JP2008087670A - 車両の運転制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】車両の電力の低下時に、できるだけ車両の運動制御の作用効果を低減させずに、運動制御に於いて作動する電動式のアクチュエータ又はモータの消費電力を低減する車両の運動制御装置を提供すること。
【解決手段】本発明の運動制御装置は、車両に於いて使用可能な電力が低いとき、アクチュエータの作動を制御する手段が、車両の運動制御のためのアクチュエータの作動を使用可能な電力が高いときに比べて低い供給電力にて且早い時期にて開始する。また、制動制御用アクチュエータとスロットル制御用アクチュエータを含む場合には、車両に於いて使用可能な電力が低いとき、制動制御用アクチュエータの制御量を使用可能な電力が高いときに比べて小さくする。
【選択図】図3

Description

本発明は、自動車等の車両の運動制御装置に係り、より詳細には、車両に於いて利用可能な電力(以下、「車両の電力」とする。)が低下した際の作動が改良された運動制御装置の作動に係る。
近年の自動車等の車両は、従前に比して、その走行及び制御のために、多くの電力を要する。電気自動車やハイブリッド自動車は、車両の駆動に電力を消費する。また、車両の駆動系及び制動系の電子制御技術、アクティブステアリング制御技術等の進歩に伴い、車両の駆動形式によらず、電力を消費する電動式のアクチュエータが多数搭載されるようになっている。更に、車両に搭載された空調装置、オーディオ、テレビなども電力を要する。しかしながら、車両の電力(即ち、バッテリに充電できる電気量)は、車両の駆動、各種制御又は設備の動作のために、常に安定的に又は十分に利用可能あるとは限らない。そこで、車両の各部に於いて、車両の電力が不十分であったり、電力の供給に異常がある場合のための対策を施しておく必要がある。
例えば、車両の電力の低下時の制動系の制御のための対応策として、特許文献1は、車輪の制動を電動式のバルブ装置を用いて行うブレーキ装置に於いて、電力が低下したときには、制動制御を車両の前輪のみについて行い、制動時に作動するバルブ装置に消費される電力を低減することを開示している。また、特許文献2には、制動機構等の駆動用電源からの電力の供給に異常があった場合に、オーディオ等の周辺機器用の電源からの電力を利用することが提案されている。
特開2003−137085号公報 特開2005−117759号公報
車両の電力の低下時の問題を車両の駆動系や制動系の作動を制御して車両の運動を制御する運動制御装置について見ると、駆動系又は制動系の各部の電動式アクチュエータ又はモータは、各アクチュエータに供給される電力が低下すると、それぞれ、正常に作動しないこととなり、これにより車両の運動制御の効果が低下する場合がある。また、電気自動車又はハイブリッド車の場合、運動制御のための電力が消費されることで、車両の駆動力が低下してしまうことも有り得る。従って、車両の電力が低下した場合の車両の運動制御装置に於ける対策を考える場合には、車両の駆動力又はその他のために使用される電力を食い込むことなく運動制御に消費される電力を低減させると共に、可能な限り、車両の運動制御の作用効果を損なわないようにすることが望ましい。しかしながら、従来に於いて、このような考え方で、車両の電力低下時の運動制御装置の対策を施す例は、提案されていない。例えば、前記の特許文献1の如く、電力低下時には前輪のみ制動制御するという手法は、その作動により消費される電力の低減はできるが、VSC(車両安定化制御)、TRC(トラクションコントロール)などの車両の各輪の制動力を独立に調節する制御には利用できない。また、特許文献2の如く、或る一つの電源の電力低下時に別の電源を利用する手法は、その別の電源の電力も低下している場合には利用できない。
本発明によれば、車両の電力の低下時に、できるだけ車両の運動制御の作用効果を低減させずに、運動制御に於いて作動する電動式のアクチュエータ又はモータの消費電力を低減する新規な車両の運動制御装置が提供される。
本発明の一つの態様(第一の態様)に於いて、車両の運動制御装置は、車両に於いて電力により作動するアクチュエータにより車両の各車輪の制駆動力を制御することによって車両の運動を制御する運動制御装置であって、アクチュエータの作動を制御する手段と、車両に於いて使用可能な電力を監視する手段とを含む。そして、アクチュエータの作動を制御する手段は、車両に於いて使用可能な電力が低いとき、車両の運動制御のためのアクチュエータの作動を使用可能な電力が高いときに比べて低い供給電力にて且早い時期にて開始するよう構成される。
本発明のこの態様の構成に理解されるべきことは、まず、車両の電力低下時に於いて、使用可能な電力が高いとき又は通常時よりもアクチュエータに供給する電力を低減することにより、アクチュエータに消費される電力が、車両を駆動するための電力などの車両に於いて他に使用される電力に食い込む可能性が低減されることである。しかしながら、アクチュエータに使用される電力が低下すると、制駆動力制御により車輪上に発生するべき制駆動力の調節が遅れ又は不十分になり、車両の運動制御が有効に働かなかったり、或いは、車両の運動挙動の悪化に間に合わないこととなり得る。そこで、本発明のこの態様に於いては、車両の電力の低下時には、早い段階から制駆動力制御を実行するようアクチュエータの作動開始時期が変更される。早い段階で運動制御を開始すれば、即ち、「制御の早だし」をすれば、アクチュエータの出力低下により制駆動力の制御速度が遅くなっても、或いは、制御量が小さくても、制御作用が早い段階に車両の運動に与えられ、車両の運動制御の効果の低下をできるだけ抑えられることが期待される。
車両の運動制御は、通常、所定の車両の運動状態を表す運動状態量、例えば、車輪のスリップ量又はスリップ率などを監視し、その所定の運動状態量が所定の範囲外に逸脱した際に開始される。従って、上記の構成に於いて、車両の電力の低下時、前記の所定の範囲を狭めることにより、アクチュエータの作動開始時期が早められるようになっていてよい。また、車両の運動制御が、運動状態量が所定の閾値に達した際に開始される場合には、車両の電力の低下時、前記の所定の閾値を低減することによりアクチュエータの作動開始時期を早めるようになっていてよい。
上記の本発明の一つの態様の構成に於いて、車両の運動制御が車輪の制動装置による車輪上の制駆動力の調節を介して行われる場合であり、従って、アクチュエータが車両の車輪の制動力を調節する制動制御用アクチュエータを含む場合には、アクチュエータの作動を制御する手段は、車両の電力低下時に、車両の運動制御の実行時の制動制御用アクチュエータの作動による制動力の変化勾配を使用可能な電力が高いときに比べてより小さく制限することにより、アクチュエータの供給電力を低くするよう構成されていてよい。制動力の変化勾配を制限すると、制動力の増減が遅れることとなるが、制動制御用アクチュエータの作動が早期に開始されるようになっているので、制動力の増減の遅れは、或る程度補償されることとなる。車輪の制動装置が液圧式制動装置であり、車輪の制動力を調節するアクチュエータが液圧を昇圧する液圧ポンプと各輪の液圧を調節するバルブアクチュエータである場合には、各車輪の制動力は、各車輪のホイールシリンダへ供給される液圧に対応するので、アクチュエータの作動を制御する手段は、車両に於いて使用可能な電力が低いとき、車両の運動制御の実行時のアクチュエータの作動による液圧の最大変化勾配を使用可能な電力が高いときに比べてより小さく制限することにより、アクチュエータの供給電力を低くするようになっていてよい。
また、上記の本発明の一つの態様の構成に於いて、車両の運動制御が上記の車輪の制動装置による車輪上の制駆動力の調節に加えて、車両のエンジンのスロットル開度を調節してエンジンの出力トルクを調節することにより為されるものであり、スロットル開度の調節がスロットル制御用アクチュエータを用いて実行される場合には、アクチュエータの作動を制御する手段は、車両の電力の低下時、車両の運動制御のためのスロットル制御用アクチュエータの作動開始のみを使用可能な電力が高いときに比べて早期に実行するようになっていてよい。
上記のアクチュエータの作動開始時期を早める構成の場合、制駆動力制御の作動頻度が高くなる可能性がある。そして、制駆動制御が実行されれば、電力は、確実に消費される。従って、「制御の早だし」の際、制駆動力の制御に関わる全てのアクチュエータを作動開始にしてしまうと、低減されているとはいえ、それなりの電力が消費される。この点に関し、制動制御用アクチュエータは、例えば、液圧ポンプや車輪毎にバルブアクチュエータが設けられることになるので、これら制動制御用アクチュエータの全てを作動すると、それなりの電力を要するが、スロットル制御用アクチュエータは、スロットル弁に通常一つ設けられ、1つのスロットル弁に於ける電力消費量も液圧ポンプやバルブアクチュエータに比して低い。そこで、上記の如く、制動制御用のアクチュエータとスロットル制御用アクチュエータとがある場合に、低い供給電力にて制御の早だしをする際、スロットル制御用アクチュエータの作動のみを早期に実行するようにして作動開始時の消費電力を節約するようになっていてよい。
上記に於いて、スロットル制御を早だしした後、車両の運動状態が車輪上の制駆動力の調節を要する状況になった場合には、制動制御用のアクチュエータの作動が開始されてよい。その際は、制動制御用のアクチュエータの供給電力は制限されなくてもよい。車両の運動制御の際、スロットル制御が、まず先に開始されると、通常は車輪速又は車速が低下し、これにより、車両の運動が更に悪化する可能性が低減するとともに、車両の運動を修正するのに要する各輪の制駆動力の制御量も低下する。従って、制動制御用アクチュエータの作動負荷も低減され、アクチュエータの消費電力も低下されることが期待される。即ち、運動制御の実行に於いて、制御の早だしの間については、スロットル制御のみ作動させることで電力の低減が図られ、その後、制動制御用アクチュエータの作動が必要となった場合についても、スロットル制御を早だししておくことにより制動制御用アクチュエータの消費電力の低減が図られることとなる。
また、上記の如く、スロットル制御の開始時期を早めることにより、車両の運動の更なる悪化の可能性が低減され、或いは、車両の運動の修正に要する各車輪の制駆動力の制御量も低下することが期待されるので、車両の電力の低下時、スロットル制御の実行開始以降の制動制御用アクチュエータの作動開始は、通常時又は使用可能な電力が大きいときに比べて、遅い時期に実行されるようになっていてもよい。例えば、制動制御用アクチュエータの作動開始が所定の運動状態量が所定の範囲外に逸脱した際に実行される場合には、制動制御用アクチュエータの作動開始のための前記の所定の範囲を広げることにより、制動制御用アクチュエータの作動開始時期を遅らせるように構成されていてもよい。制動制御用アクチュエータの作動時期を遅らせれば、その分、消費電力を低減することができる。
本発明の車両の運動制御装置のもう一つの態様(第二の態様)に於いては、上記の如く、車両の運動制御が、車輪の制動装置の制動制御用アクチュエータと車両のエンジンのスロットル開度の調節がスロットル制御用アクチュエータとを作動して実行する場合に、アクチュエータの作動を制御する手段は、車両に於いて使用可能な電力が低いとき、車両の運動制御のための制動制御用アクチュエータの制御量を使用可能な電力が高いときに比べて小さくするよう構成される。
既に述べた如く、制動制御用アクチュエータは、全てを作動すると、それなりの電力を要するが、スロットル制御用アクチュエータは、制動制御用アクチュエータに比して消費電力が低い。そこで、上記の如く、消費電力の低いスロットル制御は通常通り実行する一方、消費電力を高い制動制御用アクチュエータの制御量を低くして電力の低減が図られるようになっていてよい。スロットル制御が通常通り実行されれば、車輪速又は車速が低下し、上記の如く、車両の運動が不安定になる可能性が低減されるとともに、車両の運動を修正するために要する制動制御用アクチュエータの作動負荷が軽減されることが期待されるので、電力消費を抑えつつ、車両の運動制御の効果の低下が軽減されることが期待される。なお、上記の第二の態様に於ける制動制御用アクチュエータの制御量の低減は、アクチュエータの作動を制御する手段が、車両に於いて使用可能な電力が低いときに、車両の運動制御の実行時の制動制御用アクチュエータの作動による制動力の変化勾配を使用可能な電力が高いときに比べてより小さく制限することにより為されてよい。
かかる本発明の第二の態様に於いて、一つの実施形態として、例えば、アクチュエータの作動を制御する手段は、車両に於いて使用可能な電力が低いとき、更に、車両の運動制御のためのスロットル制御用アクチュエータの制御量を使用可能な電力が高いときに比べて大きくするよう構成されてよい。既に述べた如く、スロットル制御用アクチュエータに要する電力は、制動制御用アクチュエータよりも低いので、かかる構成によれば、消費電力を抑えつつ、車速の低下量を大きくすることで、車両の運動状態を、より安定した方向に制御しやすい状態にもっていくことが可能となる。
また、上記の態様の実施の形態のもう一つとして、車両の運動制御が車輪のスリップ量(例えば、車輪速と車体速の差)又はスリップ率(スリップ量と車体速との比)が所定の閾値に達した際に開始され車輪のスリップ量又はスリップ率を目標値に一致するよう調節するフィードバック制御である場合には、アクチュエータの作動を制御する手段が、車両の運動制御の開始後車輪のスリップ量又はスリップ率が所定の閾値に最初に到達するまでの期間(以下、「初期スリップ期間」とする。)の経過後に於いて制動制御用アクチュエータの作動を禁止することにより制動制御用アクチュエータの制御量のみを小さくするようになっていてよい。上記の如きフィードバック制御により車輪のスリップ量又はスリップ率を制御して車両の運動を安定化する場合、初期の車両の挙動の悪化を抑えることが重要である。かかる制御に於いては、一般に、制御される車輪のスリップ量又はスリップ率は、一旦、その目標値の近傍まで持っていけば、その後は、比較的安定する。従って、上記の如く、制御に於いて重要である初期スリップ期間については、通常通りのアクチュエータの作動を行い、制御対象が比較的安定な初期スリップ期間経過後は、消費電力の高い制動制御用アクチュエータの作動を禁止して、運動制御の効果を或る程度担保しつつ、電力の節約が為されるようになっていてよい。
ところで、上記の本発明の運動制御装置が適用される車両に於いて、エンジンのスロットル弁が、弁体と、弁体を所定のニュートラル位置まで戻す方向に復元力を弁体に及ぼすリターンスプリングとを含み、スロットル制御用アクチュエータが、リターンスプリングの復元力に抗して弁体の位置を決定し、これにより、スロットル開度が調節されるスロットル弁である場合には、本発明の運動制御静置に於いて、アクチュエータの作動を制御する手段は、車両の運動制御のためにスロットル制御用アクチュエータを作動する際、弁体がニュートラル位置まで戻す作動を優先的に実行するよう構成されていてよい。上記の如きリターンスプリングが備えられたスロットル弁の場合、スロットル制御用アクチュエータの電力を遮断すると、弁体は、自動的に所定のニュートラル位置(通常はスロットルが略全閉の位置)に戻るよう構成されている。従って、運動制御に於いて要求されるスロットル開度の増減制御の方向が現在の弁体の位置から弁体のニュートラル位置への方向に合致している場合には、リターンスプリングの復元力により弁体がニュートラル位置に戻るがままにさせることにより、スロットル制御用アクチュエータに供給する電力を削減することができる。弁体がニュートラル位置に戻ることにより、通常、スロットル開度は絞られることになるので、車輪速又は車速が低減し、上記に説明したように、車両の運動が不安定になる可能性が低減されるとともに、車両の運動を修正するために要する制動制御用アクチュエータの作動負荷が軽減されることが期待される。弁体がニュートラル位置に戻った後、更に、車両の運動の修正を要する場合には、通常の運動制御が実行されもよい。
総じて、概して述べれば、上記の本発明の運動制御装置は、車両の電力の低下時には、運動制御の実行時に作動されるアクチュエータへ供給される電力を一様に落とすだけでなく、運動制御の効果ができるだけ損なわれないようアクチュエータの作動するスケジュールを種々変更するものであるということができる。かかる作動スケジュールの変更に於いて、実際に変更されるものは、作動開始のタイミングと供給電力の大きさであり、制動制御用アクチュエータが作動する際には車輪毎に制動力を制御できる機能は保持されるので、各輪独立に制駆動力を制御して前後左右の車輪間に於いて制駆動力差を与え、車体に所望の方向にヨーモーメントを発生するなどの運動制御の効果が確保される。電力が低下しているときには、運動制御の効果が、100%十分に発揮されない可能性があるが、本発明によれば、種々のアクチュエータの作動を実行するスケジュールを選択的に修正することによって、(そのままでは、運動制御が巧く働かないか或いは他に必要な電力に食い込んでしまうところ、)電力の節約をしつつ、或る程度の運動制御の効果が維持されることが図られることとなる。
上記の本発明の幾つかの態様に於いて、上記の説明から理解される如く、車両の運動制御にスロットル制御が組み込まれている場合には、スロットル制御が車輪の制動装置による制駆動力制御に優先して実行される。勿論、スロットル制御だけで、確実に車両の運動が安定化され又は改善されるとは限らないが、まず、スロットル制御を優先して実行し、これにより、車輪速又は車速の抑制をすることにより、その後、制動装置による制駆動力制御に於けるアクチュエータの作動負荷が低減され、結果として、電力の消費と低減の運動制御の効果の維持を或る程度に於いて両立できることとなる。
本発明のその他の目的及び利点は、以下に於いて、部分的に明らかになり、指摘される。
装置の構成
図1は、本発明の車両の運動制御装置の好ましい実施形態が搭載される自動車を模式的に示している。同図に於いて、左右前輪12FL、12FRと、左右後輪12RL、12RRを有する車両10には、通常の態様にて、各輪(図示の例では、後輪駆動車であるから、後輪のみ)に駆動力を発生するエンジン20と、各輪に制動力を発生する制動装置40とが搭載される。(なお、簡単のため図示していないが、車両10には、通常の車両と同様に前輪又は前後輪の舵角を制御するためのステアリング装置が設けられる。)
エンジン20は、通常の態様にて、トルクコンバータ20a、自動変速機20b、差動歯車装置20c等を介して、駆動トルク或いは回転駆動力を後輪12RL、12RRへ出力するよう構成される。エンジン20の出力トルクの制御は、吸気管22の内部に設けられたスロットル弁24によりスロットル開度を増減して吸入空気量を調節することより為される。また、エンジン20には、通常の態様にてエンジン20のクランク軸に連動して回転して発電するオルタネータ26が備えられ、バッテリ28を充電する。スロットル弁24は、アクセルペダル14に応答してスロットル開度を調節するものであってよいが、後述の幾つかの本発明の実施形態に於いて、車両の運動制御にスロットル開度の調節が含まれる場合には、電子制御式スロットル弁であり、電子制御装置100の指令に基づいて、バッテリ28の電力を使用してスロットル開度を調節するスロットル制御用アクチュエータが備えられる。なお、車両10の駆動装置は、エンジン20に代えて電動機が用いられる電気式、或いは、エンジンと電動機との双方を有するハイブリッド式であってもよい。電動機が駆動トルクを出力する際には、バッテリ28の電力が使用される(バッテリの充電は、電動機を発電機として作動して行われる。)。
制動装置40は、通常の態様にて、各輪に装備をされたホイールシリンダ42FL、42FR、42RL、42RR、運転者によりブレーキペダル44の踏込みに応答して作動されるマスタシリンダ45及び油圧回路46から構成され、各輪に於ける制動力は、油圧回路46の作動により、各ホイールシリンダ内のブレーキ圧が調節されることにより制御される。図2は、かかる油圧回路46を含む制動装置40の配管構成の詳細を模式的に示したものである。同図を参照して、油圧回路46は、左右前輪の対のホイールシリンダ42FL、42FRのブレーキ圧を制御する回路46Fと、左右後輪の対のホイールシリンダ42RL、42RRのブレーキ圧を制御する回路46Rを含み(特に指摘しない限り、2つの回路は、同じ配管構造を有していてよい。)、通常の作動(運動制御が実行されていない場合)に於いては、ブレーキペダル44の踏込みに応答して、マスタシリンダ44の圧力が、回路46F、Rを介して、それぞれのホイールシリンダ42i(i=FL、FR、RL、RR)へ供給される。
一方、車両の運動制御が実行される場合には、電子制御装置100の指令に基づいて、回路46F、Rのマスタシリンダに直接に接続されたマスタシリンダカット弁50F、50Rが閉弁され、油圧回路内に設けられた油圧ポンプ52F、52Rが作動して、マスタシリンダカット弁50F、50Rと各輪のホイールシリンダ42iとの間の油圧を昇圧する。各輪のホイールシリンダ42iには、それぞれ、油圧ポンプ52F、R側に油圧保持弁54i、バッファリザーバ56F、R側には、減圧弁58iが設けられており、各輪のホイールシリンダの油圧を増圧する際には、油圧保持弁54iを開弁されて、ポンプにからの圧力を受け入れ、減圧する際には、減圧弁58iが開弁して、リザーバへ圧力を解放するよう作動する(従って、各輪のホイールシリンダの油圧を保持する場合には、弁54i及び58iを共に閉弁する。)。かくして、油圧保持弁54iと減圧弁58iとを開閉することにより、各輪のブレーキ圧は、それぞれ、独立に調節できることとなる。上記の車両の運動制御が実行される際の油圧回路内に於ける各部の作動、即ち、マスタシリンダカット弁50F、50Rの閉弁、油圧ポンプ52F、Rの昇圧、油圧保持弁54i及び減圧弁58iの弁の開閉は、ポンプに備えられた電動機又はそれぞれの弁に備えられたバルブアクチュエータがバッテリ28の電力を使用して作動することにより為される(ポンプの電動機とバルブアクチュエータの形式は、任意のものであってよい。)。従って、運動制御が実行される場合には、より高い電力が使用されることとなる。なお、本明細書に於いては、電動機により作動するポンプとバルブアクチュエータを総じて制動制御用アクチュエータと称することとする。
車両の運動制御のためのスロットル制御用アクチュエータ又は制動制御用アクチュエータの作動の制御は、既に触れたように、電子制御装置100により為される。電子制御装置100は、通常の形式の、双方向コモン・バスにより相互に連結されたCPU、ROM、RAM及び入出力ポート装置を有するマイクロコンピュータ及び駆動回路を含んでいてよい。制御装置100へは、車両の運動制御を実施するために、車両の各部に設けられたセンサから、スロットル開度θth、アクセルペダル踏込量θa、ブレーキペダル踏込量θb、車輪速Vwi(i=FL、FR、RL、RR)、各輪のホイールシリンダ内の圧力Pbi(i=FL、FR、RL、RR)、エンジン回転数Er等の検出値が入力されるよう例示されているが、本実施形態の車両に於いて実行されるべき各種制御に必要な種々のパラメータ(前後加速度、ヨーレートなど)を得るための各種検出信号が入力されてよい。更に、後に説明する如く、車両の電力を監視しオルタネータの作動制御をするために、バッテリ28の電圧又はオルタネータの作動状態を表す信号が入力される。当業者にとって理解される如く、本発明の運動制御装置は、電子制御装置100の作動により実現される。
装置の作動
本発明の運動制御装置に於いて、実行される運動制御は、制動装置40の作動制御及び/又はスロットル制御を介して、車輪のスリップ量又はスリップ率を調節することにより、各車輪の制駆動力を制御して、車両の運動を修正し又は安定化させる任意の運動制御であってよい。例えば、VSCの実行に於いて、車両のオーバーステア状態を修正し又は抑制する場合には、車両の旋回外輪の制動力を選択的に増大して車両に旋回外向きにヨーモーメントを発生し、ヨー方向又はヨーレートが修正される。一方、アンダーステア状態を修正し又は抑制する場合には、車両を減速しつつ、旋回内向きにヨーモーメントが発生するよう、左右輪に制動力差を発生させられる。また、TRCの実行に於いては、加速中に駆動輪のスリップ量又はスリップ率が適正な値になるよう、特に、過剰に増大しないように、各車輪上の制駆動力が個別に制御される。
前記の運動制御の実行に於いては、いずれも、運転者のアクセルペダル又はブレーキペダルの操作とは独立に、各車輪のブレーキ圧又はスロットル開度を調節して制駆動力が制御されることとなる。その際には、上記から理解されるように、制動制御用アクチュエータ又はスロットル制御用アクチュエータが、バッテリ28の電力を使用して作動される。しかしながら、もし車両の電力が低下している場合には、各アクチュエータへ十分な電力を供給できないか、或いは、供給できたとしても、その分、車両のその他の部分又は装置に供給されるべき電力に食い込んでしまうことが有り得る。そこで、本発明の運動制御装置に於いては、まず、車両の電力が監視され、車両の電力が低下しているか否かの判断がなされる。そして、車両の電力が低下しているときには、「発明の開示」の欄に述べた如く、種々の態様により、通常の電力よりも低い電力にて且運動制御の効果ができるだけ低下しないよう運動制御時のアクチュエータの作動のスケジュールが修正される。
図3は、上記の本発明の制御プロセスの概略をフローチャートの形式で表したものである。同図の制御プロセスは、車両の運転中又はエンジン若しくはその他の駆動装置の作動中、所定の周期で繰り返される。制御プロセスは、制御のスタートの後、運動制御に必要な各種パラメータの読込み、公知の態様にて、VSC、TRCなどの運動制御を実行する場合のアクチュエータの作動のスケジュール、即ち、スロットル制御用及び/又は制動制御用アクチュエータの作動開始を決定するための所定の運動状態量の閾値及び各アクチュエータの作動量(制御量)を決定するステップ10と、車両の電圧が低下しているか否かの判断をするステップ20と、車両の電圧が低下している場合に運動制御に於けるアクチュエータの作動のスケジュールの変更をするステップ30と、そのときのアクチュエータの作動のスケジュールに従って、アクチュエータを作動するか否かの判断をするステップ40と、アクチュエータを作動するステップ50とを含む。図から理解される如く、アクチュエータの作動のスケジュールの変更は、車両の電圧が低下していると判定された場合にのみ実行され、アクチュエータの作動は、そのときのアクチュエータの作動のスケジュールに於いて、スロットル制御及び車輪の制動制御の各々について、所定の車両の運動状態量が、対応する所定の閾値を越えている場合に実行される。従って、ステップ30のアクチュエータの作動のスケジュールの変更を実行しない場合には、アクチュエータは、通常の運動制御の態様に従って作動されることとなる。
なお、ステップ20に於ける車両の電圧が低下しているか否かの判断、即ち、車両の電力の監視は、最も簡単には、バッテリ28の電圧を検出することにより為されてよいが、好ましくは、オルタネータの単位時間当たりの発電量を検出することにより為されてよい。典型的には、オルタネータは、バッテリの電圧が所定の目標電圧が維持されるよう周期的にバッテリに接続され、バッテリを充電するよう制御される。オルタネータの一周期当たりの接続時間、即ち、オルタネータのデューティ比は、バッテリの充電量が少ないほど、長くなるので、かかるデューティ比が所定の基準値K以上のときに、車両の電力が低下していると判断されてよい。
以下、本発明の運動制御装置の実施形態に於ける幾つかのアクチュエータの作動のスケジュールの変更例について説明する。
実施例1に於いては、車両の運動制御に於いて作動されるアクチュエータのうち、制動制御用のアクチュエータの作動のスケジュールが車両の電力の低下時に修正される。本実施例の構成は、車両の運動制御に於いてスロットル制御が実行されるものであってもされないものであってもよいが、スロットル制御が実行されない制御については、図1に例示のエンジンに於いて、スロットル弁は、電子制御装置100で制御される電子制御式のものでなくてもよいことは理解されるべきである。
実施例1では、端的に述べれば、車両の電力が低下しているときには、電力が低下していない場合に比して、運動制御実行時の油圧の変化勾配(の絶対値)をより小さく制限した状態で、しかも、制動制御用アクチュエータの作動開始のための所定の運動状態量の閾値が低減される。作動に於いては、まず、ステップ20で、現在の車両の電力が低下していると判断された後、ステップ30に於いて、図4に示されている如きマップにより、例えば、オルタネータのデューティ比の関数として、車両の電力が低下していないと判断された場合の制動制御用アクチュエータへの最大供給電力に対する制動制御用アクチュエータへの供給電力の許容可能な電力との比k(<1)が決定される。次いで、かかる電力比kの関数として、通常時の電力に於ける(制限のない場合の)油圧勾配に対するk倍に制限された供給電力に於ける達成可能な油圧の変化勾配の比D(k)(<1)が決定される。かかる電力比のためのマップ及び勾配比D(k)は、実験的に又は理論的に決定されてよい。なお、勾配比D(k)は、オルタネータのデューティ比の関数として決定されてもよい。
かくして、後のステップ50に於いて、制動制御用アクチュエータが作動される際には、その供給電力は、通常時のk倍に制限され、これにより、油圧勾配が通常時のD(k)倍に制限されることとなる。供給電力の制限及び/又は油圧勾配の制限は、電子制御装置100の作動によって、任意の方法により為されてよい。しかしながら、かかる油圧勾配が通常時のD(k)倍となる場合、制動力の変化も概ねD(k)倍となる。そこで、かかる制動力の変化がD(k)倍となった場合に、通常時の運動制御の効果が補償されるよう、制動制御用アクチュエータの作動開始を決定する運動状態量の閾値、例えば、TRCの場合には、車輪のスリップ速度の閾値も、通常時のD(k)倍に修正され、即ち、通常時の閾値よりも低減される。上記の如く、制動制御用アクチュエータの供給電力の許容最大値と作動実行開始閾値とがそれぞれ低減されると、ステップ40に於いて、運動制御の閾値が低減されていることにより、通常時よりも早期に制動制御用アクチュエータの実行開始が判定されると共に、ステップ50に於いて、通常時よりも低減された供給電力にて制動制御用アクチュエータが作動されることとなる。なお、かかる作動に於いて、理解されるべきことは、制動制御用アクチュエータへの供給電力を制限することにより、制動制御に於ける制動力の変化勾配は制限されるが、各輪の制動力は独立に制御可能であるということである。従って、供給電力が制限されても、前後左右の車輪間に於いて制動力差を発生して所望の方向のヨーモーメントを発生する機能は維持される。このことは、以下の実施例に於いて制動制御用アクチュエータが作動される場合、同様である。
上記の実施例によれば、電力の低下時には、制動制御用アクチュエータの供給電力を節約することにより、運動制御のための制動力の変化が遅れることとなるが、制御自体を早期に実行することにより、制動力の変化の遅れが補償され(早期に制御を実施する場合には、制御により修正されるべき車両の運動状態の変化が小さくなり、従って、アクチュエータの制御量も小さくて済む場合がある。)、制動制御用アクチュエータの消費電力量の抑制と運動制御の効果の確保とが両立することが期待される。
実施例2に於いては、車両の運動制御に於いて、スロットル制御と車輪の制動装置による制動力制御の双方が実行される場合に、車両の電力の低下時、主として、スロットル制御用アクチュエータの作動のスケジュールが修正される。具体的には、ステップ20で現在の車両の電力が低下していると判断されると、運動制御のためのスロットル制御の実行開始を決定する所定の運動状態量の閾値、即ち、スロットル制御用アクチュエータの作動開始のための閾値が、ステップ10で決定された閾値よりも低減される。閾値は、例えば、オルタネータのデューティ比の関数として、デューティ比が長いほど、即ち、電力の低下が大きいほど、低くなるよう設定されてよい。かくして、車両の電力の低下時には、ステップ40に於いて、通常時よりも早期にスロットル制御の開始が実行されることとなる。なお、制動制御用アクチュエータについては、その作動開始の閾値は、修正されなくてもよいが、逆に閾値を通常よりも高く設定し、制御開始が通常時よりも遅い時期になってもよい。
作動に於いて、車両の電力が低下していない場合には、通常の運動制御の実行開始の閾値に従って、スロットル制御及び制動制御の実行が決定されるが(ステップ10、40)、車両の電力の低下時には、スロットル制御の閾値が低減されているので(ステップ30)、車両の運動状態が悪化してくると、まず、スロットル制御のみが実行される(ステップ40、50)。なお、このとき、スロットル制御の効果を上げるために、スロットル制御用アクチュエータの制御量を増大してもよい。制御量の増大は、オルタネータのデューティ比が長いほど、大きくしてもよい(スロットル開度がより小さくなる。)。更に、スロットル制御を実行しても車両の運動状態の悪化が進行し、通常の運動制御に於ける閾値又はそれよりも高い閾値に到達すると、この段階で初めて、制動制御用アクチュエータが作動を開始することとなる。
上記の実施例によれば、制御の早だしが、スロットル制御だけなので、実施例1の場合と同様に、低い消費電力にて早期に制御を開始することにより、アクチュエータの消費電力量の抑制と運動制御の効果の確保とが両立することが期待されるだけでなく、制動制御用アクチュエータの作動頻度を低減することが期待される。既に述べた如く、スロットル制御用アクチュエータと制動制御用アクチュエータとでは、前者の方が消費電力が低いので、より一層、消費電力の更なる節約ができることとなる。
実施例3に於いては、車両の運動制御に於いて、スロットル制御と車輪の制動装置による制動力制御の双方が実行される場合に、車両の電力の低下時、スロットル制御用アクチュエータの制御量、即ち、スロットル開度の閉じ量を増大すると共に、制動制御用アクチュエータの制御量が低減されるようアクチュエータの作動のスケジュールが修正される。制動制御用アクチュエータの制御量の低減は、実施例1の場合と同様に、油圧の変化勾配に制限を設けることにより為されてよい。スロットル開度の閉じ量は、前記の如く油圧勾配を制限した場合の制動力の、制限をしない場合の制動力に対する比を、通常の制御に於けるエンジンの目標トルクに乗じたトルク値が、エンジンに於いて達成されるよう設定されてよい。また、スロットル制御によるエンジンの目標トルクと制動制御による制動力の目標値とに、車両の電力の低下を判断する際のオルタネータのデューティ比の基準値Kを乗じたものであってもよい。(エンジンの目標トルクが低減すると、スロットル制御の制御量は、増大する。)
作動に於いて、本実施例に於いては、アクチュエータの作動開始閾値は修正されないので、ステップ40に於いては、通常の運動制御と同様の時期にアクチュエータが作動を開始する。その際、消費電力の大きい制動制御用アクチュエータの作動量が低減される一方、その作動量の低減を補償するべく、消費電力の小さいスロットル制御用のアクチュエータの作動量が増大されることとなる。かくして、本実施例によれば、アクチュエータの作動頻度を増大することなく、アクチュエータの消費電力量の抑制と運動制御の効果の確保とが両立することが期待される。
実施例4に於いては、車両の運動制御に於いて、スロットル制御と車輪の制動装置による制動力制御の双方が実行される場合に、車両の電力の低下時、運動制御の開始から或る期間のみスロットル制御と制動力制御を通常の態様と同様に、即ち、供給電力の低減をせずに、実行し、前記の或る期間の経過後は、制動力制御を禁止するようアクチュエータの作動のスケジュールが修正される。「発明の開示」の欄に於いて、既に述べた如く、車両の運動制御のうちのいくつかは、車輪のスリップ量又はスリップ率が所定の閾値に達した際に開始され車輪のスリップ量又はスリップ率を目標値に一致するよう調節するフィードバック制御により行われる。図5に例示されている如く、例えば、TRC制御を実行する場合に、車両全体の速度が増大する過程に於いて、車輪速の目標値が決定されるところ、実際の車輪速(実車輪速)が目標車輪速に対応して決定される制御閾値を越えると制御が開始される。そして、実車輪速は、制御開始後、増減を繰り返しながら、目標値に収束することとなる。かかる実車輪速の「挙動」に於いて、制御上、最も重要な期間は、車両の運動制御の開始後車輪のスリップ量又はスリップ率が所定の閾値に最初に到達するまでの「初期スリップ期間」であり、この期間が経過した後は、車輪速の値は、概ねその目標値に沿って安定的に推移することとなる。そこで、本実施例に於いては、前記の如く、運動制御の開始から初期スリップ期間のみ、スロットル制御と制動力制御し、初期スリップ期間経過後は、制動力制御、即ち、制動制御用アクチュエータの作動を禁止して、制動制御用アクチュエータに消費される電力を節約する。
作動に於いて、本実施例に於いては、アクチュエータの作動開始閾値は修正されないので、ステップ40に於いては、通常の運動制御と同様の時期にアクチュエータが作動を開始する。しかしながら、制御の開始後、初期スリップ期間を経過すると、ステップ40に於いて、スロットル制御の作動のみが指令され、制動力制御の作動を禁止した状態でアクチュエータの作動を実行する(ステップ50)。初期スリップ期間を経過したか否かは、ステップ30のスケジュールの修正に於いて、車輪速の変化を追跡するなどして任意の方法で判定されてよい。なお、初期スリップ期間の経過後に於いて、実施例3の如く、スロットル制御用アクチュエータの制御量を増大すると共に、制動制御用アクチュエータの制御量が低減されるようアクチュエータの作動のスケジュールが修正されてもよい。
上記の実施例2−4に於いては、いずれも、運動制御の実行開始時に、スロットル制御が実行される。この点に関し、VSCのアンダーステアを修正する制御やTRC制御など、スロットル制御の実行が必要な場合に於いては、通常、車速又は車輪速の低減をするべくスロットル開度の低減が実行される。そこで、かかるスロットル開度の調節をするスロットル弁の構造を詳細に参照すると、図6に模式的に例示されている如く、スロットル弁24に於いては、弁体70は、吸気管内にてその回転軸周りに回転して吸気管の空気の流路面積を調節するようになっているところ、その弁体の回転方向の角度位置は、リターンスプリング72の復元力を受けて、所定のニュートラル位置に位置決めされるよう構成されている。そして、スロットル開度を変化させる場合には、スロットル制御用アクチュエータ(通常は、モータ)74がリターンスプリング72の復元力に抗して弁体を回転する。
かかる構成に於いて、もし弁体のニュートラル位置が現在の弁体の位置からスロットル制御により変更されるべき目標位置の方向に一致している場合には、スロットル制御用アクチュエータを作動しなくても、弁体は、自ずとニュートラル位置へ向かって回転することとなる。そこで、実施例5に於いては、実施例2−4のいずれかが実施される場合に、ステップ30に於いて、スロットル開度を参照して、弁体の現在の位置からスロットル制御により達成されるべき目標位置への方向が、弁体の現在の位置から弁体のニュートラル位置への方向に一致するか否かが判定され、一致する場合には、スロットル制御用アクチュエータへの電力供給を停止して、弁体が自ずと弁体のニュートラル位置への方向に移動することを許すよう設定される。他方、もし弁体がニュートラル位置に在る状態がスロットル制御のスロットル開度の目標値に比較して、絞りすぎになる場合には、スロットル制御用アクチュエータにより適正なスロットル開度が達成されるよう制御される。
上記の運動制御の実行の際に、スロットル制御用アクチュエータへの電力供給を停止して、弁体がニュートラル位置に戻ることを許す構成に於いて、実施例2の如く、スロットル制御の開始閾値を低減し、スロットル制御のみの制御の早だしをするようになっていてもよいが、制動制御用アクチュエータの作動閾値を増大して、制動制御用アクチュエータの作動開始を遅らせる場合には、ステップ30に於いて、スロットル制御の開始閾値を修正しなくてもよい。
かくして、実施例5によれば、弁体がリターンスプリングの復元力によりニュートラル位置に戻るまでの間については、スロットル制御用アクチュエータへの電力供給も必要ではなくなるので、消費電力が更に節約できることとなる。
以上に於いては本発明を特定の実施例について詳細に説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施例が可能であることは当業者にとって明らかであろう。
例えば、実施形態の制動系装置40は、油圧式制動装置であるが、電磁式に各輪に制動力を与える形式に於いても、車両の電力の低下時には、上記の実施例と同様に、制動装置に用いられるアクチュエータの作動のスケジュールを修正することにより、消費電力を節約しながら、運動制御の効果の低下を或る程度抑制することができ、そのような場合も本発明の範囲に属すると理解されるべきである。
図1は、本発明の好ましい実施形態である運動制御装置が搭載される車両の模式図である。 図2は、本発明の運動制御装置により制御される油圧式制動装置の配管構成の模式図である。図中、マスタシリンダカット弁50F、50R、油圧保持弁54iは、常開型のソレノイド弁であり、閉弁する際に電力を消費する。減圧弁58iは、常閉型のソレノイド弁であり、開弁する際に電力を消費する。図2は、各弁の設定が通常時(運動制御が行われない状態)となっている。 図3は、本発明の運動制御装置に於ける車両の電圧の低下時にアクチュエータの作動のスケジュールを修正する制御を組み込んだ制御プロセスをフローチャートの形式で表したものである。 図4は、車両の電力が低下していない場合の制動制御用アクチュエータへの最大供給電力に対する車両の電力の低下時に制動制御用アクチュエータへの供給電力の許容最大値の比を決定するためのマップである。 図5は、TRC制御に於ける車輪速、制御閾値、目標車輪速の変化を説明する図である。 図6は、電子制御式スロットル弁の構造の模式図である。(A)が弁体を正面から(吸気管の空気流れと同じ方向に)見た図であり、(B)が(A)を側方から見た断面図である。弁体70は、モータ74の消勢時、リターンスプリングの復元力により、(B)に於いて実線にて示された状態に位置決めされる。モータ74が付勢されると、リターンスプリングの復元力に抗して、(B)に於いて一点鎖線にて示されている如く回転される。
符号の説明
10…車両
12FR〜12RL…車輪
14…アクセルペダル
20…エンジン
22…吸気管
24…スロットル弁
26…オルタネータ
28…バッテリ
40…制動装置
42FL〜42RR…ホイールシリンダ
44…ブレーキペダル
45…マスタシリンダ
46…油圧回路
50…マスタシリンダカット弁
52F、R…ポンプ
54FL〜54RR…保持弁
56F、R…リザーバ
58FL〜58RR…減圧弁
100…電子制御装置

Claims (12)

  1. 車両の運動制御装置にして、車両に於いて電力により作動するアクチュエータにより前記車両の各車輪の制駆動力を制御して前記車両の運動を制御する運動制御装置であって、前記アクチュエータの作動を制御する手段と、前記車両に於いて使用可能な電力を監視する手段とを含み、前記車両に於いて使用可能な電力が低いとき、前記アクチュエータの作動を制御する手段が、前記車両の運動制御のための前記アクチュエータの作動を前記使用可能な電力が高いときに比べて低い供給電力にて且早い時期にて開始することを特徴とする車両の運動制御装置。
  2. 請求項1の車両の運動制御装置であって、前記車両の運動制御が所定の車両の運動状態量が所定の範囲外に逸脱した際に開始される制御であり、前記車両に於いて使用可能な電力が低いとき、前記使用可能な電力が高いときに比べて、前記所定の範囲を狭めることにより前記アクチュエータの作動開始時期を早めることを特徴とする装置。
  3. 請求項1の車両の運動制御装置であって、前記アクチュエータが前記車両の前記車輪の制動力を調節する制動制御用アクチュエータを含み、前記アクチュエータの作動を制御する手段が、前記車両に於いて使用可能な電力が低いとき、前記車両の運動制御の実行時の前記制動制御用アクチュエータの作動による制動力の変化勾配を前記使用可能な電力が高いときに比べてより小さく制限することにより、前記アクチュエータへの供給電力を低くすることを特徴とする装置。
  4. 請求項1の車両の運動制御装置であって、前記アクチュエータが前記車両の前記車輪の制動力を調節する液圧式制動装置に於いて液圧を昇圧する液圧ポンプと各輪の液圧を調節するバルブアクチュエータを含み、前記アクチュエータの作動を制御する手段が、前記車両に於いて使用可能な電力が低いとき、前記車両の運動制御の実行時の前記アクチュエータの作動による前記液圧の最大変化勾配を前記使用可能な電力が高いときに比べてより小さく制限することにより、前記アクチュエータへの供給電力を低くすることを特徴とする装置。
  5. 請求項1の車両の運動制御装置であって、前記アクチュエータが前記車両の前記車輪の制動力を調節する制動制御用アクチュエータと、前記車両のエンジンのスロットル開度を制御するスロットル制御用アクチュエータとを含み、前記アクチュエータの作動を制御する手段が、前記車両に於いて使用可能な電力が低いとき、前記車両の運動制御のための前記スロットル制御用アクチュエータの作動開始のみを前記使用可能な電力が高いときに比べて早期に実行することを特徴とする装置。
  6. 請求項5の車両の運動制御装置であって、前記エンジンのスロットル弁が、弁体と、該弁体を所定のニュートラル位置まで戻す方向に復元力を前記弁体に及ぼすリターンスプリングとを含み、前記スロットル制御用アクチュエータが、前記リターンスプリングの復元力に抗して前記弁体の位置を動かし、これにより、スロットル開度が調節されるスロットル弁であり、前記アクチュエータの作動を制御する手段が、前記車両の運動制御のために前記スロットル制御用アクチュエータを作動する際、前記弁体が前記ニュートラル位置まで戻る作動を優先的に実行することを特徴とする装置。
  7. 車両の運動制御装置にして、車両に於いて電力により作動するアクチュエータにより前記車両の各車輪の制駆動力を制御して前記車両の運動を制御する運動制御装置であって、前記アクチュエータの作動を制御する手段と、前記車両に於いて使用可能な電力を監視する手段とを含み、前記アクチュエータが前記車両の前記車輪の制動力を調節する制動制御用アクチュエータと前記車両のエンジンのスロットル開度を制御するスロットル制御用アクチュエータとを含み、前記アクチュエータの作動を制御する手段が、前記車両に於いて使用可能な電力が低いとき、前記車両の運動制御のための前記制動制御用アクチュエータの制御量を前記使用可能な電力が高いときに比べて小さくすることを特徴とする車両の運動制御装置。
  8. 請求項7の車両の運動制御装置であって、前記アクチュエータの作動を制御する手段が、前記車両に於いて使用可能な電力が低いとき、更に、前記車両の運動制御のための前記スロットル制御用アクチュエータの制御量を前記使用可能な電力が高いときに比べて大きくすることを特徴とする車両の運動制御装置。
  9. 請求項7の車両の運動制御装置であって、前記アクチュエータの作動を制御する手段が、前記車両に於いて使用可能な電力が低いときに、前記車両の運動制御の実行時の前記制動制御用アクチュエータの作動による制動力の変化勾配を前記使用可能な電力が高いときに比べてより小さく制限することにより、前記制動制御用アクチュエータの制御量を小さくすることを特徴とする装置。
  10. 請求項7の車両の運動制御装置であって、前記車両の運動制御が前記車輪のスリップ量又はスリップ率が所定の閾値に達した際に開始され前記車輪のスリップ量又はスリップ率を目標値に一致するよう調節するフィードバック制御であり、前記アクチュエータの作動を制御する手段が、前記車両の運動制御の開始後前記車輪のスリップ量又はスリップ率が前記所定の閾値に最初に到達するまでの期間の経過後に於いて前記制動制御用アクチュエータの作動を禁止することにより前記制動制御用アクチュエータの制御量を小さくすることを特徴とする車両の運動制御装置。
  11. 請求項7の車両の運動制御装置であって、前記エンジンのスロットル弁が、弁体と、該弁体を所定のニュートラル位置まで戻す方向に復元力を前記弁体に及ぼすリターンスプリングとを含み、前記スロットル制御用アクチュエータが、前記リターンスプリングの復元力に抗して前記弁体の位置を動かし、これにより、スロットル開度が調節されるスロットル弁であり、前記アクチュエータの作動を制御する手段が、前記車両の運動制御のために前記スロットル制御用アクチュエータを作動する際、前記弁体が前記ニュートラル位置まで戻す作動を優先的に実行することを特徴とする装置。
  12. 車両の運動制御装置にして、車両に於いて電力により作動するアクチュエータにより前記車両の各車輪の制駆動力を制御して前記車両の運動を制御する運動制御装置であって、前記アクチュエータの作動を制御する手段と、前記車両に於いて使用可能な電力を監視する手段とを含み、前記エンジンのスロットル弁が、弁体と、該弁体を所定のニュートラル位置まで戻す方向に復元力を前記弁体に及ぼすリターンスプリングとを含み、前記スロットル制御用アクチュエータが、前記リターンスプリングの復元力に抗して前記弁体の位置を動かし、これにより、スロットル開度が調節されるスロットル弁であり、前記アクチュエータの作動を制御する手段が、前記各車両の運動制御のために前記スロットル制御用アクチュエータを作動する際、前記弁体が前記ニュートラル位置まで戻す作動を優先的に実行することを特徴とする装置。
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