JP2008267368A - 車両制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】滑らかでかつ加速の頭打ち感がない加速感を車両の運転者に与えることができる車両制御装置を提供する。
【解決手段】
内燃機関を搭載した車両の加速度Ｇの目標値Ｇｄｅｍをアクセル開度ａｃｃｐに応じて演算し、加速度Ｇが目標値Ｇｄｅｍへ到達するまでの間に、加々速度ΔＧが車両の運転者が感じない範囲ＡＲ２で変化しながら加速度Ｇが目標値Ｇｄｅｍへ向かって増加するように内燃機関を操作する目標移行制御Ｌ１、Ｌ２を実行する。目標移行制御Ｌ１、Ｌ２は、その開始前に予測された目標到達時ｔ３、ｔ４の加々速度の変化量が所定値以下からそれを超えた状態へ変化した時ｔ１、ｔ２に開始される。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両の運転者に作用する加速度を制御する車両制御装置に関する。

車両に生じさせる加速度の制御内容を切り替える際に車両の運転者が体感する不連続感を緩和するため、制御の切り替え時において加速度が滑らかに変化するようになまし処理を行うことが周知である。例えば、運転者の加速要求と排気エミッションの制約とを考慮して内燃機関の目標トルクを設定し、その目標トルク到達時に運転者が体感する加速感の段差が無くなるように、目標トルクの増加前後で目標トルクのなまし処理を実施する車両制御装置が知られている（特許文献１）。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献２及び３が存在する。

特開２００６−１３８２６５号公報 特開２００３−３１２３１８号公報 特開２００４−２２５６８５号公報

特許文献１の制御装置は、目標トルクのなましの程度を定めたなまし度を目標トルクの大きさに応じてなまし処理の際に変化させているが、制御内容の切り替え前後の様々な運転条件を考えた場合には必ずしも十分な効果が得られない。

そこで、本発明は、滑らかでかつ加速の頭打ち感がない加速感を車両の運転者に与えることができる車両制御装置を提供することを目的とする。

本発明の車両制御装置は、車両の運転者に作用する前記車両の前後方向に関する加速度の目標値を前記車両に搭載された加速度操作部材の操作量に応じて演算する目標値演算手段と、前記加速度が前記目標値へ到達するまでの間に、前記加速度の時間的変化である加々速度が前記車両の運転者が感じない範囲で変化しながら前記加速度が前記目標値へ向かって増加するように、前記加速度に影響する前記車両の制御要素を操作する目標移行制御を実行する目標移行制御手段と、前記加速度が前記目標値に到達した際の前記加々速度の変化量を前記目標移行制御の開始前に予測する加々速度変化量予測手段と、を備え、前記目標移行制御手段は、前記加々速度変化量予測手段が予測した前記変化量が所定値以下の状態から前記所定値を超えた状態へ変化した時に前記目標移行制御を開始することにより、上述した課題を解決する（請求項１）。

加速度が目標値へ到達した際の加々速度の変化量は、運転者が加速の頭打ち感を感じる強さと相関する。つまり、目標到達時の加々速度の変化量が大きいほど、目標到達前後における加々速度の落差が大きくなり運転者が加速の頭打ち感を強く感じることとなる。この車両制御装置によれば、目標移行制御の開始時期が加速度の目標到達時の加々速度の変化量に関連づけられるとともに、目標移行制御の開始前に予測されたその加々速度の変化量が所定値以下の状態から所定値を超えた状態に変化した時に目標移行制御が開始される。そのため、目標移行制御を開始するか否かを決める所定値を適宜設定することにより、運転者が加速の頭打ち感を強く感じることを回避することが可能となる。また、目標移行制御の際には運転者が加々速度の変化を感じない範囲で加速度が上昇する。これにより、加速度が目標値へ到達するまでの過程において、滑らかで、かつ頭打ち感のない良好な加速感を運転者に対して与えることができる。

本発明の車両制御装置の一態様においては、前記加々速度変化量予測手段は、前記目標移行制御が開始されたと仮定し、その仮定に基づいて前記加速度が前記目標値に到達した際の前記加々速度の変化量を予測してもよい（請求項２）。この態様によれば、目標移行制御の開始前に、その制御が開始されたとの仮定に基づいて目標到達の際の加々速度の変化量が予測されるため、その変化量の予測が正確なものとなる。なお、その仮定における目標移行制御の開始時期、つまりその起点は変化量の予測時であってもよいし、その予測時から所定時間後でもよい。

本発明の車両制御装置の一態様においては、前記車両の状態に応じて発生させ得る前記加速度の上限値である限界加速度を演算する限界加速度演算手段と、前記目標移行制御が開始されるまでの間、前記加速度が前記限界加速度に維持された状態で上昇するように前記制御要素を操作する初期応答制御を実行する初期応答制御手段と、を更に備えてもよい（請求項３）。この態様によれば、加速度が限界加速度に維持される初期応答制御に続いて目標移行制御が実行されることになる。そのため、運転者が加速操作部材を操作してからの加速度の立ち上がりが速くなり、運転者に対して鋭い加速レスポンスを体感させてから、滑らかで、かつ頭打ち感のない良好な加速感を運転者に対して与えることができる。よって、加速過渡期において運転者が感じる加速感をより上質なものとすることができる。

本発明の車両制御装置の一態様においては、前記目標移行制御手段は、変化前の前記加々速度に対する前記加々速度の変化の比として定義されるウェーバー比を、運転者が前記加々速度の変化を感じない範囲に設定し、そのウェーバー比を利用して、前記移行制御を実行してもよい（請求項４）。この態様によれば、目標移行制御において運転者が加々速度の変化を知覚できるか否かを、生理学分野で確立されたウェーバー・フェヒナー（Ｗｅｂｅｒ−Ｆｅｃｈｎｅｒ）の法則から得られるウェーバー比を利用して定量化できるため、加々速度を変化させるための操作量を客観的に演算することができる。

以上説明したように、本発明によれば、目標移行制御を開始するか否かを決める所定値を適宜設定することにより、運転者が加速の頭打ち感を強く感じることを回避することが可能となる。また、目標移行制御の際には運転者が加々速度の変化を感じない範囲で加速度が上昇する。これにより、加速度が目標値へ到達するまでの過程において、滑らかで、かつ頭打ち感のない良好な加速感を運転者に対して与えることができる。

（第１の形態）
図１は本発明の車両制御装置が適用された車両の概略を示している。車両１には制御要素としての内燃機関２が走行用動力源として搭載されている。内燃機関２は４つの気筒３が一列に並べられた直列４気筒型のガソリンエンジンとして構成される。各気筒３には、エアフィルタ５にて濾過された空気と燃料噴射弁６にて噴射された燃料とが混合した混合気が吸気通路４によって導かれる。内燃機関２の吸入空気流量は吸気通路４に設けられたスロットル弁７にて調整され、その吸入空気流量に応じた燃料が燃料噴射弁６にて噴射されることにより、各気筒３に導かれる混合気の空燃比が所定の空燃比に調整される。各気筒３に導かれた混合気は不図示の点火プラグにて着火され、その燃焼によりクランクシャフト８から所定トルクが出力される。各気筒３における燃焼後の排気は排気通路９に導かれ、その排気通路９に設けられた不図示の排気浄化装置にて排気中の有害物質が浄化されてから大気に放出される。

内燃機関２のクランク軸８には前進５段、後退１段の変速段を持つトランスミッション１０が連結され、トランスミッション１０にて変速されたクランクシャフト８の回転はプロペラシャフト１１及び差動装置１２を介して左右の駆動輪１３に伝達される。これにより、内燃機関２は車両１の走行用動力源として機能する。車両１の運転状態は、運転者にて操作されるアクセルペダル１４の操作量に応じて演算される指令トルクが内燃機関２から出力されるように内燃機関２がエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）２０にて操作されることにより制御される。車両制御装置としてのＥＣＵ２０はマイクロプロセッサ及びその動作に必要なＲＯＭ、ＲＡＭ等の周辺装置を備えたコンピュータユニットとして構成される。例えば、ＥＣＵ２０は吸入空気量、燃料噴射量、燃料噴射時期等の運転パラメータを変化させることにより指令トルクが得られるように内燃機関２を操作する。ＥＣＵ２０には、車両１の運転状態を制御するため各種のセンサからの信号が入力されるが、ここでは、本発明に関連するもののみを図示する。即ち、ＥＣＵ２０にはアクセルペダル１４の踏み込み量（アクセル開度）に応じた信号を出力するアクセル開度センサ２１、内燃機関２の機関回転速度、即ちクランクシャフト８の回転速度に応じた信号を出力するクランク角センサ２２、吸入空気流量に応じた信号を出力するエアフローメータ２３、車両１の速度（車速）に応じた信号を出力する車速センサ２４及び車両１の前後方向（図１の左右方向）の加速度（以下、単に加速度という。）に応じた信号を出力する加速度センサ２５からの信号がそれぞれ入力される。

本形態は運転者がアクセルペダル１４を踏み込んでから所要の加速度が得られるまでの加速過渡期における車両１の制御にその特徴がある。即ち、ＥＣＵ２０は、運転者に作用する加速度としての車両１の加速度を制御するにあたり、まず加速度の初期応答を満足させるための初期応答制御を実行し、次いで加速度の目標値へ到達するまでの間に加速度を目標値へ向かって増加させる目標移行制御を実行する。目標移行制御においては加速度の時間的変化である加々速度が運転者が感じない範囲で変化するように加速度を増加させる。なお、加速度及び加々速度は特に断わりのない限り車両の前後方向に沿ったものを言い、車両の前方を正の値とする。以下、加速過渡期においてＥＣＵ２０が行う制御について説明し、定常時におけるＥＣＵ２０の制御については説明を省略する。

図２はアクセル開度が開き方向にステップ的に変化した車両１の加速過渡期における制御例を示したタイミングチャートである。図２は車両１の加速過渡期におけるアクセル開度ａｃｃｐ、加速度Ｇ、加々速度ΔＧ及び後述するウェーバー比ｗの時間的変化を示している。図２では、上述した目標移行制御の開始時期が互いに相違する二つの制御例を実線Ｌ１及び実線Ｌ２でそれぞれ示し、また比較のために目標移行制御を行わない例を実線Ｌ３で示す。

図２に示すように、初期応答制御は定常状態から運転者がアクセルペダル１４を踏み込むことにより時刻ｔ０から開始する。初期応答制御においては、目標移行制御の開始時刻ｔ１、ｔ２までの間、車両１の状態に応じて発生させ得る加速度の上限値である破線で示した限界加速度Ｇｆｕｌｌに加速度Ｇが維持されるように内燃機関２が操作される。これにより、加速度Ｇの立ち上がりが速くなるため、運転者に対して鋭い加速レスポンスを体感させることができる。

目標移行制御は初期応答制御にて上昇した加速度Ｇが一点鎖線で示した目標値Ｇｄｅｍに到達した時の加速度Ｇの急変を防止するために実施される。実線Ｌ３に示すように、目標移行制御を実施しない場合には加速度Ｇが目標値Ｇｄｅｍへの到達前後で急変するため、運転者は初期の加速レスポンスを強く感じる反面、加速の頭打ち感を強く感じることになる。一方、実線Ｌ１及びＬ２に示すように、初期応答制御に続いて目標移行制御を実行する場合には、目標到達時ｔ３、ｔ４の前後での急変が緩和されて加速度Ｇを滑らかに目標値Ｇｄｅｍへ移行するため、運転者が感じる加速の頭打ち感を抑えることができる。

加速の頭打ち感は、目標到達前後の加々速度ΔＧの落差Ｈがその要因のひとつになっている。即ち、その落差Ｈが大きいほど頭打ち感を運転者が強く感じる傾向となる。また、他の要因は目標移行制御による加々速度ΔＧの変化である。この変化を運転者に感じさせなければ、運転者が初期応答制御による加速レスポンスを感じた状態を維持しつつ加速度Ｇを目標値Ｇｄｅｍへ移行できるため、加速の頭打ち感を効果的に減殺することができる。一般に、運転者が感じる加速感は加々速度に影響され、その加々速度の大小によって運転者は加速の緩急を判別できることが知られている。従って、目標移行制御においては、加速度Ｇが目標値Ｇｄｅｍへ到達するまでの加々速度ΔＧの変化を運転者が感じない範囲で加速度Ｇが目標値Ｇｄｅｍに向かって増加するように内燃機関２が操作される。

運転者が加々速度の変化を知覚できるか否かは、生理学分野で確立されたウェーバー・フェヒナー（Ｗｅｂｅｒ−Ｆｅｃｈｎｅｒ）の法則を利用して定量化できる。ここでは、基準刺激としての変化前の加々速度と、加々速度の変化とをこの法則に当てはめることによりウェーバ比ｗを次の式１で定義する。

ｗ＝加々速度の変化／変化前の加々速度 ・・・・・・１

その上で、図２に示すように、ウェーバー比ｗの範囲を、運転者が加々速度ΔＧの変化を知覚できる知覚可能範囲ＡＲ１と、運転者が加々速度ΔＧの変化を知覚できない知覚不能範囲ＡＲ２とに分ける。知覚可能範囲ＡＲ１と知覚不能範囲ＡＲ２とのそれぞれの具体的数値範囲は実験的に定められる。

このようなことから、運転者に対して加速の頭打ち感を感じさせず、かつ鋭い加速レスポンスを体感させるためには、できる限り移行制御の開始時期を遅らせつつ落差Ｈを小さくすることが好ましい。そこで、ＥＣＵ２０は落差Ｈと相関する目標到達時の加々速度ΔＧの変化量を予測し、その予測結果に基づいて目標移行制御を開始する。

図２の制御例は、例えば図３〜図６に示す制御ルーチンをＥＣＵ２０が実行することにより実現される。図３は加速制御の制御ルーチンの一例を示したフローチャートである。このルーチンのプログラムはＥＣＵ２０のＲＯＭに保持されており、適時に読み出されて所定の演算周期で繰り返し実行される。また、図４〜図６は図３のサブルーチンを示している。

図３に示すように、ＥＣＵ２０はステップＳ１において、現在の車両１の状態を把握するため、加速制御に使用する各種の車両運転パラメータを取得する。例えば、ＥＣＵ２０は車両運転パラメータとして、アクセルペダル１４の操作量としてのアクセル開度ａｃｃｐ、内燃機関２の機関回転速度ｅｎｅ、吸入空気流量Ｇａ及びトランスミッション１０の変速段ｓｈｉｆｔ等を取得する。アクセル開度ａｃｃｐはアクセル開度センサ１４の出力信号に基づいて、機関回転速度ｅｎｅはクランク角センサ２２の出力信号に基づいて、吸入空気流量Ｇａはエアフローメータ２３の出力信号に基づいてそれぞれ取得される。変速段ｓｈｉｆｔは車速センサ２４の出力信号から取得される車速Ｖと機関回転速度ｅｎｅとからの推定により取得できる。もっとも、トランスミッション１０が自動変速装置の場合は、その制御に用いられる変速段の信号を参照することにより変速段ｓｈｉｆｔを直接的に取得することも可能である。また、トランスミッション１０が無段変速装置の場合は変速段ｓｈｉｆｔの代りに変速比を取得してもよい。

次に、ステップＳ２においては上限トルクＴｆｕｌｌを取得する。上限トルクＴｆｕｌｌは内燃機関２が現在出力し得る出力トルクの上限値としての意味を持つ。吸入空気流量Ｇａに基づいて算出される出力トルクの基本値と、排気エミッション等の信頼性の観点から算出される出力トルクの制限値とを比較して小さい方が上限トルクＴｆｕｌｌとして取得される。次に、ステップＳ３において、車両１の現在の加速度Ｇを取得する。加速度Ｇは加速度センサ２５の出力信号に基づいて取得される。次に、車両１の現在の加々速度ΔＧを取得する。一般に加々速度は厳密には加速度の時間微分であるが、本形態では前回のルーチンで取得した加速度をＧｏｌ、演算周期をΔｔとして、次の式２にて演算する。

ΔＧ＝（Ｇ−Ｇｏｌ）／Δｔ ・・・・・・・・・２

演算周期ΔｔはステップＳ１６で実行するトルク制御の実行周期と同義である。トルク制御は所定のクランク角毎に実行されるので、その実行周期は一定でなく機関回転速度ｅｎｅに応じて変化するため、機関回転速度ｅｎｅが高くなるほど演算周期Δｔは短くなる。なお、演算周期Δｔは機関回転速度ｅｎｅに基づいて取得される。なお、このような処理に代えて、車両１に加々速度センサを設けることにより加々速度を直接取得することも可能である。

次に、ステップＳ５において加速度の目標値Ｇｄｅｍを演算する。目標値Ｇｄｅｍは運転者が最終的な目標として要求する目標値であり、アクセル開度ａｃｃｐ及び機関回転速度ｅｎｅに基づいて演算される。図７は機関回転数ｅｎｅとアクセル開度ａｃｃｐとを変数として目標値Ｇｄｅｍを与えるマップの一例を示した説明図である。この図に示すように、同一アクセル開度においては機関回転速度が高くなるほど加速度目標値Ｇｄｅｍが小さくなるようにマップが作成されている。ＥＣＵ２０は図７に示すようなマップをＲＯＭに記憶しており、そのマップを参照することにより、先の処理で取得した機関回転速度ｅｎｅとアクセル開度ａｃｃｐとに基づいて目標値Ｇｄｅｍを演算する。

次に、ステップＳ６においては限界加速度Ｇｆｕｌｌを演算する。限界加速度ＧｆｕｌｌはステップＳ２で取得した上限トルクＴｆｕｌｌに基づいて演算される。限界加速度Ｇｆｕｌｌは内燃機関２から上限トルクＴｆｕｌｌが出力された場合に得られる車両１の加速度を意味する。車両１の加速度は内燃機関２から同一の出力トルクが出力されてもトランスミッション１０の変速段や車両重量等の種々の要因によって変化する。そのため、例えばこれらの要因を考慮した次の式３を利用して限界加速度Ｇｆｕｌｌを演算できる。

Ｇｆｕｌｌ＝（（Ｔｆｕｌｌ−Ｆｆ）×ｎｔ×ｎｆ／ｒｔ−Ｆｓ）／Ｗ ・・・３

ここで、Ｆｆは内燃機関２の内部フリクション、ｎｔはトランスミッション１０の変速比、ｎｆは最終減速比、ｒｔは駆動輪半径、Ｆｓは車両１の走行による空気抵抗、Ｗは車両１の重量である。なお、限界加速度Ｇｆｕｌｌを演算するにあたり、式３では考慮されていない車両１の慣性や車両１が走行する路面の勾配等の要因を考慮することもできる。

次に、ステップＳ７においては加々速度の目標値ΔＧｄｅｍを演算する。目標値ΔＧｄｅｍは、前回演算した加速度の目標値をＧｄｅｍｏｌとして、次の式４に基づいて演算する。

ΔＧｄｅｍ＝（Ｇｄｅｍ−Ｇｄｅｍｏｌ）／Δｔ ・・・・・・４

次に、ステップ８においては、現在の状態が目標移行制御が開始された状態か否かを目標移行制御開始フラグｆｌａｇの値を参照して判定する。目標移行制御開始フラグｆｌａｇはＥＣＵ２０のＲＡＭの所定領域に割り当てられており、「１」の場合に目標移行制御の開始後を意味し、「０」の場合にその開始前を意味する。

目標移行制御の開始後である場合、即ち、目標移行制御開始フラグｆｌａｇが「１」の場合には、既に開始されている目標移行制御を続行するため、ステップＳ９に進んで今回のルーチンで実現すべき要求加々速度ΔＧｔを演算し、その後ステップＳ１５に進む。一方、目標移行制御の開始前である場合、即ち目標移行制御開始フラグｆｌａｇが「０」の場合にはステップＳ１０に進み、加々速度の変化量Ｄを予測する。変化量Ｄは加速度が目標値Ｇｄｅｍに到達した際の加々速度ΔＧの変化量を意味する。詳しくは後述するが、その変化量Ｄの予測は今回のルーチンで目標移行制御が開始されたと仮定し、その仮定に基づいて行われる。

続くステップＳ１１では、初期応答制御に続いて目標移行制御を開始するか否かを判断するため、ステップＳ１０で予測した変化量Ｄが所定値ΔＧｍｉｎよりも大きいか否かを判定する。変化量Ｄが所定値ΔＧｍｉｎよりも大きい場合にはステップＳ１２に進んで目標移行制御開始フラグｆｌａｇをセットし、その後ステップＳ９に進んで目標移行制御を開始すべく今回のルーチンで実現すべき要求加々速度ΔＧｔを演算してステップＳ１５に進む。一方、変化量Ｄが所定値ΔＧｍｉｎ以下の場合にはステップＳ１３に進んで目標移行制御開始フラグｆｌａｇをクリアし、その後ステップＳ１４に進んで初期応答制御を開始又は続行すべく今回のルーチンで実現すべき要求加々速度ΔＧｔを演算してステップＳ１５に進む。これにより、ステップＳ１０で予測した変化量Ｇが所定値ΔＧｍｉｎ以下の状態から所定値ΔＧｍｉｎを超えた状態へ変化した時に目標移行制御が開始されることとなる。

ステップＳ１４において、要求加々速度ΔＧｔはステップＳ３で取得した現在の加速度ＧとステップＳ６で演算した限界加速度Ｇｆｕｌｌとの差として与えられる。即ち、ＥＣＵ２０は要求加々速度ΔＧｔを次の式５を利用して演算する。

ΔＧｔ＝Ｇｆｕｌｌ−Ｇ ・・・・・・・５

これにより、ステップＳ１４にて演算された要求加々速度ΔＧｔを実現する初期応答制御においては、加速度Ｇが限界加速度Ｇｆｕｌｌに維持されるように内燃機関２が操作される。このため、加速度の立ち上がりが速くなり運転者に対して鋭い加速レスポンスを体感させることができる。

ステップＳ１１において目標移行制御の開始を決定する基準になる所定値ΔＧｍｉｎは運転者に対して十分な初期の加速レスポンスを与えることができ、かつ目標到達時の加速の頭打ち感を与えない観点から定められた範囲内に設定される。所定値ΔＧｍｉｎが小さい場合ほど目標移行制御の開始時期が早まる結果、加速度の目標到達までの時間が遅れるため加速レスポンスが悪化する（図２の実線Ｌ２を参照）。逆に、所定値ΔＧｍｉｎが大きい場合ほど目標移行制御の開始時期が遅れる結果、加速度の目標到達までの時間が早まるため加速レスポンスが向上する（同図の実線Ｌ１参照）。従って、所定値ΔＧｍｉｎは加速の頭打ち感を感じさせない範囲で可能な限り大きな値に設定することにより、運転者に対して加速の頭打ち感を感じさせずに良好な加速レスポンスを体感させることができる。

ステップＳ１５では、ステップＳ９又はステップＳ１４で演算された要求加々速度ΔＧｔに基づいて、今回のルーチンで内燃機関２から出力させるべき指令トルクＴｒｅｑを演算する。そして、続くステップＳ１６にて指令トルクＴｒｅｑが内燃機関２から出力されるように内燃機関２を操作して今回のルーチンを終了する。なお、指令トルクＴｒｅｑを得るための内燃機関２の制御手順は公知の制御装置のそれと同様でよい。図３の制御ルーチンが繰り返し実行されることにより、加速過渡期において初期応答制御及び目標移行制御のそれぞれが実施されることになる。

（目標移行制御）
次に、図３の制御ルーチンで定義されたサブルーチンを図４〜図６を参照しながら説明する。図４はステップＳ９の詳細を示し、目標移行制御に係る要求加々速度ΔＧｔの演算処理の処理手順の一例を示している。まず、ＥＣＵ２０はステップＳ９ａにおいて、目標移行制御に用いるウェーバー比ｗの値を知覚不能範囲ＡＲ２内に設定する（図２参照）。なおウェーバー比ｗの値は図２に示すようにこの範囲内の定数でもよいし、この範囲内で変化する変数でもよい。

次に、ステップＳ９ｂでは、今回のルーチンで実現すべき要求加々速度ΔＧｔを次の式６を利用して演算する。

ΔＧｔ＝ΔＧ×（１−ｗ）^{（Δｔ／ΔＴ）} ・・・・・・・・６

ここで、ΔＴは制御基準時間であり、これは加々速度ΔＧを刻々と変化させる単位時間として設定される。制御基準時間ΔＴは加々速度ΔＧの変化を人間が知覚可能な範囲、例えば２５０〜５５０ｍｓｅｃの範囲に設定される。

ステップＳ９ｂで要求加々速度ΔＧｔが式６にて演算され、図３のステップＳ１６でトルク制御が実行されることにより、加々速度ΔＧは運転者が感じない範囲で変化する。

（加々速度変化量の予測）
図５は図３のステップＳ１０の詳細を示し、加々速度の変化量Ｄを予測する処理手順の一例を示している。まず、ＥＣＵ２０は、ステップＳ１０ａにおいて、今回のルーチンから目標移行制御を開始したと仮定して、現時点から加速度Ｇが目標到達するまでの時間αを演算する。その演算は次の手順で行う。

（１）まず、時間α後の加速度の目標値をＧｄｅｍαとすると、次の式７が成り立つ。

Ｇｄｅｍα＝Ｇｄｅｍ＋ΔＧｄｅｍ×α ・・・・・・・・７

（２）次に、時間α後の加々速度をΔＧαとすると、次の式８が成り立つ。

ΔＧα＝ΔＧ×（１−ｗ）^{（α／ΔＴ）} ・・・・・・・・８
（３）次に、時間α後の加速度をＧαとすると、次の式９が成り立つ。

（４）次に、加速度Ｇが時間α後に目標に到達するので、時間α後の加速度の目標値Ｇｄｅｍαと時間α後の加速度Ｇαとが等しいことになる。即ち、次の式１０が成り立つ。

Ｇｄｅｍα＝Ｇα ・・・・・・・・１０

（５）最後に、式１０に式７と式９とを代入しαについて解くことにより、αが演算される。

続くステップＳ１０ｂでは、ステップＳ１０ａで算出した時間αに基づいて目標到達時の加々速度ΔＧｅを演算する。この加々速度ΔＧｅと時間α後の加々速度ΔＧαとは等しいので、時間αの値を式８に代入して加々速度ΔＧｅを演算する。次に、ステップＳ１０ｃでは、加速度が目標到達した際の加々速度の変化量Ｄを、次の式１１を利用して演算する。それにより、変化量Ｄが予測されることになる。

Ｄ＝ΔＧｅ−ΔＧｄｅｍ ・・・・・・・・１１

（指令トルク演算）
図６は、図３のステップＳ１５の詳細を示し、上述した各処理で演算された要求加々速度ΔＧｔに基づいて内燃機関２から出力させるべき指令トルクＴｒｅｑを演算する処理手順の一例を示している。まず、ＥＣＵ２０はステップＳ１５ａにおいて次の式１２を利用して今回のルーチンで実現すべき要求加速度Ｇｔを演算する。

Ｇｔ＝Ｇ＋ΔＧｔ×Δｔ ・・・・・・・・１２

次に、ステップＳ１５ｂにおいて、図３のステップＳ５で算出した加速度目標値ＧｄｅｍとステップＳ１５ａで算出した要求加速度Ｇｔとを比較して、これらのうちの小さい方を要求加速度Ｇｔとすることにより、ステップＳ１５ａで算出した要求加速度Ｇｔを見直す。即ち、要求加速度Ｇｔは次の式１３に従って見直される。運転者による加速要求は、初期応答を含んだ過渡的な加速度変化に従いながら最終的な加速度の目標値に到達することと言えるから、要求加速度Ｇｔが加速度目標値Ｇｄｅｍを超えないようにしている。

Ｇｔ＝ｍｉｎ（Ｇｄｅｍ，Ｇｔ） ・・・・・・・・１３

次に、ステップＳ１５ｃにおいて、要求加速度Ｇｔを指令トルクＴｒｅｑに換算する。この換算は例えば図３のステップＳ６で行われるトルクから加速度への演算と逆の手順で行ってもよい。

上記の形態において、ＥＣＵ２０は、図３のステップＳ５を実行することにより本発明に係る目標値演算手段として、図３のステップＳ１１、ステップＳ９（図４のステップＳ９ａ及びステップＳ９ｂ）、ステップＳ１５及びステップＳ１６を実行することにより本発明に係る目標移行制御手段として、図３のステップＳ１０（図５のステップＳ１０ａ〜ステップＳ１０ｃ）を実行することにより本発明に係る加々速度変化量予測手段として、図３のステップＳ６を実行することにより本発明に係る限界加速度演算手段として、図３のステップＳ１４、ステップＳ１５及びステップＳ１６を実行することにより本発明に係る初期応答制御手段として、それぞれ機能する。

（第２の形態）
次に、本発明の第２の形態を説明する。この形態は、加々速度の変化量Ｄの予測処理を除いて第１の形態と同一である。従って、以下の説明では第１の形態との相違点のみを説明し、第１の形態との共通点については第１の形態の各図及び説明を援用して説明を省略する。

第１の形態との相違点は、第１の形態では変化量Ｄを予測するに当たり今回のルーチンから目標移行制御を開始したと仮定するのに対し、第２の形態では変化量Ｄを予測するに当たり次回のルーチンから目標移行制御を開始したと仮定する点にある。つまり、第２の形態は、目標移行制御の開始を仮定する起点を演算周期Δｔ後とする点に特徴がある。

図８は、図３のステップＳ１０の詳細を示し、第２の形態に係る加々速度の変化量Ｄを予測する処理手順の一例を示している。まず、ＥＣＵ２０はステップＳ１０ａ′において、次回のルーチンから目標移行制御を開始したと仮定して、現時点から加速度Ｇが目標到達するまでの時間βを演算する。第１の形態に係る時間αは目標移行制御の開始から目標到達時までの時間に相当するので、ステップＳ１０ａ′で演算する時間βと時間αとの間には、次の式１４が成立する。

β＝Δｔ＋α ・・・・・・・・１４

時間βは次の手順で演算される。

（１）まず、時間β後の加速度の目標値をＧｄｅｍβとすると、次の式１５が成り立つ。

Ｇｄｅｍβ＝Ｇｄｅｍ＋ΔＧｄｅｍ×（Δｔ＋α） ・・・・１５

（２）次に、時間Δｔ後の加速度をＧａｔとすると、その加速度Ｇａｔは今回のルーチンで初期応答制御が続行されると仮定して、次の式１６にて演算される。

Ｇａｔ＝Ｇｆｕｌｌ ・・・・・・・・１６
（３）次に、時間Δｔ後の加々速度をΔＧａｔとすると、その加々速度ΔＧａｔは次の式１７にて演算される。

ΔＧａｔ＝（Ｇｆｕｌｌ−Ｇ）／Δｔ ・・・・・・・・１７
（４）次に、時間β後の加々速度をΔＧβとすると、次の式１８が成り立つ。

ΔＧβ＝ΔＧａｔ×（１−ｗ）^{（α／ΔＴ）} ・・・・１８

（５）次に、時間β後の加速度をＧβとすると、次の式１９が成り立つ。

（６）次に、加速度Ｇが時間β後に目標に達するので、時間β後の加速度の目標値Ｇｄｅｍβと時間β後の加速度Ｇβとが等しいことになる。即ち、次の式２０が成り立つ。

Ｇｄｅｍβ＝Ｇβ ・・・・・・・・２０

（７）最後に、式２０に式１５と式１９とを代入しαについて解くことにより、αが算出される。これを式１４に代入することで時間βが演算される。

続くステップＳ１０ｂ′では、ステップＳ１０ａ′で算出した時間βに基づいて目標到達時の加々速度ΔＧｅを演算する。この加々速度ΔＧｅと時間β後の加々速度ΔＧβとは等しいので、時間αの値を式１８に代入して加々速度ΔＧｅを演算する。次に、ステップＳ１０ｃ′では、加速度が目標到達した際の加々速度の変化量Ｄを演算する。

（１）まず、時間Δｔ後の加速度の目標値Ｇｄｅｍａｔを次の式２１により演算する。

Ｇｄｅｍａｔ＝Ｇｄｅｍ＋ΔＧｄｅｍ×Δｔ ・・・・・・・・２１

（２）次に、時間Δｔ後の加々速度の目標値ΔＧｄｅｍａｔを次の式２２により演算する。

ΔＧｄｅｍａｔ＝（Ｇｄｅｍａｔ−Ｇｄｅｍ）／Δｔ ・・・・・・・・２２

（３）最後に、加速度が目標到達した際の変化量Ｄを次の式２３を利用して演算する。それにより、変化量Ｄが予測されることになる。

Ｄ＝ΔＧｅ−ΔＧｄｅｍａｔ ・・・・・・・・２３

第２の形態によれば、次回のルーチンから目標移行制御が開始されたと仮定して目標到達の際の加々速度の変化量Ｄが予測され、その予測結果に基づいて目標移行制御を開始するか否かが判断される（図３のステップＳ１１参照）。このため、演算周期Δｔが考慮されるので、目標到達の際の加々速度の実際の変化量が所定値ΔＧｍｉｎを超えることを回避できる。換言すれば、目標到達の際の加々速度の実際の変化量が所定値ΔＧｍｉｎを超えないことを保証できるようになり、制御のロバスト性が向上する。

第２の形態において、ＥＣＵ２０は、図３のステップＳ１０（図８のステップＳ１０ａ′〜ステップＳ１０ｃ′）を実行することにより本発明に係る加々速度変化量予測手段として機能する。

但し、本発明は上記の形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の形態にて実施できる。上記の形態は内燃機関を搭載した車両の制御装置であるが、車両の走行用動力源は内燃機関に限らない。例えば、電動機を走行用動力源として搭載した車両に本発明を適用することもできるし、内燃機関とともに電動機を搭載したハイブリッド車両に本発明を適用することもできる。

上記の形態では内燃機関２を操作して車両１の加速度を変化させているが、運転者に作用する加速度を変化させる目的で操作されるべき制御要素は本形態の例に限らない。例えば、図３のルーチンで演算される要求加速度Ｇｔが得られるように可変質量型のフライホイール等を操作したり、車両のトランスミッションが無段階の自動変速装置として構成されている場合にはその変速比を要求加速度Ｇｔが得られるように操作することもできる。更に、運転者に作用する加速度に影響する制御要素は、車両に発生する加速度に影響する制御要素のみに限らない。例えば、内燃機関及びトランスミッション等の制御によって車両に与えられる加速度が同一であっても、車両の運転席のシートバックの角度、面圧等を変化させることにより運転者に作用する加速度を変化させることができる。また、車両のサスペンションが減衰特性を調整可能な構造を有する場合には、サスペンションの減衰特性を変化させて車両のスコート（ピッチング運動）を制御することにより、運転者に作用する加速度を変化させることができる。従って、要求加速度Ｇｔの少なくとも一部をシートバック角度又はサスペンションの減衰特性の制御によって得るようにすることもできる。

上記の形態では車両の加速度Ｇを加速度センサ２５の出力信号に基づいて取得しているが、この加速度Ｇは車両の状態に相関するパラメータから推定された値でもよい。これにより、加速度センサの搭載が不要となってコスト削減に貢献することができる。例えば、現在の燃料噴射量や機関回転速度等のパラメータに基づいて内燃機関の出力トルクを推定し、その出力トルクから車両に発生している加速度Ｇを推定してもよい。より具体的には、式３と同様な次の式２４を利用することにより、加速度Ｇを推定することができる。

Ｇ＝（（Ｔｒｅｑ−Ｆｆ）×ｎｔ×ｎｆ／ｒｔ−Ｆｓ）／Ｗ ・・・・・２４

ここで、Ｔｒｅｑは内燃機関の出力トルクである。Ｆｆ、ｎｔ、ｎｆ、ｒｔ、Ｆｓ及びＷは、式３の場合と同様の物理量である。また、加速度Ｇを推定する場合にも、車両の慣性や車両が走行する路面の勾配等の要因を考慮することができる。

本発明の車両制御装置が適用された車両の概略を示した図。 アクセル開度が開き方向にステップ的に変化した車両の加速過渡期における制御例を示したタイミングチャート。 加速制御の制御ルーチンの一例を示したフローチャート。 目標移行制御に係る要求加々速度の演算処理の処理手順の一例を示したフローチャート。 目標到達の際の加々速度の変化量を予測する処理手順の一例を示したフローチャート。 各処理で演算された要求加々速度に基づいて内燃機関から出力させるべき指令トルクを演算する処理手順の一例を示したフローチャート。 機関回転数とアクセル開度とを変数として加速度の目標値を与えるマップの一例を示した説明図。 第２の形態に係る目標到達の際の加々速度の変化量を予測する処理手順の一例を示したフローチャート。

符号の説明

１ 車両
２ 内燃機関（制御要素）
１４ アクセルペダル（加速操作部材）
２０ ＥＣＵ（目標値演算手段、目標移行制御手段、加々速度変化量予測手段、限界加速度演算手段、初期応答制御手段）

Claims (4)

1. 車両の運転者に作用する前記車両の前後方向に関する加速度の目標値を前記車両に搭載された加速度操作部材の操作量に応じて演算する目標値演算手段と、前記加速度が前記目標値へ到達するまでの間に、前記加速度の時間的変化である加々速度が前記車両の運転者が感じない範囲で変化しながら前記加速度が前記目標値へ向かって増加するように、前記加速度に影響する前記車両の制御要素を操作する目標移行制御を実行する目標移行制御手段と、前記加速度が前記目標値に到達した際の前記加々速度の変化量を前記目標移行制御の開始前に予測する加々速度変化量予測手段と、を備え、
   前記目標移行制御手段は、前記加々速度変化量予測手段が予測した前記変化量が所定値以下の状態から前記所定値を超えた状態へ変化した時に前記目標移行制御を開始することを特徴とする車両制御装置。
2. 前記加々速度変化量予測手段は、前記目標移行制御が開始されたと仮定し、その仮定に基づいて前記加速度が前記目標値に到達した際の前記加々速度の変化量を予測することを特徴とする請求項１に記載の車両制御装置。
3. 前記車両の状態に応じて発生させ得る前記加速度の上限値である限界加速度を演算する限界加速度演算手段と、前記目標移行制御が開始されるまでの間、前記加速度が前記限界加速度に維持された状態で上昇するように前記制御要素を操作する初期応答制御を実行する初期応答制御手段と、を更に備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両制御装置。
4. 前記目標移行制御手段は、変化前の前記加々速度に対する前記加々速度の変化の比として定義されるウェーバー比を、運転者が前記加々速度の変化を感じない範囲に設定し、そのウェーバー比を利用して、前記移行制御を実行することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の車両制御装置。

Images