JP2009167873A - 動力源の制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】動的な要求エンジントルクおよび静的な要求エンジントルクの両方を考慮して、エンジンの制御精度を向上する。
【解決手段】静的な要求エンジントルクは動的な要求エンジントルクに変換される。静的な要求エンジントルクから変換された動的な要求エンジントルクと、他のシステムで設定された動的な要求エンジントルクとが調停される。静的な要求駆動力は動的な要求要求駆動力に変換される。静的な要求駆動力から変換された動的な要求要求駆動力と、他のシステムで設定された動的な要求要求駆動力とが調停される。
【選択図】図5
【解決手段】静的な要求エンジントルクは動的な要求エンジントルクに変換される。静的な要求エンジントルクから変換された動的な要求エンジントルクと、他のシステムで設定された動的な要求エンジントルクとが調停される。静的な要求駆動力は動的な要求要求駆動力に変換される。静的な要求駆動力から変換された動的な要求要求駆動力と、他のシステムで設定された動的な要求要求駆動力とが調停される。
【選択図】図5
Description
本発明は、動力源の制御装置に関し、特に、動力源の出力値の要求値を設定し、設定された要求値に応じて動力源の出力値を制御する技術に関する。
従来より、スロットルバルブの開度(以下、スロットル開度とも記載する)などにより、出力トルクの値などが定まるエンジンが知られている。一般的に、スロットル開度は、アクセルペダルの位置(以下、アクセル開度とも記載する)と一義的に対応するように作動する。しかしながら、スロットル開度とアクセル開度とが常に一義的に対応していると、たとえば車両の挙動が乱れた場合などにおいて、車両の駆動力などを運転者の意思と関係なく制御することが困難である。そこで、アクセル開度に依存せずに出力トルクなどを制御することが可能であるように、アクチュエータにより作動する電子スロットルバルブがエンジンに設けられた車両がある。電子スロットルバルブが設けられた車両においては、アクセル開度の他、車両の挙動などに基づいて要求エンジントルクを設定し、実際のエンジントルクが設定された要求エンジントルクになるようにエンジンを制御することが可能である。
特開2006−290235号公報(特許文献1)は、ドライバモデルとパワトレマネージャとを含み、ドライバモデルに含まれる目標過渡特性付加演算部において車両のハードウエア特性以外の人間の感性に関するチューニングを行ない、パワトレマネージャに含まれる特性補償器において人間の感性以外の車両のハードウエア特性に関するチューニングを行なうようにして、人間の感性と車両のハードウエア特性とを区別している駆動力制御装置を開示する。ドライバモデルは、目標ベース駆動力算出部(静特性)において、たとえば、アクセル開度をパラメータとして、車速により目標駆動力が決定されるマップに基づいて目標駆動力を算出し、目標過渡特性付加演算部において、目標駆動力に過渡特性を与えて最終目標駆動力を算出する。パワトレマネージャは、目標エンジントルク&ATギヤ段演算部から出力された目標エンジントルクに基づいて、特性補償器で要求エンジントルクを算出する。特性補償器においては、車両に発生する加速度である車両Gの応答性であって、車両のハードウエア特性に依存する部分が補償される。
特開2006−290235号公報
ところで、最終的な要求エンジントルクを設定する際には、エンジンの過渡特性などを考慮した動的な要求エンジントルクの他、たとえば自動変速機の変速時におけるトルクダウンもしくはトルクアップなどを実現する静的な要求エンジントルクを考慮する必要がある。動的な要求エンジントルクはエンジンの過渡状態におけるエンジントルクを示す。一方、静的な要求エンジントルクはエンジンの定常状態におけるエンジントルクを示す。したがって、動的な要求エンジントルクと静的な要求エンジントルクとを単純に比較することができない。しかしながら、特開2006−290235号公報は、動的な要求エンジントルクと静的な要求エンジントルクとからどのようにして最終的な要求エンジントルクを設定するかについての記載は何等ない。そのため、動的な要求エンジントルクと静的な要求エンジントルクとの両方を考慮して最終的な要求エンジントルクを設定することができなかった。したがって、動力源であるエンジンの制御精度を向上するためにはさらなる改善の余地があった。
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、動力源の制御精度を向上することができる動力源の制御装置を提供することである。
第1の発明に係る動力源の制御装置は、機器の作動量に応じて出力値が変化する動力源の制御装置である。この制御装置は、出力値の動的な要求値および静的な要求値のうちの一方である第1の要求値を設定するための手段と、出力値の動的な要求値および静的な要求値のうちの他方である第2の要求値を設定するための手段と、出力値の動的な要求値および静的な要求値のうちの一方である第3の要求値に第2の要求値を変換するための変換手段と、第1の要求値および第3の要求値に基づいて、出力値の第4の要求値を設定するための設定手段と、第4の要求値に応じて機器を制御するための手段とを備える。
この構成によると、出力値の動的な要求値および静的な要求値のうちの一方である第1の要求値が設定される。出力値の動的な要求値および静的な要求値のうちの他方である第2の要求値は、動的な要求値および静的な要求値のうちの一方の要求値である第3の要求値に変換される。これにより、特性が異なる複数の要求値を一元化することができる。得られた第1の要求値および第3の要求値に基づいて、第4の要求値が設定される。これにより、動的な要求値および静的な要求値の両方を考慮した第4の要求値を設定することができる。第4の要求値に応じて、動力源に設けられる機器が制御される。そのため、動力源の制御精度を向上することができる。その結果、動力源の制御精度を向上することができる動力源の制御装置を提供することができる。
第2の発明に係る動力源の制御装置においては、第1の発明の構成に加え、設定手段は、第1の要求値および第3の要求値のうちのいずれか一方を第4の要求値として設定するための手段を含む。
この構成によると、たとえば、第1の要求値および第3の要求値のうちの大きい方もしくは小さい方を第4の要求値として設定することができる。
第3の発明に係る動力源の制御装置においては、第1または2の発明の構成に加え、第1の要求値および第3の要求値は、動的な要求値であり、第2の要求値は、静的な要求値であり、変換手段は、第2の要求値に対して機器の制御時における遅れを加えることにより、第2の要求値を第3の要求値に変換するための手段を含む。
この構成によると、静的な第2の要求値に対して機器の制御時における遅れを加えることにより、動的な第3の要求値を得ることができる。
第4の発明に係る動力源の制御装置においては、第1または2の発明の構成に加え、第1の要求値および第3の要求値は、動的な要求値であり、第2の要求値は、静的な要求値であり、変換手段は、第2の要求値を機器の応答性に応じて制限することにより、第2の要求値を第3の要求値に変換するための手段を含む。
この構成によると、静的な第2の要求値を機器の応答性に応じて制限することにより、動的な第3の要求値を得ることができる。
第5の発明に係る動力源の制御装置においては、第1または2の発明の構成に加え、第1の要求値および第3の要求値は、静的な要求値であり、第2の要求値は、動的な要求値であり、変換手段は、第2の要求値から機器の制御時における遅れを除くことにより、第2の要求値を第3の要求値に変換するための手段を含む。
この構成によると、動的な第2の要求値から機器の制御時における遅れを除くことにより、静的な第3の要求値を得ることができる。
第6の発明に係る動力源の制御装置においては、第1または2の発明の構成に加え、第1の要求値および第3の要求値は、静的な要求値であり、第2の要求値は、動的な要求値であり、変換手段は、第2の要求値から機器の制御時における遅れを除いた値を、機器の作動量の限界値に応じて制限することにより、第2の要求値を第3の要求値に変換するための手段を含む。
この構成によると、動的な第2の要求値から機器の制御時における遅れを除いた値を、機器の作動量の限界値に応じて制限することにより、静的な第3の要求値を得ることができる。
第7の発明に係る動力源の制御装置においては、第1〜6のいずれかの発明の構成に加え、出力値は、出力トルクである。
この構成によると、駆動源の出力トルクの制御精度を向上することができる。
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
図1を参照して、本発明の実施の形態に係る制御装置を搭載した車両について説明する。この車両は、FR(Front engine Rear drive)車両である。なお、FR以外の車両であってもよい。
車両は、エンジン1000と、オートマチックトランスミッション2000と、トルクコンバータ2100と、オートマチックトランスミッション2000の一部を構成するプラネタリギヤユニット3000と、オートマチックトランスミッション2000の一部を構成する油圧回路4000と、プロペラシャフト5000と、デファレンシャルギヤ6000と、後輪7000と、ECU(Electronic Control Unit)8000とを含む。
エンジン1000は、インジェクタ(図示せず)から噴射された燃料と空気との混合気を、シリンダの燃焼室内で燃焼させる内燃機関である。燃焼によりシリンダ内のピストンが押し下げられて、クランクシャフトが回転させられる。エンジン1000により、オルタネータおよびエアコンディショナーなどの補機1004が駆動される。エンジン1000の出力トルク(エンジントルクTE)は、電子スロットルバルブ8016の作動量、すなわちスロットル開度などに応じて変化する。なお、エンジン1000の代わりにもしくは加えて、動力源にモータを用いるようにしてもよい。また、ディーゼルエンジンを用いるようにしてもよい。ディーゼルエンジンにおいては、インジェクタの開弁時間(作動量)、すなわち燃料噴射量に応じて出力トルクが変化する。
オートマチックトランスミッション2000は、トルクコンバータ2100を介してエンジン1000に連結される。オートマチックトランスミッション2000は、所望のギヤ段を形成することにより、クランクシャフトの回転数を所望の回転数に変速する。なお、ギヤ段を形成するオートマチックトランスミッションの代わりに、ギヤ比を無段階に変更するCVT(Continuously Variable Transmission)を搭載するようにしてもよい。さらに、油圧アクチュエータもしくは電動モータにより変速される常時噛合式歯車からなる自動変速機を搭載するようにしてもよい。
オートマチックトランスミッション2000から出力された駆動力は、プロペラシャフト5000およびデファレンシャルギヤ6000を介して、左右の後輪7000に伝達される。
ECU8000には、シフトレバー8004のポジションスイッチ8006と、アクセルペダル8008のアクセル開度センサ8010と、エアフローメータ8012と、電子スロットルバルブ8016のスロットル開度センサ8018と、エンジン回転数センサ8020と、入力軸回転数センサ8022と、出力軸回転数センサ8024と、油温センサ8026と、水温センサ8028とがハーネスなどを介して接続されている。
シフトレバー8004の位置(ポジション)は、ポジションスイッチ8006により検出され、検出結果を表す信号がECU8000に送信される。シフトレバー8004の位置に対応して、オートマチックトランスミッション2000のギヤ段が自動で形成される。また、運転者の操作に応じて、運転者が任意のギヤ段を選択できるマニュアルシフトモードを選択できるように構成してもよい。
アクセル開度センサ8010は、アクセルペダル8008の開度を検出し、検出結果を表す信号をECU8000に送信する。エアフローメータ8012は、エンジン1000に吸入される空気量を検出し、検出結果を表す信号をECU8000に送信する。
スロットル開度センサ8018は、アクチュエータにより開度が調整される電子スロットルバルブ8016の開度を検出し、検出結果を表す信号をECU8000に送信する。電子スロットルバルブ8016により、エンジン1000に吸入される空気量が調整される。
なお、電子スロットルバルブ8016の代わりにもしくは加えて、吸気バルブ(図示せず)や排気バルブ(図示せず)のリフト量や開閉する位相を変更する可変バルブリフトシステムにより、エンジン1000に吸入される空気量を調整するようにしてもよい。
エンジン回転数センサ8020は、エンジン1000の出力軸(クランクシャフト)の回転数(以下、エンジン回転数NEとも記載する)を検出し、検出結果を表す信号をECU8000に送信する。入力軸回転数センサ8022は、オートマチックトランスミッション2000の入力軸回転数NI(トルクコンバータ2100のタービン回転数NT)を検出し、検出結果を表す信号をECU8000に送信する。出力軸回転数センサ8024は、オートマチックトランスミッション2000の出力軸回転数NOを検出し、検出結果を表す信号をECU8000に送信する。
油温センサ8026は、オートマチックトランスミッション2000の作動や潤滑に用いられるオイル(ATF:Automatic Transmission Fluid)の温度(油温)を検出し、検出結果を表す信号をECU8000に送信する。
水温センサ8028は、エンジン1000の冷却水の温度(水温)を検出し、検出結果を表わす信号をECU8000に送信する。
ECU8000は、ポジションスイッチ8006、アクセル開度センサ8010、エアフローメータ8012、スロットル開度センサ8018、エンジン回転数センサ8020、入力軸回転数センサ8022、出力軸回転数センサ8024、油温センサ8026、水温センサ8028などから送られてきた信号、ROM(Read Only Memory)8002に記憶されたマップおよびプログラムに基づいて、車両が所望の走行状態となるように、機器類を制御する。なおECU8000により実行されるプログラムをCD(Compact Disc)、DVD(Digital Versatile Disc)などの記録媒体に記録して市場に流通させてもよい。
本実施の形態において、ECU8000は、シフトレバー8004がD(ドライブ)ポジションであることにより、オートマチックトランスミッション2000のシフトレンジにD(ドライブ)レンジが選択された場合、前進1速〜8速ギヤ段のうちのいずれかのギヤ段が形成されるように、オートマチックトランスミッション2000を制御する。前進1速〜8速ギヤ段のうちのいずれかのギヤ段が形成されることにより、オートマチックトランスミッション2000は後輪7000に駆動力を伝達し得る。なおDレンジにおいて、8速ギヤ段よりも高速のギヤ段を形成可能であるようにしてもよい。形成するギヤ段は、車速とアクセル開度とをパラメータとして実験等により予め作成された変速線図に基づいて決定される。なお、ECUは複数のECUに分割するようにしてもよい。
図2を参照して、プラネタリギヤユニット3000について説明する。プラネタリギヤユニット3000は、クランクシャフトに連結された入力軸2102を有するトルクコンバータ2100に接続されている。
プラネタリギヤユニット3000は、フロントプラネタリ3100と、リアプラネタリ3200と、C1クラッチ3301と、C2クラッチ3302と、C3クラッチ3303と、C4クラッチ3304と、B1ブレーキ3311と、B2ブレーキ3312と、ワンウェイクラッチ(F)3320とを含む。
フロントプラネタリ3100は、ダブルピニオン型の遊星歯車機構である。フロントプラネタリ3100は、第1サンギヤ(S1)3102と、1対の第1ピニオンギヤ(P1)3104と、キャリア(CA)3106と、リングギヤ(R)3108とを含む。
第1ピニオンギヤ(P1)3104は、第1サンギヤ(S1)3102および第1リングギヤ(R)3108と噛合っている。第1キャリア(CA)3106は、第1ピニオンギヤ(P1)3104が公転および自転可能であるように支持している。
第1サンギヤ(S1)3102は、回転不能であるようにギヤケース3400に固定される。第1キャリア(CA)3106は、プラネタリギヤユニット3000の入力軸3002に連結される。
リアプラネタリ3200は、ラビニヨ型の遊星歯車機構である。リアプラネタリ3200は、第2サンギヤ(S2)3202と、第2ピニオンギヤ(P2)3204と、リアキャリア(RCA)3206と、リアリングギヤ(RR)3208と、第3サンギヤ(S3)3210と、第3ピニオンギヤ(P3)3212とを含む。
第2ピニオンギヤ(P2)3204は、第2サンギヤ(S2)3202、リアリングギヤ(RR)3208および第3ピニオンギヤ(P3)3212と噛合っている。第3ピニオンギヤ(P3)3212は、第2ピニオンギヤ(P2)3204に加えて、第3サンギヤ(S3)3210と噛合っている。
リアキャリア(RCA)3206は、第2ピニオンギヤ(P2)3204および第3ピニオンギヤ(P3)3212が公転および自転可能であるように支持している。リアキャリア(RCA)3206は、ワンウェイクラッチ(F)3320に連結される。リアキャリア(RCA)3206は、1速ギヤ段の駆動時(エンジン1000から出力された駆動力を用いた走行時)に回転不能となる。リアリングギヤ(RR)3208は、プラネタリギヤユニット3000の出力軸3004に連結される。
ワンウェイクラッチ(F)3320は、B2ブレーキ3312と並列に設けられる。すなわち、ワンウェイクラッチ(F)3320のアウターレースはギヤケース3400に固定され、インナーレースはリアキャリア(RCA)3206に連結される。
図3に、各変速ギヤ段と、各クラッチおよび各ブレーキの作動状態との関係を表した作動表を示す。この作動表に示された組み合わせで各ブレーキおよび各クラッチを作動させることにより、前進1速〜8速のギヤ段と、後進1速および2速のギヤ段が形成される。
図4を参照して、油圧回路4000の要部について説明する。なお、油圧回路4000は、以下に説明するものに限られない。
油圧回路4000は、オイルポンプ4004と、プライマリレギュレータバルブ4006と、マニュアルバルブ4100と、ソレノイドモジュレータバルブ4200と、SL1リニアソレノイド(以下、SL(1)と記載する)4210と、SL2リニアソレノイド(以下、SL(2)と記載する)4220と、SL3リニアソレノイド(以下、SL(3)と記載する)4230と、SL4リニアソレノイド(以下、SL(4)と記載する)4240と、SL5リニアソレノイド(以下、SL(5)と記載する)4250と、SLTリニアソレノイド(以下、SLTと記載する)4300と、B2コントロールバルブ4500とを含む。
オイルポンプ4004は、エンジン1000のクランクシャフトに連結されている。クランクシャフトが回転することにより、オイルポンプ4004が駆動し、油圧を発生する。オイルポンプ4004で発生した油圧は、プライマリレギュレータバルブ4006により調圧され、ライン圧が生成される。
プライマリレギュレータバルブ4006は、SLT4300により調圧されたスロットル圧をパイロット圧として作動する。ライン圧は、ライン圧油路4010を介してマニュアルバルブ4100に供給される。
マニュアルバルブ4100は、ドレンポート4105を含む。ドレンポート4105から、Dレンジ圧油路4102およびRレンジ圧油路4104の油圧が排出される。マニュアルバルブ4100のスプールがDポジションにある場合、ライン圧油路4010とDレンジ圧油路4102とが連通させられ、Dレンジ圧油路4102に油圧が供給される。このとき、Rレンジ圧油路4104とドレンポート4105とが連通させられ、Rレンジ圧油路4104のRレンジ圧がドレンポート4105から排出される。
マニュアルバルブ4100のスプールがRポジションにある場合、ライン圧油路4010とRレンジ圧油路4104とが連通させられ、Rレンジ圧油路4104に油圧が供給される。このとき、Dレンジ圧油路4102とドレンポート4105とが連通させられ、Dレンジ圧油路4102のDレンジ圧がドレンポート4105から排出される。
マニュアルバルブ4100のスプールがNポジションにある場合、Dレンジ圧油路4102およびRレンジ圧油路4104の両方と、ドレンポート4105とが連通させられ、Dレンジ圧油路4102のDレンジ圧およびRレンジ圧油路4104のRレンジ圧がドレンポート4105から排出される。
Dレンジ圧油路4102に供給された油圧は、最終的には、C1クラッチ3301、C2クラッチ3302およびC3クラッチ3303に供給される。Rレンジ圧油路4104に供給された油圧は、最終的には、B2ブレーキ3312に供給される。
ソレノイドモジュレータバルブ4200は、ライン圧を元圧とし、SLT4300に供給する油圧(ソレノイドモジュレータ圧)を一定の圧力に調圧する。
SL(1)4210は、C1クラッチ3301に供給される油圧を調圧する。SL(2)4220は、C2クラッチ3302に供給される油圧を調圧する。SL(3)4230は、C3クラッチ3303に供給される油圧を調圧する。SL(4)4240は、C4クラッチ3304に供給される油圧を調圧する。SL(5)4250は、B1ブレーキ3311に供給される油圧を調圧する。
SLT4300は、アクセル開度センサ8010により検出されたアクセル開度に基づいたECU8000からの制御信号に応じて、ソレノイドモジュレータ圧を調圧し、スロットル圧を生成する。スロットル圧は、SLT油路4302を介して、プライマリレギュレータバルブ4006に供給される。スロットル圧は、プライマリレギュレータバルブ4006のパイロット圧として利用される。
SL(1)4210、SL(2)4220、SL(3)4230、SL(4)4240、SL(5)4250およびSLT4300は、ECU8000から送信される制御信号により制御される。
B2コントロールバルブ4500は、Dレンジ圧油路4102およびRレンジ圧油路4104のいずれか一方からの油圧を選択的に、B2ブレーキ3312に供給する。B2コントロールバルブ4500に、Dレンジ圧油路4102およびRレンジ圧油路4104が接続されている。B2コントロールバルブ4500は、SLUソレノイドバルブ(図示せず)から供給された油圧とスプリングの付勢力とにより制御される。
SLUソレノイドバルブがオンの場合、B2コントロールバルブ4500は、図4において左側の状態となる。この場合、B2ブレーキ3312には、SLUソレノイドバルブから供給された油圧をパイロット圧として、Dレンジ圧を調圧した油圧が供給される。
SLUソレノイドバルブがオフの場合、B2コントロールバルブ4500は、図4において右側の状態となる。この場合、B2ブレーキ3312には、Rレンジ圧が供給される。
図5を参照して、本実施の形態に係る制御装置のシステム構成について説明する。図5中の「F」は駆動力を、「TE」はエンジントルクを示す。なお、以下に説明する各構成の機能は、ハードウエアにより実現するようにしてもよく、ソフトウエアにより実現するようにしてもよい。
図5に示すように、制御装置は、パワートレーンドライバモデル(PDRM: Power train Driver Model)9000と、ドライバーズサポートシステム(DSS: Drivers Support System)9010と、パワートレーンマネージャ(PTM: Power Train Manager)9100と、VDIM(Vehicle Dynamics Integrated Management)システム9110と、制振制御システム9120と、最高車速制限システム9130と、ECT(Electronic controlled Transmission)トルク制御システム9140と、エンジン制御システム9200とを備える。
パワートレーンドライバモデル9000は、ドライバの操作に基づいて、車両に対するドライバの要求駆動力を設定するために用いられるモデル(関数)である。本実施の形態においては、実験およびシミュレーションの結果などに基づいて予め定められたエンジントルクマップに従って、アクセル開度から要求駆動力(駆動力の要求値)が設定される。
より具体的には、静的トルク設定部9002において、エンジン1000に対する静的な要求エンジントルク(エンジン1000の出力トルクの要求値)がアクセル開度から設定される。静的な要求エンジントルクとは、エンジン1000の出力トルクが安定した状態における要求エンジントルクを意味する。静的な要求エンジントルクは、図6に示すように、スロットルバルブ8016などの機器の応答性、制御時の遅れなど、時間的な影響を考慮せずに定められる。
静的トルク設定部9002において設定された静的な要求エンジントルクは、変換部9004において、動的な要求エンジントルクに変換される。動的な要求エンジントルクとは、エンジン1000の出力トルクが変化し得る過渡状態における要求エンジントルクを意味する。動的な要求エンジントルクは、電子スロットルバルブ8016などの機器の応答性、制御時の遅れなどの時間的な影響を考慮して定められる。
たとえば、図7に示すように、1次遅れの関数で表現されたエンジンモデルC(s)を用いてスロットルバルブ8016などの機器の制御時(作動時)における遅れを静的な要求エンジントルクに加えることにより、静的な要求エンジントルクを動的な要求エンジントルクに変換する。図7に示すエンジンモデルの時定数は、エンジン回転数NEおよびエンジントルクにより変化する。なお、図8に示すように、2次遅れの関数で表現されたエンジンモデルC(s)を用いるようにしてもよい。これらのエンジンモデルは、ECU8000に実装される際にはZ変換される。
また、図9に示すように、スロットルバルブ8016などの機器の応答性に応じて定まる制限値で静的な要求エンジントルクを制限することにより、静的な要求エンジントルクを動的な要求エンジントルクに変換するようにしてもよい。制限値は、たとえば実験およびシミュレーションなどにより予め定められる。
図5に戻って、静的な要求エンジントルクから変換された動的な要求エンジントルクは、駆動力変換部9006において、動的な要求駆動力に変換される。動的な要求駆動力とは、車両の駆動力が変化し得る過渡状態における要求駆動力を意味する。逆に、静的な要求駆動力とは、車両の駆動力が安定した状態における要求駆動力を意味する。
たとえば、要求エンジントルクにオートマチックトランスミッション2000の現在のギヤ比およびデファレンシャルギヤ6000のギヤ比を乗じ、後輪7000の半径で除算することにより、要求エンジントルクが要求駆動力に変換される。なお、トルクを駆動力に変換する方法は、周知の一般的な技術を利用すればよいため、ここではその詳細な説明は繰り返さない。
駆動力変換部9006において動的な要求エンジントルクから変換された動的な要求駆動力は、調停部9008において、ドライバーズサポートシステム9010により設定される動的な要求駆動力と調停される。本実施の形態においては、駆動力変換部9006において変換された動的な要求駆動力およびドライバーズサポートシステム9010により設定される動的な要求駆動力のうち、大きい方の要求駆動力が選択され、パワートレーンマネージャ9100に対して出力される。
ドライバーズサポートシステム9010は、クルーズコントロールシステム、パーキングアシストシステムおよびプリクラッシュセーフティシステムなどにより、車両の挙動に応じて動的な要求駆動力を自動的に設定する。
パワートレーンマネージャ9100は、パワートレーンドライバモデル9000、VDIMシステム9110、制振制御システム9120、最高車速制限システム9130から入力される動的な要求駆動力およびECTトルク制御システム9140から入力される動的な要求エンジントルクに基づいて、最終的にエンジン1000の制御に用いられる動的な要求エンジントルクを設定する。
より具体的には、調停部9102において、パワートレーンドライバモデル9000、VDIMシステム9110、制振制御システム9120、最高車速制限システム9130から入力される動的な要求駆動力が調停される。本実施の形態においては、最も小さい要求駆動力が選択され、トルク変換部9104に対して出力される。
調停部9102において調停された動的な要求駆動力は、トルク変換部9104において動的な要求エンジントルクに変換される。
トルク変換部9104において要求駆動力から変換された動的な要求エンジントルクおよびECTトルク制御システム9140から入力される動的な要求エンジントルクは、調停部9106において調停される。2つの要求エンジントルクのうちの小さい方の要求エンジントルクもしくは大きい方の要求エンジントルクが選択され、エンジン制御システム9200に対して出力される。小さい方の要求エンジントルクおよび大きい方の要求エンジントルクのうちのどちらの要求エンジントルクを選択するかは、車両の運転状態などに応じて決定される。
エンジン制御システム9200は、パワートレーンマネージャ9100から入力された動的な要求エンジントルクを実現するように、電子スロットルバルブ8016、点火時期、EGR(Exhaust Gas Recirculation)バルブなど、エンジン1000の出力トルクを制御するためにエンジン1000に設けられた機器を制御する。
VDIMシステム9110は、VSC(Vehicle Stability Control)、TRC(TRaction Control)、ABS(Anti lock Brake System)、EPS(Electric Power Steering)などを統合するシステムであって、アクセル、ステアリング、ブレーキの操作量によるドライバの走行イメージと、各種センサ情報による車両挙動との差を算出し、その差を縮めるように車両の駆動力、ブレーキ油圧などを制御する。
VSCは、前後輪が横滑りしそうな状態をセンサが検出して場合において、各輪のブレーキ油圧および車両の動的な要求駆動力などの最適値を自動的に設定し、車両の安定性を確保する制御である。
TRCは、滑りやすい路面での発進時および加速時に、駆動輪の空転をセンサが感知すると、各輪のブレーキ油圧および車両の動的な要求駆動力などの最適値を自動的に設定し、最適な駆動力を確保する制御である。
ABSは、ブレーキ油圧の最適値を自動的に設定し、車輪のロックを防止する制御システムである。EPSは、電動モータの力によってステアリングホイールの操舵をアシストする制御システムである。
VDIMシステム9110において設定された動的な要求駆動力は、パワートレーンマネージャ9100の調停部9102に入力される。
制振制御システム9120は、車両の実際の駆動力などから、車両モデルを用いて算出される車両のピッチングおよびバウンシングを抑制するための動的な要求駆動力を設定する。車両のピッチングおよびバウンシングを抑制するための駆動力を設定する方法については、従来の技術を利用すればよいため、ここではその詳細な説明は繰り返さない。
最高車速制限システム9130は、車速を予め定められた最高車速以下に制限するための静的な要求駆動力を、たとえば現在の加速度および車速などに応じて設定する。最高車速制限システム9130により設定された静的な要求駆動力は、変換部9132において動的な要求駆動力に変換される。
ECTトルク制御システム9140は、オートマチックトランスミッション2000の変速時にエンジン1000に対して要求する静的な要求エンジントルクを設定する。ECTトルク制御システム9140が設定する静的な要求エンジントルクは、たとえば、変速ショックを低減するためのトルクダウンもしくはトルクアップを実現し得るように設定される。
ECTトルク制御システム9140により設定された静的な要求エンジントルクは、変換部9142により動的な要求エンジントルクに変換される。
以上のように、本実施の形態に係る制御装置によれば、静的な要求エンジントルクは動的な要求エンジントルクに変換された後に、他のシステムで設定された動的な要求エンジントルクとの間で調停される。静的な要求駆動力は動的な要求要求駆動力に変換された後に、他のシステムで設定された動的な要求要求駆動力との間で調停される。これにより、特性が異なる複数の要求エンジントルクを動的な要求エンジントルクに一元化し、動的な要求エンジントルクおよび静的な要求エンジントルクの両方を考慮した要求エンジントルクを設定することができる。また、特性が異なる複数の要求駆動力を動的な要求駆動力に一元化し、動的な要求駆動力および静的な要求駆動力の両方を考慮した要求駆動力を設定することができる。これらの要求エンジントルクおよび要求駆動力に応じて電子スロットルバルブなどの機器が制御される。そのため、エンジンの制御精度を向上することができる。
なお、上記した実施の形態においては、静的な要求エンジントルク/要求駆動力を動的な要求エンジントルク/要求駆動力に変換していたが、逆に、動的な要求エンジントルク/要求駆動力を静的な要求エンジントルク/要求駆動力に変換するようにしてもよい。
たとえば、図10に示すように、1次遅れもしくは2次遅れの関数で表現されたエンジンモデルC(s)の逆モデルC(s)-1を用いて電子スロットルバルブ8016などの機器の制御時における遅れを動的な要求エンジントルク/要求駆動力から除くことにより、動的な要求エンジントルクが静的な要求エンジントルクに変換される。また、図11に示すように、1次遅れもしくは2次遅れの関数で表現されたエンジンモデルC(s)の逆モデルC(s)-1を用いて電子スロットルバルブ8016などの機器の制御時における遅れを動的な要求エンジントルク/要求駆動力から除き、電子スロットルバルブ8016などの機器の作動量の限界値に応じて定まる制限値で動的な要求エンジントルクを制限することにより、動的な要求エンジントルクが静的な要求エンジントルクに変換される。
この場合、静的な要求エンジントルク/要求駆動力に一元化された要求エンジントルク/要求駆動力が調停され、最終的な要求エンジントルク/要求駆動力が設定される。
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
1000 エンジン、1004 補機、2000 オートマチックトランスミッション、2100 トルクコンバータ、5000 プロペラシャフト、6000 デファレンシャルギヤ、7000 後輪、8000 ECU、8002 ROM、8004 シフトレバー、8006 ポジションスイッチ、8008 アクセルペダル、8010 アクセル開度センサ、8012 エアフローメータ、8016 電子スロットルバルブ、8018 スロットル開度センサ、8020 エンジン回転数センサ、8022 入力軸回転数センサ、8024 出力軸回転数センサ、8026 油温センサ、8028 水温センサ、9000 パワートレーンドライバモデル、9002 静的トルク設定部、9004 変換部、9006 駆動力変換部、9008 調停部、9010 ドライバーズサポートシステム、9100 パワートレーンマネージャ、9102 調停部、9104 トルク変換部、9106 調停部、9110 VDIMシステム、9120 制振制御システム、9130 最高車速制限システム、9132 変換部、9140 トルク制御システム、9142 変換部、9200 エンジン制御システム。
Claims (7)
- 機器の作動量に応じて出力値が変化する動力源の制御装置であって、
前記出力値の動的な要求値および静的な要求値のうちの一方である第1の要求値を設定するための手段と、
前記出力値の動的な要求値および静的な要求値のうちの他方である第2の要求値を設定するための手段と、
前記出力値の動的な要求値および静的な要求値のうちの前記一方である第3の要求値に前記第2の要求値を変換するための変換手段と、
前記第1の要求値および前記第3の要求値に基づいて、前記出力値の第4の要求値を設定するための設定手段と、
前記第4の要求値に応じて前記機器を制御するための手段とを備える、動力源の制御装置。 - 前記設定手段は、前記第1の要求値および前記第3の要求値のうちのいずれか一方を前記第4の要求値として設定するための手段を含む、請求項1に記載の動力源の制御装置。
- 前記第1の要求値および前記第3の要求値は、動的な要求値であり、
前記第2の要求値は、静的な要求値であり、
前記変換手段は、前記第2の要求値に対して前記機器の制御時における遅れを加えることにより、前記第2の要求値を前記第3の要求値に変換するための手段を含む、請求項1または2に記載の動力源の制御装置。 - 前記第1の要求値および前記第3の要求値は、動的な要求値であり、
前記第2の要求値は、静的な要求値であり、
前記変換手段は、前記第2の要求値を前記機器の応答性に応じて制限することにより、前記第2の要求値を前記第3の要求値に変換するための手段を含む、請求項1または2に記載の動力源の制御装置。 - 前記第1の要求値および前記第3の要求値は、静的な要求値であり、
前記第2の要求値は、動的な要求値であり、
前記変換手段は、前記第2の要求値から前記機器の制御時における遅れを除くことにより、前記第2の要求値を前記第3の要求値に変換するための手段を含む、請求項1または2に記載の動力源の制御装置。 - 前記第1の要求値および前記第3の要求値は、静的な要求値であり、
前記第2の要求値は、動的な要求値であり、
前記変換手段は、前記第2の要求値から前記機器の制御時における遅れを除いた値を、前記機器の作動量の限界値に応じて制限することにより、前記第2の要求値を前記第3の要求値に変換するための手段を含む、請求項1または2に記載の動力源の制御装置。 - 前記出力値は、出力トルクである、請求項1〜6のいずれかに記載の動力源の制御装置。
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