JP2013148182A

JP2013148182A - 車両の駆動力制御装置

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Publication number: JP2013148182A
Application number: JP2012009987A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Hasegawa; 善雄長谷川; Keisuke Ota; 圭祐太田; Tsubasa Kato; 翼加藤
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2012-01-20
Filing date: 2012-01-20
Publication date: 2013-08-01

Abstract

【課題】アクセル開度から運転者の加速意思の有無を推定する精度を向上させた車両の駆動力制御装置を提供する。
【解決手段】車両の駆動力制御装置エンジンと変速機とを有する車両の駆動力制御装置は、運転者の操作するアクセルペダル２の操作量に基づいて要求駆動力を設定し、要求駆動力に応じて目標エンジン回転数および目標変速比を設定する制御部１０を備える。制御部１０は、アクセルペダル２の操作量に基づいて加速要求操作を検出し、加速要求操作が検出された場合には無段自動変速機３０の変速比の変更を開始させ、アクセルペダル２の操作量の加速度の微分値が負となる時間が所定時間継続した場合には加速要求操作が終了すると推定して無段自動変速機３０の変速比の変更を停止させる。
【選択図】図１

Description

この発明は、車両の駆動力制御装置に関し、特に、エンジンと変速機を有する車両の駆動力制御装置に関する。

アクセルペダルのアクセルポジションセンサからの電気信号（以下、アクセル開度）に基づいてエンジンのスロットル弁を制御する技術が知られている。このように制御することによって、アクセルペダルとエンジンのスロットル弁とを機械的に接続した場合と比べて、アクセルペダル操作に対する車両の応答性を向上させて最適な走行性を得るようにエンジンを制御しやすくなる。

しかし、上記の技術において、アクセル開度とスロットル弁の対応は、定常状態におけるものが用いられることが多いため、運転者がアクセルペダルを踏込んでいく過程のような過渡段階でのものは考慮されず、この過渡段階においては必ずしも最適な走行性を得ることはできない。

特開平１１−５９２３３号公報（特許文献１）は、アクセルペダルの踏み込み継続時間が所定時間となった場合に、運転者の加速意思の継続を推定し、ダウンシフトを実行するシフトダウン制御装置を開示している。

特開平１１−５９２３３号公報特開平７−１１３４６３号公報国際公開第２０１１／０８０７９７号パンフレット

運転者の加速意思を推定するには、アクセルペダルを踏み込んでいることを検出するのみでは、推定精度が荒く、運転者の加速要求操作の終了を適切に判断できない。また、特開平７−１１３４６３号公報（特許文献２）に記載された技術では、アクセル開度の２階微分値からドライバの変速期待度を算出しているが、加速位置が終了するタイミングの推定については十分に検討されていない。

特に、過給エンジンと無段変速機を組み合わせる車両において、過給応答遅れを改善するために、変速制御を少しでも早く行なうために、アクセルペダルの操作速度から最大アクセルペダル開度を予測し、それに応じた変速制御を行なうことが考えられる。

図４は、アクセル開度を予測し、それに応じた変速制御の検討例を説明するためのフローチャートである。

図４を参照して、ステップＳ１０１においてアクセルポジションセンサの出力に基づいてアクセル開度が検出される。そして、ステップＳ１０２において無段変速機の出力回転数が回転数センサの出力に基づいて検出される。さらにステップＳ１０３において、ステップＳ１０１において検出されたアクセル開度の変化速度が算出され、ステップＳ１０４では、最大アクセル開度が予測される。

そして、ステップＳ１０５において、予測された最大アクセル開度を考慮して、目標入力回転数が決定され、無段変速機の変速比が決定される。

ステップＳ１０６では決定された変速比に従って無段変速比における変速が実行される。そしてステップＳ１１１によって、エンジンで発生された駆動力が無段変速機による変速比で変速された結果、車両を推進させる駆動力が発生され、ステップＳ１１２において処理が終了となる。

しかし、このようなアクセル開度の予測を行なう場合、予測が誤ったときに運転者の要求と発生する駆動力との不一致が生じ、かえってドライバビリティの悪化を招く可能性もある。

この発明の目的は、アクセル開度から運転者の加速意思の有無を推定する精度を向上させた車両の駆動力制御装置を提供することである。

この発明は、要約すると、車両の駆動力制御装置エンジンと変速機とを有する車両の駆動力制御装置であって、運転者の操作するアクセルペダルの操作量に基づいて要求駆動力を設定し、要求駆動力に応じて目標エンジン回転数および目標変速比を設定する制御部を備える。制御部は、アクセルペダルの操作量に基づいて加速要求操作を検出し、加速要求操作が検出された場合には変速機の変速比の変更を開始させ、アクセルペダルの操作量の加速度の微分値が負となる時間が所定時間継続した場合には加速要求操作が終了すると推定して変速機の変速比の変更を停止させる。

本発明によれば、アクセル開度から運転者の加速意思の有無を推定する精度が向上するので、運転者の要求と車両の駆動系が発生する駆動力の不一致を低減させ、ドライバビリティを向上させることができる。

本実施の形態に係る車両のパワートレーン１００の構成を示したブロック図である。図１の制御部１０で実行される変速制御について説明するためのフローチャートである。本実施の形態の変速制御が実行された場合の動作例を説明するための動作波形図である。アクセル開度を予測し、それに応じた変速制御の検討例を説明するためのフローチャートである。

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、同一または相当する部品には同一の符号を付し、それらについての詳細な説明は繰返さない。

図１は、本実施の形態に係る車両のパワートレーン１００の構成を示したブロック図である。図１を参照して、車両に搭載されたパワートレーン１００の過給器付きエンジン２５の出力は、図示しないトルクコンバータを介して無段変速機３０に入力される。無段変速機３０の出力は、図示しない減速歯車および差動歯車装置に伝達され、左右の駆動輪へ分配される。

無段変速機３０は、入力軸４０に設けられたプライマリプーリと、出力軸５０に設けられたセカンダリプーリと、これらのプーリに巻き掛けられた金属ベルトとを含む。各プーリと金属ベルトとの間の摩擦力を利用して、動力伝達が行なわれる。

各プーリは溝幅が可変であるように、油圧シリンダ（シーブ）から構成されている。プライマリプーリの油圧シリンダ、すなわちプライマリシーブの油圧が制御されることにより、各プーリの溝幅が変化する。これにより、各プーリの有効径が変更され、変速比ＧＲ（＝プライマリプーリ回転数ＮＩＮ／セカンダリプーリ回転数ＮＯＵＴ）が連続的に変化させられる。なお、金属ベルトの代わりにチェーンを用いるようにしてもよい。

無段変速機３０の入力軸４０の回転数Ｎｉｎ（＝エンジン回転数Ｎｅ）および出力軸５０の回転数Ｎｏｕｔ（∝車速）は、それぞれ回転数センサ３１，３２によって検出され、制御部１０に送信される。制御部１０は、一つまたは複数のＥＣＵ（Electronic Control Unit）によって実現される。

パワートレーン１００は、制御部１０により制御される。制御部１０は、アクセル開度検出部１２と、アクセル開度速度算出部１４と、最大アクセル開度推定部１６と、アクセル開度加速度算出部１８と、アクセル開度加速度正負継続時間算出部２０と、変速継続判定部２２と、変速制御部２４とを含む。

アクセル開度検出部１２は、アクセルペダル２に取り付けられたアクセルポジションセンサ４の出力に基づいてアクセル開度を検出する。アクセル開度速度算出部１４は、アクセル開度検出部１２の出力に基づいてアクセル開度の変化速度を算出する。アクセル開度速度算出部１４は、アクセル開度検出部１２の出力に基づいてアクセル開度の変化の加速度を算出する。

アクセル開度加速度正負継続時間算出部２０は、アクセル開度の変化の加速度が連続的に正または負である継続時間を算出する。変速継続判定部２２は、最大アクセル開度推定部１６によって推定された最大アクセル開度に相当する変速制御を継続するか否かを決定する。変速制御部２４は、推定された最大アクセル開度と変速継続判定結果とに応じて、無段変速機３０を制御する。

制御部１０により、アクセル操作初期段階で判断されたドライバ要求に対応する変速制御が実行される。たとえば、加速要求時には、無段変速機に早期にダウンシフトさせることにより、過給器付きエンジン２５の過給応答遅れを補って駆動力が得られる。そして、この変速制御をアクセル開度の加速度の正または負の連続継続時間に基づいて、変速（たとえば変速比のダウンシフト方向への変更）を継続するか停止するかを判断し変速制御を修正することによって、運転者の要求する駆動力と変速制御とを一致させ、ドライバビリティを向上させることができる。

また、アクセル操作性が改善され、実燃費が向上するという効果も得られる。
図２は、図１の制御部１０で実行される変速制御について説明するためのフローチャートである。図１、図２を参照して、ステップＳ１においてアクセルポジションセンサ４の出力に基づいてアクセル開度が検出される。そして、ステップＳ２において無段変速機３０の出力回転数が回転数センサの出力に基づいて検出される。さらにステップＳ３では、ステップＳ１において検出されたアクセル開度の変化速度が算出され、ステップＳ４では、最大アクセル開度が予測される。最大アクセル開度は、たとえば、現在のアクセル開度とアクセル開度の変化速度とを入力とし最大アクセル開度を出力とする予め定められたマップ等で予測することが可能である。

そして、ステップＳ５において、予測された最大アクセル開度を考慮して、目標入力回転数が決定され、無段変速機の変速比が決定される。ステップＳ６では決定された変速比に従って無段変速比における変速が実行される。その結果、たとえば、最大アクセル開度が所定値よりも大きい場合、無段変速機においてダウンシフトが実行される。

さらにステップＳ７では、アクセル開度加速度、すなわちアクセル開度の変化速度の増減を示す加速度が算出される。そして、ステップＳ８においてアクセル開度加速度が連続して正である継続時間（プラスの値とする）または、アクセル開度加速度が連続して負である継続時間（マイナスの値とする）が算出される。さらに、この継続時間Ｔｄｐが所定のしきい値以下であるか否かがステップＳ９において判断される。

継続時間Ｔｄｐがしきい値以下である場合は、たとえばアクセル開度加速度がマイナスの状態が連続した場合が該当する。具体的な一例を挙げると、アクセルペダルの踏み込みを行った場合において次第に踏み込み速度が弱まったときに、アクセル開度加速度がマイナスの状態が連続する。

ステップＳ９において、継続時間Ｔｄｐがしきい値以下でない場合には、ステップＳ６に処理が戻る。この場合は、たとえばダウンシフト中（変速比を低速側に変更中）であれば、変速比をさらに低速側に変更するダウンシフト状態が継続される。

一方で、ステップＳ９において、継続時間Ｔｄｐがしきい値以下である場合には、ステップＳ１０に処理が進む。ステップＳ１０では変速が停止される。この場合は、たとえばダウンシフト中であれば、変速比のさらなる低速側への変更は停止される。

ステップＳ１０の処理が終わり変速比が決定すると、ステップＳ１１においてエンジンからの駆動力が、変速機によって変更されて伝達されることによって、車両の駆動軸（たとえばプロペラシャフトなど）の駆動力が発生され、ステップＳ１２において一連の処理が終了する。上記の一連の動作によって、推定された最大アクセル開度により決定される目標変速比をアクセル操作加速度により修正する。

ステップＳ１〜Ｓ１２の処理が繰り返し行なわれることによって、アクセル開度に応じて車両の変速機が制御される。

図３は、本実施の形態の変速制御が実行された場合の動作例を説明するための動作波形図である。図３を参照して、時刻ｔ０〜ｔ１の間は、アクセルペダルは一定な状態となっており、検出アクセル開度ＰＡＰ（％）は変動しておらず、アクセル開度の変化速度ｄＰＡＰ（％／ｓ）およびアクセル開度の変化加速度ｄ²ＰＡＰ（％／ｓ²）はいずれもゼロである。なお、アクセル開度の変化速度ｄＰＡＰ（％／ｓ）は、検出アクセル開度ＰＡＰを微分して得られる。またアクセル開度の変化加速度ｄ²ＰＡＰ（％／ｓ²）は、検出アクセル開度ＰＡＰ（％／ｓ）をさらに微分して得られる。

時刻ｔ１においてアクセル操作が開始され、検出アクセル開度ＰＡＰ（％）は増加し始める。時刻ｔ１〜ｔ２の間はアクセル開度の変化加速度ｄ²ＰＡＰ（％／ｓ²）は連続して正の値をとる。したがって、継続時間Ｔｄｐ（ｍｓ）は、時間の経過とともに比例してゼロから増加している。

時刻ｔ２においては、アクセル開度の変化加速度ｄ²ＰＡＰ（％／ｓ²）はゼロとなるので、継続時間Ｔｄｐ（ｍｓ）はゼロにリセットされる。

時刻ｔ２〜ｔ３の間はアクセル開度の変化加速度ｄ²ＰＡＰ（％／ｓ²）は連続して負の値をとる。したがって、継続時間Ｔｄｐ（ｍｓ）は時間の経過とともに比例してゼロから減少している。

アクセル操作が開始されてからのアクセル開度の変化速度に基づいて予測アクセル開度が設定される。限定されないが、たとえば、アクセル操作開始から所定時間後のアクセル速度の変化速度の値と最大アクセル開度到達値との関係を予め実験的に調べてマップにしておいて、このマップを参照して予測アクセル開度を決定し、この予測アクセル開度に対応する変速制御をおこなうことによって、たとえば過給器付きエンジンの過給遅れを補って駆動力を増加させ、要求駆動力どおりの駆動力を出力させることができる。

時刻ｔ３においては、アクセル開度の変化加速度ｄ²ＰＡＰ（％／ｓ²）はゼロとなるので、継続時間Ｔｄｐ（ｍｓ）はゼロにリセットされる。

時刻ｔ３〜ｔ４の間はアクセル開度の変化加速度ｄ²ＰＡＰ（％／ｓ²）は連続して正の値をとる。したがって、継続時間Ｔｄｐ（ｍｓ）は、時間の経過とともに比例してゼロから増加している。

時刻ｔ４においては、アクセル開度の変化加速度ｄ²ＰＡＰ（％／ｓ²）はゼロとなるので、継続時間Ｔｄｐ（ｍｓ）はゼロにリセットされる。

時刻ｔ４〜ｔ６の間はアクセル開度の変化加速度ｄ²ＰＡＰ（％／ｓ²）は連続して負の値をとる。したがって、継続時間Ｔｄｐ（ｍｓ）は時間の経過とともに比例してゼロから減少している。

そして、この間の時刻ｔ５において、継続時間Ｔｄｐは、しきい値以下となる。すなわちアクセル開度の変化加速度ｄ²ＰＡＰ（％／ｓ²）の負の継続時間Ｔｄｐがしきい値以下となったとき、図１の変速継続判定部２２は一連のアクセルペダルの操作（加速操作）が終了すると判断し、変速（変速比の変更）を停止する。

この時刻ｔ５における変速停止が行なわれなければ、エンジン回転数Ｎｅは、破線で示す回転数Ｎｅ０のように変化し、車両加速度Ｇは、破線で示すＧ０のように変化する。すなわち車両加速度が要求よりも多くなってしまいドライバビリティが悪化する。

これに対し、本実施の形態では、時刻ｔ５以降実線で示すようにエンジン回転数Ｎｅおよび車両加速度Ｇが推移する。すなわち、駆動力を抑えることによって、運転者の要求駆動力に車両の駆動力（または車両加速度Ｇ）を近づけることができている。

なお、図３に示した場合とは逆に、アクセル開度を低く予測し、車両駆動力が要求駆動力よりも不足する場合に、継続時間Ｔｄｐがしきい値を超えないときに変速を継続させることによって、車両駆動力を要求駆動力に近づけるようにしてもよい。

最後に、再び図１を参照して本実施の形態について総括する。本実施の形態に係る駆動力制御装置は、エンジンと変速機とを有する車両の駆動力制御装置である。駆動力制御装置は、運転者の操作するアクセルペダル２の操作量に基づいて要求駆動力を設定し、要求駆動力に応じて目標エンジン回転数および目標変速比を設定する制御部１０を備える。制御部１０は、アクセルペダル２の操作量に基づいて加速要求操作を検出し、加速要求操作が検出された場合には無段自動変速機３０の変速比の変更を開始させ、アクセルペダル２の操作量の加速度の微分値が負となる時間が所定時間継続した場合には加速要求操作が終了すると推定して無段自動変速機３０の変速比の変更を停止させる。

本実施の形態の車両の駆動力制御装置によれば、運転者のアクセル操作の終了タイミングを適切に先読みすることによって、不必要な変速を回避することができる。これにより、運転者の求める駆動力が適切に発生され、車両のドライバビリティを向上させることができる。またアクセル操作性が改善することによって、実燃費の向上も期待できる。

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、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。

２アクセルペダル、４アクセルポジションセンサ、１２アクセル開度検出部、１４アクセル開度速度算出部、１６最大アクセル開度推定部、１８アクセル開度加速度算出部、２０アクセル開度加速度正負継続時間算出部、２２変速継続判定部、２４変速制御部、２５過給器付きエンジン、３０無段変速機、３１，３２回転数センサ、４０入力軸、５０出力軸、１００パワートレーン。

Claims

エンジンと変速機とを有する車両の駆動力制御装置であって、
運転者の操作するアクセルペダルの操作量に基づいて要求駆動力を設定し、前記要求駆動力に応じて目標エンジン回転数および目標変速比を設定する制御部を備え、
前記制御部は、前記アクセルペダルの操作量に基づいて加速要求操作を検出し、前記加速要求操作が検出された場合には前記変速機の変速比の変更を開始させ、前記アクセルペダルの操作量の加速度の微分値が負となる時間が所定時間継続した場合には前記加速要求操作が終了すると推定して前記変速機の変速比の変更を停止させる、車両の駆動力制御装置。