JP4862792B2 - 駆動ユニットの制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、駆動ユニットの制御装置に関し、特に、１又は複数のアクチュエータのそれぞれの動作量に応じて出力トルクが調整される駆動ユニットの制御装置に関する。

内燃機関等の駆動ユニットは、その出力トルクに係る１又は複数のアクチュエータを備えており、それらアクチュエータの動作量に応じて出力トルクが調整される。例えば、火花点火式の内燃機関では、スロットルの開度、燃料噴射量、点火時期等によって出力トルクの調整が行われるようになっている。

このような駆動ユニットでは、まず、必要なトルク調整量が決定され、それを実現するように各アクチュエータの動作量が決定されている。ただし、各アクチュエータで実現可能なトルク調整量（１演算周期当たりのトルク調整量）にはアクチュエータの動特性によって決まる限界がある。その限界を超えたトルク調整量をアクチュエータに要求したとしても、要求を実現できないばかりかアクチュエータの故障を招いてしまう可能性もある。

そこで、従来の駆動ユニットの制御装置では、フィルタを利用してトルク調整量の要求値から各アクチュエータにて実現可能なトルク調整量を抽出し、抽出したトルク調整量に基づいて各アクチュエータの動作を制御することが行われている。例えば、特表平１１−５０９９１０号公報には、トルク調整量の要求値をフィルタによって速い成分と遅い成分とに分割し、その速い成分から点火時期制御用の目標値を設定し、遅い成分からスロットル制御用の目標値を設定する技術が記載されている。
特表平１１−５０９９１０号公報

ところで、実現可能なトルク調整量はアクチュエータ毎に異なっているため、フィルタの信号通過特性もアクチュエータ毎に異ならせる必要が有る。内燃機関を始めとする駆動ユニットには多数のアクチュエータが用いられていることから、フィルタに関しても単種類ではなく多種類設けられることになる。

しかし、従来の制御装置に使用されているフィルタは、要求される信号通過特性毎にその構造が設計されていた。このため、アクチュエータの数が増えて駆動ユニットの制御が高度化、複雑化するほど、設計すべきフィルタの種類も増え、フィルタの設計に要する工数は膨大なものになっていた。また、駆動ユニットの改良に伴ってアクチュエータの改良や変更が行われることがあるが、それによりアクチュエータの動特性が変わってしまう場合には、対応するフィルタの構造を最初から再設計しなければならかなった。

以上のような課題を解決するためには、信号通過特性の異なるフィルタ間においてその基本的な構造を共通化することが有効と考えられる。基本的な構造は共通化して信号通過特性を決定する要素のみを変更可能とすれば、フィルタの設計に要する工数を大幅に削減することが可能となるだけでなく、アクチュエータの改良や変更にも容易に対応することができる。また、各フィルタの基本的な構造を共通化することができれば、制御プログラムとして実装する際の搭載効率を高めることが可能となり、メモリ容量の肥大化を抑えることもできるようになる。

本発明は、駆動ユニットの制御装置に関し、要求トルク調整量からアクチュエータによる実現トルク調整量を抽出するためのフィルタの構造を、信号通過特性の異なる他のフィルタとの間での共通化が可能な構造とすることを目的とする。

第１の発明は、上記の目的を達成するため、制御信号の入力を受けて動作するアクチュエータを有し、前記アクチュエータの動作量に応じて出力トルクが調整される駆動ユニットの制御装置であって、
トルク調整量の要求値（以下、要求トルク調整量）を取得する要求トルク調整量取得手段と、
前記アクチュエータの動作量の変化に対する前記駆動ユニットの出力トルクの感度（以下、トルク感度）を取得するトルク感度取得手段と、
要求トルク調整量とトルク感度とから前記アクチュエータに要求される動作量を計算する要求動作量計算手段と、
要求動作量を前記アクチュエータの許容動作範囲の上下限値によってガードするガード処理手段と、
ガード処理された要求動作量とトルク感度とから前記アクチュエータによって実現させるトルク調整量（以下、実現トルク調整量）を計算する実現トルク調整量計算手段と、
実現トルク調整量に基づいて前記アクチュエータへの制御信号を決定するアクチュエータ制御手段と、
を備えることを特徴としている。

第２の発明は、第１の発明において、
前記トルク感度取得手段は、取得するトルク感度を前記駆動ユニットの運転状態に応じて変更することを特徴としている。

第３の発明は、第１又は第２の発明において、
前記トルク感度取得手段は、前記アクチュエータの単位動作量の動作により達成される前記駆動ユニットの出力トルクの変化量を前記のトルク感度として取得することを特徴としている。

第４の発明は、第１乃至第３の何れか１つの発明において、
前記ガード処理手段は、前記制御装置の１演算周期において前記アクチュエータが動作可能な範囲を前記の許容動作範囲として設定していることを特徴としている。

第５の発明は、第１乃至第４の何れか１つの発明において、
前記ガード処理手段は、前記制御装置の１演算周期において前記アクチュエータの動作量と前記駆動ユニットの出力トルクの変化量との関係が線形で近似可能な範囲を前記の許容動作範囲として設定していることを特徴としている。

第６の発明は、第５の発明において、
前記要求トルク調整量取得手段は、前記駆動ユニットの目標トルクと実際トルクとのトルク誤差を算出し、当該トルク誤差を要求トルク調整量として取得するものであり、
目標トルクが定常のときのトルク誤差（以下、定常トルク誤差）を記録する定常トルク誤差記録手段と、
定常トルク誤差の記録時と同一の目標トルクにおいて、前記ガード処理手段によるガード処理を解除して前記アクチュエータを動作させたときのトルク誤差（以下、ガード解除時トルク誤差）を記録するガード解除時トルク誤差記録手段と、
定常トルク誤差に対するガード解除時トルク誤差の縮小分を学習値として記憶する学習手段と、
前記ガード処理手段によるガード処理が実行されるときには、前記の学習値を実現トルク調整量の計算に反映させる実現トルク調整量補正手段とをさらに備えることを特徴としている。

また、第７の発明は、上記の目的を達成するため、制御信号の入力を受けて動作する複数のアクチュエータを有し、前記複数のアクチュエータのそれぞれの動作量に応じて出力トルクが調整される駆動ユニットの制御装置であって、
トルク調整量の要求値（以下、要求トルク調整量）を取得する要求トルク調整量取得手段と、
要求トルク調整量を予め設定された分配優先順位に従って各アクチュエータへ分配するトルク調整量分配手段と、
アクチュエータ毎に設けられたフィルタであって、担当するアクチュエータに分配された要求トルク調整量から当該アクチュエータによって実現させるトルク調整量（以下、実現トルク調整量）を抽出するフィルタと、
前記各フィルタにより抽出された実現トルク調整量に基づいて、前記各フィルタが担当するアクチュエータへの制御信号を決定するアクチュエータ制御手段とを備え、
前記各フィルタは、
担当するアクチュエータの動作量の変化に対する前記駆動ユニットの出力トルクの感度（以下、トルク感度）を取得するトルク感度取得部と、
要求トルク調整量と当該アクチュエータのトルク感度とから当該アクチュエータに要求される動作量を計算する要求動作量計算部と、
要求動作量を当該アクチュエータの許容動作範囲の上下限値によってガードするガード処理部と、
ガード処理された要求動作量と当該アクチュエータのトルク感度とから前記の実現トルク調整量を計算する実現トルク調整量計算部とを含むことを特徴としている。

第８の発明は、第７の発明において、
前記トルク調整量分配手段は、分配優先順位が一位のアクチュエータを担当するフィルタには要求トルク調整量をそのまま入力し、分配優先順位が二位以下のアクチュエータを担当するフィルタには要求トルク調整量と上位のフィルタで抽出された実現トルク調整量との差分を入力するものであることを特徴としている。

第１の発明によれば、要求トルク調整量はトルク感度によって要求動作量に変換され、アクチュエータの許容動作範囲の上下限値によってガード処理された後、再びトルク感度によってトルク調整量（実現トルク調整量）に変換される。この計算ロジックは、要求トルク調整量からアクチュエータにより実現可能なトルク調整量を抽出するためのフィルタを構成しているが、そのうちアクチュエータの動特性によって決定されるのはトルク感度と許容動作範囲の上下限値のみである。言い換えれば、その他の構成はアクチュエータの動特性に左右されない構成であり、信号通過特性の異なる他のフィルタとの間で共通化できる構成である。

したがって、第１の発明によれば、フィルタを構成する計算ロジックの大部分を信号通過特性の異なる他のフィルタとの間での共通化することができる。また、第１の発明によれば、アクチュエータの動特性に応じたフィルタの設計やチューニングも容易であり、トルク感度と許容動作範囲の上下限値のみをアクチュエータの動特性に合わせて設定すればよい。

第２の発明によれば、取得するトルク感度を駆動ユニットの運転状態に応じて変更することで、要求トルク調整量から要求動作量への変換精度を高めることができ、ひいては、要求トルク調整量からの実現トルク調整量の抽出精度を高めることできる。

第３の発明によれば、トルク感度の定義をアクチュエータの単位動作量の動作により達成される駆動ユニットの出力トルクの変化量とすることで、種類の異なるアクチュエータ間において同一の尺度でトルク感度を計れるようになる。

第４の発明によれば、制御装置の１演算周期においてアクチュエータが動作可能な範囲を許容動作範囲とすることで、１演算周期での動作では実現不可能なトルク調整量がアクチュエータに対して要求されるのを防止することができる。

第５の発明によれば、制御装置の１演算周期においてアクチュエータの動作量と駆動ユニットの出力トルクの変化量との関係が線形近似可能な範囲を許容動作範囲とすることで、ガード処理後の要求動作量をトルク感度で変換して得られる実現トルク調整量と、それに従ってアクチュエータを制御したときの実際のトルク調整量との間に誤差が生じることを防止することができる。

第６の発明によれば、目標トルクと実際トルクとのトルク誤差から計算される要求動作量が前記の線形近似可能範囲を超える場合、要求動作量はガード処理によって線形近似可能範囲の上限値或いは下限値で制限されることになる。このため、ガード処理後の要求動作量をトルク感度で変換して得られるトルク調整量のみでは要求トルク調整量を達成することができないが、第６の発明によれば、実現トルク調整量の計算に学習値が反映される。学習値は定常トルク誤差に対するガード解除時トルク誤差の縮小分であるので、学習値が反映された実現トルク調整量に従ってアクチュエータを制御することで、目標トルクと実際トルクとのトルク誤差を速やかに解消することが可能になる。

また、第７の発明によれば、アクチュエータ毎に設けられたフィルタの何れもが、トルク感度取得部、要求動作量計算部、ガード処理部及び実現トルク調整量計算部を含む構成になっており、そのうちアクチュエータの動特性によって決定されるのはトルク感度取得部で取得されるトルク感度と、ガード処理部において設定される許容動作範囲の上下限値のみである。言い換えれば、その他の構成はアクチュエータの動特性に左右されない構成であり、フィルタ間で共通化することができる。

したがって、第７の発明によれば、各フィルタの大部分の構成をフィルタ間で共通化することができる。また、第７の発明によれば、アクチュエータの動特性に応じたフィルタの設計やチューニングも容易であり、トルク感度と許容動作範囲の上下限値のみをアクチュエータの動特性に合わせて設定すればよい。また、一部のアクチュエータにおいてその動特性の変更がある場合には、対応するフィルタにおけるトルク感度と許容動作範囲の上下限値の設定のみを変更すればよく、他のフィルタにおける設定は見直す必要は無い。

第８の発明によれば、実現可能なトルク調整量が複数のアクチュエータ間で重複している場合は、分配優先順位がより上位のアクチュエータによってそのトルク調整量を実現させることができる。

実施の形態１．
本発明の実施の形態１について図を参照して説明する。

図１は、本発明の実施の形態１としての駆動ユニットの制御装置の構成を示すブロック図である。本実施の形態の制御装置が適用される駆動ユニットは、少なくとも１つのアクチュエータを有し、そのアクチュエータの動作量に応じて出力トルクが調整されるものであれば、その種類や構造には限定はない。そのような駆動ユニットの例としては、内燃機関（火花点火式内燃機関、圧縮着火式内燃機関等）、電動機、内燃機関と電動機のハイブリッドシステム等があげられる。以下、図１を参照して本実施の形態の制御装置の構成について説明する。

本実施の形態の制御装置は、目標トルクからアクチュエータによって実現させるトルク（以下、実現トルク）を抽出するトルクフィルタ２を備えている。制御対象となるアクチュエータは、駆動ユニットの種類や構造によって決まる。例えば、駆動ユニットが火花点火式の内燃機関の場合、スロットル、可変リフト機構付き吸気バルブ、点火装置等がアクチュエータとして挙げられる。以下では、駆動ユニットは火花点火式の内燃機関であるものとしてトルクフィルタ２の構成や機能について説明する。

トルクフィルタ２には、入力信号として目標トルク、現在トルク、及び、空気量や機関回転数等の運転状態情報が入力される。また、トルクフィルタ２からは、出力信号として実現トルクが出力される。トルクフィルタ２は、トルク調整量計算部４、トルク調整量フィルタ１０及び実現トルク計算部６からなり、これら計算要素を順に機能させることで目標トルクから実現トルクを抽出するためのステップが実行される。

トルク調整量計算部４は、入力された目標トルクと現在トルクとの差を計算する。現在トルクは、現時点にて内燃機関が実際に出力しているトルクの推定値であり、マップから計算される。このマップでは、点火時期、機関回転数、Ａ／Ｆ、バルブタイミング等、トルクに影響する各種の運転条件がパラメータとして設定されている。トルク調整量計算部４で計算された目標トルクと現在トルクとの差ΔＴは、アクチュエータに対するトルク調整量の要求値（以下、要求トルク調整量）となる。

要求トルク調整量ΔＴはトルク調整量フィルタ１０に入力される。トルク調整量フィルタ１０は、要求トルク調整量ΔＴからアクチュエータによって実現させるトルク調整量（以下、実現トルク調整量）ΔＴ０を抽出し、出力信号として実現トルク調整量ΔＴ０を出力する。

実現トルク調整量ΔＴ０は実現トルク計算部６に入力される。実現トルク計算部６は、入力された実現トルク調整量ΔＴ０を現在トルクに加算し、その計算値を実現トルクとして出力する。実現トルクと目標トルクとは、実現トルク調整量ΔＴ０と要求トルク調整量ΔＴとの差だけの違いがある。

計算された実現トルクは制御信号設定部２０に入力され、制御信号設定部２０にてアクチュエータへの制御信号に変換される。アクチュエータは制御信号設定部２０からの制御信号の入力を受けて動作し、その動作によって駆動ユニットの出力トルクは前記の実現トルクに調整されることになる。

次に、トルク調整量フィルタ１０の構成と機能について詳細に説明する。トルク調整量フィルタ１０は、トルク感度計算部１２、要求動作量計算部１４、ガード処理部１６及び実現トルク調整量計算部１８からなり、これら計算要素を順に機能させることで要求トルク調整量ΔＴから実現トルク調整量ΔＴ０を抽出するためのステップが実行される。

トルク感度計算部１２は、アクチュエータの単位動作量の動作により達成される駆動ユニットの出力トルクの変化量を計算する。その値はアクチュエータの動作量の変化に対する駆動ユニットの出力トルクの感度（以下、トルク感度）を示している。トルク感度は、アクチュエータの種類とその動特性の設定によって決まり、また、駆動ユニットの運転状態によっても変化する。そこで、トルク感度計算部１２には、制御対象アクチュエータのトルク感度を運転状態に関連付けて記録したマップが記憶されている。トルク感度計算部１２は、このマップを用いて現在の運転状態に応じたトルク感度を算出する。

要求動作量計算部１４は、入力された要求トルク調整量ΔＴと、トルク感度計算部１２で計算されたトルク感度とからアクチュエータに要求される動作量Δａｃｔを計算する。要求トルク調整量ΔＴをトルク感度で除算して得られる数値が、アクチュエータに対する要求動作量Δａｃｔとなる。前述のようにトルク感度は駆動ユニットの運転状態に応じて変更されるので、駆動ユニットの運転状態によらず、高い変換精度での要求トルク調整量ΔＴから要求動作量Δａｃｔへの変換が可能になっている。

ガード処理部１６は、要求動作量Δａｃｔをアクチュエータの許容動作範囲の上下限値によってガードする。本実施の形態では、制御装置の１演算周期においてアクチュエータが動作可能な範囲を許容動作範囲として設定している。このような設定にすることで、１演算周期での動作では実現不可能なトルク調整量がアクチュエータに対して要求されるのを防止することができる。ガード処理部１６からは、ガード処理された要求動作量Δａｃｔ０が出力される。

実現トルク調整量計算部１８は、ガード処理された要求動作量Δａｃｔ０と、トルク感度計算部１２で計算されたトルク感度とから実現トルク調整量ΔＴ０を計算する。ガード処理された要求動作量Δａｃｔ０にトルク感度を乗算して得られる数値が、実現トルク調整量ΔＴ０として算出される。

図２は、トルクフィルタ２内にて計算される各数値間の関係をグラフで示したものである。トルクフィルタ２に目標トルクが入力されると、目標トルクと現在トルクとの差が要求トルク調整量ΔＴとして計算される。次に、要求トルク調整量ΔＴとトルク感度とから要求動作量Δａｃｔが計算される。図２中における線分（破線）のＹ成分の長さが要求トルク調整量ΔＴを示し、同線分（破線）の傾きがトルク感度を示している。そして、同線分（破線）のＸ成分の長さが要求動作量Δａｃｔを示している。

この要求動作量Δａｃｔが、制御装置の１演算周期においてアクチュエータが動作可能な範囲を超える場合、要求動作量Δａｃｔはその範囲の上限値或いは下限値にてガードされる。図２は要求動作量Δａｃｔが上限値にてガードされた場合を示しており、上限値にてガードされた動作量がΔａｃｔ０である。

このガード処理された要求動作量Δａｃｔ０とトルク感度とから実現トルク調整量ΔＴ０が計算される。図２中における線分（実線）のＸ成分の長さがガード処理された要求動作量Δａｃｔ０を示し、同線分（実線）の傾きがトルク感度を示している。そして、同線分（実線）のＹ成分の長さが実現トルク調整量ΔＴ０を示している。実現トルク調整量ΔＴ０を現在トルクに加算した値が、トルクフィルタ２から出力される実現トルクとなる。

以上説明したトルクフィルタ２の構成及び機能において、制御対象アクチュエータの動特性によって決定されるのは、トルク感度計算部１２で計算されるトルク感度と、ガード処理部１６で用いられる許容動作範囲の上下限値のみである。言い換えれば、その他の構成や機能はアクチュエータの動特性に左右されない構成であり、信号通過特性の異なる他のフィルタとの間で共通化できる構成である。

したがって、本実施の形態の制御装置によれば、トルクフィルタ２、より詳しくは、トルクフィルタ２に内包されるトルク調整量フィルタ１０を構成する計算ロジックの大部分を信号通過特性の異なる他のフィルタとの間での共通化することができる。また、アクチュエータの動特性に応じたフィルタの設計やチューニングも容易であり、トルク感度と許容動作範囲の上下限値のみをアクチュエータの動特性に合わせて設定すればよいという利点もある。特にトルク感度に関しては、その定義をアクチュエータの単位動作量の動作により達成される駆動ユニットの出力トルクの変化量とすることで、種類の異なるアクチュエータ間において同一の尺度でトルク感度を計ることができる。

なお、本実施の形態では、トルク調整量計算部４が第１の発明の「要求トルク調整量取得手段」に相当している。また、トルク感度計算部１２が第１，第２及び第３の発明の「トルク感度取得手段」に相当し、要求動作量計算部１４が第１の発明の「要求動作量計算手段」に相当している。また、ガード処理部１６が第１及び第４の発明の「ガード処理手段」に相当し、実現トルク調整量計算部１８が第１の発明の「実現トルク調整量計算手段」に相当している。そして、実現トルク計算部６と制御信号設定部２０とにより第１の発明の「アクチュエータ制御手段」が構成されている。

実施の形態２．
次に、本発明の実施の形態２について図を参照して説明する。

本実施の形態の制御装置は、実施の形態１の制御装置とは、ガード処理部１６によるガード処理の内容にのみ相違がある。その他の構成や機能は実施の形態１と共通している。以下、本実施の形態の特徴であるガード処理の内容について説明する。

本実施の形態にかかるガード処理では、制御装置の１演算周期においてアクチュエータの動作量と駆動ユニットの出力トルクの変化量との関係が線形で近似可能な範囲をアクチュエータの許容動作範囲としている。仮にアクチュエータの動作可能範囲内に要求動作量Δａｃｔが収まっていたとしても、それが上記の線形近似可能範囲を超えている場合には、要求動作量Δａｃｔをトルク感度で変換して得られる実現トルク調整量ΔＴ０と、それに従ってアクチュエータを制御したときの実際のトルク調整量との間に誤差が生じることになる。そこで、本実施の形態では、要求動作量Δａｃｔが上記の線形近似可能範囲を超えている場合には、その範囲の上限値或いは下限値にて要求動作量Δａｃｔをガードすることとした。ガード処理部１６からは、ガード処理された要求動作量Δａｃｔ０が出力される。

図３は、本実施の形態においてトルクフィルタ２内にて計算される各数値間の関係をグラフで示したものである。トルクフィルタ２に目標トルクが入力されると、目標トルクと現在トルクとの差が要求トルク調整量ΔＴとして計算される。次に、要求トルク調整量ΔＴとトルク感度とから要求動作量Δａｃｔが計算される。図３中における線分（破線）のＹ成分の長さが要求トルク調整量ΔＴを示し、同線分（破線）の傾きがトルク感度を示している。そして、同線分（破線）のＸ成分の長さが要求動作量Δａｃｔを示している。

図３中における線分（一点鎖線）は、要求動作量Δａｃｔに従ってアクチュエータを動作させたときのトルク変化を示している。図３に示す例では、要求動作量Δａｃｔは、制御装置の１演算周期においてアクチュエータの動作量と駆動ユニットの出力トルクの変化量との関係が線形で近似可能な範囲を超えてしまっている。この場合、要求動作量Δａｃｔはその範囲の上限値或いは下限値にてガードされる。図３は要求動作量Δａｃｔが上限値にてガードされた場合を示しており、上限値にてガードされた動作量がΔａｃｔ０である。

このガード処理された要求動作量Δａｃｔ０とトルク感度とから実現トルク調整量ΔＴ０が計算される。図３中における線分（実線）のＸ成分の長さがガード処理された要求動作量Δａｃｔ０を示し、同線分（実線）の傾きがトルク感度を示している。そして、同線分（実線）のＹ成分の長さが実現トルク調整量ΔＴ０を示している。実現トルク調整量ΔＴ０を現在トルクに加算した値が、本実施の形態においてトルクフィルタ２から出力される実現トルクとなる。

本実施の形態にて採られたガード処理によれば、ガード処理後の要求動作量Δａｃｔ０をトルク感度で変換して得られる実現トルク調整量ΔＴ０と、それに従ってアクチュエータを制御したときの実際のトルク調整量との間に誤差が生じることを防止することができる。

なお、本実施の形態にかかるガード処理部１６は、第１及び第５の発明の「ガード処理手段」に相当している。

実施の形態３．
次に、本発明の実施の形態３について図を参照して説明する。

本実施の形態の制御装置は、実施の形態２の制御装置を前提とし、さらに以下に説明する新たな構成及び機能を追加したことに特徴がある。以下、実施の形態１，２と共通する構成についてはその説明を省略或いは簡略し、実施の形態１，２とは異なる構成について重点的に説明するものとする。

実施の形態２の制御装置によれば、目標トルクと現在トルクとのトルク誤差から計算される要求動作量Δａｃｔが上記の線形近似可能範囲を超える場合、要求動作量Δａｃｔはガード処理によって線形近似可能範囲の上限値或いは下限値で制限されることになる。このため、ガード処理後の要求動作量Δａｃｔ０をトルク感度で変換して得られるトルク調整量ΔＴ０のみでは要求トルク調整量ΔＴを達成することはできない。目標トルクと現在トルクとのトルク誤差は、制御周期を重ねていくうちにやがては解消されるものではあるが、本実施の形態ではこのトルク誤差をより速やかに解消するための手段を設けることとした。

図４は、本実施の形態の制御装置の要部の構成を示すブロック図である。この図に示すように、本実施の形態ではトルク調整量フィルタ１０の出力値を実現トルク調整量補正部３２にて補正し、その補正値を実現トルク調整量として出力する構成を採っている。実現トルク調整量補正部３２には、所定の条件が成立した場合に、学習値記憶部３０に記憶された学習値が入力されるようになっている。実現トルク調整量補正部３２は、入力された学習値をトルク調整量フィルタ１０の出力値に加算している。

実現トルク調整量の補正に使用される学習値は、制御装置が図５のフローチャートに示すルーチンを実行することによって取得される。その最初のステップＳ２では、制御装置は目標トルクが定常のときのトルク誤差（以下、定常トルク誤差）を記録する。

次のステップＳ４では、定常トルク誤差の記録時と同一の目標トルクであって、且つ、トルク感度に関係する運転状態が定常トルク誤差の記録時と同一である否か判定する。ステップＳ４の条件が成立したら、次のステップＳ６の処理を実行する。

ステップＳ６では、制御装置はガード処理部１６によるガード処理を解除する。そして、その状態にてアクチュエータを動作させ、そのときのトルク誤差（以下、ガード解除時トルク誤差）を記録する。ガード処理を解除することで、要求動作量計算部１４で計算された要求動作量Δａｃｔは、そのまま実現トルク調整量計算部１８に入力される。これにより、トルク調整量フィルタ１０からは入力値である要求トルク調整量ΔＴがそのまま出力され、要求トルク調整量ΔＴに基づいてアクチュエータの動作が制御される。

次のステップＳ８では、記録した定常トルク誤差とガード解除時トルク誤差とを比較する。そして、ガード解除時トルク誤差が定常トルク誤差よりも縮小したか否か判定する。誤差が縮小していないのであれば、そこで本ルーチンは終了となる。一方、誤差が縮小しているのであれば、次のステップＳ１０の処理を実行する。

ステップＳ１０では、定常トルク誤差に対するガード解除時トルク誤差の縮小分を計算する。そして、その縮小分を学習値として取得し、学習値記憶部３０に記憶する。

学習値記憶部３０に記憶された学習値は、制御装置が図６のフローチャートに示すルーチンを実行することによって実現トルク調整量に反映される。その最初のステップＳ１２では、ガード処理部１６において要求動作量Δａｃｔにガードが掛かったか否か、つまり、要求動作量Δａｃｔが線形近似可能範囲の上限値或いは下限値で制限されたか否か判定する。ガードが掛からなかった場合は、本ルーチンは終了となる。一方、ガードが掛かった場合には、次のステップＳ１４の処理を実行する。

ステップＳ１４では、学習値記憶部３０に記憶された学習値を実現トルク調整量補正部３２に入力する。前述の所定条件とは、ガード処理部１６にて要求動作量Δａｃｔにガードが掛かることである。これにより、トルク調整量フィルタ１０の出力値に学習値が加算され、その和が実現トルク調整量として算出されることになる。

以上説明したように、本実施の形態の制御装置によれば、実現トルク調整量の計算に学習値が反映される。学習値は定常トルク誤差に対するガード解除時トルク誤差の縮小分であるので、学習値が反映された実現トルク調整量に従ってアクチュエータを制御することで、目標トルクと実際トルクとのトルク誤差を速やかに解消することが可能になる。

なお、本実施の形態では、制御装置が図５に示すルーチンのステップＳ２の処理を実行することで第６の発明の「定常トルク誤差記録手段」が実現されている。また、制御装置が同ルーチンのステップＳ４，Ｓ６の処理を実行することで第６の発明の「ガード解除時トルク誤差記録手段」が実現され、ステップＳ８，Ｓ１０の処理を実行することで第６の発明の「学習手段」が実現されている。また、実現トルク調整量補正部３２が第６の発明の「実現トルク調整量補正手段」に相当している。

ところで、本実施の形態の制御装置は、図７に示すように変形して実施することもできる。図７に示す変形例では、トルクフィルタ２の出力値を実現トルク補正部３４にて補正し、その補正値を実現トルクとして出力する構成を採っている。実現トルク補正部３４には、前述の所定条件の成立時、学習値記憶部３０に記憶された学習値が入力されるようになっている。実現トルク補正部３４は、入力された学習値をトルクフィルタ２の出力値に加算している。このような構成を採った場合でも、図４に示す構成で得られる効果と同等の効果を得ることができる。なお、この変形例では、実現トルク補正部３４が第６の発明の「実現トルク調整量補正手段」に相当する。

実施の形態４．
次に、本発明の実施の形態４について図を参照して説明する。

図８は、本発明の実施の形態４としての駆動ユニットの制御装置の構成を示すブロック図である。本実施の形態の制御装置が適用される駆動ユニットは、複数のアクチュエータを有し、各アクチュエータの動作量に応じて出力トルクが調整されるものであれば、その種類や構造には限定はない。以下、図８を参照して本実施の形態の制御装置の構成について説明する。ただし、実施の形態１と共通する構成についてはその説明を省略或いは簡略するものとする。なお、図８において実施の形態１と共通する要素は同一の符号を付している。

図８に示すように、本実施の形態の制御装置は、駆動ユニットのトルク制御にかかる２つのアクチュエータＡ，Ｂを備えている。これらアクチュエータＡ，Ｂは、何れも入力される制御信号に応じて動作し、その動作に応じたトルクを駆動ユニットに実現させるものである。例えば、駆動ユニットが火花点火式の内燃機関の場合、アクチュエータＡをスロットル、アクチュエータＢを可変リフト機構付き吸気バルブとすることができる。勿論、アクチュエータＡをスロットル、アクチュエータＢを点火装置とする等の他の組み合わせも可能である。

本実施の形態の制御装置は、トルク調整量計算部４を備えている。トルク調整量計算部４では、目標トルクと現在トルクとの差が要求トルク調整量として算出される。算出された要求トルク調整量は、フィルタ１０Ａ，１０Ｂを用いて上記の２つのアクチュエータＡ，Ｂに分配される。

フィルタ１０ＡはアクチュエータＡに組み合わせられ、フィルタ１０ＢはアクチュエータＢに組み合わせられている。フィルタ１０Ａで抽出されたトルク調整量は、制御信号設定部２０Ａにおいて制御信号に変換されてアクチュエータＡに入力されるようになっている。一方、フィルタ１０Ｂで抽出されたトルク調整量は、制御信号設定部２０Ｂにおいて制御信号に変換されてアクチュエータＢに入力されるようになっている。本実施の形態の制御装置では、アクチュエータＡ，Ｂへの制御信号はトルク調整量をベースにして設定されるようになっている。

フィルタ１０Ａ，１０Ｂは何れも実施の形態１或いは２にかかるトルク調整量フィルタ１０と共通の構成を有している。すなわち、各フィルタ１０Ａ，１０Ｂは、トルク調整量フィルタ１０と同じくトルク感度計算部１２、要求動作量計算部１４、ガード処理部１６及び実現トルク調整量計算部１８から構成されている（図１参照）。

フィルタ１０Ａと１０Ｂとの相違点は、トルク感度計算部１２で計算されるトルク感度と、ガード処理部１６で用いられる許容動作範囲の上下限値のみである。フィルタ１０Ａでは、トルク感度と許容動作範囲の上下限値はアクチュエータＡの動特性に合わせて設定されている。フィルタ１０Ｂでは、トルク感度と許容動作範囲の上下限値はアクチュエータＢの動特性に合わせて設定されている。その他の構成はアクチュエータの動特性に左右されない構成であるので、フィルタ１０Ａ，１０Ｂ間で共通化することができる。

図８に示す構成では、要求トルク調整量を各アクチュエータＡ，Ｂに分配する上での優先順位が予め設定されている。分配優先順位が上位のアクチュエータＡに対応するフィルタ１０Ａには、要求トルク調整量がそのまま入力される。アクチュエータＡへの制御信号は、要求トルク調整量のうちフィルタ１０Ａで抽出された実現トルク調整量に基づいて設定される。

一方、下位のアクチュエータＢに対応するフィルタ１０Ｂには、要求トルク調整量と上位のフィルタ１０Ａで抽出された実現トルク調整量との差分が入力される。この差分トルク調整量は、要求トルク調整量のうちアクチュエータＡでは実現されないトルク調整量である。この差分トルク調整量から抽出された実現トルク調整量に基づいてアクチュエータＢへの制御信号が設定される。

これにより、実現可能なトルク調整量が２つのアクチュエータＡ，Ｂ間で重複している場合は、分配優先順位がより上位のアクチュエータＡによってそのトルク調整量を実現させることができる。

本実施の形態の制御装置によれば、フィルタ１０Ａ，１０Ｂ間においてその大部分の構成を共通化することができる。また、各アクチュエータＡ，Ｂの動特性に応じてフィルタ１０Ａ，１０Ｂの設計やチューニングも容易であり、トルク感度と許容動作範囲の上下限値のみをアクチュエータＡ，Ｂの動特性に合わせて設定すればよい。また、一部のアクチュエータ、例えばアクチュエータＢにおいてその動特性の変更がある場合には、対応するフィルタ１０Ｂにおけるトルク感度と許容動作範囲の上下限値の設定のみを変更すればよく、他のフィルタ１０Ａにおける設定は見直す必要は無い。

なお、本実施の形態では、トルク調整量計算部４が第７の発明の「要求トルク調整量取得手段」に相当し、フィルタ１０Ａ，１０Ｂを図８に示すように接続することで第７の発明の「トルク調整量分配手段」が構成されている。また、フィルタ１０Ａ，１０Ｂが第７の発明の「フィルタ」に相当し、制御信号設定部２０Ａ，２０Ｂは第７の発明の「アクチュエータ制御手段」に相当している。

また、フィルタ１０Ａ，１０Ｂは実施の形態１にかかるトルク調整量フィルタ１０と共通の構成を有していることから、トルク感度計算部１２が第７の発明の「トルク感度取得部」に相当し、要求動作量計算部１４が第７の発明の「要求動作量計算部」に相当している。また、ガード処理部１６が第７の発明の「ガード処理部」に相当し、実現トルク調整量計算部１８が第７の発明の「実現トルク調整量計算部」に相当している。

ところで、本実施の形態の制御装置は、図９に示すように変形して実施することもできる。図９に示す変形例では、アクチュエータＡにはトルクフィルタ２が組み合わせられ、目標トルクがトルクフィルタ２に入力されるようになっている。このトルクフィルタ２には、前述のフィルタ（トルク調整量フィルタ）１０Ａがその１構成要素として内包されている。したがって、このような構成を採った場合でも、図８に示す構成で得られる効果と同等の効果を得ることができる。

なお、図９に示す変形例では、トルクフィルタ２において目標トルクから実現トルクが抽出され、制御信号設定部２０Ａでは実現トルクに基づいてアクチュエータＡへの制御信号が設定される。つまり、この変形例では、アクチュエータＡへの制御信号はトルクをベースにして設定されるようになっている。一方、下位のアクチュエータＢに対応するフィルタ１０Ｂには、目標トルクと上位のフィルタ１０Ａで抽出された実現トルクとの差分が入力される。この差分トルクは図８に示す構成で得られる差分トルク調整量に等しい。制御信号設定部２０Ｂでは差分トルク調整量から抽出された実現トルク調整量に基づいてアクチュエータＢへの制御信号が設定される。

その他．
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

本発明の実施の形態１としての駆動ユニットの制御装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態１にかかるガード処理の内容を示す図である。 本発明の実施の形態２にかかるガード処理の内容を示す図である。 本発明の実施の形態３としての駆動ユニットの制御装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態３において学習値の取得のために実行されるルーチンを示すフローチャートである。 本発明の実施の形態３において学習値の反映のために実行されるルーチンを示すフローチャートである。 本発明の実施の形態３としての駆動ユニットの制御装置の構成の変形例を示すブロック図である。 本発明の実施の形態４としての駆動ユニットの制御装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態４としての駆動ユニットの制御装置の構成の変形例を示すブロック図である。

符号の説明

２ トルクフィルタ
４ トルク調整量計算部
６ 実現トルク計算部
１０，１０Ａ，１０Ｂ トルク調整量フィルタ
１２ トルク感度計算部
１４ 要求動作量計算部
１６ ガード処理部
１８ 実現トルク調整量計算部
２０，２０Ａ，２０Ｂ 制御信号設定部
３０ 学習値記憶部
３２ 実現トルク調整量補正部
３４ 実現トルク補正部

Claims (8)

1. 制御信号の入力を受けて動作するアクチュエータを有し、前記アクチュエータの動作量に応じて出力トルクが調整される駆動ユニットの制御装置であって、
   トルク調整量の要求値（以下、要求トルク調整量）を取得する要求トルク調整量取得手段と、
   前記アクチュエータの動作量の変化に対する前記駆動ユニットの出力トルクの感度（以下、トルク感度）を取得するトルク感度取得手段と、
   要求トルク調整量とトルク感度とから前記アクチュエータに要求される動作量を計算する要求動作量計算手段と、
   要求動作量を前記アクチュエータの許容動作範囲の上下限値によってガードするガード処理手段と、
   ガード処理された要求動作量とトルク感度とから前記アクチュエータによって実現させるトルク調整量（以下、実現トルク調整量）を計算する実現トルク調整量計算手段と、
   実現トルク調整量に基づいて前記アクチュエータへの制御信号を決定するアクチュエータ制御手段と、
   を備えることを特徴とする駆動ユニットの制御装置。
2. 前記トルク感度取得手段は、取得するトルク感度を前記駆動ユニットの運転状態に応じて変更することを特徴とする請求項１記載の駆動ユニットの制御装置。
3. 前記トルク感度取得手段は、前記アクチュエータの単位動作量の動作により達成される前記駆動ユニットの出力トルクの変化量を前記のトルク感度として取得することを特徴とする請求項１又は２記載の駆動ユニットの制御装置。
4. 前記ガード処理手段は、前記制御装置の１演算周期において前記アクチュエータが動作可能な範囲を前記の許容動作範囲として設定していることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の駆動ユニットの制御装置。
5. 前記ガード処理手段は、前記制御装置の１演算周期において前記アクチュエータの動作量と前記駆動ユニットの出力トルクの変化量との関係が線形で近似可能な範囲を前記の許容動作範囲として設定していることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の駆動ユニットの制御装置。
6. 前記要求トルク調整量取得手段は、前記駆動ユニットの目標トルクと実際トルクとのトルク誤差を算出し、当該トルク誤差を要求トルク調整量として取得するものであり、
   目標トルクが定常のときのトルク誤差（以下、定常トルク誤差）を記録する定常トルク誤差記録手段と、
   定常トルク誤差の記録時と同一の運転状態において、前記ガード処理手段によるガード処理を解除して前記アクチュエータを動作させたときのトルク誤差（以下、ガード解除時トルク誤差）を記録するガード解除時トルク誤差記録手段と、
   定常トルク誤差に対するガード解除時トルク誤差の縮小分を学習値として記憶する学習手段と、
   前記ガード処理手段によるガード処理が実行されるときには、前記の学習値を実現トルク調整量の計算に反映させる実現トルク調整量補正手段とをさらに備えることを特徴とする請求項５記載の駆動ユニットの制御装置。
7. 制御信号の入力を受けて動作する複数のアクチュエータを有し、前記複数のアクチュエータのそれぞれの動作量に応じて出力トルクが調整される駆動ユニットの制御装置であって、
   トルク調整量の要求値（以下、要求トルク調整量）を取得する要求トルク調整量取得手段と、
   要求トルク調整量を予め設定された分配優先順位に従って各アクチュエータへ分配するトルク調整量分配手段と、
   アクチュエータ毎に設けられたフィルタであって、担当するアクチュエータに分配された要求トルク調整量から当該アクチュエータによって実現させるトルク調整量（以下、実現トルク調整量）を抽出するフィルタと、
   前記各フィルタにより抽出された実現トルク調整量に基づいて、前記各フィルタが担当するアクチュエータへの制御信号を決定するアクチュエータ制御手段とを備え、
   前記各フィルタは、
   担当するアクチュエータの動作量の変化に対する前記駆動ユニットの出力トルクの感度（以下、トルク感度）を取得するトルク感度取得部と、
   要求トルク調整量と当該アクチュエータのトルク感度とから当該アクチュエータに要求される動作量を計算する要求動作量計算部と、
   要求動作量を当該アクチュエータの許容動作範囲の上下限値によってガードするガード処理部と、
   ガード処理された要求動作量と当該アクチュエータのトルク感度とから前記の実現トルク調整量を計算する実現トルク調整量計算部とを含むことを特徴とする駆動ユニットの制御装置。
8. 前記トルク調整量分配手段は、分配優先順位が一位のアクチュエータを担当するフィルタには要求トルク調整量をそのまま入力し、分配優先順位が二位以下のアクチュエータを担当するフィルタには要求トルク調整量と上位のフィルタで抽出された実現トルク調整量との差分を入力するものであることを特徴とする請求項７記載の駆動ユニットの制御装置。

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