させる制御モードである。「一部制御用ＭＰＵコア作動」は、上記の制御用ＭＰＵコアの一部を作動させる制御モードである。「他ＥＣＵの制御値流用」は、ＥＣＵ４０にて、制御状態の予測を行わず、他のＥＣＵからの制御値を流用する制御モードである。これらの制御モードは、ＭＧ制御部２５の機器挙動層２５ｄにおけるＭＧ制御のための処理内容や処理負荷に応じて選択される。

以上、図５から図９を用いて、制御システム１０の統合制御部２０、エネルギードメイン制御部２１、ＭＧ制御部２５、及びＥＣＵ４０の各層にて設定される制御指針や、制御モードの状態について説明した。さらに、図１０に、あるタイミングにおいて、制御システム１０の統合制御部２０、エネルギードメイン制御部２１、ＭＧ制御部２５、及びＥＣＵ４０の各層にて設定され得る状態の一例を示す。

このような各層における状態は、図５に示すように、統合制御部２０、ドメイン制御部２１〜２３、機器制御部２４〜２９、ＥＣＵ４０において、それぞれ、指針層、制約層、システム動作層、機器挙動層の順番で、上位層の設定内容に応じて、設定されていく。さらに、図５に示すように、ドメイン制御部の制約層及びシステム動作層、機器制御部の制約層、システム動作層、及び機器挙動層、ＥＣＵのシステム動作層及び機器挙動層は、上位の制御部の隣接層での設定内容の影響を受ける。

ただし、このようにして設定される各層の状態は、車両の走行環境、車両の走行状態、運転者の運転操作、運転者による各種スイッチ操作、車載機器の状態などの各種の要因によって時々刻々と変化する。例えば、図１１に示すように、運転者が先行車両への追従の応答性を選択するスイッチを切り換えた場合、統合制御部２０の状態に変化が無くとも、ドメイン制御部２１の制御指針や制約条件は変化する。

そのため、以下に、各層の設定状態がどのように変化するかの事例をいくつか説明する。まず、図１２に基づき、統合制御部２０とエネルギードメイン制御部２１とを例に取り、各層における状態が設定される時間的な関係を説明する。

まず、最初にステップＳ１として示すように、統合制御部２０の指針層２０ａ及びエネルギードメイン制御部の指針層２１ａにおいて、それぞれの制御指針が設定される。統合制御部２０の指針層２０ａとエネルギードメイン制御部の指針層２１ａとは、相互に独立して、制御指針を設定するためである。

次に、ステップＳ２として示すように、処理は、統合制御部２０の制約層２０ｂ及びエネルギードメイン制御部２１の制約層２１ｂの状態設定に移行する。ただし、これら制約層２０ｂ、２１ｂの状態設定に関しては、ステップＳ３として示すように、統合制御部２０の制約層２０ｂの設定が先に行われ、次に、ステップＳ４として示すように、エネルギードメイン制御部２１の制約層２１ｂの設定が行われる。エネルギードメイン制御部２１の制約層２１ｂの設定には、上位の制御部の隣接層として、統合制御部２０の制約層２０ｂの設定内容の影響を受けるためである。

例えば、図１２に示す事例では、統合制御部２０の制約層２０ｂにおいて、「加減速度制限」が設定されたため、ドメイン制御部２１の制約層２１ｂでは、指針層２１ａにて設定された制御指針の下で選択可能な制約条件の中から、その「加減速度制限」に整合する選択肢を選定する。具体的には、加速度及び減速度の双方を制限する必要があるため、エネルギードメイン制御部２１の制約層２１ｂでは、「ＳＯＣ上下限制約」を選定する。

その後、ステップＳ５として示すように、処理は、統合制御部２０のシステム動作層２０ｃ及びエネルギードメイン制御部２１のシステム動作層２１ｃの状態設定に移行する。このシステム動作層２０ｃ、２１ｃの状態設定においても、制約層２０ｂ、２１ｂの場合と同様に、ステップＳ６として示すように、統合制御部２０のシステム動作層２０ｃの設定が先に行われ、次に、ステップＳ７として示すように、エネルギードメイン制御部２１のシステム動作層２１ｃの設定が行われる。

その後、状態設定処理は、ステップＳ８として示すように、エネルギードメイン制御部２１の機器挙動層２１ｄに移行する。そして、ステップＳ９として示すように、機器挙動層２１ｄの状態設定が実行される。

次に、このようにして設定された状態が、上述した各種の要因によって、いずれかの層において変化した場合の、他の制御部に及ぼす影響について、図１３を参照しつつ説明する。

図１３には、エンジン３０の暖気が必要な状態から、エンジン３０の暖気が不要な状態に変化した事例を示している。この場合、エネルギードメイン制御部２１の制約層２１ｂの制約条件は「目標ＳＯＣ上下限制約」のまま変化しないが、ＭＧ制御部２５の制約層２５ｂにおいて、制約条件が「ＥＮＧ暖気必要」から「ＥＮＧ暖気不要」に変化する。

エンジン３０の暖気完了前は、ＥＣＵ４０の機能が縮退してしまうと、エンジン３０の暖気処理に支障を生ずる可能性があるため、ＥＣＵ４０の制約層４０ｂは、「省電力縮退禁止」に設定されている。さらに、エンジン３０の暖気処理中は、エンジン３０の暖気を優先するため、エンジン３０とＭＧ３０との連携制御は行われない。そのため、ＥＣＵ４０のシステム動作層４０ｃは「ＥＭＳ単独」に設定されている。

その後、エンジン３０の暖気が完了すると、ＭＧ制御部２５の制約層２５ｂの制約条件が「ＥＮＧ暖気必要」から「ＥＮＧ暖気不要」に変化する。すると、その影響を受けて、ＥＣＵ４０の制約層４０ｂの制約条件が「省電力縮退禁止」から「省電力縮退許可」に変化する。さらに、エンジン３０とＭＧ３１との連携制御が可能になるため、それに備えて、ＥＣＵ４０のシステム動作層４０ｃでは、システム制御モードが「ＥＭＳ単独」から「ＥＭＳ−ＭＧ連携」に変化する。

上述した、いずれかの層における状態が変化した場合に、その下位の層や他の制御部の各層の状態の設定を見直すための処理について、図１４及び図１５のフローチャートを参照して説明する。なお、図１４及び図１５のフローチャートに示す処理は、各制御部においてそれぞれ実行される。

まず、図１４のフローチャートのステップＳ１００において、上述した各種の要因の変化により、いずれかの制御部の階層の状態変更要求を受け付けたか否かを判定する。状態変更要求を受け付けたと判定した場合にはステップＳ１１０の処理に進み、受け付けていないと判定された場合には、図１４のフローチャートに示す処理を終了する。

ステップＳ１１０では、要求を受け付けた制御部の階層を状態変更処理対象層に設定する。その後、ステップＳ１２０に進んで、状態変更処理を実行する。この状態処理の詳細は、図１５のフローチャートに示されている。

図１５のフローチャートに示すように、状態変更処理が開始されると、まずステップＳ２００において、受け付けた状態変更要求及び／又は同じ制御部における上位層の状態に基づいて、状態変更処理対象層の状態を変更する。次いで、ステップＳ２１０において、上位の制御部の隣接層からの影響を考慮する必要があるか否かを判断する。上位制御部の隣接層からの影響を考慮する必要がある場合には、ステップＳ２１０に進んで、ステップＳ２００において変更した状態を補正する補正処理を実行する。一方、上位制御部の隣接層からの影響を考慮する必要がない場合には、そのまま、図１５のフローチャートの処理を終了する。

このようにして、図１４のフローチャートのステップＳ１２０での状態変更処理が終了すると、ステップＳ１３０に進んで、状態変更処理対象層が指針層であったか否かを判定する。状態変更処理対象層は指針層ではないと判定されると、ステップＳ１４０の処理に進み、指針層であると判定されると、ステップＳ１６０の処理に進む。

ステップＳ１４０では、状態変更処理対象層の属する制御部に対して、下位制御部があり、その下位制御部に対して状態変更要求を出力済みであるか否かを判定する。状態変更要求が出力済みでない場合には、ステップＳ１５０の処理に進み、出力済みである場合には、ステップＳ１６０の処理に進む。ステップＳ１５０では、下位制御部の隣接層に対して状態変更要求を出力する。一方、ステップＳ１６０では、状態変更処理を行った層の下位層があるか否かを判定する。下位層がある場合には、ステップＳ１７０に進んで、その下位層を、状態変更処理対象に設定する。

これにより、いずれかの制御部の層の状態が変更された場合、同じ制御部の下位に位置する各層の状態の見直しと、下位に位置づけられる制御部の隣接層以下の層の状態の見直しとが実行されることになる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、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、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能なものである。

例えば、上述した第１実施形態及び第２実施形態では、制約層において、予め定められた複数の制約条件の中から１つの制約条件が選択されると、その選択された制約条件に対して、下位に位置するシステム動作層や機器挙動層の選択可能な制御モードが紐付られ、その紐付けられた制御モードの中から、制御モードを選択するものであった。

しかし、例えば図１６に示すように、指針層の各制御指針に対して、システム動作層のシステム制御モードを紐付け、さらにシステム制御モードに対して、機器挙動層の車載機器制御モードを紐付けた上で、制約層の制約条件は、それら紐付けられた制御モードの中で選択が禁止される制御モードを指定するものであっても良い。この場合、図１５に示すように、制約層の制約条件として、ある条件付きで選択を許可するような設定も容易に行うことができる。

１０ 制御システム
２０ 統合制御部
２１ エネルギードメイン制御部
２２ ボデードメイン制御部
２３ 運動ドメイン制御部
２１ａ〜２３ａ 指針層
２１ｂ〜２３ｂ 制約層
２１ｃ〜２３ｃ システム動作層
２１ｄ〜２３ｄ 機器挙動層

Claims (17)

1. 複数の車載機器（３０〜３５）を連携して制御するための制御システム（１０）であって、
   前記複数の車載機器を、各車載機器の役割に応じて複数のドメインに区分し、それらドメイン毎に、対応するドメインに属する車載機器の制御を統括するドメイン制御部（２１〜２３）と、
   前記ドメイン制御部からの指令に基づき、前記車載機器を制御する機器制御部（２４〜２９）と、を備え、
   前記ドメイン制御部は、
   前記ドメインに属する前記車載機器により構成されるシステムの制御指針として予め複数の制御指針が定められ、その複数の制御指針の中から１つの制御指針を選択して、前記システムの制御指針を設定する制御指針設定部（２１ａ〜２３ａ）と、
   前記システムの制御指針毎に、選択可能な前記システムの制御モードとして複数のシステム制御モードが定められており、前記制御指針設定部により設定された前記制御指針の下で選択可能な前記複数のシステム制御モードの中から、１つのシステム制御モードを選択して、前記システムの制御モードを設定するシステム制御モード設定部（２１ｃ〜２３ｃ）と、を備える制御システム。
2. 前記ドメイン制御部は、さらに、
   前記制御指針及び前記システム制御モードの少なくとも一方に関して、その設定に対して制約条件を課し、制約条件に該当するか否かにより、設定を禁止もしくは許可する制約条件部（２１ｂ〜２３ｂ）と、を備える請求項１に記載の制御システム。
3. 前記ドメイン制御部は、さらに、
   前記システム制御モード設定部により設定された前記システム制御モードの下で選択可能な、当該システムを構成する前記車載機器の複数の制御モードの中から１つの車載機器制御モードを選択して設定する車載機器制御モード設定部（２１ｄ〜２３ｄ）を備える請求項２に記載の制御システム。
4. 前記ドメイン制御部には、前記機器制御部を介さずに、直接、制御を行う前記車載機器が割り当てられ、
   前記車載機器制御モード設定部は、前記ドメイン制御部に割り当てられた前記車載機器の制御モードを設定するとともに、設定した制御モードに従って前記車載機器を作動させるための制御信号を出力するものである請求項３に記載の制御システム。
5. 前記ドメイン制御部における制御論理構造は階層構造をなし、最上位から、前記制御指針設定部、前記制約条件部、前記システム制御モード設定部、及び前記車載機器制御モード設定部の順に階層化されており、
   前記制約条件部は、下位層となる前記システム制御モード設定部と前記車載機器制御モード設定部との少なくとも一方における、前記システム制御モード及び／又は前記車載機器制御モードの設定に対して前記制約条件を課すものである請求項３又は４に記載の制御システム。
6. 前記ドメイン制御部における制御論理構造は階層構造をなし、最上位から、前記制約条件部、前記制御指針設定部、前記システム制御モード設定部、及び前記車載機器制御モード設定部の順に階層化されており、
   前記制約条件部は、下位層となる前記制御指針設定部、前記システム制御モード設定部、及び前記車載機器制御モード設定部の少なくとも１つにおける、前記制御指針、前記システム制御モード、及び前記車載機器制御モードの少なくとも１つの設定に対して前記制約条件を課すものである請求項３又は４に記載の制御システム。
7. 前記ドメイン毎に設けられた複数の前記ドメイン制御部において、１つの前記ドメイン制御部の前記制御指針設定部にて前記制御指針が変更される場合、他の前記ドメイン制御部の前記制御指針設定部は、自身の制御指針が前記１つの前記ドメイン制御部にて変更された前記制御指針と整合するように、前記制御指針の調整を行う請求項１乃至６のいずれかに記載の制御システム。
8. 複数の前記ドメイン制御部の上位に設けられ、複数の前記ドメイン制御部において相互に整合する前記制御指針が設定できない場合に、複数の前記ドメイン制御部のそれぞれの最終的な前記制御指針を決定する統合制御部（２０）を備える請求項７に記載の制御システム。
9. 複数の前記ドメイン制御部の上位に設けられた統合制御部を有し、
   前記統合制御部は、
   複数の前記ドメインに属する前記車載機器により構成される車両システム全体の制御指針として予め複数の制御指針が定められ、前記複数の制御指針の中から１つの制御指針を選択して、前記車両システム全体の制御指針を設定する車両システム制御指針設定部（２０ａ）と、
   前記車両システム全体の制御指針毎に、選択可能な前記車両システム全体の制御モードとして複数の車両システム制御モードが定められており、前記車両システム制御指針設定部により設定された前記制御指針の下で選択可能な前記複数の車両システム制御モードの中から１つの車両システム制御モードを選択して、前記車両システム全体の制御モードを設定する車両システム制御モード設定部（２０ｃ）と、を備える請求項２乃至６のいずれかに記載の制御システム。
10. 前記統合制御部は、さらに、
    前記車両システム全体の前記制御指針及び前記車両システム制御モードの少なくとも一方に関して、その設定に対して車両システム制約条件を課し、前記車両システム制約条件に該当するか否かにより、設定を禁止もしくは許可する車両システム制約条件部（２０ｂ）と、を備える請求項９に記載の制御システム。
11. 前記ドメイン制御部の前記制約条件部は、前記統合制御部の前記車両システム制約条件部による前記車両システム制約条件を考慮して、前記制約条件を定める請求項１０に記載の制御システム。
12. 前記ドメイン制御部の前記システム制御モード設定部は、前記統合制御部の前記車両システム制御モード設定部により設定される前記車両システム全体の制御モードを考慮して、前記システム制御モードを設定する請求項９乃至１１のいずれかに記載の制御システム。
13. 前記機器制御部は、
    制御対象となる前記車載機器の制御指針として予め複数の制御指針が定められ、前記複数の制御指針の中から１つの制御指針を選択して、前記車載機器の制御指針を設定する機器制御指針設定部（２５ａ）と、
    前記車載機器の制御指針毎に、選択可能な前記車載機器の制御モードとして複数の車載機器制御モードが定められており、前記機器制御指針設定部により設定された前記制御指針の下で選択可能な前記複数の車載機器制御モードの中から１つの車載機器制御モードを選択して、前記車載機器の制御モードを設定する機器制御モード設定部（２５ｃ）と、
    前記機器制御モード設定部によって設定された制御モードに従って前記車載機器を作動させるために、前記車載機器に対して実行する制御内容を定め、その制御内容に応じた制御信号を出力する機器制御内容設定部（２５ｄ）と、
    前記車載機器の前記制御指針、前記車載機器制御モード、及び前記車載機器に対する制御内容の少なくとも１つに関し、その設定に対して車載機器制約条件を課し、前記車載機器制約条件に該当するか否かにより、設定を禁止もしくは許可する機器制約条件部（２５ｂ）と、を備える請求項４に記載の制御システム。
14. 前記機器制御部の前記機器制約条件部は、前記ドメイン制御部の前記制約条件部による前記制約条件を考慮して、前記車載機器の前記制御指針、前記車載機器制御モード、及び前記車載機器に対する制御内容の少なくとも１つの設定に対する前記車載機器制約条件を定める請求項１３に記載の制御システム。
15. 前記機器制御部の前記機器制御モード設定部は、前記ドメイン制御部の前記システム制御モード設定部により設定される前記システムの制御モードを考慮して、前記車載機器の制御モードを設定する請求項１３又は１４に記載の制御システム。
16. 前記機器制御部の前記機器制御内容設定部は、前記ドメイン制御部の前記車載機器制御モード設定部により設定される前記車載機器の制御モードを考慮して、前記車載機器に対する制御内容を設定する請求項１３乃至１５のいずれかに記載の制御システム。
17. 前記制約条件には、設定を禁止する条件を示す禁止条件と、設定を許可する条件を示す許可条件とが含まれる請求項２乃至６及び９乃至１６のいずれかに記載の制御システム。

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