JP5246062B2 - 車載制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、ハイブリッド車などの車両に搭載され、当該車両の駆動装置等を駆動制御する車載制御装置に関する。

周知のように、自動車としてのハイブリッド車は内燃機関とモータとが搭載され、それらの協働を支援するトルクマネージャの指示等に基づいて同搭載された内燃機関とモータとが協働することにより駆動されるように構成されている。このようなハイブリッド車の内燃機関は内燃機関制御用の制御装置により、また同モータはモータ制御用の制御装置によりそれぞれが各別に駆動制御され、内燃機関とモータとの間の協調は各制御装置間で行なわれる通信による情報伝達により確保されている。

しかし近年、運転しやすさなどのドライバビリティの向上などを図る目的から、内燃機関の駆動制御（機関制御）とモータの駆動制御（モータ制御）との間に高い協調性が要求されるようになり、情報伝達に所定の時間を要する通信等を要因として各制御装置間に生じる協調制御の遅れが無視できないものとなってきている。

そこで、情報伝達の遅れがなく高い協調制御が行える構成の制御装置を有するハイブリッド車の一例が特許文献１に記載されている。特許文献１に記載のハイブリッド車は、前輪を駆動する内燃機関と、後輪を駆動するモータと、それら内燃機関とモータとを駆動制御する一つの制御装置とを備えている。これにより、機関制御とモータ制御とが一つの制御装置により行なわれ、機関制御とモータ制御とが高い協調性の下で実行される。

特開２００５−１６０２５２号公報

一つの制御装置により機関制御とモータ制御とが処理される場合、それら制御に対応する各制御用プログラムが同制御装置において各別に演算処理される。このとき、機関制御用プログラムの処理に要する負荷量は、機関回転数など内燃機関の状態に応じて逐次変動し、また、モータ制御用プログラムの処理に要する負荷量も、モータ回転数などモータの状態に応じて逐次変動する。このようなことから、これら制御用プログラムを処理する制御装置は、それらの制御性能を維持するため、各制御の各負荷量がすべて最大となる場合にも対応できる処理能力が求められている。しかし、各制御の負荷量が最大となる場合は少なく、最大値への対応可能な制御装置は、多くの時間、処理能力に多くの余裕が生じているなど、制御装置が効率的に稼働されていない問題があった。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ハイブリッド車などの車両に搭載される一つの制御装置により負荷量変動を伴う内燃機関の制御処理とモータの制御処理とを好適に行なうととともに当該制御装置の効率的な利用を図ることのできる車載制御装置を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、車両に搭載された内燃機関とモー
タとを駆動制御する車載制御装置であって、前記内燃機関の駆動制御と前記モータの駆動制御とをいずれも行なう一つの演算装置を備え、前記車載制御装置には、車両の駆動の態様を示す制御モードとして、内燃機関のみで駆動される機関モードと、内燃機関とモータとの協働により駆動される協働モードとが予め設定されており、前記演算装置は、前記制御モードが協働モードのとき、前記内燃機関の駆動状態により変動する当該内燃機関の駆動制御に要する負荷量と、前記モータの駆動状態により変動する当該モータの駆動制御に要する負荷量とを合計した総負荷量が、当該演算装置の処理可能な負荷量である最大負荷量を超えないように、前記内燃機関の駆動状態及び前記モータの駆動状態の少なくとも一方を制限するとともに、車両の駆動状態に応じて前記内燃機関の駆動制御に高い制御性能が要求され当該内燃機関の駆動状態の制限ができなくなる場合、前記制御モードを機関モードに移行することを要旨とする。

内燃機関とモータの駆動制御はそれぞれ各別の制御プログラムにて行なわれ、それらの駆動制御の処理において車載制御装置の要する負荷量は、内燃機関やモータの駆動状態により逐次変動する。このため通常、車載制御装置には、内燃機関の駆動制御とモータの駆動制御のそれぞれの負荷量がいずれも最大負荷量であれ処理できることが求められている。しかしながら、いずれの負荷量ともが最大負荷量となる場合は少ない。また、最大負荷量が求められるような車両駆動状態には、内燃機関の駆動制御又はモータの駆動制御のみで対応することが可能でもある。

このような構成によれば、内燃機関とモータとの駆動制御に要するそれぞれの負荷量が制限されて、同制御条件の下であれば、一つの制御装置によるそれぞれの駆動制御が可能とされる。これにより、負荷量の制限が可能な範囲、換言すれば、制限された同制御による駆動が可能な範囲であればで有れば一つの車載制御装置により内燃機関もモータも好適に駆動制御されるようになる。その結果、内燃機関の駆動制御とモータの駆動制御制御との高い協調性が確保されるとともに、車載制御装置の処理能力の利用効率が高められるようになる。

そして、内燃機関の負荷量の制限が難しい場合、内燃機関の駆動制御のみに移行して引き続いての一つの制御装置による駆動制御を可能とする。これにより、負荷量の制限の難しい車両駆動状態となるような場合、換言すれば、制限された駆動制御による駆動では不十分となるような場合であれ、内燃機関の駆動制御により好適に車両を駆動することができるようになる。その結果、車載制御装置の処理能力の利用効率が高められるようになるとともに、車載制御装置の処理能力を越えるような場合においても車両の駆動制御を好適に維持することができるようになる。また、駆動状態の制限が、特に負荷量の多い処理を減らして行なわれるような場合、演算装置の消費電流や発熱を抑えることができるようにもなる。

本発明に係る車載制御装置を用いるハイブリッド車の一実施形態についてその概略構成を示すブロック図。 同実施形態において停車状態における電子制御装置の負荷量の一例を示すグラフであって、（ａ）は内燃機関の回転数との関係を示し、（ｂ）はモータの回転数との関係を示し、（ｃ）は内燃機関の負荷量とモータの負荷量の割合を示す。 同実施形態において内燃機関走行の場合における電子制御装置の負荷量の一例を示すグラフであって、（ａ）は内燃機関の回転数との関係を示し、（ｂ）はモータの回転数との関係を示し、（ｃ）は内燃機関の負荷量とモータの負荷量の割合を示す。 同実施形態においてモータ走行の場合における電子制御装置の負荷量の一例を示すグラフであって、（ａ）は内燃機関の回転数との関係を示し、（ｂ）はモータの回転数との関係を示し、（ｃ）は内燃機関の負荷量とモータの負荷量の割合を示す。 同実施形態において内燃機関とモータとを用いた走行における電子制御装置の負荷量の一例を示すグラフであって、（ａ）は内燃機関の回転数との関係を示し、（ｂ）はモータの回転数との関係を示し、（ｃ）は内燃機関の負荷量とモータの負荷量の割合を示す。 同実施形態において内燃機関とモータとを用いた走行における内燃機関回転数及びモータ回転数と、電子制御装置の負荷量の調整可能な範囲との関係を示すグラフ。 同実施形態における電子制御装置の制御モードの変更処理を示すフローチャート。 同実施形態における車両の車速と制御モードとの関係を示すグラフ。

以下、本発明にかかる車載制御装置を具体化した一実施形態について図１を参照して説明する。図１は、車両としてのハイブリッド車に搭載された電子制御装置の概略構成を機能ブロックにより示す図である。

図１に示すように、このハイブリッド車には駆動源として内燃機関１０と第２モータジェネレータ（第２Ｍ／Ｇ）１１が設けられている。この第２Ｍ／Ｇ１１がモータに相当する。

内燃機関１０は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの動力装置であって、ガソリン燃料またはディーゼル燃料（以下、燃料をいう）を燃焼させることにより駆動力を発生させる。

また、内燃機関１０に動力分割機構１２を介して接続される第１モータジェネレータ（第１Ｍ／Ｇ）１３は、内燃機関１０の動力を利用して発電を行う。そして、発電された電力は電力変換部１４に出力されるとともに、電力変換部１４を介して蓄電装置であるバッテリ（図示略）に供給される。

第２Ｍ／Ｇ１１は、バッテリに蓄電される電力が電力変換部１４を介して供給されることにより駆動力を発生させる。また、車両の減速時や制動時等に駆動輪１５から受ける回転力を用いて発電する。発電された電力は電力変換部１４に出力されるとともに、電力変換部１４を介してバッテリに供給されることで回生される。

電力変換部１４は、インバータやコンバータなどから構成されて、バッテリから供給される直流電力を交流電力に変換して同電力を第２Ｍ／Ｇ１１に供給する。また、第２Ｍ／Ｇ１１から入力される交流電力を直流電力に変換するとともにバッテリの電圧レベルに変換してバッテリに出力する。

内燃機関１０及び第２Ｍ／Ｇ１１の駆動力は、動力分割機構１２によって分配されて駆動輪１５に伝達される。詳述すると、動力分割機構１２は、内燃機関１０および第２Ｍ／Ｇ１１と第１Ｍ／Ｇ１３とにそれぞれ連結する３つの回転軸を有する遊星歯車機構で構成されている。そして、内燃機関１０の駆動力を第１Ｍ／Ｇ１３と駆動輪１５とに分割して第１Ｍ／Ｇ１３で電力を発電させるとともに駆動輪１５を駆動する。また、動力分割機構１２は、駆動輪１５に伝達される駆動力を内燃機関１０と第２Ｍ／Ｇ１１とで分配する。なお、動力分割機構１２によって分配された駆動力は、図示しない減速ギヤおよび差動ギヤを介して駆動輪１５に伝達される。

車両には、運転状態を把握するための各種センサが設けられる。例えば、車両の速度（車速）を検出する速度センサ１６、アクセルペダル（図示略）の操作量を検出する踏込量センサ１７、シフトレバー（図示略）の位置を検出するシフトポジションセンサ１８等が
設けられる。そして、これらセンサからの出力信号は、車両に設けられて同車両に搭載される各種装置を総括的に制御する電子制御装置２０に入力される。なお、図１の点線矢印は、信号の入出力経路を示している。

電子制御装置２０は、演算装置（ＣＰＵ）２２や記憶装置２５などからなるマイクロコンピュータを中心に構成されている。記憶装置２５には、内燃機関１０を駆動制御する機関制御プログラムや、第２Ｍ／Ｇ１１を駆動制御するモータ制御プログラムなどの各種制御プログラムや、演算マップ、及び制御の実行に際して算出されるデータ等が記憶保持されている。そして、電子制御装置２０は、車両に設けられる各種センサから出力される信号に基づき同車両の状態を把握して、各種制御を実行する。なお、電子制御装置２０が起動されると、それら各種制御プログラムの演算処理が演算装置２２にて繰り返し実行される。

電子制御装置２０は、速度センサ１６、踏込量センサ１７及びシフトポジションセンサ１８等からの信号に基づき車両の走行状態を把握する。そして、この把握された車両の走行状態に基づき、内燃機関１０と第２Ｍ／Ｇ１１の駆動力を配分する。また、内燃機関１０の要求負荷とともに同負荷に対応する機関回転数をそれぞれ算出し、第２Ｍ／Ｇ１１の要求負荷とともに同負荷に対応するモータ回転数をそれぞれ算出する。そして、内燃機関１０、第２Ｍ／Ｇ１１及び動力分割機構１２の各種制御を実行する。例えば、内燃機関１０への要求負荷（機関回転数）に基づき吸入空気量や燃料噴射量、点火時期などの内燃機関１０の運転状態を制御する。また、第２Ｍ／Ｇ１１への要求負荷（モータ回転数）に基づき電力変換部１４の供給電流などを制御して第２Ｍ／Ｇ１１の運転状態を制御する。

演算装置２２にて処理される各種制御プログラムは、それぞれ各処理量に応じた負荷量を演算装置２２に与える。このことから、演算装置２２の処理可能な負荷量の最大値が最大負荷量Ｌｍａｘであるとすれば、各制御プログラムの各負荷量の最大値はそれぞれ最大負荷量Ｌｍａｘ以下となるようにそれら各種制御プログラムは設定されている。また、演算装置２２は、複数の制御プログラムが同時に実行される場合、それらの負荷量の合計が最大負荷量Ｌｍａｘ以下となるように予め設定されている。または、それらの負荷量が最大負荷量Ｌｍａｘを越えるときには各プログラムの単位時間あたりの処理量を減らして負荷量を減らすなどの負荷調整をして各負荷量の合計が最大負荷量Ｌｍａｘ以下となるように調整するようになっている。なお、このような負荷調整としては、優先度の高いプログラムを優先して処理するようにしたり、一部のプログラムや一部の処理について単位時間あたりの処理量を減らしてそれらを一時的に遅延させるようにしたり、処理の一部を割愛したり、間引いたりするようにしたり、処理精度を低下させるようにしたりすることなどによって行なってもよい。なお、本実施形態では、演算装置２２において、機関制御プログラムとモータ制御プログラムとが同時に実行処理されているものとしている。

記憶装置２５には、本実施形態では、内燃機関１０と第２Ｍ／Ｇ１１との駆動力の分担を車速等に応じて定めた制御モードとして４つのモード（「モード１」〜「モード４」）の情報がマップ状のデータとしてのモードマップとして設定されている。詳述すると、「モード１（機関モード）」は、車速が所定の高速域にある条件の下、車両を内燃機関１０のみにより駆動（内燃機関走行）させるモードであり、「モード２（モータモード）」は、車速が上記高速域よりも低い速度からなる所定の低速域にある条件の下、車両を第２Ｍ／Ｇ１１のみにより駆動（モータ走行）させるモードである。また、「モード３（協働モード）」は、車速が高速域と低速域との間の速度からなる所定の中速域にある条件の下、車両を内燃機関１０と第２Ｍ／Ｇ１１との協働によりの駆動（協働走行）させるモードであり、「モード４（停車モード）」は、車両が停止している条件の下、内燃機関１０と第２Ｍ／Ｇ１１とも駆動しないモードである。すなわち、本実施形態では、速度が「０」の停止状態の車両の速度が高速域に到達するまでの間には制御モードが「モード４」→「モ
ード２」→「モード３」→「モード１」の順に移行する。逆に、速度が高速域の車両の速度が「０」の停止状態に到達するまでの間には制御モードが「モード１」→「モード３」→「モード２」→「モード４」の順に移行する。なお、高速域としては、内燃機関１０のみによる駆動の効率が高い速度領域が設定され、低速域としては、第２Ｍ／Ｇ１１のみによる駆動の効率が高い速度領域が設定され、中速域としては、内燃機関１０と第２Ｍ／Ｇ１１との協働による駆動の効率が高い速度領域が設定されている。

次に、機関回転数及びモータの回転数と、それらの駆動制御に用いられる機関制御プログラム及びモータ制御プログラムの演算装置２２における負荷量との関係について、図２〜６を参照して説明する。図２は、停車状態（モード４）における演算装置２２の負荷量の例を示すグラフであり、図３は、内燃機関走行（モード１）の場合における演算装置２２の負荷量の例を示すグラフである。また、図４は、モータ走行（モード２）の場合における演算装置２２の負荷量の例を示すグラフであり、図５は、協働走行（モード３）における演算装置２２の負荷量の例を示すグラフである。そして、図２〜５の各図にあって、（ａ）は機関回転数と機関制御プログラムの負荷量との関係を示すグラフであり、（ｂ）はモータ回転数とモータ制御プログラムの負荷量との関係を示すグラフであり、（ｃ）は内燃機関制御プログラムの負荷量とモータ制御プログラムの負荷量との割合を示すグラフである。さらに、図６は、制御モードとして「モード３」における内燃機関１０と第２Ｍ／Ｇ１１との負荷量分担とそれらの回転数の関係の例を示すグラフである。

制御モードとして「モード４」（停車状態）の場合、内燃機関１０は駆動されないことから、機関制御プログラムの負荷量は、図２（ａ）に示すように、内燃機関１０を駆動可能に維持するための負荷量である定負荷量ＥＬｃのみからなる。定負荷量ＥＬｃは、内燃機関１０を駆動可能に維持するために必要最低限の処理のみからなり、内燃機関１０の回転数（機関回転数）によらずその負荷量は略所定の値に保たれる。また、第２Ｍ／Ｇ１１も駆動されないことから、モータ制御プログラムの負荷量は、図２（ｂ）に示すように、モータを駆動可能に維持するための負荷量である定負荷量ＭＬｃのみからなる。定負荷量ＭＬｃは、モータを駆動可能に維持するために必要最低限の処理のみからなり、第２Ｍ／Ｇ１１の回転数（モータ回転数）によらずその負荷量は略所定の値に保たれる。すなわち演算装置２２の負荷量は、図２（ｃ）に示すように、定負荷量ＥＬｃと定負荷量ＭＬｃの積算値となる。

制御モードとして「モード１」（内燃機関走行）の場合、機関制御プログラムの負荷量は、図３（ａ）に示すように、機関回転数によらず所定の負荷量に保たれる定負荷量ＥＬｃと、機関回転数の増加に応じて負荷量が増加する変動負荷量ＥＬｖとからなる。変動負荷量ＥＬｖは、例えば、機関回転数に応じて入力回数の増えるセンサからの信号の処理に要する負荷量などからなる。一方このとき、第２Ｍ／Ｇ１１は駆動されないことから、モータ制御プログラムの負荷量は、図３（ｂ）に示すように、モータ回転数によらず所定の負荷量に保たれる定負荷量ＭＬｃのみからなる。すなわち演算装置２２の負荷量は、図３（ｃ）に示すように、定負荷量ＥＬｃと定負荷量ＭＬｃ、及び、内燃機関１０の変動負荷量ＥＬｖとの積算値となる。このことから、本実施形態では、演算装置２２の最大負荷量Ｌｍａｘから定負荷量ＥＬｃと定負荷量ＭＬｃとを引いて残る負荷量の範囲が、内燃機関１０の変動負荷量ＥＬｖの変動可能範囲とされ、機関回転数は同変動可能範囲にて０〜最高値の間で変動可能に設定されている。

制御モードが「モード２」（モータ走行）の場合、モータ制御プログラムの負荷量は、図４（ｂ）に示すように、モータ回転数によらず所定の負荷量を有する定負荷量ＭＬｃと、モータ回転数の増加に応じて負荷量が増加する変動負荷量ＭＬｖとからなる。変動負荷量ＭＬｖは、第２Ｍ／Ｇ１１の回転数に応じて入力回数が増加するセンサからの信号の処理に要する負荷量などからなる。一方このとき、内燃機関１０は駆動されないことから、
機関制御プログラムの負荷量は、図４（ａ）に示すように、機関回転数にかかわらず所定の値に保たれる定負荷量ＥＬｃのみからなる。すなわち演算装置２２の負荷量は、図４（ｃ）に示すように、定負荷量ＭＬｃと定負荷量ＥＬｃ、及び、第２Ｍ／Ｇ１１の変動負荷量ＭＬｖとの積算値となる。このことから、本実施形態では、演算装置２２の最大負荷量Ｌｍａｘから定負荷量ＭＬｃと定負荷量ＥＬｃとを引いて残る負荷量の範囲が、第２Ｍ／Ｇ１１の変動負荷量ＭＬｖの変動可能範囲とされ、モータ回転数は同変動可能範囲にて０〜最高値の間で変動可能に設定されている。

制御モードが「モード３」（協働走行）の場合、機関制御プログラムの負荷量は、図３（ａ）と同様の図５（ａ）に示すように、定負荷量ＥＬｃと変動負荷量ＥＬｖとからなる。このとき、機関制御プログラムの負荷量は機関回転数が０〜最高値の範囲で変化するとき最大で最大負荷量Ｌｍａｘとなるから、本来ならば、その処理のために演算装置２２としては最大負荷量Ｌｍａｘを確保しておく必要がある。しかしながら、本実施形態においては、演算装置２２の最大負荷量Ｌｍａｘは、モータ制御プログラムと分けて使用しなければならないため、機関制御プログラムの使用可能な負荷量として制限値Ｌｅが設定されている。このため、演算装置２２は機関制御プログラムの負荷量が制限値Ｌｅとなる機関回転数としての制限された回転数である機関制限回転数Ｒｅまでしか内燃機関１０を駆動させることができない、すなわち駆動状態が制限されるようになっている。

一方、モータ制御プログラムの負荷量は、図４（ｂ）と同様の図５（ｂ）に示すように、定負荷量ＭＬｃと変動負荷量ＭＬｖとからなる。このとき、モータ制御プログラムの負荷量はモータ回転数が０〜最高値の間の範囲で変化するとき最大で最大負荷量Ｌｍａｘとなるから、本来ならば、その処理のために演算装置２２としては最大負荷量Ｌｍａｘを確保しておく必要がある。しかしながら、本実施形態においては、演算装置２２の最大負荷量Ｌｍａｘは、機関制御プログラムと分けて使用しなければならないため、モータ制御プログラムの使用可能な負荷量として制限値Ｌｍが設定されている。このため、演算装置２２はモータ制御プログラムの負荷量が制限値Ｌｍとなるモータ回転数として制限された回転数であるモータ制限回転数Ｒｍまでしか第２Ｍ／Ｇ１１を回転させることができない、すなわち駆動状態が制限されるようになっている。

なおこのとき、内燃機関の制限値Ｌｅとモータの制限値Ｌｍとの合計は演算装置２２の最大負荷量Ｌｍａｘ以下となるように設定される。このことにより、演算装置２２において、機関制御プログラムの負荷量とモータ制御プログラムの負荷量との平準化が図られ、所定の駆動制限の下であれ、内燃機関１０と第２Ｍ／Ｇ１１とのトルク分配などの協調制御が一つの電子制御装置２０（演算装置２２）によりリアルタイムで高い協調性の下で行なわれるようになる。なお、機関制限回転数Ｒｅとモータ制限回転数Ｒｍとは、予め記憶装置２５に制御モードマップの情報として設定されている。

すなわち、演算装置２２の負荷量は、図５（ｃ）に示すように、内燃機関１０の定負荷量ＥＬｃと変動負荷量ＥＬｖ、及び、第２Ｍ／Ｇ１１の定負荷量ＭＬｃと変動負荷量ＭＬｖとの積算値となる。このことから、本実施形態では、演算装置２２の最大負荷量Ｌｍａｘから定負荷量ＭＬｃと定負荷量ＥＬｃの負荷量を引いて残る負荷量の範囲を内燃機関１０の変動負荷量ＥＬｖと第２Ｍ／Ｇ１１の変動負荷量ＭＬｖとに適切に分配するようになっている。このため「モード３」では、機関回転数を最高値やそのような高回転に伴う駆動力（トルク）を出力にするようにはできないとともに、モータ回転数を最高値やそのような高回転に伴う駆動力（トルク）を出力にするようにはできない。その一方、その変動可能範囲において、内燃機関１０の変動負荷量ＥＬｖと第２Ｍ／Ｇ１１の変動負荷量ＭＬｖとの配分を変更することができる。すなわち、変動可能範囲において、それを区分する境界点Ｒ３を任意に設定することができ、同設定に伴って、所定の範囲で機関制限回転数Ｒｅとモータ制限回転数Ｒｍとを任意に設定することができるようになる。

詳述すると、図６に示すように、変動可能範囲において機関制御プログラムの負荷量とモータ制御プログラムの負荷量を設定可能な範囲が境界線ＢＬにより定められる。同図において、境界線ＢＬよりも右上の領域（負荷量＞最大負荷量Ｌｍａｘの領域）であれば各プログラムの負荷量の合計が最大負荷量Ｌｍａｘを超えることとなり、同領域に機関制限回転数Ｒｅとモータ制限回転数Ｒｍとを設定することは不可能である。一方、境界線ＢＬとその左下の領域（負荷量≦最大負荷量Ｌｍａｘの領域）であれば各プログラムの負荷量の合計が最大負荷量Ｌｍａｘ以下となり、同領域に機関制限回転数Ｒｅとモータ制限回転数Ｒｍとを任意に設定することが可能である。このような任意設定の可能な領域において機関制限回転数Ｒｅを上昇させる場合、機関制御プログラムの負荷量が増加することから、境界点Ｒ３は境界線ＢＬ上を矢印ａで示す左上の方向に移動するように設定されるようになり、このとき機関制限回転数Ｒｅの上昇に対応してモータ制限回転数Ｒｍは低下される。逆に、モータ制限回転数Ｒｍを上昇させる場合、モータ制御プログラムの負荷量が増加することから、境界点Ｒ３は境界線ＢＬ上を矢印ｂで示す右下の方向に移動するように設定されるようになり、このときモータ制限回転数Ｒｍの上昇に対応して機関制限回転数Ｒｅは低下される。

ところで、機関制限回転数Ｒｅは機関制御プログラムの負荷量を低減させることにより高くすることもできる。「モード３」の場合、機関回転数は最大回転数よりもかなり低いため、その制御性能の維持に比較的高速な演算処理を要しない。このことから、車両に必要とされる駆動トルクや燃費、エミッションを必要最低限確保できるようにして、内燃機関１０の角度同期処理を低減させることなどにより演算処理量を減少させたり、実行周期の間隔を広げて単位時間あたりの処理量を減らすことなどにより、機関制限回転数Ｒｅを高く設定することもできる。このようなモードマップに設定されている機関制限回転数Ｒｅの設定変更は、電子制御装置２０が各種車両状態に応じて自動的に行うようにしてもよい。

また、モータ制限回転数Ｒｍもモータ制御プログラムの負荷量を低減させることにより高くすることもできる。「モード３」の場合、モータ回転数は最大回転数よりもかなり低いため、その制御性能の維持に比較的高速な演算処理を要しない。このことから、車両に必要とされる駆動トルクや燃費、エミッションを必要最低限確保できるようにして、第２Ｍ／Ｇ１１を駆動に用いられるスイッチング周波数を低減させることなどにより演算処理量を減少させたり、実行周期の間隔を広げて単位時間あたりの処理量を減らすことなどにより、モータ制限回転数Ｒｍを高く設定することもできる。このようなモードマップに設定されているモータ制限回転数Ｒｍの設定変更は、電子制御装置２０が各種車両状態に応じて自動的に行うようにしてもよい。

このようなことから、例えば、車両の運転条件に応じて、出力、燃費など諸条件により最適な条件で運転停止ができる装置（再始動装置、駆動力切替装置）などを有している場合、電子制御装置２０はそれら情報に基づいてモードマップに設定されている機関制限回転数Ｒｅやモータ制限回転数Ｒｍを変更することができるようにもなる。例えば、「モード１」の車両が内燃機関１０への燃料供給を停止させるフューエルカットにより減速する場合、減速時の機関制御プログラムでは、燃料供給に関する処理の負荷量は減少することから、同減少の分だけ機関制限回転数Ｒｅを高くした「モード３」に移行させることができる。これにより、車速がより高い段階での第２Ｍ／Ｇ１１による回生が可能ともなり、燃費向上も図られるようにもなる。

次に、制御モードの切替え処理について、図７を参照して説明する。図７は、制御モードを切替えるための切替え処理を示すフローチャートである。なお、この切替え処理は、電源投入により演算装置２２が起動された後にその処理が実行されるようになっている。

図７に示すように、切替え処理の実行が開始されると、演算装置２２は、制御モードとして「モード４」を選択する（図７のステップＳ１）。「モード４」が選択されると、車両が始動するか否かを判断する（図７のステップＳ２）。車両が始動しない場合（図７のステップＳ２でＮＯ）、停止状態が続くので、切替え処理は引き続き「モード４」が選択される（図７のステップＳ１）。一方、車両が始動する場合（図７のステップＳ２でＹＥＳ）、第２Ｍ／Ｇ１１による駆動が必要なので、演算装置２２は、制御モードとして「モード２」を選択する（図７のステップＳ３）。

「モード２」が選択されると、第２Ｍ／Ｇ１１は駆動中か否かを判断する（図７のステップＳ４）。停止状態でありなど第２Ｍ／Ｇ１１は駆動中ではない場合（図７のステップＳ４でＮＯ）、切替え処理は「モード４」が選択される（図７のステップＳ１）。一方、第２Ｍ／Ｇ１１による駆動が行なわれているなど第２Ｍ／Ｇ１１が駆動中の場合（図７のステップＳ４でＹＥＳ）、演算装置２２は、内燃機関１０を駆動するか否かを判断する（図７のステップＳ５）。内燃機関１０を駆動するか否かは、例えば、速度が低速域から中速域に移行したか否かなどにより判断する。内燃機関１０を駆動しない場合（図７のステップＳ５でＮＯ）、例えば速度が低速域なので、切替え処理は引き続き「モード２」が選択される（図７のステップＳ３）。一方、内燃機関１０を駆動する場合（図７のステップＳ５でＹＥＳ）、例えば速度が中速域になったので、演算装置２２は、制御モードとして「モード３」を選択する（図７のステップＳ６）。

「モード３」が選択されると、内燃機関１０の駆動は必要か否かを判断する（図７のステップＳ７）。内燃機関１０の駆動が必要か否かは、例えば、速度が中速域から低速域に移行したか否かなどにより判断する。内燃機関１０の駆動が必要ではない場合（図７のステップＳ７でＮＯ）、例えば速度が低速域になったので、切替え処理は「モード２」が選択される（図７のステップＳ３）。一方、例えば速度が中速域であることなどにより、内燃機関１０の駆動が必要な場合（図７のステップＳ７でＹＥＳ）、演算装置２２は、第２Ｍ／Ｇ１１の駆動を止めるか否かを判断する（図７のステップＳ８）。第２Ｍ／Ｇ１１の駆動を止めるか否かは、例えば速度が中速域から高速域に移行したか否かなどにより判断する。第２Ｍ／Ｇ１１の駆動を止めない場合（図７のステップＳ８でＮＯ）、例えば速度が中速域であることから、切替え処理は引き続き「モード３」が選択される（図７のステップＳ６）。一方、第２Ｍ／Ｇ１１の駆動を止める場合（図７のステップＳ８でＹＥＳ）、例えば、速度が高速域になったので、演算装置２２は、制御モードとして「モード１」を選択する（図７のステップＳ９）。

「モード１」が選択されると、第２Ｍ／Ｇ１１を駆動するか否かを判断する（図７のステップＳ１０）。第２Ｍ／Ｇ１１を駆動するか否かは、例えば、速度が高速域から中速域に移行したか否かなどにより判断する。第２Ｍ／Ｇ１１を駆動しない場合（図７のステップＳ１０でＮＯ）、例えば速度が高速域であることから、切替え処理は引き続き「モード１」を選択する（図７のステップＳ９）。一方、第２Ｍ／Ｇ１１を駆動する場合（図７のステップＳ１０でＹＥＳ）、例えば速度が中速域になったので、切替え処理は「モード３」を選択する（図７のステップＳ６）。

このようにして、制御モードが移行される。
次に、このような電子制御装置２０を備えた車両の車速と制御モードとの関係について図８を参照して説明する。図８は、車両が走行する場合における制御モードの選択関係を示すグラフである。なお、図８において、モータ駆動・回生「ＯＮ」は第２Ｍ／Ｇ１１が車両を駆動する場合、同「ＯＦＦ」は第２Ｍ／Ｇ１１が車両を駆動しない場合を示し、内燃機関「ＯＮ」は内燃機関１０が車両を駆動する場合、同「ＯＦＦ」は内燃機関１０が車両を駆動しない場合を示している。また、「モード１」〜「モード４」については、「Ｏ
Ｎ」のときは制御モードとして当該モードが選択されている場合を示し、「ＯＦＦ」のときは制御モードとして当該モードが選択されていない場合を示している。なお、本実施形態では、「モード１」〜「モード４」についてはいずれかが択一的に選択されるようになっており、複数が重複して選択されることはない。

図８に示すように、停止中の車両が車速ＰＴ１（ＰＴ５）となってから停止する場合、制御モードは加速時には「モード４」→「モード２」へと移行し、減速時には「モード２」→「モード４」へと移行する。すなわち、車両は第２Ｍ／Ｇ１１のみに駆動される。なお、車速ＰＴ１（ＰＴ５）は低速域に属している。

次に、停止中の車両が車速ＰＴ２（ＰＴ６）となってから停止する場合、制御モードは加速時には「モード４」→「モード２」→「モード３」へと移行し、減速時には「モード３」→「モード２」→「モード４」へと移行する。すなわち、車両は、加速時には「モード２」のとき第２Ｍ／Ｇ１１のみに駆動され、「モード３」のとき内燃機関１０と第２Ｍ／Ｇ１１との協働により駆動される。なお、「モード３」にて車速ＰＴ２（ＰＴ６）に到達するが、車両の電子制御装置２０は同車速ＰＴ２（ＰＴ６）での走行は「モード１」が適していると判断して制御モードを「モード１」に切替えている。また、車両は、減速時には「モード３」のとき内燃機関１０と第２Ｍ／Ｇ１１との協働により駆動され、「モード２」のとき第２Ｍ／Ｇ１１のみに駆動される。なお、車両は「モード１」にて車速ＰＴ２（ＰＴ６）の走行をしているが、アクセルペダルの操作量やシフトギヤの操作などに基づいて減速を事前に検知すると、車両の電子制御装置２０はより多くの回生をするために減速前に制御モードを「モード３」に切替える。

また、停止中の車両が車速ＰＴ３及び車速ＰＴ４となってから停止する場合、加速時には、前述の車速ＰＴ２（ＰＴ６）のときと同様に、「モード４」→「モード２」→「モード３」と移行して走行中は「モード１」とされる。車速ＰＴ３が車速ＰＴ４へ減速されるときには、車両の電子制御装置２０は回生のため、一旦、制御モードを「モード１」から「モード３」に切替えている。また、車速ＰＴ４からの減速時、電子制御装置２０は減速を事前に検知することができなかったので、減速の途中から回生可能な「モード３」に移行する。

次に、停止中の車両が車速ＰＴ７からＰＴ１１へと変化して停止する場合、加速時には「モード４」→「モード２」→「モード３」→「モード１」へと移行し、減速時には「モード１」→「モード３」→「モード２」→「モード４」へと移行する。前述の車速ＰＴ２（ＰＴ６）の場合と異なり、車速ＰＴ７までの加速時に車速が高速域に至り「モード３」を維持することができなくなるため、同加速中に制御モードは「モード３」から「モード１」に移行する。車速ＰＴ１１からの減速時には車速が高速域のため回生のための制御モードの移行ができず、「モード１」にて減速し、車速が中速域になってから回生可能な「モード３」に移行している。なお、車速ＰＴ８〜ＰＴ１１までの間においては、車速が高速域にあり制御モードを「モード３」にすることができないため、「モード１」のまま車速が変化している。

以上説明したように、本実施形態の電子制御装置によれば、以下に列記するような効果が得られるようになる。
（１）内燃機関１０と第２Ｍ／Ｇ１１の駆動制御はそれぞれ各別の制御プログラムにて行なわれ、それらの駆動制御の処理において演算装置２２（電子制御装置２０）の要する負荷量は、内燃機関１０や第２Ｍ／Ｇ１１の状態により逐次変動する。このため通常、演算装置２２には、内燃機関１０の駆動制御と第２Ｍ／Ｇ１１の駆動制御のそれぞれの負荷量がいずれも最大負荷量Ｌｍａｘであれ処理できることが求められている。しかしながら、いずれの負荷量ともが最大負荷量Ｌｍａｘとなる場合は少ない。また、最大負荷量Ｌｍ
ａｘが求められるような車両駆動状態には、内燃機関１０の駆動制御又は第２Ｍ／Ｇ１１の駆動制御のみで対応することが可能でもある。

このような構成によれば、内燃機関１０と第２Ｍ／Ｇ１１との駆動制御に要するそれぞれの負荷量が制限されて、同制限の条件下であれば、一つの演算装置２２によるそれぞれの駆動制御が実行される。これにより、負荷量の制限が可能な範囲、換言すれば、制限された同制御による駆動が可能な範囲であれば一つの演算装置２２により内燃機関１０も第２Ｍ／Ｇ１１も好適に駆動制御されるようになる。その結果、内燃機関１０の駆動制御と第２Ｍ／Ｇ１１の駆動制御との高い協調性が確保されるとともに、演算装置２２（電子制御装置２０）の処理能力の利用効率が高められるようになる。

（２）そして、内燃機関１０の負荷量の制限が難しい場合、内燃機関１０の駆動制御のみに移行して引き続いての一つの演算装置２２（電子制御装置２０）による駆動制御を可能とする。これにより、負荷量の制限の難しい車両駆動状態の場合、換言すれば、制限された駆動制御による駆動では不十分となるような場合であれ、内燃機関１０の駆動制御により好適に車両を駆動することができるようになる。その結果、演算装置２２の処理能力の利用効率が高められるようになるとともに、演算装置２２（電子制御装置２０）の処理能力を越えるような場合においても車両の駆動制御を好適に維持することができるようになる。

（３）また、駆動状態の制限が、特に負荷量の多い処理を減らして行なわれるような場合、演算装置２２の消費電流や発熱を抑えることができるようにもなる。
なお、上記実施形態は、例えば以下のような態様にて実施することもできる。

・上記実施形態では、制御モードはその情報がマップデータとして設定されている場合について例示した。しかしこれに限らず、制御データについてその情報は数式により算出されるようになっていてもよい。

・上記実施形態では、電子制御装置２０はハイブリッド車に搭載される場合について例示した。しかしこれに限らず、電子制御装置は、複数の駆動源を制御することができれば、内燃機関により駆動される車両や、モータのみにより駆動される車両に搭載されてもよい。

・上記実施形態では、駆動状態の制限を機関回転数やモータ回転数に基づいて行なう場合について例示した。しかしこれに限らず、駆動状態の制限を、駆動トルクや燃費、エミッションに基づいて行なうようにしてもよい。これにより、車両の制御モードの自由度が高められるようになる。

・また、駆動状態の制限は、機関制御における角度同期処理の精度低下や、モータ制御におけるスイッチング周波数の低下により行なうようにしてもよい。これにより、特に負荷量の多い処理を減らして、演算装置の消費電流や発熱をより抑えることができるようにもなる。

・上記実施形態では、駆動状態は車両の速度に関する場合について例示した。しかしこれに限らず、駆動状態は、駆動トルクや燃費、エミッションなどに関するものであってもよい。これにより、車両の制御モードの自由度が高められるようになる。

その他、前記実施形態から把握できる技術的思想について、その効果とともに記載する。
（Ａ）前記内燃機関の駆動制御に要する負荷量は、加速時よりも減速時の方が少なく、
前記演算装置は、前記制御モードが機関モードのとき、減速により減少する前記内燃機関の駆動制御の負荷量を前記モータの駆動制御への負荷量として割当て、車速が加速時よりも速いときに前記制御モードを協働モードに移行するものである。

このような構成によれば、機関モードにて走行中の車両を、速度が高い段階で協働モードに移行させて前記モータの駆動を可能にして同モータによる回生動作を行なわせることができるようになる。これにより、車速が早い段階での回生動作が可能となり燃費の向上が図られるようになる。

１０…内燃機関、１１…第２モータジェネレータ（第２Ｍ／Ｇ）、１２…動力分割機構、１３…第１モータジェネレータ（第１Ｍ／Ｇ）、１４…電力変換部、１５…駆動輪、１６…速度センサ、１７…踏込量センサ、１８…シフトポジションセンサ、２０…車載制御装置としての電子制御装置、２２…演算装置、２５…記憶装置。

Claims (1)

1. 車両に搭載された内燃機関とモータとを駆動制御する車載制御装置であって、
   前記内燃機関の駆動制御と前記モータの駆動制御とをいずれも行なう一つの演算装置を備え、
   前記車載制御装置には、車両の駆動の態様を示す制御モードとして、内燃機関のみで駆動される機関モードと、内燃機関とモータとの協働により駆動される協働モードとが予め設定されており、
   前記演算装置は、前記制御モードが協働モードのとき、前記内燃機関の駆動状態により変動する当該内燃機関の駆動制御に要する負荷量と、前記モータの駆動状態により変動する当該モータの駆動制御に要する負荷量とを合計した総負荷量が、当該演算装置の処理可能な負荷量である最大負荷量を超えないように、前記内燃機関の駆動状態及び前記モータの駆動状態の少なくとも一方を制限するとともに、車両の駆動状態に応じて前記内燃機関の駆動制御に高い制御性能が要求され当該内燃機関の駆動状態の制限ができなくなる場合、前記制御モードを機関モードに移行する
   ことを特徴とする車載制御装置。

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