JP2015202771A - 車両用制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、エンジントルクとエンジン回転数とで規定された最適燃費線の追従性を向上させることを目的としている。
【解決手段】このため、エンジンと、このエンジンから伝達される駆動力を無段階に変化させる無段変速機とが搭載された車両を制御するための車両用制御装置であって、エンジントルクとエンジン回転数とで規定される最適燃費線に沿うように車両を制御する制御手段を備え、制御手段は、車両の運転状態に応じて目標トルク変化率および目標回転数変化率を算出するとともに、目標トルク変化率を実現するようにエンジンを制御する第１の制御手段と、目標回転数変化率を実現するように無段変速機を制御する第２の制御手段と、を備える。
【選択図】図１

Description

この発明は車両用制御装置に係り、特にエンジンと無段変速機とを搭載する車両を制御する車両用制御装置において、エンジントルクとエンジン回転数とで規定される最適燃費線の追従性向上を図る車両用制御装置に関するものである。

従来、無段変速機を搭載する車両の変速制御においては、以下の特許文献１に開示されるように、エンジントルクとエンジン回転数とを指示し、エンジントルクとエンジン回転数とが燃費最適となるように変速制御を行っている。
このとき、エンジントルクとエンジン回転数とを指示する際に、指示点自身は燃費最適点であっても、指示点への到達するルートを指示できないため、指示点へ到達するまで最適点を使用できない状態が発生する。

特開昭６２−１９９５３４号公報

つまり、従来の車両用制御装置において、基本となる変速制御の燃費最適化について説明すると、まず、縦軸をエンジントルクとし、かつ、横軸をエンジン回転数とした、等高線状の燃料消費率を開示する燃料消費マップがある。
この燃料消費マップにおいて、燃料消費マップに等出力線を描き、この等出力線上の燃料消費率が最小となる点、つまり、燃料消費が最も少ない点を繋いだ線が最適燃費線となる。
また、変速制御による燃費最適化とは、エンジン回転数を制御することで走行中、可能な限り最適燃費線上を使用することである。

そして、従来の車両用制御装置においては、例えば、一定速走行中から加速走行に移行する場合に、従来の変速制御では、目標が第１点から第２点に移る。
このとき、第１点から第２点に移動するルートは何通りもあり、第１点から第２点への移動中は最適燃費線上を完全にトレースできないため、追従性が悪化するという不都合がある。

この発明は、エンジントルクとエンジン回転数とで規定された最適燃費線の追従性を向上させることを目的とする。

そこで、この発明は、上述不都合を除去するために、エンジンと、このエンジンから伝達される駆動力を無段階に変化させる無段変速機とが搭載された車両を制御するための車両用制御装置であって、エンジントルクとエンジン回転数とで規定される最適燃費線に沿うように前記車両を制御する制御手段を備え、前記制御手段は、前記車両の運転状態に応じて目標トルク変化率および目標回転数変化率を算出するとともに、前記目標トルク変化率を実現するように前記エンジンを制御する第１の制御手段と、前記目標回転数変化率を実現するように前記無段変速機を制御する第２の制御手段と、を備えたことを特徴とする。

この発明によれば、トルクと回転数との夫々の変化率を制御することで最適燃費線上を通過させるための方向が定義できるため、最適燃費線の追従性が向上する。
運転状態が、例えば、定速走行状態から急加速状態へと変化し、最適燃費線上の動作点が変位した場合にも追従性を向上させることができる。

図１は車両用制御装置の制御用フローチャートである。（実施例） 図２は車両用制御装置の概略構成図である。（実施例） 図３はエンジントルクとエンジン回転数とからなる燃料消費マップにおいて、最適燃費線を示す図である。（実施例） 図４はエンジントルクとエンジン回転数とからなる燃料消費マップにおいて、最適燃費線と目標トルク変化率とを示す図である。（実施例） 図５は目標トルク変化率を算出するための、アクセル開度と駆動輪出力とからなるマップを示す図である。（実施例） 図６はエンジントルクとエンジン回転数とからなる燃料消費マップにおいて、最適燃費線上から目標トルク変化率が低トルク側にオフセットした状態を示す図である。（実施例） 図７はエンジントルクとエンジン回転数とからなる燃料消費マップにおいて、目標トルク変化率に補正量を加えた状態を示す図である。（実施例） 図８はエンジントルクと最適燃費線ｆ（Ｘ）との偏差を元にＰＤＩ制御を実施する際の概略ブロック図である。（実施例） 図９はこの発明の変形例であり、エンジントルクとエンジン回転数とからなる燃料消費マップにおいて、運転者から強い加速要求があった場合に、最適燃費率を無視してトルク変化率を重要視した変速制御を示す図である。（実施例）

以下図面に基づいてこの発明の実施例を詳細に説明する。

図１〜図８はこの発明の実施例を示すものである。
図２において、１は車両用制御装置である。
この車両用制御装置１は、エンジン２と、このエンジン２から伝達される駆動力を無段階に変化させる無段変速機３とが搭載された車両（図示せず）を制御する。
そして、前記エンジン２にエンジン回転数を検出するエンジン回転数センサ４を設ける。
また、前記無段変速機３は、前記エンジン２に連絡する駆動側プーリ５と、被駆動側プーリ６と、駆動側プーリ５及び被駆動側プーリ６に捲回されるプーリベルト７とを備えている。
前記駆動側プーリ５にこの駆動側プーリ５の油圧調整を行う駆動側の第１ソレノイドバルブ８を設けるとともに、前記被駆動側プーリ６にはこの被駆動側プーリ６の油圧調整を行う被駆動側の第２ソレノイドバルブ９を設ける。
このとき、前記駆動側プーリ５の近傍にこの駆動側プーリ５の回転数を検出する駆動側のプライマリ回転センサ１０を設ける一方、前記被駆動側プーリ６の近傍にはこの被駆動側プーリ６の回転数を検出する被駆動側のセカンダリ回転センサ１１を設ける。
更に、前記無段変速機３の被駆動側プーリ６にファイナルギヤ１２を連絡して設け、このファイナルギヤ１２を車輪１３に接続する。
このため、前記エンジン２からの駆動力は、前記無段変速機３の駆動側プーリ５に伝達され、この駆動側プーリ５と前記被駆動側プーリ６との回転半径の変化によって駆動力を無段階に変化させた後、この被駆動側プーリ６からファイナルギヤ１２を介して、前記車輪１３に伝達させている。
なお、ファイナルギヤ１２の近傍に車両の実車速を検出する車速センサ１４を設け、前記車両のアクセルペダル１５にはこのアクセルペダル１５のアクセル開度を検出するアクセルペダルポジションセンサ１６を設ける。

前記車両用制御装置１は、エンジントルクとエンジン回転数とで規定される最適燃費線に沿うように前記車両を制御する制御手段１７を備えている。
このとき、前記制御手段１７は、前記車両の運転状態に応じて目標トルク変化率および目標回転数変化率を算出するとともに、前記目標トルク変化率を実現するように前記エンジン２を制御する第１の制御手段１８と、前記目標回転数変化率を実現するように前記無段変速機３を制御する第２の制御手段１９と、を備えている。
詳述すれば、前記車両用制御装置１において、前記制御手段１７は、図２に示す如く、以下の各種センサを接続し、夫々の検出信号を入力する。
（１）前記エンジン回転数センサ４からの前記エンジン２のエンジン回転数の検出信号
（２）前記プライマリ回転センサ１０からの前記駆動側プーリ５の回転数の検出信号
（３）前記セカンダリ回転センサ１１からの前記被駆動側プーリ６の回転数の検出信号
（４）前記車速センサ１４からの車両の実車速の検出信号
（５）前記アクセルペダルポジションセンサ１６からの前記アクセルペダル１５のアクセル開度の検出信号
そして、前記制御手段１７の前記第１の制御手段１８は、前記車両の運転状態に応じて目標トルク変化率を算出し、算出した目標トルク変化率を実現するように前記エンジン２に制御信号を出力する。
実際には、前記第１の制御手段１８によってスロットル開度や点火時期を算出し、この算出した値によってエンジン制御を行う。
また、前記制御手段１７の前記第２の制御手段１９は、前記車両の運転状態に応じて目標回転数変化率を算出し、算出した目標回転数変化率を実現するように前記無段変速機３に制御信号を出力する。
実際には、前記第２の制御手段１９によって駆動側の前記第１ソレノイドバルブ８及び被駆動側の前記第２ソレノイドバルブ９に制御信号を出力し、前記無段変速機３の駆動側プーリ５及び被駆動側プーリ６にかかる油圧を制御する。

追記すれば、前記車両用制御装置１において、前記制御手段１７は、目標トルク変化率と目標回転数変化率とを制御することで、図３に示す如く、最適燃費線上を完全にトレース、つまり追従させることができる。
具体的な内容を説明すると、図４に示す如く、まず、最適燃費線を関数ｆ（Ｘ）とする。
そして、エンジン回転数がＸ１でＸ１においてｆ（Ｘ）を微分すると、点（Ｘ１、ｆ（Ｘ１））における接線の傾きｆ’（Ｘ１）が得られる。
また、図５に示す如く、アクセル開度［％］、および、駆動輪出力（以下の数１参照。）から目標出力変化率Ａ［ＫＷ／ｓｅｃ］を算出する。

追記すれば、上記目標出力変化率Ａ［ＫＷ／ｓｅｃ］は、図５から明らかなように、駆動輪出力が、
（１）０以下
（２）０を越え、最大出力未満
（３）最大出力と同等
の３態様において、アクセル開度［％］に応じて設定される。
また、目標出力変化率Ａ［ＫＷ／ｓｅｃ］をベクトルの長さとする。
そして、目標出力変化率Ａ［ＫＷ／ｓｅｃ］は、駆動輪出力が大きくなるほど小さくなるほど小さくなる設定としている。
なぜならば、単純にアクセル開度だけで目標出力変化率Ａ［ＫＷ／ｓｅｃ］を決定した場合、アクセル開度一定で走行すると出力が上昇し続け、たとえアクセル低開度であっても、いずれ最高出力に到達してしまう現象が生じてしまうためである。
よって、駆動輪出力が大きくなるほど目標トルク変化率を小さくすることで、上述した現象を防ぐことができる。
上述した記載より、傾きｆ’（Ｘ１）と長さが得られるため、ベクトルを決定することができる。
このとき、長さを目標出力変化率Ａ［ＫＷ／ｓｅｃ］としたベクトルとした際に、このベクトルのＸ成分が目標回転数変化率［ｒｐｍ／ｓｅｃ］、ベクトルのＹ成分が目標トルク変化率［Ｎｍ／ｓｅｃ］である。
このため、これらの目標トルク変化率と目標回転数変化率とに追従するように、前記エンジン２及び前記無段変速機３を制御する。
それぞれの値は、以下の２つの式に示す。

これにより、トルクと回転数との夫々の変化率を制御することで最適燃費線上を通過させるための方向が定義できるため、最適燃費線の追従性が向上する。
また、運転状態が、例えば、定速走行状態から急加速状態へと変化し、最適燃費線上の動作点が変位した場合にも追従性を向上させることができる。

また、前記制御手段１７は、最適燃費線上のエンジントルクと実際のエンジントルクとの偏差を算出し、その偏差に応じて前記目標トルク変化率を補正するトルク補正手段２０を備えている。
つまり、本発明の実施例に開示した制御を成立させる上で、クリアしなければならない事象がある。
それは、なんらかの理由で動作点が最適燃費線ｆ（Ｘ）上から外れてしまった場合である。
例えば、図６に示す如く、エンジン回転数Ｘ１［ｒｐｍ］地点でエンジントルクが最適燃費線ｆ（Ｘ１）より下方に位置している場合に、本制御を作動させると、図６の最適燃費線ｆ（Ｘ）を低トルク側にオフセットした線上（Ｌ１線参照。）に沿って動作してしまう。
この現象を改善するために、図７のように最適燃費線ｆ（Ｘ）に対して現在の動作点がずれていた場合には、目標トルク変化率に補正量ΔＴを上乗せするものである。
この補正により、現在の動作点が最適燃費線ｆ（Ｘ）上から乖離していた場合でも、最適燃費線上に復帰させることができる（Ｌ２線参照。）。
また、上記の補正量ΔＴは、例えば図８のように決定する。
つまり、最適燃費線ｆ（Ｘ）上のエンジントルクと実際のエンジントルク（ＥｎｇＴｒｑ）との偏差を元に、図８に示す如く、ＰＩＤ（比例・微分・積分）制御を実施し、補正量ΔＴを算出する。
このとき、最適燃費線ｆ（Ｘ）上のエンジントルクと実際のエンジントルク（ＥｎｇＴｒｑ）との偏差が大きければ補正量ΔＴを大きくし、逆に、偏差が小さければ補正量ΔＴを小さくする。

これにより、実際のエンジントルクの変化率が最適燃費線ｆ（Ｘ）上のエンジントルクに満たない場合は、トルク補正量を上乗せすることで速やかに最適燃費線ｆ（Ｘ）に復帰させることができる。

次に、図１の前記車両用制御装置１の制御用フローチャートに沿って作用を説明する。
つまり、この図１の車両用制御装置１の制御用フローチャートにおいては、前記エンジン２及び前記無段変速機３を制御するための、目標トルク変化率［Ｎｍ／ｓｅｃ］及び目標回転数変化率［ｒｐｍ／ｓｅｃ］、補正量ΔＴを求める手順を説明する。

この車両用制御装置１の制御用プログラムがスタート（１０１）すると、アクセル開度と駆動輪出力とを算出する処理（１０２）に移行する。
この処理（１０２）においては、前記制御手段１７が、前記アクセルペダルポジションセンサ１６からの前記アクセルペダル１５のアクセル開度の検出信号を入力してアクセル開度Ｘ［％］を求めるとともに、数１によって駆動輪出力Ｙ［ＫＷ］を求める。
また、目標出力変化率Ａ［ＫＷ／ｓｅｃ］を算出する処理（１０３）に移行する。
この処理（１０３）においては、前記制御手段１７が、アクセル開度［％］と駆動輪出力Ｙ［ＫＷ］とから求める。
そして、アクセル開速度［％／ｓｅｃ］が予め設定される閾値よりも小さいか否かの判断（１０４）に移行する。
この判断（１０４）においては、アクセル開度［％］と車速［ｋｍ／ｈ］とのマップ（図示せず）からアクセル開速度［％／ｓｅｃ］を求め、このアクセル開速度［％／ｓｅｃ］と閾値とを比較し、目標を最適燃費線追従とするか、あるいは、出力変化率追従とするかを決定する。
上述のアクセル開速度［％／ｓｅｃ］が予め設定される閾値よりも小さいか否かの判断（１０４）において、判断（１０４）がＹＥＳの場合には、最適燃費線追従と判定して、関数ｆ（Ｘ）を算出する処理（１０５）に移行する。
この処理（１０５）においては、最適燃費線を関数ｆ（Ｘ）としている。
そして、処理（１０５）の後には、目標回転数変化率［ｒｐｍ／ｓｅｃ］と目標トルク変化率［Ｎｍ／ｓｅｃ］とを決定（燃費最適線を最優先）する処理（１０６）に移行する。
この処理（１０６）においては、前記エンジン２及び前記無段変速機３を制御するために、長さを目標出力変化率Ａ［ＫＷ／ｓｅｃ］としたベクトルのＸ成分である目標回転数変化率［ｒｐｍ／ｓｅｃ］と、ベクトルのＹ成分である目標トルク変化率［Ｎｍ／ｓｅｃ］とを求めている。
また、上述のアクセル開速度［％／ｓｅｃ］が予め設定される閾値よりも小さいか否かの判断（１０４）がＮＯの場合には、出力変化率追従と判定して、目標回転数変化率［ｒｐｍ／ｓｅｃ］と目標トルク変化率［Ｎｍ／ｓｅｃ］とを決定（出力変化率を最優先）する処理（１０７）に移行し、その後は、後述する前記車両用制御装置１の制御用プログラムのエンド（１１０）に移行する。
上述の目標回転数変化率［ｒｐｍ／ｓｅｃ］と目標トルク変化率［Ｎｍ／ｓｅｃ］とを決定（燃費最適線を最優先）する処理（１０６）の後には、最適燃費線上のエンジントルクと実際のエンジントルクとの偏差から補正量ΔＴを算出する処理（１０８）に移行する。
この処理（１０８）においては、前記制御手段１７のトルク補正手段２０によって、最適燃費線上のエンジントルクと実際のエンジントルクとの偏差を算出し、その偏差に応じて前記目標トルク変化率を補正する。
つまり、最適燃費線ｆ（Ｘ）上のエンジントルクと実際のエンジントルクとの偏差を元にＰＩＤ制御を実施し、偏差が大きければ補正量ΔＴを大きくし、偏差が小さければ補正量ΔＴを小さくするように補正制御する。
そして、上述の処理（１０８）において、補正量ΔＴを算出した後には、この補正量ΔＴを目標トルク変化率［Ｎｍ／ｓｅｃ］に加える処理（１０９）に移行する。
この処理（１０９）においては、目標トルク変化率［Ｎｍ／ｓｅｃ］に算出した補正量ΔＴを加え、補正後の新たな目標トルク変化率［Ｎｍ／ｓｅｃ］を求めている。
補正量ΔＴを目標トルク変化率［Ｎｍ／ｓｅｃ］に加える処理（１０９）の後には、前記車両用制御装置１の制御用プログラムのエンド（１１０）に移行する。

なお、この発明は上述実施例に限定されるものではなく、種々の応用改変が可能である。

例えば、この発明の実施例においては、ドライバーの強い加速要求がある場合に最適燃費線を無視して、トルク変化率を重視した変速制御を実行する特別構成とすることも可能である。
すなわち、図９に示すように、ドライバーの強い加速要求がある場合（アクセル高開度）に、最適燃費線をトレースさせつつ、トルク変化率を上げようとしても、エンジントルク変化率よりＣＶＴ回転変化率の方が小さいため、ＣＶＴの回転変化率が先に上限に到達してしまう。
そのため、ドライバーの要求通り出力を上げることができない。
しかし、エンジントルク変化率には、まだ上昇させる余裕があり、最適燃費線を無視してエンジントルク変化率を上げれば、ドライバーの要求通り出力を上げることが可能である。
つまり、アクセル開度、車速に対するアクセル開速度が設定されるマップを予め容易し、このマップにおいてアクセル開速度が設定値を超えた場合に、最適燃費線を無視して、トルク変化率を重視した変速制御を実行するものである。
さすれば、上述した変速制御によって、燃費とドライバビリティとを両立させることができる。

１ 車両用制御装置
２ エンジン
３ 無段変速機
４ エンジン回転数センサ
５ 駆動側プーリ
６ 被駆動側プーリ
７ プーリベルト
８ 駆動側の第１ソレノイドバルブ
９ 被駆動側の第２ソレノイドバルブ
１０ 駆動側のプライマリ回転センサ
１１ 被駆動側のセカンダリ回転センサ
１２ ファイナルギヤ
１３ 車輪
１４ 車速センサ
１５ アクセルペダル
１６ アクセルペダルポジションセンサ
１７ 制御手段
１８ 第１の制御手段
１９ 第２の制御手段
２０ トルク補正手段

Claims (2)

1. エンジンと、このエンジンから伝達される駆動力を無段階に変化させる無段変速機とが搭載された車両を制御するための車両用制御装置であって、エンジントルクとエンジン回転数とで規定される最適燃費線に沿うように前記車両を制御する制御手段を備え、前記制御手段は、前記車両の運転状態に応じて目標トルク変化率および目標回転数変化率を算出するとともに、前記目標トルク変化率を実現するように前記エンジンを制御する第１の制御手段と、前記目標回転数変化率を実現するように前記無段変速機を制御する第２の制御手段と、を備えたことを特徴とする車両用制御装置。
2. 前記制御手段は、最適燃費線上のエンジントルクと実際のエンジントルクとの偏差を算出し、その偏差に応じて前記目標トルク変化率を補正するトルク補正手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の車両用制御装置。

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