JP2016132418A - 車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】無段変速機を搭載した車両に対して、加速走行時に運転者へ良好な加速感を与えることができる車両の制御装置を提供すること。
【解決手段】エンジンおよび無段変速機を搭載した車両の制御装置であって、車速およびアクセル開度に基づいてエンジン回転数および前記無段変速機の変速比を制御する車両の制御装置において、前記アクセル開度が所定値以上となる加速走行時に、前記エンジン回転数を所定の上昇勾配で上昇させる第１制御と、前記エンジン回転数が上限回転数に到達した場合に前記無段変速機をアップシフトさせて前記エンジン回転数を低下させる第２制御とを繰り返し実行するとともに、前記第１制御を実行する場合に、これから実行する前記第１制御の開始時点における前記エンジン回転数、前記アクセル開度、前記車速、および、加速度の少なくとも１つに基づいて、前記上昇勾配を決定する。
【選択図】図２

Description

この発明は、エンジンおよび無段変速機を搭載した車両の駆動力を制御する装置に関し、特に、加速要求があった場合のエンジン回転数および無段変速機の変速比を制御する車両の制御装置に関するものである。

特許文献１には、エンジン回転数を制御して、運転者の加速要求があった場合の加速感を良好にすることを目的とした車両の駆動力制御装置に関する発明が記載されている。この特許文献１に記載された制御装置では、加速要求があった場合、エンジン回転数が加速要求の要求量に基づくエンジン回転数閾値に到達するまでは、エンジン回転数を目標回転数に追従させるフィードバック制御が実行される。エンジン回転数が閾値を超えた後は、上記のフィードバック制御が中止されて、予め設定された所定の勾配でエンジン回転数を増大させる制御が実行される。その後、アクセルが戻されると、上記のエンジン回転数を増大させる制御が終了される。

なお、特許文献２には、加速フィーリングの向上を図ることを目的とした無段変速機の変速制御装置に関する発明が記載されている。この特許文献２に記載された制御装置は、運転者の加速要求の大きさに応じて、通常変速モードと疑似有段アップシフトモードとのいずれかのモードを選択し、選択されたモードに基づいて無段変速機の変速比を制御するように構成されている。そして、疑似有段アップシフトモードを選択して変速比を制御する場合に、加速要求が小さいほど低いエンジン回転数でアップシフトを行うように、また、現在のエンジン回転数がアップシフト判定回転数に到達したときにアップシフトを行うように構成されている。

また、特許文献３には、運転者に与える加速感を向上させることを目的とした無段変速機の変速制御装置に関する発明が記載されている。この特許文献３に記載された制御装置は、車両の運転状態に基づいて、無段変速機の変速比の変化を抑制する第１変速制御と、無段変速機の変速比を所定の変速比へアップシフトさせる第２変速制御とを実行するように構成されている。そして、第１変速制御において変速比の変化を抑制させた後に第２変速制御を行う場合に、その第２変速制御を実行する前に変速比をＬｏｗ側へ変速させるように構成されている。

また、特許文献４には、アップシフトの際に目標エンジン回転数が低下する場合に駆動力が低下することを抑制し、運転性能を向上させることを目的とした車両の制御装置に関する発明が記載されている。この特許文献４に記載された制御装置は、運転状態に基づいて目標駆動力を設定し、その目標駆動力を実現するように無段変速機の目標変速比を設定するとともに、目標駆動力を実現するようにエンジンの目標トルクを設定するように構成されている。そして、無段変速機変速機でアップシフトする場合には、ステップ的に低減した目標駆動力を設定するように構成されている。

そして、特許文献５には、運転者の加速フィーリングを向上させるとともに、車両パワーを円滑に推移させることを目的としたハイブリッド車両の制御装置に関する発明が記載されている。この特許文献５に記載された制御装置は、エンジンおよびモータを駆動源とし、モータと駆動輪との間に配置された無段変速機を備えたハイブリッド車両を制御対象にしている。そして、モータおよびそのモータに給電するバッテリの状態からモータアシスト可能なアシストパワー量を演算し、無段変速機の変速比をダウンシフト方向に変速する場合に、その変速比をアップシフト方向に間欠的に変速し、かつ、アップシフト方向への変速に伴って生じるエンジンパワー減少量を前記アシストパワー量以下にするように構成されている。

特開２０１４−１１１３９７号公報 特開２０１０−７７４９号公報 特開２０１３−１９４８１０号公報 国際公開第２０１４／０４５６９８号 特開２０１０−２０２１１５号公報

上記の特許文献１に記載された制御装置では、予め設定された勾配でエンジン回転数が増大されるが、エンジン回転数の上限が設定されていないので、エンジン回転数が過剰に上昇してしまう可能性がある。これを防ぐためには、エンジン回転数が過剰に上昇していて、アクセルが踏み込まれた状態が継続している場合に、アップシフトを実行することにより、エンジン回転数の過剰な上昇を抑制することができる。ただし、その場合は、アップシフトを実行した後のエンジン回転数の上昇勾配をどのようにするか検討の余地がある。

例えば、従来の無段変速機を搭載した車両においては、加速感を向上させるために車速の上昇に対して、すなわち加速走行時の加速度に対して、エンジン回転数をリニアに上昇させる制御を実行するものがある。一般的には、図４に示すように、車両は、アクセル開度が一定で加速走行している状態では、加速初期から終盤にかけて加速度が徐々に低下する。そのため、上記のように加速度に対してエンジン回転数をリニアに上昇させる従来の制御では、加速度が低下するのに伴い、エンジン回転数の上昇勾配も徐々に低下してしまう。その結果、加速走行時の経過時間に対してリニアなエンジン回転数の上昇が実現できず、加速感が低下してしまう。

なお、この場合の加速感とは、加速走行時に運転者が感じ得るものである。そのような加速感には、従来、加速度およびエンジン回転数が大きく寄与することが分かっている。そのうちのエンジン回転数の中でも、アクセル踏み込み時のエンジン回転数の増加量およびエンジン回転数の上昇勾配の寄与率が高い。

この発明は上記の技術的課題に着目して考え出されたものであり、無段変速機を搭載した車両を対象にして、加速走行時に運転者へ良好な加速感を与えることができる車両の制御装置を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、この発明は、エンジンが出力する動力を変速して駆動輪に伝達する無段変速機を搭載した車両の制御装置であって、車速およびアクセル開度に基づいてエンジン回転数および前記無段変速機の変速比を制御する車両の制御装置において、前記エンジン回転数および前記変速比をそれぞれ制御するコントローラを備え、前記コントローラは、前記アクセル開度が所定値以上となる加速走行時に、前記エンジン回転数を所定の上昇勾配で上昇させる第１制御と、前記エンジン回転数が上限回転数に到達した場合に前記無段変速機をアップシフトさせて前記エンジン回転数を低下させる第２制御とを繰り返し実行するとともに、前記第１制御を実行する場合に、これから実行する前記第１制御の開始時点における前記エンジン回転数、前記アクセル開度、前記車速、および、加速度の少なくとも１つに基づいて、前記上昇勾配を決定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、無段変速機を搭載した車両の加速走行時に、所定の上昇勾配でエンジン回転数を上昇させる第１制御と、エンジン回転数が上限回転数に到達した場合に無段変速機をアップシフトさせる第２制御とが、交互に実行される。そして、第１制御によってエンジン回転数を上昇させる際には、その第１制御の開始時に、その時点の車両の状態に応じて、その都度、エンジン回転数の上昇勾配が設定される。そのため、加速走行時に運転者へ良好な加速感を与えることができる。

この発明で制御の対象とする車両の構成および制御系統の一例を示す図である。 この発明の制御装置による加速走行時のエンジン回転数制御および変速制御の一例を説明するためのフローチャートである。 図２のフローチャートで示す制御を実行した場合のエンジン回転数、加速度、車速、およびアクセル開度の変化を説明するためのタイムチャートである。 従来の制御を実行した場合の加速走行時のエンジン回転数および加速度の変化を説明するためのタイムチャートである。

つぎに、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。この発明を適用することのできる車両は、エンジンが出力する動力を変速して駆動輪に伝達することが可能な無段変速機を搭載した車両である。この発明における無段変速機は、例えばベルト式無段変速機やトロイダル式無段変速機のように、変速比を連続的に変化させることが可能な変速機である。また、エンジンおよびモータが出力する動力を合成・分割する動力分割機構を備えたハイブリッド車両にもこの発明を適用することができる。すなわち、そのようなハイブリッド車両における動力分割機構は、いわゆる電気式無段変速機構として機能するため、そのような電気式無段変速機構もこの発明における無段変速機に含まれる。

この発明を適用することのできる車両の一例として、エンジンの出力側に無段変速機を搭載した車両の構成および制御系統を図１に示して説明する。この図１に示す車両Ｖｅは、左右の前輪１、および左右の後輪２を有している。この図１に示す例では、車両Ｖｅは、エンジン（ＥＮＧ）３が出力する動力を無段変速機（ＣＶＴ）４を介して前輪１に伝達して前輪１を駆動する前輪駆動車として構成されている。なお、この発明を適用することのできる車両Ｖｅは、エンジン３が出力する動力を無段変速機４を介して後輪２に伝達して後輪２を駆動する後輪駆動車であってもよい。あるいは、エンジン３が出力する動力を無段変速機４を介して前輪１および後輪２にそれぞれ伝達し、それら前輪１および後輪２を駆動する四輪駆動車であってもよい。

エンジン３には、例えば電子制御式のスロットルバルブあるいは電子制御式の燃料噴射装置が備えられている。したがって、それら電子制御式のスロットルバルブあるいは電子制御式の燃料噴射装置の動作を電気的に制御することにより、エンジン３の出力を自動制御することができるように構成されている。

エンジン３の出力側に、エンジン３の出力トルクを変速して駆動輪側へ伝達する無段変速機４が設けられている。無段変速機４としては、例えば、ベルト式やトロイダル式の無段変速機などが用いられる。あるいは、前述したようなハイブリッド車両における電気式無段変速機構であってもよい。いずれの場合であっても、無段変速機４は、その変速動作を実行するための作動機構を電気的に制御することにより、無段変速機４で設定する変速比を自動制御することができるように構成されている。この実施例では、自動変速機４としてベルト式の無段変速機を用いた例を説明する。

エンジン３の出力および無段変速機４の変速動作を制御するためのコントローラ（ＥＣＵ）５が備えられている。コントローラ５は、例えばマイクロコンピュータを主体にして構成される電子制御装置である。このコントローラ５にエンジン３が電気的に接続されている。また、コントローラ５に油圧制御装置（図示せず）を介して無段変速機４が電気的に接続されている。

上記のコントローラ５には、車両Ｖｅ各部の各種センサ類からの検出信号や各種車載装置からの情報信号などが入力されるように構成されている。例えば、アクセル開度を検出するアクセルセンサ６、エンジン３の回転数を検出するエンジン回転数センサ７、および、車速を検出するために各車輪１，２の回転速度をそれぞれ検出する車輪速センサ８などからの検出信号がコントローラ５に入力されるように構成されている。

上記のような無段変速機４を搭載した車両Ｖｅでは、前述したように、加速走行時に、車速の上昇とエンジン回転数の上昇とが調和しない場合があることから、運転者に加速感がよくない印象を与えてしまう可能性がある。そこで、この発明の車両の制御装置では、無段変速機を搭載した車両に対して、加速走行時に、運転者へ良好な加速感を与えることができるようにするために、以下に示す制御を実行するように構成されている。

図２は、この発明の車両の制御装置により実行される制御の一例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で示されるルーチンは、所定の短時間毎に繰り返し実行される。図２のフローチャートにおいて、先ず、加速シーンの判定が行われる。すなわち、現在の車両Ｖｅの走行状態が、加速シーンであるか否かが判断される（ステップＳ１）。具体的には、アクセル開度が所定値以上である場合に、車両Ｖｅの走行状態が加速シーンであると判断される。

現在の車両Ｖｅの走行状態が加速シーンでないことにより、このステップＳ１で否定的に判断された場合は、以降の制御を実行することなく、このルーチンを一旦終了する。これに対して、現在の車両Ｖｅの走行状態が加速シーンであることにより、ステップＳ１で肯定的に判断された場合には、ステップＳ２へ進む。

ステップＳ２では、エンジン回転数（ＮＥ）上昇制御（すなわち、この 発明における第１制御）の終了判定が行われる。すなわち、現在のエンジン回転数Ｎｅが、上限エンジン回転数Ｎｅmaxに到達したか否かが判断される。具体的には、現在のエンジン回転数Ｎｅが上限エンジン回転数Ｎｅmaxよりも小さいか否かが判断される。現在のエンジン回転数Ｎｅが上限エンジン回転数Ｎｅmax以上になった場合に、エンジン回転数上昇制御の終了が判定される。

未だ、現在のエンジン回転数Ｎｅが上限エンジン回転数Ｎｅmaxに到達していないことにより、このステップＳ２で肯定的に判断された場合は、ステップＳ３へ進む。

ステップＳ３では、エンジン回転数上昇制御における開始時点の判定が行われる。すなわち、現在の車両Ｖｅの走行状態が、エンジン回転数Ｎｅの上昇を開始する上昇制御開始時点であるか否かが判断される。具体的には、次の（Ａ）および（Ｂ）に示す２つの判定条件のうちのいずれかが成立した場合に、エンジン回転数上昇制御の開始時点であると判定される。
（Ａ）ダウンシフト完了時；前回のＮｅ＜Ｎｅdwn かつ 現在のＮｅ≧Ｎｅdwn
（Ｂ）アップシフト完了時；前回のＮｅ＞Ｎｅup かつ 現在のＮｅ≦Ｎｅup
上記のＮｅdwnはダウンシフト時の目標エンジン回転数、Ｎｅupはアップシフト時の目標エンジン回転数である。

上記の（Ａ）もしくは（Ｂ）のいずれかが成立することにより、現在の車両Ｖｅの走行状態がエンジン回転数上昇制御の開始時点であると判定され、このステップＳ３で肯定的に判断された場合は、ステップＳ４へ進む。

ステップＳ４では、これから開始する（ｉ回目の）エンジン回転数上昇制御におけるエンジン回転数上昇勾配ｄＮｅ_iが求められる。具体的には、この制御におけるエンジン回転数上昇勾配ｄＮｅ_iは、
ｄＮｅ_i＝Ｃ1_i×Ｇxp＋Ｃ2_i×Ｎｅ＋Ｃ3_i×Ｖ＋Ｃ4_i×Ｐap＋Ｃ5_i ・・・・(1)
として算出される。上記の計算式(1)において、Ｇxpは車両Ｖｅの加速度、Ｖは車速、Ｐapはアクセル開度、ｉはエンジン回転数上昇回数カウンタ値、Ｃ1_i，Ｃ2_i，Ｃ3_i，Ｃ4_i，Ｃ5_iはそれぞれ定数である。

これに対して、上記の（Ａ）および（Ｂ）のいずれも成立せず、現在の車両Ｖｅの走行状態がエンジン回転数上昇制御の開始時点ではないと判定され、上述のステップＳ３で否定的に判断された場合には、ステップＳ５へ進む。

ステップＳ５では、エンジン回転数上昇勾配ｄＮｅ_iが前回値に保持される。すなわち、
ｄＮｅ_i＝ｄＮｅ_i-1 ・・・・・・・・・(2)
として、エンジン回転数上昇勾配ｄＮｅ_iが設定される。

上記のステップＳ４でエンジン回転数上昇勾配ｄＮｅ_iが求められると、もしくは、上記のステップＳ５でエンジン回転数上昇勾配ｄＮｅ_iが前回値ｄＮｅ_i-1に保持されると、ステップＳ６へ進む。

ステップＳ６では、これから開始する（ｉ回目の）エンジン回転数上昇制御におけるエンジン回転数指令値Ｎｅcmd_iが求められる。具体的には、エンジン回転数指令値Ｎｅcmd_iは、
Ｎｅcmd_i＝Ｎｅcmd_i-1＋ｄＮｅ_i×ｐ ・・・・・・・・・(3)
として算出される。上記の計算式(3)において、Ｎｅcmd_i-1は前回のエンジン回転数指令値、ｐはコントローラ５のＥＣＵの演算周期である。

続いて、ステップＳ７では、上記のようにしてステップＳ６で算出されたエンジン回転数指令値Ｎｅcmd_iに基づいて無段変速機４の変速比が決定され、変速比制御が実行される。このステップＳ７でエンジン回転数上昇制御における無段変速機４の変速比制御が実行されると、その後、このルーチンを一旦終了する。

一方、現在のエンジン回転数ＮＥが上限エンジン回転数Ｎｅmaxに到達したことにより、前述のステップＳ２で否定的に判断された場合には、ステップＳ８に進む。

ステップＳ８では、無段変速機４のアップシフト制御（すなわち、この発明における第２制御）が実行される。この場合は、上記のようなエンジン回転数上昇制御によって、エンジン回転数Ｎｅが上限エンジン回転数Ｎｅmaxに到達したことにより、無段変速機４のアップシフト制御が実行されて、エンジン回転数Ｎｅが低下させられる。このステップＳ８で無段変速機４をアップシフトさせる変速比制御が実行されると、その後、このルーチンを一旦終了する。

上記の図２のフローチャートに示すようなこの発明における制御を実行した場合のエンジン回転数Ｎｅ、車速Ｖ、および加速度Ｇxpなどの変化を、図３のタイムチャートに示してある。時刻Ｔ1で、アクセルペダルが踏み込まれてアクセル開度が大きく増大したことにより、車両Ｖｅの走行状態が加速シーンであると判定される。

時刻Ｔ2で、エンジン回転数Ｎｅがダウンシフト目標値Ｎep₁に到達したことにより、１回目のエンジン回転数上昇であると判定される。そして、時刻Ｔ2におけるエンジン回転数Ｎｅ₁、加速度Ｇxp₁、車速Ｖ₁、アクセル開度Ｐap₁を用い、前述の式(1)に従って、
ｄＮｅ₁＝Ｃ1_１×Ｇxp₁＋Ｃ2_１×Ｎep_１＋Ｃ3_１×Ｖ_１＋Ｃ4_１×Ｐap_１＋Ｃ5_１
として、この１回目のエンジン回転数上昇制御におけるエンジン回転数上昇勾配ｄＮｅ₁が求められる。なお、Ｃ1_１，Ｃ2_１，Ｃ3_１，Ｃ4_１，Ｃ5_１はそれぞれ定数である。

時刻Ｔ2から時刻Ｔ3までの間は、上記のようにして算出されたエンジン回転数上昇勾配ｄＮｅ₁が保持されて、エンジン回転数Ｎｅが上昇させられる。すなわち、エンジン回転数上昇勾配ｄＮｅ₁の下で、エンジン回転数上昇制御が実行される。

上記のようにエンジン回転数上昇制御が実行されることによってエンジン回転数Ｎｅが上昇し、時刻Ｔ3でエンジン回転数Ｎｅが上限エンジン回転数Ｎｅmaxに到達すると、上記の１回目のエンジン回転数上昇制御が終了させられる。それとともに、上限エンジン回転数Ｎｅmaxに到達したエンジン回転数Ｎｅを低下させるアップシフト制御が開始される。

アップシフト制御は、上記の時刻Ｔ3から、エンジン回転数Ｎｅがアップシフト目標値Ｎep_２に到達する時刻Ｔ4までの間で実行される。時刻Ｔ4で、エンジン回転数Ｎｅがアップシフト目標値Ｎep_２に到達したことにより、２回目のエンジン回転数上昇であると判定される。そして、時刻Ｔ2におけるエンジン回転数Ｎｅ_２、加速度Ｇxp_２、車速Ｖ_２、アクセル開度Ｐap_２を用い、前述の式(1)に従って、
ｄＮｅ_２＝Ｃ1_２×Ｇxp_２＋Ｃ2_２×Ｎep_２＋Ｃ3_２×Ｖ_２＋Ｃ4_２×Ｐap_２＋Ｃ5_２
として、この２回目のエンジン回転数上昇制御におけるエンジン回転数上昇勾配ｄＮｅ_２が求められる。なお、Ｃ1_２，Ｃ2_２，Ｃ3_２，Ｃ4_２，Ｃ5_２はそれぞれ定数である。

時刻Ｔ4から時刻Ｔ5までの間、すなわち、次にエンジン回転数Ｎｅが上限エンジン回転数Ｎｅmaxに到達するまでの間は、上記のようにして算出されたエンジン回転数上昇勾配ｄＮｅ_２が保持されて、エンジン回転数Ｎｅが上昇させられる。すなわち、エンジン回転数上昇勾配ｄＮｅ_２の下で、エンジン回転数上昇制御が実行される。

時刻Ｔ5から時刻Ｔ6までの間も同様にして、アップシフト制御、および、３回目のエンジン回転数上昇制御が実行される。そして、時刻Ｔ6で、アクセル開度が戻されたことにより、車両Ｖｅの走行状態が加速シーンではなくなったため、この発明における制御が終了される。

この図３のタイムチャートにおいて破線で示すように、従来の制御では、加速走行時に、加速度が徐々に低下するのに伴い、エンジン回転数の上昇勾配も時間の経過と共に低下する。これに対して、この発明における制御では、エンジン回転数Ｎｅが上限エンジン回転数Ｎｅmaxに到達するまで、一定の上昇勾配でエンジン回転数Ｎｅが上昇する。そのため、加速走行時に、運転者へ良好な加速感を与えることができる。

１…前輪（駆動輪）、 ２…後輪、 ３…エンジン、 ４…無段変速機、 ５…コントローラ（ＥＣＵ）、 ６…アクセルセンサ、 ７…エンジン回転数センサ、 ８…車輪速センサ、 Ｖｅ…車両。

Claims (1)

1. エンジンが出力する動力を変速して駆動輪に伝達する無段変速機を搭載した車両の制御装置であって、車速およびアクセル開度に基づいてエンジン回転数および前記無段変速機の変速比を制御する車両の制御装置において、
   前記エンジン回転数および前記変速比をそれぞれ制御するコントローラを備え、
   前記コントローラは、
   前記アクセル開度が所定値以上となる加速走行時に、前記エンジン回転数を所定の上昇勾配で上昇させる第１制御と、前記エンジン回転数が上限回転数に到達した場合に前記無段変速機をアップシフトさせて前記エンジン回転数を低下させる第２制御とを繰り返し実行するとともに、
   前記第１制御を実行する場合に、これから実行する前記第１制御の開始時点における前記エンジン回転数、前記アクセル開度、前記車速、および、加速度の少なくとも１つに基づいて、前記上昇勾配を決定する
   ように構成されていることを特徴とする車両の制御装置。

Images