JP7326962B2

JP7326962B2 - 車両の制御装置および制御方法

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Description

本開示は、電動機で走行する車両の走行を制御する技術に関する。

従来から、車両においては、電動機を含む電子機器の異常を検出した場合に、安全側の制御をおこなうフェイルセーフ処理を実行する技術が知られている。例えば、下記の特許文献１には、自己診断により、車両のアクチュエータを制御するマイクロコンピュータの異常発生を監視し、異常を検出したときに、アクチュエータを安全状態に移行ささせるフェイルセーフ処理を実行する技術が開示されている。

特開２０１６－１４７５８５号公報

電動機によって走行する車両には、電動機の誤動作の発生を抑制するために、車両の加速時や減速時に電動機の制御信号の異常を検出した場合に、フェイルセーフ処理が実行されるものがある。電動機の制御の信頼性を高めるために、そうした電動機の制御信号の異常を検出して適切に対策することについては、なお一層の改良が求められている。

本開示は、例えば、以下の形態として実現することが可能である。

本開示の一形態は、電動機（２０）の駆動力により走行する車両（１０）の走行を制御する制御装置（１００）として提供される。この形態の制御装置は、アクセル開度に応じて、前記電動機に発生させる目標トルク（Ｔｔ）を決定し、前記目標トルクでの前記電動機の駆動を指令する制御信号を出力する車両制御部（１１０）と、前記アクセル開度に応じて監視トルク（Ｔｔｗ）を決定し、前記目標トルクと前記監視トルクの正負が一致していない条件を含む判定条件が満たされたときに、前記電動機のフェイルセーフ処理の実行を指令する監視部（１２０）と、を備える。

この形態の制御装置によれば、目標トルクと監視トルクの正負が反転しているか否かを判定することにより、電動機の回転方向の誤制御につながるような制御信号の異常の発生を簡易に検出でき、その異常に適切に対策することができる。よって、電動機の制御の信頼性を高めることができる。

制御装置を搭載する車両の構成を示す概略図。制御装置の機能的構成を示す概略ブロック図。車両制御部の機能的構成を示す概略ブロック図。監視部の機能的構成を示す概略ブロック図。制御装置が実行する制御処理のフローを示す説明図。目標トルク決定処理のフローを示す説明図。要求トルクマップの一例を示す説明図。監視トルク決定処理のフローを示す説明図。監視トルクマップの一例を示す説明図。加速制御監視処理のフローを示す説明図。上限閾値マップの一例を示す説明図。検出時間マップの一例を示す説明図。減速制御監視処理のフローを示す説明図。下限閾値マップの一例を示す説明図。第１実施形態の符号反転監視処理のフローを示す説明図。第２実施形態の符号反転監視処理のフローを示す説明図。

１．第１実施形態：
図１を参照する。第１実施形態における制御装置１００は、車両１０に搭載されて用いられている。制御装置１００は、車両１０の走行を制御する車両制御部１１０と、車両制御部１１０の制御信号を監視する監視部１２０と、を備える。車両制御部１１０と監視部１２０の詳細については後述する。なお、他の実施形態では、制御装置１００は、後述する電動機制御部２１の少なくとも一部の機能を含んでいてもよい。

車両１０は、電動機２０を備え、電動機２０が発生する駆動力を車輪１１に伝達して走行する。第１実施形態では、電動機２０は、発電機としても機能する電動発電機であり、例えば、三相交流モータによって構成される。第１実施形態では、車両１０は、電動機２０の駆動力のみによって走行する電気自動車として構成されている。なお、車両１０は、電気自動車に限定されない。他の実施形態では、車両１０は、電動機２０とともに駆動力を発生する内燃機関を備えるハイブリッド自動車やプラグインハイブリッド自動車によって構成されてもよく、発電機としての機能を有していない電動機を備える電気自動車によって構成されてもよい。

車両１０は、さらに、電動機制御部２１と、アクセル開度センサ３１と、車速センサ３２と、シフトポジションセンサ３３と、走行モードスイッチ３４と、を備えている。電動機制御部２１は、図示しないインバータを備え、制御装置１００の制御下において、電動機２０の駆動を制御する。第１実施形態では、電動機制御部２１は電動機２０による発電を制御する機能も有する。

電動機制御部２１は、制御装置１００によって設定される後述の目標トルクＴｔに従って、電動機２０にトルクを発生させる。電動機制御部２１は、目標トルクＴｔが正のときには、電動機２０に、車両１０を前進させる正方向の回転によるトルクを、目標トルクＴｔの絶対値に応じた大きさで出力させる。また、電動機制御部２１は、目標トルクＴｔが負のときには、電動機２０に、車両１０を後進させる負方向の回転によるトルクを、目標トルクＴｔの絶対値に応じた大きさで出力させる。

第１実施形態では、電動機制御部２１は、目標トルクＴｔが０［Ｎ・ｍ］のときには、車両１０にクリープ現象を生じさせるトルクを電動機２０に出力させる。このトルクは、パーキングブレーキや運転者のブレーキ操作によって打ち消される程度に小さい。以下、このトルクを「クリープトルク」とも呼ぶ場合がある。

アクセル開度センサ３１は、運転者によるアクセルペダルの操作を検出する。本明細書では、アクセルペダルの操作を単に「アクセル操作」とも呼ぶ。アクセル開度センサ３１は、アクセルペダルの踏み込み量を検出するセンサであり、アクセルペダルの踏み込み量を検出し、その検出結果を示す信号を、アクセル開度Ａｃｃとして制御装置１００に出力する。以下の説明において、「アクセルオフ」は、アクセルペダルが踏み込まれていないアクセル開度Ａｃｃ＝０度である状態を意味し、「アクセルオン」は、アクセルペダルが踏み込まれて、アクセル開度Ａｃｃ＞０度である状態を意味する。

アクセル開度センサ３１から出力されるアクセル開度Ａｃｃは、車両１０の加速度を制御する車両１０に対する加速指令に相当する。なお、加速指令としてのアクセル開度Ａｃｃは、アクセル開度センサ３１から出力されなくてもよい。アクセル開度Ａｃｃは、例えば、車両１０の自動運転機能や運転支援機能を実現するためのプログラムが、車両１０の走行を制御するために、制御装置１００に出力するものとしてもよい。

車速センサ３２は、車両１０の速度である車速Ｖの検出に用いられるセンサであり、検出結果を示す信号を制御装置１００に出力する。第１実施形態では、車速センサ３２は、各車輪１１に設けられており、車輪１１の回転速度を検出する。第１実施形態では、車速センサ３２が出力する信号は、車輪１１の回転速度に比例する電圧値または車輪１１の回転速度に応じた間隔を示すパルス波である。制御装置１００は、車速センサ３２からの検出信号を用いて、車両１０の速度である車速Ｖを算出する。なお、制御装置１００は、車速センサ３２の出力信号を用いて、制御装置１００の走行距離等の情報も取得することができる。

シフトポジションセンサ３３は、運転者によって機械的に移動されるシフトレバーの位置を検出するセンサであり、その検出結果を示す信号であるシフトポジション信号ＳＰを制御装置１００に出力する。制御装置１００は、シフトレバーの位置に応じて車両１０の走行ステータスを切り替える。シフトレバーの位置は、例えば、車両１０を前進させる際のドライブＤや、車両１０を後退させる際の後進Ｒ、ギヤへの駆動力の伝達を遮断する際のニュートラルＮ、車両１０を駐停車させる際のパーキングＰを含む。シフトレバーの位置は、その他に、車両１０の移動を規制するブレーキＢや、運転者によるギヤチェンジのマニュアル操作を受け付けるようにするマニュアルＭなどが含まれてもよい。制御装置１００は、運転者によるシフトレバーの機械的な移動により、車両１０の走行状態を切り替える。なお、車両１０では、シフトポジション信号ＳＰは、シフトレバーの移動によらず、電気的なスイッチ操作によって切り替えられるように構成されていてもよい。

走行モードスイッチ３４は、運転者が電動機２０によって出力されるトルクの出力特性を切り替えるためのスイッチである。走行モードスイッチ３４において選択・設定された走行モードＭｏは制御装置１００に出力される。第１実施形態では、車両１０の走行モードとしては、例えば、トルクの大きさよりも燃費を重視するエコモードや、燃費よりもトルクの大きさを重視するスポーツモード、燃費とトルクの大きさとをバランスさせるノーマルモードなどがある。

図２を参照する。制御装置１００の車両制御部１１０は、アクセル開度Ａｃｃによって表される車両１０に対する加速指令に応じて、電動機２０に発生させる目標トルクＴｔを決定する。第１実施形態では、車両制御部１１０は、アクセル開度Ａｃｃに加えて、車速Ｖと、シフトポジション信号ＳＰと、走行モードＭｏと、を用いて目標トルクＴｔを決定する。目標トルクＴｔを決定する工程の詳細は後述する。車両制御部１１０は、その目標トルクＴｔでの電動機２０の駆動を指令する制御信号を、電動機制御部２１と監視部１２０とに出力する。

監視部１２０は、アクセル開度Ａｃｃによって表される車両１０に対する加速指令に応じて監視トルクＴｔｗを決定する。第１実施形態では、監視部１２０は、アクセル開度Ａｃｃに加えて、車速Ｖと、シフトポジション信号ＳＰと、を用いて監視トルクＴｔｗを決定する。監視部１２０は、その監視トルクＴｔｗと、車両制御部１１０が決定した目標トルクＴｔとを用いて、車両制御部１１０から電動機制御部２１に出力される制御信号の異常の有無を判定する機能を有する。監視トルクＴｔｗを決定する工程および制御信号の異常を検出する工程の詳細については後述する。

監視部１２０は、判定により、制御信号の異常を検出した場合には、電動機２０のフェイルセーフ処理の実行を指令するフェイルセーフ信号ＦＳＳを電動機制御部２１に出力する。第１実施形態では、電動機２０のフェイルセーフ処理では、電動機２０の出力トルクが、車両１０にクリープ現象を生じさせる予め定められたクリープトルクＴｃｒ［Ｎ・ｍ］または０［Ｎ・ｍ］に設定される。電動機２０のフェイルセーフ処理では、電動機２０に接続されている電力線に設けられているリレーが遮断されてもよい。

電動機制御部２１は、通常は、車両制御部１１０からの制御信号に従って、目標トルクＴｔを設定する電動機制御信号ＭＧＳを電動機２０に出力する。電動機２０は、目標トルクＴｔに従って駆動する。電動機制御部２１は、監視部１２０からフェイルセーフ信号ＦＳＳを受け付けたときには、上記のフェイルセーフ処理の実行を指令する電動機制御信号ＭＧＳを電動機２０に出力する。電動機２０は、目標トルクＴｔでの駆動を中断し、フェイルセーフ処理の実行を開始する。

図３を参照する。車両制御部１１０は、少なくとも１つの中央処理装置（ＣＰＵ）１１１と、メモリ１１２と、入出力インタフェース１１３と、バス１１４と、を備えている。ＣＰＵ１１１、メモリ１１２および入出力インタフェース１１３は、バス１１４を介して双方向通信可能に接続されている。ＣＰＵ１１１は、単体のＣＰＵであってもよいし、各プログラムを実行する複数のＣＰＵであってもよい。あるいは、ＣＰＵ１１１は、複数のプログラムを同時実行可能なマルチコアタイプのＣＰＵであってもよい。メモリ１１２は、例えば、ＲＡＭなど、ＣＰＵ１１１による読み書きが可能な記憶素子によって構成される。車両制御部１１０は、ＣＰＵ１１１がメモリ１１２にプログラムや命令を読み込んで実行することによって、制御装置１００の走行を制御するための種々の機能を発揮する。

後述する目標トルク決定処理の実行の際には、車両制御部１１０のＣＰＵ１１１は、ＲＯＭなどの図示しない不揮発的かつ読み出し専用の記憶装置に予め格納されている目標トルク算出プログラムＰ１をメモリ１１２に読み出して実行する。また、車両制御部１１０のＣＰＵ１１１は、その目標トルク決定処理において、目標トルクＴｔを決定するために、メモリ１１２に、前述の図示しない記憶装置に予め格納されている要求トルクマップＭ１を読み出して用いる。なお、要求トルクマップＭ１は使用されるときにメモリ１１２に読み出されればよい。

入出力インタフェース１１３には、上述したアクセル開度センサ３１、車速センサ３２、シフトポジションセンサ３３、走行モードスイッチ３４、電動機制御部２１および監視部１２０がそれぞれ信号線を介して接続されている。目標トルク決定処理では、ＣＰＵ１１１は、入出力インタフェース１１３を介して、アクセル開度Ａｃｃ、車速Ｖ、シフトポジション信号ＳＰ、および、走行モードＭｏの入力を受け付ける。また、ＣＰＵ１１１は、目標トルク決定処理で決定された目標トルクＴｔを、入出力インタフェース１１３を介して、電動機制御部２１および監視部１２０に出力する。

図４を参照する。監視部１２０は、少なくとも１つの中央処理装置（ＣＰＵ）１２１と、メモリ１２２と、入出力インタフェース１２３と、バス１２４と、を備えている。ＣＰＵ１２１、メモリ１２２および入出力インタフェース１２３は、バス１２４を介して双方向通信可能に接続されている。ＣＰＵ１２１は、単体のＣＰＵであってもよいし、各プログラムを実行する複数のＣＰＵであってもよい。あるいは、ＣＰＵ１２１は、複数のプログラムを同時実行可能なマルチコアタイプのＣＰＵであってもよい。メモリ１２２は、例えばＲＡＭなど、ＣＰＵ１２１による読み書きが可能な記憶素子によって構成される。監視部１２０は、ＣＰＵ１２１がメモリ１２２にプログラムや命令を読み込んで実行することによって、車両制御部１１０が電動機制御部２１に出力する制御信号を監視するための種々の機能を発揮する。

監視部１２０は、ＣＰＵ１２１が、ＲＯＭなどの図示しない不揮発的かつ読み出し専用の記憶装置に予め格納されている監視プログラムＰ２をメモリ１２２に読み出して実行することにより、後述する監視トルク決定処理や種々の監視処理を実行する。また、監視部１２０のＣＰＵ１２１は、監視トルク決定処理において、監視トルクＴｔｗを決定するために、メモリ１２２に、前述の図示しない記憶装置に予め格納されている監視トルクマップＭ２を読み出して用いる。また、ＣＰＵ１２１は、後述する種々の監視処理において、前述の記憶装置に予め格納されている上限閾値マップＭＰαや、下限閾値マップＭＰβ、検出時間マップＭＰｔをメモリ１２２に読み出して用いる。なお、各マップＭ２，ＭＰα，ＭＰβ，ＭＰｔはそれぞれ、使用されるときにメモリ１２２に読み出されればよく、それぞれが同時にメモリ１２２に読み出されなくてもよい。

入出力インタフェース１２３には、上述したアクセル開度センサ３１、車速センサ３２、シフトポジションセンサ３３、車両制御部１１０および電動機制御部２１がそれぞれ信号線を介して接続されている。監視トルク決定処理や種々の監視処理では、ＣＰＵ１２１は、入出力インタフェース１２３を介して、目標トルクＴｔ、アクセル開度Ａｃｃ、車速Ｖ、シフトポジション信号ＳＰの入力を受け付ける。また、ＣＰＵ１２１は、種々の監視処理においてフェイルセーフ処理の実行を決定した場合には、入出力インタフェース１２３を介して、電動機制御部２１にフェイルセーフ信号ＦＳＳを出力する。

図５を参照する。制御装置１００は、車両１０の起動中に、図５に示す制御処理のフローを予め定められた制御周期で繰り返し実行する。この制御処理は、車両１０が起動され、車両１０が通常の運転状態にある間に実行される。ステップＳ１０では、車両制御部１１０が目標トルク決定処理を実行し、ステップＳ２０では、監視部１２０が監視トルク決定処理を実行する。ステップＳ３０，Ｓ４０，Ｓ５０ではそれぞれ、監視部１２０が加速制御監視処理、減速制御監視処理、および、符号反転監視処理を実行する。以下、各ステップＳ１０～Ｓ５０の処理のフローを順に説明する。

図６を参照する。目標トルク決定処理では、車両制御部１１０は、検出されているアクセル開度Ａｃｃに応じて電動機２０の目標トルクＴｔを決定する。ステップＳ１００では、車両制御部１１０は、アクセル開度Ａｃｃと、車速Ｖと、走行モードＭｏと、を取得する。ステップＳ１０２では、車両制御部１１０は、アクセル開度Ａｃｃと、車速Ｖと、走行モードＭｏと、図７に示す要求トルクマップＭ１とを用いて要求トルクＴａを取得する。

要求トルクマップＭ１には、入力されるアクセル開度Ａｃｃに対して一意に要求トルクＴａが出力される関係が設定されている。車両制御部１１０は、要求トルクマップＭ１を用いて、アクセル開度Ａｃｃに対する要求トルクＴａを取得する。要求トルクＴａは０以上の値として得られる。

第１実施形態では、要求トルクマップＭ１におけるアクセル開度Ａｃｃに対する要求トルクＴａの関係は、走行モードＭｏに応じて切り替えられるため、同じアクセル開度Ａｃｃであっても、走行モードＭｏが異なると要求トルクＴａは異なる値に設定される。図７の要求トルクマップＭ１の例では、走行モードＭｏがスポーツモードの場合の関係を示す特性線Ｌ１が実線で示され、走行モードＭｏがエコモードの場合の関係を示す特性線Ｌ２が一点鎖線で示されている。図７では、便宜上、走行モードＭｏがノーマルモードの場合の関係を示す特性線の図示は省略されている。特性線Ｌ１および特性線Ｌ２はいずれも、アクセル開度Ａｃｃが大きいほど要求トルクＴａが大きくなる関係を示している。特性線Ｌ１では、アクセル開度Ａｃｃが大きいほど、アクセル開度Ａｃｃに対する要求トルクＴａの増加率が小さくなる。特性線Ｌ２では、アクセル開度Ａｃｃが大きいほど、アクセル開度Ａｃｃに対する要求トルクＴａの増加率が大きくなる。

第１実施形態では、要求トルクＴａは、車速Ｖに応じた値に設定される。第１実施形態では、要求トルクマップＭ１は、設定されている関係が車速Ｖに応じて補正されて用いられる。他の実施形態では、要求トルクマップＭ１には、アクセル開度Ａｃｃと要求トルクＴａとの関係を示す特性線が車速Ｖごとに設定されていてもよい。あるいは、車速Ｖごとの複数の要求トルクマップＭ１が予め準備され、車速Ｖに応じて選択的に用いられてもよい。

図６のステップＳ１０４では、車両制御部１１０は、シフトポジション信号ＳＰを用いてシフトレバーの位置を判定するシフト判定を実行する。車両制御部１１０は、シフトポジション信号ＳＰが後進Ｒ以外である場合、つまり、ＳＰ≠Ｒである場合には、ステップＳ１０６において、目標トルクＴｔを、要求トルクＴａに設定する。車両制御部１１０は、シフトポジション信号ＳＰが後進Ｒである場合、つまり、ＳＰ＝Ｒである場合には、ステップＳ１０８において、目標トルクＴｔを、要求トルクＴａの正負を反転させた値－Ｔａに設定する。上述したように、車両制御部１１０は、決定された目標トルクＴｔを電動機制御部２１と監視部１２０とに出力する。これにより、図５に示すステップＳ１０の目標トルク決定処理が終了し、ステップＳ２０の監視トルク決定処理が開始される。

図８を参照する。監視トルク決定処理では、監視部１２０によって、アクセル開度Ａｃｃに応じて監視トルクＴｔｗが決定される。ステップＳ１１０では、監視部１２０は、アクセル開度Ａｃｃと、車速Ｖとを取得する。ステップＳ１１２では、監視部１２０は、アクセル開度Ａｃｃと、車速Ｖと、図９に示す監視トルクマップＭ２とを用いて監視要求トルクＴａｗを算出する。

監視トルクマップＭ２には、入力されるアクセル開度Ａｃｃに対して一意に監視要求トルクＴａｗが出力される関係が設定されている。監視部１２０は、監視トルクマップＭ２を用いて、アクセル開度Ａｃｃに対する監視要求トルクＴａｗを取得する。監視要求トルクＴａｗは０以上の値として得られる。図９に示す監視トルクマップＭ２の例では、アクセル開度Ａｃｃに対する監視要求トルクＴａｗの関係は、図７の要求トルクマップＭ１におけるスポーツモードの特性線Ｌ１に相当する特性線Ｌ１ｗによって表されている。特性線Ｌ１ｗは、アクセル開度Ａｃｃが大きいほど要求トルクＴａが大きくなる関係を示している。特性線Ｌ１ｗでは、アクセル開度Ａｃｃが大きいほど、アクセル開度Ａｃｃに対する要求トルクＴａの増加率が小さくなる。

図９では、参考のために、図７の要求トルクマップＭ１におけるエコモードの特性線Ｌ２に相当する特性線Ｌ２ｗを破線で図示してある。第１実施形態では、走行モードＭｏがエコモードであっても、要求トルクマップＭ１におけるスポーツモードの特性線Ｌ１に相当する特性線Ｌ１ｗで表される関係を用いて、アクセル開度Ａｃｃに対する監視要求トルクＴａｗが取得される。そのため、走行モードＭｏが異なっていても、アクセル開度Ａｃｃに対して得られる監視要求トルクＴａｗは同じである。ここで、図７に示す要求トルクマップＭ１において、スポーツモードの特性線Ｌ１で表される関係は、アクセル開度Ａｃｃに対して得られる要求トルクＴａの値が最も大きくなる関係である。よって、スポーツモードの特性線Ｌ１に相当する特性線Ｌ１ｗで表される関係を用いて得られる監視要求トルクＴａｗは、走行モードＭｏにかかわらず、常に要求トルクＴａ以上の値に設定される。

第１実施形態では、監視要求トルクＴａｗは、車速Ｖに応じた値に設定される。第１実施形態では、監視トルクマップＭ２は、設定されている関係が車速Ｖに応じて補正されて用いられる。他の実施形態では、監視トルクマップＭ２には、アクセル開度Ａｃｃと監視要求トルクＴａｗとの関係を示す特性線が車速Ｖごとに設定されていてもよい。あるいは、車速Ｖごとの複数の監視トルクマップＭ２が予め準備されており、車速Ｖに応じて選択的に用いられてもよい。

図８のステップＳ１１４では、監視部１２０は、シフトポジション信号ＳＰを用いてシフトレバーの位置を判定するシフト判定を実行する。監視部１２０は、シフトポジション信号ＳＰが後進Ｒ以外である場合、つまり、ＳＰ≠Ｒである場合には、ステップＳ１１６において、監視トルクＴｔｗを、監視要求トルクＴａｗに設定する。監視部１２０は、シフトポジション信号ＳＰが後進Ｒである場合、つまり、ＳＰ＝Ｒである場合には、ステップＳ１１８において、監視トルクＴｔｗを、監視要求トルクＴａｗの正負を反転させた値－Ｔａｗに設定する。以上により、図５に示すステップＳ２０の監視トルク決定処理が終了し、ステップＳ３０の加速制御監視処理が開始される。なお、監視部１２０は、検出されている加速指令やブレーキ指令に基づいて、車両１０が加速中ではないことが検出されている場合には、ステップＳ３０の加速制御監視処理をスキップしてもよい。

図１０を参照する。加速制御監視処理は、車両１０を加速させるときの制御信号の異常を監視部１２０が検出して対処する処理である。ステップＳ２００では、監視部１２０は、車速Ｖに応じて上限閾値αを設定する。監視部１２０は、車速Ｖと、図１１に示す上限閾値マップＭＰαと、を用いて上限閾値αを取得して設定する。上限閾値αは、目標トルクＴｔと監視トルクＴｔｗとの許容できる誤差範囲の上限を示す予め実験的に定められた境界値である。

上限閾値マップＭＰαには、車速Ｖに対して上限閾値αが一意に定まる関係が設定されている。上限閾値マップＭＰαによれば、上限閾値αは０より大きい値として得られる。また、上限閾値マップＭＰαによれば、入力される車速Ｖが大きいほど出力される上限閾値αが大きくなる。また、上限閾値マップＭＰαの関係では、車速Ｖが大きいほど車速Ｖに対する上限閾値αの変化率が小さくなる。

ステップＳ２０５では、監視部１２０は、アクセル開度Ａｃｃに応じて検出時間ｔを設定する。監視部１２０は、アクセル開度Ａｃｃと、図１２に示す検出時間マップＭＰｔと、を用いて検出時間ｔを取得して設定する。検出時間ｔは、制御信号の異常が継続して検出されることが許容される時間の限界値を示す。検出時間ｔは、０より大きい値として得られる。図１２に示す第１実施形態の検出時間マップＭＰｔの例では、検出時間マップＭＰｔには、アクセル開度Ａｃｃが大きいほど検出時間ｔが小さくなる特性線Ｌｔで示されている関係が設定されている。これにより、異常が検出されている間の車速の増大を抑制できる。また、第１実施形態の検出時間マップＭＰｔでは、アクセル開度Ａｃｃが数度程度の領域では、検出時間ｔの減少割合が比較的大きい。これにより、例えば、わずかなアクセル操作がされただけのときに制御信号の異常が誤検出されることが抑制される。また、第１実施形態の検出時間マップＭＰｔでは、アクセル開度Ａｃｃが、数度程度より大きくなったときには、検出時間ｔの減少割合が著しく小さくなり、アクセル開度Ａｃｃに対して、検出時間ｔがあまり減少しなくなる。これにより、ハーフスロットルやパーシャルスロットルが多用された場合でも、制御信号の異常を、安定した精度で検出することが可能である。なお、加速制御監視処理で取得された検出時間ｔは、後述する減速制御監視処理においても用いられる。

ステップＳ２１０では、監視部１２０は、目標トルクＴｔから監視トルクＴｔｗを減算した差分が上限閾値α以上であるか否かを判定する。Ｔｔ－Ｔｔｗ≧αである場合には、ステップＳ２１２において、カウンタＣに１が加算される。カウンタＣは、初期値が０であり、加速制御監視処理が所定の実行周期で繰り返されている間に、制御信号の異常が連続して検出された回数を表す変数である。監視部１２０は、Ｔｔ－Ｔｔｗ≧αである場合には、車両１０の加速時における制御信号の異常が検出されたと判定して、カウンタＣをインクリメントする。

ここで、図９を参照する。図９には、特性線Ｌ１ｗを＋αだけシフトさせた上限境界線ＢＵが示されている。第１実施形態の加速制御監視処理において、監視部１２０が制御信号の異常を検出するのは、目標トルクＴｔが上限境界線ＢＵより上の領域である加速ハザード領域に含まれる場合である。

上述したように、監視トルクマップＭ２を用いて取得される監視要求トルクＴａｗは、特性線Ｌ１ｗが表すスポーツモードに対応する関係を用いて取得される。そのため、監視要求トルクＴａｗは、現在の走行モードＭｏにかかわらず、常にスポーツモードで得られる要求トルクＴａ以上の値に設定される。この理由は、走行モードＭｏがスポーツモードであるときがフェイルセーフ処理の対象となるような制御信号の異常が生じる可能性が最も高く、スポーツモードを基準に判定を行った方が望ましいためである。

図１０のステップＳ２１０において、Ｔｔ－Ｔｔｗ＜αである場合には、ステップＳ２１４において、カウンタＣに０が代入される。監視部１２０は、Ｔｔ－Ｔｔｗ＜αである場合には、車両１０の加速時における制御信号の異常は継続して検出されていないと判定して、カウンタＣを初期化する。

ステップＳ２２０では、監視部１２０は、カウンタＣが、ステップＳ２０５で取得した検出時間ｔ以上であるか否かを判定する。上記のように、カウンタＣは、制御信号の異常が所定の周期で連続して繰り返し検出された回数を示しており、制御信号の異常が継続されている時間を表している。つまり、Ｃ≧ｔであることは、車両１０の加速時における制御信号の異常が許容できる時間を越えて継続されていることを示している。そのため、Ｃ≧ｔである場合には、監視部１２０は、ステップＳ２１０とステップＳ２２０の条件を含む加速時判定条件が満たされたものとして、ステップＳ２３０で、フェイルセーフ処理の実行を決定する。監視部１２０は、電動機制御部２１に、フェイルセーフ処理の実行を指令するフェイルセーフ信号ＦＳＳを出力して、加速制御監視処理を終了する。電動機制御部２１は、電動機２０にフェイルセーフ処理の実行を指令する電動機制御信号ＭＧＳを出力する。これにより、車両１０の通常の運転状態が中断されるため、図５の制御処理は途中で終了することになる。

一方、ステップＳ２２０において、Ｃ＜ｔである場合には、監視部１２０はそのまま加速制御監視処理を終了する。この場合には、車両１０の加速制御の際における制御信号の異常が、対処が必要なほど継続して検出されていないと判定できるためである。この後、監視部１２０は、図５に示すステップＳ４０の減速制御監視処理の実行を開始する。なお、監視部１２０は、検出されている加速指令やブレーキ指令に基づいて、車両１０が減速中であることが検出されている場合には、ステップＳ４０の減速制御監視処理をスキップしてもよい。

図１３を参照する。減速制御監視処理は、車両１０を減速させるときの制御信号の異常を監視部１２０が検出して対処する処理である。ステップＳ３００では、監視部１２０は、車速Ｖに応じて下限閾値βを設定する。監視部１２０は、車速Ｖと、図１４に示す下限閾値マップＭＰβと、を用いて下限閾値βを取得して設定する。下限閾値βは、減速時における目標トルクＴｔの許容できる下限を示す予め実験的に定められた境界値である。

下限閾値マップＭＰβには、車速Ｖに対して下限閾値βが一意に定まる関係が設定されている。下限閾値マップＭＰβによれば、下限閾値βは０より小さい値として得られる。また、下限閾値マップＭＰβによれば、入力される車速Ｖが大きいほど出力される下限閾値βが小さくなる。また、下限閾値マップＭＰβの関係では、車速Ｖが大きいほど車速Ｖに対する下限閾値βの変化率が小さくなる。

ステップＳ３０５では、監視部１２０は、検出時間ｔを取得する。第１実施形態では、監視部１２０は、加速制御監視処理で取得した検出時間ｔを減速制御監視処理においても用いる。なお、加速制御監視処理の実行をスキップしている場合には、監視部１２０は、加速制御監視処理のステップＳ２０５と同様に、検出時間マップＭＰｔを用いて、アクセル開度Ａｃｃに応じた検出時間ｔを設定する。

ステップＳ３１０では、監視部１２０は、目標トルクＴｔが下限閾値β以下であるか否かを判定する。Ｔｔ≦βである場合には、ステップＳ３１２において、カウンタＣに１が加算される。つまり、監視部１２０は、Ｔｔ≦βである場合には、車両１０の減速時における制御信号の異常が検出されたと判定して、カウンタＣをインクリメントする。

図７を参照する。図７には、下限閾値βに相当するトルクを示す下限境界線ＢＬが示されている。第１実施形態の減速制御監視処理において、監視部１２０が制御信号の異常を検出するのは、目標トルクＴｔが下限境界線ＢＬより下の領域である減速ハザード領域に含まれる場合である。減速制御監視処理では、下限境界線ＢＬは、車速Ｖに応じて定まり、アクセル開度Ａｃｃにかかわらず一定である。

一方、図１３に示すステップＳ３１０において、Ｔｔ＞βである場合には、ステップＳ３１４において、カウンタＣに０が代入される。監視部１２０は、Ｔｔ＞βである場合には、車両１０の減速時における制御信号の異常は継続して検出されていないと判定して、カウンタＣを初期化する。

ステップＳ３２０では、監視部１２０は、カウンタＣが、ステップＳ３０５で取得した検出時間ｔ以上であるか否かを判定する。Ｃ≧ｔであることは、車両１０の減速時における制御信号の異常が許容できる検出時間ｔを越えて継続されていることを示している。そのため、Ｃ≧ｔである場合には、監視部１２０は、ステップＳ３１０の条件とステップＳ３２０の条件とを含む減速時判定条件が満たされたものとして、ステップＳ３３０で、フェイルセーフ処理の実行を決定する。監視部１２０は、電動機制御部２１に、フェイルセーフ処理の実行を指令するフェイルセーフ信号ＦＳＳを出力して、減速制御監視処理を終了する。電動機制御部２１は、電動機２０にフェイルセーフ処理の実行を指令する電動機制御信号ＭＧＳを出力する。これにより、車両１０の通常の運転状態が中断されるため、図５の制御処理は途中で終了することになる。

一方、ステップＳ３２０においてＣ＜ｔである場合には、監視部１２０はそのまま加速制御監視処理を終了する。この場合には、車両１０の減速制御の際における制御信号の異常が、対処が必要なほど継続して検出されていないと判定できるためである。この後、監視部１２０は、図５に示すステップＳ５０の符号反転監視処理の実行を開始する。

図１５を参照する。符号反転監視処理は、車両制御部１１０から電動機制御部２１に出力される目標トルクＴｔの正負が反転する制御信号の異常の発生を、監視部１２０が検出して対処する処理である。目標トルクＴｔの正負の反転は、例えば、車両制御部１１０と電動機制御部２１との間の通信エラーなどによって生じ得る。

ステップＳ４１０では、監視部１２０は、シフトポジション信号ＳＰを用いてシフトレバーの位置を判定するシフト判定を実行する。シフトポジション信号ＳＰが後進Ｒである場合と後進Ｒ以外である場合とで判定条件が切り替わるためである。

監視部１２０は、シフトポジション信号ＳＰが後進Ｒ以外である場合、つまり、ＳＰ≠Ｒである場合には、ステップＳ４２０において、目標トルクＴｔが予め定められた判定閾値γを負にした値である－γより小さいか否かを判定する。判定閾値γは、予め定められたクリープトルクＴｃｒ［Ｎ・ｍ］に相当する値であり、正の値である。判定閾値γは、クリープトルクＴｃｒ［Ｎ・ｍ］に相当する値の代わりに、０[Ｎ・ｍ]が設定されてもよい。

ステップＳ４２０において、Ｔｔ＜－γである場合には、目標トルクの正負が反転して、シフトポジション信号ＳＰが後進Ｒではないのにもかかわらず、目標トルクが負になっている可能性がある。そこで、監視部１２０は、ステップＳ４２２において監視トルクＴｔｗの正負を判定して、目標トルクが負になっていることが制御信号の異常によるものであるか否かを検証する。監視部１２０は、ステップＳ４２２において、監視トルクＴｔｗが判定閾値γより大きいか否かを判定する。

ステップＳ４２２において、Ｔｔｗ＞γである場合には、目標トルクと監視トルクＴｔｗの正負が一致しない。そのため、この場合には、監視部１２０は、目標トルクの正負が反転する制御信号の異常が発生しているものとして、ステップＳ４２４において、カウンタＣＦＤに１を加算する。カウンタＣＦＤは、初期値が０であり、符号反転監視処理が所定の実行周期で繰り返されている間に、目標トルクＴｔの正負の反転が連続して検出された回数を表す変数である。以上のように、ＳＰ≠Ｒであるときには、監視部１２０は、Ｔｔ＜―γ、かつ、Ｔｔｗ＞γである場合に、電動機制御部２１に出力される目標トルクＴｔの正負が反転する制御信号の異常が検出されたと判定して、カウンタＣＦＤをインクリメントする。

一方、ステップ４２０においてＴｔ＜－γではなかった場合には、監視部１２０は、目標トルクの正負は反転していないものとして、ステップＳ４２６において、カウンタＣＦＤに０を代入し、カウンタＣＦＤを初期化する。また、ステップ４２２においてＴｔｗ＞γではなかった場合、目標トルクが負の値であっても、監視トルクＴｔｗと正負が一致する。この場合には、目標トルクが電動機２０の制御上、適切に負の値に設定されていると考えられる。そのため、監視部１２０は、目標トルクの正負は反転していないものとして、ステップＳ４２６において、カウンタＣＦＤに０を代入し、カウンタＣＦＤを初期化する。

ステップＳ４１０のシフト判定において、シフトポジション信号ＳＰが後進Ｒである場合、つまり、ＳＰ＝Ｒである場合には、監視部１２０は、ステップＳ４３０において、目標トルクＴｔが判定閾値γより大きいか否かを判定する。ステップＳ４３０においてＴｔ＞γである場合には、目標トルクの正負が反転して、シフトポジション信号ＳＰが後進Ｒであるのにもかかわらず、目標トルクが正になっている可能性がある。そこで、監視部１２０は、ステップＳ４３２において監視トルクＴｔｗの正負を判定して、目標トルクが正になっていることが制御信号の異常によるものであるか否かを検証する。監視部１２０は、ステップＳ４３２において、監視トルクＴｔｗが判定閾値γより大きいか否かを判定する。

ステップＳ４３２において、Ｔｔｗ＜－γである場合には、目標トルクと監視トルクＴｔｗの正負が一致しない。そのため、この場合には、監視部１２０は、目標トルクの正負が反転する制御信号の異常が発生しているものとして、ステップＳ４３４において、カウンタＣＦＤに１を加算する。以上のように、ＳＰ＝Ｒであるときには、監視部１２０は、Ｔｔ＞γ、かつ、Ｔｔｗ＜－γである場合に、電動機制御部２１に出力される目標トルクＴｔの正負が反転する制御信号の異常が検出されたと判定して、カウンタＣＦＤをインクリメントする。

一方、ステップ４３０においてＴｔ＞γではなかった場合には、監視部１２０は、目標トルクの正負は反転していないものとして、ステップＳ４３６において、カウンタＣＦＤに０を代入し、カウンタＣＦＤを初期化する。また、ステップ４３２においてＴｔｗ＜－γではなかった場合、目標トルクが正の値であっても、監視トルクＴｔｗと正負が一致する。この場合には、目標トルクが電動機２０の制御上、適切に正の値に設定されていると考えられる。そのため、監視部１２０は、目標トルクの正負は反転していないものとして、ステップＳ４３６において、カウンタＣＦＤに０を代入し、カウンタＣＦＤを初期化する。

ステップＳ４４０では、監視部１２０は、カウンタＣＦＤが予め定められた検出時間ｔｃ以上であるか否かを判定する。上記のように、カウンタＣＦＤは、目標トルクＴｔの正負の反転が生じる制御信号の異常が所定の制御周期で連続して繰り返し検出された回数を示しており、そうした異常が継続されている時間を表している。つまり、ＣＦＤ≧ｔｃであることは、目標トルクＴｔの正負の反転が生じる制御信号の異常が許容できる時間を越えて継続されていることを示している。

ＣＦＤ≧ｔｃである場合には、監視部１２０は、ステップＳ４２０，Ｓ４２２の条件、または、ステップＳ４３０，Ｓ４３２の条件と、ステップＳ４４０の条件とを含む判定条件が満たされたとして、ステップＳ４５０でフェイルセーフ処理の実行を決定する。監視部１２０は、電動機制御部２１に、フェイルセーフ処理の実行を指令するフェイルセーフ信号ＦＳＳを出力して、符号反転監視処理を終了する。電動機制御部２１は、電動機２０にフェイルセーフ処理の実行を指令する電動機制御信号ＭＧＳを出力する。これにより、車両１０の通常の運転状態が中断されるため、図５の制御処理は終了する。

ステップＳ４４０において、ＣＦＤ≧ｔｃではない場合には、監視部１２０は、符号反転監視処理を終了し、図５に示す制御処理のフローをステップＳ１０から再度開始する。なお、第１実施形態では、ステップＳ４４０での判定条件である検出時間ｔｃは、１より小さい数に設定される。これによって、１回でも目標トルクＴｔの正負が反転する異常が検出されたときに、ステップＳ４５０においてフェイルセーフ処理の実行が決定される。

以上のように、第１実施形態の制御装置１００によれば、符号反転監視処理によって、電動機２０の目標トルクＴｔの正負が反転している制御信号の異常を、目標トルクＴｔと監視トルクＴｔｗとを用いた簡易な判定方法で、適切に検出することができる。また、符号反転監視処理では、目標トルクＴｔと監視トルクＴｔｗの正負が一致していない条件を含む判定条件が満たされたときに、電動機２０のフェイルセーフ処理の実行が決定される。これにより、電動機制御部２１に出力される目標トルクＴｔの正負が反転する制御信号の異常に対して適切に対処され、運転者の操作に反して電動機２０の回転方向が逆に制御されるような不具合の発生を回避できる。よって、電動機２０の制御の信頼性を高めることができる。

第１実施形態の制御装置１００は、車両１０の加速時には、少なくとも、Ｔｔ－Ｔｔｗが車速Ｖに応じた上限閾値α以上となる条件を含む判定条件が満たされた場合に電動機制御部２１に電動機２０のフェイルセーフ処理の実行を指令する。よって、車両１０が、加速指令に対して想定されているのより大きい加速をすることが抑制される。また、第１実施形態の制御装置１００は、車両１０の減速時に、目標トルクＴｔが車速Ｖに応じた下限閾値βよりも小さくなる条件を含む判定条件が満たされた場合に、電動機制御部２１に電動機２０のフェイルセーフ処理の実行を指令する。よって、車両１０が運転者に異常な重力加速度の負荷を与えるような減速をすることが抑制される。第１実施形態の制御装置１００によれば、加速制御監視処理および減速制御監視処理に加えて、符号反転監視処理が実行される。そのため、例えば、車両１０がクリープトルクＴｃｒで走行している場合などに、加速制御監視処理や減速制御監視処理では検出されなかったような目標トルクＴｔの正負の反転による制御信号の異常を、符号反転監視処理によって精度よく検出することが可能である。

２．第２実施形態：
図１６を参照する。第２実施形態における符号反転監視処理は、ステップＳ４００，Ｓ４０２が追加されている点以外は、第１実施形態の符号反転処理と同様である。第２実施形態における制御装置１００およびそれを備える車両１０の構成は、以下において、特に説明しない限り、第１実施形態で図１～図４を参照して説明した構成とほぼ同じである。

第２実施形態の符号反転監視処理では、制御装置１００の監視部１２０は、まず、ステップＳ４００において、車速Ｖが０［ｋｍ／ｈ］であるか否かを判定する。車速Ｖが０［ｋｍ／ｈ］である場合には、監視部１２０は、ステップＳ４０２において、加速指令がされていないアクセルオフの状態、つまり、Ａｃｃ＝０であるか否かを判定する。監視部１２０は、アクセルオフの状態である場合には、ステップＳ４１０以降の処理を、第１実施形態で説明したのと同様に実行する。ステップＳ４００において、車速Ｖが０［ｋｍ／ｈ］ではない場合、または、ステップＳ４０２において、加速指令が検出されている場合には、監視部１２０は、符号反転監視処理をそのまま終了する。

以上のように、第２実施形態の制御装置１００によれば、車速Ｖが０［ｋｍ／ｈ］であり、かつ、加速指令がされていないときに、目標トルクＴｔの正負が反転しているか否かの判定が実行される。これにより、例えば、電動機２０に発電させているときの目標トルクＴｔについて、本来の値から正負が反転していると誤判定されてしまうことが抑制される。よって、目標トルクＴｔの正負が反転する制御信号の異常の発生をより適切に、より精度よく、検出することができる。その他に、第２実施形態の制御装置１００および制御装置１００によって実現される車両１０の制御方法によれば、上記の第１実施形態で説明したのと同様な種々の作用効果を奏することができる。

３．他の実施形態：
上記の各実施形態で説明した種々の構成は、例えば、以下のように改変することも可能である。以下に説明する他の実施形態はいずれも、上記の各実施形態と同様に、開示を実施するための形態の一例として位置づけられる。

・他の実施形態１：
上記の各実施形態において、加速制御監視処理と減速制御監視処理の少なくとも一方は実行されなくてもよい。

・他の実施形態２：
上記の各実施形態において、車両制御部１１０は、走行モードＭｏに応じた制御の切り替えを実行しなくてもよい。また、車両制御部１１０は、エコモードやスポーツモード、ノーマルモードとは異なるモードでの走行が可能に構成されていてもよい。

・他の実施形態３：
上記の各実施形態でのフェイルセーフ処理の実行が決定される判定条件としては、図１０のステップＳ２２０の条件、図１３のステップＳ３２０の条件、および、図１５および図１６のステップＳ４４０の条件は省略されてもよい。

４．その他：
本開示の技術は、車両の制御方法や制御システム以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、車両の制御装置や、それを備える車両、交通管理システム、前記の制御方法を実現するためのコンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムが記録された記憶媒体形態で実現することができる。

本開示に記載の制御部及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された、一つ乃至、複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することによって提供された専用コンピュータにより実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ以上の専用ハードウェア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ、乃至、複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと一つ以上のハードウェア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。

本開示の技術は、上述の実施形態や他の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須ではないと説明されているものに限らず、その技術的特徴が本明細書中に必須であると説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

１０…車両、２０…電動機、１００…制御装置、１１０…車両制御部、１２０…監視部、Ｔｔ…目標トルク、Ｔｔｗ…監視トルク

Claims

電動機（２０）の駆動力により走行する車両（１０）の走行を制御する制御装置（１００）であって、
アクセル開度(Ａｃｃ)に応じて前記電動機に発生させる目標トルク（Ｔｔ）を決定し、前記目標トルクでの前記電動機の駆動を指令する制御信号を出力する車両制御部（１１０）と、
前記アクセル開度に応じて監視トルク（Ｔｔｗ）を決定し、前記目標トルクと前記監視トルクの正負が一致していない条件を含む判定条件が満たされたときに、前記電動機のフェイルセーフ処理の実行を指令する監視部（１２０）と、
を備える、制御装置。
請求項１記載の制御装置であって、
前記監視部は、前記車両の速度が０であり、かつ、前記アクセル開度が０であるときに、前記目標トルクと前記監視トルクの正負が一致しているか否かの判定を実行する、制御装置。
請求項１または請求項２記載の制御装置であって、
前記監視部は、前記車両が加速しているときには、前記目標トルクから前記監視トルクを減算した値が前記車両の速度に応じて予め定められた上限閾値（α）以上となる条件を含む加速時判定条件が満たされた場合に、前記電動機のフェイルセーフ処理の実行を指令する、制御装置。
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の制御装置であって、
前記監視部は、前記車両が減速しているときには、前記目標トルクが前記車両の速度に応じて予め定められた下限閾値（β）以下をとなる条件を含む減速時判定条件が満たされた場合に、前記電動機のフェイルセーフ処理の実行を指令する、制御装置。
車両であって、
前記車両の走行に用いられる駆動力を発生する電動機と、
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の制御装置と、
を備える、車両。
電動機の駆動力により走行する車両の制御方法であって、
アクセル開度に応じて前記電動機の目標トルクを決定する工程と、
前記アクセル開度に応じて監視トルクを決定し、前記目標トルクと前記監視トルクの正負が一致していない条件を含む判定条件が満たされた場合に、前記電動機のフェイルセーフ処理を実行する工程と、
を備える、制御方法。