JP2016031048A - 車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】アクセルペダルを戻したときの要求トルクの増加を防ぎつつ、要求トルクの変化の円滑性と応答性が両立された車両の制御装置を提供する。【解決手段】目標トルク決定部８８の基準トルク決定部１０６は、アイドルトルク指令値ＴＥ＿Ｉとなまし処理部１０４の出力（なましトルクＴＥ＿Ｎ）とに基づいて基準トルク指令値ＴＥ＿Ｂを出力する。加算処理部１１０は、要求トルク指令値ＴＥ＿Ｔを算出するために、ドライバ要求トルク指令値ＴＥ＿Ｄに基準トルク指令値ＴＥ＿Ｂを加算する。基準トルク決定部１０６は、アイドルトルク指令値ＴＥ＿Ｉがなまし処理部１０４の出力（ＴＥ＿Ｎ）よりも大きい場合には、アクセル開度Ａｃｃがゼロになるまでなまし処理部１０４の出力（ＴＥ＿Ｎ）を基準トルク指令値ＴＥ＿Ｂとする。【選択図】図６

Description

この発明は、車両の制御装置に関し、特に車両のエンジンに対する駆動トルク指令値を出力する車両の制御装置に関する。

近年、クルーズコントロールやトラクションコントロールなどの補助運転システムが採用された自動車が見られるようになってきている。かかるシステムでは、電子スロットル制御が採用され、アクセルペダルの踏込量は電気信号に変換され、この電気信号およびクルーズコントロールシステムやトラクションコントロールシステムの要求に基づいて、エンジンに吸気を供給するスロットル弁の開度が制御される。

このようなシステムに対応させるため、電子スロットルのスロットル開度を決定するエンジン制御部への入力値として、ドライバーの操作に基づいて要求トルクを算出する車両がある。

特開２０１０−１４４６８６号公報（特許文献１）には、このような要求トルクを算出する内燃機関のトルク制御装置が開示されている。上記特開２０１０−１４４６８６号公報では、エンジン回転数およびアクセル開度に応じて要求トルクの基本値を算出しているが、要求トルクの急変による車両の振動を避けるために、算出した要求トルクの基本値に対してフィルタリング処理を施している。このフィルタリング処理を「なまし処理」という。

特開２０１０−１４４６８６号公報 特開２００７−２２４８８６号公報

車両の内燃機関は、自立運転を維持するために、最低でもアイドルトルクを発生している。したがって、上記要求トルクは、アイドルトルクとドライバのアクセルペダルの操作に基づく要求トルクとの両方を考慮して決定される必要がある。

単純には、アイドルトルクを基準として、それを超える分のドライバの要求トルクをアイドルトルクに加算してエンジンへの要求トルクを算出することが考えられる。しかし、アイドルトルクもエンジンの運転状態によって変化することがあるので、アイドルトルクの変化も考慮する必要がある。

要求トルクの急変を避けつつ、応答性を維持するためには、次のような制御が考えられる。アクセル踏み込み時のトルク段差発生を防ぐために、アクセル開度がゼロ（アクセルオフ）の場合には、エンジンのアイドルトルクを基準として要求トルクを算出する。一方、要求トルクの変動を抑制するために、アクセルオンの場合には、アイドルトルクになまし処理をした、なましトルクを基準にして要求トルクを算出する。

しかし、このようにすると、アクセルオフによりアクセル開度が減少して要求トルクの算出基準がなましトルクからアイドルトルクに切り替わったときに、切り替え後の基準トルクの値が大きいと、アクセルを戻しているのにも関わらず要求トルクが増加して算出される可能性があることに本願発明者は気づくに至った。

この発明は、上述の問題を解決するためになされたものであって、その目的は、アクセルペダルを戻したときの要求トルクの増加を防ぎつつ、要求トルクの変化の円滑性と応答性が両立された車両の制御装置を提供することである。

この発明は、要約すると、車両のエンジンに対する要求トルク指令値を出力する制御装置であって、エンジンをアイドル状態にするためのアイドルトルク指令値を出力するアイドルトルク算出部と、アイドルトルク指令値の変化を緩やかにするなまし処理を行なうなまし処理部と、アクセル開度に基づいてドライバ要求トルク指令値を算出する要求トルク算出部と、アイドルトルク指令値となまし処理部の出力とに基づいて基準トルク指令値を出力する基準トルク決定部と、要求トルク指令値を算出するために、ドライバ要求トルク指令値に基準トルク指令値を加算する加算部とを備える。基準トルク決定部は、アイドルトルク指令値がなまし処理部の出力よりも大きい場合には、アクセル開度がゼロになるまでなまし処理部の出力を基準トルク指令値とする。

本発明によれば、アイドルトルク指令値がなまし処理部の出力よりも大きい場合には、アクセル開度がゼロになるまでなまし処理部の出力を基準トルク指令値として用いるため、基準トルク指令値をなましトルク指令値からアイドルトルク指令値に切り替えるような場合でも基準トルクがアイドルトルク指令値を超えることが避けられる。これにより、アクセル開度を低減させて基準トルク指令値の切り替えが発生した場合に、要求トルク指令値が一瞬増加するような現象を抑制することができる。

本発明の実施の形態にかかる車両の制御装置を搭載する車両のブロック図である。 検討例における目標トルク決定部の構成を示すブロック図である。 図２の基準トルク決定部１０６Ａの実行する処理を説明するためのフローチャートである。 図２のドライバ要求トルク算出部１０８で用いられるマップの一例を示した図である。 検討例における要求トルク指令値ＴＥ＿Ｔの変化の一例を示した波形図である。 本実施の形態のにおける目標トルク決定部の構成を示すブロック図である。 図６の基準トルク決定部１０６が実行する処理を説明するためのフローチャートである。 本実施の形態における要求トルク指令値ＴＥ＿Ｔの変化の一例を示した波形図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一の符号を付して説明は繰返さない。

図１は、本発明の実施の形態にかかる車両の制御装置を搭載する車両のブロック図である。

図１を参照して、車両１０は、エンジン１２と、トルクコンバータ１４と、自動変速機１６と、制御装置８０とを含む。なお、車両１０は、本願発明が適用される車両の一例であって、これに限定されるものではなく、ハイブリッド自動車などエンジンを搭載する車両であれば、トルクコンバータ１４や自動変速機１６は必ずしも無くても良い。

エンジン１２は、ガソリン等を燃料とする内燃機関であって燃料の燃焼により駆動トルクを発生させる駆動力源である。

エンジン１２により発生された駆動トルクは、流体伝達装置としてのトルクコンバータ１４を経て自動変速機１６に伝達され出力軸１８から図示しない終減速装置および車軸等を介して駆動輪に伝達される。駆動トルクは、駆動輪に伝達され、駆動輪の接地面に駆動力を発生させる。

自動変速機１６は、複数のギヤ段が選択的に切換えられる有段式の自動変速機であり、たとえば前進６段、後退１段およびニュートラルのいずれかが選択され、各ギヤ段の変速比に応じた速度変換が行なわれる。

エンジン１２には、吸気管２４および排気管２６が設けられる。吸気管２４にはスロットルアクチュエータ２８およびスロットルポジションセンサ４８によって開閉制御される電子スロットル弁３０が設けられる。電子スロットル弁３０は、基本的には、スロットル開度θＴＨが運転者の出力要求量を示すアクセル開度Ａｃｃに対応する開度となるように制御される。電子スロットル弁３０を通過した吸気に対し燃料を噴射する燃料噴射弁５２が吸気管２４に設けられている。

制御装置８０は、制御ブロックとして、エンジン制御部８２と、変速制御部８４と、目標トルク決定部８８とを含む。なお、制御装置８０は、内部にプログラムや各種マップを格納するメモリやマイクロコンピュータを内蔵するＥＣＵ（Electrical Control Unit）であり、このＥＣＵによって制御ブロックの機能が実現される。エンジン制御部８２と、変速制御部８４と、目標トルク決定部８８は別々のＥＣＵで実現されても良いが、エンジン制御部８２と、変速制御部８４と、目標トルク決定部８８の境界はこれに限定されない。エンジン制御部８２と、変速制御部８４と、目標トルク決定部８８は、図１とは異なる境界を有する一つまたは複数のＥＣＵで実現されても良い。

車両１０は、さらに、回転センサ３２，３４，３６と、アクセルペダル４４と、アクセルポジションセンサ４６と、シフトレバー４０と、シフトポジションセンサ４２とを含む。

回転センサ３２は、エンジン１２の出力軸の回転数ＮＥを検出してエンジン制御部８２に出力する。回転センサ３４は、トルクコンバータ１４のタービン回転数ＮＴを検出して変速制御部８４に出力する。回転センサ３６は、自動変速機１６の出力軸１８の回転数ＮＯＵＴを検出して変速制御部８４に出力する。

アクセルポジションセンサ４６は、アクセルペダル４４の踏込み量に対応するアクセル開度Ａｃｃを検出して目標トルク決定部８８に出力する。シフトポジションセンサ４２は、シフトレバー４０によって選択された変速レンジを示す信号ＰＳＨを目標トルク決定部８８に出力する。

なお、図示しないが、アクセル操作量に拘わらず車速を制御する自動車速制御機能、すなわちいわゆるクルーズコントロールを実行する機能が車両１０に備えられている場合には、クルーズコントロールが有効であるときには、アクセル開度Ａｃｃに代えて車間距離切替スイッチ、クルーズコントロールスイッチ、レーザーレーダセンサ等を含むクルーズ制御装置からの指令値が用いられる。

目標トルク決定部８８は、アクセル開度Ａｃｃ、シフトレンジを示す信号ＰＳＨなどに応じて、目標エンジン回転数ＮＥ＿Ｔおよび目標エンジントルクＴＥ＿Ｔをエンジン制御部に出力する。

エンジン制御部８２および変速制御部８４は、連携してエンジン１２及び自動変速機１６に対する制御量を決定する。エンジン制御部８２は、エンジンの点火時期ＴＦ、燃料噴射時期ＴＩを決定し、またスロットルポジションセンサ４８からのスロットル開度θＴＨを監視しつつスロットルアクチュエータ２８に駆動信号ＴＡを送信する。変速制御部８４は、自動変速機１６のシフト動作を油圧で行なわせるソレノイド弁に対して制御信号ＳＣを出力する。

このような車両において、目標トルク決定部８８の処理によっては、車両の走行に支障をきたすほどではないが、目標トルクの急変によって車両に振動が発生したり、車両の応答性に対してユーザが不満を感じたりする可能性がある。

図２は、検討例における目標トルク決定部の構成を示すブロック図である。図２を参照して、この検討例の目標トルク決定部８８Ａは、アイドルトルク算出部１０２と、なまし処理部１０４と、ドライバ要求トルク算出部１０８と、基準トルク決定部１０６Ａと、加算処理部１１０と、最大値選択部１１２とを含む。

アイドルトルク算出部１０２は、エンジン回転速度ＮＥなどの車両状態に基づいてアイドルトルクＴＥ＿Ｉを算出する。なまし処理部１０４は、アイドルトルクＴＥ＿Ｉに対して、以前に算出されたアイドルトルクＴＥ＿Ｉと平均値をとるなどして、時間的なフィルタ処理を行なってなましトルクＴＥ＿Ｎを出力する。ドライバ要求トルク算出部１０８は、アクセル開度Ａｃｃおよびエンジン回転速度ＮＥに基づいてドライバ要求トルクＴＥ＿Ｄを出力する。

基準トルク決定部１０６Ａは、アクセル開度Ａｃｃに応じた比率でアイドルトルクＴＥ＿ＩとなましトルクＴＥ＿Ｎとを重み付け平均して基準トルクＴＥ＿Ｂを算出する。加算処理部１１０は、基準トルクＴＥ＿Ｂにドライバ要求トルクＴＥ＿Ｄを加算する。最大値選択部１１２は、アイドルトルクＴＥ＿Ｉと加算処理部１１０の出力のうちから大きいほうを選択して要求トルク指令値ＴＥ＿Ｔを出力する。

なお、最大値選択部１１２が設けられているのは、エンジンが運転し続けるために、運転に必要なアイドルトルクＴＥ＿Ｉよりも小さい要求トルク指令値（目標トルク）が設定されることを避けるためである。

図３は、図２の基準トルク決定部１０６Ａの実行する処理を説明するためのフローチャートである。このフローチャートの処理は一定時間ごとまたは所定の条件が成立するごとにメインルーチンから呼び出されて実行される。図３を参照して、基準トルク決定部１０６ＡはステップＳ１００において、アクセル開度Ａｃｃに応じた比率Ｋ（Ａｃｃ）で基準トルクＴＥ＿Ｂを算出する。

比率Ｋ（Ａｃｃ）は、０から１の間の値をとるアクセル開度Ａｃｃの関数として規定される。この場合、基準トルクＴＥ＿Ｂは次の式で表される。
ＴＥ＿Ｂ＝ＴＥ＿Ｉ×Ｋ（Ａｃｃ）＋ＴＥ＿Ｎ×（１−Ｋ（Ａｃｃ））
図４は、図２のドライバ要求トルク算出部１０８で用いられるマップの一例を示した図である。図４には、横軸にエンジン回転速度Ｎｅが、縦軸にドライバ要求トルクＴＥ＿Ｄが示されている。そして、アクセル開度Ａｃｃが１０％、３０％、５０％、１００％と増加するにつれてドライバ要求トルクＴＥ＿Ｄも増加することがわかる。

以上説明した検討例の目標トルク決定部８８Ａでは、アクセル開度Ａｃｃを戻した場合であるのにも関わらず要求トルク指令値ＴＥ＿Ｔが増加する瞬間が発生する可能性があることに本願発明者は気がつくに至った。

図５は、検討例における要求トルク指令値ＴＥ＿Ｔの変化の一例を示した波形図である。図２、図５を参照して、時刻ｔ１においてアイドルトルクＴＥ＿Ｉが増加している。しかしなまし処理のため、なましトルクＴＥ＿Ｎはその後ゆっくり増加する。

たとえば、アイドルトルクＴＥ＿Ｉの変動の要因としては、エンジンの可変バルブタイミング機構（ＶＶＴ機構）が考えられる。エンジンの運転開始直後はエンジンによって駆動されるオイルポンプの圧力が得られないのでＶＶＴ機構が最適なバルブタイミングを提供できないが、油圧が上昇しＶＶＴ機構が作動可能となると、アイドルトルクＴＥ＿Ｉが変化する。また、他の要因としてはエアコンが運転開始されるなどの負荷の変動が挙げられる。エアコンスイッチがオフ状態からオン状態に変更されると、エンジンのアイドルトルクＴＥ＿Ｉも増加する。

続いて、時刻ｔ２にドライバがアクセルを戻したことに応じて、アクセル開度Ａｃｃは時刻ｔ２〜ｔ４にかけて減少する。

すると、ドライバ要求トルクＴＥ＿Ｄはアクセル開度Ａｃｃの減少に伴ってその間減少するが、時刻ｔ３において、基準トルクＴＥ＿Ｂが増加を開始する。するとドライバ要求トルクＴＥ＿Ｄと基準トルクＴＥ＿Ｂとの和であるトルクＴＥ＿Ｄ２がアイドルトルクＴＥ＿Ｉよりも一瞬大きくなる。このため、時刻ｔ３〜ｔ４の間において、アクセル開度が減少しているにも関わらず、要求トルク指令値ＴＥ＿Ｔが増加する瞬間が発生する。このような瞬間はなるべく発生しないほうが好ましい。

そこで、本実施の形態の車両の制御装置においては、目標トルク決定部８８では、図２の構成における基準トルク決定部の処理を変更して用いることとした。

図６は、本実施の形態のにおける目標トルク決定部の構成を示すブロック図である。図２を参照して、本実施の形態の目標トルク決定部８８は、アイドルトルク算出部１０２と、なまし処理部１０４と、ドライバ要求トルク算出部１０８と、基準トルク決定部１０６と、加算処理部１１０と、最大値選択部１１２とを含む。

アイドルトルク算出部１０２は、エンジン回転速度ＮＥなどの車両状態に基づいてエンジンをアイドル状態にするためのアイドルトルク指令値ＴＥ＿Ｉを出力する。なまし処理部１０４は、アイドルトルク指令値ＴＥ＿Ｉの変化を緩やかにするなまし処理を行なう。なまし処理は、たとえば、アイドルトルクＴＥ＿Ｉに対して、以前に算出されたアイドルトルクＴＥ＿Ｉと平均値をとるなどして、時間的なフィルタをかける処理である。要求トルク算出部１０８は、アクセル開度Ａｃｃに基づいてドライバ要求トルク指令値ＴＥ＿Ｄを算出する。

基準トルク決定部１０６は、アイドルトルク指令値ＴＥ＿Ｉとなまし処理部１０４の出力（なましトルクＴＥ＿Ｎ）とに基づいて基準トルク指令値ＴＥ＿Ｂを出力する。加算処理部１１０は、要求トルク指令値ＴＥ＿Ｔを算出するために、ドライバ要求トルク指令値ＴＥ＿Ｄに基準トルク指令値ＴＥ＿Ｂを加算する。

基準トルク決定部１０６は、アイドルトルク指令値ＴＥ＿Ｉがなまし処理部１０４の出力（なましトルクＴＥ＿Ｎ）よりも大きい場合には、アクセル開度Ａｃｃがゼロになるまでなまし処理部１０４の出力（なましトルクＴＥ＿Ｎ）を基準トルク指令値ＴＥ＿Ｂとする。

最大値選択部１１２は、アイドルトルクＴＥ＿Ｉと加算処理部１１０の出力のうちから大きいほうを選択して要求トルク指令値ＴＥ＿Ｔを出力する。

なお、基準トルク決定部１０６以外の構成は、図２と同じであるので、各々の処理については図２の説明も参照されたい。

図７は、図６の基準トルク決定部１０６が実行する処理を説明するためのフローチャートである。このフローチャートの処理は一定時間ごとまたは所定の条件が成立するごとにメインルーチンから呼び出されて実行される。図７を参照して、処理が開始されると、まず、ステップＳ１においてアイドルトルクＴＥ＿ＩとなましトルクＴＥ＿Ｎとの大小関係が判定される。

ステップＳ１においてアイドルトルクＴＥ＿ＩがなましトルクＴＥ＿Ｎよりも大きい場合（Ｓ１でＹＥＳ）にはステップＳ２に処理が進められ、そうでない場合（Ｓ１でＮＯ）にはステップＳ１００に処理が進められる。

ステップＳ２では、アクセル開度Ａｃｃが０（全閉）であるか否かが判断される。ステップＳ２においてアクセル開度Ａｃｃが０であった場合（Ｓ２でＹＥＳ）にはステップＳ１００に処理が進められ、そうでない場合（Ｓ２でＮＯ）にはステップＳ３に処理が進められる。

ステップＳ１００の処理は、アクセル開度に応じた比率でアイドルトルクＴＥ＿ＩとなましトルクＴＥ＿Ｎを加算する処理であるが、図３で既に説明しているのでここでは説明は繰返さない。

ステップＳ３では、基準トルクＴＥ＿Ｂを、この時点でアイドルトルクＴＥ＿Ｉよりも小さい値となっているなましトルクＴＥ＿Ｎに設定する。したがって、アイドルトルクＴＥ＿Ｉが急に増加したとしても、基準トルクＴＥ＿Ｂが急に増加することは避けられる。

ステップＳ４では、ステップＳ３またはステップＳ１００で求められた基準トルクＴＥ＿Ｂが加算処理部１１０に対して出力され、ステップＳ５において制御はメインルーチンに移される。

図８は、本実施の形態における要求トルク指令値ＴＥ＿Ｔの変化の一例を示した波形図である。図６、図８を参照して、時刻ｔ１においてアイドルトルクＴＥ＿Ｉが増加している。たとえば、エンジンには可変バルブタイミング機構（ＶＶＴ機構）を備えるものがあるが、アイドルトルクＴＥ＿Ｉの変動要因の一つにこのＶＶＴ機構の作動が挙げられる。エンジンの運転開始直後はエンジンによって駆動されるオイルポンプの圧力が得られないのでＶＶＴ機構が最適なバルブタイミングを提供できないが、油圧が上昇しＶＶＴ機構が作動可能となると、アイドルトルクＴＥ＿Ｉが変化する。また、他の要因としてはエアコンが運転開始されるなどの負荷の変動が挙げられる。エアコンスイッチがオフ状態からオン状態に変更されると、エンジンのアイドルトルクＴＥ＿Ｉも増加する。

続いて、時刻ｔ２にドライバがアクセルを戻したことに応じて、アクセル開度Ａｃｃは時刻ｔ２〜ｔ４にかけて減少する。

すると、ドライバ要求トルクＴＥ＿Ｄはその間減少し、時刻ｔ４においてアクセル開度Ａｃｃがゼロになるまでは、基準トルクＴＥ＿Ｂは小さいほうのＴＥ＿Ｎとなっており、基準トルクＴＥ＿ＢがアイドルトルクＴＥ＿Ｉに切り替えられる処理は時刻ｔ４まで行なわれない。したがって、ドライバ要求トルクＴＥ＿Ｄと基準トルクＴＥ＿Ｂとの和であるトルクＴＥ＿Ｄ２もアクセル開度Ａｃｃの減少とともに減少する。要求トルク指令値ＴＥ＿Ｔは、図５で示した波形のような一瞬増加することが抑制されている。

以上説明したように、本実施の形態では、アクセル開度Ａｃｃが全閉となるまで基準トルクＴＥ＿Ｂが増加しない。このため、アクセルオフ中にアクセル開度がしきい値をまたいで低下したときにおける目標トルクの増加が無く、アクセル戻し時にドライバが一瞬加速感を覚えるようなことを避けることができる。

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。

１０ 車両、１２ エンジン、１４ トルクコンバータ、１６ 自動変速機、１８ 出力軸、２４ 吸気管、２６ 排気管、２８ スロットルアクチュエータ、３０ 電子スロットル弁、３２，３４，３６ 回転センサ、４０ シフトレバー、４２ シフトポジションセンサ、４４ アクセルペダル、４６ アクセルポジションセンサ、４８ スロットルポジションセンサ、５２ 燃料噴射弁、８０ 制御装置、８２ エンジン制御部、８４ 変速制御部、８８ 目標トルク決定部、１０２ アイドルトルク算出部、１０４ なまし処理部、１０６ 基準トルク決定部、１０８ ドライバ要求トルク算出部、１０８ 要求トルク算出部、１１０ 加算処理部、１１２ 最大値選択部。

Claims (1)

1. 車両のエンジンに対する要求トルク指令値を出力する制御装置であって、
   前記エンジンをアイドル状態にするためのアイドルトルク指令値を出力するアイドルトルク算出部と、
   前記アイドルトルク指令値の変化を緩やかにするなまし処理を行なうなまし処理部と、
   アクセル開度に基づいてドライバ要求トルク指令値を算出する要求トルク算出部と、
   前記アイドルトルク指令値と前記なまし処理部の出力とに基づいて基準トルク指令値を出力する基準トルク決定部と、
   前記要求トルク指令値を算出するために、前記ドライバ要求トルク指令値に前記基準トルク指令値を加算する加算部とを備え、
   前記基準トルク決定部は、前記アイドルトルク指令値が前記なまし処理部の出力よりも大きい場合には、前記アクセル開度がゼロになるまで前記なまし処理部の出力を前記基準トルク指令値とする、車両の制御装置。

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