JP6996151B2 - 車両用制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、車両用制御装置に関する。
例えば、特許文献1には、運転者の状態、運転負荷、あるいは運転者の操作によって運転支援レベルを決定し、決定した運転支援レベルに応じた運転支援を行う運転支援装置について記載されている。
運転支援レベルは、例えば4段階に設定され、第1レベルでは、運転支援として、自車両周辺の障害物を検知して、障害物の有無を運転者に通知する情報提供を行う。第2レベルでは、運転支援として、自車両に接近している対向車がいる場合に対向車の速度および距離を計算して、対向車が接近している旨を注意喚起する。第3レベルでは、運転支援として、自車両に接近している対向車がいる場合に対向車の速度および距離から衝突までの時間を計算して、対向車が何秒後に衝突する可能性があり、衝突回避するために自車両をどのように制御すればよいかを警告する。さらに、第4レベルでは、運転支援として、ブレーキ制御、エンジン制御、操舵制御等の車両制御を行う。
特許第5888407号
上述した各レベルの運転支援を行う場合、運転支援レベルが高くなるほど、運転支援のための制御内容は高度化される。そして、運転支援の制御内容が高度化されるほど、その運転支援に関与する対象機器も広範囲に及ぶようになる。すると、対象機器の制御に不具合が生じる可能性も高まることになる。
しかしながら、特許文献1に記載の運転支援装置では、対象機器の不具合の発生の可能性はなんら考慮せずに、単に、運転者の状態、運転負荷、あるいは運転者の操作によって運転支援レベルを決定することしか開示されていない。
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、複数の制御対象機器を含み、少なくとも基本機能と拡張機能とを発揮可能なシステムに対し、それら複数の制御対象機器の作動が正常に行われることを効率的に確認しつつ、その確認結果を踏まえてシステムに適切な機能を発揮させることが可能な車両用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、本発明による車両用制御装置は、
車両に搭載された複数の制御対象機器を含み、前記複数の制御対象機器の作動により、基本機能と、その基本機能よりも拡張した拡張機能と、を少なくとも発揮可能なシステム(100、200)と、
前記システムに含まれる複数の制御対象機器は、基本機能を発揮するために使用されるグループと、拡張機能を発揮するときに使用されるグループとに層別され、前記基本機能を発揮するために使用されるグループに層別された制御対象機器である第1作動対象機器(22A、40)が作動されたときに、前記第1作動対象機器の作動により生成あるいは消費される電気エネルギーの大きさを検出する第1電気エネルギー検出部(S140、S360)と、
前記第1作動対象機器が作動されたときの目標作動状態または実作動状態と、前記第1電気エネルギー検出部により検出される電気エネルギーの大きさとの関係に基づき、前記第1作動対象機器と電気エネルギー供給源(50、44)との接続状態が正常であり、前記第1作動対象機器が正常に作動できるか否かを判定する第1判定部(S150、S370)と、
前記拡張機能を発揮するときに使用されるグループに層別された制御対象機器である第2作動対象機器(16、42、45)が作動されたときに、前記第2作動対象機器の作動により生成あるいは消費される電気エネルギーの大きさを検出する第2電気エネルギー検出部(S220、S420)と、
前記第2作動対象機器が作動されたときの目標作動状態または実作動状態と、前記第2電気エネルギー検出部により検出される電気エネルギーの大きさとの関係に基づき、前記第2作動対象機器と電気エネルギー供給源との接続状態が正常であり、前記第2作動対象機器が正常に作動できるか否かを判定する第2判定部(S230、S430、S480)と、
前記第1判定部が、電気エネルギー供給源との接続状態は正常であり、前記第1作動対象機器は正常に作動できると判定したことを条件として、基本機能を発揮するように前記第1作動対象機器を作動させることを前記システムに許可し、前記第1および第2判定部が、ともに電気エネルギー供給源との接続状態は正常であり、前記第1および第2作動対象機器が正常に作動できると判定したことを条件として、前記第1作動対象機器に加えて、拡張機能を発揮するように前記第2作動対象機器を作動させることを前記システムに許可する許可部(S200、S240、S400、S460、S500)と、を備える。
本発明の車両用制御装置は、上述した構成を備えているため、拡張機能の作動許可は、基本機能の作動許可が与えられていなければ、与えられることはない。そのため、システムに対して、常に適切な機能を発揮することができるように、作動許可を与えることができる。
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各種のサブシステムを含む車載システムの全体構成の一例を示した機能ブロック図である。 ブレーキシステムに関する事例を説明するための説明図である。 ブレーキシステムを対象とした、制御対象機器の作動確認と、その確認結果に基づくブレーキシステムの作動許可の付与に関する処理を示すフローチャートである。 ブレーキシステムに関する事例において、第1低圧バッテリからフロントエリアECUまでの電源ラインの接続状態が正常であるかを確認するための処理を示すフローチャートである。 モータシステムに関する事例を説明するための説明図である。 モータシステムを対象とした、制御対象機器の作動確認と、その確認結果に基づくモータシステムの作動許可の付与に関する処理を示すフローチャートである。 モータシステムにおいて、拡張機能の発揮のために作動される機器に電気エネルギーを生成可能な発電用MGを含む場合に、基本機能を発揮するための駆動用MGと高圧バッテリとの接続状態に異常が発生しても、発電用MGによって生成される電気エネルギーを用いて、駆動用MGの継続させる処理を示すフローチャートである。
以下、本発明に係る車両用制御装置の実施形態を、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サブシステムを含む車載システムに、本発明による車両用制御装置を適用した例について説明する。しかしながら、本発明による車両用制御装置は、走行駆動源として、エンジンのみを有する通常の車両、電動モータのみを有する電動車両の車載システム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各種のサブシステムを含む車載システムの全体構成を機能ブロック図として示したものである。なお、各種のサブシステムは、通常、制御部と、その制御部によって制御される1つ以上の制御対象機器とを含む。図1では、主として、各サブシステムの制御部を示しており、各サブシステムに属する制御対象機器は、一部のみしか図示していない。
図1に示すように、車載システムは、車両に関する種々の情報を取得するため、HMI15およびEVI16を備えている。HMI15は、ハイブリッド車両の運転のためや各種のサブシステムの操作のために、運転者によって操作される操作部の操作量や操作位置をセンサやスイッチを通じて取得する制御部である。センサやスイッチには、HMI15を通じて電源が供給される。なお、運転者によって操作される操作部には、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他、ウインドウの開閉スイッチ、ドアロックスイッチ、ライトスイッチ、ワイパスイッチ、トランクスイッチなども含まれる。それら操作部における各々の操作量や操作位置がセンサ等によって検出され、HMI15にて取得される。また、EVI16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制御部であり、例えば、先行車両や障害物などを検出するレーダ装置、車両の周囲の画像を取得するカメラ、及び車両の位置や走行路の形状を提供するナビゲーションシステムなどから情報を取得する。レーダ装置、カメラ、ナビゲーションシステムには、EVI16を通じて電源が供給される。さらに、HMI15、EVI16、あるいは他の制御部は、車両の走行状態(例えば、速度、加速度など)や、各種のサブシステムの動作状態(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)を示す情報も取得する。
このように、センサ、スイッチ、レーダ装置等が制御対象機器に該当し、HMI15およびEVI16が制御部に該当するため、これらHMI15およびEVI16もサブシステムに該当する。
上述したHMI15において取得した操作量、操作位置に関する情報や、EVI16にて取得した外部環境に関する情報は、車両用制御装置のメインECU10に入力される。これにより、例えば、メインECU10では、車両が置かれた状況や、運転者が車両をどのように走行させようとしているかなどを把握して、必要なサブシステム(エンジン、モータジェネレータ、ブレーキ、ステアリング、ライト、ウインドウ、ドア、EVIなど)に制御を実行させることが可能となる。すなわち、メインECU10は、車載システム全体の制御を統括する制御部である。
例えば、メインECU10は、原則として、運転者による運転操作に基づいて、目標とする車両挙動を算出し、その目標車両挙動に基づいて、前後方向の目標加速度(減速度)を算出するとともに、左右方向の目標加速度を算出する。算出された前後方向及び左右方向の目標加速度はフロントエリアECU11に出力される。なお、運転者による運転操作に基づいて目標車両挙動を算出する際に、運転者による運転操作をそのまま反映させると車両の挙動が不安定化することが予測される場合には、車両の挙動が安定する範囲で、目標車両挙動を算出することが好ましい。
フロントエリアECU11は、メインECU10からの制御目標や制御指示に基づき、フロントエリアに配置された各サブシステムの制御部への目標制御量を算出して出力したり、メインECU10からの制御指示を各サブシステムの制御部へ中継したりするものである。
例えば、フロントエリアECU11は、前後方向の目標加速度として正の加速度が与えられた場合、エンジン制御部23及びMG制御部25に対して、それぞれの目標駆動トルクを算出して出力する。この際、フロントエリアECU11は、車両として必要な駆動トルクを最も効率良く実現するために、高圧バッテリ44の充電量やMG41の能力などに基づくMG41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23に与える目標エンジントルク、MG制御部25に与える目標MGトルクを定める。
エンジン制御部23は、目標エンジントルクが与えられると、エンジン回転数などの情報に基づき、エンジン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の運転状態を制御する。MG制御部25は、目標MGトルクが与えられると、MG41の回転数や回転位置などの情報に基づき、MG41が目標MGトルクを発生するようにMG41を駆動するための駆動信号(駆動電流)を第1インバータ40を通じて出力する。
なお、車載システムには、車両を加速させるときに駆動トルクを発生し、車両を減速させるときには回生制動トルクを発生する駆動用MG41と、主として、エンジンによって駆動されて発電する発電用MG42とが含まれている。エンジン、駆動用MG41、発電用MG42は遊星歯車機構を介して相互に連結され、その遊星歯車機構は、車両の駆動軸に連結されている。
駆動用MG41によって駆動トルクを発生させるときには、MG制御部25は、第1インバータ40を通じて、高圧バッテリ44から供給される高電圧に基づく高電流をMG41に通電する。一方、駆動用MG41によって回生制動トルクを発生させるときには、MG制御部25は、駆動用MG41によって発電される電力が、高圧バッテリ44に充電されるように、第1インバータ40を制御する。発電用MG43は、例えば、車両を駆動するために必要な目標エンジントルクが、エンジンを効率の良い領域で運転するには低すぎる場合などに、余剰のエンジントルクによって駆動される。発電用MG43によって発電された電力は、駆動用MG41の駆動に用いられたり、高圧バッテリ44の充電に用いられたりする。なお、エンジンは発電用MG43を駆動するためだけに使用され、駆動用MG41によってのみ車両を駆動するように構成しても良い。さらに、必要な駆動トルクが大きい場合には、発電用MG43も駆動トルクを発生させるようにしても良い。
フロントエリアECU11は、前後方向の目標加速度として負の加速度(すなわち、減速度)が与えられた場合、その目標減速度に応じて、MG41による目標回生制動トルクと、ブレーキ装置による目標ブレーキトルクをそれぞれ算出して、MG制御部25とブレーキ制御部22に与える。なお、目標ブレーキトルクは、目標減速度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とが好ましい。
ブレーキ制御部22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、ブレーキ液圧を制御する。なお、ブレーキ制御部22によって制御されるブレーキ装置は、例えば負圧ポンプによってブレーキブースターを駆動したり、電動ポンプによってブレーキ装置内に液圧を発生させたりすることにより、運転者によるブレーキペダルの操作とは無関係に、制動力を発生可能なものである。
さらに、フロントエリアECU11は、左右方向の目標加速度が与えられた場合、車速等を考慮しつつ、その左右方向の目標加速度に応じた目標アシストトルクを算出して、ステアリング制御部24に与える。ステアリング制御部24は、電動パワーステアリングが発生するトルクが目標アシストトルクとなるように、電動パワーステアリングのモータを制御する。
また、メインECU10は、HMI15により、ワイパスイッチやライトスイッチの操作位置に関する情報が入力されると、フロントエリアECU11に、それらの操作位置に対応する操作位置情報もしくは目標制御状態を出力する。すると、フロントエリアECU11は、ワイパ制御部20やライト制御部21に対して、操作位置情報もしくは目標制御状態に応じた制御を行わせるための制御信号を出力したり、あるいは、操作位置情報もしくは目標制御状態を中継したりする。
ワイパ制御部20は、フロントエリアECU11から与えられた信号に従い、ワイパスイッチの操作位置に応じた作動を行うように、ワイパを駆動する。例えば、ワイパスイッチがオート位置である場合、ワイパ制御部20は、雨滴センサからの雨滴検出信号に応じた払拭頻度でワイパを駆動する。一方、ワイパスイッチが低払拭位置または高払拭位置である場合、ワイパ制御部20は、低払拭頻度または高払拭頻度でワイパを駆動する。また、ライト制御部21は、フロントエリアECU11から与えられた信号に従い、ライトスイッチの操作位置に応じた点灯状態となるように、前照灯の点灯状態を制御する。例えば、ライトスイッチがオート位置である場合、ライト制御部21は、照度センサからの照度検出信号に基づき、スモールランプやヘッドライトなどの点灯状態を制御する。さらに、ライト制御部21は、カメラ画像などにより把握される先行車両や対向車両の有無に応じて、ハイビームやロービームなどヘッドライトの照射方向を制御しても良い。
同様に、メインECU10は、HMI15により、ドアロックスイッチやウインドウの開閉スイッチの操作位置に関する情報が入力されると、右側エリアECU13および/または左側エリアECU14に、それらの操作位置に対応する操作位置情報もしくは目標制御状態を出力する。すると、右側エリアECU13および/または左側エリアECU14は、ドア制御部27、28やウインドウ制御部26、29に対して、操作位置情報もしくは目標制御状態に応じた制御を行わせるための制御信号を出力する。これにより、与えたれた制御信号に従って、ドア制御部27、28はドアをロック又はアンロックし、ウインドウ制御部26、29は、ライト制御部21は前照灯の点灯状態を制御する。
また、メインECU10は、HMI15により、ブレーキペダルの操作もしくはライトスイッチの操作位置や、トランクスイッチの操作位置に関する情報が入力されると、リヤエリアECU12に、それらの操作位置に対応する操作位置情報もしくは目標制御状態を出力する。すると、リヤエリアECU12は、トランク制御部30やライト制御部31に対して、操作位置情報もしくは目標制御状態に応じた制御を行わせるための制御信号を出力する。これにより、与えたれた制御信号に従って、トランク制御部30はトランクをロックまたはアンロックしたり、トランクを自動で開扉または閉扉したりする。また、ライト制御部31は、与えたれた制御信号に従って、ブレーキランプを点灯したり、スモールランプを点灯したりする。
このように、リヤエリアECU12,右側エリアECU13、および左側エリアECU14も、フロントエリアECU11と同様に、メインECU10からの制御目標や制御指示に基づき、各エリアに配置された各サブシステムの制御部への目標制御量を算出して出力したり、メインECU10からの制御指示を各サブシステムの制御部へ中継したりする。
バッテリ制御部32は、高圧バッテリ44における電流、電圧、温度などを測定結果に基づいて、高圧バッテリ44のSOC(State of Charge)やSOH(State of Health)を算出し、その算出結果をリヤエリアECU12に出力する。メインECU10は、リヤエリアECU12を介して、高圧バッテリ44のSOC、SOHを取得する。このSOC、SOHは、例えば、フロントエリアECU11において、MG41が発生可能な最大MGトルクを算出するために用いられたり、MG41の目標回生制動トルクを算出するために用いられたりする。バッテリ制御部32は、さらに、例えばメインECU10からの指示に応じて第2低圧バッテリ51を充電するために、高圧バッテリ44に蓄えられた高電圧電力を低電圧電力に変換するDCDCコンバータ45の動作を制御する。
車両システムには、第1低圧バッテリ50と第2低圧バッテリ51とが設けられている。第1低圧バッテリ50はメインバッテリであり、図1に一点鎖線で示すように、メインECU10や各エリアECU11~14に作動電力を供給する。第1低圧バッテリ50は、例えば、第2低圧バッテリ51と同様に、高圧バッテリ44の高電圧電力によって充電されるものであっても良いし、オルタネータで発電された電力によって充電されるものであっても良い。第2低圧バッテリ51は、サブバッテリであり、例えば、各サブシステムの作動による消費電力が増えたときに、補助的に作動電力を供給したり、第1低圧バッテリ50からの電力供給に異常が生じた場合に、車両を確実に停止させることができるように、メインECU10およびブレーキシステムに作動電力を供給したりする。
メインECU10や各エリアECU11~14は、供給された作動電力を使用することで作動可能となるとともに、それぞれ配下のサブシステムに作動電力を分配するように構成されている。すなわち、メインECU10や各エリアECU11~14が、第1低圧バッテリ50から供給される作動電力の分岐点となって、各サブシステムに分配するのである。さらに、メインECU10や各エリアECU11~14は、検出抵抗などにより、分配前の作動電圧の変化、さらに少なくとも一部の分配後の作動電圧の変化を検出可能に構成されている。なお、作動電圧の変化に加えて、もしくは代えて、制御対象機器への通電電流の変化を検出するようにしても良い。
メインECU10は、上述した各種のサブシステムを様々に組み合わせて作動させることで、より高度な機能を発揮させることができる。例えば、メインECU10は、EVI16を作動させて、先行車両や障害物を検出することができる。その検出結果に基づき、衝突の可能性が高まったと判断した場合、メインECU10は、自動的に緊急ブレーキが実行されるようにブレーキシステムを作動させたり、衝突を回避する方向にステアリングが操舵されるようにステアリングシステムを作動させたりすることにより、先進運転支援機能を発揮させることができる。その他にも、HMI15の検出結果から、運転者によってブレーキペダルが急激に操作されたと判断した場合には、メインECU10は、通常よりも高い減速度の発生をブレーキ制御部22に指示して、ブレーキアシスト機能を発揮するようにしても良い。また、EVI16の検出結果から、車両が走行車線を逸脱しそうになったと判断したときに、メインECU10は、逸脱方向とは逆方向に操舵反力を発生させるようにステアリングシステムを作動させることにより、車線維持支援機能を発揮させることができる。
なお、上述したサブシステムの各エリアへの割り振りは単なる一例であって、その割り振りは変更可能なものである。図1に示す車載システムに対するサブシステムの追加や削除も任意に行い得る。図1に示す車載システムにおいて、例えば、メインECU10を削除し、各エリアECUにおいて、配下のサブシステムの制御目標を指示するようにしても良い。あるいは、図1に示す車載システムにおいて、エリアECUを設けずに、メインECU10が直接、各サブシステムを制御するようにしても良い。また、ECUへの実装に関しては、複数のサブシステムの制御部を共通のECUに実装したり、メインECU10といずれかのエリアECUとを統合したりすることも可能である。
次に、本実施形態に係る車両用制御装置の技術的特徴について説明する。上述したように、車載システムは、各種のサブシステムを含み、メインECU10は、それらサブシステムを作動させることにより、基本機能と、その基本機能よりも拡張した拡張機能とを発揮させることができる。例えば、メインECU10が、ブレーキシステムを作動させることにより、基本機能として、運転者の操作に応じた制動機能を発揮させることができ、EVI16とブレーキシステムとを作動させることにより、拡張機能として、先進運転支援機能を発揮させることができる。また、メインECU10が、モータシステムにおける駆動用MG41を作動させることにより、基本機能として、駆動トルクの発生や電力の回生機能を発揮させることができ、さらに発電用MG43を作動させることにより、拡張機能として、駆動用MG41の駆動用電力として利用可能な電力の発電機能を発揮させることができる。
しかしながら、例えば、あるシステムが基本機能を発揮することができない障害が生じている状況において、その基本機能を前提とする拡張機能を発揮するように、メインECU10が、システムを作動させた場合、想定通りの機能を発揮させることができないばかりか、却って障害の程度を悪化させたり、車両に予期せぬ挙動を引き起こしたりする可能性も否定できない。
そこで、本実施形態による車両用制御装置は、複数の制御対象機器を含み、少なくとも基本機能と拡張機能とを発揮可能なシステムに対し、それら複数の制御対象機器の作動が正常に行われることを効率的に確認しつつ、その確認結果を踏まえてシステムに適切な機能を発揮させることができるようにした点に特徴がある。以下、いくつかの事例に基づき、本実施形態による車両用制御装置の上述した技術的特徴についてより詳細に説明する。
図2に示す事例は、ブレーキシステム100を対象としたものである。このブレーキシステム100は、基本機能としての制動機能を発揮するために、ブレーキ制御部22とブレーキアクチュエータ22Aとが使用される。具体的には、ブレーキ制御部22は、運転者がブレーキペダルを操作したときに目標ブレーキトルクが与えられる。すると、ブレーキ制御部22は、目標ブレーキトルクに対応したブレーキ液圧が、各車輪のブレーキ装置に作用するように、ブレーキアクチュエータ22Aとしての負圧ポンプや電動ポンプを制御する。
また、ブレーキシステム100は、例えば、拡張機能としての自動ブレーキ機能を発揮するために、ブレーキ制御部22およびブレーキアクチュエータ22Aに加えて、先行車両等の検出情報を取得するEVI16を使用する。メインECU10がEVI16による検出結果に基づき衝突の可能性が高まったと判断した場合、ブレーキ制御部22はブレーキアクチュエータ22Aを作動させて、運転者のブレーキ操作によらず、自動的に車両を制動する。
上述したブレーキシステム100を対象とした、制御対象機器の作動確認と、その確認結果に基づくブレーキシステム100の作動許可の付与に関する処理を、図3のフローチャートを参照して説明する。なお、図3のフローチャートに示す処理は、例えば、フロントエリアECU11によって実行される。
まず、ステップS100では、第1低圧バッテリ50からフロントエリアECU11に供給された作動電力の、ブレーキ制御部22およびブレーキアクチュエータ22Aへの分配を開始する。これにより、ブレーキ制御部22は、初期化処理などの所定の作動を開始する。このとき、ステップS110において、ブレーキ制御部22の所定の作動による、フロントエリアECU11におけるブレーキ制御部22への分配後の作動電圧の変化および/または通電電流の変化を、電気エネルギー変化量として検出する。
続くステップS120では、ブレーキ制御部22における作動状態と、検出された作動電圧の変化および/または通電電流の変化との関係に基づいて、第1低圧バッテリ50とブレーキ制御部22との接続状態は正常であり、ブレーキ制御部22へは適切な電源供給がなされているか否かを判定する。すなわち、本実施形態では、ブレーキ制御部22などの制御対象機器が正常に動作可能であるか否かを、制御対象機器の目標とする作動状態または実際の作動状態と、その制御対象機器の作動による電気エネルギー量の変化とが相関(対応)しているか否かにより判定するのである。制御対象機器の作動状態と、その作動により変化する電気エネルギー量とが相関している場合、制御対象機器に対して提供されている電気エネルギーに関する環境は正常であり、その正常な環境の下で、制御対象機器は正常に動作していると判断できるためである。
ステップS120において、ブレーキ制御部22の作動状態と電気エネルギー量の変化とが相関していると判定した場合、ステップS130の処理に進む。一方、ブレーキ制御部22の作動状態と電気エネルギー量の変化とが相関していないと判定した場合、ステップS160の処理に進む。
ステップS130では、フロントエリアECU11は、ブレーキ制御部22がブレーキアクチュエータ22Aを作動させる際の作動目標値(例えば、目標ブレーキ液圧)を取得する。この作動目標値は、フロントエリアECU11がブレーキ制御部22に指示するようにしても良い。あるいは、フロントエリアECU11は、ブレーキアクチュエータ22Aの実際の作動状態(例えば、実際のブレーキ液圧)を検出しても良い。
続くステップS140では、ブレーキアクチュエータ22Aの作動による、フロントエリアECU11におけるブレーキアクチュエータ22Aへの分配後の作動電圧の変化および/または通電電流の変化を、電気エネルギー変化量として検出する。そして、ステップS150において、ブレーキアクチュエータ22Aを作動させたときの作動目標値と、検出された作動電圧の変化および/または通電電流の変化との関係は相関しているか否かに基づいて、第1低圧バッテリ50とブレーキ制御部22との接続状態は正常であり、ブレーキ制御部22へは適切な電源供給がなされているか否かを判定する。この判定処理において否定的な判定がなされると、ステップS160の処理に進み、肯定的な判定がなされると、ステップS200の処理に進む。
ステップS160では、ブレーキシステム100に対して、第2低圧バッテリ51からの電源供給に切り替えられているか否かを判定する。この判定処理において、切り替えられていないと判定した場合には、ステップS170で、ブレーキシステム100に対する電源供給源を、第1低圧バッテリ50から第2低圧バッテリ51に切り替える。そして、再度、ステップS110からS150までの処理を実行する。一方、ステップS160の判定処理において、第2低圧バッテリ51に切り替え済みと判定すると、ステップS180の処理に進む。ステップS180では、第1低圧バッテリ50と第2低圧バッテリ51のいずれの電源供給によっても、ブレーキ制御部22とブレーキアクチュエータ22Aの少なくとも一方が正常に動作しないので、ブレーキシステムの異常を判定する。そして、ステップS190において、ブレーキシステムの異常を乗員に報知する。
一方、ステップS200では、ブレーキ制御部22とブレーキアクチュエータ22Aがともに正常動作しているとみなせるので、ブレーキシステム100に作動許可を与える。この際、許可されるのは、ブレーキ制御部22とブレーキアクチュエータ22Aとによる、基本機能としての制動機能である。
続くステップS210では、フロントエリアECU11は、メインECU10との通信を通じて、EVI16に属するレーダ装置やカメラ等の障害物検出器への作動指示や、実際の作動状態に関する情報を取得する。さらに、ステップS220において、フロントエリアECU11は、メインECU10との通信を通じて、EVI16および障害物検出器の作動による、メインECU10におけるEVI16および障害物検出器への分配後の作動電圧の変化および/または通電電流の変化を、電気エネルギー変化量として検出する。そして、ステップS230において、EVI16および障害物検出器の作動状態と、検出された作動電圧の変化および/または通電電流の変化との関係は相関しているか否かに基づいて、第1低圧バッテリ50とEVI16および障害物検出器との接続状態は正常であり、適切な電源供給がなされているか否かを判定する。この判定処理において肯定的な判定がなされると、ステップS240の処理に進み、否定的な判定がなされると、ステップS250の処理に進む。
ステップS240では、EVI16および障害物検知器が正常に動作しているとみなせるので、ブレーキシステム100に対して、EVI16および障害物検知器と、ブレーキ制御部22およびブレーキアクチュエータ22Aとを用いた自動ブレーキの作動許可を与える。逆に、ステップS250では、EVI16および/または障害物検知器に異常が生じているとみなせるので、自動ブレーキの作動許可を与えず、その作動を禁止する。そして、ステップS260において、自動ブレーキの異常を乗員に報知する。
なお、上述した事例では、ブレーキ制御部22とブレーキアクチュエータ22Aとを別々に正常に作動するか確認したが、EVI16および障害物検出器の場合と同様に、まとめて作動確認を行うようにしても良い。
このように、ブレーキシステム100では、まず、基本機能としての制動機能を発揮する際に用いられるブレーキ制御部22およびブレーキアクチュエータ22Aが正常に動作するかどうかが確認される。ブレーキ制御部22およびブレーキアクチュエータ22Aが正常に動作することが確認された場合、ブレーキシステム100に基本機能の作動許可が与えられる。ブレーキシステム100に基本機能の作動許可が与えられた場合、さらに、拡張機能としての自動ブレーキ機能を発揮する際に用いられるEVI16および障害物検知器が正常に動作するかどうかが確認される。EVI16および障害物検知器が正常に動作することが確認されると、ブレーキシステム100に拡張機能の作動許可が与えられるが、正常に動作することが確認できない場合、拡張機能の作動許可は与えられない。この場合、ブレーキシステム100は、基本機能を発揮するように作動することだけが可能となる。
以上のように、本実施形態では、基本機能から拡張機能へと順番に、制御対象機器の作動によりそれらの機能が発揮可能かどうかを確認しているので、制御対象機器の作動が正常に行われることを効率的に確認することができる。さらに、拡張機能の作動許可は、基本機能の作動許可が与えられていなければ、与えられることはない。そのため、ブレーキシステム100に対して、常に適切な機能を発揮することができるように、作動許可を与えることができる。
上述したブレーキシステム100の事例において、さらに、第1低圧バッテリ50からフロントエリアECU11までの電源ラインの接続状態が正常であり、適切な電源供給がなされているかどうかを確認するようにしても良い。そして、この確認がなされたことを条件として、ブレーキシステム100の基本機能から拡張機能へと順番に、制御対象機器の作動によりそれらの機能が発揮可能かどうかを確認するようにしても良い。
第1低圧バッテリ50からフロントエリアECU11までの電源ラインの接続状態が正常であるかを確認するための処理の一例が図4のフローチャートに示されている。この図4のフローチャートに示す処理は、例えば、図3のフローチャートのステップS100の処理後、ステップS110の実行前に行われる。
フロントエリアECU11は、ステップS101において、ブレーキシステム100(ブレーキ制御部22とブレーキアクチュエータ22A)に作動停止を指示する。あるいは、フロントエリアECU11は、自身からブレーキシステム100への作動電源の分配を停止するようにしても良い。いずれの場合であっても、フロントエリアECU11を経由して各サブシステムに分配されるに電源電圧に対する、ブレーキシステム100による影響を取り除くことができる。
続くステップS102において、フロントエリアECU11は、ブレーキシステム100以外の少なくとも1つのサブシステムに対し、所定の作動目標値に従った作動を行うように指示する。このとき、フロントエリアECU11は、サブシステムの実際の作動状態を検出しても良い。そして、ステップS103では、フロントエリアECU11における、分配前の作動電圧の変化および/または通電電流の変化を、電気エネルギー変化量として検出する。
ステップS104では、サブシステムに指示した作動目標値あるいはサブシステムの実際の作動状態と、検出された作動電圧の変化および/または通電電流の変化との関係は相関しているか否かに基づいて、第1低圧バッテリ50からフロントエリアECU11までの電源ラインの接続状態が正常であり、フロントエリアECU11に対して、適切な電源供給がなされているか否かを判定する。
このステップS104の判定処理において肯定的な判定がなされると、図3のフローチャートのステップS110の処理に進む。一方、否定的な判定がなされると、ステップS105の処理に進む。ステップS105では、第1低圧バッテリ50からフロントエリアECU11までの電源ラインに何らかの異常が生じているものとみなし、電源ライン異常判定を行う。そして、ステップS106において、電源ライン異常を乗員に報知する。
次にモータシステムに関する事例について、図5および図6を参照して説明する。モータシステム200は、基本機能として、駆動トルクの発生や電力の回生の機能を発揮する。そのために、モータシステム200では、第1インバータ40を通じて駆動用電流が通電されて、駆動用MG41が回転駆動されたり、駆動用MG41によって発電された回生電力が第1インバータ40を介して高圧バッテリ44に充電されたりする。
そして、図5に示すモータシステム200は、第1および第2の拡張機能を備えている。第1の拡張機能は、駆動用MG41の駆動に利用可能な電力の発電機能である。この発電機能を発揮するために、モータシステム200では、エンジンによって駆動される発電用MG43が発電した電力を、第2インバータ42を介して取り出し、高圧バッテリ44に充電したり、直接、駆動用MG41の駆動用電力として用いたりする。駆動用MG41が正常に作動する場合には、この発電機能によって電力を発電することで、必要とされるときにはいつでも駆動用MG41を駆動することが可能になる。
第2の拡張機能は、DCDCコンバータ45による電圧変換機能である。この場合、上述した第1の拡張機能は、第2の拡張機能にとっての基本機能と位置づけることができる。つまり、発電用MG43が正常に作動することが確認されると、高圧バッテリ44の充電電力は十分に確保可能であることが裏付けられる。このため、DCDCコンバータ45を作動させて、高圧バッテリ44の充電電力を利用して、第2低圧バッテリ51を充電する。
上述したモータシステム200を対象とした、制御対象機器の作動確認と、その確認結果に基づくモータシステム200の作動許可の付与に関する処理を、図6のフローチャートを参照して説明する。なお、図6のフローチャートに示す処理は、例えば、フロントエリアECU11によって実行される。
ステップS300では、第1低圧バッテリ50からフロントエリアECU11に供給された作動電力の、MG制御部25への分配を開始する。これにより、MG制御部25は、初期化処理などの所定の作動を開始する。このとき、ステップS310において、MG制御部25の所定の作動による、フロントエリアECU11におけるMG制御部25への分配後の作動電圧の変化および/または通電電流の変化を、電気エネルギー変化量として検出する。
ステップS320では、MG制御部25における作動状態と、検出された作動電圧の変化および/または通電電流の変化との関係が相関しているか否かに基づいて、第1低圧バッテリ50とMG制御部25との接続状態は正常であり、MG制御部25へは適切な電源供給がなされているか否かを判定する。ステップS320において、MG制御部25の作動状態と電気エネルギー量の変化とが相関していると判定した場合、ステップS350の処理に進む。一方、MG制御部25の作動状態と電気エネルギー量の変化とが相関していないと判定した場合、ステップS330の処理に進む。ステップS330では、MG制御部25が正常に動作していないので、MG制御部異常を判定し、ステップS340において、MG制御部異常を乗員に報知する。
ステップS350では、フロントエリアECU11は、MG制御部25が第1インバータ40を作動させる際の作動目標値(例えば、目標電流値、切替周波数など)を取得する。この作動目標値は、フロントエリアECU11がMG制御部25に指示するようにしても良い。あるいは、フロントエリアECU11は、駆動用MG41の実際の作動状態(例えば、実電流値、回転数など)を検出しても良い。
続くステップS360では、例えば、高圧バッテリ44のSOCの変化から、第1インバータ40および駆動用MG41の作動により生成あるいは消費される電気エネルギーの大きさ、すなわち、電気エネルギーの変化量を検出する。フロントエリアECU11は、リヤエリアECU12、メインECU10を経由して、バッテリ制御部32から高圧バッテリ44のSOCを取得することができる。そして、ステップS370において、第1インバータ40および駆動用MG41を作動させたときの作動目標値、あるいは実際の作動状態と、検出された電気エネルギーの変化量が相関しているか否かに基づいて、高圧バッテリ44と第1インバータ40および駆動用MG41との接続状態は正常であるか否かを判定する。この判定処理において否定的な判定がなされると、ステップS380の処理に進み、肯定的な判定がなされると、ステップS400の処理に進む。
ステップS380では、第1インバータ40および/または駆動用MG41が正常に動作していないとみなせるので、駆動用MG41の作動を禁止する。そして、ステップS390において、駆動用MG41の異常を乗員に報知する。一方、ステップS400では、MG制御部25と、第1インバータ40および駆動用MG41とが、ともに正常動作しているとみなせるので、モータシステム200に駆動用MG41の作動許可を与える。
続くステップS410において、フロントエリアECU11は、MG制御部25が第2インバータ42を作動させる際の作動目標値(例えば、目標電流値、切替周波数など)を取得する。この作動目標値は、フロントエリアECU11がMG制御部25に指示するようにしても良い。あるいは、フロントエリアECU11は、発電用MG43の実際の作動状態(例えば、実電流値、回転数など)を検出しても良い。
続くステップS420では、第2インバータ42および発電用MG43による作動によって生成あるいは消費される電気エネルギーの大きさ、すなわち電気エネルギーの変化量を検出する。この電気エネルギーの変化量は、駆動用MG41が停止していれば、例えば、高圧バッテリ44のSOCの変化から算出することができる。駆動用MG41が作動している場合には、その作動により生成あるいは消費される電気エネルギーの大きさを勘案して、発電用MG43による作動により生成あるいは消費される電気エネルギーの変化量を算出すれば良い。そして、ステップS430において、第2インバータ42および発電用MG43を作動させたときの作動目標値、あるいは実際の作動状態と、検出された電気エネルギーの変化量が相関しているか否かに基づいて、高圧バッテリ44と第2インバータ42および発電用MG43との接続状態は正常であるか否かを判定する。この判定処理において否定的な判定がなされると、ステップS440の処理に進み、肯定的な判定がなされると、ステップS460の処理に進む。
ステップS440では、第2インバータ42および/または発電用MG43が正常に動作していないとみなせるので、発電用MG43の作動を禁止する。そして、ステップS450において、発電用MG43の異常を乗員に報知する。一方、ステップS460では、第2インバータ42および発電用MG43が正常動作しているとみなせるので、モータシステム200に発電用MG43の作動許可を与える。
そして、ステップS470では、フロントエリアECU11は、メインECU10、リヤエリアECU12を介して、バッテリ制御部32によるDCDCコンバータ45への作動指示や、実際の作動状態に関する情報を取得する。さらに、ステップS480において、フロントエリアECU11は、バッテリ制御部32から、高圧バッテリ44のSOCの変化、あるいは第2低圧バッテリ51のSOC変化を取得することにより、DCDCコンバータ45の作動による電気エネルギーの変化量を検出する。そして、ステップS490において、DCDCコンバータ45の作動状態と、検出された電気エネルギーの変化量との関係が相関しているか否かに基づいて、高圧バッテリ44と第2低圧バッテリ51とがDCDCコンバータ45を介して正常に接続されており、DCDCコンバータ45が正常に動作できているかどうかが判定される。この判定処理において肯定的な判定がなされると、ステップS500の処理に進み、否定的な判定がなされると、ステップS510の処理に進む。
ステップS500では、DCDCコンバータ45が正常に動作しているとみなせるので、モータシステム200に対して、DCDCコンバータ45の作動許可を与える。一方、ステップS510では、DCDCコンバータ45の動作に何らかの異常が生じている可能性があるため、DCDCコンバータの作動を禁止し、ステップS520において、DCDCコンバータの異常を乗員に報知する。
従って、モータシステム200の事例においても、ブレーキシステム100の事例と同様に、基本機能から拡張機能へと順番に、制御対象機器の作動によりそれらの機能が発揮可能かどうかを確認している。従って、制御対象機器の作動が正常に行われることを効率的に確認することができる。さらに、拡張機能の作動許可は、基本機能の作動許可が与えられていなければ、与えられることはない。そのため、モータシステム200に対して、常に適切な機能を発揮することができるように、作動許可を与えることができる。
なお、拡張機能に関しては、モータシステム200の事例で説明したように、階層的に複数の拡張機能を設定しても良い。また、上述したモータシステム200のように、拡張機能の発揮のために作動される第2作動対象機器が、電気エネルギーを生成可能な機器を含む場合には、基本機能を発揮するための第1作動対象機器と電気エネルギー供給源との接続状態に異常が発生しても、即座にシステムを停止するのではなく、電気エネルギーを生成可能な機器によって生成される電気エネルギーを用いて、第1作動対象機器の作動を継続させても良い。この処理について、図7のフローチャートを用いて、より詳しく説明する。なお、図7のフローチャートに示す処理は、メインECU10またはフロントエリアECU11にて実行される。
上述したモータシステム200において、一旦は、駆動用MG41および発電用MG43の正常作動が確認されて、それぞれ作動許可が与えられた後に、駆動用MG41、第1インバータ40、および高圧バッテリ44間の接続に異常が生じることも考えられる。図7のフローチャートのステップS600では、例えば、駆動用MG41の作動状態と高圧バッテリ44のSOCの変化との関係に基づき、そのような接続異常の発生を判定する。この判定処理において、異常が発生したと判定すると、ステップS610に進む。
ステップS610では、モータシステム200に対して、発電用MG43の作動許可を与えているかどうかを判定する。発電用MG43に作動許可を与えている場合には、発電用MG43が正常に動作すると考えられる。このため、ステップS620に進んで、発電用MG43を作動させて電力を発電させ、その発電された電力を用いて、駆動用MG41を作動させるように指示する。このようにすれば、駆動用MG41、第1インバータ40、および高圧バッテリ44間の接続に異常が生じた場合であっても、駆動用MG41の作動を極力維持することができる。一方、ステップS610において、発電用MG43の作動許可が与えられていないと判定すると、ステップS630に進んで、駆動用MG41の作動を禁止する。
上述した実施形態は本発明の好ましい実施形態ではあるが、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である。
例えば、上述した事例2のモータシステム200において、第1低圧バッテリ50もDCDCコンバータ45を介して高圧バッテリ44から充電するように構成した場合に、例えば前照灯や、エアコン装置の電動コンプレッサなど消費電力の大きい機器が作動されると、結果的に、発電用MG43の発電電力も増加することになる。従って、このような関係を逆に利用することで、前照灯やエアコン装置の電動コンプレッサなど消費電力が大きい別システムの制御対象機器が作動されたときの、発電用MG43の発電電力の大きさやDCDCコンバータ45を介しての第1低圧バッテリ50の充電量などから、別のシステムの制御対象機器と、電気エネルギー供給源である第1低圧バッテリ50との接続状態は正常であって、別のシステムの制御対象機器は正常に動作するものであることを推測することができる。
また、例えば、基本機能を発揮するために使用されるグループに属する制御対象機器と、拡張機能を発揮する際に使用されるグループに属する制御対象機器とが、同じ電気エネルギー供給源からの電気エネルギーの供給を受けて作動するように構成されている場合であって、それぞれの制御対象機器をともに作動させる必要がある場合には、システムの制御部は、それぞれの制御対象機器の制御を時分割で行うとともに、その時分割制御に対応するように、電気エネルギー供給源からの電気エネルギーの供給も時分割で行うようにしても良い。
10:メインECU、11:フロントエリアECU、12:リヤエリアECU、13:右側エリアECU、14:左側エリアECU、15:HMI、16:EVI、20:ワイパ制御部、21:ライト制御部、22:ブレーキ制御部、23:エンジン制御部、24:ステアリング制御部、25:MG制御部、26:ウインドウ制御部、27:ドア制御部、28:ドア制御部、29:ウインドウ制御部、30:トランク制御部、31:ライト制御部、32:バッテリ制御部、40:第1インバータ、41:駆動用MG、42:第2インバータ、43:発電用MG、44:高圧バッテリ、45:DCDCコンバータ、50:第1低圧バッテリ、51:第2低圧バッテリ

Claims (5)

  1. 車両に搭載された複数の制御対象機器を含み、前記複数の制御対象機器の作動により、基本機能と、その基本機能よりも拡張した拡張機能と、を少なくとも発揮可能なシステム(100、200)と、
    前記システムに含まれる複数の制御対象機器は、基本機能を発揮するために使用されるグループと、拡張機能を発揮するときに使用されるグループとに層別され、基本機能を発揮するために使用されるグループに層別された制御対象機器である第1作動対象機器(22A、40)が作動されたときに、前記第1作動対象機器の作動により生成あるいは消費される電気エネルギーの大きさを検出する第1電気エネルギー検出部(S140、S360)と、
    前記第1作動対象機器が作動されたときの目標作動状態または実作動状態と、前記第1電気エネルギー検出部により検出される電気エネルギーの大きさとの関係に基づき、前記第1作動対象機器と電気エネルギー供給源(50、44)との接続状態が正常であり、前記第1作動対象機器が正常に作動できるか否かを判定する第1判定部(S150、S370)と、
    前記拡張機能を発揮するときに使用されるグループに層別された制御対象機器である第2作動対象機器(16、42、45)が作動されたときに、前記第2作動対象機器の作動により生成あるいは消費される電気エネルギーの大きさを検出する第2電気エネルギー検出部(S220、S420)と、
    前記第2作動対象機器が作動されたときの目標作動状態または実作動状態と、前記第2電気エネルギー検出部により検出される電気エネルギーの大きさとの関係に基づき、前記第2作動対象機器と電気エネルギー供給源との接続状態が正常であり、前記第2作動対象機器が正常に作動できるか否かを判定する第2判定部(S230、S430、S480)と、
    前記第1判定部が、電気エネルギー供給源との接続状態は正常であり、前記第1作動対象機器は正常に作動できると判定したことを条件として、基本機能を発揮するように前記第1作動対象機器を作動させることを前記システムに許可し、前記第1および第2判定部が、ともに電気エネルギー供給源との接続状態は正常であり、前記第1および第2作動対象機器が正常に作動できると判定したことを条件として、前記第1作動対象機器に加えて、拡張機能を発揮するように前記第2作動対象機器を作動させることを前記システムに許可する許可部(S200、S240、S400、S460、S500)と、を備える車両用制御装置。
  2. 前記電気エネルギー供給源と前記第1作動対象機器との間に設けられ、前記電気エネルギー供給源を前記第1作動対象機器以外の機器にも分岐して接続する分岐部(11)と、
    前記第1作動対象機器以外の機器の作動と、その機器の作動により変動する電気エネルギーの大きさとに基づいて、前記電気エネルギー供給源と前記分岐部までの接続状態に異常が生じているか否かを判定する第3判定部(S105)と、を備え、
    前記第1判定部による判定は、前記第3判定部によって前記電気エネルギー供給源と前記分岐部までの接続状態に異常が生じていないとの判定がなされたことを条件として、実行される請求項1に記載の車両用制御装置。
  3. 前記許可部が、拡張機能を発揮するように前記第2作動対象機器を作動させることを前記システムに許可した後、前記第1作動対象機器と前記電気エネルギー供給源との接続状態に異常が発生し、かつ前記拡張機能を発揮する際に使用される前記第2作動対象機器に、電気エネルギーを生成可能な機器が含まれている場合、前記システムの制御部(25)は、
    電気エネルギーを生成可能な機器によって生成される電気エネルギーを用いて、前記第1作動対象機器の作動を継続させる請求項1に記載の車両用制御装置。
  4. 前記車両には、前記システムの他にも別のシステムが搭載されており、
    前記システムにおける少なくとも1つの制御対象機器の作動状態と、前記別のシステムにおける制御対象機器の作動状態とが相互に影響し合う場合に、前記システムにおける少なくとも1つの制御対象機器の作動状態が、前記別のシステムにおける制御対象機器への作動状態の指令に見合った作動状態であることに基づき、前記別のシステムにおける制御対象機器と電気エネルギー供給源との接続状態は正常であると判定する第4判定部をさらに備える請求項1に記載の車両用制御装置。
  5. 基本機能を発揮するために使用されるグループに属する制御対象機器と、拡張機能を発揮する際に使用されるグループに属する制御対象機器とが、同じ電気エネルギー供給源からの電気エネルギーの供給を受けて作動するように構成されている場合であって、それぞれの制御対象機器をともに作動させる必要がある場合には、前記システムの制御部は、それぞれの制御対象機器の制御を時分割で行うとともに、その時分割制御に対応するように、前記電気エネルギー供給源からの電気エネルギーの供給も時分割で行う請求項1に記載の車両用制御装置。
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