JP2009040306A - 車両用制御装置及び車両用制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】エンジン１０のクランク軸１２の回転力を自動変速装置１４を介して駆動輪１６へと伝達させる車両について、変速比の切り替え制御に伴い、その前後方向の実際の加速度を目標加速度によりフィードバック制御する制御性が低下すること。
【解決手段】実加速度と目標加速度とに基づき、比例積分微分演算によってフィードバック操作量が算出され、これに基づき、エンジン１０及び自動変速装置１４からなるパワートレインとブレーキアクチュエータ２０とが操作される。自動変速装置１４による変速比の切り替え制御中においては、比例項及び微分項を初期化するとともに、積分項を切り替え直前の値に保持する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車載動力発生装置の出力軸の回転力を有段変速装置を介して駆動輪へと伝達させる車両について、その前後方向の実際の加速度を目標加速度にフィードバック制御する車両用制御装置及び車両用制御システムに関する。

この種の制御装置としては、例えば下記特許文献１に見られるように、実際の加速度を目標加速度にフィードバック制御するために要求されるトルクを算出し、実際のトルクを要求トルクに制御すべくアクチュエータを操作するものも提案されている。こうした制御によれば、クルーズ制御や車間制御等の各種自動制御のアプリケーションの要求を、目標加速度によって表現することができる。このため、上記各アプリケーションの適合を車両の仕様毎に行うことを回避することができる。すなわち、各車両毎に実際の加速度を目標加速度にフィードバック制御するためのアクチュエータの操作量を設定する処理機能を適合するのみで、共通のアプリケーションを様々な車両の制御装置に搭載することができる。
特表２００６−５０６２７０号公報

ところで、上記制御対象となる車両が有段の自動変速装置を搭載するものである場合、変速比の切り替え制御中にあっては、車載動力発生装置と駆動輪との動力の伝達が一旦遮断されることとなる。このため、この期間にあっては、車両の加速度を制御することができず、ひいては実際の加速度と目標加速度との乖離度合いが大きくなることがある。そしてこの場合、フィードバック制御によって算出されるアクチュエータの操作量の絶対値が過度に大きくなる。そしてその後、有段変速装置の変速比の切り替えの進行に伴い動力発生装置から駆動輪へと動力が伝達されるようになると、実際の加速度を目標加速度とするために適切でない駆動力が駆動輪へと伝達されるおそれがある。そしてこの場合、車両にショックが加わることとなる。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、車載動力発生装置の出力軸の回転力を有段変速装置を介して駆動輪へと伝達させる車両について、その前後方向の実際の加速度を目標加速度により適切にフィードバック制御することのできる車両用制御装置及び車両用制御システムを提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。

請求項１記載の発明は、車載動力発生装置の出力軸の回転力を有段変速装置を介して駆動輪へと伝達させる車両について、その前後方向の実際の加速度を目標加速度にフィードバック制御すべく、フィードバック操作量を算出するフィードバック制御手段と、前記有段変速装置の変速比の切り替え制御中において、前記フィードバック操作量を制限する制限手段とを備えることを特徴とする。

変速比の切り替え制御中には、動力発生装置の回転力が駆動輪に伝達されないため、車両の実際の加速度と目標加速度とが大きく離間するおそれがある。この点、上記発明では、変速比の切り替え制御中においてフィードバック操作量を制限するために、切り替え制御中においてフィードバック操作量が実際の加速度と目標加速度との乖離に起因して大きく変化することを回避することができる。このため、切り替え制御の終了直後においても、フィードバック操作量が適切な値から過度に離間することを回避することができる。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記制限手段は、前記有段変速装置の変速比の切り替え制御中において、前記フィードバック操作量の算出を停止させる手段であることを特徴とする。

上記発明では、変速比の切り替え制御中において、フィードバック操作量の算出を停止させることで、切り替え制御の終了直後において、フィードバック操作量が適切な値から過度に離間することを回避することができる。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記フィードバック制御手段は、前記実際の加速度と前記目標加速度との乖離度合いに応じた量の累積値に基づき前記フィードバック操作量を算出する累積値算出手段を備え、前記制限手段は、前記停止に際して前記累積値算出手段に前記累積値を保持させることを特徴とする。

上記累積値は、変速比の切り替え前の走行状態において実際の加速度を目標加速度とするために必要な操作量と相関を有するものとなっている。このため、この累積値は、変速比の切り替え直後においても、実際の加速度を目標加速度に制御するために必要な操作量と相関を有すると考えられる。上記発明では、この点に着目し、変速比の切り替え制御中においてそれ以前の累積値を保持させることで、切り替え制御の終了直後においても実際の加速度を目標加速度とするための操作量の算出にこの累積値を用いることができる。このため、切り替え制御の終了直後から実際の加速度を目標加速度とするための適切な操作量を算出することができる。

請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明において、前記フィードバック制御手段は、前記累積値算出手段によって算出される累積値に加えて、前記実際の加速度と前記目標加速度との乖離度合いに応じた量及び該乖離度合いに応じた量の時間微分演算値の少なくとも一方に基づき前記フィードバック操作量を算出するものであり、前記制限手段は、前記有段変速装置の変速比の切り替え制御中において、前記フィードバック操作量の算出に用いる前記少なくとも一方の量を初期化する初期化手段を備えて構成されてなることを特徴とする。

上記発明では、変速比の切り替え制御中においてフィードバック制御の算出に用いる上記少なくとも一方の量を初期化するために、切り替え制御中に実際の加速度と目標加速度との乖離度合いが大きくなっていたとしても、フィードバック操作量がこの乖離度合いに起因して変化することがない。このため、切り替えの進行に伴い動力発生装置の回転力が駆動輪に伝達可能となる際のフィードバック操作量が、切り替えによって生じる上記乖離に起因して過度に不適切な値となることを好適に回避することができる。

請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、前記実際の加速度を前記目標加速度にフィードフォワード制御するフィードフォワード制御手段と、前記フィードフォワード制御手段によって算出されるフィードフォワード操作量を前記フィードバック操作量によって補正することで算出される最終的な操作量に基づき、前記実際の加速度を前記目標加速度に制御するためにアクチュエータを操作する操作手段とを更に備えることを特徴とする。

上記発明では、フィードフォワード制御手段を備えるために、変速比の切り替え制御が終了した直後においても、実際の加速度を目標加速度に制御するための操作量をフィードフォワード操作量によって与えることができる。このため、制限手段によるフィードバック操作量の制限によって切り替え制御の終了直後における制御性が低下することを好適に抑制することができる。

請求項６記載の発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の車両用制御装置と、前記有段変速装置と、前記動力発生装置とを備えることを特徴とする車両用制御システム。

以下、本発明にかかる車両用制御装置の一実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１に、本実施形態にかかる車両用制御システムの全体構成を示す。

ここで、ガソリン式内燃機関としてのエンジン１０のクランク軸１２には、自動変速装置１４が接続されている。自動変速装置１４は、トルクコンバータ及び遊星歯車式自動変速機を備えている。遊星歯車式自動変速機は、遊星歯車ＰＧによって形成される複数の動力伝達経路のいずれかが、摩擦要素としてのクラッチＣやブレーキ（図示略）の係合状態によって選択されることで、動力伝達経路に応じた変速比を実現するものである。エンジン１０のクランク軸１２の回転力は、自動変速装置１４によって変速された後、駆動輪１６へと伝達される。

駆動輪１６や従動輪１８には、油圧駆動式のブレーキアクチュエータ２０によって制動力が付与可能とされている。ブレーキアクチュエータ２０は、電動式のポンプＰｏに加えて、各車輪（各駆動輪１６及び各従動輪１８）毎に、ホイールシリンダ２４に供給される作動油の圧力を保持するための保持バルブＶｋと、ホイールシリンダ２４内の作動油の圧力を減圧するための減圧バルブＶｒとを備えている。更に、ブレーキアクチュエータ２０は、図示しないマスタシリンダ側とホイールシリンダ２４側との圧力差を生じさせるリニアリリーフバルブＶｆを備えている。ここで、ポンプＰｏの吐出側は、保持バルブＶｋ及び減圧バルブＶｒを介してポンプＰｏの吸入側と接続されている。そして、保持バルブＶｋ及び減圧バルブＶｒの接続箇所とホイールシリンダ２４との間で作動油の流出入が生じる。

ここで、アンチブレーキロック制御（ＡＢＳ）や、トラクションコントロール制御、横滑り防止制御等、ユーザのブレーキ操作とは独立に行われる自動の制動制御は、上記リニアリリーフバルブＶｆや、保持バルブＶｋ、減圧バルブＶｒを操作することで行われる。すなわち、制動力を保持する際には、保持バルブＶｋ及び減圧バルブＶｒの双方を閉弁することでホイールシリンダ２４内の作動油の圧力を保持する。更に、制動力を低減する際には、保持バルブＶｋを閉弁状態として且つ減圧バルブＶｒを開弁状態とすることで、ホイールシリンダ２４内の圧力を低下させる。

一方、制動力を増大するためには、リニアリリーフバルブＶｆ及び保持バルブＶｋを開弁して且つ減圧バルブＶｒを閉弁させることで、ホイールシリンダ２４に供給される作動油の圧力を上昇させる。この際、ホイールシリンダ２４内の圧力の制御は、リニアリリーフバルブＶｆの通電操作によってなされる。すなわち、リニアリリーフバルブＶｆは、通電量に比例してマスタシリンダ側とホイールシリンダ２４側との圧力差を発生するものであるため、通電量によって上記差圧を調節することができ、ひいてはホイールシリンダ２４内の圧力を制御することができる。特に、車両の横滑り防止制御等、ユーザのブレーキ操作がなされない場合には、ポンプＰｏを作動させることでホイールシリンダ２４内に印加する圧力を生成するとともに、リニアリリーフバルブＶｆへの通電量に応じてその圧力を調節する。

なお、リニアリリーフバルブＶｆへの通電操作は、マスタシリンダ側とホイールシリンダ２４側との間の差圧に上記通電量の増加及び減少に伴ってヒステリシスが生じることに鑑み、これを低減する目的等から、印加電圧の論理「Ｈ」及び論理「Ｌ」の時比率（論理「Ｈ」及び論理「Ｌ」の周期に対する論理「Ｈ」の比：Ｄｕｔｙ）を調節する時比率制御によって行われる。この時比率制御の周波数（ディザ周波数）は、例えば「１ｋＨｚ」〜「数ｋＨｚ」程度である。

上記駆動輪１６や従動輪１８には、更に、その回転速度を検出する車輪速センサ２６が設けられている。

制御装置３０は、車両を制御対象として、その走行状態を制御する。詳しくは、制御装置３０では、上記エンジン１０の運転状態や自動変速装置１４の操作状態を検出する各種センサの検出値を始め、車輪速センサ２６、ユーザインターフェース３２、加速度センサ３４の出力信号を取り込み、これに応じて車両の走行制御を行う。ここで、ユーザインターフェース３２は、ユーザが車両の自動走行の要求を出す自動走行指示スイッチや、ユーザがエンジン１０に対するトルクの増大要求を指示するアクセル操作部材等を備えて構成されている。また、加速度センサ３４は、自身に加わる力に基づき加速度を感知するセンサである。加速度センサ３４としては、例えば振り子式や歪ゲージ式のものなどがある。

上記ユーザインターフェース３２を介してユーザから自動走行の要求が入力されると、制御装置３０では、車両の実際の加速度（実加速度）を、目標値（目標加速度）に制御する。以下、これについて詳述する。

図２は、制御装置３０の行う処理のうち、特に、自動走行制御に関する処理を示す。

図２においては、自動走行のためのアプリケーションとして、クルーズコントロール部Ｍ２、車間制御部Ｍ４、及びプリクラッシュコントロール部Ｍ６を例示している。ここで、クルーズコントロール部Ｍ２は、車両の走行速度を一定値に制御するクルーズ制御を行う。車間制御部Ｍ４は、前方の車両との車間距離を所定に保つ制御を行う。プリクラッシュコントロール部Ｍ６は、前方の車両との衝突の衝撃を緩和するための制御を行う。これらクルーズコントロール部Ｍ２、車間制御部Ｍ４、及びプリクラッシュコントロール部Ｍ６は、いずれも、加速度の要求値（要求加速度）と、後述する要求ジャーク制限値とを出力する。

調停器Ｍ８では、これらクルーズコントロール部Ｍ２、車間制御部Ｍ４、及びプリクラッシュコントロール部Ｍ６の出力に基づき、最終的な要求ジャーク制限値Ｊｒｅｑと、要求加速度（アプリ加速度ａｒａ）とを出力する。

前後方向制御部（ＶＬＣ）Ｍ１０は、アプリ加速度ａｒａに基づき、エンジン１０及び自動変速装置１４を備えて構成されるパワートレインに対する要求トルクである要求パワトレトルクＴｗｐｔと、ブレーキアクチュエータ２０に対する要求トルクである要求ブレーキトルクＴｗｂｋとを出力する。ここで、前後方向制御部Ｍ１０の制御周期Ｔｄは、クルーズコントロール部Ｍ２の制御周期Ｔａ、車間制御部Ｍ４の制御周期Ｔｂ、及びプリクラッシュコントロール部Ｍ６の制御周期Ｔｃと相違する。詳しくは、本実施形態では、前後方向制御部Ｍ１０の制御周期Ｔｄは、クルーズコントロール部Ｍ２の制御周期Ｔａ、車間制御部Ｍ４の制御周期Ｔｂ、及びプリクラッシュコントロール部Ｍ６の制御周期Ｔｃよりも短く設定されている。これは、アプリケーションが、レーダによって先行車を検出する検出手段等の各種検出値に基づき要求加速度を算出するものであり、これら検出手段による検出周期が、実車速や実加速度の検出周期よりも長くなる傾向にあることによる。

パワトレ制御部Ｍ１２は、要求パワトレトルクＴｗｐｔに応じて、エンジン１０に対するトルクの要求値（要求エンジントルクＴｅ）と、自動変速装置１４に対するギア比の要求値（要求ギア比Ｇｒ）とを出力する。ブレーキ制御部Ｍ１４では、要求ブレーキトルクＴｗｂｋに基づき、ブレーキアクチュエータ２０に対する作動油の圧力の要求値（要求ブレーキ圧Ｐｍｃ）を出力する。ここで、要求ブレーキ圧Ｐｍｃは、各駆動輪１６及び各従動輪１８において作動油圧を通じて制動力を調節するブレーキアクチュエータ２０の操作量である。

図３に、上記前後方向制御部Ｍ１０の処理の詳細を示す。

前後方向制御部Ｍ１０は、上記調停器Ｍ８から出力されるアプリ加速度ａｒａを、要求加速度ａｒとして、ジャーク制限部Ｂ１２に出力する。ジャーク制限部Ｂ１２では、前後方向制御部Ｍ１０における一制御周期内での加速度の要求値の変化量を、要求ジャーク制限値Ｊｒｅｑ以下に制限する処理を行う。

図４に、ジャーク制限部Ｂ１２の行う処理の手順を示す。この一連の処理では、まずステップＳ１０において、要求加速度ａｒ、要求ジャーク制限値Ｊｒｅｑ、及びジャーク制限部Ｂ１２からの現在の出力であるジャーク加速度ａｊを取得する。続くステップＳ１２では、ジャーク加速度ａｊを前回値ａｊ０とする。続くステップＳ１４、Ｓ１６では、要求加速度ａｒの変化を、前回値ａｊ０との差がジャーク制限値Ｊｒｅｑ以下となるように制限する。すなわち、ステップＳ１４においては、ジャーク制限値Ｊｒｅｑに制御周期Ｔｄを乗算した値に前回値ａｊ０を加算した値と、要求加速度ａｒとのうち小さい方の値ａｊ１を求める。続くステップＳ１６では、ジャーク制限値Ｊｒｅｑに制御周期Ｔｄを乗算した値を前回値ａｊ０から引いた値と、上記小さい方の値ａｊ１とのうちの大きい方の値ａｊ２を算出する。そしてステップＳ１８においては、大きい方の値ａｊ２を、ジャーク加速度ａｊとする。

これにより、アプリケーションの一制御周期内において、前後方向制御部Ｍ１０の制御周期Ｔｄ毎に、ジャーク加速度ａｊが、ジャーク制限値Ｊｒｅｑを最大変化量としつつ要求加速度ａｒに段階的に移行する。

前後方向制御部Ｍ１０では、２自由度制御によって、車両の加速度をジャーク加速度ａｊに制御する。すなわち、実加速度をジャーク加速度ａｊにフィードバック制御するとともに、実加速度をジャーク加速度ａｊにフィードフォワード制御する。ここでは、まずフィードバック制御について説明する。

＜フィードバック制御＞
先の図３に示す規範モデル設定部Ｂ１４では、ジャーク加速度ａｊを規範モデルにて変換することで、規範加速度ａｍを出力する。規範モデルは、ジャーク加速度ａｊが変化する車両の過渡走行時において目標とする加速度の挙動を定めるものである。規範モデル設定部Ｂ１４の行う処理は、図５（ａ）にステップＳ２０として示す処理である。すなわち、規範モデルは、１次遅れモデルであり、ジャーク加速度ａｊは、１次遅れモデルによって変換される。ここで、１次遅れモデルは、図５（ｂ）に示すように、目標加速度をステップ状に変化させる際、実際の加速度の応答遅れがもっとも大きくなるときの応答特性に基づき設定する。すなわち、応答特性は、エンジン１０の回転速度等の車両の運転状態に応じて変化するものであるため、これらのうち応答遅れがもっとも大きくなるときの特性を用いる。

先の図３に示す微分演算部Ｂ１６では、実車速Ｖを時間微分する演算を行う。ここで、実車速Ｖは、各駆動輪１６及び各従動輪１８毎に設けられる車輪速センサ２６の検出値に基づくものである。具体的には、例えば４つの車輪速センサ２６の検出値の平均値や、検出値の最大値を実車速Ｖとすればよい。

偏差算出部Ｂ２２では、微分演算部Ｂ１６の出力する実加速度ａに対する規範モデル設定部Ｂ１４の出力する規範加速度ａｍの差（偏差ｅｒｒ）を算出する。

フィードバック制御器Ｂ２４は、実加速度ａを規範加速度ａｍにフィードバック制御する部分である。具体的には、本実施形態では、比例積分微分制御を行う。図６に、フィードバック制御器Ｂ２４の行う処理の手順を示す。

この一連の処理では、まずステップＳ３０において、偏差ｅｒｒに基づき、積分値Ｉｅｒｒと、微分値Ｄｅｒｒとを算出する。すなわち、今回の偏差ｅｒｒに制御周期Ｔｄを乗算した値を前回の積分値Ｉｅｒｒ０に加算することで今回の積分値Ｉｅｒｒを算出する。また、今回の偏差ｅｒｒから前回の偏差ｅｒｒ０を減算した値を、制御周期Ｔｄで除算することで、微分値Ｄｅｒｒを算出する。続くステップＳ３２においては、フィードバック操作量Ｔｆｂを算出する。すなわち、偏差ｅｒｒに比例ゲインＫｐを乗算した値と、積分値Ｉｅｒｒに積分ゲインＫｉを乗算した値と、微分値Ｄｅｒｒに微分ゲインＫｄを乗算した値との和として、フィードバック操作量Ｔｆｂを算出する。これら比例ゲインＫｐ、積分ゲインＫｉ、及び微分ゲインＫｄは、偏差ｅｒｒ、積分値Ｉｅｒｒ、及び微分値Ｄｅｒｒを要求トルクに変換するものである。すなわち、フィードバック操作量Ｔｆｂは、実加速度ａを規範加速度ａｍとするために要求されるトルクとなっている。なお、ステップＳ３２の処理が完了するときには、ステップＳ３４において、偏差ｅｒｒを前回の偏差ｅｒｒ０として記憶するとともに、積分値Ｉｅｒｒを前回の積分値Ｉｅｒｒ０として記憶する。

＜フィードフォワード制御＞
次に、上記２自由度制御のうちのフィードフォワード制御について説明する。

先の図３に示すフィードフォワード制御器Ｂ２６は、ジャーク加速度ａｊとなるように、フィードフォワード制御を行う部分である。図７に、フィードフォワード制御器Ｂ２６の処理手順を示す。

この一連の処理では、まずステップＳ４０において、ジャーク加速度ａｊとするために車両の走行方向に加えるべき力Ｆｘを算出する。ここでは、空気抵抗、路面抵抗、重力、及び規範力の和として力Ｆｘを算出する。ここで、規範力は、ジャーク加速度ａｊに車両重量Ｍを乗算することで得られる。これは、車両の走行に際してなんら抵抗力が加わっていない状態において、ジャーク加速度ａｊにて車両を走行させるために必要な力である。また、空気抵抗は、車両が走行する際に空気によって走行方向と逆方向に加えられる力である。本実施形態では、空気抵抗を、実車速Ｖの２乗に空気密度ρ、係数Ｃｄ、車両の前面投影面積Ｓ及び「１／２」を乗算した値として算出する。路面抵抗は、路面と駆動輪１６及び従動輪１８との間の摩擦によって生じる抵抗力である。これは、摩擦係数μ、車両重量Ｍ及び重力加速度ｇの乗算値として算出する。上記「重力」とは、路面が傾いている場合に車両の走行方向に加わる重力を示す。これは、路面勾配θを用いて「Ｍｇｓｉｎθ」と表現することのできる量である。なお、路面勾配θは、実車速Ｖや、上記加速度センサ３４の検出値に基づき算出されるものである。

続くステップＳ４２においては、力Ｆｘに、駆動輪１６の半径ｒを乗算することで、フィードフォワード操作量Ｔｆｆを算出する。このフィードフォワード操作量Ｔｆｆは、車両をジャーク加速度ａｊにて走行させるために要求されるトルクとなっている。

先の図３に示す車軸トルク算出部Ｂ２８では、フィードバック操作量Ｔｆｂとフィードフォワード操作量Ｔｆｆとを加算することで、要求車軸トルクＴｗを算出する。

分配部Ｂ３０では、要求車軸トルクＴｗを、要求パワトレトルクＴｗｐｔと要求ブレーキトルクＴｗｂｋとに分割（分配）する。図８に、分配部Ｂ３０の行う処理の手順を示す。

この一連の処理では、まずステップＳ５０において、要求車軸トルクＴｗが最小トルクＴｐｔｍｉｎ以上であるか否かを判断する。この処理は、要求車軸トルクＴｗをパワートレインのみによって生成可能か否かを判断するものである。ここで、最小トルクＴｐｔｍｉｎは、エンジン１０及び自動変速装置１４によって実現可能な最小のトルクとなっている。そして、要求車軸トルクＴｗが最小トルクＴｐｔｍｉｎ以上である場合には、要求車軸トルクＴｗをパワートレインのみによって実現できると判断し、ステップＳ５２に移行する。ステップＳ５２においては、要求パワトレトルクＴｗｐｔを要求車軸トルクＴｗとするとともに、要求ブレーキトルクＴｗｂｋをゼロとする。これに対し、ステップＳ５０にて否定判断される場合には、要求車軸トルクＴｗをパワートレインのみによって生成することができないと判断し、ステップＳ５４に移行する。ステップＳ５４においては、要求パワトレトルクＴｗｐｔを、最小トルクＴｐｔｍｉｎとして且つ、要求ブレーキトルクＴｗｂｋを、要求車軸トルクＴｗから最小トルクＴｐｔｍｉｎを減算した値とする。

上記一連の処理によれば、車両の実際の加速度を、ジャーク加速度ａｊに制御することができ、また、ジャーク加速度ａｊが変化する際には、実際の加速度を規範加速度ａｍに好適に制御することができる。すなわち、ジャーク加速度ａｊが変化するときにおいては、車両の加速度をジャーク加速度ａｊにフィードフォワード制御する場合、車両の応答遅れのために、実際の加速度はジャーク加速度ａｊの変化に対して応答遅れを生じる。しかし、この応答遅れによって想定される実際の加速度は、規範加速度ａｍにて近似することができる。そして、フィードバック制御によって、実際の加速度は規範加速度ａｍに高精度に制御されることとなる。

ところで、上記自動変速装置１４による変速比の切り替え制御がなされるときには、摩擦要素としてのクラッチＣやブレーキの係合状態が切り替えられるため、エンジン１０のクランク軸１２の回転力を自動変速装置１４を介して駆動輪１６側へと伝達することが一時的にできなくなる。このため、実際の加速度を規範加速度ａｍに制御するためのトルクをパワートレインによって生成することができなくなる。このため、この場合には、実加速度ａが規範加速度ａｍから大きく離間するおそれがある。特にキックダウン変速時等の加速度が上昇する運転時にあっては、規範加速度ａｍの上昇に応じてパワートレインにて生成するトルクを増大させる必要があるにもかかわらず、変速比の切り替えに伴ってパワートレインから駆動輪１６へとトルクを伝達することができなくなる。このため、この際には、実加速度ａが規範加速度ａｍを下回る現象が生じる。そして、実加速度ａが規範加速度ａｍを下回ると、実加速度ａを規範加速度ａｍに追従させるべくフィードバック操作量Ｔｆｂの絶対値が増大する。このため、適切な操作量から過度に離間した操作量にてパワートレインが操作されることとなり、変速比の切り替えの進行に伴いエンジン１０のトルクが駆動輪１６側に伝達可能となると、実加速度ａが規範加速度ａｍを上回って過度に上昇するおそれがある。

このように、変速比の切り替え制御に伴って実加速度ａがハンチングする事態に対処すべく、本実施形態では、変速比の切り替え制御中においてフィードバック操作量Ｔｆｂを制限する処理を行う。以下、これについて詳述する。

図９に、変速中におけるフィードバック操作量Ｔｆｂの制限処理の手順を示す。この処理は、制御装置３０により、例えば所定周期で繰り返し実行される。

この一連の処理では、まずステップＳ６０において、変速比の切り替え制御がなされている旨を示す変速中フラグｆＳｆｔがオン状態であるか否かを判断する。そして、変速中フラグｆＳｆｔがオン状態であると判断される場合には、変速比の切り替え制御中であるとして、ステップＳ６２においてフィードバック操作量Ｔｆｂを制限する処理を行う。すなわち、比例項を初期化すべく偏差ｅｒｒを初期化するとともに、微分項を初期化する。更に、積分項を、変速比の切り替え制御前の値に保持すべく積分値Ｉｅｒｒを前回の積分値Ｉｅｒｒ０とする。

ここで、切り替え直前の積分項は、フィードフォワード制御器Ｂ２６によるジャーク加速度ａｊへのフィードフォワード制御の誤差量相当となっていると考えられる。すなわち、フィードフォワード制御器Ｂ２６では、車両の加速度をジャーク加速度ａｊとするためのフィードフォワード操作量Ｔｆｆを算出するものの、この算出に際して想定する条件と実際の条件との間には誤差が生じ得る。例えば、車両重量Ｍを仕様書等に記載された車両本体重量とする場合には、乗車人数や積荷量等に起因して車両重量Ｍに誤差が生じる。このため、この場合には、フィードフォワード制御器Ｂ２６によって先の図７のステップＳ４０にて算出される路面抵抗や重力、更には規範力に誤差が生じる。また、摩擦係数μとして、特定の路面状態を想定して設定する場合には、現在走行中の路面状態やタイヤの仕様、消耗度合い等に起因して、想定している摩擦係数μと実際の摩擦係数との間に誤差が生じる。また、空気密度ρを特定の温度における値に設定している場合には、実際の外気温度が特定の温度と異なることで、想定する空気密度と実際の空気密度との間に誤差が生じる。このように、フィードフォワード操作量Ｔｆｆの算出に際して想定する条件（車両条件、外部環境条件）が実際のものと離間する場合には、フィードフォワード操作量Ｔｆｆによって実加速度ａをジャーク加速度ａｊに制御する際に誤差が生じる。そしてこの誤差は、車両の定常走行時において積分項によって補償される。

このため、変速比の切り替え制御中において積分項を保持することで、変速比の切り替え制御の終了直後から、フィードフォワード操作量Ｔｆｆによる制御の誤差を補償することができる。すなわち、上記想定される条件と実際の条件との差は、短期間で変化するものではないため、変速比の切り替えの前後では略一定と考えられる。このため、変速比の切り替え制御前の積分項は、変速比の切り替え制御の終了後のフィードフォワード制御の制御誤差を補償する上で適切な値となっていると考えられる。

なお、上記ステップＳ６２の処理が完了する場合や、上記ステップＳ６０において否定判断される場合には、この一連の処理を一旦終了する。

図１０に、本実施形態にかかる変速比の切り替え制御時近傍の加速度の制御態様を示す。詳しくは、図１０（ａ１）に、ジャーク加速度ａｊの推移を示し、図１０（ｂ１）に、実加速度ａの推移を示し、図１０（ｃ１）に、変速中フラグｆＳｆｔの推移を示し、図１０（ｄ１）に、要求パワトレトルクＴｗｐｔの推移を示し、図１０（ｅ１）に、積分項の推移を示し、図１０（ｆ１）に、比例項の推移を示し、図１０（ｇ１）に、微分項の推移を示す。図示されるように、ジャーク加速度ａｊの上昇に伴って要求パワトレトルクＴｗｐｔも増加する。しかし、変速比の切り替え制御が開始されると、要求パワトレトルクＴｗｐｔが駆動輪１６に伝達されないために、実加速度ａは一時的にジャーク加速度ａｊを下回る。しかし、変速比の切り替え制御が進行し、自動変速装置１４を介してエンジン１０の回転力が駆動輪１６側へと伝達可能となるにつれて実加速度ａはジャーク加速度ａｊに追従するようになる。このため、変速比の切り替え制御中において実加速度ａの変動を抑制することができる。

これに対し、先の図９に示す処理、すなわち変速比の切り替え制御中におけるフィードバック操作量Ｔｆｂの制限処理を行わない場合を図１０（ａ２）〜図１０（ｇ２）に示す。ここで、図１０（ａ２）〜図１０（ｇ２）のそれぞれは、図１０（ａ１）〜図１０（ｇ１）のそれぞれと対応している。図示されるように、この場合には、変速比の切り替え制御に伴ない実加速度ａがジャーク加速度ａｊ（規範加速度ａｍ）を下回るに伴い、比例項や積分項、微分項が変動する。このため、変速比の切り替え制御の進行に伴いエンジン１０の回転力が自動変速装置１４を介して駆動輪１６へと伝達可能となるにつれて、駆動輪１６に過大なトルクが付与され、実加速度ａがジャーク加速度ａｊを大きく上回ることとなる。このため、今度は、実加速度ａを低減させるようなフィードバック制御がなされることとなり、実加速度ａがジャーク加速度ａｊを下回って低下する。こうして実加速度ａがジャーク加速度ａｊの上下に振動する。

以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。

（１）自動変速装置１４の変速比の切り替え制御中において、フィードバック操作量Ｔｆｂを制限した。これにより、フィードバック操作量が適切な値から過度に離間することを回避することができる。

（２）自動変速装置１４の変速比の切り替え制御中において、積分項を保持した。これにより、切り替え制御の終了直後から実際の加速度を目標加速度（ジャーク加速度ａｊ）とするための適切な操作量を算出することができる。

（３）自動変速装置１４の変速比の切り替え制御中において、比例項及び微分項を初期化した。これにより、切り替えの進行に伴いパワートレインの回転力が駆動輪１６に伝達可能となる際のフィードバック操作量Ｔｆｂが、切り替え中の実加速度ａと規範加速度ａｍとの乖離度合いに起因して過度に不適切な値となることを好適に回避することができる。

（その他の実施形態）
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。

・上記実施形態では、変速比の切り替え制御中において積分項を保持したが、これに限らない。例えば積分項を初期化してもよい。この場合、フィードフォワード操作量Ｔｆｆが実際の加速度を規範加速度ａｍに制御するために要求されるトルクに対してずれている場合、変速比の切り替えの進行に伴いエンジン１０のトルクを駆動輪１６に伝達可能となる際に積分項によって上記ずれを補償することはできないが、フィードフォワード制御の制御精度が高精度であればその影響は小さい。

・上記実施形態では、変速比の切り替え制御中において比例項及び微分項を初期化したが、積分項を保持する処理のみを行い、比例項や微分項の演算は継続するようにしてもよい。この場合であっても、比例ゲインＫｐや微分ゲインＫｄが小さい場合には、変速比の切り替えの進行に伴いエンジン１０のトルクを駆動輪１６に伝達可能となる際に比例項や微分項に起因してフィードバック操作量Ｔｆｂの絶対値が適切な値から離間することを抑制することができる。

・変速比の切り替え制御中において、フィードバック操作量を制限する制限手段としては、そのときの積分項を保持したり、比例項や微分項を初期化したりするものに限らない。例えば、変速比の切り替え制御の直前におけるフィードバック操作量Ｔｆｂを積分項に代入して固定するとともに、比例項及び微分項を初期化するものであってもよい。また例えば、変速比の切り替え制御中のフィードバック操作量Ｔｆｂの変化に対してガード処理を施すようにしてもよい。

・上記実施形態では、目標加速度のステップ状の変化に対して実際の加速度の応答遅れがもっとも大きくなるときの応答特性に基づき規範モデルを設定したがこれに限らない。例えば都度の車両運転状態における応答特性に応じて規範モデルを可変設定してもよい。また、規範モデルとしては、１次遅れモデルに限らず、例えば２次遅れモデルであってもよい。

・フィードバック制御器Ｂ２４としては、ＰＩＤ制御を行うものに限らない。例えば、Ｐ制御、Ｉ制御及びＤ制御のいずれか１つ又は２つを行うものであってもよい。また、古典制御に限らず、現代制御を用いてもよい。

・フィードフォワード制御器Ｂ２６としては、上記処理を行うものに限らない。例えば規範力Ｍａｊのみからフィードフォワード操作量Ｔｆｆを算出してもよい。また、これに加えて、空気抵抗、路面抵抗、重力のいずれか１つ又は２つを用いてフィードフォワード操作量Ｔｆｆを算出してもよい。ただし、変速比の切り替え制御後におけるフィードフォワード制御誤差を、切り替え前の積分項によって高精度に補償するためには、変速比の切り替え前後で変化するパラメータについてはフィードフォワード制御に加えることが望ましい。このため、例えば実車速Ｖの変化に応じて変化する空気抵抗等については、フィードフォワード制御に加えることが望ましい。

・上記実施形態では、２自由度制御を行ったがこれに限らない。例えばＰＩＤ制御等のフィードバック制御のみを行うものであってもよい。この場合、変速比の切り替え制御の終了直後において実際の加速度を目標加速度（規範加速度ａｍ）に制御するための操作量は、切り替え制御直前の積分項によって近似されると考えられるため、積分項を保持することは特に有効である。

・上記実施形態では、モデル追従型の制御を行ったが、これに代えて、規範モデル設定部Ｂ１４を備えないものであってもよい。

・上記実施形態では、加速度制御に際して車両（より詳しくはその駆動輪１６）に正のトルクを付与する手段として、動力発生装置としてのエンジン１０及び自動変速装置１４を備えるパワートレインを例示したがこれに限らない。例えば、動力発生装置として電動機を用いてもよい。

・上記実施形態では、加速度制御に際して車両（より詳しくはその駆動輪１６）に負のトルクを付与する手段として、油圧駆動式のブレーキアクチュエータを用いたが、これに限らず、例えば車輪（駆動輪１６、従動輪１８）の回転力を電気エネルギに変換する発電機を用いてもよい。

一実施形態にかかる車両用制御システムの全体構成を示す図。 同実施形態にかかる自動走行制御に関する処理を示すブロック図。 同実施形態にかかる前後方向制御部の処理の詳細を示すブロック図。 前後方向制御部のジャーク制限部の処理手順を示す流れ図。 前後方向制御部の規範モデル設定部の処理手順を示す流れ図。 前後方向制御部のフィードバック制御器の処理手順を示す流れ図。 前後方向制御部のフィードフォワード制御器の処理手順を示す流れ図。 前後方向制御部の分配部の処理手順を示す流れ図。 上記実施形態にかかる変速中のフィードバック操作量の制限処理の手順を示す流れ図。 上記変速中のフィードバック操作量の制限態様を示すタイムチャート。

符号の説明

１０…エンジン、１４…自動変速装置、１６…駆動輪、１８…従動輪、２０…ブレーキアクチュエータ、３０…制御装置。

Claims (6)

1. 車載動力発生装置の出力軸の回転力を有段変速装置を介して駆動輪へと伝達させる車両について、その前後方向の実際の加速度を目標加速度にフィードバック制御すべく、フィードバック操作量を算出するフィードバック制御手段と、
   前記有段変速装置の変速比の切り替え制御中において、前記フィードバック操作量を制限する制限手段とを備えることを特徴とする車両用制御装置。
2. 前記制限手段は、前記有段変速装置の変速比の切り替え制御中において、前記フィードバック操作量の算出を停止させる手段であることを特徴とする請求項１記載の車両用制御装置。
3. 前記フィードバック制御手段は、前記実際の加速度と前記目標加速度との乖離度合いに応じた量の累積値に基づき前記フィードバック操作量を算出する累積値算出手段を備え、
   前記制限手段は、前記停止に際して前記累積値算出手段に前記累積値を保持させることを特徴とする請求項１又は２記載の車両用制御装置。
4. 前記フィードバック制御手段は、前記累積値算出手段によって算出される累積値に加えて、前記実際の加速度と前記目標加速度との乖離度合いに応じた量及び該乖離度合いに応じた量の時間微分演算値の少なくとも一方に基づき前記フィードバック操作量を算出するものであり、
   前記制限手段は、前記有段変速装置の変速比の切り替え制御中において、前記フィードバック操作量の算出に用いる前記少なくとも一方の量を初期化する初期化手段を備えて構成されてなることを特徴とする請求項３記載の車両用制御装置。
5. 前記実際の加速度を前記目標加速度にフィードフォワード制御するフィードフォワード制御手段と、
   前記フィードフォワード制御手段によって算出されるフィードフォワード操作量を前記フィードバック操作量によって補正することで算出される最終的な操作量に基づき、前記実際の加速度を前記目標加速度に制御するためにアクチュエータを操作する操作手段とを更に備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の車両用制御装置。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の車両用制御装置と、
   前記有段変速装置と、
   前記動力発生装置とを備えることを特徴とする車両用制御システム。

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