JP2008001131A - Driving force controller for vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、アクセルペダルによる運転者のアクセル操作など車両の運転状態に応じた目標加速度を実現するよう、エンジンの出力制御および自動変速機の変速制御を介して車両の駆動力を制御するための装置に関するものである。 The present invention is for controlling the driving force of a vehicle through output control of an engine and shift control of an automatic transmission so as to realize a target acceleration corresponding to a driving state of the vehicle such as a driver's accelerator operation by an accelerator pedal. It relates to the device.
かかる車両の駆動力制御装置としては、従来、例えば特許文献1に記載されたようなものが知られている。
この文献に記載の駆動力制御装置は、アクセルペダル踏み込み量および実車速から車両の目標加速度を求め、次いで、この目標加速度を達成するための駆動力フィードフォワード制御量を求め、更に、目標加速度を積分して得られた目標車速と実車速との間における車速偏差をなくすための駆動力フィードバック補償量だけ上記の駆動力フィードフォワード制御量を補正して目標駆動力となし、エンジンの出力制御および自動変速機の変速制御により車両の駆動力をこの目標駆動力に一致させるものである。
As such a driving force control device for a vehicle, a device as described in
The driving force control device described in this document obtains the target acceleration of the vehicle from the accelerator pedal depression amount and the actual vehicle speed, then obtains the driving force feedforward control amount for achieving the target acceleration, and further calculates the target acceleration. The above driving force feedforward control amount is corrected by the driving force feedback compensation amount for eliminating the vehicle speed deviation between the target vehicle speed obtained by integration and the actual vehicle speed, so that the target driving force is not obtained, engine output control and The driving force of the vehicle is made to coincide with the target driving force by the shift control of the automatic transmission.
ところで、実際には制御対象が制御指令値に対し所定の応答遅れをもって動作するにもかかわらず、上記の駆動力フィードフォワード制御量を求めるフィードフォワード制御系には、制御上不可避な上記の応答遅れが考慮されておらず、狙い通りの作用効果を達成することができないという問題を有する。 Incidentally, the above-mentioned response delay unavoidable in terms of control is required for the feedforward control system for obtaining the above-mentioned driving force feedforward control amount even though the control target actually operates with a predetermined response delay with respect to the control command value. Is not taken into consideration, and there is a problem that the intended effect cannot be achieved.
かかる応答遅れを考慮する制御技術して従来、特許文献2に記載のようなものが知られている。
この技術は、ブレーキペダル踏力および制動操作直前における減速度から目標減速度を求め、次に、この目標減速度を達成するための制動力フィードフォワード制御量を求め、更に、目標減速度と実減速度との間における減速度偏差をなくすための制動力フィードバック補償量だけ上記の制動力フィードフォワード制御量を補正して目標制動力となし、車両の制動力をこの目標制動力に一致させるものを前提とし、
制動力フィードフォワード制御量を求めるフィードフォワード制御系に、制御対象の応答を規範応答特性(自車両の理想的な応答)に一致させるべく、制御対象の応答モデルGe(s)の逆系{1/ Ge(s)}と、規範応答モデルGre(s)との組み合わせになる伝達関数Ga(s)={Gre(s)/ Ge(s)}を持った位相補償器を設け、
この位相補償器により目標制動力を位相補償した後の要求制動力に車両の制動力が一致するよう制動力制御を行うというものである。
Conventionally, a control technique as described in
In this technology, the target deceleration is obtained from the brake pedal depression force and the deceleration immediately before the braking operation, and then the braking force feedforward control amount for achieving the target deceleration is obtained. Further, the target deceleration and the actual deceleration are obtained. The braking force feedforward control amount is corrected by the braking force feedback compensation amount for eliminating the deceleration deviation between the speed and the target braking force, and the vehicle braking force is matched with this target braking force. Assuming
In order to match the response of the controlled object to the reference response characteristics (ideal response of the host vehicle) in the feedforward control system for determining the braking force feedforward control amount, the inverse system of the response model Ge (s) of the controlled object {1 / Ge (s)} and a phase compensator having a transfer function Ga (s) = {Gre (s) / Ge (s)} that is a combination of the reference response model Gre (s),
The braking force control is performed so that the braking force of the vehicle matches the required braking force after phase compensation of the target braking force by this phase compensator.
かように位相補償を施す場合、制御対象の不可避な応答遅れにもかかわらず、規範応答モデルGre(s)により規定した理想的な応答特性で上記の制動力制御を行うことができ、目標減速度を狙い通りに実現することができる。 When phase compensation is performed in this way, the above braking force control can be performed with the ideal response characteristics defined by the norm response model Gre (s), despite the inevitable response delay of the controlled object, and the target reduction is achieved. Speed can be achieved as intended.
そこで、特許文献1に記載の駆動力制御装置が抱える問題、つまり、制御対象の前記応答遅れに起因して狙い通りの駆動力制御を行い得ないという問題を解消するために、特許文献1に記載の駆動力制御装置に特許文献2に記載の位相補償の技術を適用し、
特許文献1における駆動力フィードフォワード制御量を求めるためのフィードフォワード制御系に、特許文献2に記載の位相補償技術と同様の考え方に基づく位相補償器を設けることが考えられる。
Therefore, in order to solve the problem of the driving force control device described in
It can be considered that a phase compensator based on the same concept as the phase compensation technique described in
この考え方に基づく駆動力制御装置のフィードフォワード制御系は、図15に示すごときものとなる。
つまり、目標加速度演算部において、アクセルペダル踏み込み量(アクセル開度APO)および実車速aVSPから車両の目標加速度tACCを求め、
目標駆動力演算部において、この目標加速度tACCおよび車両重量から、目標加速度tACCを達成するための目標駆動力tF(駆動力フィードフォワード制御量)を求める。
そしてこの目標駆動力tFを、制御対象の応答モデルGe(s)の逆系{1/ Ge(s)}と、規範応答モデルGre(s)との組み合わせになる伝達関数Ga(s)={Gre(s)/ Ge(s)}を持った位相補償器に通して、目標駆動力tFを規範応答(自車両の理想的な応答)で実現するための要求駆動力ffFを求める。
エンジントルク指令値演算部において、要求駆動力ffFおよび実変速比aRATIOからエンジントルク指令値cTEを求め、
目標変速段演算部において、要求駆動力ffFおよび実車速aVSPから自動変速機の目標変速段を求め、
これらエンジントルク指令値cTEおよび目標変速段を実現するよう行われるエンジンの出力制御および自動変速機の変速制御により、車両の駆動力を上記の要求駆動力ffFに一致させる。
That is, in the target acceleration calculation unit, the target acceleration tACC of the vehicle is obtained from the accelerator pedal depression amount (accelerator opening APO) and the actual vehicle speed aVSP,
A target driving force calculation unit obtains a target driving force tF (driving force feedforward control amount) for achieving the target acceleration tACC from the target acceleration tACC and the vehicle weight.
Then, this target driving force tF is converted into a transfer function Ga (s) = {which is a combination of the inverse system {1 / Ge (s)} of the response model Ge (s) to be controlled and the reference response model Gre (s). Through a phase compensator having Gre (s) / Ge (s)}, a required driving force ffF for realizing the target driving force tF with a normative response (ideal response of the host vehicle) is obtained.
In the engine torque command value calculation unit, the engine torque command value cTE is obtained from the required driving force ffF and the actual gear ratio aRATIO,
In the target gear stage calculation unit, the target gear stage of the automatic transmission is obtained from the required driving force ffF and the actual vehicle speed aVSP,
The driving force of the vehicle is made to coincide with the above-mentioned required driving force ffF by engine output control and automatic transmission shift control performed to realize the engine torque command value cTE and the target shift stage.
ところで、特許文献1に記載の駆動力制御装置に、特許文献2に記載の位相補償技術を適用した上記駆動力制御装置の場合、自動変速機の変速段を切り替える変速時において位相補償器が以下のような問題を生じさせる。
By the way, in the case of the above-described driving force control device in which the phase compensation technique described in
図16に示すごとく、瞬時t1にアクセル開度APOをステップ的に増大させたことで、目標駆動力tFがこれに呼応して図示のごとくに急増した場合につき説明するに、
伝達関数Ga(s)={Gre(s)/ Ge(s)}の位相補償器が、目標駆動力tFに対し進み補償を施すものである場合、位相補償器の出力側における要求駆動力ffFは図示のごとく、入力側における目標駆動力tFよりも一時的に大きくなる。
As shown in FIG. 16, when the accelerator opening APO is increased stepwise at the instant t1, the target driving force tF increases in response to this, as shown in the figure.
When the phase compensator of the transfer function Ga (s) = {Gre (s) / Ge (s)} is to compensate for the target driving force tF, the required driving force ffF on the output side of the phase compensator Is temporarily larger than the target driving force tF on the input side, as shown.
ところで、図15のごとく要求駆動力ffFに応じて目標変速段tSHIFTを決定することから、そして、一時的に大きくなった要求駆動力ffFが4速域から3速域を経て2速域に至り、最終的に3速域に落ち着くため、目標変速段tSHIFTが4速から3速を経て2速に至り、最終的に3速となる。
このため、要求駆動力ffFの上記オーバーシュートが短期間のうちに、2度のダウンシフト(4→3、3→2)および1度のアップシフト(2→3)、合計3度の違和感のある変速を生じさせると共に、変速の度に実駆動力aFのA1,A2,A3における変化から明らかなように変速ショックを生じるという懸念がある。
By the way, the target shift speed tSHIFT is determined according to the required driving force ffF as shown in FIG. 15, and the temporarily increased required driving force ffF reaches the second speed range from the fourth speed range through the third speed range. In order to finally settle down to the third speed range, the target gear stage tSHIFT reaches from the fourth speed to the second speed through the third speed and finally becomes the third speed.
For this reason, the overshoot of the required driving force ffF is 2 times downshift (4 → 3, 3 → 2) and 1 time upshift (2 → 3) in a short period of time. There is a concern that a certain speed change will occur and a speed change shock will occur as is apparent from changes in A1, A2 and A3 of the actual driving force aF at every speed change.
本発明は、上記の問題が自動変速機の変速制御指令値である目標変速段を、位相補償器の出力側における要求駆動力に基づき決定するためであるとの認識に基づき、
変速制御指令値については、これを、位相補償前における目標駆動力に基づき決定するようにして、要求駆動力のオーバーシュートによるダウンシフトおよびアップシフトの繰り返し現象が発生することのないようにした車両の駆動力制御装置を提案することを目的とする。
The present invention is based on the recognition that the above-mentioned problem is to determine the target shift stage that is the shift control command value of the automatic transmission based on the required driving force on the output side of the phase compensator.
The shift control command value is determined based on the target driving force before phase compensation, so that repeated downshifts and upshifts due to overshoot of the required driving force do not occur. An object of the present invention is to propose a driving force control apparatus.
この目的のため、本発明による車両の駆動力制御装置は、請求項1に記載のごとく、
車両の運転状態に応じた目標加速度が達成されるよう、エンジンの出力制御および自動変速機の変速制御により車両の駆動力を、前記目標加速度のための目標駆動力となす駆動力制御装置において、
前記目標駆動力に対し位相補償を施して要求駆動力となす位相補償器を設け、
前記エンジン出力制御のための指令値は、該位相補償器の出力側における前記要求駆動力に基づき決定し、前記変速制御のための指令値は、前記位相補償器の入力側における前記目標駆動力に基づき決定するよう構成したことを特徴とするものである。
For this purpose, a driving force control device for a vehicle according to the present invention as described in
In the driving force control device that makes the driving force of the vehicle the target driving force for the target acceleration by the output control of the engine and the shift control of the automatic transmission so that the target acceleration according to the driving state of the vehicle is achieved,
A phase compensator is provided that performs phase compensation on the target driving force to obtain a required driving force,
The command value for the engine output control is determined based on the required driving force on the output side of the phase compensator, and the command value for the shift control is determined by the target driving force on the input side of the phase compensator. It is characterized by having comprised so that it may determine based on.
かかる本発明の構成によれば、目標駆動力に対し位相補償を施して要求駆動力となし、エンジン出力制御のための指令値は位相補償後の要求駆動力に基づき決定し、変速制御のための指令値は位相補償前の目標駆動力に基づき決定するため、
エンジン出力制御は、制御対象の不可避な応答遅れを考慮して、これによる問題を回避しながらの制御となり、また、
自動変速機の変速制御は、位相補償による要求駆動力のオーバーシュートの影響を排除しながら制御となる。
According to the configuration of the present invention, the target driving force is phase-compensated to obtain the required driving force, the command value for engine output control is determined based on the required driving force after phase compensation, and for the shift control Because the command value is determined based on the target driving force before phase compensation,
The engine output control takes into account the inevitable response delay of the controlled object, while avoiding problems caused by this,
The shift control of the automatic transmission is performed while eliminating the influence of the overshoot of the required driving force due to phase compensation.
よって、エンジン出力制御の応答遅れに起因して狙い通りに目標加速度を発生させることができないという問題を回避し得ると共に、
自動変速機の変速が、位相補償後の要求駆動力のオーバーシュートによる影響を受けて繰り返しダウンシフトおよびアップシフトを行うものになるという問題を回避することができる。
Therefore, it is possible to avoid the problem that the target acceleration cannot be generated as intended due to the response delay of the engine output control,
The problem that the shift of the automatic transmission is repeatedly downshifted and upshifted due to the influence of the overshoot of the required driving force after phase compensation can be avoided.
以下、本発明の実施例を、図面に示す実施例に基づき詳細に説明する。
図1は、本発明の一実施例になる駆動力制御装置を具えた車両のパワートレーンと、その制御系を示し、該パワートレーンをエンジン1と有段式自動変速機2とで構成する。
エンジン1はガソリンエンジンであるが、そのスロットルバルブ3を運転者が操作するアクセルペダル4とは機械的に連結させず、これらから切り離してスロットルアクチュエータ5によりスロットルバルブ3の開度を電子制御するようになす。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail based on the embodiments shown in the drawings.
FIG. 1 shows a power train of a vehicle provided with a driving force control device according to an embodiment of the present invention, and its control system. The power train is composed of an
The
スロットルアクチュエータ5は、エンジンコントローラ6が後述するエンジントルク指令値cTEに対応して出力した目標スロットル開度tTVOに応じ動作することで、スロットルバルブ3の開度を当該目標スロットル開度tTVOに一致させ、エンジン1の出力を、基本的にはアクセルペダル4の操作に応じた値となるように制御するが、エンジントルク指令値cTEの与え方によっては、アクセルペダル操作以外の因子によっても制御可能とする。
The
自動変速機2は周知の遊星歯車組式自動変速機とし、入力軸に図示せざるトルクコンバータを介してエンジン1を結合し、出力軸に図示せざるディファレンシャルギヤ装置を介して車輪駆動系を結合する。
自動変速機2は、変速制御用のコントロールバルブボディー7を具え、このコントロールバルブボディー7は、変速機コントローラ8が後述する目標変速段tSHIFTに対応して出力したシフトソレノイド信号に応動することで、自動変速機2を現在の選択変速段から目標変速段tSHIFTに向けて変速させるものとする。
The
The
エンジンコントローラ6へのエンジントルク指令値cTE、および変速機コントローラ8への目標変速段tSHIFTはそれぞれ、駆動力制御用コントローラ11が後述する演算により求めることとする。
そのため駆動力制御用コントローラ11には、アクセルペダル4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12からの信号と、
左右駆動車輪の回転周速Vw1,Vw2をそれぞれ検出する駆動輪速センサ13からの信号と、
ブレーキペダル(図示せず)を踏み込む制動時にONとなるブレーキスイッチ14からの信号と、
変速機コントローラ8からの選択変速段aSHIFTに関する信号と、
運転者が、本発明による駆動力制御を希望した時に押してON状態にするための駆動力制御スイッチ15からの信号とをそれぞれ入力する。
The engine torque command value cTE to the
Therefore, the driving
A signal from the driving
A signal from the
A signal related to the selected shift stage aSHIFT from the
When the driver desires the driving force control according to the present invention, the driver inputs a signal from the driving
駆動力制御用コントローラ11は定時割り込みにより一定の制御周期毎にこれら入力情報を読み込み、これらの入力情報を基に、図2に機能別ブロック線図で示す処理を実行して、以下のようにエンジンコントローラ6へのエンジントルク指令値cTEおよび変速機コントローラ8への目標変速段tSHIFTを求める。
エンジンコントローラ6および変速機コントローラ8はそれぞれ、これらエンジントルク指令値cTEおよび目標変速段tSHIFTをもとにエンジン1のスロットル開度(出力)制御および自動変速機2の変速制御を行い、本発明が狙いとする車両の駆動力制御を遂行する。
The
The
駆動力制御用コントローラ11は図2に示すように、駆動力制御可否判定部20、実車速演算部30、要求駆動力演算部40、および、駆動力分配部50により構成し、以下にこれらの詳細を順次説明する。
As shown in FIG. 2, the driving
駆動力制御可否判定部20は、図3に示す制御プログラムを実行して、駆動力制御を行うべきか否かを判定し、その結果を駆動力制御実行フラグfSTARTの1または0により設定する。
図3のステップS1においては、駆動力制御スイッチ15がON,OFFのいずれであるかをチェックし、次いでステップS2においてブレーキスイッチ14がON,OFFのいずれであるかをチェックする。
The driving force control
In step S1 in FIG. 3, it is checked whether the driving
ステップS1で駆動力制御スイッチ15がON(運転者が駆動力制御を希望している)と判定し、かつ、ステップS2でブレーキスイッチ14がOFF(非制動中)と判定する間は、運転者が駆動力制御を希望しており、また当該制御を行っても差し支えない非制動中であるから、ステップS3において、駆動力制御を行うべきであると判断して駆動力制御実行フラグfSTARTを1にセットする。
しかし、ステップS1で駆動力制御スイッチ15がOFF(運転者が駆動力制御を希望していない)と判定したり、または、ステップS2でブレーキスイッチ14がON(制動中)と判定する間は、運転者が駆動力制御を希望していなかったり、希望していても制動中のため駆動力制御が有効に機能しないことから、ステップS4において、駆動力制御を行うべきでないと判断して駆動力制御実行フラグfSTARTを0にリセットする。
While it is determined in step S1 that the driving
However, while it is determined in step S1 that the driving
ここで、ブレーキスイッチ14がON(制動中)の間は駆動力制御を行わないこととした理由は、制動中の場合、本発明によるエンジン出力制御および変速制御を行ったとしても、狙い通りの駆動力制御を達成することができず、制御そのものが無駄になるからである。
なお、運転者の意志によらずに本発明による駆動力制御を常に行うようにする場合には、駆動力制御スイッチ15は必ずしも必要でなく、ブレーキスイッチ14のON(制動中),OFF(非制動中)のみに応じて駆動力制御実行フラグfSTARTのセット、リセットを行えばよい。
上記のようにして設定された駆動力制御実行フラグfSTARTは、要求駆動力演算部40へ供給するほか、図1にも示すようにエンジンコントローラ6および変速機コントローラ8へも供給する。
Here, the reason why the driving force control is not performed while the
When the driving force control according to the present invention is always performed regardless of the driver's will, the driving
The driving force control execution flag fSTART set as described above is supplied not only to the required driving
エンジンコントローラ6および変速機コントローラ8は、駆動力制御実行フラグfSTARTが1の間、駆動力制御用コントローラ11からのエンジントルク指令値cTEおよび目標変速段tSHIFTに基づき、これらが達成されるように、スロットルアクチュエータ5への目標スロットル開度tTVOおよびコントロールバルブボディー7へのシフトソレノイド指令を決定して、本発明による駆動力制御を遂行する。
しかし駆動力制御実行フラグfSTARTが0の間は、上記した本発明による駆動力制御に代えて通常通り、アクセル開度APOのみに応じたにエンジン1のスロットル開度制御、および、アクセル開度APOおよび車速に応じた自動変速機2の変速制御を行うものとする。
While the driving force control execution flag fSTART is 1, the
However, while the driving force control execution flag fSTART is 0, the throttle opening control of the
図2における実車速演算部30は、左右駆動輪速Vw1,Vw2の平均値を求め、これを実車速aVSPとして要求駆動力演算部40および駆動力分配部50へ入力する。
The actual vehicle
要求駆動力演算部40は図4に示すように、目標加速度演算部41と、目標駆動力演算部42と、フィードフォワード補償部43と、フィードバック補償部44と、加算器45,46とで構成し、
アクセル開度APOおよび実車速aVSPからエンジントルク指令値演算用要求駆動力demFENGおよび目標変速段演算用要求駆動力demFATを演算する。
As shown in FIG. 4, the required driving
The required driving force demFENG for calculating the engine torque command value and the required driving force demFAT for calculating the target gear stage are calculated from the accelerator opening APO and the actual vehicle speed aVSP.
目標加速度演算部41は、図5に例示する予定のマップをもとにアクセル開度APOおよび実車速aVSPから車両の目標加速度tACCを求める。
この目標加速度tACCは図5から明らかなように、アクセル開度APOが大きいほど大きく、実車速aVSPの上昇につれて低下する。
目標駆動力演算部42は、上記の目標加速度tACCに車両重量を乗算して、目標加速度tACCを実現するのに必要な目標駆動力tFを求める。
The target
As is clear from FIG. 5, the target acceleration tACC increases as the accelerator opening APO increases, and decreases as the actual vehicle speed aVSP increases.
The target driving
フィードフォワード補償部43は図6に示すごときもので、目標駆動力tFおよび実車速aVSPから、エンジントルク指令値演算用要求駆動力フィードフォワード補償値ffFENGおよび目標変速段演算用要求駆動力フィードフォワード補償値ffFATを求めるために、位相補償器431と、規範応答モデル時定数演算部432と、目標変速段演算用要求駆動力フィードフォワード補償値選択スイッチ433とを具える。
The
位相補償器431は、制御対象の加速度応答(エンジントルク応答特性)を理想的な応答特性の規範応答モデルGre(s)に一致させるよう目標駆動力tFに対し位相補償を施して、位相補償後の要求駆動力フィードフォワード補償値ffFを求めるもので、
これがため、制御対象の応答モデルGe(s)の逆系{1/ Ge(s)}と、規範応答モデルGre(s)との組み合わせになる伝達関数Ga(s)={Gre(s)/ Ge(s)}を持つ。
なおフィードフォワード補償部43は、位相補償器431から要求駆動力フィードフォワード補償値ffFをそのままエンジントルク指令値演算用要求駆動力フィードフォワード補償値ffFENGとして出力する。
The
Therefore, the transfer function Ga (s) = {Gre (s) / which is a combination of the inverse {1 / Ge (s)} of the response model Ge (s) to be controlled and the reference response model Gre (s) Ge (s)}.
The
ここでは、上記の規範応答モデルGre(s)およびエンジントルク応答特性Ge(s)を共に、規範応答モデルの時定数Treおよびエンジントルク特性の時定数Teを用いた一次の伝達関数で表されるものとし、従って位相補償器431の伝達関数Ga(s)は次式により示す通りである。
Ga(s)={Gre(s)/ Ge(s)}
={(Te・s+1)/ (Tre・s+1)}
なお実際には、タスティン近似などで離散化して得られた漸化式を用いて位相補償器431の伝達関数Ga(s)を演算する。
Here, the norm response model Gre (s) and the engine torque response characteristic Ge (s) are both expressed by a first-order transfer function using the time constant Tre of the norm response model and the time constant Te of the engine torque characteristic. Therefore, the transfer function Ga (s) of the
Ga (s) = {Gre (s) / Ge (s)}
= {(Te · s + 1) / (Tre · s + 1)}
Actually, the transfer function Ga (s) of the
規範応答モデル時定数演算部432は、図7に例示するマップをもとに実車速aVSPから規範応答モデルGre(s)の時定数Treを決定し、ここで決定した時定数Treを用いて位相補償器431の伝達関数Ga(s)を上式により演算する。
なお図7に例示するマップでは、実車速aVSPがVSP1未満の間、位相補償器431の伝達関数Ga(s)が目標駆動力tFに対し進み方向の位相補償を施し、実車速aVSPがVSP1以上の間、位相補償器431の伝達関数Ga(s)が目標駆動力tFに対し遅れ方向の位相補償を施すものとする。
ところで上記においては、時定数Treを実車速aVSPに応じ変化させて位相補償器431の伝達関数Ga(s)を操作する場合について述べたが、位相補償器431の伝達関数Ga(s)はこれに限られることなく、車両の運転環境や運転者の癖などに応じて決定することもできる。
The reference response model time
In the map illustrated in FIG. 7, while the actual vehicle speed aVSP is less than VSP1, the transfer function Ga (s) of the
In the above description, the case where the time constant Tre is changed according to the actual vehicle speed aVSP and the transfer function Ga (s) of the
目標変速段演算用要求駆動力フィードフォワード補償値選択スイッチ433は、「遅」入力に位相補償器431の出力側における位相補償後の要求駆動力フィードフォワード補償値ffFを供給され、「進」入力に位相補償前の目標駆動力tFを供給されており、
位相補償器431の伝達関数Ga(s)が目標駆動力tFに対し遅れ方向の位相補償を施す間(実車速aVSPがVSP1以上の間)、位相補償後の要求駆動力フィードフォワード補償値ffFを目標変速段演算用要求駆動力フィードフォワード補償値ffFATとして出力し、
位相補償器431の伝達関数Ga(s)が目標駆動力tFに対し進み方向の位相補償を施す間(実車速aVSPがVSP1未満の間)、位相補償前の目標駆動力tFを目標変速段演算用要求駆動力フィードフォワード補償値ffFATとして出力する。
The requested driving force feedforward compensation
While the transfer function Ga (s) of the
While the transfer function Ga (s) of the
なお図6では、目標変速段演算用要求駆動力フィードフォワード補償値選択スイッチ433の「進」入力に位相補償前の目標駆動力tFをそのまま供給したが、この代わりに必要に応じて、目標駆動力tFを規範応答モデルGre(s)や、その他の遅れ特性を有する補償器に通過させた後、スイッチ433の「進」入力に供給してもよい。
In FIG. 6, the target driving force tF before phase compensation is supplied as it is to the “advance” input of the target driving speed calculation required driving force feedforward compensation
図2におけるフィードバック補償部44は図8に示すごときもので、目標加速度tACCおよび実車速aVSPから、要求駆動力フィードバック補償値fbFを求めるために、エンジンモデル441と、規範応答モデル時定数演算部442と、加速度演算部443と、減算器444と、フィードバック補償器445とを具える。
The feedback compensation unit 44 in FIG. 2 is as shown in FIG. 8, and in order to obtain the required driving force feedback compensation value fbF from the target acceleration tACC and the actual vehicle speed aVSP, the
エンジンモデル441は、規範応答モデルGre(s)と、制御対象と同じ無駄時間Tdとで設定された伝達関数Gb(s)=Gre(s)・e-Lsを有し、目標加速度tACCを無駄時間処理して出力する。
かかるエンジンモデル441の伝達関数Gb(s)は、フィードフォワード補償部43内における規範応答モデルGre(s)と同様に、規範応答モデル時定数演算部442(図6における演算部432と同じもの)で求めた規範応答モデル時定数Treに応じ異なるものとする。
加速度演算部443は、実車速aVSPに対し近似微分処理を施して実加速度aACCを演算するもので、実際には次式で表される伝達関数Ghpf(s)を持った一次のハイパスフィルタに実車速aVSPを通過させて実加速度aACCを求める。
Ghpf(s)=s/(Ta・s+1)
但し、Ta:ハイパスフィルタの時定数
The
The transfer function Gb (s) of the
The
Ghpf (s) = s / (Ta ・ s + 1)
Where Ta: Time constant of the high-pass filter
減算器444は、エンジンモデル441で無駄時間処理された目標加速度tACCと、実加速度aACCとの間における加速度偏差ΔACC=tACC−aACCを求め、
フィードバック補償器445は、加速度偏差ΔACCを無くして実加速度aACCを無駄時間処理後の目標加速度tACCに一致させるための要求駆動力フィードバック補償値fbFを求める。
この要求駆動力フィードバック補償値fbF は、外乱やモデル化誤差による影響を抑制するためのものである。
フィードバック補償器445としては、ここでは比例ゲインKpと、積分ゲインKiと、微分ゲインKdとからなるPID補償器を用いる。
フィードバック補償器445の伝達関数Gfb(s)は次式で与えられる。
Gfb(s)=Kp+(Ki/s)+s・Kd
The
The feedback compensator 445 obtains a required driving force feedback compensation value fbF for eliminating the acceleration deviation ΔACC and making the actual acceleration aACC coincide with the target acceleration tACC after the dead time processing.
This required driving force feedback compensation value fbF is for suppressing the influence of disturbance and modeling error.
As the feedback compensator 445, a PID compensator comprising a proportional gain Kp, an integral gain Ki, and a differential gain Kd is used here.
The transfer function Gfb (s) of the feedback compensator 445 is given by the following equation.
Gfb (s) = Kp + (Ki / s) + s · Kd
図2における加算器45,46のうち、加算器45は、エンジントルク指令値演算用要求駆動力フィードフォワード補償値ffFENGと、要求駆動力フィードバック補償値fbFとを加算し、両者の和値をエンジントルク指令値演算用要求駆動力demFENGとして出力し、加算器46は、目標変速段演算用要求駆動力フィードフォワード補償値ffFATと、要求駆動力フィードバック補償値fbFとを加算し、両者の和値を目標変速段演算用要求駆動力demFATとして出力する。
Of the
図2における駆動力分配部50は図9に示すごときもので、実車速aVSP、実変速比aRATIO、エンジントルク指令値演算用要求駆動力demFENG、および目標変速段演算用要求駆動力demFATから、エンジントルク指令値cTEおよび目標変速段tSHIFTを演算するために、エンジントルク指令値演算部51および目標変速段演算部52を具える。
The driving
エンジントルク指令値演算部51は、エンジントルク指令値演算用要求駆動力demFENGおよび実変速比aRATIOと、タイヤ有効半径rTIREと、終減速比Gfとを用いた次式の演算により、エンジントルク指令値cTEを演算する。
cTE=(demFENG×rTIRE)/(Gf×aRATIO)
目標変速段演算部52は、図10に例示する変速マップを基に実車速aVSPおよび目標変速段演算用要求駆動力demFATから、実車速aVSPのもとで要求駆動力demFATを達成するための目標変速段tSHIFT(第1速〜第5速)を求める。
The engine torque command
cTE = (demFENG × rTIRE) / (Gf × aRATIO)
The target shift
上記のように求めたエンジントルク指令値cTEおよび目標変速段tSHIFTはそれぞれ、図2に示すようにエンジンコントローラ6および変速機コントローラ8へ指令され、これらコントローラ6,8は駆動力制御実行フラグfSTARTが1である間、エンジントルク指令値cTEおよび目標変速段tSHIFTをもとにエンジン1のスロットル開度(出力)制御および自動変速機2の変速制御を行い、本発明が狙いとする車両の駆動力制御を遂行する。
The engine torque command value cTE and the target gear stage tSHIFT obtained as described above are respectively commanded to the
この駆動力制御を以下に要約説明する。
実車速aVSPが図7のVSP1未満であって、図6における位相補償器431の伝達関数Ga(s)が目標駆動力tFに対し進み方向の位相補償を施しており、これに呼応して同図のスイッチ433が破線位置により位相補償前の目標駆動力tFを目標変速段演算用要求駆動力フィードフォワード補償値ffFATとして出力し、これを基に目標変速段tSHIFTを求める場合の駆動力制御を図11に示す。
This driving force control will be summarized below.
The actual vehicle speed aVSP is less than VSP1 in FIG. 7, and the transfer function Ga (s) of the
つまり、先ず目標加速度演算部41(図4参照)において、アクセル開度APOおよび実車速aVSPから車両の目標加速度tACCを求める。
次の目標駆動力演算部42(図4参照)において、この目標加速度tACCおよび車両重量の乗算により、目標加速度tACCを達成するための目標駆動力tFを求め、
この目標駆動力tFを、制御対象の応答モデルGe(s)の逆系{1/ Ge(s)}と、規範応答モデルGre(s)との組み合わせになる伝達関数Ga(s)={Gre(s)/ Ge(s)}を持った位相補償器431(図6参照)に通して、目標駆動力tFを規範応答(自車両の理想的な応答)で実現するためのエンジントルク指令値演算用要求駆動力demFENGを求める。
エンジントルク指令値演算部51(図9参照)においては、要求駆動力demFENGおよび実変速比aRATIOからエンジントルク指令値cTEを求め、これが達成されるようスロットル開度を電子制御する。
That is, first, the target acceleration calculation unit 41 (see FIG. 4) obtains the target acceleration tACC of the vehicle from the accelerator opening APO and the actual vehicle speed aVSP.
In the next target driving force calculation unit 42 (see FIG. 4), a target driving force tF for achieving the target acceleration tACC is obtained by multiplying the target acceleration tACC and the vehicle weight,
This target driving force tF is determined by a transfer function Ga (s) = {Gre which is a combination of the inverse system {1 / Ge (s)} of the response model Ge (s) to be controlled and the reference response model Gre (s). The engine torque command value for realizing the target driving force tF with the reference response (ideal response of the vehicle) through the phase compensator 431 (see Fig. 6) with (s) / Ge (s)} Calculate the required driving force demFENG for computation.
In the engine torque command value calculation unit 51 (see FIG. 9), the engine torque command value cTE is obtained from the required driving force demFENG and the actual gear ratio aRATIO, and the throttle opening is electronically controlled so that this is achieved.
目標変速段演算部52(図9参照)においては、図6のスイッチ433を経て上記のごとく入力される目標駆動力tFおよび実車速aVSPから自動変速機の目標変速段を求め、
この目標変速段tSHIFTを実現するよう自動変速機の変速制御を行うことで、上記のエンジントルク制御と相まって車両の駆動力を上記の目標駆動力tFに一致させる。
In the target shift speed calculation unit 52 (see FIG. 9), the target shift speed of the automatic transmission is obtained from the target driving force tF and the actual vehicle speed aVSP input as described above via the
By performing the shift control of the automatic transmission so as to realize the target shift stage tSHIFT, the driving force of the vehicle is matched with the target driving force tF in combination with the engine torque control.
ところで本実施例によれば図11から明らかなように、目標駆動力tFに対し位相補償を施して要求駆動力demFENGとなし、エンジントルク指令値cTEは位相補償後の要求駆動力demFENGに基づき決定し、変速制御のための指令値(目標変速段tSHIFT)は位相補償前の目標駆動力tFに基づき決定するため、
エンジン出力制御は、位相補償器431の設置により制御対象の不可避な応答遅れを考慮して、これによる問題を回避しながらの制御となすことができ、また、
自動変速機の変速制御は、位相補償による要求駆動力のオーバーシュートの影響を排除しながら制御となすことができる。
By the way, according to the present embodiment, as is apparent from FIG. 11, phase compensation is performed on the target driving force tF to obtain the required driving force demFENG, and the engine torque command value cTE is determined based on the required driving force demFENG after phase compensation. Since the command value for shifting control (target shift stage tSHIFT) is determined based on the target driving force tF before phase compensation,
The engine output control can be controlled while avoiding problems due to the inevitable response delay of the control target by installing the
The shift control of the automatic transmission can be controlled while eliminating the influence of the overshoot of the required driving force due to phase compensation.
よって、エンジントルク制御の応答遅れに起因して狙い通りに目標加速度を発生させることができないという問題を回避し得ると共に、
自動変速機の変速が、位相補償後の要求駆動力のオーバーシュートによる影響を受けて繰り返しダウンシフトおよびアップシフトを行うものになるという問題を回避することができる。
Therefore, the problem that the target acceleration cannot be generated as intended due to the response delay of the engine torque control can be avoided, and
The problem that the shift of the automatic transmission is repeatedly downshifted and upshifted due to the influence of the overshoot of the required driving force after phase compensation can be avoided.
後者の作用効果を、図16におけると同じ条件での動作タイムチャートである図12により付言する。
瞬時t1にアクセル開度APOをステップ的に増大させたことで、目標駆動力tFがこれに呼応して図示のごとくに急増した場合、伝達関数Ga(s)={Gre(s)/ Ge(s)}の位相補償器431が上記のごとく目標駆動力tFに対し進み補償を施すものであるため、位相補償器431の出力側における要求駆動力demFENGは図示のごとく、入力側における目標駆動力tFよりも一時的に大きくなって(オーバーシュートして)、図16につき前述したごとき多数回の違和感のある変速を生じさせると共に、多数回の変速ショックを生じるという懸念がある。
The latter operation and effect will be supplemented by FIG. 12, which is an operation time chart under the same conditions as in FIG.
When the accelerator opening APO is increased stepwise at the instant t1, and the target driving force tF increases rapidly as shown in the figure, the transfer function Ga (s) = {Gre (s) / Ge ( s)}
ところで本実施例においては、図11から明らかなように目標変速段tSHIFTを位相補償前の目標駆動力tFに基づき決定するため、そして、この目標駆動力tFが図12に示すごとくアクセル開度APOの変化に対応したレベルを超えることがなく、4速域から3速域に移行した後2速域までオーバーシュートするようなことはない。
従って、4速から3速へのダウンシフトが1回行われるだけであり、変速ショックも目立ったものになることがない。
In the present embodiment, as is apparent from FIG. 11, the target shift stage tSHIFT is determined based on the target driving force tF before phase compensation, and the target driving force tF is determined by the accelerator opening APO as shown in FIG. The level corresponding to this change is not exceeded and there is no overshoot to the 2nd speed range after shifting from the 4th speed range to the 3rd speed range.
Therefore, the downshift from the fourth speed to the third speed is performed only once, and the shift shock is not conspicuous.
なお図6につき前述したごとく、演算部432で求めた規範応答モデルの時定数Treにより、位相補償器431の伝達関数Ga(s)を進み補償特性と遅れ補償特性との間で切り替えるようにし、この切り替えに応動するスイッチ433により、進み補償の場合は目標変速段tSHIFTの演算に際し位相補償器431の入力側における目標駆動力tFを用い、遅れ補償の場合は目標変速段tSHIFTの演算に際し位相補償器431の出力側における要求駆動力demFENGを用いるようにした駆動力制御の概要を図13に示す。
As described above with reference to FIG. 6, the transfer function Ga (s) of the
位相補償器431の伝達関数Ga(s)が進み補償を行う場合は、位相補償器431の入力側における目標駆動力tFを目標変速段tSHIFTの演算に資することから、図11及び図12につき上述したと同様な作用効果が得られる。
位相補償器431の伝達関数Ga(s)が遅れ補償を行う場合は、位相補償器431の出力側における要求駆動力demFENGを目標変速段tSHIFTの演算に資することから、以下の作用効果が奏し得られる。
When the transfer function Ga (s) of the
When the transfer function Ga (s) of the
位相補償器431の伝達関数Ga(s)が遅れ補償を行う場合は、位相補償器431の出力側における要求駆動力demFENGが、図12と同条件でのタイムチャートを示す図14から明らかなように緩やかに上昇して前記のオーバーシュートを生ないため、この要求駆動力demFENGに基づき目標変速段tSHIFTを演算しても、図16につき前述したごとき多数回の違和感のある変速に関する問題や、多数回の変速ショックに関する問題を生ずることがない。
そこで、位相補償器431の伝達関数Ga(s)が遅れ補償を行う場合は、上記のごとく位相補償器431の出力側における要求駆動力demFENGを目標変速段tSHIFTの演算に資することとするが、
これによれば、アクセル開度APOの増大に伴うダウンシフトを図14のアクセル踏み込み瞬時t1から瞬時t2へと遅らせ、ハイ側変速段の選択時間を長くすることができ、エンジン回転数の低下や、フリクションロスの低下により燃費を向上させることができる。
When the transfer function Ga (s) of the
Therefore, when the transfer function Ga (s) of the
According to this, the downshift accompanying the increase in the accelerator opening APO can be delayed from the accelerator depression instant t1 in FIG. 14 to the instant t2, and the selection time of the high gear can be lengthened. The fuel consumption can be improved by reducing the friction loss.
1 エンジン
2 無段変速機
3 アクセルペダル
4 スロットルアクチュエータ
5 スロットルバルブ
6 トルクコンバータ
7 プライマリプーリ
8 セカンダリプーリ
9 Vベルト
10 ファイナルドライブギヤ組
11 ディファレンシャルギヤ装置
12 変速制御油圧回路
13 ステップモータ
14 エンジンコントローラ
15 変速機コントローラ
16 駆動力制御用コントローラ
17 アクセル開度センサ
18 エンジン回転センサ
19 車速センサ
20 ブレーキスイッチ
21 駆動力制御スイッチ
30 駆動力制御可否判定部
40 目標車速算出部
41 目標加速度決定部
42 積分処理部
50 目標駆動力算出部
51 位相補償器
52 規範モデル
53 フィードバック補償器
54 駆動トルク変換部
55 車両モデル
60 実変速比算出部
70 駆動力分配部
71 変速比指令値設定部
72 エンジントルク指令値算出部
80 目標車速オフセット判定部
81 アクセルペダル操作速度算出部
82 アクセルペダル操作加速度算出部
83 車速オフセット量算出部
1 engine
2 Continuously variable transmission
3 Accelerator pedal
4 Throttle actuator
5 Throttle valve
6 Torque converter
7 Primary pulley
8 Secondary pulley
9 V belt
10 Final drive gear set
11 Differential gear unit
12 Shift control hydraulic circuit
13 Step motor
14 Engine controller
15 Transmission controller
16 Driving force control controller
17 Accelerator position sensor
18 Engine rotation sensor
19 Vehicle speed sensor
20 Brake switch
21 Driving force control switch
30 Driving force control availability determination unit
40 Target vehicle speed calculator
41 Target acceleration determination unit
42 Integration processing section
50 Target driving force calculator
51 Phase compensator
52 Reference model
53 Feedback compensator
54 Drive torque converter
55 Vehicle model
60 Actual gear ratio calculator
70 Driving force distributor
71 Gear ratio command value setting section
72 Engine torque command value calculator
80 Target vehicle speed offset judgment section
81 Accelerator pedal operation speed calculator
82 Accelerator pedal operation acceleration calculator
83 Vehicle speed offset calculator
Claims (2)
前記目標駆動力に対し位相補償を施して要求駆動力となす位相補償器を設け、
前記エンジン出力制御のための指令値は、該位相補償器の出力側における前記要求駆動力に基づき決定し、前記変速制御のための指令値は、前記位相補償器の入力側における前記目標駆動力に基づき決定するよう構成したことを特徴とする車両の駆動力制御装置。 In the driving force control device that makes the driving force of the vehicle the target driving force for the target acceleration by the output control of the engine and the shift control of the automatic transmission so that the target acceleration according to the driving state of the vehicle is achieved,
A phase compensator is provided that performs phase compensation on the target driving force to obtain a required driving force,
The command value for the engine output control is determined based on the required driving force on the output side of the phase compensator, and the command value for the shift control is determined by the target driving force on the input side of the phase compensator. A driving force control device for a vehicle, characterized in that it is determined based on the above.
前記位相補償器が前記目標駆動力に対し進み補償を施して要求駆動力となす場合は、前記変速制御のための指令値を、前記位相補償器の入力側における前記目標駆動力に基づき決定し、前記位相補償器が前記目標駆動力に対し遅れ補償を施して要求駆動力となす場合は、前記変速制御のための指令値を、前記位相補償器の出力側における前記要求駆動力に基づき決定するよう構成したことを特徴とする車両の駆動力制御装置。
The driving force control apparatus according to claim 1, wherein the phase compensator is capable of changing a compensation characteristic.
When the phase compensator performs advance compensation on the target driving force to obtain a required driving force, a command value for the shift control is determined based on the target driving force on the input side of the phase compensator. When the phase compensator performs delay compensation on the target driving force to obtain the required driving force, the command value for the shift control is determined based on the required driving force on the output side of the phase compensator A driving force control apparatus for a vehicle, characterized in that
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