JP2009167873A - 動力源の制御装置 - Google Patents

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

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。

車両のパワートレーンを示す概略構成図である。 オートマチックトランスミッションのプラネタリギヤユニットを示すスケルトン図である。 オートマチックトランスミッションの作動表を示す図である。 オートマチックトランスミッションの油圧回路を示す図である。 本実施の形態に係る制御装置のシステム構成を示す図である。 静的な要求エンジントルクを示す図である。 １次遅れの関数で表現されたエンジンモデルを示す図である。 ２次遅れの関数で表現されたエンジンモデルを示す図である。 機器の応答性に応じて定まる限界値で静的な要求エンジントルクを制限することにより得られる動的な要求エンジントルクを示す図である。 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方法を示す図（その１）である。 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方法を示す図（その２）である。

符号の説明

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)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 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。
7. 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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