JP2013217398A - 車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 車両がトレーラなどを牽引している状態を登坂走行と区別して正確に判定することができる制御装置を提供する。
【解決手段】 車速ＶＰの単位時間当たりの変化量として車両加速度を算出し（Ｓ２１）、エンジンの出力トルクに応じて車両駆動力を算出するとともに（Ｓ１１）、車速に応じて車両の走行抵抗を算出し（Ｓ１２）、車両駆動力及び走行抵抗に基づいて推定傾斜加速度を算出する（Ｓ１４）。さらに車両走行路面の傾斜に起因する傾斜加速度と車両加速度との和に相当する傾斜車両加速度を検出し、この傾斜車両加速度と車両加速度との差分を実傾斜加速度として算出する（Ｓ２２，Ｓ２３）。推定傾斜加速度と実傾斜加速度との差分を牽引判定値ＤＡＣＴＲとして算出し（Ｓ３１）、この牽引判定値ＤＡＣＴＲが所定閾値ＤＴＲＴＨ１以上であるときに、車両が牽引状態にあると判定する（Ｓ３３，Ｓ３４）。
【選択図】 図３

Description

本発明は、内燃機関などの駆動源を備え、その駆動源によって駆動される車両の制御装置に関し、特に車両がトレーラなどを牽引している状態を判定する機能を有する制御装置に関する。

特許文献１には、内燃機関により駆動される車両の牽引状態を推定する手法が示されている。この手法によれば、内燃機関のスロットル弁開度及び車速（走行加速度）に応じて路面勾配が設定されたマップを検索することにより路面勾配が算出され、この路面勾配が牽引状態を示すパラメータの１つとして使用される。

特許第３６７１３９４号公報

特許文献１に示された手法により算出される路面勾配は、牽引を行わずに登坂走行している場合、及び平坦な道路においてトレーラ等の牽引を行っている場合の何れにおいても増加するものである。したがって、登坂走行と牽引走行とを区別して判定できないという課題がある。

本発明はこの点に着目してなされたものであり、車両がトレーラなどを牽引している状態を登坂走行と区別して正確に判定することができる制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため請求項１に記載の発明は、駆動源（１）を備え、該駆動源により駆動される車両の制御装置において、前記車両の車速（ＶＰ）を検出する車速検出手段と、前記車速（ＶＰ）の単位時間当たりの変化量として車両加速度（ＡＣＣＶＰ）を算出する車両加速度算出手段と、前記駆動源（１）の出力トルク（ＴＲＱＥ）に応じて前記車両の駆動力（ＦＤＲＩＶＥ）を算出する車両駆動力算出手段と、前記車速（ＶＰ）に応じて前記車両の走行抵抗（ＦＲＲＳＴ）を算出する走行抵抗算出手段と、前記車両駆動力（ＦＤＲＩＶＥ）及び走行抵抗（ＦＲＲＳＴ）に基づいて第１勾配推定値（ＡＣＣＬＥ）を算出する第１勾配推定値算出手段と、前記車両の走行路の傾斜に起因する傾斜加速度（ＡＣＩＮＣ）と前記車両加速度（ＡＣＣＶＰ）との和に相当する傾斜車両加速度（ＡＣＩＮＣＶ）を検出する傾斜センサ（１４）と、前記傾斜車両加速度（ＡＣＩＮＣＶ）と前記車両加速度（ＡＣＣＶＰ）との差分を第２勾配推定値（ＡＣＣＬＡ）として算出する第２勾配推定値算出手段と、前記第１勾配推定値（ＡＣＣＬＥ）と前記第２勾配推定値（ＡＣＣＬＡ）との差分を牽引判定値（ＤＡＣＴＲ）として算出する牽引判定値算出手段と、前記牽引判定値（ＤＡＣＴＲ）が所定閾値（ＤＴＲＴＨ１）以上であるときに、前記車両が牽引状態にあると判定する牽引判定手段とを備えることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、検出車速の単位時間当たりの変化量として車両加速度が算出され、駆動源の出力トルクに応じて車両の駆動力が算出されるとともに、検出車速に応じて車両の走行抵抗が算出され、車両駆動力及び走行抵抗に基づいて第１勾配推定値が算出される。さらに車両走行路の傾斜に起因する傾斜加速度と車両加速度との和に相当する傾斜車両加速度が検出され、傾斜車両加速度と車両加速度との差分が第２勾配推定値として算出される。そして第１勾配推定値と第２勾配推定値との差分が牽引判定値として算出され、この牽引判定値が所定閾値以上であるときに、車両が牽引状態にあると判定される。したがって、牽引を行うことなく登坂走行を行っているときは、その状態が第２勾配推定値に反映され、算出される牽引判定値は比較的小さな値となる。一方、実際に牽引を行っているときは、第１勾配推定値が、第２勾配推定値より大きな値となるため、牽引判定値が増加する。したがって、登坂走行と区別して牽引状態を正確に判定することができる。その判定結果を、例えば自動変速機の制御に反映させることによって、適切な変速制御あるいはロックアップクラッチの係合力制御を行うことができる。

本発明の一実施形態にかかる車両駆動系及びその制御装置の構成を示す図である。 傾斜センサを説明するための図である。 牽引状態を判定する処理のフローチャートである。

以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明の一実施形態にかかる車両駆動系及びその制御装置の構成を示す図である。図１において、車両に搭載された内燃機関（以下「エンジン」という）１の駆動力は、クランク軸２、自動変速機（ロックアップクラッチを含む）３、変速機出力軸４、減速ギヤ列（ディファレンシャルギヤを含む）５、及び車軸６を介して駆動輪７に伝達され、車両が駆動される。電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」という）１０は、油圧制御装置３ａを介して自動変速機３の変速制御及びロックアップクラッチの係合力制御を行う。

ＥＣＵ１０には、エンジン回転数ＮＥを検出するエンジン回転数センサ１１、当該車両のアクセルペダルの操作量（以下「アクセルペダル操作量」という）ＡＰを検出するアクセルセンサ１２、車速ＶＰを検出する車速センサ１３、当該車両が走行している道路の、車両進行方向の傾斜角θＩＮＣに応じた加速度を出力する傾斜センサ１４、及び図示しない各種センサが接続されており、それらのセンサの検出信号はＥＣＵ１０に供給される。

傾斜センサ１４は、車両進行方向の加速度を検出するセンサであり、傾斜センサ１４による検出加速度には、傾斜センサ１４自体の加速度に相当する車両加速度ＡＣＣＶＰと、傾斜センサ１４が受ける重力加速度Ｇの車両走行方向成分（以下「傾斜加速度ＡＣＩＮＣ」という）とが含まれる。そこで、傾斜センサ１４から出力される加速度を以下「傾斜車両加速度ＡＣＩＮＣＶ」という。例えば図２に示すように車両走行方向の路面傾斜角θＩＮＣの坂道を、車両２０が走行している状態では、傾斜車両加速度ＡＣＩＮＣＶは、下記式（１）で示される。
ＡＣＩＮＣＶ＝ＡＣＩＮＣ＋ＡＣＣＶＰ （１）

したがって、車両２０が定速走行している状態（ＶＰ＝０の停止状態を含む）では、傾斜車両加速度ＡＣＩＮＣＶは、重力による傾斜加速度ＡＣＩＮＣ（＝Ｇ×ｓｉｎθＩＮＣ）と等しくなる。走行路が水平（θＩＮＣ＝０）であれば、傾斜加速度ＡＣＩＮＣは「０」となり、傾斜車両加速度ＡＣＩＮＣＶは車両加速度ＡＣＣＶＰと等しくなる。

式（１）を変形すると下記式（２）が得られ、走行路面の傾斜に起因する傾斜加速度ＡＣＩＮＣを算出することができる。車両進行方向の加速度を正の値とすると、傾斜加速度ＡＣＩＮＣは登坂路では負の値となる。
ＡＣＩＮＣ＝ＡＣＩＮＣＶ−ＡＣＣＶＰ （２）

ＥＣＵ１０は、エンジン回転数ＮＥ、アクセルペダル操作量ＡＰ、車速ＶＰ等に応じて上述した自動変速機の制御を行うとともに、上記センサの検出信号に基づいて、当該車両がトレーラ等の牽引を行っているか否かの判定（以下「牽引状態判定」という）を行い、その判定結果を自動変速機３の制御に反映させる。

図３は、牽引状態判定を行う処理のフローチャートであり、この処理はＥＣＵ１０においてエンジン１の作動中において所定時間毎に実行される。

ステップＳ１１では、下記式（３）によりエンジン１による車両駆動力ＦＤＲＩＶＥを算出する。
ＦＤＲＩＶＥ＝ＴＲＱＥ×ＲＡＴＩＯ×ηＴ／ＤＴＲ （３）
ここでＴＲＱＥは、エンジン１の出力トルク、ＲＡＴＩＯは、クランク軸２から車軸６までの全体変速比、ηＴはクランク軸２から車軸６までのトルク伝達効率、ＤＴＲは駆動輪７の半径である。エンジン出力トルクＴＲＱＥは、エンジン回転数ＮＥ、エンジン１の吸気圧ＰＢＡ、吸気温度、大気圧、点火時期、エンジン冷却水温などに応じて算出され、全体変速比ＲＡＴＩＯは自動変速機３の変速比に応じて算出される。なお、エンジン出力トルクＴＲＱＥは、主としてエンジン回転数ＮＥ及び吸気圧ＰＢＡに依存するため、簡易的にはこれら２つのパラメータＮＥ及びＰＢＡに応じて算出するようにしてもよい。

ステップＳ１２では、下記式（４）により車両走行抵抗ＦＲＲＳＴを算出する。
ＦＲＲＳＴ＝ＦＲＲＬＦ＋ＦＲＡＩＲ＋ＦＲＡＣＣ （４）
ここでＦＲＲＬＦは、車輪と路面との転がり摩擦による転がり抵抗、ＦＲＡＩＲは空気抵抗、ＦＲＡＣＣは加速抵抗である。転がり抵抗ＦＲＲＬＦは、車重ＷＶに所定の転がり摩擦係数を乗算することにより算出される。空気抵抗ＦＲＡＩＲは、当該車両の前面投影面積ＡＦ及び車速ＶＰに応じて算出される。加速抵抗ＦＲＡＣＣは、車速ＶＰの変化率である車両加速度ＡＣＣＶＰ、車重ＷＶ、エンジン１や駆動系に含まれる回転体の重量及びその加速度に応じて算出される。各抵抗ＦＲＲＬＦ，ＦＲＡＩＲ，ＦＲＡＣＣの算出手法としては、公知の手法が適用される。なお、本実施形態では、車重ＷＶとしては車両自体の重量（車両重量）に乗員１名分の重量（例えば５５ｋｇ）を加算した重量を用いる。

ステップＳ１３では、車両駆動力ＦＤＲＩＶＥから車両走行抵抗ＦＲＲＳＴを減算することにより（下記式（５））、余裕駆動力ＦＤＲＦを算出する。
ＦＤＲＦ＝ＦＤＲＩＶＥ−ＦＲＲＳＴ （５）

ステップＳ１４では、余裕駆動力ＦＤＲＦを車重ＷＶで除算することにより（下記式（６））、推定傾斜加速度ＡＣＣＬＥを算出する。推定傾斜加速度ＡＣＣＬＥは、車両が坂道を走行しているときは傾斜角θＩＮＣに応じた値をとり（登坂路で増加する値）、また牽引を行っているときはその牽引よる負荷が増加するほど大きな値をとる。
ＡＣＣＬＥ＝ＦＤＲＦ／ＷＶ （６）

ステップＳ１１〜Ｓ１４により推定傾斜加速度ＡＣＣＬＥを算出することと並行して、ステップＳ２１〜Ｓ２３により実傾斜加速度ＡＣＣＬＡの算出を行う。

ステップＳ２１では、車速ＶＰの一定時間当たりの変化量を単位時間当たりの変化量に変換することにより、車両加速度ＡＣＣＶＰを算出する。ステップＳ２２では、傾斜センサ１４から出力される傾斜車両加速度ＡＣＩＮＣＶを読み込む。ステップＳ２３では、下記式（７）を用いて、傾斜車両加速度ＡＣＩＮＣＶから車両加速度ＡＣＣＶＰを減算することにより、実傾斜加速度ＡＣＣＬＡを算出する。式（７）は実質的に上記式（２）と同一であって、実傾斜加速度ＡＣＣＬＡは、上記式（２）で算出される傾斜加速度ＡＣＩＮＣに相当する。
ＡＣＣＬＡ＝ＡＣＩＮＣＶ−ＡＣＣＶＰ （７）

ステップＳ３１では、推定傾斜加速度ＡＣＣＬＥから実傾斜加速度ＡＣＣＬＡを減算することにより（下記式（８））、牽引判定値ＤＡＣＴＲを算出する。
ＤＡＣＴＲ＝ＡＣＣＬＥ−ＡＣＣＬＡ （８）

ステップＳ３２では、牽引状態フラグＦＴＲＣＴが「１」であるか否かを判別する。牽引状態フラグＦＴＲＣＴはエンジン始動時に「０」に初期化されており、最初はこの答は否定（ＮＯ）となり、ステップＳ３３に進んで、牽引判定値ＤＡＣＴＲが所定上側閾値ＤＴＲＴＨ１（例えば０．０５ｍ／ｓ²）以上であるか否かを判別する。その答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、当該車両がトレーラ等を牽引している牽引状態と判定し、牽引状態フラグＦＴＲＣＴを「１」に設定する（ステップＳ３４）。ステップＳ３３の答が否定（ＮＯ）であるときは、直ちに処理を終了する。

牽引状態フラグＦＴＲＣＴが「１」に設定されると、その後はステップＳ３２の答が肯定（ＹＥＳ）となり、ステップＳ３５に進んで牽引判定値ＤＡＣＴＲが所定下側閾値ＤＴＲＴＨ２（例えば０．０３ｍ／ｓ²）より小さいか否かを判別する。ステップＳ３５の答が否定（ＮＯ）であるときは、直ちに処理を終了し、牽引状態フラグＦＴＲＣＴを「１」に維持する。ステップＳ３５の答が肯定（ＹＥＳ）であって、牽引判定値ＤＡＣＴＲが所定下側閾値ＤＴＲＴＨ２を下回ると牽引状態フラグＦＴＲＣＴを「０」に戻す（ステップＳ３６）。

所定上側閾値ＤＴＲＴＨ１は、確実に牽引を行っていると判断される牽引判定値に設定され、所定下側閾値ＤＴＲＴＨ２は確実に牽引を行っていないと判断される牽引判定値に設定されている。したがって、ステップＳ３２〜Ｓ３６によって、ヒステリシス特性を伴う牽引状態判定を行うことにより、牽引状態を正確に検出することができるとともに、判定結果がハンチングすることが防止される。

自動変速機制御処理（図示せず）では、牽引状態フラグＦＴＲＣＴが参照され、牽引状態フラグＦＴＲＣＴが「１」であるときは、変速マップとして牽引状態用変速マップを使用する、及び／またはロックアップクラッチの係合力を増加させるといった対応を行う。

以上のように本実施形態では、車速ＶＰの単位時間当たりの変化量として車両加速度ＡＣＣＶＰが算出され、エンジン１の出力トルクＴＲＱＥに応じて車両駆動力ＦＤＲＩＶＥが算出されるとともに、車速ＶＰに応じて車両の走行抵抗ＦＲＲＳＴが算出され、車両駆動力ＦＤＲＩＶＥ及び走行抵抗ＦＲＲＳＴに基づいて推定傾斜加速度ＡＣＣＬＥが算出される。さらに車両走行路の傾斜に起因する傾斜加速度ＡＣＩＮＣと車両加速度ＡＣＣＶＰとの和に相当する傾斜車両加速度ＡＣＩＮＣＶが検出され、傾斜車両加速度ＡＣＩＮＣＶと車両加速度ＡＣＣＶＰとの差分が実傾斜加速度ＡＣＣＬＡとして算出される。そして推定傾斜加速度ＡＣＣＬＥと実傾斜加速度ＡＣＣＬＡとの差分が牽引判定値ＤＡＣＴＲとして算出され、この牽引判定値ＤＡＣＴＲが所定閾値ＤＴＲＴＨ以上であるときに、車両が牽引状態にあると判定される。したがって、牽引を行うことなく登坂走行を行っているときは、その状態が実傾斜加速度ＡＣＣＬＡに反映され、算出される牽引判定値ＤＡＣＴＲは比較的小さな値（理想的には「０」）となる。一方、実際に牽引を行っているときは、推定傾斜加速度ＡＣＣＬＥが、実傾斜加速度ＡＣＣＬＡより大きな値となるため、牽引判定値ＤＡＣＴＲが増加する。したがって、登坂走行と区別して牽引状態を正確に判定することができる。その判定結果を、例えば自動変速機の制御に反映させることによって、適切な変速制御あるいはロックアップクラッチの係合力制御を行うことができる。

本実施形態では、車速センサ１３が車速検出手段に相当し、ＥＣＵ１０が車両加速度算出手段、車両駆動力算出手段、走行抵抗算出手段、第１勾配推定値算出手段、第２勾配推定値算出手段、牽引判定値算出手段、及び牽引判定手段を構成する。

なお本発明は上述した実施形態に限るものではなく、種々の変形が可能である。例えば、車両の駆動源は、内燃機関に限るものではなく、電動機、あるいは電動機及び内燃機関の組み合わせであってもよい。

１ 内燃機関（駆動源）
１０ 電子制御ユニット（車両加速度算出手段、車両駆動力算出手段、走行抵抗算出手段、第１勾配推定値算出手段、第２勾配推定値算出手段、牽引判定値算出手段、牽引判定手段）
１３ 車速センサ（車速検出手段）
１４ 傾斜センサ

Claims (1)

1. 駆動源を備え、該駆動源により駆動される車両の制御装置において、
   前記車両の車速を検出する車速検出手段と、
   前記車速の単位時間当たりの変化量として車両加速度を算出する車両加速度算出手段と、
   前記駆動源の出力トルクに応じて前記車両の駆動力を算出する車両駆動力算出手段と、
   前記車速に応じて前記車両の走行抵抗を算出する走行抵抗算出手段と、
   前記車両駆動力及び走行抵抗に基づいて第１勾配推定値を算出する第１勾配推定値算出手段と、
   前記車両の走行路の傾斜に起因する傾斜加速度と前記車両加速度との和に相当する傾斜車両加速度を検出する傾斜センサと、
   前記傾斜車両加速度と前記車両加速度との差分を第２勾配推定値として算出する第２勾配推定値算出手段と、
   前記第１勾配推定値と前記第２勾配推定値との差分を牽引判定値として算出する牽引判定値算出手段と、
   前記牽引判定値が所定閾値以上であるときに、前記車両が牽引状態にあると判定する牽引判定手段とを備えることを特徴とする車両の制御装置。

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