JP2006232167A - Resistance estimation device of vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両の抵抗推定装置に関し、特に、過渡時の車両の走行抵抗を推定する抵抗推定装置に関する。 The present invention relates to a vehicle resistance estimation device, and more particularly to a resistance estimation device that estimates a running resistance of a vehicle during a transition.
車両の走行する際には、空気抵抗や勾配抵抗など様々な走行抵抗が車両に作用する。走行中の車両に作用する走行抵抗を推定する技術として、たとえば、特開平6−270714号公報(特許文献1)は、イニシャライズ出力を確実に実行して、目標スロットルバルブ開度まで短時間で到達可能とし、かつ、車速のアンダーシュートを回避する定速走行制御装置を開示する。この定速走行制御装置は、現在のエンジントルクと現在の車両の加速度から走行抵抗値を推定し、現在の車速と目標車速との速度誤差と、走行抵抗値とに基づいて目標スロットルバルブ開度を決定し、負圧式スロットルアクチュエータのスロットルバルブ開度を目標スロットルバルブ開度にフィードバック制御することにより、定速走行制御を行う。定速走行制御装置は、定速走行制御開始時に、負圧式スロットルアクチュエータのダイアフラム内の負圧が目標スロットルバルブ開度に対応した所定の負圧に達するまでのアクチュエータ応答無駄時間に応じたイニシャライズ出力時間を演算するイニシャライズ出力時間演算手段と、イニシャライズ出力時間が経過するまでスロットルバルブ開度のフィードバック制御を禁止するフィードバック禁止手段とを備える。 When the vehicle travels, various traveling resistances such as air resistance and gradient resistance act on the vehicle. As a technique for estimating the running resistance acting on a running vehicle, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 6-270714 (Patent Document 1) reliably executes an initialization output and reaches a target throttle valve opening in a short time. Disclosed is a constant-speed traveling control device that enables and avoids undershoot of vehicle speed. This constant speed travel control device estimates a travel resistance value from the current engine torque and the current vehicle acceleration, and based on the speed error between the current vehicle speed and the target vehicle speed and the travel resistance value, the target throttle valve opening degree Is determined, and the throttle valve opening degree of the negative pressure type throttle actuator is feedback-controlled to the target throttle valve opening degree to perform constant speed running control. The constant speed traveling control device initializes output corresponding to the actuator response dead time until the negative pressure in the diaphragm of the negative pressure type throttle actuator reaches a predetermined negative pressure corresponding to the target throttle valve opening at the start of constant speed traveling control. Initialization output time calculation means for calculating time, and feedback inhibition means for prohibiting feedback control of the throttle valve opening until the initialization output time elapses.
特許文献1に開示された定速走行制御装置によると、目標スロットルバルブ開度まで短時間で到達可能とし、かつ、車速のアンダーシュートを回避することができる。
ところで、走行抵抗は、車両が定速で走行している場合に、車両が車速を維持するための車両の駆動力を算出することにより推定することができる。しかしながら、車両が加速あるいは減速する場合のような車両の過渡時において走行抵抗を推定できないという問題がある。走行抵抗は、クルーズコントロールや車両の姿勢制御等に利用されることが考えられるが、過渡時における走行抵抗が推定できないと、適切な制御行なえないという問題がある。 Incidentally, the traveling resistance can be estimated by calculating the driving force of the vehicle for maintaining the vehicle speed when the vehicle is traveling at a constant speed. However, there is a problem that the running resistance cannot be estimated at the time of the vehicle transition such as when the vehicle is accelerated or decelerated. Although it is conceivable that the running resistance is used for cruise control, vehicle attitude control, and the like, there is a problem that proper control cannot be performed unless the running resistance during transition can be estimated.
特許文献1において開示された定速走行制御装置においては、エンジンのトルクと車両重量と加速度とから走行抵抗を推定するものであるが、エンジンの慣性系で消費されるトルクについて考慮されていないため、車両の過渡時の走行抵抗を精度よく推定することはできない。
In the constant speed traveling control device disclosed in
本発明は、上述した課題を解決するためのなされたものであって、その目的は、車両の過渡時においても、走行抵抗を推定できる抵抗推定装置を提供することである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a resistance estimation device that can estimate a running resistance even when a vehicle is in transition.
第1の発明に係る抵抗推定装置は、車両の走行抵抗を推定する抵抗推定装置である。抵抗推定装置は、車両に搭載されたエンジンの回転数を検知するための手段と、検知された回転数とエンジンの出力軸における慣性モーメントとに基づいて、駆動輪における第1の駆動力を算出するための算出手段と、車輪の回転数を検知するための手段と、検知された回転数と駆動輪における車両の慣性モーメントとに基づいて、駆動輪における第2の駆動力を算出するための手段と、第1の駆動力と第2の駆動力との差に基づいて、走行抵抗を推定するための推定手段とを含む。 A resistance estimation device according to a first invention is a resistance estimation device that estimates a running resistance of a vehicle. The resistance estimation device calculates a first driving force in the driving wheel based on a means for detecting the rotational speed of the engine mounted on the vehicle, and the detected rotational speed and the moment of inertia in the output shaft of the engine. For calculating the second driving force in the drive wheel based on the detected rotation speed and the inertia moment of the vehicle in the drive wheel And means for estimating the running resistance based on the difference between the first driving force and the second driving force.
第1の発明によると、推定手段は、エンジンの回転数と出力軸における慣性モーメントとに基づいて算出される駆動輪における第1の駆動力と、車輪の回転数と駆動輪における車両の慣性モーメントとに基づいて算出される第2の駆動力との差に基づいて、走行抵抗を推定する。車輪の回転数と駆動輪における車両の慣性モーメントとに基づいて算出される第2の駆動力は、車両の走行中の実質的な駆動力を示す。一方、エンジンの回転数と出力軸における慣性モーメントとから算出される第1の駆動力は、エンジンから出力されるトルクが動力伝達経路を伝達して、駆動輪において発現すると想定される駆動力を示す。したがって、第1の駆動力と第2の駆動力との差が車両の走行抵抗に対応する。第1の駆動力および第2の駆動力は、エンジンあるいは車両の慣性モーメントに基づいて、算出するため、定速走行時ばかりでなく、車両の加速時や減速時等を含む過渡時においても、走行抵抗を算出することができる。したがって、車両の過渡時においても、走行抵抗を推定できる抵抗推定装置を提供することができる。 According to the first invention, the estimating means includes the first driving force in the driving wheel calculated based on the engine speed and the moment of inertia in the output shaft, the wheel speed and the inertia moment of the vehicle in the driving wheel. Based on the difference from the second driving force calculated based on the driving resistance, the running resistance is estimated. The second driving force calculated based on the rotational speed of the wheel and the inertia moment of the vehicle in the driving wheel indicates a substantial driving force during the traveling of the vehicle. On the other hand, the first driving force calculated from the rotational speed of the engine and the moment of inertia in the output shaft is the driving force that is assumed to be expressed in the drive wheels by the torque output from the engine being transmitted through the power transmission path. Show. Therefore, the difference between the first driving force and the second driving force corresponds to the running resistance of the vehicle. Since the first driving force and the second driving force are calculated based on the moment of inertia of the engine or the vehicle, not only at the time of constant speed traveling, but also at the time of transition including acceleration or deceleration of the vehicle, The running resistance can be calculated. Therefore, it is possible to provide a resistance estimation device that can estimate the running resistance even when the vehicle is in transition.
第2の発明に係る抵抗推定装置においては、第1の発明の構成に加えて、算出手段は、検知された回転数とエンジンの慣性モーメントとに基づいて、エンジンの出力軸トルクを算出するための手段と、出力軸トルクと出力軸から駆動輪までの動力伝達経路における減速比とに基づいて、駆動輪の第1の駆動力を算出するための手段とを含む。 In the resistance estimation device according to the second invention, in addition to the configuration of the first invention, the calculating means calculates the output shaft torque of the engine based on the detected rotational speed and the moment of inertia of the engine. And means for calculating the first driving force of the driving wheel based on the output shaft torque and the reduction ratio in the power transmission path from the output shaft to the driving wheel.
第2の発明によると、算出手段は、検知されたエンジンの回転数と慣性モーメントとに基づいて、エンジンの出力軸トルクを算出する。すなわち、検知されたエンジンの回転数に基づくエンジンの回転数の変化量すなわち、出力軸の角加速度と、エンジンの慣性モーメントとに基づいて、出力軸を回転させるのに消費されるトルクを算出できる。したがって、エンジンの回転数に対応するエンジンの出力軸トルクと、エンジンの作動に伴なう損失(たとえば、フリクションロスやポンピングロス)と、エンジンの慣性モーメントにより消費されるトルクとに基づいて、エンジンの出力軸から出力される実質的なトルクを算出することができる。算出された出力軸トルクと、出力軸から駆動輪までの動力伝達経路における減速比とに基づいて、駆動輪において発現すると想定される第1の駆動力を算出することができる。 According to the second invention, the calculation means calculates the output shaft torque of the engine based on the detected engine speed and moment of inertia. That is, the torque consumed to rotate the output shaft can be calculated based on the amount of change in the engine speed based on the detected engine speed, that is, the angular acceleration of the output shaft and the inertia moment of the engine. . Therefore, based on the engine output shaft torque corresponding to the engine speed, the loss associated with the operation of the engine (for example, friction loss and pumping loss), and the torque consumed by the moment of inertia of the engine, The substantial torque output from the output shaft can be calculated. Based on the calculated output shaft torque and the reduction ratio in the power transmission path from the output shaft to the drive wheels, it is possible to calculate the first drive force that is assumed to be generated in the drive wheels.
第3の発明に係る抵抗推定装置においては、第1の発明の構成に加えて、車両には、トルクコンバータと変速機構とを含む自動変速機が搭載される。算出手段は、トルクコンバータがロックアップ状態でない場合において、検知された回転数とエンジンの慣性モーメントとに基づいて、エンジンの出力軸トルクを算出するための手段と、エンジンの出力軸トルクとトルクコンバータのトルク比とに基づいて、自動変速機の出力軸トルクを算出するための手段と、自動変速機の出力軸トルクと自動変速機から駆動輪までの動力伝達経路における減速比とに基づいて、駆動輪の第1の駆動力を算出するための手段とを含む。 In the resistance estimation device according to the third invention, in addition to the configuration of the first invention, an automatic transmission including a torque converter and a transmission mechanism is mounted on the vehicle. The calculating means includes means for calculating the output shaft torque of the engine based on the detected rotational speed and the moment of inertia of the engine when the torque converter is not in the lock-up state, and the output shaft torque of the engine and the torque converter. Based on the torque ratio of the automatic transmission, based on the means for calculating the output shaft torque of the automatic transmission, the output shaft torque of the automatic transmission and the reduction ratio in the power transmission path from the automatic transmission to the drive wheels, Means for calculating a first driving force of the driving wheel.
第3の発明によると、算出手段は、検知されたエンジンの回転数と慣性モーメントとに基づいて、エンジンの出力軸トルクを算出する。検知されたエンジンの回転数に基づくエンジンの回転数の変化量、すなわち、角加速度と、エンジンの慣性モーメントとにより、出力軸を回転させる際に消費される消費トルクを算出することができる。したがって、エンジンの回転数に対応するエンジンの軸トルクと、エンジンの作動に伴なう損失(たとえば、フリクションロスやポンピングロス)と、エンジンの慣性モーメントにより消費されるトルクとに基づいて、エンジンの出力軸から出力される実質的な出力軸トルクを算出することができる。また、自動変速機が搭載される車両においては、自動変速機に含まれるトルクコンバータがロックアップ状態でない場合に、トルクコンバータの入力軸に入力されたトルクとトルクコンバータの出力軸から出力されたトルクとのトルク比は、入力軸と出力軸との速度比に対応する。そのため、トルクコンバータがロックアップ状態でないと、エンジンの出力軸とトルクコンバータのトルク比とに基づいて、トルクコンバータの出力軸から出力されるトルクを算出することができる。したがって、トルクコンバータの出力軸から出力されるトルクと、変速機構から駆動輪までの動力伝達経路における減速比とに基づいて、駆動輪において発現すると想定される第1の駆動力を算出することができる。 According to the third invention, the calculating means calculates the output shaft torque of the engine based on the detected engine speed and moment of inertia. Based on the amount of change in the engine speed based on the detected engine speed, that is, the angular acceleration and the moment of inertia of the engine, it is possible to calculate the consumption torque consumed when the output shaft is rotated. Therefore, based on the engine shaft torque corresponding to the engine speed, the loss associated with the operation of the engine (for example, friction loss and pumping loss), and the torque consumed by the moment of inertia of the engine, The substantial output shaft torque output from the output shaft can be calculated. Further, in a vehicle equipped with an automatic transmission, when the torque converter included in the automatic transmission is not in the lock-up state, the torque input to the input shaft of the torque converter and the torque output from the output shaft of the torque converter The torque ratio corresponds to the speed ratio between the input shaft and the output shaft. Therefore, if the torque converter is not in the lock-up state, the torque output from the output shaft of the torque converter can be calculated based on the output shaft of the engine and the torque ratio of the torque converter. Therefore, it is possible to calculate the first driving force that is assumed to be generated in the drive wheels based on the torque output from the output shaft of the torque converter and the reduction ratio in the power transmission path from the speed change mechanism to the drive wheels. it can.
第4の発明に係る抵抗推定装置においては、第1〜3のいずれかの発明の構成に加えて、車両には、制動装置が搭載される。推定手段は、制動装置が作動していないときに、走行抵抗を推定するための手段を含む。 In the resistance estimation device according to the fourth invention, in addition to the configuration of any one of the first to third inventions, a braking device is mounted on the vehicle. The estimating means includes means for estimating the running resistance when the braking device is not operating.
第4の発明によると、車両に搭載された制動装置が作動すると、走行抵抗を算出したときに、算出された走行抵抗には、制動装置において発現する制動力が含まれる。そのため、制動装置が作動していないときに、制動力を除いた走行抵抗を推定することにより、精度よく走行抵抗を推定することができる。 According to the fourth aspect of the invention, when the braking device mounted on the vehicle is activated, the calculated running resistance includes the braking force that is generated in the braking device when the running resistance is calculated. Therefore, when the braking device is not operating, the running resistance can be estimated with high accuracy by estimating the running resistance excluding the braking force.
第5の発明に係る抵抗推定装置は、第1〜4のいずれかの発明の構成に加えて、車両の速度を検知するための手段をさらに含む。推定手段は、車両の速度の変化量が予め定められた変化量以下であるときに、走行抵抗を推定するための手段を含む。 The resistance estimation device according to the fifth aspect of the invention further includes means for detecting the speed of the vehicle in addition to the configuration of any one of the first to fourth aspects of the invention. The estimating means includes means for estimating the running resistance when the change amount of the vehicle speed is equal to or less than a predetermined change amount.
第5の発明によると、車両の速度の変化量が予め定められた変化量以下であるとき、すなわち、車両が定速走行するときに、走行抵抗を推定することにより、精度よく走行抵抗を推定することができる。 According to the fifth aspect of the present invention, when the amount of change in the speed of the vehicle is equal to or less than a predetermined amount of change, that is, when the vehicle travels at a constant speed, the running resistance is estimated accurately. can do.
第6の発明に係る抵抗推定装置においては、第1〜5のいずれかの発明の構成に加えて、推定手段は、エンジンへの燃料の供給が停止しているときに、走行抵抗を推定するための手段を含む。 In the resistance estimation device according to the sixth invention, in addition to the configuration of any one of the first to fifth inventions, the estimation means estimates the running resistance when the supply of fuel to the engine is stopped. Means for.
第6の発明によると、エンジンへの燃料の供給が停止しているときにおいては、車両は、駆動力を発現していない状態、すなわち、走行抵抗により減速している状態である。このような場合に、走行抵抗を推定することにより、精度よく走行抵抗を推定することができる。 According to the sixth aspect of the invention, when the fuel supply to the engine is stopped, the vehicle is in a state where no driving force is expressed, that is, a state where the vehicle is decelerated due to running resistance. In such a case, the running resistance can be accurately estimated by estimating the running resistance.
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態に係る車両の抵抗推定装置について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。 Hereinafter, a vehicle resistance estimation apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the same parts are denoted by the same reference numerals. Their names and functions are also the same. Therefore, detailed description thereof will not be repeated.
本実施の形態に係る制御装置を含む車両のパワートレーンについて説明する。本実施の形態に係る車両の制御装置は、図1に示すECU(Electronic Control Unit)1000に
より実行されるプログラムにより実現される。本実施の形態では、自動変速機を、流体継手としてトルクコンバータを備えた、歯車式変速機構を有する自動変速機として説明する。
A vehicle power train including the control device according to the present embodiment will be described. The vehicle control apparatus according to the present embodiment is realized by a program executed by an ECU (Electronic Control Unit) 1000 shown in FIG. In the present embodiment, the automatic transmission is described as an automatic transmission having a gear-type transmission mechanism that includes a torque converter as a fluid coupling.
図1を参照して、本実施の形態に係る制御装置を含む車両のパワートレーンについて説明する。本実施の形態に係る制御装置は、詳しくは、図1に示すECT(Electronic Controlled Automatic Transmission)_ECU1020により実現される。 With reference to FIG. 1, a power train of a vehicle including a control device according to the present embodiment will be described. Specifically, the control device according to the present embodiment is realized by ECT (Electronic Controlled Automatic Transmission) _ECU 1020 shown in FIG.
図1に示すように、この車両のパワートレーンは、エンジン100と、トルクコンバータ200と、自動変速機300と、ECU1000とから構成される。
As shown in FIG. 1, the power train of this vehicle includes an
エンジン100の出力軸は、トルクコンバータ200の入力軸に接続される。エンジン100とトルクコンバータ200とは回転軸により連結されている。したがって、エンジン回転数センサにより検知されるエンジン100の出力軸回転数NE(エンジン回転数NE)とトルクコンバータ200の入力軸回転数(ポンプ回転数)とは同じである。
The output shaft of
トルクコンバータ200は、入力軸と出力軸とを直結状態にするロックアップクラッチと、入力軸側のポンプ羽根車と、出力軸側のタービン羽根車と、ワンウェイクラッチを有しトルク増幅機能を発現するステータとから構成される。トルクコンバータ200と自動変速機300とは、回転軸により接続される。トルクコンバータ200の出力軸回転数NT(タービン回転数NT)は、タービン回転数センサにより検知される。自動変速機300の出力軸回転数NOUTは、出力軸回転数センサにより検知される。
The
このような自動変速機300は、その内部に複数の摩擦要素であるクラッチやブレーキ
を備える。予め定められた作動表に基づいて、摩擦要素であるクラッチ要素(たとえばクラッチC1〜C4)や、ブレーキ要素(たとえばブレーキB1〜B4)、ワンウェイクラッチ要素(たとえばワンウェイクラッチF0〜F3)が、要求された各ギヤ段に対応して、係合および解放されるように油圧回路が制御される。自動変速機300の変速ポジション(シフトポジション)には、パーキング(P)ポジション、後進走行(R)ポジション、ニュートラル(N)、前進走行(D)ポジションがある。
Such an
これらのパワートレーンを制御するECU1000は、エンジン100を制御するエンジンECU1010と、自動変速機300を制御するECT_ECU1020とを含む。
The
ECT_ECU1020には、出力軸回転数センサにて検知された出力軸回転数NOUTを表わす信号が入力される。また、ECT_ECU1020には、エンジンECU1010から、エンジン回転数センサにて検知されたエンジン回転数NEを表わすエンジン回転数信号が入力される。さらに、ECT_ECU1020には、トルクコンバータのタービン回転数センサにて検知されたタービン回転数NTを表わす信号が入力される。
これら回転数センサは、トルクコンバータ200の入力軸、トルクコンバータ200の出力軸および自動変速機300の出力軸に取り付けられた回転検出用ギヤの歯に対向して設けられている。これらの回転数センサは、トルクコンバータ200の入力軸、トルクコンバータ200の出力軸および自動変速機300の出力軸の僅かな回転の検出も可能なセンサであり、たとえば、一般的に半導体式センサと称される磁気抵抗素子を使用したセンサである。
These rotation speed sensors are provided to face the teeth of the rotation detection gear attached to the input shaft of
さらに、ECT_ECU1020は、エンジンECU1010にエンジン制御信号(たとえばスロットル開度信号)を出力し、エンジンECU1010は、そのエンジン制御信号や他の制御信号に基づいてエンジン100を制御する。ECT_ECU1020は、トルクコンバータ200のロックアップクラッチ制御信号を出力する。このロックアップクラッチ制御信号に基づいて、ロックアップクラッチの係合圧が制御される。また、ECT_ECU1020は、自動変速機300にソレノイド制御信号を出力する。このソレノイド制御信号に基づいて、自動変速機300の油圧回路のリニアソレノイドバルブやオンオフソレノイドバルブなどが制御され、所定の変速ギヤ段(たとえば第1速〜第5速)を構成するように、摩擦係合要素が係合および解放されるように制御される。
Further,
また、ECT_ECU1020には、エンジンECU1010を経由して、アクセル開度センサ2100から、運転者により操作されたアクセルペダルの開度を表わす信号が入力される。また、ECU1000は、各種データ(しきい値、変速マップ等)やプログラムが記憶されたメモリを有する。
The
本発明に係る車両の抵抗推定装置は、エンジンECU1010により実現される。本発明は、エンジンECU1010が、エンジン100の回転数とエンジンの出力軸における慣性モーメントとに基づいて算出された駆動輪(図示せず)における駆動力(1)と、車輪速センサ2200により検知された回転数と駆動輪における車両の慣性モーメントとに基づいて算出される駆動輪における駆動力(2)との差を算出して、走行抵抗を推定する点に特徴を有する。
The vehicle resistance estimation apparatus according to the present invention is realized by an
なお、車両の慣性モーメントおよびエンジンの慣性モーメントは、実験的に求めるようしてもよい。たとえば、エンジン100の出力軸における慣性モーメントは、図2(A)に示すような回転数とフリクションロスとの関係と、図2(B)に示すようなエンジン100の回転数の時間変化とに基づいて算出することができる。すなわち、エンジン100の回転数とフリクションロスとの関係は、実験により、NE(1)に対応するR(1)およびNE(2)に対応するR(2)を求めるなどして、図2(A)に示すような関係を導き出すことができる。また、エンジン100を予め定められた回転数NE(3)から燃料の供給を停止させる実験により、図2(B)に示すようなエンジン100の回転数の時間変化を導き出すことができる。エンジンの慣性モーメントは、R(フリクションロス)=I(エンジン100の慣性モーメント)×ΔNE(回転数の変化量)の式により算出できる。したがって、図2(B)に示すように、時間間隔Δt間の回転数の変化量ΔNEを算出して、Δt間の回転数におけるフリクションロスRを図2(A)から導き出して、エンジン100の慣性モーメントを算出することができる。
The inertia moment of the vehicle and the inertia moment of the engine may be obtained experimentally. For example, the moment of inertia at the output shaft of
また、車両の慣性モーメントおよびエンジンの慣性モーメントは、車両およびエンジンを構成する各構成部品の各々の要素情報(たとえば、寸法や重量等)に基づいて近似的に算出するようにしてもよいし、CAE(Computer Aided Engineering)解析により算出するようにしてもよく、車両およびエンジンの慣性モーメントの算出方法については、周知の技術を用いればよく、特に限定されるものではない。好ましくは、自動変速機300が有段式の変速機構を有する場合には、変速段に対応した車両の慣性モーメントを予め算出しておくことが望ましい。たとえば、シフトポジションが1速であるときの車両の発進時と2速であるときの車両の発進時とでは、変速比および動力伝達経路が異なるため、駆動輪における車両の慣性モーメントも異なるためである。自動変速機300が無段式の変速機構を有する場合には、変速比(ギヤ比)と車両の慣性モーメントとの関係を示すマップを予め記憶しておくようにしてもよい。
Further, the inertia moment of the vehicle and the inertia moment of the engine may be approximately calculated based on element information (for example, dimensions and weight) of each component constituting the vehicle and the engine, The calculation may be performed by CAE (Computer Aided Engineering) analysis, and the calculation method of the moment of inertia of the vehicle and the engine may be a known technique and is not particularly limited. Preferably, when the
以下の説明においては、エンジンECU1010のハードウェア(演算回路)により実現される抵抗推定装置について説明するがハードウェアではなく、エンジンECU1010で実行されるプログラム(ソフトウェア)により実現されてもよい。
In the following description, a resistance estimation device realized by hardware (arithmetic circuit) of
以下、図3を参照して、本実施の形態に係る車両の推定装置であるエンジンECU1010が走行抵抗を算出する場合について説明する。
Hereinafter, with reference to FIG. 3, a description will be given of a case where
エンジンECU1010は、軸トルク演算器102を含む。軸トルク演算器102は、図示トルクからポンピングロスおよびエンジン100のフリクションロスを減じた値に対応するエンジン軸トルクを後述するエンジン出力演算器110に出力する。図示トルクとは、軸トルクとエンジン回転数と吸入空気量との関係を示すマップから算出されるトルクを示す。
エンジンECU1010は、乗算器104と、微分器106と、消費トルク演算器108と、エンジン出力演算器110とをさらに含む。乗算器104は、エンジン100から送信される回転数検知信号に対応するエンジン100の回転数に、回転数の単位(rpm)を角速度の単位(rad/sもしくはdeg/s)に換算する係数Kを乗じた値を微分器106に出力する。微分器106は、乗算器104から入力された値を時間微分した値に対応する角加速度を消費トルク演算器108に出力する。消費トルク演算器108は、微分器106から入力された角加速度に、エンジン100の慣性モーメントを乗じた値に対応するエンジンの慣性系による消費トルクをエンジン出力演算器110に出力する。
エンジン出力演算器110は、軸トルク演算器102から入力されたエンジン軸トルクと、消費トルク演算器108から入力されたエンジン100の慣性系による消費トルクとの差をエンジン100の出力トルクとして出力する。
The
エンジンECU1010は、速度比演算器112と、トルク比演算器114とをさらに含む。速度比演算器112には、エンジン100から送信される回転数検知信号に対応するエンジン100の回転数と、トルクコンバータ200のタービン回転数とが入力される。速度比演算器112は、エンジン100の回転数とタービン回転数とに基づいて速度比を算出して、トルク比演算器114に出力する。トルク比演算器114は、速度比演算器112から入力された速度比と、予め記憶された、速度比とトルク比との関係を示すマップとに基づいて、トルク比を算出して、後述するコンバータ出力演算器116に出力する。
エンジンECU1010は、コンバータ出力演算器116と、乗算器118とをさらに含む。コンバータ出力演算器116は、エンジン出力演算器110から入力されたエンジン出力トルクにトルク比演算器114から入力されたトルク比を乗じた値をトルクコンバータの出力トルクとして、乗算器118に出力する。乗算器118は、コンバータ出力演算器116から入力されたトルクコンバータの出力トルクに、車輪軸における出力トルクに換算する係数Aを乗じた値に対応する車輪軸の出力トルクを後述する走行抵抗演算器120に出力する。なお、係数Aは、トルクコンバータ200の出力軸から駆動輪までの動力伝達経路における減速比に基づいて設定される。したがって、係数Aは、自動変速機300の有段式の変速機構を有する場合には、変速段に応じて異なる値が設定される。自動変速機300が無段式の変速機構を有する場合には、タービン回転数と自動変速機300の出力軸回転数との比(変速比)に基づく減速比と、係数Aとの関係を示すマップを予め記憶しておくようにしてもよい。
エンジンECU1010は、乗算器202と、微分器204と、車輪軸トルク演算器206とをさらに含む。乗算器202は、車輪速センサ2200により検知される車輪速度に、車輪速度の単位(rpm)を角速度の単位(rad/sもしくはdeg/s)に換算する係数Kを乗じた値を微分器106に出力する。微分器204は、乗算器200から入力された角速度を時間微分した値、すなわち、角加速度を車輪軸トルク演算器206に出力する。車輪軸トルク演算器206は、微分器204から入力された角加速度に、駆動輪における車両の慣性モーメントを乗じた値に対応する車輪軸トルクを、後述する走行抵抗演算器120に出力する。
エンジンECU1010は、走行抵抗演算器120をさらに含む。走行抵抗演算器120は、乗算器118から入力された車輪軸の出力トルクと、車輪軸トルク演算器206から入力された車輪軸トルクとの差を算出する。走行抵抗演算器120は、算出されたトルクに対応する走行抵抗を出力する。
以上のような構成に基づく、本実施の形態に係る車両の抵抗推定装置であるエンジンECU1010の動作について説明する。
An operation of
車両の加速時において、検知されたエンジン回転数に基づいて、エンジン100の出力軸の角加速度が算出される。算出された角加速度とエンジン100の慣性モーメントとを乗じてエンジンの慣性系の消費トルクが算出される。そのため、図示トルクからエンジン100の作動に伴なうフリクションロスとポンピングロスとを減じて算出されるエンジン軸トルクからさらにエンジンの慣性系の消費トルクを減じることにより、実質的なエンジン100の出力トルクが算出される。
During acceleration of the vehicle, the angular acceleration of the output shaft of
また、エンジン100の出力軸は、トルクコンバータ200の入力軸に接続される。したがって、エンジン100の出力トルクに、エンジン回転数とタービン回転数との速度比に応じて算出されるトルク比を乗じてトルクコンバータ200から出力される出力トルクが算出される。トルクコンバータ200から出力される出力トルクに、自動変速機300から駆動輪までの動力伝達経路における減速比とに基づく係数Aを乗じて、駆動輪における車輪軸の出力トルクが算出される。このとき、自動変速機300の変速段あるいはタービン回転数と自動変速機300の出力軸回転数との比(変速比)に対応した係数Aを用いて、車輪軸の出力トルクが算出される。
Further, the output shaft of
一方、検知された車輪速度に基づいて、車輪軸の角加速度が算出される。算出されたック加速度と駆動輪における車両の慣性モーメントとを乗じて、車輪軸トルクが算出される。このとき、自動変速機300の変速段あるいはタービン回転数と自動変速機300の出力軸回転数との比に対応した車両の慣性モーメントを用いて、車輪軸トルクが算出される。
On the other hand, the angular acceleration of the wheel shaft is calculated based on the detected wheel speed. The wheel shaft torque is calculated by multiplying the calculated cuck acceleration and the inertia moment of the vehicle at the drive wheel. At this time, the wheel shaft torque is calculated by using the inertia moment of the vehicle corresponding to the ratio between the gear position of the
そして、エンジン100の回転数に基づいて車輪軸に発現していると想定される車輪軸の出力トルクと車輪速センサ2200により検知された車輪速度に基づいて駆動輪において発現している車輪軸トルクとの差が走行抵抗に対応する。
Then, the wheel shaft torque expressed in the drive wheel based on the output torque of the wheel shaft assumed to be expressed in the wheel shaft based on the rotation speed of the
また、上述した説明においては、トルクコンバータ200がロックアップ状態でない場合の車両の走行抵抗について説明したが、トルクコンバータ200がロックアップ状態であると、トルクコンバータ200の入力軸の回転数と出力軸の回転数とが同じになる。したがって、トルクコンバータ200におけるトルク比を「1」として計算するようにしてもよいし、あるいは、エンジンECU1010はトルクコンバータ200がロックアップ状態であることを示す信号をECT_ECU1020から受信した場合には、エンジンECU1010は、図4に示すような構成を用いて走行抵抗を算出するようにしてもよい。
In the above description, the vehicle running resistance when the
すなわち、エンジンECU1010は、図3を用いて説明したトルクコンバータ200がロックアップ状態でない場合のエンジンECU1010が走行抵抗を算出する構成と比較して、図4に示すように、速度比演算器112と、トルク比演算器114と、コンバータ出力演算器116とが不要となる。
That is, the
したがって、エンジン出力演算器110は、軸トルク演算器102から入力されたエンジン軸トルクに、消費トルク演算器108から入力されたエンジン100の慣性系の消費トルクを減じた値に対応するエンジン100の出力トルクを乗算器118に出力する。乗算器118は、入力されたエンジン100の出力トルクに、車輪軸における出力トルクに換算する係数Aを乗じた値に対応する車輪軸の出力を走行抵抗演算器120に出力する。図4に示すような構成を用いても、トルクコンバータ200がロックアップ状態である場合における車両の走行抵抗を算出することが可能となる。
Therefore, the
以上のようにして、本実施の形態に係る車両の抵抗推定装置によると、車輪速度と駆動輪における車両の慣性モーメントとに基づいて算出される車輪軸トルクは、車両の走行中の実質的な駆動力を示す。一方、エンジンの回転数と出力軸における慣性モーメントとから算出される車輪軸の出力トルクは、エンジンから出力されるトルクが動力伝達経路を伝達して、駆動輪において発現すると想定される駆動力を示す。したがって、車輪軸の出力トルクと車輪軸トルクとの差が車両の走行抵抗に対応する。車輪軸の出力トルクおよび車輪軸トルクは、エンジンあるいは車両の慣性モーメントに基づいて、算出するため、定速走行時ばかりでなく、車両の加速時や減速時等を含む過渡時においても、走行抵抗を算出することができる。したがって、車両の過渡時においても、走行抵抗を推定できる抵抗推定装置を提供することができる。 As described above, according to the vehicle resistance estimation device according to the present embodiment, the wheel shaft torque calculated based on the wheel speed and the inertia moment of the vehicle in the drive wheel is substantially equal to the vehicle traveling. Indicates driving force. On the other hand, the wheel shaft output torque calculated from the engine speed and the moment of inertia of the output shaft is the torque that is output from the engine through the power transmission path and is assumed to be generated in the drive wheels. Show. Therefore, the difference between the output torque of the wheel shaft and the wheel shaft torque corresponds to the running resistance of the vehicle. Since the wheel shaft output torque and wheel shaft torque are calculated based on the moment of inertia of the engine or vehicle, not only during constant speed travel, but also during transitions such as when the vehicle is accelerating or decelerating, the running resistance Can be calculated. Therefore, it is possible to provide a resistance estimation device that can estimate the running resistance even when the vehicle is in transition.
また、検知されたエンジンの回転数に基づくエンジンの回転数の変化量すなわち、出力軸の角加速度と、エンジンの慣性モーメントとに基づいて、出力軸を回転させる際に消費される消費トルクを算出できる。したがって、エンジンの回転数に対応するエンジンの軸トルクと、エンジンの作動に伴なう損失(たとえば、フリクションロスやポンピングロス)と、エンジンの慣性系により消費される消費トルクとに基づいて、エンジンから出力される実質的な出力トルクを算出することができる。算出された出力軸トルクと、出力軸から駆動輪までの動力伝達経路における減速比とに基づいて、駆動輪において発現すると想定される車輪軸の出力トルクを算出することができる。 Also, the consumption torque consumed when the output shaft is rotated is calculated based on the change amount of the engine rotation speed based on the detected engine rotation speed, that is, the angular acceleration of the output shaft and the inertia moment of the engine. it can. Therefore, based on the engine shaft torque corresponding to the engine speed, the loss associated with the operation of the engine (for example, friction loss and pumping loss), and the consumption torque consumed by the engine inertial system, The substantial output torque output from can be calculated. Based on the calculated output shaft torque and the reduction ratio in the power transmission path from the output shaft to the drive wheel, the output torque of the wheel shaft that is assumed to be developed in the drive wheel can be calculated.
好ましくは、エンジンECUは、車両に搭載される制動装置(図示せず)が作動していないときに、走行抵抗を推定する。車両に搭載された制動装置が作動すると、走行抵抗を推定したときに、推定された走行抵抗には、制動装置において発現する制動力が含まれる。そのため、制動装置が作動していないときに、制動力を除いた走行抵抗を推定することにより、精度よく走行抵抗を推定することができる。 Preferably, the engine ECU estimates the running resistance when a braking device (not shown) mounted on the vehicle is not operating. When the braking device mounted on the vehicle is operated, when the traveling resistance is estimated, the estimated traveling resistance includes a braking force expressed in the braking device. Therefore, when the braking device is not operating, the running resistance can be accurately estimated by estimating the running resistance excluding the braking force.
さらに好ましくは、エンジンECUは、車両の速度の変化量が予め定められた変化量以下であるときに、走行抵抗を推定する。車両の速度の変化量が予め定められた変化量以下であるとき、すなわち、車両が定速で走行しているときに、走行抵抗を推定することにより、精度よく走行抵抗を推定することができる。 More preferably, the engine ECU estimates the running resistance when the change amount of the vehicle speed is equal to or less than a predetermined change amount. When the amount of change in the speed of the vehicle is equal to or less than a predetermined amount of change, that is, when the vehicle is traveling at a constant speed, the traveling resistance can be estimated accurately by estimating the traveling resistance. .
さらに好ましくは、エンジンECUは、エンジンへの燃料の供給が停止しているときに、走行抵抗を推定する。エンジンへの燃料の供給が停止しているときにおいては、車両は、駆動力を発現していない状態、すなわち、走行抵抗により減速している状態である。このような場合に、走行抵抗を推定することにより、精度よく走行抵抗を推定することができる。 More preferably, the engine ECU estimates the running resistance when the fuel supply to the engine is stopped. When the supply of fuel to the engine is stopped, the vehicle is in a state where no driving force is expressed, that is, a state where the vehicle is decelerated due to running resistance. In such a case, the running resistance can be accurately estimated by estimating the running resistance.
したがって、車両の挙動を制御する場合において要求される走行抵抗の精度に応じて、走行抵抗を推定する条件(上述したような精度を向上させる条件、あるいは、推定を実施する時間間隔等)を絞り込むことにより、適用される車両制御に要求される精度の走行抵抗を推定することができる。 Therefore, the conditions for estimating the running resistance (the conditions for improving the accuracy as described above, the time interval for performing the estimation, etc.) are narrowed down according to the accuracy of the running resistance required when controlling the behavior of the vehicle. Thus, it is possible to estimate the running resistance with the accuracy required for the applied vehicle control.
好ましくは、手動変速機が搭載された車両に図4に示すような構成を適用して走行抵抗を算出することが望ましい。手動変速機は、エンジンの出力軸からクラッチを介して変速機構の入力軸に直結される。そのため、エンジンECUが図4に示すような構成を有することにより、手動変速機が搭載された車両についての走行抵抗を推定することができる。 Preferably, it is desirable to calculate the running resistance by applying the configuration shown in FIG. 4 to a vehicle equipped with a manual transmission. The manual transmission is directly connected from the output shaft of the engine to the input shaft of the transmission mechanism via a clutch. Therefore, when the engine ECU has the configuration as shown in FIG. 4, it is possible to estimate the running resistance of the vehicle on which the manual transmission is mounted.
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
100 エンジン、102 軸トルク演算器、104,118,202 乗算器、106,204 微分器、108 消費トルク演算器、110 エンジン出力演算器、112 速度比演算器、114 トルク比演算器、116 コンバータ出力演算器、120 走行抵抗演算器、200 トルクコンバータ、206 車輪軸トルク演算器、300 自動変速機、1000 ECU、1010 エンジンECU、1020 ECT_ECU、2100 アクセル開度センサ、2200 車輪速センサ。 100 engine, 102 shaft torque calculator, 104, 118, 202 multiplier, 106, 204 differentiator, 108 consumption torque calculator, 110 engine output calculator, 112 speed ratio calculator, 114 torque ratio calculator, 116 converter output Calculator, 120 Travel resistance calculator, 200 Torque converter, 206 Wheel shaft torque calculator, 300 Automatic transmission, 1000 ECU, 1010 Engine ECU, 1020 ECT_ECU, 2100 Accelerator opening sensor, 2200 Wheel speed sensor.
Claims (6)
前記車両に搭載されたエンジンの回転数を検知するための手段と、
前記検知された回転数と前記エンジンの出力軸における慣性モーメントとに基づいて、駆動輪における第1の駆動力を算出するための算出手段と、
前記車輪の回転数を検知するための手段と、
前記検知された回転数と前記駆動輪における前記車両の慣性モーメントとに基づいて、前記駆動輪における第2の駆動力を算出するための手段と、
前記第1の駆動力と前記第2の駆動力との差に基づいて、前記走行抵抗を推定するための推定手段とを含む、抵抗推定装置。 A resistance estimation device for estimating a running resistance of a vehicle,
Means for detecting the rotational speed of an engine mounted on the vehicle;
Calculation means for calculating a first driving force in the drive wheel based on the detected rotational speed and the moment of inertia in the output shaft of the engine;
Means for detecting the rotational speed of the wheel;
Means for calculating a second driving force in the driving wheel based on the detected number of revolutions and a moment of inertia of the vehicle in the driving wheel;
A resistance estimation device comprising: an estimation means for estimating the running resistance based on a difference between the first driving force and the second driving force.
前記検知された回転数と前記エンジンの慣性モーメントとに基づいて、前記エンジンの出力軸トルクを算出するための手段と、
前記出力軸トルクと前記出力軸から前記駆動輪までの動力伝達経路における減速比とに基づいて、前記駆動輪の第1の駆動力を算出するための手段とを含む、請求項1に記載の抵抗推定装置。 The calculating means includes
Means for calculating an output shaft torque of the engine based on the detected rotational speed and the moment of inertia of the engine;
The means for calculating the first driving force of the driving wheel based on the output shaft torque and a reduction ratio in a power transmission path from the output shaft to the driving wheel. Resistance estimation device.
前記算出手段は、前記トルクコンバータがロックアップ状態でない場合において、
前記検知された回転数と前記エンジンの慣性モーメントとに基づいて、前記エンジンの出力軸トルクを算出するための手段と、
前記エンジンの出力軸トルクと前記トルクコンバータのトルク比とに基づいて、前記自動変速機の出力軸トルクを算出するための手段と、
前記自動変速機の出力軸トルクと前記自動変速機から前記駆動輪までの動力伝達経路における減速比とに基づいて、前記駆動輪の第1の駆動力を算出するための手段とを含む、請求項1に記載の抵抗推定装置。 The vehicle is equipped with an automatic transmission including a torque converter and a transmission mechanism,
In the case where the torque converter is not in a lock-up state, the calculating means
Means for calculating an output shaft torque of the engine based on the detected rotational speed and the moment of inertia of the engine;
Means for calculating an output shaft torque of the automatic transmission based on an output shaft torque of the engine and a torque ratio of the torque converter;
Means for calculating a first driving force of the drive wheel based on an output shaft torque of the automatic transmission and a reduction ratio in a power transmission path from the automatic transmission to the drive wheel. Item 2. The resistance estimation apparatus according to Item 1.
前記推定手段は、前記制動装置が作動していないときに、前記走行抵抗を推定するための手段を含む、請求項1〜3のいずれかに記載の抵抗推定装置。 The vehicle is equipped with a braking device,
The resistance estimating apparatus according to claim 1, wherein the estimating means includes means for estimating the running resistance when the braking device is not operating.
前記推定手段は、前記車両の速度の変化量が予め定められた変化量以下であるときに、前記走行抵抗を推定するための手段を含む、請求項1〜4のいずれかに記載の抵抗推定装置。 The resistance estimation device further includes means for detecting the speed of the vehicle,
5. The resistance estimation according to claim 1, wherein the estimating means includes means for estimating the running resistance when a change amount of the speed of the vehicle is equal to or less than a predetermined change amount. apparatus.
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