JP2018071395A - 駆動力制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】アクセルペダルの踏み込み操作時と戻し操作時とでのアクセルペダルの踏み込み量に対する駆動力の乖離を抑制することができる駆動力制御装置を提供する。【解決手段】運転者により踏み込まれるアクセルペダルの操作量をセンサにより検出し、センサにより検出された信号値に基づいて目標駆動力を定めるコントローラを備えた駆動力制御装置において、コントローラは、アクセルペダルの操作量を所定量まで増大させた場合におけるセンサにより検出される信号値と、アクセルペダルの操作量を前記所定量まで減少させた場合におけるセンサにより検出される信号値との差を求め、アクセルペダルの踏み込み量を増大させる踏み込み操作時に、センサにより検出された信号値に基づく駆動力に、上記差に基づく駆動力を加算して目標駆動力を定めるように構成されている（ステップＳ２）。【選択図】図６

Description

この発明は、アクセルペダルの操作量に応じて要求駆動力を定めるように構成された駆動力制御装置に関するものである。

特許文献１には、一方の端部にアクセルペダルが連結され、長手方向におけるいずれかの位置を中心として揺動するアクセルアームを備えたアクセル装置が記載されている。このアクセル装置は、アクセルペダルを踏み込むことにより揺動中心が回転するため、その回転角をセンサにより検出することでアクセルペダルの踏み込み量を検出するように構成されている。具体的には、アクセルアームの長手方向におけるいずれかの位置から車幅方向に向けて突出するとともに、先端に磁石が組み付けられたシャフトと、そのシャフトが回転することによる磁束線密度の変化に伴って起電力が生じるホール素子とによりセンサが構成されており、そのホール素子で生じる起電力に基づいてアクセルペダルの踏み込み量（アクセルアームの揺動角）を検出するように構成されている。なお、アクセルアームの他方の端部には、アクセルペダルを踏み込んだ際に圧縮されるリターンスプリングが設けられている。

特開２０１５−８９７３１号公報

特許文献１に記載されたアクセル装置は、ハウジングに嵌め合わされた軸受にシャフトが挿入されて回転可能に保持されるように構成されている。したがって、組み付け性を向上させるためなどを要因として、シャフトと軸受とには不可避的に隙間が空く可能性がある。このようにシャフトと軸受とに隙間が空いている場合には、アクセルペダルの踏み込み量を増大させる踏み込み操作時と、アクセルペダルの踏み込み量を減少させる戻し操作時とで、シャフトと軸受との隙間（ガタ）の詰まり方（詰まる方向）が相違することになる。したがって、踏み込み操作から戻し操作に切り替えるなどしてシャフトと軸受との隙間の詰まり方が変化している過程は、アクセルペダルの踏み込み量が変化するとしても、シャフトが回転しない。そのため、アクセルペダルの踏み込み量が同一であったとしても、踏み込み操作時と戻し操作時とでは、シャフトの回転角が相違し、センサにより検出される起電力の大きさが相違することになる。駆動力制御装置は、通常、センサにより検出された起電力の大きさに応じて要求駆動力を定めるように構成されているため、上記のように踏み込み操作時と戻し操作時とにおけるセンサの検出値（起電力の大きさ）が相違すると、出力される駆動力が相違することとなる。そのため、運転者がアクセルペダルの踏み込み量（絶対値）の調整による車速コントロールが困難になる可能性がある。

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り、アクセルペダルの踏み込み操作時と戻し操作時とでのアクセルペダルの踏み込み量に対する駆動力の乖離を抑制することができる駆動力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、運転者により踏み込まれるアクセルペダルの操作量をセンサにより検出し、前記センサにより検出された信号値に基づいて目標駆動力を定めるコントローラを備えた駆動力制御装置において、前記コントローラは、前記アクセルペダルの操作量を所定量まで増大させた場合における前記センサにより検出される信号値と、前記アクセルペダルの操作量を前記所定量まで減少させた場合における前記センサにより検出される信号値との差を求め、前記アクセルペダルの踏み込み量を増大させる踏み込み操作時に、前記センサにより検出された信号値に基づく駆動力に、前記差に基づく駆動力を加算して前記目標駆動力を定め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、アクセルペダルの操作量を所定量まで増大させた場合におけるセンサにより検出される信号値と、アクセルペダルの操作量を所定量まで減少させた場合におけるセンサにより検出される信号値との差を求め、アクセルペダルの踏み込み量を増大させる踏み込み操作時に、センサにより検出された信号値に基づく駆動力に、上記差に基づく駆動力を加算して目標駆動力を定めるように構成されている。すなわち、踏み込み操作時に定められる目標駆動力は、上記差に基づく駆動力の差分を補正して定められる。そのため、踏み込み操作時とアクセルペダルの操作量を減少させる戻し操作時とでのアクセルペダルの踏み込み量に対する駆動力の乖離を抑制することができる。

この発明で対象とすることができるアクセル装置を説明するための模式図である。 図１におけるII-II線に沿う断面図である。 円筒部とホール素子との相対的な回転角度と、磁気検出面を通る磁束線密度との関係を示すグラフである。 磁気検出面を通る磁束線密度とホール素子で生じる起電力（電圧）の大きさの関係を示すグラフである。 図１における矢視Ａを示す模式図である。 この発明の実施例における制御の一例を説明するためのフローチャートである。 アクセルペダルのストローク量と、センサの電圧との関係を示すグラフである。 センサの電圧に対する要求トルクを定めたマップの一例を示す図である。

この発明で対象とすることができるアクセル装置の一例を図１に示している。このアクセル装置１は、従来知られているアクセル装置と同様に構成することができ、運転者により踏み込まれるアクセルペダル２と、そのアクセルペダル２が一方の端部に取り付けられたアクセルアーム３と、アクセルアーム３の上端を覆うハウジング４とを備えている。

上記アクセルアーム３のうちのハウジング４に囲われた箇所には、図２に示すように車幅方向における一方側に突出した回転軸５と、車幅方向における他方側に突出した円筒軸６とが連結されている。また、ハウジング４には、上記回転軸５の端部が挿入される凹部７と、上記円筒軸６の中央に向けて突出した突起部８とが形成されている。そして、回転軸５をハウジング４の凹部７に相対回転可能に挿入するとともに、突起部８に円筒軸６を相対回転可能に嵌合させて、ハウジング４にアクセルアーム３が取り付けられる。なお、凹部７に嵌合されるとともに、回転軸５が挿入される軸受や、ハウジング４に嵌合されるとともに円筒軸６が挿入される軸受を設けていてもよい。

さらに、円筒軸６の内面には、それぞれ対向するように二つの磁石９，１０が取り付けられており、したがって、二つの磁石９，１０の間に磁場が形成されている。そして、突起部８のうちの磁場が形成されている箇所に、ホール素子１１が内蔵されている。このホール素子１１は、従来知られているものと同様に構成することができ、磁場内に配置し、ホール素子１１に所定の電流を流すことにより、そのホール素子１１における磁気検出面を通る磁束線密度に応じた起電力が生じるように構成されている。したがって、円筒軸６が回動することによりホール素子１１の磁気検出面を通る磁束線密度が変化するため、ホール素子１１で生じる起電力が変化する。

円筒軸６とホール素子１１との相対的な回転角度と、磁気検出面を通る磁束線密度との関係を図３に示しており、図３に示すように相対回転角が小さいほど、磁気検出面を通る磁束線密度が大きくなる関係となっている。また、磁気検出面を通る磁束線密度とホール素子１１で生じる起電力（電圧）の大きさの関係を図４に示しており、磁束線密度が大きくなるに連れてホール素子１１で生じる起電力が比例的に大きくなる。

したがって、上記のように円筒軸６に磁石９，１０を取り付け、ハウジング４の突起部８にホール素子１１を内蔵することにより、円筒軸６が回転すると、その回転角度に応じた起電力がホール素子１１で生じるため、その起電力の大きさに応じて円筒軸６の回転角度を検出することができる。すなわち、ホール素子１１で生じる起電力を検出することにより、アクセルアーム３の揺動角、言い換えれば、アクセルペダル２の踏み込み量を検出することができる。すなわち、磁石９，１０とホール素子１１とにより、アクセルペダル２の踏み込み量を検出するセンサ１２が構成されている。

上記ホール素子１１には、マイクロコンピュータを主体として構成された電子制御装置（以下、ＥＣＵと記す）１３が電気的に連結され、ホール素子１１で生じた起電力が信号としてＥＣＵ１３に入力される。このＥＣＵ１３は、この発明の実施例における「コントローラ」に相当するものであり、車両の駆動力を定める機能を少なくとも有しており、上記ホール素子１１で生じた起電力に基づく信号に加えて、図示しない車速センサなどの車両の各装置・各部材に取り付けられたセンサから信号が入力され、その入力された信号と予め記憶されているマップや演算式などとにより出力するべき駆動力を求め、図示しないエンジンやモータなどの駆動力源にその出力するべき駆動力の信号を出力するように構成されている。なお、以下の説明では、駆動力を、駆動トルクと示す場合がある。

また、上述したアクセル装置１は、運転者がアクセルペダル２を踏み込んでいない場合に、アクセルペダル２が最も運転者側に位置するように、またアクセルペダル２の踏み込み量に応じた反力を生じさせるように、アクセルアーム３の上方側の端部を押圧する図示しないリターンスプリングを備えている。

上述したアクセル装置１は、回転軸５や円筒軸６がハウジング４に組み付けられるように構成されているので、その組み付け性を向上させるために、図２に示すように回転軸５の外径は、凹部７の内径以下の大きさに形成され、同様に円筒軸（磁石を含む）６の内径は、突起部８の外径以上の大きさに形成されている。すなわち、回転軸５と凹部７との間に不可避的な隙間Ｌ１が空き、円筒軸６と突起部８との間にも不可避的な隙間Ｌ２が空く。したがって、運転者がアクセルペダル２を踏み込んでいない場合、あるいはアクセルペダル２の踏み込み量を減少させる戻し操作を行った場合には、リターンスプリングのバネ力により、回転軸５が所定の方向に付勢され、円筒軸６も同様に所定の方向に付勢されるため、回転軸５と凹部７とが接触し、または円筒軸６と突起部８とが接触し、その状態でアクセルアーム３が揺動することになる。ここに示す例では、上記のようにリターンスプリングのバネ力により回転軸５や円筒軸６が付勢された状態でのアクセルアーム３の姿勢を基準として、アクセルペダル２の踏み込み量を検出するように、センサ１２が構成されている。

一方、運転者がアクセルペダル２の踏み込み量を増大させる踏み込み操作をした場合には、回転軸５や円筒軸６に作用する荷重の向きが変化することにより、回転軸５が押圧される方向は、リターンスプリングのバネ力により回転軸５が付勢される方向と相違し、同様に円筒軸６が押圧される方向は、リターンスプリングのバネ力により円筒軸６が付勢される方向と相違する。したがって、リターンスプリングのバネ力により回転軸５や円筒軸６が付勢されている場合と比較して、踏み込み操作時における回転軸５や円筒軸６の回転軸線が傾斜し、または移動することになる。すなわち、踏み込み操作を開始した時点では、まず、回転軸５や円筒軸６の回転軸線が傾斜または移動するようにアクセルアーム３の姿勢が変化し、その後に、回転軸５や円筒軸６の回転軸線を中心としてアクセルアーム３が揺動することになる。その結果、アクセルペダル２の踏み込み量を所定量まで増大させるまでの間は、アクセルアーム３が回動することがないので、センサ１２によりその踏み込み量を検出することができない。言い換えれば、運転者により実際に操作されたアクセルペダル２の操作量と、センサ１２で検出されたアクセルペダル２の操作量とに差が生じることになる。なお、図５は、図１における矢視Ａを示す模式図であり、アクセルアーム３の傾き、アクセルペダル２の位置、磁石９，１０の傾きを示し、実線は、踏み込み操作時の状態を示し、破線は、リターンスプリングのバネ力により回転軸５や円筒軸６が付勢されている状態を示している。

そのため、この発明の実施形態における制御装置は、センサ１２の電圧に基づいて定められる駆動力が、アクセルペダル２の操作の仕方に応じて変化することを抑制するように構成されている。その制御の一例を説明するためのフローチャートを図６に示している。図６に示す例では、まず、アクセルペダル２の踏み込み量を増大させる踏み込み操作を行ったか否かを判断する（ステップＳ１）。このステップＳ１は、現在検出されたセンサ１２の電圧と、前回のルーチンで検出されたセンサ１２の電圧との偏差が予め定められた所定値α以上であるか否かにより判断することができる。なお、ステップＳ１は、運転者が意図してアクセルペダル２を踏み込んだか否かを判断するためのステップであり、したがって、所定値αは、センサ１２の検出誤差や、アクセルペダル２に乗せた足が僅かに振動したなどを要因としたセンサ１２の電圧の変化を含まない程度に定めることができる。

踏み込み操作を行ってい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、センサ１２の電圧に基づいた要求トルクＴ_i を補正して（ステップＳ２）、このルーチンを一旦終了する。このステップＳ２における要求トルクＴ_i の補正量（以下、補正トルクと記す）Ｔ_c は、以下の式で求めることができる。
Ｔ_c ＝ｋ_t ×ΔＥ
ΔＥ＝ｋ_e ×Ｘ_g

上式におけるΔＥ、ｋ_e 、Ｘ_gは、図７に示すものであって、ｋ_e はストローク量に対するセンサ１２の電圧の変化量（すなわち、電圧の変化率）であり、Ｘ_g は、踏み込み操作時にセンサ１２の電圧値が変化し始めるストローク量と、戻し操作時にセンサ１２の電圧値が変化し始めるストローク量との差である。図７に示すように踏み込み操作時と戻し操作時とでは、センサ１２の電圧の変化率は同一である。したがって、ΔＥは、踏み込み操作時と戻し操作時とにセンサ１２の電圧のずれを示すものであり、センサ１２の電圧の変化率ｋ_e にストローク量Ｘ_g を積算することにより求めることができる。なお、図７におけるストローク量Ｘ₀ までの間は、いわゆる「遊び」と称される範囲である。

また、上式におけるｋ_t は、センサ１２の電圧の変化量に対する要求トルクの変化量である。以下、ｋ_t を要求トルクの変化率ｋ_t と記す。この要求トルクの変化率ｋ_t は、図８に示すようなマップを予めＥＣＵ１３に記憶しておき、そのマップから求めることができる。そして、要求トルクの変化率ｋ_t に電圧のずれΔＥを積算することにより、その電圧のずれΔＥを要因とした要求トルクの変化量を算出することができる。この要求トルクの変化量が、補正トルクＴ_c となる。なお、図８におけるＴ₀ は、クリープトルクを示し、Ｔ_max は、要求トルクの最大値を示し、Ｅ₀ は、センサ１２の電圧の初期値を示し、Ｅ_max は、センサ１２の電圧の最大値を示している。

そして、センサ１２の電圧値と図８における戻し操作時を示すマップとにより求められる要求トルクＴ_i に、上述したように求められた補正トルクＴ_c を加算して、今回のルーチンにおける目標トルクＴ_i ’を定める。

一方、踏み込み操作時ではなく、ステップＳ１で否定的に判断された場合には、ついで、定常維持操作であるか否かが判断される（ステップＳ３）。このステップＳ３は、運転者がアクセルペダル２の踏み込み量を変化させていないか否かを判断するためのステップであって、したがって、センサ１２の電圧の変化量の絶対値が、予め定められた所定値αよりも小さいか否かに基づいて判断することができる。

定常維持操作であり、ステップＳ３で肯定的に判断された場合には、前回のルーチンで定められた目標トルクＴ_i-1 ’を目標トルクＴ_i ’として定めて（ステップＳ４）、このルーチンを一旦終了する。すなわち、前回のルーチンでステップＳ２により要求トルクＴ_i に補正トルクＴ_c を加算して目標トルクＴ_i-1 ’を定めた場合には、その補正トルクＴ_c を加算した目標トルクＴ_i-1 ’を、今回のルーチンにおける目標トルクＴ_i ’とし、前回のルーチンで要求トルクＴ_i に補正トルクＴ_c を加算せずに目標トルクＴ_i-1 ’を定めた場合（後述するステップＳ５により目標トルクＴ_i-1 ’を定めた場合）には、補正トルクＴ_c を加算せずに定められた目標トルクＴ_i-1 ’を、今回のルーチンにおける目標トルクＴ_i ’として定める。

それとは反対に、定常維持操作でなく、ステップＳ３で否定的に判断された場合、すなわち戻し操作時である場合には、センサ１２の電圧値と図８における戻し操作時を示すマップとにより求められる要求トルクＴ_i を、今回のルーチンにおける目標トルクＴ_i ’として定めて（ステップＳ５）、このルーチンを一旦終了する。

上述したように踏み込み操作時における目標トルクＴ_i ’を、センサ１２の電圧値に基づく要求トルクＴ_i に、アクセルアーム３の姿勢の変化に基づいた補正トルクＴ_c を加算して定めることにより、踏み込み操作時におけるアクセルペダル２の操作量に対する目標トルクＴ_i ’と、戻し操作時におけるアクセルペダル２の操作量に対する目標トルクＴ_i ’との乖離を抑制することができる。その結果、運転者がアクセルペダル２の操作量の調整による車速コントロールを容易にすることができる。

なお、上述した例では、戻し操作時におけるアクセルアーム３の姿勢を基準としてアクセルペダル２の踏み込み量を検出するように、センサ１２が構成されているため、踏み込み操作時における目標トルクＴ_i ’を補正するように構成しているが、踏み込み操作時におけるアクセルアーム３の姿勢を基準としてアクセルペダル２の踏み込み量を検出するように、センサ１２が構成されている場合には、戻し操作時における目標トルクＴ_i ’を補正するように構成してもよい。

１…アクセル装置、 ２…アクセルペダル、 ３…アクセルアーム、 ４…ハウジング、 ５…回転軸、 ６…円筒軸、 ７…凹部、 ８…突起部、 ９，１０…磁石、 １１…ホール素子、 １２…センサ、 １３…電子制御装置（ＥＣＵ）。

Claims (1)

1. 運転者により踏み込まれるアクセルペダルの操作量をセンサにより検出し、前記センサにより検出された信号値に基づいて目標駆動力を定めるコントローラを備えた駆動力制御装置において、
   前記コントローラは、
   前記アクセルペダルの操作量を所定量まで増大させた場合における前記センサにより検出される信号値と、前記アクセルペダルの操作量を前記所定量まで減少させた場合における前記センサにより検出される信号値との差を求め、
   前記アクセルペダルの踏み込み量を増大させる踏み込み操作時に、前記センサにより検出された信号値に基づく駆動力に、前記差に基づく駆動力を加算して前記目標駆動力を定める
   ように構成されていることを特徴とする駆動力制御装置。

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