JP2016113971A

JP2016113971A - 車両用駆動力制御装置

Info

Publication number: JP2016113971A
Application number: JP2014253726A
Authority: JP
Inventors: 稲川　智一; Tomokazu Inagawa; 智一稲川
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2014-12-16
Filing date: 2014-12-16
Publication date: 2016-06-23

Abstract

【課題】ヒステリシスによって、角度センサによる制御ができない場合であっても、アクセルペダル操作に応じて駆動力制御を可能にする。【解決手段】アクセルペダルと、その回転角度を検出する角度センサと、アクセルペダルが踏み込まれた場合に踏み込み荷重が第１所定値以上になるまで前記回転角度が変化せずかつアクセルペダルが踏み戻される場合に踏み込み荷重が第１所定値より小さい第２所定値で前記回転角度が変化するヒステリシス特性を生じさせるヒステリシス付与機構部と、踏み込み荷重を検出する荷重センサと、角度センサおよび荷重センサの出力に基づいてスロットル開度を算出する演算器とを備え、演算器は、角度センサの出力に変化があったときに角度センサの出力に基づいてスロットル開度を算出（ステップＳ３）し、荷重センサの出力のみの変化があったときに荷重センサの出力に基づいてスロットル開度を算出Ｒ２（ステップＳ４）する。【選択図】図４

Description

この発明は、アクセル操作に伴ってスロットル開度信号を出力するように構成された車両用の駆動力制御装置に関する。

従来、スロットル開度を電気的に制御するように構成された車両が知られており、例えば特許文献１には、アクセルペダル踏み込み量を回転角センサによって検出し、この検出値に基づいてスロットルバルブの開度を制御するように構成された装置が記載されている。この特許文献１に記載された装置は、アクセル開度を踏み増す際の踏力と、アクセル開度を減じる際の踏力とに差を生じさせるためのヒステリシス発生手段を備えている。

また、アクセルペダルの操作量として踏力を検出し、その検出値に基づいてスロットル開度を制御するように構成された装置が特許文献２に記載されている。この特許文献２に記載された装置は、アクセルペダルに復帰力を付与する復帰力付与手段により生じる復帰力を直接検出し、その検出値をアクセル開度に置き換えてスロットル開度を制御するように構成されている。なお、特許文献３および４には、アクセルペダルが回動してスプリングが伸縮した場合にそのスプリングを介して踏力を検出し、その踏力に基づいてスロットル開度を制御するように構成された装置が記載されている。

特開２０１３−２１２７５９号公報特開２００７−２５３８２４号公報特開２００６−７６４３４号公報特開２００６−７６４３５号公報

特許文献１に記載されているように、アクセル開度に基づいてスロットル開度を制御する装置では、アクセルペダルを踏み増す際の開度増大量が、検出信号が出力されないヒステリシス範囲に入っている間はスロットル開度が増大することがなく、エンジン出力が変化しない。このような事情は、特許文献２ないし４に記載されたいずれの発明でも同様である。すなわち、特許文献２ないし４に記載された各装置では、アクセルペダルが回動して復帰力付与手段の復帰力が変化することにより検出値が得られるのであるから、アクセル開度が変化しない範囲では、検出値を得ることができない。

この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであって、アクセル開度の変化量がいわゆるヒステリシス範囲に入っている場合であってもスロットル開度の制御信号を得て、駆動力要求に即した制御を行うことができる装置を提供することを目的とするものである。

この発明は、上記の目的を達成するために、踏み込み操作および踏み戻し操作されるアクセルペダルと、前記アクセルペダルの回転角度を検出する角度センサと、前記アクセルペダルが踏み込まれた場合に踏み込み荷重が第１所定値以上になるまで前記回転角度が変化せずかつ前記アクセルペダルが踏み戻される場合に前記踏み込み荷重が前記第１所定値より小さい第２所定値で前記回転角度が変化するヒステリシス特性を生じさせるヒステリシス付与機構部と、前記踏み込み荷重を検出する荷重センサと、前記角度センサおよび荷重センサの出力に基づいてスロットル開度を算出する演算器とを備えた車両用駆動力制御装置であって、前記演算器は、前記角度センサの出力に変化があったときにこの角度センサの出力に基づいてスロットル開度を算出し、前記荷重センサの出力のみの変化があったときにこの荷重センサの出力に基づいてスロットル開度を算出するように構成されていることを特徴とするものである。

この発明によれば、駆動力を細かく制御するなどのために踏み込み荷重が小さい場合、踏み込み荷重が前記第１所定値より小さいことにより、アクセルペダルの回転角度の検出値が発生しない。これに対して、荷重センサは踏み込み荷重を検出しているので、その検出値に基づいてスロットル開度が算出されてスロットル開度が制御される。すなわち、細かいアクセル操作がスロットル開度の制御に反映され、意図した駆動力の制御が可能になる。

この発明で対象とする車両におけるアクセルペダルに関する機構を示す模式図である。そのヒステリシス付与機構によるヒステリシス特性の一例を示す図である。ヒステリシス荷重およびスロットル開度の関係を示す線図である。この発明の実施例１による制御例を説明するためのフローチャートである。実施例１によるヒステリシス荷重およびペダル開度ならびにスロットル開度の変化を示すタイムチャートである。この発明の実施例２を説明するための、ヒステリシス荷重およびペダル開度ならびにスロットル開度の変化を示すタイムチャートである。この発明の実施例３を説明するための、ヒステリシス荷重およびペダル開度ならびにスロットル開度の変化を示すタイムチャートである。この発明の実施例４を説明するための、ヒステリシス荷重およびペダル開度ならびにスロットル開度の変化を示すタイムチャートである。

この発明を具体例に基づいて説明する。

この発明の実施例で対象とする車両は、駆動力を変化させるためのアクセルペダル１を備えており、アクセルペダル１は従来知られているものと同様に、車室内に所定の回転軸２を中心に回動するように軸支されている。図１にその例を模式的に示してあり、前記回転軸２から斜め下方に延びているアーム３と、その下側の部分に形成された踏面４とを備えている。また、アクセルペダル１は、踏み込み量が「０」の原点位置に復帰させるためのリターンスプリング５によって図１の反時計方向のトルクを受けている。したがって、アクセルペダル１は、リターンスプリング５の弾性力に打ち勝つ踏み込み荷重が踏面４に加えられることにより回転軸２を中心にして回動するように構成されている。

このようなアクセルペダル１の回動角度を検出する角度センサ６が設けられている。この角度センサ６は、回転軸２と同軸に設けられていてもよく、あるいは回転軸２から離れた箇所に設けられていてもよく、アクセルペダル１の上記の原点位置からの回転角度に応じた信号を出力するように構成されている。

さらに、ヒステリシス付与機構７が設けられている。ヒステリシス付与機構７は、アクセル操作力に対して摩擦による抵抗力を作用させるなどの従来知られている構造のものであってよく、前記アクセルペダル１を踏み増した場合には踏み込み荷重が第１の所定値以上になるまでは回転角度が増大することがなく、また反対にアクセルペダル１を踏み戻す場合には前記第１の所定値より小さい第２の所定値でも前記回転角度が変化するヒステリシス特性を生じさせるように構成されている。その特性の一例を図２に模式的に示してある。このヒステリシス付与機構７にはヒステリシス荷重を検出する荷重センサ８が設けられている。荷重センサ８は、静電容量の変化に応じて検出信号を出力するセンサであってよい。

上記の角度センサ６および荷重センサ８は、演算器９に接続されている。演算器９は、メモリ（ＲＯＭから構成することが好ましい）を含むＣＰＵまたはマイクロプロセッサから構成でき、角度センサ６の出力に変化があったときに角度センサ６の出力に基づきスロットル開度を演算してスロットル開度信号１０を制御信号として出力し、また荷重センサ８の出力のみの変化があったときにこの荷重センサ８の出力に基づきスロットル開度を演算してスロットル開度信号１０を制御信号として出力し、さらにいずれのセンサ６，８の出力に変化がないときには、そのときのスロットル開度を維持する制御信号を出力するようになっている。なお、スロットル開度信号１０によって電子スロットルバルブ（図示せず）が制御されてスロットル開度が変化し、また油圧装置（図示せず）におけるライン圧が制御される。なお、荷重センサ８で検出されるヒステリシス荷重変化量とスロットル開度との関係が線形になるように構成することが好ましく、その一例を図３に線図で示してある。

演算器９によって実行される制御の一例を図４に示してある。ステップＳ１にて角度センサ６の出力の値に変化があったかどうかが判断され、判断結果がＹＥＳであれば、プログラムシーケンスは、ステップＳ３に進む。ステップＳ１での判断結果がＮＯであれば、プログラムシーケンスは、ステップＳ２に進む。

ステップＳ３では、角度センサ６の出力に基づいてスロットル開度を算出し、プログラムシーケンスはリターンする。

ステップＳ２では、荷重センサ８の出力の変化があったかどうかが判断される。判断結果がＹＥＳであれば、プログラムシーケンスは、ステップＳ４に進み、荷重センサ８の出力に基づいてスロットル開度を算出し、リターンする。一方、ステップＳ２の判断結果がＮＯであれば、プログラムシーケンスは、ステップＳ５に進み、現在の（その時点の）スロットル開度を維持し、その後リターンする。

図５には、実施例１の制御によるスロットル開度の変化と従来の制御によるスロットル開度の変化（図５では点線で示される）とがタイムチャートで示されている。図５に示すように、この発明例においては、踏面４の部分だけが変位する程度の微小な荷重変化を荷重センサ８で検出してスロットル開度を制御するから、ドライバがきめ細かい操作を望むときには、所望する通りの高速応答性の駆動力制御が可能であり、またアクセルペダル１の回転角度が比較的大きい通常の操作時には、ペダル角度に応答する従来通りのスロットル開度制御も可能である。

次に図６を参照して実施例２について説明する。図１〜４に示された実施例１における構成およびプログラムと同一である部分に関しては、説明を省略する。図６のタイムチャートで示す制御例は、スロットル開度を荷重センサ８の出力に基づいて制御している状態から角度センサ６の出力に基づいて制御する状態に変化する際の駆動トルクの変化を抑制するように構成した例である。すなわち、角度センサ６の検出信号に基づいてスロットル開度の制御を開始する時点では、荷重センサ８の検出信号に基づいた制御が既に実行され、スロットル開度がある程度増大している。これに対して角度センサ６の検出信号は、「０」もしくはそれに近い信号になっているから、荷重センサ８によるスロットル開度と角度センサ６によるスロットル開度とに大きい偏差が生じる。そこで、図６に示す制御例では、荷重センサ８の出力に基づくスロットル開度の演算（ステップＳ３）から角度センサ６の出力に基づくスロットル開度の演算（ステップＳ４）に移行する場合、図６に実線で示してあるようにスロットル開度を徐変させる。この徐変方法は、例えば、ヒステリシス荷重に基づいて決定されるスロットル開度がアクセル角度に基づいて決定されるスロットル開度よりも大きいときにおけるスロットル開度の変化勾配を予め定めた勾配に規制することにより実行してもよい。また、その徐変の期間は、予め定めた勾配で変化させたスロットル開度の値と、角度センサ６の出力信号に基づいて求められたスロットル開度の値とが一致もしくはほぼ一致するまでの期間とすることができる。

次に図７を参照して実施例３について説明する。図１〜４に示された実施例１における構成およびプログラムと同一である部分に関しては、説明を省略する。スロットル開度を荷重センサ８の出力に基づいて制御している状態から角度センサ６の出力に基づいて制御する状態に変化する場合、上記の実施例１では駆動トルクが大きく変化し、また実施例２では駆動トルクが徐変する。これに対して実施例３は、荷重センサ８の検出信号に基づいて設定されたスロットル開度を維持するように構成されている。このような、スロットル開度制御により、図７の「スロットル開度」の項の平坦部分に示されるようなスロットル開度変化が得られるので、運転者の加速意図に反して加速力が不十分になるなどの事態が防止される。

次に図８を参照して実施例４について説明する。図１〜４に示された実施例１における構成およびプログラムと同一である部分に関しては、説明を省略する。実施例４は、上記の実施例３を更に改良した例であり、スロットル開度の維持を車両の状況に応じて変更するように構成した例である。具体的には、実施例４は、荷重センサ８の出力に基づくスロットル開度の演算（ステップＳ３）から角度センサ６の出力に基づくスロットル開度の演算（ステップＳ４）に移行する際に、アクセルペダル１の踏み込み直後にアクセルペダル１が解放された時（ペダル角度が増加直後に減少した時）またはその反対にアクセルペダル１の解放直後に踏み込まれた時（ペダル角度が減少した直後増加した時）には、スロットル開度を角度センサ６に基づいて定まる開度に急速に変化させるように構成されている。図８には、スロットル開度を急速に低下させる例を示してある。

このような、スロットル開度制御により、図８に示されるようなスロットル開度の変化が得られ、ドライバの加速から減速または減速から加速への意図を駆動力制御に反映させることができる。

なお、この発明は、上述した各実施例に限定されないのであって、ドライバの運転嗜好の分析、運転履歴および運転モードスイッチの選択により、ドライバがいわゆるスポーティーな走行を望むと判断されたときに、実施例１のスロットル開度制御を実行することとしてもよい。また、この発明は、特許請求に記載された発明の要旨の範囲内で種々の変更が可能である。

１…アクセルペダル、２…回転軸、３…アーム、４…踏面、５…リターンスプリング、６…角度センサ、７…ヒステリシス付与機構、８…荷重センサ、９…演算器、１０…スロットル開度信号。

Claims

踏み込み操作および踏み戻し操作されるアクセルペダルと、前記アクセルペダルの回転角度を検出する角度センサと、前記アクセルペダルが踏み込まれた場合に踏み込み荷重が第１所定値以上になるまで前記回転角度が変化せずかつ前記アクセルペダルが踏み戻される場合に前記踏み込み荷重が前記第１所定値より小さい第２所定値で前記回転角度が変化するヒステリシス特性を生じさせるヒステリシス付与機構部と、前記踏み込み荷重を検出する荷重センサと、前記角度センサおよび荷重センサの出力に基づいてスロットル開度を算出する演算器とを備えた車両用駆動力制御装置であって、
前記演算器は、前記角度センサの出力に変化があったときにこの角度センサの出力に基づいてスロットル開度を算出し、前記荷重センサの出力のみの変化があったときにこの荷重センサの出力に基づいてスロットル開度を算出するように構成されていることを特徴とする車両用駆動力制御装置。