JP2007247579A - 車両の運動制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】アクセル操作量から第1の目標加速度を演算する。一方、アクセル操作速度と目標躍度との相関を運転者の意図に応じて可変に設定し、前記相関に基づいて目標躍度を設定する。そして、前記第1の目標加速度に対して前記目標躍度で追従変化する第2の目標加速度を演算し、前記第2の目標加速度を実現すべく内燃機関のスロットル開度を制御する。
【選択図】図3
Description
このため、従来の制御では平均的な要求を満たすことができるとしても、運転者個々の特性や運転環境の違いなどに対応した最適な特性で内燃機関の出力トルクを制御することができず、運転者にとって使い易い特性を得ることができなかった。
図1は、本発明に係る車両の運動制御装置が適用される車両用内燃機関のシステム図である。
図1に示す内燃機関1は、図示省略した自動車に搭載され、前記内燃機関1のクランク軸から取り出される機関発生トルクが、変速機を介して駆動輪に伝達されるようになっている。
内燃機関1の吸入空気量は、前記吸気ダクト3に介装される電制スロットル7によって調整される。
各気筒の吸気ポート部には、燃料噴射弁9がそれぞれ設けられ、各気筒の吸気ポート内に燃料(ガソリン)を噴射する。
但し、燃料噴射弁9が燃焼室10内に直接燃料を噴射する筒内直接噴射式内燃機関であっても良い。
前記点火プラグ15それぞれには、パワートランジスタを内蔵する点火コイル16が直付けされており、前記点火コイル16への通電を制御することで、前記点火プラグ15の点火時期及び点火エネルギーが調整される。
前記排気ダクト13には、排気中の有害成分を浄化するための触媒コンバータ14が介装される。
前記スロットルモータ8、燃料噴射弁9、及び、点火コイル16への通電を制御するパワートランジスタは、マイクロコンピュータを内蔵するエンジンコントロールユニット(ECU)21によって制御される。
前記各種センサとしては、前記電制スロットル7の上流側で内燃機関1の吸入空気流量Qa(質量流量)を検出するエアフローメータ22、前記触媒コンバータ14の上流側で排気中の酸素濃度に基づいて空燃比を検出する空燃比センサ23、内燃機関1の回転速度Ne(rpm)を検出する回転速度センサ24、運転者が操作するアクセルペダル25の踏み込み量(アクセル開度)APOを検出するアクセル開度センサ26、前記スロットルバルブ7aの開度TVO(deg)を検出するスロットルセンサ27、内燃機関1が搭載される車両の走行速度(車速)VSP(km/h)を検出する車速センサ28などが設けられている。
前記エンジンコントロールユニット21は、前記燃料噴射弁9による燃料噴射量を以下のようにして制御する。
まず、エアフローメータ22で検出される吸入空気流量Qaと、回転速度センサ24で検出される機関回転速度Neとから、そのときのシリンダ吸入空気量において目標空燃比の混合気を形成するための基本燃料噴射量Tpを算出する。
そして、前記最終的な燃料噴射量Tiに相当するパルス幅の噴射パルス信号を、各気筒の行程に合わせてそれぞれの燃料噴射弁9に出力する。
また、前記エンジンコントロールユニット21は、前記基本燃料噴射量Tp(機関負荷)及び機関回転速度Neから点火時期(点火進角値)を算出し、該点火時期及び所定の通電時間に基づいて前記点火コイル16に内蔵されたパワートランジスタのオン・オフを制御する。
図2のフローチャートは、前記スロットル開度制御のメインルーチンを示す。
まず、ステップS1では、アクセル開度APOから車両の目標加速度(後述する第2の目標加速度Atg2)を演算する。
ステップS3では、前記目標タイヤトルク、減速比、駆動軸・エンジンのフリクション、駆動軸・エンジンの慣性モーメント、補機負荷などから、前記目標タイヤトルクを得るための目標エンジントルクを演算する。
ステップS5では、前記目標平均有効圧とするために必要な吸入空気量を得るための目標吸気圧力を演算する。
尚、前記ステップS4を省略し、目標エンジントルクから直接的に目標吸気圧力を求めることができる。
ステップS7では、前記目標スロットル通過吸気流量とするための目標スロットル開口面積を、前記目標吸気圧力或いは吸気圧の検出値、大気圧等から演算する。
ステップS8では、予め記憶されているスロットル開口面積とスロットル開度との相関から、前記目標スロットル開口面積に対応する目標スロットル開度を演算する。
上記ステップS9でのスロットルバルブ開度の制御によって、ステップS1で設定された目標加速度(第2の目標加速度Atg2)が実現される。
ステップS11では、アクセル開度センサ26で検出されたアクセル開度APO(deg)を入力する。
ここで、アクセルペダル25が、運転者が車両の運動を制御すべく操作する操作部材に相当し、前記アクセル開度APOが、前記操作部材の操作量に相当し、アクセル開度センサ26が操作量検出手段に相当する。
前記第1の目標加速度Atg1は、図4に示すように、予め記憶されたアクセル開度APO(アクセル操作量)と加速度との相関から求められる。
尚、前記第1の目標加速度Atg1は、アクセル開度APOとトルクとの特性から演算することもでき、また、アクセル開度APOとエンジン回転速度或いは車速から、第1の目標加速度Atg1を演算させることもできる。
ステップS14では、前記アクセル開度APOの今回値と前回値との差(アクセル開度APOの時間微分値)から、アクセル操作速度dAPO(deg/s)を演算する(操作速度演算手段)。
本実施形態においては、アクセル操作速度dAPOと目標躍度Jtgとの相関は、数1に示されるような指数関数で表される。
そして、最終的には、運転者の意図が反映された相関に基づいて、そのときのアクセル操作速度dAPOに対応する目標躍度Jtgを求めるようにしてある。
前記係数nの選択は、例えば、図5に示すように、ステアリング101にプラスボタン102及びマイナスボタン103を設け、これらのボタン102,103の操作に基づく変更指示信号(アップ指示信号,ダウン指示信号)を前記エンジンコントロールユニット(ECU)21に読み込ませて行われる。
上記のボタン102,103の操作に基づく係数nの選択においては、予め定めた最大値及び最小値の間で係数nが可変設定できるようにする。
尚、係数nの選択は、1つのボタン又はスイッチが操作される毎(変更指示信号の入力毎)に、例えば0→1→2→1→0→1・・・や0→1→2→0→1→2→0・・・のように、係数nを予め設定された可変範囲内でループ的に順繰りに変化させるようにできる。
また、快適モード、一般モード、熟練モードなど複数のモードを設定して、このモード別に予め係数nを記憶しておき、運転者がモード選択スイッチで選択したモードに対応する係数nを選択させることができる(図6参照)。
前記運転者個々の特性としては、年齢・性別や、免許履歴・運転資格、更には、過去の運転におけるギヤシフト・アクセル操作速度の傾向などを含めることができ、車両の走行環境としては、走行地域、制限速度、混雑状況、路面勾配、天候(気温・降雨・積雪)、更には、乗員数や時間帯などを含めることができる。
但し、アクセル操作速度dAPOから目標躍度Jtgを求める式を前記数1に限定するものではなく、また、アクセル操作速度dAPOと目標躍度Jtgとの相関を記憶するマップを複数記憶し、そのうち目標躍度Jtgの演算に用いるマップを選択する構成とすることができる。
従って、アクセル操作速度dAPOに対して、目標躍度Jtg(m/s3)が数1の関数に基づいて一義的に決定されることになり、この目標躍度Jtg(m/s3)に基づいて車両の加速度を制御することで、運転条件によらずに加速フィーリングが安定し、運転者の扱い易い操作特性とすることができる。
更に、数1に示される係数nを変更することで、アクセル操作速度dAPOと目標躍度Jtg(m/s3)との相関を変更させる場合、人間が差を感じる程度の感度Sを設定し、この感度(係数)Sをn乗して係数H,C,dACCの基準値に乗じることで、係数nを0→1→2(或いは0→−1→−2)と変えるだけで、人間のフィーリングに対して適切なステップでアクセル操作速度dAPOと目標躍度Jtgとの相関を切り替えることができる。
ステップS17では、前記第1の目標躍度Jtg1、前記目標躍度Jtg、前記第1の目標加速度Atg1、後述する第2の目標加速度Atg2の前回値Atg2zに基づいて、運動制御の最終的な目標値としての第2の目標加速度Atg2を演算する(第2の目標加速度演算手段)。
ここで、前記ステップS17における、前記第1の目標躍度Jtg1,前記目標躍度Jtg,前記第1の目標加速度Atg1,第2の目標加速度Atg2の前回値Atg2zに基づく、第2の目標加速度Atg2の演算処理を、図7のフローチャートに従ってより詳細に説明する。
そして、Jtg1≧Jtgであるとすると、図8に示すように、第1の目標躍度Jtg1に従って目標加速度を変化させる場合に比べて、目標躍度Jtgに従って目標加速度を変化させる場合には、同じ加速度に到達するのに余分な過渡運転時間Δtを要することになり、これを本願では、過渡運転の延長時間として演算するものである。
尚、車両の加速度を制御する場合には、Δt≧0或いはJtg1≧Jtgとなるように制限を加えるようにしても良く、ΔTが所定値(0又はdt)以下にならないようにしても良い。
ステップS103では、前記第1の目標加速度Atg1と第2の目標加速度Atg2の前回値Atg2zとの偏差(加速度偏差)ΔAtgを演算する。
そこで、ステップS105では、前記第3の目標躍度Jtg2を積分することで、第2の目標加速度Atg2を演算する。
また、アクセル操作量APOと第1の目標加速度Atg1との相関とは個別に、アクセル操作速度dAPOと目標躍度Jtgとの相関を運転者の意図に応じて可変に設定し、アクセル操作速度dAPOから目標躍度Jtgを演算する。
尚、本実施形態では、前記第2の目標加速度Atg2を実現するために内燃機関のスロットル開度を制御したが、第2の目標加速度Atg2を実現するための手段をスロットル開度制御(吸気量制御)に限定するものでなく、ディーゼルエンジンであれば、燃料量の制御によって第2の目標加速度Atg2を実現させることができ、内燃機関の発生トルクを制御する手段としては公知の種々の手段を適用できる。
即ち、力学的な作用・反作用を発揮するものであって、例えば発動機や発電機、摩擦力を用いたブレーキやクラッチを制御対象とすることができ、更に、発動機として、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンと各種トランスミッションとの組み合わせ、ハイブリッド車やモータのみを備えた電気自動車や燃料電池車であっても良い。
また、目標躍度Jtgに応じた第2の目標加速度Atg2に基づく制御をキャンセルし、アクセル操作量APOに応じた第1の目標加速度Atg1に基づいて車両の運動を制御させる制御モードの選択スイッチを設けるようにすることができる。
Claims (13)
- 運転者が車両の運動を制御すべく操作する操作部材の操作量を検出する操作量検出手段と、
前記操作量の変化速度を演算する操作速度演算手段と、
前記操作量の変化速度と目標躍度との相関を可変に設定する相関可変手段と、
前記相関可変手段で可変に設定される前記相関に基づいて前記操作量の変化速度に対応する目標躍度を演算する目標躍度演算手段と、
を含んで構成されたことを特徴とする車両の運動制御装置。 - 前記相関可変手段で可変に設定される相関が、指数関数で示されることを特徴とする請求項1記載の車両の運動制御装置。
- 前記相関可変手段が、前記指数関数の係数を変化させることで、前記操作量の変化速度と目標躍度との相関を可変に設定することを特徴とする請求項2記載の車両の運動制御装置。
- 前記相関可変手段が、車両の搭乗者の意図に応じて前記操作量の変化速度と目標躍度との相関を可変に設定することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載の車両の運動制御装置。
- 前記相関可変手段が、車両の搭乗者による変更指示信号に基づいて前記操作量の変化速度と目標躍度との相関を可変に設定することを特徴とする請求項4記載の車両の運動制御装置。
- 前記相関可変手段が、前記係数S及び/又は係数n、或いは、Snを、車両の搭乗者による変更指示信号に基づいて可変に設定することを特徴とする請求項7記載の車両の運動制御装置。
- 前記相関可変手段が、前記係数S及び/又は係数n、或いは、Snを、車両の搭乗者による変更指示信号に基づいて前記係数H,C,dACC毎にそれぞれ独立して可変に設定することを特徴とする請求項8記載の車両の運動制御装置。
- 前記変更指示信号が、前記係数nのアップを指示する信号とダウンを指示する信号とに分けられることを特徴とする請求項8又は9記載の車両の運動制御装置。
- 前記相関可変手段が、前記変更指示信号の入力毎に、前記係数nをループ的に順繰りに切り替えることを特徴とする請求項8又は9記載の車両の運動制御装置。
- 前記目標躍度に基づいて車両の運動を制御する制御手段を設けたことを特徴とする請求項1〜11のいずれか1つに記載の車両の運動制御装置。
- 前記制御手段が、
前記操作量から第1の目標加速度を演算する第1の目標加速度演算手段と、
前記目標躍度で前記第1の目標加速度に追従する第2の目標加速度を演算する第2の目標加速度演算手段と、
前記第2の目標加速度に基づいて車両の運動を制御する加速度制御手段と、
を含むことを特徴とする請求項12記載の車両の運動制御装置。
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