JP7545323B2 - 乗物制御プログラム及び乗物制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、乗物制御プログラム及び乗物制御装置に関する。
特許文献１に開示されたエンジントルク制御では、車両の運転条件（例えば、回転数、負荷等）とエンジントルクとの関係を実験によってマップ化し、当該マップを参照して要求トルク（目標トルク）からスロットル開度及び点火時期の指令値が決定される。
国際公開第２０１４/１６７９８３号
しかし、従来のトルク制御では、マップの適合に誤差がある場合やマップに考慮されていない状況変化や外乱が生じた場合には、実際に出力される実トルクが要求トルクから乖離する。そのため、意図通りの実トルクが得られない場合がある。また、運転者の要求に対する車両の挙動が運転者の好み等に応じて制御されることが望まれることも考えられる。
そこで本発明は、要求される乗物挙動を達成しやすくすることを目的とする。
本発明の一態様に係る乗物制御プログラムは、車輪に回転方向の外力を与える少なくとも１つのアクチュエータを制御する乗物の制御プログラムであって、走行中に要求される前記車輪の回転力に対応する、前記アクチュエータに関する要求外力を取得する要求取得工程と、前記アクチュエータが前記要求外力に対応する外力を発生した場合の乗物挙動を定めた規範運動モデルを読み出す運動モデル読出工程と、前記規範運動モデルに従って、前記アクチュエータが前記要求外力に対応する外力を発生した場合の乗物挙動を要求乗物挙動として算出する要求挙動算出工程と、走行中の実乗物挙動を計測する計測工程と、前記計測工程で計測された前記実乗物挙動を前記要求挙動算出工程で算出された前記要求乗物挙動に近づけるように前記要求外力を補正する補正工程と、前記補正された要求外力に基づいて前記アクチュエータを制御する制御工程と、をコンピュータに実行させる。前記乗物制御プログラムは、コンピュータが読み取り可能な記憶媒体に記憶される。前記記憶媒体は、非一時的（non-transitory）で有形（tangible）な媒体である。
本発明の一態様に係る乗物制御装置は、車輪に回転方向の外力を与える少なくとも１つのアクチュエータを制御する乗物の制御装置であって、走行中に要求される前記車輪の回転力に対応する前記アクチュエータに関する要求外力を取得する要求取得部と、前記アクチュエータが前記要求外力に対応する外力を発生した場合の乗物挙動を定めた規範運動モデルを読み出す規範運動モデル読出部と、前記規範運動モデルに従って、前記アクチュエータが前記要求外力に対応する外力を発生した場合の乗物挙動を要求乗物挙動として算出する要求挙動算出部と、走行中に計測された実乗物挙動を取得する実挙動取得部と、前記実挙動取得部で取得された前記実乗物挙動を前記要求挙動算出部で算出された前記要求乗物挙動に近づけるように前記要求外力を補正する補正部と、前記補正された要求外力に基づいて前記アクチュエータを制御する制御部と、を備える。
前記した各構成によれば、実測しやすい物理量に基づいて要求外力を補正するため、測定精度の向上とコストアップ抑制とを両立しつつ、要求される乗物挙動を達成しやすくなる。
本発明の一態様によれば、要求される乗物挙動を達成しやすくできる。
図１は、実施形態に係るハイブリッド車両のブロック図である。 図２は、図１のコントローラのブロック図である。 図３は、図２の要求車速算出部のブロック図である。 図４は、図２のトルク補正部のブロック図である。 図５は、図２のコントローラでの処理のフローチャートである。 図６は、走行要求トルクの車速フィードバックのロジックを整理するブロック図である。 図７（Ａ）は、比較例のシミュレーションにおける入力軸に与える走行要求トルクを示すグラフであり、図７（Ｂ）は、比較例のシミュレーション結果における要求車速及び実車速を示すグラフである。 図８（Ａ）は、実施例のシミュレーションにおける入力軸に与える補正後走行要求トルクを示すグラフであり、図８（Ｂ）は、実施例のシミュレーション結果における要求車速及び実車速を示すグラフである。
以下、図面を参照して実施形態を説明する。
図１は、実施形態に係るハイブリッド車両１のブロック図である。ハイブリッド車両１（乗物）は、例えば、運転者が跨って乗る鞍乗車両（例えば、自動二輪車、自動三輪車等）の例であるが、自動四輪車等であってもよい。図１に示すように、ハイブリッド車両１は、エンジン２（第１原動機）、駆動モータ３（第２原動機）、変速機４、メインクラッチ５、クラッチアクチュエータ６、出力伝達部材７、駆動輪８、第１バッテリ９、充電口１０、ＩＳＧ１１、コンバータ１２、第２バッテリ１３、電装品１４（電気負荷）、及び、コントローラ１５を備える。
エンジン２は、内燃機関である。エンジン２は、駆動輪８を駆動するための走行駆動源である。駆動モータ３は、電気モータである。駆動モータ３は、エンジン２と共に又はエンジン２に代わって、駆動輪８を駆動するための走行駆動源である。即ち、ハイブリッド車両１は、パラレルハイブリッド方式の車両である。駆動モータ３は、電動モータであり、発電機としても機能する。変速機４は、エンジン２及び駆動モータ３から出力された回転動力を変速する。変速機４は、例えば、入力軸４ａ、出力軸４ｂ及び変速ギヤを有する手動変速機である。変速機４は、運転者の変速操作によって変速比が変更されるように構成されている。
メインクラッチ５は、エンジン２と変速機４との間の動力伝達経路に介在している。クラッチアクチュエータ６は、メインクラッチ５が係合状態と切断状態との間で切り替わるようにメインクラッチ５を動作させる。例えば、メインクラッチ５が油圧駆動式である場合には、クラッチアクチュエータ６は油圧経路を開閉するソレノイド弁である。出力伝達部材７は、変速機４の出力軸４ｂから出力される回転動力を駆動輪８に伝達する部材である。出力伝達部材７は、例えば、ドライブチェーン、ドライブベルト、ドライブシャフト等である。駆動輪８は、例えば、ハイブリッド車両１の後輪である。
ハイブリッド車両１は、エンジン２から変速機４を介して駆動輪８にトルクを回転方向の外力として伝達する第１伝達経路（エンジン２、メインクラッチ５、変速機４及び出力伝達部材７）と、駆動モータ３から駆動輪８にトルクを回転方向の外力として伝達する第２伝達経路（駆動モータ３、変速機４及び出力伝達部材７）と、を有する。
駆動輪８には、ブレーキ装置４５が設けられている。なお、図１には図示しないが、前輪にもブレーキ装置が設けられている。ブレーキ装置４５は、駆動輪８に回転方向の外力として制動力を与える。即ち、エンジン２及び駆動モータ３は、駆動輪８に回転正方向の外力として駆動力を付与するアクチュエータである一方、ブレーキ装置４５は、駆動輪８に回転負方向の外力として制動力を付与するアクチュエータである。
第１バッテリ９は、駆動モータ３に供給される電力（例えば、４８Ｖ）を蓄電する。第１バッテリ９には、充電口１０が接続されている。ＩＳＧ１１は、インテグレーテッド・スタータ・ジェネレータである。ＩＳＧ１１は、エンジン２の始動時にエンジン２を駆動でき、かつ、エンジン２によって駆動されて発電できる。コンバータ１２は、第１バッテリ９及びＩＳＧ１１からの直流電力（例えば、４８Ｖ）を降圧して第２バッテリ１３に供給する。第２バッテリ１３は、ハイブリッド車両１に搭載されたコントローラ１５（乗物制御装置）や他の電装品１４に供給される電力（例えば、１２Ｖ）を蓄電する。第１バッテリ９は、第２バッテリ１３に比べて高い電圧を出力するよう構成される。
コントローラ１５は、センサ類１６が検出する情報に基づいて、エンジン２、駆動モータ３、クラッチアクチェータ６及びＩＳＧ１１等を制御する。コントローラ１５は、外部と通信可能なインターフェースとしてコネクタ１５ａを有する。なお、コントローラ１５は、１つのコントローラであってもよいし、複数のコントローラに分散されたものであってもよい。
センサ類１６は、運転者の操作を検出するセンサ類と、運転者操作を除いた車両の状態を検出するセンサ類とを含む。センサ類１６は、例えば、アクセル操作量センサ、ブレーキ操作量センサ、変速操作センサ、変速機ギヤポジションセンサ、前輪回転数センサ、後輪回転数センサ、車体ピッチ角センサ、サスペンションストロークセンサ、燃料残量センサ、クラッチ状態センサ、エンジン回転数センサ、モータ回転数センサ、ブレーキ状態センサ（ブレーキ圧センサ）、ジャイロセンサ等を含む。
コントローラ１５は、ハイブリッド車両１の運転モードを決定し、その決定された運転モードに応じてエンジン２及び駆動モータ３を制御する。コントローラ１５は、運転者操作及び車両状態（運転者操作を除く）に応じて、エンジン２による駆動輪８の駆動と駆動モータ３による駆動輪８の駆動との間の配分変更又は切り替えを指令する。
前記運転モードは、ＥＶモード及びＨＥＶモードを含む。ＥＶモードは、要求トルクの１００％を駆動モータ３に配分し、駆動モータ３を駆動して走行するモードである。ＥＶモードでは、エンジン２は、停止している状態、或いは駆動しているが駆動輪８に動力伝達されない状態である。ＨＥＶモードは、要求トルクをエンジン２及び駆動モータ３にそれぞれ分配し、エンジン２及び駆動モータ３の両方を駆動して走行するモードである。ＨＥＶモードは、メインクラッチ５が接続状態になるようにクラッチアクチュエータ６が制御される。
ＨＥＶモードは、要求トルクの１００％をエンジン２に配分する状態も含み得る。即ち、ＨＥＶモードは、駆動モータ３を駆動せずにエンジン２を駆動して走行するモードも含む概念としている。なお、要求トルクの１００％をエンジン２に配分し、駆動モータ３を駆動せずにエンジン２を駆動して走行するモードをＥＮＧモードと呼称してもよい。
図２は、図１のコントローラ１５のブロック図である。図２に示すように、コントローラ１５の出力側には、メインクラッチ５のクラッチアクチュエータ６、エンジン２のスロットルモータ４１、インジェクタ４２及び点火コイル４３、駆動モータ３のインバータ４４、及び、ブレーキ装置４５の液圧発生装置４６が接続されている。コントローラ１５の入力側には、前述したセンサ類１６（図１参照）が接続されている。
コントローラ１５は、ハードウェア面においては、プロセッサ、メモリ及びＩ／Ｏインターフェース等を有する。前記メモリは、ストレージ（例えば、ハードディスク、フラッシュメモリ等）及びメインメモリ（ＲＡＭ）を含む。前記ストレージには、乗物制御プログラムが保存されている。前記ストレージ及び前記メインメモリは、メモリと総称し得る。前記乗物制御プログラムは、メインクラッチ５（クラッチアクチュエータ６）、エンジン２（スロットルモータ４１、インジェクタ４２及び点火コイル４３）、駆動モータ３（インバータ４４）、ブレーキ装置４５（液圧発生装置４６）等に制御指令を出すように前記プロセッサに実行させる指示を含んでいる。即ち、コントローラ１５は、一種のコンピュータである。
コントローラ１５は、機能面においては、トルク要求部２１、走行要求トルク算出部２２、要求車速算出部２３、規範運動モデル読出部２４、トルク補正部２５、トルク分配部２６、ＥＶ／ＨＥＶ切替部２７、エンジン制御部２８、モータ制御部２９、クラッチ制御部３０、ブレーキ制御部３１、及び、実車速取得部３２を備える。これら各部２１～３１は、前記ストレージから前記メインメモリに読み出した前記乗物制御プログラムを前記プロセッサが演算処理することで実現される。
トルク要求部２１は、アクセル操作量センサから受信する運転者のアクセル操作量に応じて、駆動要求トルクを生成する。トルク要求部２１は、ブレーキ操作量センサから受信する運転者のブレーキ操作量に応じて、制動要求トルクを生成する。即ち、トルク要求部２１は、運転者によって操作される操作子の操作量であって走行中に変更可能な操作量に基づいて要求トルクを生成する。トルク要求部２１は、センサ類１６から受信する各種センサ信号に応じて、車両を制御するための制御要求トルクを生成する。
トルク要求部２１は、例えば、前輪回転数センサ及び後輪回転数センサから受信する前輪及び後輪の回転数の差に応じて、エンジン２及び／又は駆動モータ３の駆動力や前後輪の制動力を調節するための制御要求トルクを生成してもよい。例えば、トルク要求部２１は、変速操作センサから受信した変速入力に応じて、変速ショックを低減するためにエンジン２及び／又は駆動モータ３の駆動力を調節するための制御要求トルクを生成してもよい。
走行要求トルク算出部２２は、トルク要求部２１から受信した駆動要求トルク、制動要求トルク及び制御要求トルクを合算し、変速機４の入力軸４ａに要求されるトルクとして走行要求トルクを生成する。なお、エンジン２の駆動力と駆動モータ３の駆動力とが合流する入力軸４ａを走行要求トルクの対象部位としたが、入力軸４ａから駆動輪８までの動力伝達経路上の他の部位（例えば、駆動輪８の車軸等）にしてもよい。
トルク要求部２１及び走行要求トルク算出部２２は、走行中に要求される駆動輪８の回転力に対応する走行要求トルクを取得する要求取得部２０として機能する。要求取得部２０は、運転者によって操作されるアクセル操作子及びブレーキ操作子等の操作量であって走行中に変更可能な操作量に基づいて走行要求トルク（要求外力）を取得し得る。要求取得部２０は、運転者による操作を除く車両状態（センサ類１６の信号）に基づいても、走行要求トルク（要求外力）を取得し得る。
要求車速算出部２３は、変速機４の入力軸４ａに走行要求トルクが発生した場合のハイブリッド車両１の挙動を要求乗物挙動として算出する。前記挙動は、ハイブリッド車両１の移動に関する値である。前記移動に関する値は、例えば、変位、速度又は加速度とし得る。本実施形態では、要求車速算出部２３は、変速機４の入力軸４ａに走行要求トルクが発生したと仮定した場合の車速（駆動輪８の回転速度）を要求車速として算出する。即ち、要求車速は、走行要求トルクの変化に対応して変化する。なお、要求車速算出部２３は、要求乗物挙動を示す物理量として車速を算出する代わりに変位又は加速度を算出してもよい。
実車速取得部３２は、車速センサ（例えば、車輪速センサ）で計測された実車速（実乗物挙動）を取得する。実車速取得部３２は、例えば、前記車速センサの信号を受信するコントローラ１５の入力インターフェースである。
トルク補正部２５は、実車速取得部３２で取得された実車速を要求車速算出部２３で算出された要求車速に近づけるように、走行要求トルク算出部２２で算出された前記走行要求トルクを補正する。トルク補正部２５の詳細は後述する。
トルク分配部２６は、トルク補正部２５から出力される補正後走行要求トルクに基づいて、ＥＶ／ＨＥＶモード要求、エンジン要求トルク、モータ要求トルク及びブレーキ要求トルクを決定する。トルク分配部２６は、補正後走行要求トルクに基づいて、走行モードをＥＶモードにすべきかＨＥＶモードにすべきかを予め決められた規則に従って決定する。トルク分配部２６は、その決定された走行モードと補正後走行要求トルクとに基づいて、エンジン要求トルク、モータ要求トルク及びブレーキ要求トルクを決定する。
トルク分配部２６は、補正後要求トルクが駆動輪８を加速させる正トルクである場合、エンジン２及び／又は駆動モータ３を加速制御する。トルク分配部２６は、補正後要求トルクが駆動輪８を減速させる負トルクである場合、エンジン２及び／又は駆動モータ３を減速制御するとともに、必要に応じてブレーキ装置４５に制動力を発生させるようにブレーキ装置４５を制御する。
ＥＶ／ＨＥＶ切替部２７は、トルク分配部２６で決定されたＥＶ／ＨＥＶモード要求、エンジン要求トルク及びモータ要求トルクと、駆動モータ３の回転数（モータ回転数）とに応じて、ＥＶ／ＨＥＶ切替ステータス、補正後エンジン要求トルク、エンジン目標回転数及び補正後モータ要求トルクを決定する。ＥＶ／ＨＥＶ切替部２７は、トルク分配部２６で決定された走行モード（ＥＶ／ＨＥＶモード要求）に応じて、ＥＶモードとＨＥＶモードとの間の切替に関するＥＶ／ＨＥＶ切替ステータスをエンジン制御部２８及びクラッチ制御部３０に出力する。
ＥＶ／ＨＥＶ切替部２７は、ＥＶモードからＨＥＶモードに切り替える場合には、駆動モータ３から入力軸４ａに伝達される駆動力の回転数にエンジン２から入力軸４ａに伝達される駆動力の回転数が近づくように、モータ回転数に基づいてエンジン目標回転数を決定する。
クラッチ制御部３０は、ＥＶ／ＨＥＶ切替部２７から出力されたＥＶ／ＨＥＶ切替ステータスに基づいてクラッチアクチュエータ６を制御する。例えば、クラッチ制御部３０は、ＥＶモードからＨＥＶモードへの切り替えが発生したときに、クラッチアクチュエータ６を制御してメインクラッチ５を切断状態から係合状態に変更する。
エンジン制御部２８は、エンジン２の発生トルクがエンジン要求トルクに近づくように且つエンジン２の回転数がエンジン目標回転数に近づくように、エンジン２（スロットルモータ４１、インジェクタ４２及び点火コイル４３）を制御する。モータ制御部２９は、駆動モータ３の発生トルクがモータ要求トルクに近づくように、駆動モータ３（インバータ４４）を制御する。ブレーキ制御部３１は、ブレーキ装置４５によって生じるトルクがブレーキ要求トルクに近づくように、ブレーキ装置４５（液圧発生装置４６）を制御する。
図３は、図２の要求車速算出部２３のブロック図である。なお、図３の構成は一例であり、図３中の各要素は他の要素から分離して任意に削除又は抽出可能である。図３に示すように、要求車速算出部２３は、コントローラ１５の前記ストレージに保存され規範運動モデル５０に従って走行要求トルクを要求車速に変換する。規範運動モデル５０は、エンジン２、駆動モータ３及び／又はブレーキ装置４５が走行要求トルクを発生した場合の要求乗物挙動を定めたものである。
規範運動モデル５０は、センサ類１６からの信号に応じて変化するパラメータを有する。例えば、規範運動モデル５０は、変速機ギヤポジションセンサで検出される変速比、車体ピッチ角センサで検出される車体ピッチ角、サスペンションストロークセンサで検出されるサスペンションストローク量、及び、燃料残量センサで検出される燃料残量、に応じて変化する。
要求車速算出部２３は、単位・基準軸変換部５１、走行抵抗算出部５２、車重推定部５３及び挙動変換部５４を有する。単位・基準軸変換部５１は、前記対象部位（入力軸４ａ）における走行要求トルクを駆動輪８（後輪）の外周面から路面に付与される駆動力に変換する。言い換えると、単位・基準軸変換部５１は、走行要求トルクに対して正相関を有する車両駆動力を算出する。具体的には、単位・基準軸変換部５１は、入力軸４ａにおける走行要求トルクに対し、所定の変換マップを参照して変速機４のギヤポジションから算出される変速比と、変速機４から駆動輪８までの二次減速比とを乗算するとともに、駆動輪８の半径で除算し、駆動輪８に要求される駆動力を算出して出力する。
走行抵抗算出部５２は、入力軸４ａに走行要求トルクと同じトルクが発生して走行する場合のハイブリッド車両１の走行抵抗を算出する。走行抵抗算出部５２は、走行抵抗の構成要素として、例えば、空気抵抗、摩擦抵抗、転がり抵抗及び勾配抵抗を算出する。そして、走行抵抗算出部５２は、それぞれ算出された空気抵抗、摩擦抵抗、転がり抵抗及び勾配抵抗を合算して走行抵抗として出力する。
空気抵抗は、所定の空気抵抗係数に対し、後述の挙動変換部５４で算出される要求車速の二乗を乗算して得られる。摩擦抵抗は、所定の摩擦抵抗係数に対し、後述の挙動変換部５４で算出される要求車速を乗算して得られる。転がり抵抗は、所定の転がり抵抗係数に対し、cosθ（θは路面傾斜角）と重力とを乗算して得られる。なお、重力は、重力加速度に対し、後述の車両総重量を乗算して得られる。勾配抵抗は、所定のフィルタ時定数のローパスフィルタにて車体ピッチ角をフィルタしたものに対し、sinθ（θは路面傾斜角）を乗算し、重力を乗算して得られる。なお、勾配抵抗は、勾配抵抗セレクタによって有効又は無効の何れかを選択できる。即ち、勾配抵抗を走行抵抗に含めるか又は含めないかを選択できる。
車重推定部５３は、ハイブリッド車両１の運動に作用する全体重量を推定する。本実施形態では、車重推定部５３は、車両総重量（積載重量含む）だけでなくハイブリッド車両１の回転部（例えば、フライホイール等）の等価慣性重量も含んだ合成慣性重量を推定するが、回転部等価慣性重量を考慮せずに車両総重量のみを推定してもよい。車重推定部５３は、予め定められた車体重量と、サスペンションストロークセンサで検出されるサスペンションストローク量と、燃料残量センサで検出される燃料残量と、に基づいて車両総重量（運転者体重を含む）を算出する。
車重推定部５３は、サスペンションストローク量と積載重量（乗車した人間の体重や荷物の重量の合計）との関係を示した推定マップを参照し、サスペンションストローク量から積載重量を算出する。車重推定部５３は、車体重量を予め記憶している。車重推定部５３は、燃料体積に対する燃料重量の割合を示す係数に燃料残量（体積）を乗算し、燃料重量を算出する。車重推定部５３は、それら積載重量、車体重量及び燃料重量を合算し、車両総重量とする。更に車重推定部５３は、その算出した車両総重量に対し、予め記憶された回転部等価慣性重量を加算し、合成慣性重量として出力する。
挙動変換部５４は、運動方程式を用い、単位・基準軸変換部５１で求めた車両駆動力に基づいて、駆動輪８の運動値（変位、速度又は加速度）を算出する。具体的には、まず、挙動変換部５４は、単位・基準軸変換部５１から出力された駆動力から、走行抵抗算出部５２から出力された走行抵抗を減算し、合成駆動力を算出する。挙動変換部５４は、その合成駆動力に対し、車重推定部５３から出力された合成慣性重量を除算し、車両加速度を算出する。即ち、挙動変換部５４は、運動方程式を利用し、合成駆動力及び合成慣性重量から車両加速度を算出する。挙動変換部５４は、その車両加速度を積分して車速を算出し、走行要求トルクに対応する要求車速として出力する。
図４は、図２のトルク補正部２５のブロック図である。図４に示すように、トルク補正部２５は、要求車速算出部２３で算出された要求車速と、実車速取得部３２で取得された実車速との間の偏差に基づいて、実車速をフィードバック制御する。トルク補正部２５は、フィードバック制御の一種であるＰＩＤ制御を行うＰＩＤ制御部６１を有する。ＰＩＤ制御部６１は、要求車速と実車速との間の偏差が小さくなるように走行要求トルクの補正量を算出する。なお、ＰＩＤ制御は一例であって、各種のフィードバック制御則を用いることができる。例えば、フィードバック制御は、Ｐ制御やＰＩ制御でもよい。
トルク補正部２５は、その補正量を、走行要求トルク算出部２２で算出された走行要求トルクに加算し、補正後走行要求トルクとして出力する。即ち、トルク補正部２５のフィードバック制御では、トルク補正部２５に入力される要求車速が目標値であり、走行要求トルクはフィードフォワード的な操作量であり、トルク補正部２５が出力する補正後走行要求トルクが操作量であり、要求車速と実車速との差が偏差（比較値）である。
図５は、図２のコントローラ１５での処理のフローチャートである。以下、図２を適宜参照しながら図５のフローチャートの流れに沿って説明する。コントローラ１５のトルク要求部２１は、センサ類１６の検出信号に基づいて、駆動要求トルク、制動要求トルク及び制御要求トルクを出力する（ステップＳ１）。走行要求トルク算出部２２は、トルク要求部２１から出力された各要求トルクに基づいて、走行中に要求される駆動輪８の回転力に対応する走行要求トルクを算出する（ステップＳ２）。即ち、トルク要求部２１及び走行要求トルク算出部２２が、走行中に要求される駆動輪８の回転力に対応する走行要求トルクを取得する要求取得部２０を構成する。
要求車速算出部２３は、走行要求トルク算出部２２が算出した走行要求トルクから要求車速を算出する（ステップＳ３）。実車速取得部３２は、車速センサで計測された実車速を取得する（ステップＳ４）。なお、トルク補正部２５は、実車速取得部３２で取得された実車速と要求車速算出部２３が算出した要求車速との間の偏差が小さくなるように、走行要求トルク算出部２２が算出した走行要求トルクを補正する（ステップＳ５）。
トルク分配部２６、ＥＶ／ＨＥＶ切替部２７、エンジン制御部２８、モータ制御部２９、クラッチ制御部３０及びブレーキ制御部３１は、トルク補正部２５から出力される補正後走行要求トルクに基づいて、メインクラッチ５（クラッチアクチュエータ６）、エンジン２（スロットルモータ４１、インジェクタ４２及び点火コイル４３）、駆動モータ３（インバータ４４）及びブレーキ装置４５（液圧発生装置４６）を制御する（ステップＳ６）。この制御においては、補正後走行要求トルクが駆動輪８を加速させる値である場合には、エンジン２及び／又は駆動モータ３が制御され、補正後走行要求トルクが駆動輪８を減速させる値である場合には、エンジン２及び／又は駆動モータ３の制御とともにブレーキ装置４５が制御される。
図６は、走行要求トルクの車速フィードバックのロジックを整理するブロック図である。前述したフィードバック制御の概念についてアクチュエータをエンジンとした例にて整理して説明する。図６に示すように、ブロック７１において、トルクとスロットル開度との間の関係を定義した制御マップを参照し、走行要求トルクを補正した補正後走行要求トルクに対応する目標開度を求める。ブロック７２において、その目標開度に対応するスロットル制御指令を求める。ブロック７３において、そのスロットル制御指令に応じてスロットル弁を駆動し、エンジンがトルクを発生する。ブロック７４において、エンジンの発生トルクに応じて駆動輪が駆動されて車両が走行して実車速が決まる。
ブロック７５において、走行要求トルクが入力された規範運動モデルが要求車速を出力する。減算器７６は、要求車速と実車速との間の偏差を求める。ブロック７７は、当該偏差を減らすように走行要求トルクをフィードバック補正するトルク補正量を求める。加算器７８は、当該トルク補正量を走行要求トルクに加算することで、前述した補正後走行要求トルクを求める。なお、ブロック７５は、図３の要求車速算出部２３に対応する。減算器７６、ブロック７７及び加算器７８の群は、図４のトルク補正部２５に対応する。
要求車速算出部２３は、規範運動モデル５０のパラメータをユーザの入力に応じて変更可能に構成されている。具体的には、コントローラ１５の通信インターフェース１５ａに有線又は無線にて情報処理装置（例えば、パソコン、スマートフォン、車載装置（車載ナビゲーションシステム、車載メータ装置等）を通信可能に接続することで、ユーザは、当該情報処理装置を使って要求車速算出部２３の設定を変更できる。例えば、規範運動モデル５０において、空気抵抗係数、摩擦抵抗係数、勾配抵抗セレクタ、回転部等価慣性重量等が、通信インターフェース１５ａを介してユーザ入力によって変更可能になっている。
例えば、通信インターフェース１５ａに接続される情報処理装置が車載ナビゲーションシステムである場合、位置情報や路面情報に応じてパラメータの値が設定されてもよい（例えば、滑りやすい路面では転倒抑制を意図したパラメータの値とする等）。また例えば、通信インターフェース１５ａに接続される情報処理装置が車載メータ装置やハンドルスイッチの場合、情報処理装置とハンドルが近接的に配置されるため、運転者の操作性が向上する。
規範運動モデル５０は、実際のハイブリッド車両１を高精度に模擬したモデルでもよいし、そうでないモデルでもよい。例えば、規範運動モデル５０における車体重量をハイブリッド車両１の実際の重量よりも軽い値に設定して、好みによって車両挙動を変更可能としてもよい。なお、ユーザ変更可能なパラメータは、これら以外のものであってもよい。また、規範運動モデル５０を構成する運動方程式の代わりに、力学的解釈に依らない多項式が用いられてもよい。また、規範運動モデル５０のパラメータは、人工知能による学習に基づき、経時的に更新されてもよい。
以上に説明した構成によれば、エンジン２、駆動モータ３及び／又はブレーキ装置４５に関する走行要求トルクを、実測しにくい物理量である力から実測しやすい車速に変換し、その変換された要求車速に実乗物挙動が近づくように走行要求トルクを補正するため、要求される乗物挙動を達成しやすくなる。特に、ハイブリッド車両１が鞍乗車両やスポーツ走行車両である場合には原動機の発生トルクに対して車両が軽量であることから、目標トルクと発生トルクとの偏差が車両の運動挙動に反映されやすくて要求に対する車両挙動の応答性が高くなり、挙動変化に起因する運転者へのフィーリングへの影響が大きくなるため、本構成の有効性が高くなる。
また、要求車速と実車速との間の偏差に基づいて走行要求トルクをフィードバック制御するので、要求車速に実車速を精度よく近づけることができる。また、ＥＶモードとＨＥＶモードとの間での切替えによって、トルク制御の出力特性が変化することを防止できる。即ち、駆動モータ３のトルクは外乱（例えば、大気圧、温度、風速）に影響され難いが、内燃機関であるエンジン２のトルクは外乱に影響され易い。
そのため、外乱の影響を抑えることのできるフィードバック制御を実現することで、モード切替えによる出力特性の変化を防止できる。特に、運転者の操作状態を除く車両状態に応じた走行モードの切替（運転者が積極的に操作しない場合の走行モード切替）時に、運転者の違和感を抑えることができる。また、各種条件とエンジントルクの関係を実験的に網羅しておく必要がなく、例えば、大気圧、温度、勾配、重量変化等の種々の要因による負荷変動を考慮したエンジントルクのマップを不要とできる。
また、走行要求トルクを変換する物理量（車速）は、ハイブリッド車両１の移動に関する値（例えば、乗物変位、速度、加速度、車輪回転数、乗物座標、速度ベクトル等）であるので、それを検出するセンサを他の用途と共用できる。よって、トルクを検出する場合に比べて、特別な部品及び装置、推定式等を不要とすることができる。また、走行要求トルクは、運転者によって操作される操作子の操作量であって走行中に変更可能な操作量に基づいて算出されるので、運転者に良好な運転フィーリングを与えることができる。
また、要求車速算出部２３は、ハイブリッド車両１に設けられるセンサ類１６の検出結果に応じて要求車速を出力するので、現実の運動挙動に近づけることができる。また、走行要求トルクが駆動輪８を加速させる力である場合にエンジン２及び／又は駆動モータ３を制御し、走行要求トルクが駆動輪８を減速させる力である場合には、エンジン２及び／又は駆動モータ３を制御するとともに、ブレーキ装置４５を制御するので、要求される加速及び減速を達成できる。また、要求車速算出部２３は、ギヤポジションに応じて要求車速を出力するので、変速によるユーザ意図を反映した要求値を得ることができる。
また、要求車速算出部２３は、規範運動モデル５０のパラメータをユーザの入力に応じて変更可能に構成されているので、ユーザの意図する運動挙動に近づけることができる。即ち、規範運動モデル５０のパラメータを外部から調節できるため、ユーザが車両特性を容易にカスタマイズできる。
また、駆動輪８に動力伝達する原動機が切り替わる際に、原動機ごとの特性の違いによって運転挙動が変化することが抑えられ、運転者に与えるフィーリングばらつきを抑えることができる。具体的には、電動モータ３のトルクは外乱（例えば、大気圧、温度）に影響され難いが、内燃機関であるエンジン２のトルクは外乱に影響され易い。そのため、外乱の影響を抑えることのできるフィードバック制御を実現することで、ＥＶモードとＨＥＶモードとの間での切替えによる出力特性の変化を防止できる。
次に、比較例及び実施例のシミュレーション結果について説明する。図７（Ａ）は、比較例のシミュレーションにおける入力軸に与える走行要求トルクを示すグラフであり、図７（Ｂ）は、比較例のシミュレーション結果における要求車速及び実車速を示すグラフである。比較例は、図２において、要求車速算出部２３及びトルク補正部２５を設けず、走行要求トルク算出部２２から出力される走行要求トルクをトルク分配部２６に入力するものである。比較例において、図７（Ａ）に示す走行要求トルク（目標トルク）をシミュレーションモデルに入力した結果、図７（Ｂ）に示すように、外乱の影響によって、実車速が要求車速（目標車速）との間に乖離が発生した（図７（Ｂ）の要求車速は規範運動モデルを用いて求めた。）。
図８（Ａ）は、実施例のシミュレーションにおける入力軸に与える補正後走行要求トルクを示すグラフであり、図８（Ｂ）は、実施例のシミュレーション結果における要求車速及び実車速を示すグラフである。実施例は、図２と同じ構成である。実施例において図８（Ａ）に示す走行要求トルクをシミュレーションモデルに入力したところ、要求車速算出部２３及びトルク補正部２５にて補正後走行要求トルクが求められ、その補正後走行要求トルクに基づく制御の結果、図８（Ｂ）に示すように、実車速が要求車速（目標車速）とほぼ一致した（図８（Ｂ）では破線は実線と重なっている。）。
なお、本開示は前述した実施形態に限定されるものではなく、その構成を変更、追加、又は削除することができる。例えば、前述した技術は、ハイブリッド車両以外にも適用可能であり、具体的には、エンジン車両、電動車両のいずれかにも適用可能である。走行用の駆動源の種類は、特に制限されない。
前述したコントローラ１５のアルゴリズムで制御されるアクチュエータは、進行方向の外力（すなわち駆動力）を与えるものと、進行方向と逆向きの外力（すなわち制動力）を与えるものとの両方である必要はなく、いずれか一方だけでもよい。制動力を与えるアクチュエータは、ブレーキ装置に限定されず、エンジンブレーキおよび回生制動の少なくとも一方でもよい。即ち、トルク補正部２５が補正する要求トルクは、加速トルクに限られず、減速トルクでもよい。
アクチュエータ（例えば、エンジン、電動モータ、ブレーキ装置等）に関する要求外力は、運転者から与えられるものであってもよいし、予めコントローラ１５の記憶装置に記憶されてもよいし、車両外の装置から与えられる情報に基づいて演算されるものでもよい。走行ルートや交通状況などの外部環境に応じて要求外力が決定されてもよい。要求外力は、自動運転のように運転者の要求なしに自動的に決定されてもよい。
要求外力は、トルク以外で表されるものであってもよい。前述する実施形態では、要求外力としてトルク（単位：ニュートンメートル）を例示したが、例えば車両に与えられる外力に相関する値であれば他のものでもよい。例えば、要求外力は、車両に与えられる力（単位：ニュートン）であってもよい。その場合、規範運動モデル５０は、車両が要求外力を発生した場合の車速（要求車速）を算出するモデルとなる。
運転者の操作に基づいて走行要求トルクを決める場合に、クラッチ操作量に応じて、走行要求トルクが抑えられるように補正されてもよい。運転者から入力される操作量（アクセル、ブレーキ、クラッチ、変速）に応じて走行要求トルクが変化することで、運転者の要求に基づいた制御が実現される。例えば、アクセル操作に応じた制御の外乱の影響を抑えることで、運転者の期待に沿った車速変化を実現することができる。
本実施形態では、ＥＶモード、ＨＥＶモード、ＥＮＧモードの速応性や出力特性の違いによる影響が抑えられる。これは、走行中にＨＥＶモードのトルク配分が多様に変化する乗物において特に効果的である。減速時において、原動機２，３による制動（エンジンブレーキや回生ブレーキ）と、機械的な制動（ブレーキ装置４５）とが組み合わされる場合に、それらの制動手段やトルク配分が多様に変化する場合でも、制動フィーリングの違和感が抑えられる。
本実施形態の規範運動モデル５０は一例である。規範運動モデル５０が運動方程式をベースに決められる場合、規範運動モデル５０は、想定される抵抗成分を考慮に入れずに決められてもよい。図３に示す複数の抵抗成分（走行抵抗、摩擦抵抗、転がり抵抗、勾配抵抗）や加速成分（勾配加速）のうちで、影響の小さいであろう一部の抵抗要素を除くように規範運動モデル５０が設定されてもよい。例えば、図３において勾配抵抗の要素が除外された場合には、走行路面の勾配の影響が抑制されて、要求に対する挙動（たとえば車速）に近づくように乗物が制御される。
即ち、抵抗成分自体が外乱の１つとなり、その外乱の影響を抑えるように制御されることで、坂道走行中も平地走行中と同じような運転フィーリングが提供され得る。また、規範運動モデル５０において、車重推定部５３が車重推定する代わりに、予め定める車重推定値が前記ストレージに記憶されていてもよい。この場合、実際の乗物の重量変化が外乱の１つとなる。同様に、規範運動モデル５０を単純化した場合には、単純化するにあたって省略した要因自体が外乱として生じたとしても、その影響を抑えることができる。
規範運動モデル５０は、運動方程式をベースとしなくてもよい。例えば、走行要求トルクの値ごとに要求車速が設定される関数としたり、２次元マップとしたりしてもよい。このように規範運動モデルを適宜選択することで、要求に対する乗物挙動を異ならせ、運転フィーリングを異ならせることができる。
規範運動モデルは、ユーザの希望に応じた乗物挙動になるように変更し得る。例えば、走行要求トルクに対する出力応答性が高くなるように規範運動モデルを設定し、あたかも高出力の駆動源を搭載した乗物を運転しているかようなフィーリングを実現してもよい。また、規範運動モデルで設定される車両重量を軽量となるように設定して、軽快な走行フィーリングを実現してもよい。その他、回転数に対するトルク特性を運転者の選択に応じて異ならせてもよい。スポーツタイプ、アメリカンタイプ、モトクロスタイプなどの挙動を模した複数種類の規範運動モデルを用意し、運転者の選択に応じて、状況や好みに応じた走行フィーリングを実現してもよい。
なお、本明細書で開示する要素の機能は、開示された機能を実行するよう構成またはプログラムされた汎用プロセッサ、専用プロセッサ、集積回路、ASIC（Application Specific Integrated Circuits）、従来の回路、及び/又は、それらの組み合わせ、を含む回路または処理回路を使用して実行できる。プロセッサは、トランジスタやその他の回路を含むため、処理回路または回路と見なされる。本開示において、回路、ユニット、または手段は、列挙された機能を実行するハードウェアであるか、又は、列挙された機能を実行するようにプログラムされたハードウェアである。ハードウェアは、本明細書に開示されているハードウェアであってもよいし、或いは、列挙された機能を実行するようにプログラムまたは構成されているその他の既知のハードウェアであってもよい。ハードウェアが回路の一種と考えられるプロセッサである場合、回路、手段又はユニットは、ハードウェアとソフトウェアの組み合わせであり、ソフトウェアはハードウェア及び/又はプロセッサの構成に使用される。
１ ハイブリッド車両（乗物）
２ エンジン（アクチュエータ：第１原動機）
３ 駆動モータ（アクチュエータ：第２原動機）
８ 駆動輪（車輪）
１５ コントローラ（乗物制御装置）
２０ 要求取得部
２３ 要求車速算出部（要求挙動算出部）
２５ トルク補正部（補正部）
２６ トルク分配部（制御部）
２７ ＥＶ／ＨＥＶ切替部（制御部）
２８ エンジン制御部（制御部）
２９ モータ制御部（制御部）
３０ クラッチ制御部（制御部）
３１ ブレーキ制御部（制御部）
３２ 実車速取得部（実挙動取得部）
４５ ブレーキ装置（アクチュエータ）

Claims (12)

  1. 車輪に回転方向の外力を与える少なくとも１つのアクチュエータを制御する乗物の制御プログラムであって、
    走行中に要求される前記車輪の回転力に対応する、前記アクチュエータに関する要求外力であって、運転者によって操作される操作子の操作量に基づいて要求される外力と、運転者による操作を除く車両状態に基づいて要求される外力と、を含む要求外力を取得する要求取得工程と、
    前記アクチュエータが前記要求外力に対応する外力を発生した場合の乗物挙動を定めた規範運動モデルを読み出す運動モデル読出工程と、
    前記規範運動モデルに従って、前記アクチュエータが前記要求外力に対応する外力を発生した場合の乗物挙動を要求乗物挙動として算出する要求挙動算出工程と、
    走行中の実乗物挙動を計測する計測工程と、
    前記計測工程で計測された前記実乗物挙動を前記要求挙動算出工程で算出された前記要求乗物挙動に近づけるように前記要求外力を補正する補正工程と、
    前記補正された要求外力に基づいて前記アクチュエータを制御する制御工程と、
    をコンピュータに実行させる、乗物制御プログラム。
  2. 前記要求外力は、運転者のアクセル操作量に基づいて生成される要求駆動外力と、運転者のブレーキ操作量に基づいて生成される要求制動外力と、が合算されてなる、請求項１に記載の乗物制御プログラム。
  3. 前記要求外力は、前記乗物の変速機の入力軸に要求されるトルクである走行要求トルクである、請求項１又は２に記載の乗物制御プログラム。
  4. 前記車両状態に基づいて要求される前記外力は、前輪回転数センサ及び後輪回転数センサから受信する前輪及び後輪の回転数の差に応じて生成される、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の乗物制御プログラム。
  5. 前記少なくとも1つのアクチュエータは、それぞれ個別で車輪を駆動可能な第１原動機及び第２原動機を含み、
    前記第１原動機及び前記第２原動機は、前記補正工程で補正された前記要求外力に基づいてそれぞれ制御される、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の乗物制御プログラム。
  6. 前記第１原動機及び前記第２原動機のそれぞれの駆動配分は、前記車両状態に応じて決められる、請求項５に記載の乗物制御プログラム。
  7. 前記第１原動機は内燃機関であり、前記第２原動機は駆動モータであり、
    前記乗物は、前記内燃機関からの動力伝達を切断及び接続するクラッチを備える、請求項５又は６に記載の乗物制御プログラム。
  8. 前記乗物の回転慣性に関するパラメータを算出するパラメータ算出工程を更に前記コンピュータに実行させ、
    前記規範運動モデルは、前記パラメータを有する、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の乗物制御プログラム。
  9. 前記乗物に搭載されたセンサの検出値に基づいて推定される前記乗物の重量に関するパラメータを算出するパラメータ算出工程を更に前記コンピュータに実行させ、
    前記規範運動モデルは、前記パラメータを有する、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の乗物制御プログラム。
  10. 前記規範運動モデルは、ユーザの選択に応じた前記乗物の挙動になるように前記ユーザにより変更可能に設定されている、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の乗物制御プログラム。
  11. 車輪に回転方向の外力を与える少なくとも１つのアクチュエータを制御する乗物の制御プログラムであって、
    走行中に要求される前記車輪の回転力に対応する、前記アクチュエータに関する要求外力を取得する要求取得工程と、
    前記アクチュエータが前記要求外力に対応する外力を発生した場合の乗物挙動を定めた規範運動モデルを読み出す運動モデル読出工程と、
    前記規範運動モデルに従って、前記アクチュエータが前記要求外力に対応する外力を発生した場合の乗物挙動を要求乗物挙動として算出する要求挙動算出工程と、
    走行中の実乗物挙動を計測する計測工程と、
    前記計測工程で計測された前記実乗物挙動を前記要求挙動算出工程で算出された前記要求乗物挙動に近づけるように前記要求外力を補正する補正工程と、
    前記補正された要求外力に基づいて前記アクチュエータを制御する制御工程と、
    をコンピュータに実行させ、
    前記規範運動モデルは、ユーザの選択に応じた前記乗物の挙動になるように前記ユーザにより変更可能に設定されている、乗物制御プログラム。
  12. 車輪に回転方向の外力を与える少なくとも１つのアクチュエータを制御する乗物の制御プログラムであって、
    走行中に要求される前記車輪の回転力に対応する、前記アクチュエータに関する要求外力を取得する要求取得工程と、
    前記アクチュエータが前記要求外力に対応する外力を発生した場合の乗物挙動を定めた規範運動モデルを読み出す運動モデル読出工程と、
    前記規範運動モデルに従って、前記アクチュエータが前記要求外力に対応する外力を発生した場合の乗物挙動を要求乗物挙動として算出する要求挙動算出工程と、
    走行中の実乗物挙動を計測する計測工程と、
    前記計測工程で計測された前記実乗物挙動を前記要求挙動算出工程で算出された前記要求乗物挙動に近づけるように前記要求外力を補正する補正工程と、
    前記補正された要求外力に基づいて前記アクチュエータを制御する制御工程と、
    をコンピュータに実行させ、
    前記少なくとも1つのアクチュエータは、それぞれ個別で車輪を駆動可能な第１原動機及び第２原動機を含み、
    前記第１原動機及び前記第２原動機は、前記補正工程で補正された前記要求外力に基づいてそれぞれ制御され、
    前記第１原動機及び前記第２原動機のそれぞれの駆動配分は、運転者による操作を除く車両状態に応じて決められ、
    前記規範運動モデルは、その内容がユーザの入力に応じて変更可能に構成されている、乗物制御プログラム。
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