JP2008032060A - 車両用駆動力制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】外乱に基づいて、車両に減速度を付与する制御を行なう車両用駆動力制御装置において、運転者のアクセルペダルの戻し操作に応じて、より確実に減速度を発生させることの可能な車両用駆動力制御装置を提供する。
【解決手段】外乱に基づいて、車両に減速度を付与する制御を行なう車両用駆動力制御装置であって、スロットル開度が全閉であるときに（Ｓ４−Ｙ）アクセル開度が減少したとき（Ｓ６−Ｙ）には、車両に減速度を付与する（Ｓ８）。前記外乱には、路面勾配、車両前方のコーナー、先行車両、コーナリング抵抗、車重、車両が走行する場所の標高、路面抵抗、車両のエンジン性能のばらつき、及び車両のトランスミッションのひきずりのばらつきの少なくともいずれか一つが含まれることを特徴としている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車両用駆動力制御装置に関し、特に、外乱に基づいて、車両に減速度を付与する制御を行なう車両用駆動力制御装置に関する。

外乱に基づいて、車両の駆動力を制御する技術が知られている。例えば、路面勾配が登り勾配であるときには、平坦路である場合に比べて、より大きな駆動力が生じるように制御し、逆に、路面勾配が下り勾配であるときには、平坦路である場合に比べて、より大きな減速度が生じるように制御する技術が知られている。

特開２０００−２７６８２号公報（特許文献１）には、路面の登り勾配に基づいて、車両の駆動力を制御する以下の技術が開示されている。アクセル操作量を検出する手段と、この検出されたアクセル操作量に応じた平坦路での目標スロットル開度を通常目標スロットル開度として設定する手段と、重量勾配抵抗を検出する手段と、この検出された重量勾配抵抗を１００パーセントとしてこれ未満のパーセントの駆動力補正量を前記通常目標スロットル開度での車両駆動力に加算した駆動力を勾配対応目標駆動力としたとき、この勾配対応目標駆動力が発生する目標スロットル開度を勾配対応目標スロットル開度として演算する手段と、この演算された勾配対応目標スロットル開度を実現する手段とを備えるものである。

路面勾配に応じてスロットル開度を補正する制御において、降坂路では、アクセルペダルを踏んでいる状態であるにもかかわらず、スロットルが全閉の状態である場合がある。この場合、運転者がアクセルペダルを戻しても減速度は変化しないため、運転者の減速度要求に応えられない。

特開２０００−３３８２６号公報（特許文献２）には、路面勾配を推定して、登降坂等の走行状況を判定して所望の駆動力となるよう変速比を制御する技術が開示されている。この技術では、登坂路での変速比は、現在の変速比でスロットル全開時に得られる最大駆動力と現在の変速比とスロットル開度より決まる駆動力の差（これを瞬時余裕駆動力と呼ぶ）が、目標瞬時駆動力となるよう制御する。なお、目標瞬時駆動力は、運転者の指向と車速で決められる。降坂路では、目標瞬時駆動力と走行抵抗（路面勾配が含まれる）から決まる変速比、あるいは目標瞬時駆動力が走行抵抗と一致する変速比に、あるいは目標瞬時駆動力と走行抵抗差が所定の値となる変速比に制御する。

目標瞬時駆動力と走行抵抗の差が所定値となるように制御する場合、運転者のアクセルペダル操作とは無関係に減速度が決まる。このため、例えば降坂路でアクセルペダル全閉や微開度を保持している状態において路面勾配が変化した時には、運転者の意思とは無関係にアップシフトやダウンシフトする場合があり、運転者の意思に合致した制御とならない。

特開２０００−２７６８２号公報 特開２０００−３３８２６号公報 特開２０００−２７６７３号公報 特開２０００−２７６７４号公報

外乱に基づいて、車両に減速度を付与する制御が行なわれている場合に、アクセルペダルを踏んでいるにもかかわらず、スロットルが全閉になる場合がある。この場合、運転者がアクセルペダルを戻しても新たに減速度が発生しないため、運転者の減速度要求に応えられないことがある。

本発明の目的は、外乱に基づいて、車両に減速度を付与する制御を行なう車両用駆動力制御装置において、運転者のアクセルペダルの戻し操作に応じて、より確実に減速度を発生させることの可能な車両用駆動力制御装置を提供することである。

本発明の車両用駆動力制御装置は、外乱に基づいて、車両に減速度を付与する制御を行なう車両用駆動力制御装置であって、スロットル開度が全閉であるときにアクセル開度が減少したときには、車両に減速度を付与することを特徴としている。

本発明の車両用駆動力制御装置は、外乱に基づいて、車両に減速度を付与する制御を行なう車両用駆動力制御装置であって、スロットル開度が予め設定された所定値以下であるときにアクセル開度が減少したときには、車両に減速度を付与することを特徴としている。

本発明の車両用駆動力制御装置において、前記外乱には、路面勾配、車両前方のコーナー、先行車両、コーナリング抵抗、車重、車両が走行する場所の標高、路面抵抗、車両のエンジン性能のばらつき、及び車両のトランスミッションのひきずりのばらつきの少なくともいずれか一つが含まれることを特徴としている。

本発明の車両用駆動力制御装置によれば、外乱に基づいて、車両に減速度を付与する制御を行なう車両用駆動力制御装置において、運転者のアクセルペダルの戻し操作に応じて、より確実に減速度を発生させることが可能となる。

以下、本発明の車両用駆動力制御装置の一実施形態につき図面を参照しつつ詳細に説明する。

（第１実施形態）
図１から図５を参照して、第１実施形態について説明する。

外乱に基づいて、車両に減速度を付与する制御が行なわれている場合に、アクセルペダルを踏んでいるにもかかわらず、スロットルが全閉になる場合がある。この場合、運転者がアクセルペダルを戻しても新たに減速度が発生しないため、運転者の減速度要求に応えられないことがあった。そこで、本実施形態では、外乱に基づいて、車両に減速度を付与する制御を行なう車両用駆動力制御装置であって、スロットル開度が全閉であるときにアクセル開度が減少したときには、車両に減速度を付与することとしている。これにより、運転者のアクセルペダルの戻し操作に応じて、より確実に減速度を発生させることが可能となる。以下、詳細に説明する。

本実施形態の構成としては、以下に詳述するように、路面勾配等の外乱を検出又は推定する手段と、アクセルペダル開度センサと電子式スロットル弁、有段変速機、無段変速機、ＨＶ、ＭＭＴ（自動変速モード付きマニュアルトランスミッション）等の自動変速機など車両の駆動力特性を変更可能な手段とが前提となる。

図２において、符号１０は自動変速機、４０はエンジンである。自動変速機１０は、電磁弁１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃへの通電／非通電により油圧が制御されて６段変速が可能である。図２では、３つの電磁弁１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃが図示されるが、電磁弁の数は３に限定されない。電磁弁１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃは、制御回路１３０からの信号によって駆動される。

アクセルペダル開度センサ１１４は、アクセルペダル１１２の開度を検出する。エンジン回転数センサ１１６は、エンジン４０の回転数を検出する。車速センサ１２２は、車速に比例する自動変速機１０の出力軸１２０ｃの回転数を検出する。シフトポジションセンサ１２３は、シフトポジションを検出する。パターンセレクトスイッチ１１７は、変速パターンを指示する際に使用される。加速度センサ９０は、車両の減速度（減速加速度）を検出する。

ナビゲーションシステム装置９５は、自車両を所定の目的地に誘導することを基本的な機能としており、演算処理装置と、車両の走行に必要な情報（地図、直線路、カーブ、登降坂、高速道路など）が記憶された情報記憶媒体と、自立航法により自車両の現在位置や道路状況を検出し、地磁気センサやジャイロコンパス、ステアリングセンサを含む第１情報検出装置と、電波航法により自車両の現在位置、道路状況などを検出するためのもので、ＧＰＳアンテナやＧＰＳ受信機などを含む第２情報検出装置等を備えている。

道路勾配計測・推定部１１８は、ＣＰＵ１３１の一部として設けられることができる。道路勾配計測・推定部１１８は、加速度センサ９０により検出された加速度に基づいて、道路勾配を計測又は推定するものであることができる。また、道路勾配計測・推定部１１８は、平坦路での加速度を予めＲＯＭ１３３に記憶させておき、実際に加速度センサ９０により検出した加速度と比較して道路勾配を求めるものであることができる。

外乱検出・推定部１１５は、車両の走行に影響を与える外乱を検出又は推定する。アクセル開度、車速がそれぞれある値であり、かつ走行路面が平坦路で、乗員数が定員である等の条件にあるときに予想される目標車速（車速の理論値）又は目標加速度（加速度の目標値）を規範車速又は規範加速度とする。車両が実際には、その規範車速又は規範加速度で走行しないときに、その規範車速又は規範加速度では走行しないことに対して影響を与える全ての要素が外乱に含まれることができる。例えば、外乱には、路面勾配や、コーナリング抵抗や、車重や、走行する場所の標高、路面の粗さ（路面抵抗）、エンジン性能のばらつき、トランスミッションのひきずりのばらつきなどの車両の駆動力に影響を与える全ての外乱が含まれることができる。

外乱検出・推定部１１５は、例えば、アクセル開度、車速、乗車人数が定員でかつ走行路面が平坦路であるとの条件等から算出される理論値である基本駆動力と、実際の車両の駆動力の差を外乱であると検出又は推定することができる。上記基本駆動力については、図１のステップＳ２において後述する。また、外乱は、エンジントルクから決まる平坦路を走行したときに得られる加速度（図１のステップＳ２で求める基本駆動力／車重）と実加速度の差に基づいて求められることができる。

制御回路１３０は、アクセルペダル開度センサ１１４、エンジン回転数センサ１１６、車速センサ１２２、シフトポジションセンサ１２３、加速度センサ９０の各検出結果を示す信号を入力し、また、パターンセレクトスイッチ１１７のスイッチング状態を示す信号を入力する。

制御回路１３０は、周知のマイクロコンピュータによって構成され、ＣＰＵ１３１、ＲＡＭ１３２、ＲＯＭ１３３、入力ポート１３４、出力ポート１３５、及びコモンバス１３６を備えている。入力ポート１３４には、上述の各センサ１１４、１１６、１２２、１２３、９０からの信号、上述のスイッチ１１７からの信号、ナビゲーションシステム装置９５からの信号が入力される。出力ポート１３５には、電磁弁駆動部１３８ａ、１３８ｂ、１３８ｃが接続されている。

ＲＯＭ１３３には、予め図１のフローチャートに示す動作（制御ステップ）が格納されているとともに、自動変速機１０のギヤ段を変速するための変速マップ及び変速制御の動作（図示せず）が格納されている。制御回路１３０は、入力した各種制御条件に基づいて、自動変速機１０の変速を行う。

図１及び図２を参照して、本実施形態の動作を説明する。以下の動作は、主として、制御回路１３０により行われる。

路面勾配（外乱）に応じてアクセル開度−スロットル開度特性（駆動力特性）を最適化する制御において、降坂路では、アクセルペダルを踏んでいる状態であるにもかかわらず、スロットル開度が全閉の状態である場合がある。この場合、運転者がアクセルペダルを戻しても減速度は増加しないため、運転者の減速度要求に応えられない。そこで、本実施形態では、スロットル開度が全閉である時にアクセル戻し操作があれば、ダウンシフト制御を行なうこととしている。これにより、運転者の減速度要求に応じた減速度が得られるため、運転者の感覚に合致した制御を実現することができる。以下に詳細に説明する。

［ステップＳ１］
ステップＳ１では、道路勾配計測・推定部１１８により、現在走行中の路面の勾配が推定される。道路勾配計測・推定部１１８は、現在のエンジントルクで平坦路を走行したときに得られる加速度と、車両の実加速度の差に基づいて路面勾配を算出（推定）することができる。又は、道路勾配計測・推定部１１８は、ナビゲーションシステム装置９５によって求められた現在の位置情報と地図情報により路面勾配を推定することができる。本実施形態では、登りの路面勾配が推定されたとする。ステップＳ１の次にステップＳ２に進む。

［ステップＳ２］
ステップＳ２では、目標スロットル開度が算出される。上記ステップＳ１で求められた路面勾配値を用いて目標スロットル開度を下記（１）〜（６）に従い求める。

（１）図３に示すアクセルペダル開度とスロットル開度特性マップを参照して、アクセルペダル開度センサ１１４により検出された現在のアクセルペダル１１２の開度に基づいて、基本スロットル開度を算出する。
（２）図４に示す現在エンジン回転数及びエンジン特性マップを参照して、上記（１）で求めた基本スロットル開度に基づいて、基本エンジントルクを算出する。
（３）基本駆動力を下記式１に従い算出する。

（４）目標駆動力を下記式２に従い算出する。

ここで、所定値は、一定値（例えば１．０）でもよいし、路面勾配に応じて変化させることもできる（例えば、路面勾配＜０では０、それ以外は１．０）。

（５）目標エンジントルクを下記式３に従い算出する。

（６）エンジン特性マップ（図４）を参照することにより、目標エンジントルク、及び現在エンジン回転数に基づいて、目標駆動力が得られる目標スロットル開度が算出される。ステップＳ２の次にステップＳ３に進む。

［ステップＳ３］
ステップＳ３では、スロットル開度制御が行われる。電子スロットル４３の開度が、上記ステップＳ２にて求められた目標スロットル開度となるように制御する。これにより、路面勾配（外乱）に応じた適切な量の駆動力補償が行われる。ステップＳ３の次に、ステップＳ４が行なわれる。

［ステップＳ４］
ステップＳ４では、電子スロットル４３の開度が全閉であるか否かが判定される。その判定の結果、電子スロットル４３の開度が全閉であると判定された場合（ステップＳ４−Ｙ）には、ステップＳ５に進み、そうでない場合（ステップＳ４−Ｎ）には、ステップＳ１に進む。

［ステップＳ５］
ステップＳ５では、アクセルペダル１１２の開度が全閉でないか否かが判定される。その判定の結果、アクセルペダル１１２の開度が全閉でないと判定された場合（ステップＳ５−Ｙ）には、ステップＳ６に進み、そうでない場合（ステップＳ５−Ｎ）には、本制御フローはリターンされる。

［ステップＳ６］
ステップＳ６では、アクセルペダル１１２の戻し操作があるか否かが判定される。アクセルペダル１１２の開度が減少した場合に、アクセルペダル１１２の戻し操作があると判定される。その判定の結果、アクセルペダル１１２の戻し操作があると判定された場合（ステップＳ６−Ｙ）には、ステップＳ７に進み、そうでない場合（ステップＳ６−Ｎ）には、再度ステップＳ６が実行される。

［ステップＳ７］
ステップＳ７では、目標変速段が求められる。目標変速段は、例えば図５に示すように、路面勾配に基づいて求められることができる。この場合、路面勾配が−３％よりも大きい場合には、目標変速段は６速に設定され、−３〜−５％であるときは５速に設定され、−５〜−８％であるときには４速に設定され、−８％よりも小さいときには３速に設定される。

目標変速段は、上記路面勾配に基づいて決定される方法に代えて、一律に、（現在変速段−１段）に設定することができる。さらに、これらの方法により目標減速度を求める方法に代えて、エンジンブレーキ力が予め設定された所定値（例えば０）以上となる最も低い変速段を目標変速段とすることができる。ステップＳ７の次に、ステップＳ８に進む。

［ステップＳ８］
ステップＳ８では、ダウンシフトが実施されるとともに、アップシフトが禁止される。即ち、（現在の変速段＞上記ステップＳ７で求められた目標変速段）の関係が成立する場合、その目標変速段にダウンシフトが行なわれる。また、この場合、（その目標変速段＋１段）以上にアップシフトされることが禁止される。

一方、（現在の変速段≦上記ステップＳ７で求められた目標変速段）の関係が成立する場合には、（その目標変速段＋１段）にアップシフトされることが禁止される。ステップＳ８の次に、ステップＳ９が行なわれる。

［ステップＳ９］
ステップＳ９では、本実施形態の駆動力制御の復帰条件が成立したか否かが判定される。上記ステップＳ８にて設定されたアップシフトの禁止を解除してよいか否かが判定される。例えば、路面勾配が予め設定された所定値以上となったときに、復帰条件が成立したとすることができる。ステップＳ９の次にステップＳ１０が行なわれる。

［ステップＳ１０］
ステップＳ１０では、上記ステップＳ８にて設定されたアップシフトの禁止が解除される。ステップＳ１０の次に本制御フローはリターンされる。

次に、本実施形態の効果について説明する。
路面勾配（外乱）に応じた駆動力制御において、スロットル開度は全閉である（ステップＳ４−Ｙ）が、アクセルペダル開度は全閉にならない（ステップＳ５−Ｙ）駆動力特性となる場合がある。この場合、運転者がアクセルペダルを戻したときに、従来であれば、減速度は増加せず、運転者の減速度要求に応えられなかった。これに対して、本実施形態によれば、上記の場合において、アクセルペダル操作の戻し操作があったときに（ステップＳ６−Ｙ）、ダウンシフト制御が行われるため、運転者の減速度要求に応じた減速度が得られる。これにより、運転者の感覚に合った制御を実現することができる。

（第１実施形態の第１変形例）
上記実施形態では、本実施形態のダウンシフト制御（ステップＳ８）を行なうためには、スロットル開度が全閉であること（ステップＳ４）が条件であったが、これに代えて、スロットル開度は、予め設定された所定値以下であることを条件とすることができる。

上記所定値は、例えば０．１〜３％であることができる。上記所定値は、例えば車両の排気量に応じて適宜設定することができる。上記所定値は、例えば上記０．１〜３％の範囲のうちの適宜設定された値（固定値）であってもよいし、車速（または走行抵抗）に応じて可変に設定されるようにしてもよい。

（第１実施形態の第２変形例）
目標変速段（ステップＳ７）は、アクセル戻し操作（ステップＳ６）のアクセル戻し速度やアクセル戻し量に応じて、設定することができる。

（第１実施形態の第３変形例）
また、上記実施形態においては、外乱のうち路面勾配に対して駆動力補償が行われる場合について説明した。これに対して、本変形例では、駆動力補償が行われる外乱は、路面勾配に限定されない。上述した外乱検出・推定部１１５により検出される外乱の全てが本実施形態の適用対象とされる。例えば、外乱には、コーナリング抵抗や、車重や、走行する場所の標高、路面の粗さ（路面抵抗）、エンジン性能のばらつき、トランスミッションのひきずりのばらつきなどが含まれる。

更に、上記の他に、例えば、車両前方のコーナー（コーナーの曲がり度合いやコーナーまでの距離など）や先行車両（先行車両との車間距離や相対車速など）についても、外乱として本実施形態の適用対象とされる。この場合、上記実施形態の場合と同様に、車両前方のコーナーへの進入時の減速制御（又は、車両前方の先行車両との相対的位置関係を適正にするための減速制御）として、アクセル開度−スロットル開度特性が最適化され、スロットル開度が全閉とされているときに、アクセル開度が全閉ではなく、アクセル戻し操作があったときに、そのアクセル戻し操作に対応する減速要求に応じるべく、ダウンシフト制御が行われることができる。

この場合、そのダウンシフト制御の目標変速段は、コーナーの曲がり度合いやコーナーまでの距離等に基づいて設定されるコーナーを予め設定された目標横Ｇで旋回するために必要な減速度（又は、先行車両との相対車速と車間距離等に基づいて設定される先行車両との相対的位置関係を適正にするために必要な減速度）に基づいて、設定されることが可能である。なお、上記において、コーナーの曲がり度合いやコーナーまでの距離は、ナビゲーションシステム装置９５により求められることができ、先行車両との車間距離や相対車速は、車両に搭載されたレーダー（レーザーレーダーセンサ又はミリ波レーダーセンサなどのセンサ）を用いて求めることができる。

（第１実施形態の第５変形例）
また、上記実施形態では、駆動力を補償する手段として、電子スロットル４３を用いた。これに対して、本変形例では、電子スロットル４３に限定されず、例えば、ブレーキアクチュエータ（自動ブレーキ）、有段変速機１０、無段変速機、ＨＶ、ＭＭＴ（自動変速モード付きマニュアルトランスミッション）などの自動変速機や、モータージェネレータ（図示せず）の力行運転等が含まれる。

本発明の車両用駆動力制御装置の第１実施形態の動作を示すフローチャートである。 本発明の車両用駆動力制御装置の第１実施形態の概略構成図である。 本発明の車両用駆動力制御装置の第１実施形態におけるアクセルペダルとスロットル開度の関係を示す図である。 本発明の車両用駆動力制御装置の第１実施形態におけるエンジン回転数とエンジントルクとスロットル開度の関係を示す図である。 本発明の車両用駆動力制御装置の第１実施形態における目標変速段マップを示す図である。

符号の説明

１０ 自動変速機
４０ エンジン
４３ 電子スロットル
９０ 加速度センサ
９５ ナビゲーションシステム装置
１１２ アクセルペダル
１１４ アクセルペダル開度センサ
１１５ 外乱検出・推定部
１１６ エンジン回転数センサ
１１８ 道路勾配計測・推定部
１２２ 車速センサ
１２３ シフトポジションセンサ
１３０ 制御回路
１３１ ＣＰＵ
１３３ ＲＯＭ

Claims (3)

1. 外乱に基づいて、車両に減速度を付与する制御を行なう車両用駆動力制御装置であって、
   スロットル開度が全閉であるときにアクセル開度が減少したときには、車両に減速度を付与する
   ことを特徴とする車両用駆動力制御装置。
2. 外乱に基づいて、車両に減速度を付与する制御を行なう車両用駆動力制御装置であって、
   スロットル開度が予め設定された所定値以下であるときにアクセル開度が減少したときには、車両に減速度を付与する
   ことを特徴とする車両用駆動力制御装置。
3. 請求項１または２に記載の車両用駆動力制御装置において、
   前記外乱には、路面勾配、車両前方のコーナー、先行車両、コーナリング抵抗、車重、車両が走行する場所の標高、路面抵抗、車両のエンジン性能のばらつき、及び車両のトランスミッションのひきずりのばらつきの少なくともいずれか一つが含まれる
   ことを特徴とする車両用駆動力制御装置。

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