JP2010120488A - 駆動源の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】出力トルク制御の安定性を向上させる。
【解決手段】ＥＣＵは、パワートレーンドライブモデル９３００と、パワートレーンマネージャ９１００と、エンジン制御部９０００とを含む。パワートレーンマネージャ９１００は、エンジン回転数の履歴に基づく回転数の変化量と、動的な目標エンジントルクおよび推定トルクのうちのいずれか一方のトルクとに基づいて先読み時間経過後のエンジン回転数を予測する。エンジン制御部９０００は、予測された回転数と動的な目標エンジントルクとに基づいてエンジン１０００を制御する。
【選択図】図５

Description

本発明は、駆動源の制御装置に関し、特に、駆動源の出力軸の回転数を予測して、予測された回転数を用いて駆動源を制御することにより、制御の安定性を向上する技術に関する。

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目標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目標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。このような制御により、たとえば、車両の定速走行等が実現される。

車両を定速走行させる技術としては、たとえば、特開２００２−３３１８５２号公報（特許文献１）は、定速走行時における車速を目標車速で安定させる定速走行装置を開示する。この定速走行装置は、内燃機関からの動力を無段変速機で変速して走行する自動車の定速走行装置であって、車速を検出する車速検出手段と、内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段と、目標車速を設定する目標車速設定手段と、設定された目標車速と車速検出手段により検出された車速と回転数検出手段により検出された内燃機関の回転数とに基づいて自動車が目標車速で走行するよう内燃機関と無段変速機とを運転制御する定速制御手段とを備える。

この定速走行装置によると、設定された目標車速と検出された車速と検出された内燃機関の回転数とに基づいて自動車が目標車速で走行するよう内燃機関と無段変速機とを運転制御することにより、自動車を目標車速で安定して走行させることができる。
特開２００２−３３１８５２号公報

しかしながら、実際のエンジントルクが設定された目標エンジントルクになるようにエンジンを制御をする場合においては、制御に遅れや無駄時間が存在するという問題がある。特に、エンジントルクが回転数に変化する際には、センサの出力値を回転数として表現する処理を含めて、遅れや無駄時間が存在するという問題がある。

また、上述のようなエンジンのトルク制御は閉ループ制御であるといえ、遅れや無駄時間の存在により制御が不安定になりやすく、ハンチングや振動が発生する可能性がある。

上述した公報に開示された定速走行装置においては、エンジン回転数の変化量（微分項）を考慮して要求動力を計算している。しかしながら、エンジン回転数の微分項を考慮しただけでは、精度高くエンジン回転数の変化を予測することはできない。そのため、エンジンのトルク制御における遅れや無駄時間の影響を十分に排除することができず、制御の安定性の向上が図れない場合がある。

本発明は、上述した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、出力トルク制御の安定性を向上させる駆動源の制御装置を提供することである。

第１の発明に係る駆動源の制御装置は、変速機に連結された駆動源の制御装置である。この制御装置は、駆動源の出力軸の回転数を検出するための検出手段と、駆動源の出力トルクの目標値を設定するための手段と、出力軸の回転数の履歴に基づく回転数の変化量と、目標値および駆動源の状態に基づく出力トルクの推定値のうちのいずれか一方の値とに基づいて駆動源の状態に応じて設定される設定時間の経過後の出力軸の回転数を予測するための予測手段と、予測された回転数と目標値とに基づいて駆動源を制御するための手段とを含む。

第１の発明によると、出力軸の回転数の履歴に基づく回転数の変化量と、目標値または推定値とに基づいて設定時間の経過後の出力軸の回転数を予測することにより、出力トルクの変化による回転数の変化を考慮することができるため、設定時間の経過後の出力軸の回転数を精度高く予測することができる。そのため、予測された回転数と目標値とに基づいて最終目標値を設定することにより、無駄時間や遅れ分を考慮した駆動源の制御を行なうことができる。すなわち、駆動源の出力トルクの制御における遅れや無駄時間の影響を有効に排除して、駆動源の制御の安定性を向上させることができる。そのため、駆動源の制御時のハンチングや振動の発生を抑制することができる。したがって、出力トルク制御の安定性を向上させる駆動源の制御装置を提供することができる。

第２の発明に係る駆動源の制御装置においては、第１の発明の構成に加えて、予測手段は、目標値および推定値のうちのいずれか一方の値の変化により発生する駆動源の回転数の変化量に基づいて設定時間の経過後の出力軸の回転数を予測する。

第２の発明によると、出力軸の回転数の履歴に基づく回転数の変化量と、目標値または推定値により発生する駆動源の回転数の変化量とに基づいて設定時間の経過後の出力軸の回転数を予測することにより、設定時間の経過後の出力軸の回転数を精度高く予測することができる。

第３の発明に係る駆動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て、予測手段は、目標値および推定値のうちのいずれか一方の値の履歴に基づく変化量に基づいて設定時間の経過後の出力軸の回転数を予測する。

第３の発明によると、出力軸の回転数の履歴に基づく回転数の変化量と、目標値または推定値の履歴に基づくトルクの変化量にと基づいて設定時間の経過後の出力軸の回転数を予測することにより、設定時間の経過後の出力軸の回転数を精度高く予測することができる。

第４の発明に係る駆動源の制御装置においては、第１〜３のいずれかの発明の構成に加えて、設定時間は、駆動源の出力トルクの制御における遅れおよび無駄時間のうちの少なくともいずれか一方に基づいて設定される。

第４の発明によると、設定時間を駆動源の出力トルクの制御における遅れや無駄時間に基づいて設定して、設定時間後に予測される出力軸の回転数を駆動源の出力トルクの制御に用いることにより、制御の遅れや無駄時間の影響を有効に排除することができる。そのため、駆動源の制御の安定性を向上させて、駆動源の制御時におけるハンチングや振動の発生を抑制することができる。

第５の発明に係る駆動源の制御装置においては、第１〜４のいずれかの発明の構成に加えて、設定時間は、検出手段による検出結果に基づいて設定される。

第５の発明によると、設定時間を駆動源の状態に対応して設定することにより、設定時間の経過後の回転数を精度高く予測することができる。そのため、駆動源の制御において、遅れや無駄時間の影響を有効に排除することができる。

第６の発明に係る駆動源の制御装置においては、第１〜５のいずれかの発明の構成に加えて、駆動源は、エンジンである。出力軸の回転数は、エンジン回転数である。

第６の発明によると、本発明をエンジン回転数に基づくエンジンの出力トルクの制御に適用することにより制御の安定性を向上させることができる。

第７の発明に係る駆動源の制御装置においては、第１〜５のいずれかの発明の構成に加えて、駆動源は、エンジンと、エンジンに連結されるトルクコンバータとを含む。出力軸の回転数は、トルクコンバータのタービン回転数である。

第７の発明によると、本発明をタービン回転数に基づくエンジンの出力トルクの制御に適用することにより制御の安定性を向上させることができる。

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じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。

＜車両のハードウェア構成について＞
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、駆動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。

＜ＥＣＵにより実現される機能について＞
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、「ＮＥ」はエンジン回転数を示す。なお、以下に説明する各構成の機能は、ハードウェ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）９３００と、目標駆動力を設定するその他のシステム９２００と、パワートレーンマネージャ（PTM: Power Train Manager）９１００と、エンジン制御部９０００とを備える。

パワートレーンドライバモデル９３００は、ドライバの操作に基づく車両に対してドライバが要求する駆動力（以下、目標駆動力と記載する）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、アクセル開度から目標駆動力が設定される。

より具体的には、目標駆動力設定部９３１０は、アクセル開度およびオートマチックトランスミッション２０００の出力軸回転数（すなわち、車両の速度）に基づく車両に対して要求される駆動力と、エンジン１０００が出力すべき最小限のエンジントルクに相当する駆動力（以下、最小限駆動力と記載する）との和に基づいて静的な目標駆動力を設定する。静的な目標駆動力は、過渡的な状態を経て所定の時間の経過後に実現される目標駆動力を意味する。静的な目標駆動力は、図６に示すように、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、時間的な影響を考慮せずに定められる。

最小限駆動力は、最小限駆動力設定部９３１４において設定されて、目標駆動力設定部９３１０に入力される。たとえば、最小限駆動力設定部９３１４は、ＩＳＣ（Idle Speed Control）に基づく最小限のエンジントルクを算出し、算出されたエンジントルクを駆動力に変換することにより最小限駆動力を設定する。

すなわち、最小限駆動力設定部９３１４は、エンジン１０００のアイドル時において、エンジン回転数ＮＥが予め定められた目標アイドル回転数より高くなると、エンジン回転数ＮＥが予め定められた目標アイドル回転数以下である場合の最小限駆動力よりも予め定められた補正量だけ小さくなるように最小限駆動力を設定する。

さらに、最小限駆動力設定部９３１４は、エンジン１０００のアイドル時において、エンジン回転数ＮＥが予め定められた目標アイドル回転数以下になると、エンジン回転数ＮＥが予め定められた目標アイドル回転数よりも高い場合の最小限駆動力よりも予め定められた補正量だけ大きくなるように最小限駆動力を設定する。

なお、本実施の形態においては、最小限駆動力設定部９３１４は、後述する回転数予測部９１１４から入力されるエンジン回転数ＮＥの予測値に基づいて最小限駆動力を設定するとして説明するが、現在のエンジン回転数ＮＥに基づいて最小限駆動力を設定するようにしてもよい。本実施の形態において、エンジン回転数ＮＥの「予測値」とは、現在からエンジン１０００の状態に応じて設定される設定時間経過後のエンジン回転数ＮＥをいう。

最小限駆動力を設定する方法は、上述した方法に特に限定されるものではなく、その他、周知のＩＳＣと同様にしてエンジン１０００のアイドル時のスロットル開度を設定し、ＩＳＣにより設定されたスロットル開度から最小限駆動力を算出するようにしてもよい。

エンジン１０００の出力トルクを駆動力に変換する方法としては、たとえば、エンジン１０００の出力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の半径で除算する方法を用いてもよい。なお、出力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行なわない。

動的化処理部９３１２は、目標駆動力設定部９３１０から入力される静的な目標駆動力を動的な目標駆動力に変換する。動的な目標駆動力とは、目標駆動力が変化し得る過渡状態における目標駆動力であって、速やかに実現される目標駆動力を意味する。動的な目標駆動力は、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）を用いて電子スロットルバルブ８０１６などの機器の制御時（作動時）における遅れを静的な目標駆動力に加えることにより、静的な目標駆動力を動的な目標駆動力に変換する。なお、時定数Ｔは、たとえば、静的な目標駆動力と動的な目標駆動力との和をパラメータに有するマップに従って算出されるものとするが、特に、時定数Ｔを算出する方法はこれに限定されるものではない。

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９３００およびその他のシステム９２００から入力される動的な目標駆動力に基づいて、最終的にエンジン制御部９０００に入力される動的な目標駆動力を設定する。

その他のシステム９２００は、たとえば、ＶＤＩＭ(Vehicle Dynamics Integrated Management)システムと、制振制御システムと、最高車速制限システムとを含む。

ＶＤＩＭシステムは、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目標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目標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。

制振制御システムは、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目標駆動力を設定するシステムである。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行なわない。

最高車速制限システムは、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目標駆動力を、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システムである。

調停部９１１０は、パワートレーンドライバモデル９３００およびその他のシステム９２００から入力される動的な目標駆動力を調停する。本実施の形態においては、最も小さい目標駆動力が選択され、トルク変換部９１１２に対して出力される。調停部９１１０において調停された動的な目標駆動力は、トルク変換部９１１２において動的な目標エンジントルクに変換される。

トルク変換部９１１２において動的な目標駆動力から変換された動的な目標エンジントルクは、エンジン制御部９０００に入力される。

＜本実施の形態におけるＥＣＵの機能の特徴部分について＞
本実施の形態においては、回転数予測部９１１４が、エンジン回転数ＮＥの履歴に基づく回転数の変化量と、エンジン１０００の推定トルクおよびトルク変換部９１１２において変換された動的な目標エンジントルクのうちのいずれか一方のトルクとに基づいてエンジン１０００の状態に応じて設定される設定時間（以下の説明においては、先読み時間ともいう）の経過後のエンジン回転数ＮＥを予測する点に特徴を有する。

回転数予測部９１１４には、エンジン回転数センサ８０２０により検出された実際のエンジン回転数ＮＥが入力される。回転数予測部９１１４は、入力された実際のエンジン回転数ＮＥを、エンジン回転数ＮＥの履歴としてメモリ等に蓄積する。

本実施の形態において、回転数予測部９１１４は、図８に示すように、メモリ等に蓄積されたエンジン回転数ＮＥの履歴のうちの時間Ｔａだけ遡った時間Ｔ（０）における過去の回転数ＮＥ（０）を読み出す。

回転数予測部９１１４は、読み出された回転数ＮＥ（０）と現在の時間Ｔ（１）における回転数ＮＥ（１）とに基づいて時間Ｔａが経過するまでの間におけるエンジン回転数ＮＥの回転変化量を算出する。本実施の形態においては、回転数予測部９１１４は、回転数ＮＥ（１）とＮＥ（０）との差を時間Ｔａで除算することにより、単位時間当たりのエンジン回転数ＮＥの回転変化量ΔＮＥを算出する。

なお、時間Ｔａは、予め定められた時間であってもよいし、エンジン１０００の状態に応じて設定される時間であってもよい。エンジン１０００の状態とは、たとえば、エンジン回転数ＮＥ、タービン回転数ＮＴ、出力軸回転数ＮＯあるいはエンジン１０００の出力トルクあるいはそれらの変化量等である。

回転数予測部９１１４は、回転変化量ΔＮＥに基づいて現在の時間Ｔ（１）から先読み時間Ｔｂが経過する時間Ｔ（２）における回転数ＮＥ（２）を予測する。たとえば、回転数予測部９１１４は、回転変化量ΔＮＥに先読み時間Ｔｂを乗じた値を現在の時間Ｔ（１）における回転数ＮＥ（１）に加算することにより、時間Ｔｂが経過する時点における回転数ＮＥ（２）を暫定的な予測値として算出する。

なお、先読み時間Ｔｂは、エンジン１０００の状態に応じて設定される時間である。エンジン１０００の状態とは、たとえば、エンジン回転数ＮＥ、タービン回転数ＮＴあるいはエンジン１０００の出力トルク等である。本実施の形態においては、回転数予測部９１１４は、現在の時点におけるエンジン回転数ＮＥに基づいて先読み時間Ｔｂを設定するものとする。

たとえば、回転数予測部９１１４は、エンジン回転数ＮＥと先読み時間Ｔｂとの関係を示すマップ、表あるいは数式等に基づいて先読み時間Ｔｂを設定する。エンジン回転数ＮＥと先読み時間Ｔｂとの関係は、実験等により適合すればよいが、少なくともエンジン１０００のトルク制御に存在する遅れや無駄時間に基づいて設定されることが望ましい。少なくとも遅れや無駄時間を考慮してエンジン回転数ＮＥを先読みすることにより、制御精度の向上が図れ、制御の安定性が向上する。

さらに、回転数予測部９１１４は、先読み時間Ｔｂ経過後のエンジン回転数ＮＥの予測値として算出された回転数ＮＥ（２）を、動的な目標エンジントルクおよびエンジン１０００の推定トルクＥＴＥのうちのいずれか一方のトルクに基づいて補正する。なお、本実施の形態において、回転数予測部９１１４は、上述のように予測値として算出された回転数ＮＥ（２）を推定トルクＥＴＥに基づいて補正するものとして説明するが、特に推定トルクＥＴＥおよび目標エンジントルクのうちの少なくともいずれか一方のトルクに基づいて補正するようにすればよく、特に推定トルクＥＴＥに基づく補正に限定されるものではない。

回転数予測部９１１４は、エアフローメータ８０１２により検出された吸入空気量が入力される。回転数予測部９１１４は、入力された吸入空気量に基づいてエンジン１０００の負荷、すなわち、エンジントルクを推定する。なお、エンジントルクの推定方法としては、吸入空気量に基づく推定に限定されるものではなく、周知の技術を用いた推定方法であってもよい。回転数予測部９１１４は、推定されたエンジントルクを、推定トルクＥＴＥの履歴としてメモリ等に蓄積する。

なお、回転数予測部９１１４は、推定トルクＥＴＥに代えて、ひずみゲージ等のトルク検出センサにより検出されたエンジントルクをメモリ等に蓄積するようにしてもよい。

本実施の形態において、回転数予測部９１１４は、図９に示すように、メモリ等に蓄積された推定トルクＥＴＥの履歴のうちの時間Ｔａだけ遡った時間Ｔ（０）における過去の推定トルクＥＴＥ（０）を読み出す。

回転数予測部９１１４は、読み出された推定トルクＥＴＥ（０）と現在の時間Ｔ（１）における推定トルクＥＴＥ（１）との差により時間Ｔａが経過するまでの間における推定トルクＥＴＥのトルク変化量ΔＥＴＥを算出する。回転数予測部９１１４は、算出されたトルク変化量ΔＥＴＥに基づいて予測値の補正量Ａを算出する。回転数予測部９１１４は、算出された補正量Ａを回転数ＮＥ（２）に加算して回転数ＮＥ（３）をエンジン回転数ＮＥの最終的な予測値として算出する。回転数予測部９１１４において算出された回転数ＮＥ（３）は、エンジン制御部９０００および最小限駆動力設定部９３１４に入力される。

たとえば、メモリ等に、トルク変化量ΔＥＴＥと補正量Ａとの関係がマップ、表あるいは数式として予め記憶される。トルク変化量ΔＥＴＥと補正量Ａとの関係は、実験等により適合すればよい。なお、トルク変化量ΔＥＴＥが負の値の場合は、トルク変化量ΔＥＴＥがゼロである場合と比べてエンジン回転数ＮＥの増加の程度が小さいため、補正量Ａは負の値となる。また、トルク変化量ΔＥＴＥが正の値の場合は、トルク変化量ΔＥＴＥがゼロである場合と比べてエンジン回転数ＮＥの増加の程度が大きいため、補正量Ａは正の値となる。なお、トルク変化量ΔＥＴＥがゼロである場合は、トルク変化による回転数の変動が生じないため補正量Ａはゼロである。なお、図９においては、トルク変化量ΔＥＴＥは、負の値であるため、補正量Ａも負の値となる。そのため、回転数ＮＥ（３）は、回転数ＮＥ（２）よりも低い値となる。

本実施の形態においては、推定トルクＥＴＥの履歴、すなわち、トルク変化量ΔＥＴＥに基づいて補正量Ａを算出するようにしたが、特に限定されるものではなく、たとえば、現在の時点（時間Ｔ（０））におけるエンジン１０００の推定トルクあるいは目標エンジントルクに基づいて補正量Ａを算出するようにしてもよい。

エンジン制御部９０００は、トルク変換部９１１２から入力される動的な目標エンジントルクと、回転数予測部９１１４から入力される現在の時点から先読み時間Ｔｂの経過後のエンジン回転数ＮＥとに基づいて、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。

具体的には、エンジン制御部９０００は、動的な目標エンジントルクと、現在の時点から先読み時間Ｔｂの経過後のエンジン回転数ＮＥとに基づいて最終的な目標エンジントルクＴｅｆを設定する。エンジン制御部９０００は、設定された最終的な目標エンジントルクＴｅｆに基づいて、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。

たとえば、図１０に示すような、動的な目標エンジントルクＴＥと、現在の時点から先読み時間Ｔｂの経過後のエンジン回転数ＮＥとのマップがメモリ等に予め記憶される。図１０の横軸は、現在の時点から先読み時間Ｔｂの経過後のエンジン回転数ＮＥを示し、縦軸は、動的な目標エンジントルクＴＥを示す。エンジン回転数ＮＥが増加するほど、あるいは動的な目標エンジントルクＴＥが増加するほど、最終的な目標エンジントルクＴｅｆが増加するように、Ｔｅｆ（０）〜Ｔｅｆ（３）の等トルク線がそれぞれ設定される。

エンジン制御部９０００は、設定された動的な目標エンジントルクＴＥがＴＥ（０）であって、現在の時点から先読み時間Ｔｂの経過後のエンジン回転数ＮＥがＮＥ（４）である場合、Ｔｅｆ（２）およびＴｅｆ（３）を用いて補間することにより最終的な目標エンジントルクＴｅｆ’を算出する。エンジン制御部９０００は最終的な目標エンジントルクＴｅｆ’に基づいて各機器を制御する。なお、動的な目標エンジントルクＴＥと現在の時点から先読み時間Ｔｂの経過後のエンジン回転数ＮＥとの関係を示すマップは、図１０に示されるマップに特に限定されるものではない。また、マップに代えて、表あるいは数式等を用いるようにしてもよい。

以上のようにして、本実施の形態に係る駆動源の制御装置によると、エンジン回転数の履歴に基づく回転変化量ΔＮＥと、推定トルクＥＴＥのトルク変化量ΔＥＴＥとに基づいて先読み時間Ｔｂの経過後のエンジン回転数ＮＥを予測することにより、出力トルクの変化による回転数の変化を考慮することができるため、先読み時間Ｔｂの経過後のエンジン回転数ＮＥを精度高く予測することができる。そのため、予測されたエンジン回転数ＮＥと動的な目標エンジントルクＴＥとに基づいて最終的な目標エンジントルクＴｅｆを設定することにより、無駄時間や遅れ分を考慮したエンジンの出力トルクの制御を行なうことができる。すなわち、エンジンの出力トルクの制御における遅れや無駄時間の影響を有効に排除して、エンジンの出力トルクの制御の安定性を向上させることができる。そのため、エンジンの制御時のハンチングや振動の発生を抑制することができる。したがって、出力トルク制御の安定性を向上させる駆動源の制御装置を提供することができる。

さらに、推定トルクＥＴＥの履歴に基づくトルク変化量ΔＥＴＥに基づいて先読み時間Ｔｂの経過後のエンジン回転数ＮＥを精度高く予測することができる。

また、先読み時間Ｔｂをエンジンの出力トルクの制御における遅れや無駄時間を考慮して設定することにより、エンジンの出力トルクの制御において、遅れや無駄時間の影響を有効に排除することができる。そのため、エンジンの出力トルクの制御の安定性を向上させて、エンジンの制御時におけるハンチングや振動の発生を抑制することができる。

また、先読み時間Ｔｂをエンジンの状態に対応して設定することにより、精度高く先読み時間Ｔｂ経過後のエンジン回転数ＮＥを予測することができる。そのため、エンジンの出力トルクの制御において、遅れや無駄時間の影響を有効に排除することができる。

なお、エンジン回転数に代えてタービン回転数に基づいてエンジンを制御するようにしてもよい。すなわち、エンジンとトルクコンバータとにより駆動源が構成されるとみなしてもよい。

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。 ＥＣＵの機能ブロック図である。 アクセル開度と静的な目標駆動力との関係を示す図である。 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。 先読み時間Ｔｂの経過後のエンジン回転数の予測回転数（補正前）を示す図である。 先読み時間Ｔｂの経過後のエンジン回転数の予測回転数（補正後）を示す図である。 予測されたエンジン回転数ＮＥ’と、動的な目標エンジントルクと、最終的な目標エンジントルクとの関係を示すマップである。

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、４０００ 油圧回路、５０００ プロペラシャフト、６０００ デファレンシャルギヤ、７０００ 後輪、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 エンジン制御部、９１００ パワートレーンマネージャ、９１１０ 調停部、９１１２ トルク変換部、９１１４ 回転数予測部、９２００ その他のシステム、９３００ パワートレーンドライバモデル、９３１０ 目標駆動力設定部、９３１２ 動的化処理部、９３１４ 最小限駆動力設定部。

Claims (7)

1. 変速機に連結された駆動源の制御装置であって、
   前記駆動源の出力軸の回転数を検出するための検出手段と、
   前記駆動源の出力トルクの目標値を設定するための手段と、
   前記出力軸の回転数の履歴に基づく回転数の変化量と、前記目標値および前記駆動源の状態に基づく出力トルクの推定値のうちのいずれか一方の値とに基づいて前記駆動源の状態に応じて設定される設定時間の経過後の前記出力軸の回転数を予測するための予測手段と、
   前記予測された回転数と前記目標値とに基づいて前記駆動源を制御するための手段とを含む、駆動源の制御装置。
2. 前記予測手段は、前記目標値および前記推定値のうちのいずれか一方の値により発生する前記駆動源の回転数の変化量に基づいて前記設定時間の経過後の前記出力軸の回転数を予測する、請求項１に記載の駆動源の制御装置。
3. 前記予測手段は、前記目標値および前記推定値のうちのいずれか一方の値の履歴に基づく変化量に基づいて前記設定時間の経過後の前記出力軸の回転数を予測する、請求項１または２に記載の駆動源の制御装置。
4. 前記設定時間は、前記駆動源の出力トルクの制御における遅れおよび無駄時間のうちの少なくともいずれか一方に基づいて設定される、請求項１〜３のいずれかに記載の駆動源の制御装置。
5. 前記設定時間は、前記検出手段による検出結果に基づいて設定される、請求項１〜４のいずれかに記載の駆動源の制御装置。
6. 前記駆動源は、エンジンであって、
   前記出力軸の回転数は、エンジン回転数である、請求項１〜５のいずれかに記載の駆動源の制御装置。
7. 前記駆動源は、エンジンと、前記エンジンに連結されるトルクコンバータとを含み、
   前記出力軸の回転数は、前記トルクコンバータのタービン回転数である、請求項１〜５のいずれかに記載の駆動源の制御装置。

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