(57)【要約】【課題】汎用性が高く、かつ、車両全体としてのエネルギーの発生と使用との最適化を図ることが可能な車両用エネルギーマネジメント装置を提供する。【解決手段】車両用エネルギーマネジメント装置は、車両が設定された走行ルートを走行したときの、エネルギーを使用する車載装備によるエネルギーの消費状況を予測し、エネルギーの需要に見合ったエネルギーが生成されるように、エネルギーの生成計画を立案する。従って、この生成計画に従ってエネルギーを生成することにより、無駄にエネルギーを生成したり、逆に必要なエネルギーが確保できなかったりする事態を極力回避することができる。さらに、エネルギー生成計画に従うエネルギー生成量を、エネルギーを生成可能な車載装備を制御する際の制御目標に変換して、エネルギーを生成可能な車載装備の制御部へ与える。これにより、車両用エネルギーマネジメント装置の汎用性を向上することができる。【選択図】図４
2018030396.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車載装備として、エネルギーを生成可能な車載装備と、エネルギーを消費する車載装備とを備える車両に適用される車両用エネルギーマネジメント装置（１００）であって、
車両の走行ルートが設定されたときに、その走行ルートに関する情報を取得する取得部（５１）と、
車両が走行ルートを走行したときの、エネルギーを消費する車載装備によるエネルギーの消費状況を予測する予測部（５４）と、
前記取得部によって取得される車両の走行ルートに関する情報及び前記予測部によって予測される車載装備によるエネルギーの消費状況に基づき、エネルギーの需要に見合ったエネルギーが生成されるように、エネルギーを生成可能な車載装備によるエネルギーの生成計画を立案する生成計画立案部（６１）と
車両が設定された走行ルートに沿って走行を開始した後、所定の周期で、前記生成計画立案部によって立案されたエネルギーの生成計画に従って、必要なエネルギーの生成量を算出するエネルギー生成量算出部（６２）と、
車両に実際に装備されているエネルギーを生成可能な車載装備に関する情報に基づいて、前記エネルギー生成量算出部により算出された必要なエネルギーの生成量を、エネルギーを生成可能な車載装備を制御する際の制御目標に変換して、エネルギーを生成可能な車載装備の制御部へ出力する生成量変換部（６５）と、を備える車両用エネルギーマネジメント装置。
【請求項２】
エネルギーを生成可能な車載装備として複数の車載装備を備えており、
前記生成量変換部は、前記エネルギー生成量算出部により算出された必要なエネルギーの生成量を得るべく、複数の車載装備により分担されるべき分担エネルギー生成量をそれぞれ定め、それぞれの分担エネルギー生成量を複数の車載装備の各々の制御目標に変換して、複数のエネルギーを生成可能な車載装備のそれぞれの制御部へ出力する請求項１に記載の車両用エネルギーマネジメント装置。
【請求項３】
前記生成量変換部は、車両の状態に応じて、分担エネルギー生成量を変化させる請求項２に記載の車両用エネルギーマネジメント装置。
【請求項４】
エネルギーを生成可能な複数の車載装備は、少なくとも、車両のエンジンによって駆動されて電気エネルギーを生成する発電機と、車輪の回転によって駆動されて電気エネルギーを生成することにより、車輪に対して制動トルクを付与する回生ブレーキ装置とを含む請求項２又は３に記載の車両用エネルギーマネジメント装置。
【請求項５】
車両は、エネルギーを保存可能な車載装備を備えており、
前記予測部によって予測される車載装備によるエネルギーの消費状況と、前記生成計画立案部が立案するエネルギーの生成計画とに基づき、エネルギーを保存可能な車載装備を用いたエネルギーの保存計画を立案する保存計画立案部（６１）と、
車両が設定された走行ルートに沿って走行を開始した後、所定の周期で、前記保存計画立案部によって立案されたエネルギーの保存計画に従って、必要なエネルギーの保存量を算出するエネルギー保存量算出部（６３）と、
車両に実際に装備されているエネルギーを保存可能な車載装備に関する情報に基づいて、前記エネルギー保存量算出部により算出された必要なエネルギーの保存量を、エネルギーを保存可能な車載装備でのエネルギー保存量の目標値に変換し、エネルギーを保存可能な車載装備の制御部へ出力する保存量変換部（６６）と、を備える請求項１乃至４のいずれかに記載の車両用エネルギーマネジメント装置。
【請求項６】
エネルギーを保存可能な車載装備はバッテリであり、
前記エネルギー保存量算出部は、前記バッテリの充電状態、及び劣化状態を考慮して、前記エネルギー保存量算出部により算出された必要なエネルギーの保存量を、目標値としての前記バッテリへの充電量に変換する請求項５に記載の車両用エネルギーマネジメント装置。
【請求項７】
車両は、エネルギーを保存可能な複数の車載装備を備えており、
前記エネルギー保存量算出部は、前記エネルギー保存量算出部により算出された必要なエネルギーの保存量に基づき、複数の車載装備により分担されるべき分担エネルギー保存量をそれぞれ定め、それぞれの分担エネルギー保存量を複数の車載装備でのエネルギー保存量の目標値に変換して、エネルギーを生成可能な複数の車載装備のそれぞれの制御部へ出力する請求項５又は６に記載の車両用エネルギーマネジメント装置。
【請求項８】
車両には複数の車載装備が設けられ、複数の車載装備は、それぞれの機能に応じて予め複数のドメインに区分けされ、さらに、各ドメインにおいて、車載装備の設置場所に応じて、複数のエリアに区分けされており、
前記予測部によって予測される車載装備によるエネルギーの消費状況に基づき、ドメイン毎のエネルギーの配分計画を立案する配分計画立案部（６１）と、
車両が設定された走行ルートに沿って走行を開始した後、所定の周期で、前記配分計画立案部によって立案されたエネルギーの配分計画に従って、各ドメインに配分するエネルギーの配分量を算出するエネルギー配分量算出部（６４）と、
各ドメインのそれぞれのエリアに属する車載装備に関する情報に基づいて、各ドメインへのエネルギーの分配量を、それぞれのドメイン内の各エリアに振り分けるエリア振り分け量に変換し、エリア振り分け量に相当するエネルギー量が提供される旨を各エリアの制御部に通知する分配量変換部（６７）と、を備える請求項１乃至７のいずれかに記載の車両用エネルギーマネジメント装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車載装備として、エネルギーを生成可能な車載装備と、エネルギーを使用する車載装備とを備える車両に適用される車両用エネルギーマネジメント装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１には、目的地までの経路の道路状況に応じて燃料消費量が最小となるエンジンとモータとの運転スケジュールを設定するハイブリッド車両の駆動制御装置が開示されている。このハイブリッド車両の駆動制御装置では、発進と停止が予測される地点で目的地までの経路を複数の区間に区分し、目的地までの経路の道路状況と運転者の運転履歴とに基づいて各区間ごとに車速パターンを推定する。そして、車速パターンとエンジンの燃料消費特性とに基づいて、目的地までの燃料消費量が最小となるように、各区間ごとのエンジンとモータとの運転スケジュールを設定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−３３３３０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した特許文献１の装置では、エンジンの燃料消費量が最小となることを目的として、エンジンとモータとの運転スケジュールを設定している。このため、車両全体として見た場合、必ずしもエネルギーの発生と、その使用に関しての最適化を図ることできない場合がある。例えば、近年では、エンジンによって駆動されるジェネレータが発電した電力やモータジェネレータによる回生電力を、エアコンのコンプレッサやその他の車載装備の駆動に用いる場合がある。このような場合、各車載装備の使用状況を踏まえて、ジェネレータの発電電力やモータジェネレータによる回生電力を制御しなければ、無駄にエネルギーを発生したり、逆に必要なエネルギーが確保できなかったりする可能性が生じる。
【０００５】
また、特許文献１の装置では、エンジン及びモータを制御するコントローラが、上記の運転スケジュールを設定するようになっている。そのため、例えばエンジンやモータの仕様が変更されると、コントローラにおける制御ロジックも大幅に変更する必要が生じる。すなわち、コントローラは、特定のエンジンとモータとの組合せに対して専用に用いられることになり、汎用性に乏しい。
【０００６】
本発明は、上述した点に鑑みてなされたもので、汎用性が高く、かつ、車両全体としてのエネルギーの発生と使用との最適化を図ることが可能な車両用エネルギーマネジメント装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明に係る車両用エネルギーマネジメント装置（１００）は、車載装備として、エネルギーを生成可能な車載装備と、エネルギーを使用する車載装備とを備える車両に適用されるものであって、
車両の走行ルートが設定されたときに、その走行ルートに関する情報を取得する取得部（５１）と、
車両が走行ルートを走行したときの、エネルギーを使用する車載装備によるエネルギーの消費状況を予測する予測部（５４）と、
取得部によって取得される車両の走行ルートに関する情報及び予測部によって予測される車載装備によるエネルギーの消費状況に基づき、エネルギーの需給が一致するように、エネルギーを生成可能な車載装備によるエネルギーの生成計画を立案する生成計画立案部（６１）と
車両が設定された走行ルートに沿って走行を開始した後、所定の周期で、生成計画立案部によって立案されたエネルギーの生成計画に従って、必要なエネルギーの生成量を算出するエネルギー生成量算出部（６２）と、
車両に実際に装備されているエネルギーを生成可能な車載装備に関する情報に基づいて、エネルギー生成量算出部により算出された必要なエネルギーの生成量を、エネルギーを生成可能な車載装備を制御する際の制御目標に変換して、エネルギーを生成可能な車載装備の制御部へ出力する生成量変換部（６５）と、を備える。
【０００８】
上記のように、本発明に係る車両用エネルギーマネジメント装置によれば、車両が設定された走行ルートを走行したときの、エネルギーを使用する車載装備によるエネルギーの消費状況が予測される。そして、予測されたエネルギーの消費状況に基づき、エネルギーの需要に見合ったエネルギーが生成されるように、エネルギーを生成可能な車載装備によるエネルギーの生成計画を立案する。従って、立案されたエネルギーの生成計画に従って、エネルギーを生成可能な車載装備を用いてエネルギーを生成することにより、無駄にエネルギーを生成したり、逆に必要なエネルギーが確保できなかったりする事態を極力回避することができる。
【０００９】
また、本発明に係る車両用エネルギーマネジメント装置では、上述したエネルギーの生成計画の立案及びその生成計画に従った必要なエネルギーの生成量の算出は、エネルギーを生成可能な車載装備の制御部が行うのではなく、別途設けられた、生成計画立案部及びエネルギー生成量算出部が実行する。さらに、本発明に係る車両用エネルギーマネジメント装置は、エネルギー生成量算出部により算出された必要なエネルギーの生成量を、エネルギーを生成可能な車載装備を制御する際の制御目標に変換して、エネルギーを生成可能な車載装備の制御部へ出力する生成量変換部を備えている。従って、例えばエネルギーを生成可能な車載装備の仕様が変更された場合であっても、生成量変換部が、必要なエネルギーの生成量を、その仕様の相違の変更に応じた、実際に車両に装備されているエネルギー生成可能な車載装備の目標値に変換することができる。このため、エネルギーを生成可能な車載装備の仕様が変更されても、制御ロジック等を大幅に変更する必要がなく、車両用エネルギーマネジメント装置の汎用性を向上することができる。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】車両用制御システムの全体構成の一例を示したブロック図である。
【図２】車両を、フロントエリア、ミドルエリア、及びリヤエリアの３つのエリアに分割した例を示す図である。
【図３】機器制御部の各エリアへの配置例を説明するための図である。
【図４】車両用エネルギーマネジメント装置の概略構成を示す図である。
【図５】車両用エネルギーマネジメント装置のエネルギー収支サービスが実行する処理の詳細を示すフローチャートである。
【図６】車両用エネルギーマネジメント装置のエネルギー生成サービスが実行する処理の詳細を示すフローチャートである。
【図７】車両用エネルギーマネジメント装置の生成量変換部における具体的な処理内容を示すフローチャートである。
【図８】生成量変換部において実行される、エネルギー生成量を車載装備の制御目標に変換する変換処理を示すフローチャートである。
【図９】車両用エネルギーマネジメント装置のエネルギー保存サービスが実行する処理の詳細を示すフローチャートである。
【図１０】車両用エネルギーマネジメント装置の保存量変換部における具体的な処理内容を示すフローチャートである。
【図１１】保存量変換部において実行される、エネルギー保存量を車載装備での保存量目標値に変換する変換処理を示すフローチャートである。
【図１２】車両用エネルギーマネジメント装置のエネルギー配分サービスが実行する処理の詳細を示すフローチャートである。
【図１３】車両用エネルギーマネジメント装置の配分量変換部における具体的な処理内容を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の実施形態に係る車両用エネルギーマネジメント装置を、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（モータジェネレータ）とを有し、さらに、エンジンによって駆動され、電動モータを駆動するための電力を発電する発電機（ジェネレータ）を有するハイブリッド車両に対して、本発明による車両用エネルギーマネジメント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エネルギーマネジメント装置は、エンジンのみを有する通常の車両や、電動モータのみを有する電動車両に適用されても良い。また、以下にドメイン分けに関して説明しているが、このドメイン分けは車両用制御システムの制御構造に密接に関係するため、必ずしも以下に説明する例と同一のドメイン分けを行う必要なく、適宜、最適なドメイン分けを行えば良い。
【００１４】
図１は、上述したハイブリッド車両における各種の車載装備のための車両用制御システム１００の全体構成の一例をブロック図として表したものである。本実施形態に係る車両用エネルギーマネジメント装置は、図１に示す車両用制御システム１００に組み入れられている。まず、車両用制御システム１００について説明する。
【００１５】
車両用制御システム１００は、制御論理構造として、制御対象とする複数の車載装備のそれぞれの機能（役割）に応じて、複数のドメインに区分けされている。それら複数のドメインにおいて、それぞれ、車載装備を制御するための機器制御部１５〜１８、２５〜２８、３５〜３８と、それら機器制御部による制御を統括するドメイン制御部１１〜１４、２１〜２４，３１〜３４とに階層化されている。
【００１６】
本実施形態に係る車両用制御システム１００では、詳しくは後述するが、ドメイン制御部は、ドメイン全体の制御目標を算出するとともに、そのドメイン全体の制御目標を達成するための各エリアのエリア制御目標を算出するマスタドメイン制御部１１〜１４と、与えられたエリア制御目標を達成するように、対応する機器制御部１５〜１８、２５〜２８、３５〜３８の制御目標を算出する、各エリアに配置されたローカルドメイン制御部２１〜２４、３１〜３４とを有している。これらの各ドメイン制御部１１〜１４、２１〜２４、３１〜３４は、相互に通信可能に接続されている。さらに、本実施形態の車両用制御システム１００では、複数のマスタドメイン制御部１１〜１４にて協調制御を行わせたり、各マスタドメイン制御部１１〜１４による制御が競合する場合に、競合する制御を調停したりする統合制御部１も設けられている。統合制御部１には、車両における種々の情報を収集して、各ドメイン制御部１１〜１４、２１〜２４、３１〜３４等に提供する情報インフラ２と、車両におけるエネルギーの生成、保存、配分を管理することにより、車両全体としてのエネルギーの発生と使用との最適化を図るエネルギーインフラ３とが構築されている。
【００１７】
具体的なドメイン分けの例として、図１に示す例では、車両用制御システム１００は、シャシ（ＣＳ）ドメイン、パワートレイン（ＰＴ）ドメイン、ボデー（ＢＤ）ドメイン、環境（ＥＶＩ）ドメインの４つのドメインに区分けされている。このように定めたドメインにより、ハイブリッド車両に搭載された多数の車載装備は、機能面で類似、関連するもの同士がグループ化される。
【００１８】
例えば、シャシドメインには、各車輪に設けられた油圧ブレーキを作動させるため、油圧ポンプや電磁バルブなどの油圧ブレーキ装置の構成部品を駆動するブレーキアクチュエータ、各車輪に設けられた減衰力調整可能なダンパ、各車輪のタイヤに設けられ、空気圧の検知信号を無線通信する空気圧センサ、電動パワーステアリング、エンジンや電動モータの回転を適切な変速比で変速して駆動軸に伝えるトランスミッション、運転者によるブレーキペダルの踏力を増幅してマスタシリンダに伝えるための負圧を発生する負圧ポンプなどの車載装備が属する。
【００１９】
そして、シャシドメインには、上述した車載装備を制御するためのシャシ機器制御部１５、２５、３５が設けられている。例えば、シャシドメインには、シャシ機器制御部１５、２５、３５として、ブレーキアクチュエータ制御部、ダンパ制御部、空気圧検知制御部、電動パワーステアリング制御部、トランスミッション制御部、負圧ポンプ制御部などが設けられる。なお、油圧ブレーキ装置は、前輪側と後輪側とで、それぞれ独立して、油圧を調整できるように構成されており、ブレーキアクチュエータは、左右前輪のブレーキ油圧を個別に調節可能な前輪側ブレーキアクチュエータと、左右後輪のブレーキ油圧を個別に調節可能な後輪側ブレーキアクチュエータとに分けられている。このため、ブレーキアクチュエータ制御部としても、前輪側ブレーキアクチュエータ制御部と、後輪側ブレーキアクチュエータ制御部とが設けられる。
【００２０】
これらのシャシ機器制御部１５、２５、３５は、原則として、シャシドメインに属する車載装備に対応して個別に設けられるが、複数の車載装備に対して共通のシャシ機器制御部を設けることも可能である。さらに、シャシ機器制御部１５、２５、３５は、それぞれ電子制御装置（ＥＣＵ）によって構成される。その際、それぞれのシャシ機器制御部１５、２５、３５を、個別のＥＣＵによって構成しても良いし、複数のシャシ機器制御部１５、２５、３５を共通のＥＣＵによって構成しても良い。さらに、シャシドメインの機器制御部を構成するＥＣＵを、他のドメインの機器制御部を構成するＥＣＵと共用しても良い。
【００２１】
そして、シャシ機器制御部１５、２５、３５は、対応するシャシドメイン制御部１１、２１、３１から与えられた制御目標に従って、対応する車載装備を制御する。
【００２２】
シャシドメイン制御部１１、２１、３１は、マスタドメイン制御部としてのマスタシャシドメイン制御部１１と、ローカルドメイン制御部としてのローカルシャシドメイン制御部２１、３１とから構成されている。マスタシャシドメイン制御部１１及びローカルシャシドメイン制御部２１，３１は、後述するように、車両を３つのエリアに区画した際、３つのエリアに分散して配置される。マスタシャシドメイン制御部１１は、マスタドメイン制御部としての機能と、ローカルドメイン制御部としての機能とを兼ね備えたものである。
【００２３】
マスタシャシドメイン制御部１１は、マスタドメイン制御部として、車両の状態や、運転者の操作状態に応じてシャシドメイン全体の制御目標を定め、さらに、ドメイン全体の制御目標に基づき、各エリアが実現すべきエリア制御目標を定める。マスタシャシドメイン制御部１１によって定められたエリア制御目標は、ローカルシャシドメイン制御部２１、３１に与えられる。ローカルシャシドメイン制御部２１、３１は、与えられたエリア制御目標に基づき、シャシ機器制御部２５、３５を制御するための制御目標を算出して、シャシ機器制御部２５、３５に出力する。この際、マスタシャシドメイン制御部１１も、ローカルドメイン制御部として、自身が属するエリアにおけるエリア制御目標に基づき、シャシ機器制御部１５を制御するための制御目標を算出し、シャシ機器制御部１５に出力する。
【００２４】
パワートレインドメインには、例えば、車両を加速させたり、減速させたり、あるいは速度を一定に保つための動力を車両に作用させる役割を担うエンジン及びモータジェネレータ（ＭＧ）、エンジン及び／又はＭＧが発生したトルク（駆動力）を４輪各輪に配分する役割を担う駆動力配分機構、ＭＧに駆動電力を供給したり、ＭＧが発電した電力を蓄電したりする役割を担う高圧バッテリ、ＭＧや他の車両装備の駆動電力を発生する発電機、低電圧バッテリの充電のために高圧バッテリが発生する高電圧を降圧して低電圧バッテリに供給するＤＣＤＣコンバータ、外部充電設備により高圧バッテリを充電するための充電器インターフェース（ＩＦ）などの車載装備が属する。さらに、パワートレインドメインには、低圧バッテリや、この低圧バッテリから各種の車載装備への給電のオン、オフを切り換えるジャンクションボックス（ＪＢ）などの車載装備が属しても良い。
【００２５】
なお、低圧バッテリは、車両のエンジンルーム内に設置される主低圧バッテリ、車両のラゲッジスペース（又はトランクルーム）の床下などに設置される副低圧バッテリなど複数のバッテリを含む。また、ジャンクションボックスは、エンジンルール内及びその付近に搭載された車載装備への給電のオン、オフを切り換えるためのフロントジャンクションボックス（ＪＢ）と、主として車室内及びその付近に搭載された車載装備への給電のオン、オフを切り換えるセンターＪＢと、ラゲッジスペース内又はその付近に搭載された車載装備への給電のオン、オフを切り換えるリヤＪＢとを含む。これらのジャンクションボックスは、いずれも、各車載装備へ給電するための電源として、主低圧バッテリと副低圧バッテリとのいずれかを選択することができるように構成されている。
【００２６】
パワートレインドメインには、上述した車載装備を制御するためのパワートレイン機器制御部１６、２６、３６が設けられている。例えば、パワートレインドメインには、パワートレイン機器制御部１６、２６、３６として、エンジン制御部、ＭＧ制御部、駆動力配分機構制御部、発電機制御部、高圧バッテリ制御部、ＤＣＤＣコンバータ制御部、充電器ＩＦ制御部、主低圧バッテリ制御部、副低圧バッテリ制御部、フロントＪＢ制御部、センターＪＢ制御部、リヤＪＢ制御部などが設けられる。そして、パワートレイン機器制御部１６、２６、３６は、対応するパワートレインドメイン制御部１２、２２、３２から与えられた制御目標に従って、対応する車載装備を制御する。
【００２７】
パワートレインドメイン制御部１２、２２、３２は、マスタドメイン制御部としてのマスタパワートレインドメイン制御部１２と、ローカルドメイン制御部としてのローカルパワートレインドメイン制御部２２、３２とから構成されている。マスタパワートレインドメイン制御部１２及びローカルパワートレインドメイン制御部２２、３２は、車両を３つのエリアに区画した際、３つのエリアに分散して配置される。マスタパワートレインドメイン制御部１２は、マスタドメイン制御部としての機能と、ローカルドメイン制御部としての機能とを兼ね備えている。マスタパワートレインドメイン制御部２２は、マスタドメイン制御部として、パワートレインドメイン全体の制御目標を定め、さらに、ドメイン全体の制御目標に基づき、各エリアが実現すべきエリア制御目標を定める。マスタパワートレインドメイン制御部１２によって定められたエリア制御目標は、各ローカルパワートレインドメイン制御部２２、３２に与えられる。
【００２８】
ボデードメインには、例えば、ヘッドライトやポジションランプなどの前方灯火、歩行者等を保護するためにボンネットに設けられた外部エアバッグ、フロントウインドウに付着した雨滴を払拭するためのワイパ、ドアのロック、アンロックを切り換えるモータや窓を開閉するモータ、シートポジションを調節するモータ、車室内の空調を行うエアコン、車両の乗員を保護するための乗員エアバッグ、リヤゲートを自動開閉するためのモータ、ブレーキランプなどの後方灯火などの車載装備が属する。従って、このボデードメインには、ボデー機器制御部１７、２７、３７として、前方灯火制御部、外部エアバッグ制御部、ワイパ制御部、ドア制御部、シート制御部、エアコン制御部、乗員エアバッグ制御部、リヤゲート制御部、後方灯火制御部などが設けられる。そして、ボデー機器制御部１７、２７、３７は、対応するボデードメイン制御部１３、２３、３３から与えられた制御目標に従って、対応する車載装備を制御する。
【００２９】
ボデードメイン制御部１３、２３、３３は、マスタドメイン制御部としてのマスタボデードメイン制御部１３と、ローカルドメイン制御部としてのローカルボデードメイン制御部２３、３３とから構成されている。マスタボデードメイン制御部１３及びローカルボデードメイン制御部２３、３３は、車両を３つのエリアに区画した際、３つのエリアに分散して配置される。マスタボデードメイン制御部１３は、マスタドメイン制御部としての機能と、ローカルドメイン制御部としての機能とを兼ね備えている。マスタボデードメイン制御部１３は、マスタドメイン制御部として、ボデードメイン全体の制御目標を定め、さらに、ドメイン全体の制御目標に基づき、各エリアが実現すべきエリア制御目標を定める。マスタボデードメイン制御部１３によって定められたエリア制御目標は、各ローカルボデードメイン制御部２３、３３に与えられる。
【００３０】
環境ドメインには、例えば、車両前方の障害物を検出するためにフロントグリルやフロントバンパに設置されるレーザレーダ及びミリ波レーダ、外気温度を検出する外気温度センサ、車両後方の映像を撮影するためにリアガラスの室内側に設置されるリヤカメラ、車両後方の障害物を検出するためにリヤバンパなどに設置されるミリ波レーダ、乗員が保持する携帯型キーが正規のものであるか否かを認証するために、携帯型キーと通信する通信装置などの車載装備が属する。従って、環境ドメインには、環境機器制御部１８、２８、３８として、レーザレーダ制御部、フロントミリ波レーダ制御部、温度センサ制御部、リヤカメラ制御部、リヤミリ波レーダ制御部、通信装置制御部（認証装置）などが設けられる。そして、環境機器制御部１８、２８、３８は、対応する環境ドメイン制御部１４、２４、３４から与えられた制御目標に従って、対応する車載装備を制御する。
【００３１】
環境ドメイン制御部１４、２４、３４は、マスタドメイン制御部としてのマスタ環境ドメイン制御部１４と、ローカルドメイン制御部としてのローカル環境ドメイン制御部２４、３４とから構成されている。マスタ環境ドメイン制御部１４及びローカル環境ドメイン制御部２４、３４は、車両を３つのエリアに区画した際、３つのエリアに分散して配置される。マスタ環境ドメイン制御部１４は、マスタドメイン制御部としての機能と、ローカルドメイン制御部としての機能とを兼ね備えている。マスタ環境ドメイン制御部１４は、マスタドメイン制御部として、環境ドメイン全体の制御目標を定め、さらに、ドメイン全体の制御目標に基づき、各エリアが実現すべきエリア制御目標を定める。マスタ環境ドメイン制御部１４によって定められたエリア制御目標は、各ローカル環境ドメイン制御部２４、３４に与えられる。
【００３２】
次に、上述した車載装備、機器制御部１５〜１８、２５〜２８、３５〜３８及びドメイン制御部１１〜１４、２１〜２４、３１〜３４の車両への配置について説明する。
【００３３】
上述した各種の車載装備は、各車載装備に求められる役割や搭載上のスペースの関係から、車両の前部、中央部、後部などの各部に配置される。このため、ドメイン制御部１１〜１４、２１〜２４、３１〜３４を車両の所定の場所に集中的に配置すると、全体として、各車載装備までの通信配線の長さが長くなってしまい、車両内における取り回しが煩雑になってしまうことが懸念される。
【００３４】
そこで、本実施形態による車両用制御システム１００では、車両を少なくとも２つのエリアに分割する。例えば、図２には、車両を、フロントエリア４１、ミドルエリア４２、及びリヤエリア４３の３つのエリアに分割した例を示している。ただし、分割数は、図２の例のように３つに限定される訳ではない。例えば、車両を前方エリアと後方エリアのように２つのエリアに分割しても良い。また、前方右側エリア、前方左側エリア、後方右側エリア、後方左側エリアのように、４つのエリアに分割しても良い。４つのエリアに分割する場合、図２に示す分割例において、フロントエリアをさらに左右２つのエリアに分割しても良い。さらに、車両のサイズに応じて、５つのエリアや６つのエリアに分割しても良い。
【００３５】
このようにして、車両を少なくとも２つのエリアに分割することにより、複数の車載装備は、その配置場所に応じて、分割されたいずれかのエリアに振り分けられる。その車載装備の振り分けに応じて、該当する車載装備を制御する機器制御部１５〜１８、２５〜２８、３５〜３８も同じエリアに属するように分散して配置される。さらに、各ドメイン制御部１１〜１４、２１〜２４、３１〜３４の構成要素である、マスタドメイン制御部１１〜１４、及びローカルドメイン制御部２１〜２４、３１〜３４も、制御目標を出力すべき対応する機器制御部１５〜１８、２５〜２８、３５〜３８と同じエリアに属するように分散して配置される。
【００３６】
この結果、関連するローカルドメイン制御部（ローカルドメイン制御部の機能を備えたマスタドメイン制御部含む）１１〜１４、２１〜２４、３１〜３４と、機器制御部１５〜１８、２５〜２８、３５〜３８と、車載装備とを同じエリアに配置することができる。従って、例えば、配線数の多いローカルドメイン制御部−機器制御部−車載装備を接続する通信配線の長さを短縮することが可能となる。その結果、車両における通信配線の取り回しの煩雑さを軽減することができる。
【００３７】
図１に示す例では、各ドメインのマスタドメイン制御部１１〜１４は、車両のミドルエリア４２に配置され、相互に通信が可能に構成されている。また、各ドメインのローカルドメイン制御部２１〜２４は、車両のフロントエリア４１に配置され、相互に通信が可能に構成されている。同様に、各ドメインのローカルドメイン制御部３１〜３４は、車両のリヤエリア４３に配置され、相互に通信が可能に構成されている。なお、各ドメインのマスタドメイン制御部１１〜１４は、各々、フロントエリア４１に配置されたり、リヤエリア４３に配置されたりしても良い。
【００３８】
図３に、機器制御部１５〜１８、２５〜２８、３５〜３８の各エリア４１、４２、４３への配置例を示す。
【００３９】
図３に示す例では、シャシドメインにおいて、フロントエリア４１に、機器制御部２５として、前輪側ブレーキアクチュエータ制御部、左右前輪のダンパの減衰力を制御する前輪ダンパ制御部、左右前輪の空気圧の検知を制御する前輪空気圧検知制御部、電動パワーステアリング制御部、トランスミッション制御部などが配置されている。
【００４０】
シャシドメインのミドルエリア４２には、機器制御部１５として、負圧ポンプ制御部が配置されている。また、シャシドメインのリヤエリア４３には、機器制御部３５として、後輪側ブレーキアクチュエータ制御部、後輪ダンパ制御部、後輪空気圧検知制御部が配置されている。
【００４１】
パワートレインドメインにおいては、フロントエリア４１に、機器制御部２６として、エンジン制御部、ＭＧ制御部、発電機制御部、主低圧バッテリ制御部、及びフロントＪＢ制御部が配置されている。ミドルエリア４２には、機器制御部１６として、駆動力配分機構制御部及びセンターＪＢ制御部が配置されている。また、リヤエリア４３には、機器制御部３６として、高圧バッテリ制御部、ＤＣＤＣコンバータ制御部、充電器ＩＦ制御部、副低圧バッテリ制御部、及びリヤＪＢ制御部が配置されている。
【００４２】
ボデードメインでは、フロントエリア４１に、機器制御部２７として、前方灯火制御部、前方外部エアバッグ制御部、及びワイパ制御部が配置されている。ミドルエリア４２には、機器制御部１７として、ドア制御部、シート制御部、エアコン制御部、乗員エアバッグ制御部が配置されている。また、リヤエリア４３には、機器制御部３７として、リヤゲート制御部、後方灯火制御部、後方外部エアバッグ制御部が配置されている。
【００４３】
環境ドメインでは、フロントエリア４１に、機器制御部２８として、レーザレーダ制御部、フロントミリ波レーダ制御部が配置されている。ミドルエリア４２には、機器制御部１８として、温度センサ制御部、通信装置制御部が配置されている。リヤエリア４３には、機器制御部３８として、リヤカメラ制御部、リヤミリ波レーダ制御部が配置されている。
【００４４】
上述したように、車両には、車載装備として、電気エネルギーを発生可能な発電機や、ＭＧが設けられている。発電機によって発生された電気エネルギーは、ＭＧを駆動するために使用されたり、高圧バッテリに蓄電されたりする。また、車両の減速時に、ＭＧの回生ブレーキが実行された場合も、車両の駆動輪の運動エネルギーが電気エネルギーに変換され、高圧バッテリに蓄電される。
【００４５】
高圧バッテリに蓄電された電気エネルギーは、車両の加速時等にＭＧの駆動のために消費される他、エアコンのコンプレッサの駆動用電力として用いられる。さらに、車両には、車載装備として、高圧バッテリに蓄電された高電圧を降圧して低電圧バッテリに供給するＤＣＤＣコンバータが設けられている。そのため、低圧バッテリに蓄電された低電圧により駆動される各種の車載装備によっても、発電機やＭＧによって生成された電気エネルギーが使用されることになる。
【００４６】
従って、車両における各種の車載装備の使用状況を踏まえて、発電機による発電やＭＧによる回生を制御しなければ、無駄にエネルギーを発生したり、逆に必要なエネルギーが確保できなかったりする可能性が生じる。
【００４７】
そこで、本実施形態では、上述した車両用制御システム１００に、車両用エネルギーマネジメント装置を組み入れて、車両全体としてエネルギー需要に見合うエネルギーを生成できるようにした。以下、車両用エネルギーマネジメント装置について、図４を参照しつつ説明する。
【００４８】
図４に示すように、本実施形態に係る車両用エネルギーマネジメント装置は、エネルギーインフラ３として具現化される。そして、車両用エネルギーマネジメント装置は、主要な機能として、エネルギー収支サービス６１、エネルギー生成サービス６２、エネルギー保存サービス６３、エネルギー配分サービス６４、生成量変換部６５、保存量変換部６６、及び配分量変換部６７を備えている。なお、車両用エネルギーマネジメント装置における各機能は、マイコンにて、それぞれの機能に対応するプログラムが実行されることによって実現される。
【００４９】
エネルギー収支サービス６１は、情報インフラ２から種々の情報の提供を受けて、エネルギーの生成、保存、配分に関する計画を立案する。そして、立案した生成計画、保存計画、及び配分計画を、それぞれ、エネルギー生成サービス６２、エネルギー保存サービス６３、及びエネルギー配分サービス６４に出力する。
【００５０】
エネルギー収支サービス６１の処理について説明する前に、まず、エネルギー収支サービス６１が情報インフラ２から受ける情報について説明する。
【００５１】
情報インフラ２は、図示しないナビゲーション装置などにおいて、目的地までの走行ルートが設定されると、その走行ルートに関する情報を収集して、走行ルート情報として出力する走行ルート情報出力部５１を有する。走行ルート情報出力部５１が出力する走行ルート情報には、走行ルートそのものを示す情報に加え、走行ルートに含まれる各道路の走行速度、信号機の設置場所、高度、道路勾配などの情報や、交通渋滞が発生しやすい箇所やその時間帯に関する情報も含まれる。交通渋滞に関する情報は、走行ルートが設定される都度、外部サーバと通信を行って、最新の交通渋滞情報を取得するようにしても良い。
【００５２】
エネルギー生成関連情報提供部５２は、走行ルート情報出力部５１から走行ルート情報を取得する。そして、エネルギー生成関連情報提供部５２は、走行ルートをいくつかの区間に分け、各区間に含まれる道路の走行速度、高度、道路勾配の他、交通渋滞情報も加味して、各区間において、減速や下り勾配の走行などのためにＭＧが回生ブレーキを作動させ、それにより回生される電気エネルギーを予測する。エネルギー生成関連情報提供部５２は、予測した回生電気エネルギーを、エネルギー生成関連情報として、エネルギー収支サービス６１に提供する。
【００５３】
装備使用予測情報出力部５３は、走行ルート情報出力部５１から走行ルート情報を取得する。さらに、車両において、現在、継続的に使用されている車載装備についての情報も取得する。例えば、装備使用予測情報出力部５３は、継続的に使用されている車載装備についての情報として、エアコンや、ＡＶ機器の使用状況についての情報を取得する。そして、装備使用予測情報出力部５３は、取得した情報に基づき、車両が走行ルートを走行したときの、車載装備の使用状況を予測する。例えば、装備使用予測情報出力部５３は、現在使用されている車載装備はそのまま使用されるものとし、さらに、車両が走行ルートを走行したときに使用される車載装備の種類を予測する。例えば、走行ルートにトンネルが含まれていたり、走行ルートを走行中に太陽が落ちて暗くなることが推測される場合には、車載装備としてヘッドライト等の灯火類が使用されることを予測したり、外部サーバから走行ルートの天候情報を取得して、その天候情報が降雨を示している場合には、ワイパが使用されることを予測したりする。その他にも、車両がワイディング道路を走行する場合には、電動パワーステアリングが頻繁に駆動されることを予測したりする。このような車載装備の使用状況の予測結果は、エネルギー需要関連情報提供部５４に出力される。なお、予測に用いた前提条件が変更された場合、例えば走行ルートが変更されたり、継続的に使用される車載装備が変化したりした場合には、その時点で、車載装備の使用状況の予測結果が更新され、後述するエネルギー収支サービス６１において、新たなエネルギー生成計画、エネルギー保存計画、エネルギー配分計画が作成される。
【００５４】
エネルギー需要関連情報提供部５４は、装備使用予測情報出力部５３から車載装備の使用状況の予測結果を取得する。そして、エネルギー需要関連情報提供部５４は、取得した車載増備の使用状況の予測結果に基づき、車両が走行ルートを走行したときに、それぞれの車載装備が使用されたときのエネルギーの消費状況を予測する。エネルギー需要関連情報提供部５４は、予測した車載装備によるエネルギーの消費状況を、エネルギー需要関連情報として、エネルギー収支サービス６１に提供する。
【００５５】
さらに、情報インフラ２は、各車両装備の性能等に関する情報、及びその制約情報を記憶している車載装備制約情報提供部５５を備えており、この車載装備制約情報提供部５５は、各車両装備の制約情報をエネルギー収支サービス６１に提供する。車載装備制約情報提供部５５が提供する情報には、例えば、高圧バッテリ及び低圧バッテリのそれぞれの電池容量や、単位時間当りの充電可能量、あるいは、発電機の最大発電量や、ＭＧの最大発電量などを含むことができる。
【００５６】
エネルギー収支サービス６１は、上述したエネルギー生成関連情報提供部５２、エネルギー需要関連情報提供部５４、及び車載装備制約情報提供部５５から情報を取得して、エネルギーの生成計画、保存計画、配分計画の立案のための処理を実行する。エネルギー収支サービス６１が実行する処理の詳細について、図５のフローチャートに基づいて説明する。
【００５７】
まず、ステップＳ１００において、エネルギー生成関連情報を取得し、ステップＳ１１０において、エネルギー需要関連情報を取得する。そして、ステップＳ１２０において、エネルギー収支計画を立案する。具体的には、まず、エネルギー需要関連情報提供部５４から取得した、車両が走行ルートを走行したときの各車載装備によるエネルギーの消費状況から、各車載装備によるエネルギーの総消費量、すなわち、生成することが求められるエネルギーの必要生成量を算出する。そして、エネルギー生成関連情報提供部５２から取得した、走行ルートの各区間における回生電気エネルギーの総量を算出し、必要生成量から減算する。この減算結果が正の値である場合、回生電気エネルギーだけでは、各車載装備によるエネルギーの総消費量に見合うエネルギーを得られないことを示している。そのため、不足するエネルギーを、回生電気エネルギーに加えて生成すべきエネルギー量として定める。一方、減算結果が負の値である場合には、回生電気エネルギーだけで、各車載装備によるエネルギーの総消費量に見合うエネルギーを得られるため、回生電気エネルギーに加えて生成すべきエネルギー量はゼロに定める。このようにして、エネルギー収支計画を立案する。
【００５８】
なお、本実施形態では、回生電気エネルギーを優先的に利用するために、車両が設定した走行ルートを走行したときの回生電気エネルギーを予測し、その総量を、各車載装備によるエネルギーの総消費量から減算するようにした。しかしながら、車両が、車両装備として回生ブレーキ（すなわち、駆動輪によって回転駆動されるモータジェネレータ）を備えていない場合には、各車載装備によるエネルギーの総消費量を、そのまま、生成すべきエネルギー量とすれば良い。
【００５９】
また、車両が、エネルギーを継続的に生成可能な車両装備、例えばソーラーパネルや、排気熱等で発電する熱電モジュールを備えている場合には、回生電気エネルギーの場合と同様に、その車両装備が生成するエネルギーを優先的に利用するようにして、エネルギーの収支計画を立案することが好ましい。
【００６０】
続くステップＳ１３０では、エネルギー収支計画から、エネルギーの生成計画、保存計画、及び配分計画を作成する。具体的には、回生電気エネルギーに加えて生成すべきエネルギー量がある場合には、その生成すべきエネルギーを平準化して、回生電気エネルギーと加算することにより、エネルギー生成計画を作成する。この際、所定量以上の回生電気エネルギーを生成可能な期間を避けて、生成すべきエネルギーを平準化する。これにより、例えば発電機による電気エネルギーの生成と、回生ブレーキによる電気エネルギーの回生とが同時に行われて、一度に過大な電気エネルギーが生成されるような計画となることを避けることができる。このようにしてエネルギー生成計画が作成されると、エネルギー収支サービス６１は、次にエネルギー保存計画を作成する。エネルギー保存計画は、エネルギー需要関連情報として取得した各車載機器によるエネルギーの消費状況の時間的な推移と、エネルギー生成計画におけるエネルギー生成の時間的な推移とを対比し、エネルギーの生成量がエネルギーの消費量を上回っているときに、その上回った分のエネルギーが保存されるものとして作成される。最後に、エネルギー収支サービス６１は、エネルギー需要関連情報として取得した各車載機器によるエネルギーの消費状況に基づき、ドメイン毎のエネルギー配分計画を作成する。つまり、車載装備によるエネルギーの消費量を、ドメイン毎に集約して、各ドメインに対して供給すべきエネルギー量を示すエネルギー配分計画を作成する。
【００６１】
次に、ステップＳ１４０では、車載装備制約情報提供部５５から車載装備の制約情報を取得する。そして、ステップＳ１５０において、ステップＳ１３０で作成した各計画が実行可能なものであるか否かを判定する。例えば、エネルギー生成計画において、一時的又は継続的に、発電機の能力を上回る電気エネルギーの生成量が計画されていないか、エネルギー保存計画において、高圧バッテリ及び低圧バッテリの容量を上回るエネルギー量の保存が計画されていないかなどが考慮されて、実行可能か否かが判定される。このステップＳ１５０の判定処理において、各計画は実行可能なものと判定すると、ステップＳ１７０の処理に進み、一方、各計画は実行不可能と判定すると、ステップＳ１６０の処理に進む。ステップＳ１６０では、車載装備の制約情報に基づき、ステップＳ１３０で作成された各計画を実行可能な計画に修正する。その後、ステップＳ１７０に進んで、作成した、あるいは修正したエネルギー生成計画、保存計画、配分計画をそれぞれ出力する。
【００６２】
なお、図４に示すように、エネルギー収支サービス６１は、作成したエネルギーの生成計画、保存計画、及び配分計画を、車室内のディスプレイに表示したり、他の制御部が参照したりすることができるように、情報インフラ２のエネルギー供給関連情報収集部５６に提供するようにしても良い。
【００６３】
次に、エネルギー生成サービス６２が実行する処理の詳細について、図６のフローチャートに基づいて説明する。この図６のフローチャートに示す処理は、所定の制御周期毎に繰り返し実行される。
【００６４】
まず、ステップＳ２００において、エネルギー収支サービス６１により作成されたエネルギー生成計画を読み込む。続くステップＳ２１０において、エネルギーを生成可能な車載装備はエネルギーを生成可能な状態であるか否かを判定する。例えば、エネルギーを生成可能な車載装備に何らかの異常が生じており、指示通りにエネルギーを生成できない場合には、エネルギーを生成不可能と判定する。ステップＳ２１０の判定処理において、エネルギーを生成可能と判定するとステップＳ２２０の処理に進み、生成不可能と判定すると図６のフローチャートに示す処理を終了する。
【００６５】
ステップＳ２２０では、読み込んだ生成計画に従って、現時点で、エネルギーを生成可能な車載装備により生成されるべきエネルギーの生成量を算出する。このエネルギーの生成量は、この先紐付けられる装備に依存せず、現時点において車両全体として生成することが求められる瞬時的な目標生成量を示している。さらに、エネルギー生成量は、車載装備の挙動が実質的な影響を受けない生成量の最低充足度を示す情報も含んでいる。算出されたエネルギー生成量は、エネルギーインフラ３の生成量変換部６５に出力される。
【００６６】
生成量変換部６５は、車両に実際に装備されているエネルギーを生成可能な車載装備に関する情報に基づいて、エネルギー生成サービス６２により算出されたエネルギー生成量を、エネルギーを生成可能な車載装備を制御する際の制御目標、すなわち車載装備を制御する瞬時目標に変換して、エネルギーを生成可能な車載装備の制御部、すなわちマスタパワートレインドメイン制御部１２へ出力する。これにより、異なる時間軸で管理される制御空間を結びつける変換が実現される。なお、エネルギーを生成可能な車載装備を制御するための制御目標は、上述した最低充足度を下回らない範囲で、過渡的な変動を許容する。
【００６７】
マスタパワートレインドメイン制御部１２は、図４に示すように、制御機能として、ＶＬＣ７１、ＰＴＣ７２、ＭＧＣ７３、及びＥＬＣ７４を有する。
【００６８】
ＶＬＣ（Vehicle Longitudinal Coordinator）７１は、原則として運転者の運転操作に対応するように車両の前後方向の挙動を制御したり、また、走行支援機能が作動しているときには、その走行支援機能による要請に応じた前後方向挙動を実現したりすべく、前後方向の目標加速度（減速度）を算出する。さらに、ＶＬＣ７１は、その目標加速度（減速度）を実現するための目標駆動トルク（車軸トルク目標値）を算出する。このようにして算出された車軸トルク目標値は、駆動力調整機能を担う論理ブロックであるＰＴＣ（Power Train Coordinator）７２に出力される。
【００６９】
ＰＴＣ７２は、ＶＬＣ７１から出力された車軸トルク目標値を実現するために、それぞれ、エンジン及びＭＧが分担するトルク（エンジントルク及びＭＧトルク）を算出する。この際、ＰＴＣ７２は、例えばエンジンの等燃費曲線を参照し、極力、エンジンの燃費が良好となるように、エンジンのエンジントルクを定める。なお、後述するように、ＰＴＣ７２は、生成量変換部６５からトルクアップ指令を受けた場合には、そのトルクアップ指令分を含むエンジントルクを発生したときに、エンジンの燃費が良好となるように、発生すべきエンジントルクを定める。
【００７０】
そして、ＰＴＣ７２は、車軸トルク目標値に対して、定めたエンジントルクでは不足する分を、ＭＧトルクとして定める。このようにして算出されたエンジントルク及びＭＧトルクは、モータジェネレータ調整機能を担う論理ブロックであるＭＧＣ（Motor Generator Coordinator）７３に出力される。
【００７１】
一方、電気負荷調整機能を担う論理ブロックであるＥＬＣ（Electric Load Coordinator）７４は、高圧バッテリ及び低圧バッテリに関して、それぞれ、電圧、電流、及び温度の検出結果に基づいて、バッテリ容量に対する充電残量の比率である充電レベル（ＳＯＣ）を算出する。さらに、ＥＬＣ７４は、初期のバッテリ容量に対する現在のバッテリ容量の比として表せられる劣化度（ＳＯＨ）も算出する。ＥＬＣ７４は、これらの算出結果をＭＧＣ７３に出力する。
【００７２】
なお、ＥＬＣ７４は、その他の機能として、ＤＣＤＣコンバータの制御機能を備えており、ＤＣＤＣコンバータを作動させることにより、高圧バッテリに充電された電気エネルギーを用いて、低圧バッテリを充電することができる。
【００７３】
ＭＧＣ７３は、ＥＬＣ７４から取得した高圧バッテリ及び低圧バッテリの充電レベル等に基づいて充放電可能量を算出し、さらに、この充放電可能量に基づき、ＰＴＣ７２から出力されたエンジントルク及びＭＧトルクを補正するトルク補正処理を実行する。例えば、高圧バッテリの充電レベルが低く、ＰＴＣ７２から出力されたＭＧトルクを発生することができない場合、指令されたＭＧトルクを発生可能なＭＧトルクに低下させ、その低下分だけエンジントルクを増加させる。ＭＧＣ７３は、トルク補正処理によってエンジントルクを補正した場合には、補正エンジントルクをＰＴＣ７２に返送する。
【００７４】
次に、生成量変換部６５の具体的な処理内容を図７のフローチャートに基づいて説明する。この図７のフローチャートに示す処理も、図６のフローチャートと同様の制御周期毎に繰り返し実行される。
【００７５】
まず、ステップＳ３００において、情報インフラ２の車載装備制約情報提供部５５から車載装備に関する情報を取得する。この車載装備に関する情報には、少なくとも各車載装備の電気エネルギーの生成能力と、制御目標との関係を示す情報が含まれている。なお、車載装備に関する情報は、情報インフラ２ではなく、ドメイン制御部（マスタパワートレインドメイン制御部１２）から取得しても良い。続くステップＳ３１０では、エネルギー生成サービス６２が算出したエネルギー生成量を取得するとともに、取得したエネルギー生成量を、ＭＧにより消費されるエネルギー量に基づいて補正する。なお、ＭＧにより消費されるエネルギー量は、図４に示すように、情報インフラ２のＭＧ消費エネルギー情報提供部５７から取得することができる。また、ＭＧを制御するマスタパワートレインドメイン制御部１２から取得するようにしても良い。
【００７６】
ＭＧは、車両の発進時や加速時、高速走行時などに駆動されて、車両を推進させるための推進力としての駆動トルクを発生する。この際、ＭＧでは、発生する駆動トルクに応じたエネルギーが消費される。このＭＧにより消費されるエネルギー量に見合うエネルギーを生成するために、取得したエネルギー生成量をＭＧで消費されるエネルギー量に基づいて補正するのである。
【００７７】
この補正の一例として、例えば、ＭＧの消費エネルギー量が所定値よりも小さければ、ＭＧの消費エネルギー量をそのまま加えることによって、取得したエネルギー生成量を補正すれば良い。しかし、ＭＧにより消費されるエネルギー量が所定値よりも大きければ、消費エネルギー量よりも少ない補正値にてエネルギー生成量を補正することが好ましい。このようにすることで、発電機などが大きな電気エネルギーを生成することで却ってエネルギー効率を低下させてしまうような事態の発生を極力回避することが可能になる。ただし、ＭＧの消費エネルギー量よりも少ない補正値にてエネルギー生成量を補正する場合には、ＭＧの消費エネルギー量に見合ったエネルギーを生成するために、ＭＧの消費エネルギー量がゼロとなった後も補正を継続して行うことが必要となる。
【００７８】
続くステップＳ３２０では、取得された、もしくは補正されたエネルギー生成量を車載装備の制御目標に変換する。この変換処理について、図８のフローチャートを参照して詳細に説明する。
【００７９】
まず、ステップＳ４００において、車両は減速中、又は下り勾配を走行中であり、回生ブレーキを作動させることが可能か否かを判定する。回生ブレーキを作動させることは不可能と判定した場合には、ステップＳ４１０の処理に進み、作動させることが可能と判定した場合には、ステップＳ４２０の処理に進む。
【００８０】
ステップＳ４１０では、発電機のみにて必要なエネルギー生成量を確保することが必要となるため、発電機を駆動するエンジンを制御するマスタパワートレインドメイン制御部１２のＰＴＣ７２に対して指示する、発電機によるエネルギー生成量分に対応したトルクアップ指令値を算出する。すなわち、この場合、生成量変換部６５により、エネルギー生成量は、発電機を駆動するエンジンのトルクアップ指令値に変換される。このトルクアップ指令を受けて、ＰＴＣ７２は、車両走行に使用されるトルクに加えて発電機の駆動のために使用されるトルクを発生するようにエンジンを制御することになる。
【００８１】
ステップＳ４２０では、回生ブレーキにて、必要エネルギー生成量が確保されるか否かを判定する。必要エネルギー生成量を確保できると判定した場合には、ステップＳ４３０に進んで、ＭＧＣ７３に指示するエネルギー回生量の指令値を算出する。このエネルギー回生量の指令値は、必要エネルギー生成量に等しくても良いし、高圧バッテリに充電可能な範囲で必要エネルギー生成量以上の値であっても良い。すなわち、この場合、生成量変換部６５により、エネルギー生成量は、回生ブレーキにおけるエネルギー回生量の指令値に変換される。
【００８２】
ステップＳ４２０の判定処理において、回生ブレーキにて、必要エネルギー生成量が確保できないと判定した場合には、ステップＳ４４０の処理に進む。ステップＳ４４０では、必要エネルギー生成量を、回生ブレーキと発電機とで分担すべく、それぞれの分担エネルギー生成量を定め、さらに各分担エネルギー生成量に対応するエネルギー回生量指令値とトルクアップ指令値とを算出する。回生ブレーキと発電機との分担エネルギー生成量は、車両の状態、例えば、車両の要求減速度の大きさ、車両が走行する道路の下り勾配の大きさ、各バッテリの充電レベルなどに応じて、変化するように定められる。
【００８３】
上述した処理により、エネルギー生成量が、車載装備の制御目標に変換されると、図７のフローチャートのステップＳ３３０の処理に進み、算出した車載装備の制御目標を、対応する制御部（ＰＴＣ７２、ＭＧＣ７３）に出力する。
【００８４】
上述したように、本実施形態に係る車両用エネルギーマネジメント装置によれば、車両が設定された走行ルートを走行したときの、エネルギーを消費する車載装備によるエネルギーの消費状況が予測される。そして、予測されたエネルギーの消費状況に基づき、エネルギーの需要に見合ったエネルギーが生成されるように、エネルギーを生成可能な車載装備によるエネルギーの生成計画を立案する。従って、立案されたエネルギーの生成計画に従って、エネルギーを生成可能な車載装備を用いてエネルギーを生成することにより、無駄にエネルギーを生成したり、逆に必要なエネルギーが確保できなかったりする事態を極力回避することができる。
【００８５】
また、本実施形態に係る車両用エネルギーマネジメント装置では、上述したエネルギーの生成計画の立案及びその生成計画に従った必要なエネルギーの生成量の算出は、エネルギーを生成可能な車載装備の制御部が行うのではなく、エネルギーインフラ３に設けられたエネルギー収支サービス６１、エネルギー生成サービス６２が実行する。さらに、本実施形態に係る車両用エネルギーマネジメント装置は、エネルギー生成サービス６２により算出された必要なエネルギー生成量を、エネルギーを生成可能な車載装備を制御する際の制御目標に変換して、エネルギーを生成可能な車載装備の制御部へ出力する生成量変換部６５も備えている。従って、例えばエネルギーを生成可能な車載装備の仕様が変更された場合であっても、生成量変換部６５が、必要なエネルギーの生成量を、その仕様の相違の変更に応じた、実際に車両に装備されているエネルギー生成可能な車載装備の目標値に変換することができる。このため、エネルギーを生成可能な車載装備の仕様が変更されても、制御ロジック等を大幅に変更する必要がなく、車両用エネルギーマネジメント装置の汎用性を向上することができる。
【００８６】
次に、エネルギー保存サービス６３が実行する処理の詳細について、図９のフローチャートに基づいて説明する。この図９のフローチャートに示す処理は、所定の制御周期毎に繰り返し実行される。
【００８７】
まず、ステップＳ５００において、エネルギー収支サービス６１により作成されたエネルギー保存計画を読み込む。続くステップＳ５１０において、エネルギーを保存可能な車載装備がエネルギーを保存可能な状態であるか否かを判定する。例えば、高圧バッテリ及び／又は低圧バッテリに何らかの異常が発生した場合、指示通りにエネルギーを保存することが不可能と判定する。ステップＳ５１０の判定処理において、エネルギーを保存可能と判定するとステップＳ５２０の処理に進み、生成不可能と判定すると図９のフローチャートに示す処理を終了する。
【００８８】
ステップＳ５２０では、読み込んだ保存計画に従って、現時点で、エネルギーを保存可能な車載装備により保存されるべきエネルギー保存量を算出する。このエネルギーの保存量は、この先紐付けられる装備に依存せず、現時点において車両全体として保存することが求められる瞬時的な目標保存量を示している。さらに、エネルギー保存量は、車載装備の挙動が実質的な影響を受けない保存量の最低充足度を示す情報も含んでいる。算出されたエネルギー保存量は、エネルギーインフラ３の保存量変換部６６に出力される。
【００８９】
保存量変換部６６は、車両に実際に装備されているエネルギー保存可能な車載装備に関する情報に基づいて、エネルギー保存サービス６３により算出されたエネルギー保存量を、エネルギーを保存可能な車載装備でのエネルギー保存量の目標値（瞬時目標値）に変換し、エネルギーを保存可能な車載装備の制御部、すなわちマスタパワートレインドメイン制御部１２のＥＬＣ７４へ出力する。これにより、異なる時間軸で管理される制御空間を結びつける変換が実現される。また、エネルギー保存量の目標値は、上述した最低充足度を下回らない範囲で、過渡的な保存量の変動を許容する。
【００９０】
次に、保存量変換部６６の具体的な処理内容を図１０のフローチャートに基づいて説明する。この図１０のフローチャートに示す処理も、図９のフローチャートと同様の制御周期毎に繰り返し実行される。
【００９１】
まず、ステップＳ６００において、情報インフラ２の車載装備制約情報提供部５５から、エネルギー保存可能な車載装備に関する情報を取得する。この車載装備に関する情報には、少なくとも車両に搭載された各バッテリについて、それぞれの電池容量、充放電可能なＳＯＣ範囲を示す情報が含まれている。なお、車載装備に関する情報は、情報インフラ２ではなく、ドメイン制御部（マスタパワートレインドメイン制御部１２）から取得しても良い。
【００９２】
続くステップＳ６１０では、エネルギー保存サービス６３が算出したエネルギー保存量を取得する。そして、ステップＳ６２０において、取得されたエネルギー保存量を車載装備（各バッテリ）での保存量目標値に変換する。この変換処理について、図１１のフローチャートを参照して詳細に説明する。
【００９３】
まず、ステップＳ７００において、高圧バッテリ及び低圧バッテリの、それぞれのＳＯＣ、ＳＯＨを取得する。各バッテリのＳＯＣ、ＳＯＨは、情報インフラ２から取得しても良いし、マスタパワートレインドメイン制御部１２のＥＬＣ７４から取得しても良い。続くステップＳ７１０において、取得した各バッテリのＳＯＣ、ＳＯＨ、充放電可能なＳＯＣ範囲などに基づいて、各バッテリの最大充電量を算出する。
【００９４】
ステップＳ７２０では、各バッテリの最大充電量に基づいて、取得されたエネルギー保存量に対応する電力を各バッテリに充電可能であるか否かを判定する。この判定処理において、エネルギー保存量に対応する電力を充電可能と判定すると、ステップＳ７３０に進んで、ＥＬＣ７４に指示する、各バッテリに充電する電力量の指令値を算出する。すなわち、保存量変換部６６により、エネルギー保存量は、各バッテリに充電される電力量に変換される。この場合、高圧バッテリに加えて、低圧バッテリにも充電する場合には、エネルギー保存量は、各バッテリの充電量により分担されることになる。そのため、各バッテリにて分担されるべき分担エネルギー保存量がそれぞれ定められ、それぞれの分担エネルギー保存量が、それぞれのバッテリにおける充電量の目標値に変換される。
【００９５】
なお、発電機及び回生ブレーキにより生成された電気エネルギーは、一旦、高圧バッテリに充電される。低圧バッテリへも充電する場合には、ＥＬＣ７４はＤＣＤＣコンバータを作動させて、所望の電力を低圧バッテリに充電させる。このように、本実施形態では、低圧バッテリへの充電は、高圧バッテリ及びＤＣＤＣコンバータを経由して行われる。ただし、車両が、低圧バッテリに充電可能な電気エネルギーを生成する車載装備を備えている場合には、直接、低圧バッテリへ充電すれば良い。
【００９６】
ステップＳ７２０の判定処理において、エネルギー保存量に対応する電力を各バッテリに充電することはできないと判定した場合には、ステップＳ７４０の処理に進み、各バッテリに充電可能な最大電力に対応する指令値を算出する。この場合、各バッテリは満充電状態となり、車両の各車載装備のエネルギー需要に対応することが可能な状態になる。
【００９７】
上述した処理により、エネルギー保存量が、車載装備での保存量目標値（各バッテリの充電量の指令値）に変換されると、図１０のフローチャートのステップＳ６３０の処理に進み、算出した保存量目標値を、対応する制御部（ＥＬＣ７４）に出力する。
【００９８】
次に、エネルギー配分サービス６４が実行する処理の詳細について、図１２のフローチャートに基づいて説明する。この図１２のフローチャートに示す処理は、所定の制御周期毎に繰り返し実行される。
【００９９】
まず、ステップＳ８００において、エネルギー収支サービス６１により作成されたエネルギー配分計画を読み込む。続くステップＳ８１０において、エネルギーを配分可能な状態であるか否かを判定する。例えば、エリア毎に設けられ、各エリアに配置された車載装備への給電のオン、オフを切り換えるジャンクションボックスに異常が生じている場合などには、指示通りにエネルギーを配分することが不可能であると判定される。ステップＳ８１０の判定処理において、エネルギーを配分可能と判定するとステップＳ８２０の処理に進み、配分不可能と判定するとステップＳ８３０の処理に進む。
【０１００】
ステップＳ８２０では、読み込んだ配分計画に従って、現時点で、各ドメインに配分するエネルギー配分量を算出する。このエネルギーの配分量は、この先紐付けられる各エリアの装備に依存せず、現時点において車両全体として配分することが求められる瞬時的な目標配分量を示している。さらに、エネルギー配分量は、車載装備の挙動が実質的な影響を受けない配分量の最低充足度を示す情報も含んでいる。そして、算出されたエネルギー配分量は、エネルギーインフラ３の配分量変換部６７に出力される。
【０１０１】
一方、ステップＳ８３０では、エネルギーを配分可能なドメイン及びエリアにて、車両の停止や、退避走行などの非常制御を実行するためのエネルギー配分量を算出する。算出されたエネルギー配分量は、エネルギーインフラ３の配分量変換部６７に出力される。例えば、シャシドメインのリヤエリアの車載装備にエネルギーを配分することができない場合、前輪ブレーキが、後輪ブレーキによる制動トルクを補完する制動トルクを発生できるように、シャシドメインのフロントエリアに対するエネルギー配分量を算出する。なお、図４に示すように、マスタシャシドメイン制御部１１は、制御機能として、前後ブレーキの制御を行うＢＲＫＣ（Brake Coordinator）８１、トランスミッションの制御を行うＴＭＣ（Transmission Coordinator）８２、電動パワーステアリングの制御を行うＥＰＳＣ（Electric Power Steering Coordinator）８３、サスペンションの制御を行うＳＵＳＣ（Suspension Coordinator）８４を備えている。
【０１０２】
配分量変換部６７は、各ドメインのそれぞれのエリアに属する車載装備に関する情報に基づいて、各ドメインへのエネルギーの配分量の中から、それぞれのドメイン内の各エリアに振り分けるエリア振り分け量（瞬時振り分け量）を算出する。すなわち、配分量変換部６７は、各ドメインへのエネルギー配分量を、当該ドメインの各エリアへのエリア振り分け量に変換する。このようにして算出された、各ドメインの配分量及び各エリアへの振り分け量は、各ドメイン制御部へ出力される。これにより、異なる時間軸で管理される制御空間を結びつける変換が実現される。なお、各エリアへの振り分け量は、上述した配分量の最低充足度を下回らない範囲で、過渡的な変動を許容する。
【０１０３】
次に、配分量変換部６７の具体的な処理内容を図１３のフローチャートに基づいて説明する。この図１３のフローチャートに示す処理も、図１２のフローチャートと同様の制御周期毎に繰り返し実行される。
【０１０４】
まず、ステップＳ９００において、非常制御が実施される状況であるか否かを判定する。この判定処理において、非常制御を実施する状況ではないと判定するとステップＳ９１０の処理に進み、非常制御を実施する状況であると判定するとステップＳ９３０に進む。
【０１０５】
ステップＳ９１０では、車載装備制約情報提供部５５から、各ドメインのそれぞれのエリアに属する車載装備に関する情報を取得する。そして、ステップＳ９２０において、各ドメインのそれぞれのエリアに属する車載装備に関する情報に基づき、各ドメインへのエネルギーの分配量の中から、それぞれのドメイン内の各エリアに振り分けるエリア振り分け量を算出する。このように、配分量変換部６７は、各ドメインへのエネルギー配分量を、当該ドメインの各エリアへのエリア振り分け量に変換する。
【０１０６】
一方、ステップＳ９３０では、車載装備制約情報提供部５５から、エネルギー配分可能なドメインのそれぞれのエリアに属する車載装備に関する情報を取得する。そして、ステップＳ９４０において、それら車載装備によって実行される非常制御に基づき、各ドメインへのエネルギーの分配量の中から、それぞれのドメイン内の各エリアに振り分けるエリア振り分け量を算出する。
【０１０７】
そして、ステップＳ９５０において、各ドメインの配分量及び各エリアへの振り分け量を、各ドメイン制御部へ出力する。
【０１０８】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、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。
【０１０９】
例えば、上述した実施形態では、エネルギーインフラ３において、エネルギーの生成、保存、及び配分を管理するようにした。しかしながら、例えば、各ドメインがエリアに区画されていない場合、各エリアへの配分を行う必要はないので、エネルギーインフラ３は、エネルギーの生成と保存だけを管理すれば良い。さらに、エネルギーインフラ３は、エネルギーの生成だけを管理するものであっても良い。
【０１１０】
また、上述した実施形態では、エネルギー生成サービス６２、エネルギー保存サービス６３、及びエネルギー配分サービス６４が、それぞれ、エネルギー収支サービス６１によって作成されたエネルギー生成計画、エネルギー保存計画、及びエネルギー配分計画から、瞬時的な目標値を算出した。しかしながら、このようなエネルギー生成サービス６２、エネルギー保存サービス６３、及びエネルギー配分サービス６４の機能を、それぞれ、生成量変換部６５、保存量変換部６６、配分量変換部６７に統合しても良い。この場合、例えば、生成量変換部６５は、エネルギー収支サービス６１からエネルギー生成計画を取得し、瞬時的なエネルギー生成量を算出するとともに、その算出したエネルギー生成量に基づき、エネルギーを生成可能な車載装備に対する制御目標を定める。
【０１１１】
もしくは、エネルギー生成サービス６２、エネルギー保存サービス６３、及びエネルギー配分サービス６４が、それぞれ、情報インフラ２からの情報に基づき、エネルギー生成計画、エネルギー保存計画、及びエネルギー配分計画を作成するようにしても良い。この場合、エネルギー収支サービス６１は、それぞれ作成されたエネルギー生成計画、エネルギー保存計画、及びエネルギー配分計画が整合したものであるか、実行可能なものであるか等の観点から、各計画の調停を図る機能を担うように構成され得る。
【符号の説明】
【０１１２】
１  統合制御部、２  情報インフラ、３  エネルギーインフラ、５１  走行ルート情報出力部、５２  エネルギー生成関連情報提供部、５３  装備使用予測情報出力部、５４  エネルギー需要関連情報提供部、６１  エネルギー収支サービス、６２  エネルギー生成サービス、６３  エネルギー保存サービス、６４  エネルギー配分サービス、６５  生成量変換部、６６  保存量変換部、６７  配分量変換部、１００  車両用制御システム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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