JPH03117652A - パワートレイン制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、パワートレイン制御装置における制御パラメ
ータ調整手段に関する。

（従来技術） 従来のパワートレイン制御装置では、車両の走り感向上
を目的としたスロットル制御において、アクセル開度に
込められた運転者の意志を反映した最適な走り感を実現
すべく、車種、パワープラント別に代表車両を使用して
実験的に求めたゲインマツプを用いて制御を行っていた
。

（発明が解決しようとする課題） しかし、かかる従来の制御では、車両の固体差や経時変
化に対応できないという問題があった。

また、例えば渋滞路や摩擦係数の低い路面においてはア
クセルに対する駆動力ゲインが小さい方か運転者にとっ
て車両の扱いが容易であること等を勘案すると、最適な
走り感を得るためには、車両の走行環境に応じてアクセ
ル開度に対する駆動力ゲインを調整する必要があると考
えられるが、従来の制御では、かかる調整は成されてい
なかった。

従って、本発明の目的は、車両の固体差や経時変化に対
応して、また車両の走行環境に対応して、適切な、車両
の走り感向上を目的としたスロットル制御ができる、パ
ワートレイン制御装置を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 上記課題を解決するために、本発明においては、規範モ
デルを用いてアクセル開度に対する駆動トルクの目標応
答特性を求める手段と、前記規範モデルにより得られた
駆動トルクの目標応答特性に実際の駆動トルクの応答特
性を一致させる手段とを有するパワートレインの制御装
置において、車両の走行環境に応じて規範モデルを変更
する手段を有するパワートレイン制御装置を提供する。

（作用） 本発明にかかるパワートレイン制御装置にあっては、規
範モデルにより得られた駆動トルクの目標応答特性に実
際の駆動トルクの応答特性を一致させるように制御パラ
メータが調整されるので、車両の固体差や経時変化に対
応した適切な制御ができる。また、車両の走行環境に応
じて規範モデルが変更されるので、車両の走行環境に対
応した適切な制御ができる。

（実施例） 以下、添付の図面゛に基づいて、本発明の詳細な説明す
る。

第１図は、本発明の実施例にかかる制御装置を備えたパ
ワートレインの構成を示す。

第１図において、パワートレインｌはエンジン２とトラ
ン〉スミッション３とにより構成されており、トランン
スミッション３から出力される駆動トルクは、プロペラ
シャフト４を介して後車輪５に伝達される。エンジン２
のスロットルバルブ６に取付けられたスロットル開度セ
ンサ７、プロペラシャフト４に取付けられたトルクセン
サ８からスロットル開度信号、駆動トルク信号がそれぞ
れコントロールユニット９に入力されている。また、後
車輪５に取付けられた後車輪速度センサ５ａ、前車輪ｌ
Ｏに取付けられた前車輪速度センサ１０ａから、それぞ
れ後車輪速度信号、前車輪速度信号がコントロールユニ
ット９に入力されている。コントロールユニット９から
は、スロットルバルブ６の駆動モータ６ａにモータ制御
信号が出力される。

コントロールユニット９は、上記各信号を受は入れる入
力インターフェイスと、ＣＰＵとＲＯＭとＲＡＭとから
成るマイクロコンピュータと、出力インターフェイスと
、モータ６ａを駆動する駆動回路とを備えており、ＲＯ
Ｍにはエンジン制御プログラムが、またＲＡＭには制御
を実行するのに必要な各種メモリが設けられている。

第２図に、第１図のコントロールユニット内部の制御プ
ログラムの構造を示す。制御プログラムは、走り感向上
のためのスロットル制御、急加速制御等の従来のパワー
トレイン制御プログラムと、各パワートレイン制御に用
いられる制御パラメータを調整する制御パラメータ調整
プログラムとから成る。

第３図は、第２図の走り感向上スロットル制御のための
制御パラメータ調整プログラムの構成図である。制御パ
ラメータ調整プログラムは、操作対象であるスロットル
開度Ｕをアクセル開度αに対して比例項と微分項とから
成る伝達関数を用いて補償制御するコントローラプログ
ラムＡと、前記スロットル開度Ｕ゛を所定のゲインマツ
プに従って制御するマツプコントロールプログラムＢと
、アクセル開度の状況に応じて前記プログラムＡ、８間
で制御の切り換えを行う制御切換プログラムＣと、規範
モデルプログラムＤと、コントローラプログラムＡの制
御パラメータを調整するためのコントローラパラメータ
調整プログラムＪと、前車輪速度Ｖ、と後車輪速度ＶＲ
とに基づいて走行環境を判別する走行環境判別プログラ
ムＦと、走行環境判別プログラムＦの判別結果に基づい
て規範モデルプログラムＤ中の制御定数を変更する規範
モデル変更プログラムＧとから成る。図中、α、ｙはそ
れぞれ入力、パワートレイン１の出力、より詳細には、
アクセル開度、駆動トルクである。

規範モデルプログラムＤは、入力αの変化に対して、パ
ワートレイン１としての望ましい応答特性、ひいては望
ましい出力ｙを与えるように設定したシミュレーション
プログラムであり、操作対象百をアクセル開度αに対し
て比例項と微分項とから成る伝達関数をもちいて補償制
御するコントローラプログラム人と、操作対象百の変化
に対するパワートレイン１の応答シミュレーションプロ
グラムＨとから成る。パワートレイン応答シミュレーシ
ョンプログラムＨはパワートレイン１を同定したもので
ある。コントローラプログラムＡのパラメータはパワー
トレインｌの応答が遠志性や安定性等において最適とな
るように設定されている。コントローラパラメータ調整
プログラムＪは、入力αの変化に対して規範モデルプロ
グラムＤによるシミュレーションの結果として得られた
パワートレイン出力ｙ、すなわち入力αの変化に対して
パワートレイン１としての望ましい出力ｙと、入力αの
変化に対するパワートレイン１の実際の出力ｙの差ｅに
基づいて、該差ｅの自乗の所定時間内累積値を零に近づ
けるように、換言すればパワートレイン１の実際の出力
ｙを規範モデルプログラムＤの出力ｙに近づけるように
、コントローラプログラムＡの制御パラメータを調整す
るプログラムである。

次に、制御パラメータ調整プログラムのブロック図であ
る第４図に゛基づき、前述の走り感向上スロットル制御
のための制御パラメータ調整プログラムを詳説する。

コントローラプログラムＡは、操作対象Ｕであるスロッ
トル開度をアクセル開度αに対して補償制御するルーチ
ンＷ１を備えている。ルーチンｗ１は比例要素と微分要
素とを有する伝達関数から成る。コントローラプログラ
ムＡ中、ｋ２、ｋｏは一般にＰ、Ｄゲインと呼ばれる制
御パラメータである。

マツプコントロールプログラムＢは、操作対象Ｕである
スロットル開度をアクセル開度αの関数として求めるゲ
インマツプを持っている。

規範モデルプログラムＤは、操作対象百をアクセル開度
αに対して補償制御するコントローラプログラムＡと、
操作対象Ｕの変化に対するパワートレイン１の応答を線
形シミュレートするパワートレイン応答シミュレーショ
ンプログラムＨとから成る。コントローラプログラムＡ
は比例要素と微分要素とを有する伝達関数から成るルー
チンＷ１を備えている。コントローラプログラムＡ中に
、、ｋｏ％は制御パラメータである。前述のごとく、パ
ラメータｋ　ｐ　、ｋｐ　、は、パワートレイン１の応
答が遠志性や安定性等において最適となるように設定さ
れている。パワートレイン応答シミュレーションプログ
ラムＨは、前述のごとくパワートレインｌを同定したも
のであり、スロットル開度石の変化に対するエンジン２
の応答をシミュレートするルーチンｗ２と、エンジント
ルク変化の位相遅れをシミュレートするルーチンｗ３と
、エンジントルクを駆動トルクとしてプロペラシャフト
に伝達するトンランスミッション３中のトルクコンバー
タの応答をシミュレートするルーチンｗ４と、トルクコ
ンバータの位相遅れをシミュレートするルーチンＷ５と
、トンランスミッション３中の変速機のギヤ比、タイヤ
半径等を含めた駆動ゲインをシミュレートするルーチン
Ｗ６とを備えている。エンジンやトルクコンバータの応
答特性を勘案して、ルーチンｗ２とルーチンＷ、とは１
次遅れ要素から成る伝達関数で構成されている。

また、ルーチンｗ３’とルーチンｗ５とは位相遅れを表
現するむだ時間要素から成る伝達関数で、ルーチンｗ６
は比例要素から成る伝達関数で、それぞれ構成されてい
る。パワートレイン応答シミュレーションプログラムＨ
中ｋｇ　、ｋＴ、ｋａ、ａＨｓａ丁、τε、τ７、はそ
れぞれ定数である。

ここで、ルーチンｗ２、ｗ３、ｗ４、ｗ５、ｗ６に用い
られている定数ｋＥ　、ｋＴ　％　ｋＧ　％　ａＥ、ａ
Ｔ、τ８、τ０は、最良の状態に調整されたパワートレ
イン１の応答を与えるように設定されている。換言すれ
ば、パワートレイン応答シミュレーションプログラムＨ
は、最良の状態に調整されたパワートレイン１に同定さ
れている。

コントローラパラメータ調整プログラムＪは、規範モデ
ルプログラムＤの出力ｙと実機パワートレイン１の出力
ｙの差を所定時間（ｔｏ〜１ｏ＋τ）にわたって時間関
数ｅとして求めると共に前記所定時間内のｅの自乗累積
値Ｅを求めるルーチンＷ７と、△Ｅ１△ｋｐ、Δに、す
なわちＥｌに−、ｋｏの前記所定時間（ｔ　ｏ　−ｔ　
ｏ＋τ）とその前の所定時間（ｔｏ−τ〜ｔｏ）との差
を用いて、Ｅが現状よりも小さくなるように制御パラメ
ータ、ｋｐ　、ｋｎを修正するルーチンＷ８とを備えて
いる。ルーチンＷａにおいて、ＣＰ、ＣＤは定数である
。またτ６、τ、は、−旦△Ｅ１△に３、△ｋｏが零に
なると以降ｋｐ　、ｋＤが変化しなくなることに鑑み、
かかる事態を防止するためにｋｐ　、　ｋｏの微小誤差
分として付加した定数である。

走行環境判別プログラムＦは、後車輪速度信号と前車輪
速度信号とに基づいて、後車輪速度ＶＲと前車輪速度Ｖ
、の比が所定値Ｖｓを超えたか否かを判別するように構
成されている。

規範モデル変更プログラムＧは、走行環境判別プログラ
ムＦの判別結果に基づいて、ＶＲ／ＶＦがＶｓを超える
場合、すなわち後輪がスリップを起こしている場合には
、アクセル開度αの変化に対して出力ｙの小さな変化を
もたらすような一組の制御定数、ｋＥｓ、ａＥｓ、τ８
ｓをパワートレイン応答シミュレーションプログラムＨ
に与え、一方、ＶＲ／ＶＦがＶｓ以下の場合、すなわち
後輪がスリップを起こしていない場合には、アクセル開
度αの変化に対して、後輪がスリップを起こしている場
合に比べ大きな出力ｙの変化をもたらすような一組の制
御定数、ｋ　ＥＬＳａ　ＥＬＭ　τ０．をパワートレイ
ン応答シミュレーションプログラムＨに与えるように構
成されている。

制御切換プログラムＣは、所定時間（ｔｏ〜ｔ０＋τ）
内のアクセル開度αの自乗累積値が所定値Ｓを超え且つ
現時点でのアクセル開度αが所定値α、を超える場合に
は、すなわちアクセル踏込量とその変化量が大きく制御
系が非線形となる車両の過渡走行時には、アクセル開度
信号をマツプコントロールプログラムＢに接続し、しか
らざる場合、すなわちアクセル踏込量とその変化量が小
さく制御系が線形とみなし得る車両の定常走行時には、
アクセル開度信号をコントローラプログラムＡに接続す
るように構成されている。

以上のように構成された、本実施例に係る制御パラメー
タ調整プログラムの作動を以下に説明する。

運転者のアクセル操作の下に、車両が走行している場合
を想定する。

この時、先ず切り換え制御プログラムＣによって、車両
の走行状態が判断され、車両が過渡走行状態にある時に
は、アクセル開度信号がマツプコントロールプログラム
已に接続され、所定のマツプに従って、アクセル開度α
に応じたパワートレイン１の制御が行われる。

車両が定常走行状態にある時には、アクセル開度信号が
コントローラプログラムＡに接続される。

コントローラプログラムＡは、アクセル開度αの変化に
対し、スロットル開度Ｕを補償制御して（ルーチンＷ、
）パワートレイン１のスロットル制御を行う。

一方、コントローラプログラムＡによるパワートレイン
１の制御と同時に、規範モデルプログラムＤが作動する
。すなわち、コントローラプログラムＡは、アクセル開
度αの変化に対して、スロットル開度石を補償制御しく
ルーチン１）、制御されたスロットル′開度Ｕに基づい
てパワートレイン応答シミュレーションプログラムＨは
パワートレイン１の応答をシミュレートしくルーチンＷ
２〜Ｗ６）、駆動トルクを算出する。

コントローラパラメータ調整プログラムＪは、規範モデ
ルプログラムＤの出力ｙと実機パワートレイン１の出力
ｙの差を所定時間にわたって時間関数ｅとして求めると
共に前記所定時間内のｅの自乗累積値Ｅを求め（ルーチ
ンｗ７）、前記所定時間とその前の所定時間との間にお
け・るＥの増分を用いて、Ｅが現状よりも小さくなるよ
うに、すなわち、実機パワープラント１の出力ｙが現状
よりも規範モデルプログラムＤの出力Ｖに近づくように
、制御パラメータＫｐ、Ｋｏを修正する（ルーチンｗ、
）。ルーチンＷ、とルーチンｗ３は、Ｅが所定値以下に
なるまで繰り返され、これによって制御パラメータＫＰ
、ＫＤが調整される。

一方、走行環境判別プログラムＦによって、車両の走行
環境が判別され、該判別結果に基づき、規範モデル変更
プログラムＧによって、車両がスリップ状態にある時に
は、アクセル開度αの変化に対し小さな出力ｙ変動、す
なわちトルク変動をもたらすような一組の定数（ＫＥＳ
、ａｓｓｓ　τ。Ｓ）が、規範モデルプログラムＤ中の
パワートレイン応答シミュレーションプログラムＨの制
御定数として選択され、車両がスリップを起こしていな
い時には、アクセル開度αの変化に対しより大きなトル
ク変動をもたらすような他の一組の定数（ＫＥＬ％　ａ
　ＥＬ％　Ｔ　ＥＬ）が、規範モデルプログラムＤ中の
パワートレイン応答シミュレーションプログラムＨの制
御定数として選択される。かかる、規範モデルプログラ
ムＤの出力ｙ変化にともない、実機パワートレインｌの
コントローラプログラムＡの制御パラメータＫｐ、Ｋｏ
も、車両がスリップ状態に有る時には、アクセル開度α
の変化による実機パワートレイン１の駆動トルク変動が
小さくなるように、また車両がスリップ状態にない時に
は、アクセル開度αの変化による実機パワートレイン１
の駆動トルク変動がより大きくなるように、調整される
。

以上の説明から分かるごとく、本実施例に係る制御装置
にあっては、規範モデルプログラムＤによる応答ｙに実
機パワートレイン１の応答ｙを一致させるように、コン
トローラパラメータ調整プログラムＪによって、実機パ
ワートレイン１の制御パラメータ（Ｋｐ　、ＫＤ）が調
整されるので、パワートレインの固体差に応じた適切な
制御パラメータの設定が可能となる。

また、走行環境判別プログラムＦと規範モデル変更プロ
グラムＧとにより規範モデルプログラムＤ中のパワート
レイン応答シミュレーションプログラムＨの制御定数が
修正され、その結果、アクセル開度αの変化に対するパ
ワートレイン１の応答特性が、車両がスリップ状態にあ
る時には低めの感度に、車両がスリップ状態にない時に
は高めの感度に自動調整されるので、摩擦係数の低い路
面ではアクセルに対する駆動力ゲインが小さく、摩擦係
数の大きな路面ではアクセルに対する駆動力ゲインが大
きくなり、路面状況、より広義には車両の走行環境、に
応じた適正な車両の制御が可能となる。

さらに、制御切換プログラムＣにより、アクセルの踏込
み状況に応じて、マツプコントロールプログラムＢとコ
ントローラプログラムＡの選択が行われ、アクセルの踏
込量とその変化量が大きく制御系が非線形となる車両の
過渡走行時には、マツプコントロールプログラムＢによ
り、アクセル開度αとスロットル開度Ｕの関係を与える
所定のマツプに基づいてパワートレイン１の制御が行わ
れ、アクセルの踏込量とその変化量が小さく制御系が線
形とみなしつる車両の定常走行時には、コントローラプ
ログラムＡによる補償制御によりパワートレイン１の制
御が行われるので、車両の走行状況に応じた適正な車両
の制御が可能となる。

以上、本発明の詳細な説明したが、本発明は上記の実施
例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載し
た発明の範囲内で種々改変が可能なことは言うまでもな
い。例えば、上記の実施例では、制御対象の目標応答特
性を求める手段と、制御対象の目標応答特性に制御対象
の実際の応答特性を一致させる手″段等を、規範モデル
プログラム、制御パラメータ調整プログラム等のコンピ
ュータプログラムで構成していたが、これらの手段を他
の機械的な手段を用いて構成してもよい。また、上記実
施例では、車輪のスリップ状況、ひいては路面の摩擦係
数の大小に応じて規範モデル内の定数を変更していたが
、上り坂、下り坂、渋滞の有無等に応じて規範モデルを
変更することも可能である。

（効果） 上述のごとく、本発明に係るパワートレインの制御装置
にあっては、規範モデルにより得られた駆動トルクの目
標応答特性に実際の駆動トルクの応答特性を一致させる
ように制御パラメータが調整されるので、車両の固体差
や経時変化に対応した適切な制御ができる。また、車両
の走行環境に応じて規範モデルが変更されるので、車両
の走行環境に対応した適切な制御ができる。したがって
、本発明により、車両の固体差や経時変化に対応して、
また車両の走行環境に対応して、適切な、車両の走り感
向上を目的としたスロットル制御ができる、パワートレ
イン制御装置を提供される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例にかかる制御装置を備えたエ
ンジンの全体システム図である。 第２図は、第１図のコントロールユニット内部の制御プ
ログラムの構成図である。 第３図は、第２図の制御パラメータ調整プログラムの構
成図である。 第４図は、制御パラメータ調整プログラムのブロック図
である。 １・拳・エンジン、 ９・・−コントロールユニット、 ＡＳＡ’　　・・・コントローラプログラム、Ｂ・・・
マツプコントロールプログラム、Ｃ・・・制御切換プロ
グラム、 Ｄ・・・規範モデルプログラム、 Ｊ・・・コントローラパラメータ調整プログラム、 Ｆ・・・走行環境判別プログラム、 Ｇ・・・規範モデ′ル変更プログラム、Ｈ・・・パワー
トレイン応答シミュレーションプログラム。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 規範モデルを用いてアクセル開度に対する駆動トルクの
   目標応答特性を求める手段と、前記規範モデルにより得
   られた駆動トルクの目標応答特性に実際の駆動トルクの
   応答特性を一致させる手段とを有するパワートレインの
   制御装置において、車両の走行環境に応じて規範モデル
   を変更する手段を有することを特徴とするパワートレイ
   ン制御装置。