JP2020011582A

JP2020011582A - 駆動力制御装置

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Publication number: JP2020011582A
Application number: JP2018134345A
Authority: JP
Inventors: 真能村; Makoto Nomura
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2018-07-17
Filing date: 2018-07-17
Publication date: 2020-01-23
Anticipated expiration: 2038-07-17
Also published as: US20220097662A1; DE102019118523A1; JP2024040282A; JP7472888B2; US11225227B2; CN110789525A; JP7435656B2; JP2022009758A; JP6973314B2; US20200023819A1; CN110789525B; CN113085862A; JP2022100364A; DE102019118523B4; CN115782885A

Abstract

【課題】ブレーキへの負荷を抑制しつつ、車両の駆動力を任意の値に制御できる駆動力制御装置を提供する。【解決手段】駆動力制御装置は、ドライバーによりアクセル操作及びブレーキ操作が行われていない惰行状態において、車両に要求される要求駆動力を算出する要求駆動力算出部と、要求駆動力と、惰行状態においてパワートレインにより実現される駆動力とに基づいて、パワートレインの変速比を制御するパワートレイン制御部と、要求駆動力が、パワートレイン制御部により設定されている変速比でパワートレインにより実現される駆動力より小さい場合、要求駆動力を実現するために必要な制動力を算出する制動力算出部と、制動力算出部によって算出された制動力をブレーキに発生させるブレーキ制御部とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、車両の駆動力を制御する駆動力制御装置に関する。

特許文献１には、ブレーキペダルがＯＦＦ状態、かつ、アクセル開度が所定の閾値より大きくない状態で下り坂を走行している際に、車速を一定に保つための定速走行制御を行う運転支援装置が記載されている。特許文献１に記載の運転支援装置においては、設定された一定速度で車両を走行させるために必要な要求制動力に対して、エンジンブレーキ及び走行抵抗に基づいて算出したタイヤ総制動力が不足する場合、不足する制動力をブレーキにより補い、変速を制限することにより、定速走行制御時に変速ショックや振動等による不快感を低減している。

特開２０１２−１９２８７５号公報

特許文献１に記載されるように、降坂路を惰行中に、シフトダウンを行うことなく必要な制動力をブレーキで発生させる場合、ブレーキへの負荷が大きくなり過ぎると、フェード現象によりブレーキの効きが低下する可能性がある。

一方、特許文献１のようにシフトダウンを抑制する代わりに、トランスミッション制御により一定速度を維持する制御も考えられる。しかしながら、有段のオートマチックトランスミッション（ＡＴ）を搭載した車両では、ＡＴが発生させる制動力は離散的であるため、トランスミッション制御により車速を一定に保つことは難しい。また、大きな制動力が必要とされる場合には、エンジン回転数が上昇することにより振動や騒音等が発生し、ユーザに煩わしさを感じさせてしまうという問題もあった。

それ故に、本発明は、ブレーキへの負荷を抑制しつつ、車両の駆動力を任意の値に制御できる駆動力制御装置を提供することを目的とする。

本発明に係る駆動力制御装置は、パワートレイン及びブレーキを備えた車両の駆動力を制御するものであって、ドライバーによりアクセル操作及びブレーキ操作が行われていない惰行状態において、車両に要求される要求駆動力を算出する要求駆動力算出部と、要求駆動力と、惰行状態においてパワートレインにより実現される駆動力とに基づいて、パワートレインの変速比を制御するパワートレイン制御部と、要求駆動力が、パワートレイン制御部により設定されている変速比でパワートレインにより実現される駆動力より小さい場合、要求駆動力を実現するために必要な制動力を算出する制動力算出部と、制動力算出部によって算出された制動力をブレーキに発生させるブレーキ制御部とを備える。

この駆動力制御装置は、ドライバーによりアクセル操作及びブレーキ操作の両方が行われていない惰行状態において、パワートレインの変速比を変更することにより、パワートレインで発生させる駆動力を要求駆動力に追従して増減させ、不足する制動力をブレーキに発生させる。パワートレインの変速比とブレーキとを協調的に制御することにより、ブレーキに対する負荷を低減しつつ、所望の要求駆動力を実現できる。

パワートレインの変速比は、予め定められた複数の段階に設定可能であり、複数の段階毎に、パワートレインにより実現される駆動力よりも小さい所定の第１閾値と、実現駆動力よりも小さく、かつ、第１閾値よりも大きい第２閾値とが設定されており、パワートレイン制御部は、要求駆動力が第１閾値未満となった場合に、パワートレインの変速比の段階を１段階シフトダウンし、要求駆動力が第２閾値より大きくなった場合に、パワートレインの変速比の段階を１段階シフトアップしても良い。

このように構成すると、要求駆動力に応じてパワートレインの変速比を適切に制御することができる。

要求駆動力算出部は、要求加速度と実加速度との偏差に基づいて要求駆動力を算出しても良い。

このように構成すると、要求駆動力を実現するための制御の応答性を向上させることができる。

本発明によれば、ブレーキへの負荷を抑制しつつ、車両の駆動力を任意の値に制御できる駆動力制御装置を提供できる。

実施形態に係る駆動力制御装置の機能ブロック図図１に示す駆動力制御装置が行う駆動力制御の概要を説明するための図図１に示す駆動力制御装置が実行する制御処理の一例を示すフローチャート図３に続く制御処理の一部を示すフローチャート

（概要）
本発明に係る駆動力制御装置は、ドライバーによりアクセル操作及びブレーキ操作が行われていない惰行状態において、パワートレインの変速比変更により車両の駆動力を調整し、制動力の不足分をブレーキで発生させることにより、要求される任意の駆動力を実現する。

（実施形態）
＜構成＞
図１は、実施形態に係る駆動力制御装置の機能ブロック図である。

駆動力制御装置１は、パワートレイン１１及びブレーキ１２を備えた車両の駆動力を制御するための装置であり、要求駆動力算出部２と、パワートレイン制御部３と、制動力算出部４と、ブレーキ制御部５とを備える。尚、パワートレイン１１は、ドライブトレインと称される場合もある。本実施形態では、パワートレイン１１が、エンジン及び有段のオートマチックトランスミッション（ＡＴ）を含む例を説明するが、ＡＴの代わりに、連続可変トランスミッション（ＣＶＴ）を備える車両において、ＣＶＴを有段のトランスミッションのように使用する場合にも、本実施形態に係る駆動力制御装置を適用することができる。

要求駆動力算出部２は、ドライバーによりアクセル操作及びブレーキ操作の両方が行われていない惰行状態となったことを検出すると、車両に要求される要求駆動力Ｆｘ^＊を算出する。要求駆動力Ｆｘ^＊は、要求加速度Ｇｘ^＊と実際の加速度の測定値である実加速度Ｇｘとの偏差に基づいて算出することができる。要求駆動力Ｆｘ^＊を、要求加速度Ｇｘ^＊と実加速度Ｇｘとの偏差に基づいて算出することにより、駆動力制御の応答性を向上することができる。ここで、要求加速度Ｇｘ^＊は、運転支援システム等から要求される要求速度Ｖｘ^＊と実際の速度の測定値である実速度Ｖｘとの偏差に基づいて、要求駆動力算出部２が算出しても良い。あるいは、要求駆動力算出部２が、運転支援システム等において算出された要求加速度Ｇｘ^＊を取得しても良い。

パワートレイン制御部３は、要求駆動力算出部２によって算出された要求駆動力Ｆｘ^＊と、惰行状態においてパワートレインにより実現される駆動力Ｆｘｍｉｎとに基づいて、パワートレインの変速比を制御する。惰行状態においてパワートレインにより実現される駆動力Ｆｘｍｉｎは、現在の変速比（ギア段）でエンジン全閉時に実現される駆動力（現在の変速比での最小駆動力）である。尚、パワートレイン制御部３が行う変速比制御の詳細は後述する。

制動力算出部４は、要求駆動力算出部２によって算出された要求駆動力Ｆｘ^＊が、現在の変速比でエンジン全閉時に実現される駆動力Ｆｘｍｉｎより小さい場合、要求駆動力を実現するために必要なブレーキ制動力Ｆｘｂｒｋを算出する。ブレーキ制動力Ｆｘｂｒｋは、下記式により表される。車両の駆動力を、車両の進行方向の力とした場合、車両を制動するための制動力はマイナスの駆動力である。要求駆動力Ｆｘ^＊が現在の変速比でエンジン全閉時に実現される駆動力Ｆｘｍｉｎより小さい場合、現在の変速比でエンジン全閉時に実現される駆動力Ｆｘｍｉｎに制動力（マイナスの駆動力）を加算する必要がある。そこで、パワートレイン１１で発生させることができない、惰行走行時における制動力の不足分をブレーキ制動力Ｆｘｂｒｋとしてブレーキ１２に発生させることにより、要求駆動力Ｆｘ^＊を実現する。
Ｆｘｂｒｋ＝Ｆｘ^＊−Ｆｘｍｉｎ

ブレーキ制御部５は、ブレーキ１２を制御して、制動力算出部４によって算出された制動力Ｆｘｂｒｋをブレーキ１２に発生させる。

図２は、図１に示す駆動力制御装置が行う駆動力制御の概要を説明するための図である。尚、図２において、太い実線は、要求駆動力Ｆｘ^＊の時間変化を表し、太い長破線は、パワートレイン１１により実現される駆動力Ｆｘｍｉｎの時間変化を表し、太い短破線は、ブレーキに発生させるブレーキ制動力Ｆｘｂｒｋの時間変化を表す。また、図２に示す６速全閉駆動力、５速全閉駆動力、４速全閉駆動力は、それぞれ、６速の変速比、５速の変速比及び４速の変速比でエンジン全閉時にパワートレイン１１により実現される駆動力Ｆｘｍｉｎに相当する。

図２の要求駆動力Ｆｘ^＊のグラフは、車両が降坂路に進入した後、アクセル操作及びブレーキ操作が行われていない惰行状態となり、車速を一定に維持するために要求駆動力が経時的に小さくなる（必要な制動力が大きくなる）例を示している。要求駆動力Ｆｘ^＊が小さくなるにつれて、パワートレイン制御部３がシフトダウンによる変速比変更を行うことにより、図２の太い長破線で示すように、パワートレイン１１に発生させる駆動力を小さく（制動力を大きく）している。ただし、パワートレイン１１の変速比制御によって実現できる駆動力の大きさは離散的であるため、パワートレイン制御部３によるパワートレイン１１の制御だけでは、要求駆動力を実現することが難しい。そこで、本実施形態では、パワートレイン制御部３によるパワートレイン１１の制御と協調して、ブレーキ制御部４がブレーキ１２を制御することにより、図２の短破線で示すブレーキ制動力Ｆｘｂｒｋを発生させる。この結果、パワートレイン１１が実現する駆動力とブレーキ１２が発生させる制動力との和によって、任意の値の要求駆動力を発生させることができる。

パワートレイン制御部３によるパワートレイン１１の変速比制御は、以下のように行うことが好ましい。

パワートレイン制御部３が、複数のギア段毎に変速比を段階的に切り替え可能である場合、ギア段（変速比）毎に、要求駆動力の値に対して、シフトダウン用の第１閾値とシフトアップ用の第２閾値とが設定される。第１閾値は、例えば、各ギア段でエンジン全閉時にパワートレイン１１により実現される駆動力ＦｘｍｉｎよりもＦｘｄだけ小さい値とすることができる。一方、第２閾値は、各ギア段でエンジン全閉時にパワートレイン１１により実現される駆動力ＦｘｍｉｎよりもＦｘｕだけ小さく、かつ、第１閾値よりも大きい値である（ここで、｜Ｆｘｕ｜＜｜Ｆｘｄ｜である）。

パワートレイン制御部３は、要求駆動力Ｆｘ^＊が現在のギア段の第１閾値未満の値に変化し、要求駆動力Ｆｘ^＊が現在のギア段の第１閾値未満である状態（Ｆｘ^＊＜Ｆｘｍｉｎ−Ｆｘｄを満たす状態）が所定時間継続すると、パワートレイン１１のギア段を１段小さくする。また、パワートレイン制御部３は、要求駆動力Ｆｘ^＊が現在のギア段の第２閾値より大きな値に変化し、要求駆動力Ｆｘ^＊が現在のギア段の第２閾値より大きい状態（Ｆｘ^＊＞Ｆｘｍｉｎ−Ｆｘｕを満たす状態）が所定時間継続すると、パワートレイン１１のギア段を１段大きくする。第１閾値に基づいてシフトダウンを行うと、下り坂の走行中のように要求駆動力Ｆｘ^＊が継時的に減少するような状況では、シフトダウンを行いながらトランスミッション制御による制動力を最大限に活用してブレーキ１２に対する負荷を低減することができる。また、第２閾値に基づいてシフトアップを行うと、下り坂の勾配が減少する場合のように、定速走行を行うために要求駆動力Ｆｘ^＊が経時的に増加する状況では、要求駆動力Ｆｘ^＊が現在のギア段でエンジン全閉時に実現される駆動力Ｆｘｍｉｎを超えて駆動力が不足してしまう前に、予め変速比を切り替えることができる。

＜制御処理＞
以下、図１、図３及び図４を併せて参照しながら、本実施形態に係る駆動力制御装置の制御処理を説明する。

図３及び図４は、図１に示す駆動力制御装置が実行する制御処理の一例を示すフローチャートである。図３及び図４に示した制御処理は、ドライバーによりアクセル操作及びブレーキ操作の両方が行われていない惰行状態が発生したことの検出を契機として実行される。

ステップＳ１：要求駆動力算出部２は、要求加速度Ｇｘ^＊を算出する。上述した通り、要求加速度Ｇｘ^＊は、運転支援システム等から要求される要求速度Ｖｘ^＊と、実際の速度の測定値である実速度Ｖｘとの偏差に基づいて算出することができる。尚、要求駆動力算出部２が、運転支援システム等から要求加速度Ｇｘ^＊を取得できる場合には、ステップＳ１の処理は省略することができる。その後、処理はステップＳ２に進む。

ステップＳ２：要求駆動力算出部２は、要求駆動力Ｆｘ^＊を算出する。要求駆動力Ｆｘ^＊は、ステップＳ１で算出された要求加速度Ｇｘ^＊と、実際の加速度の測定値である実加速度Ｇｘとの偏差に基づいて算出することができる。その後、処理はステップＳ３に進む。

ステップＳ３：パワートレイン制御部３は、現在のギア段でアクセル全閉時にパワートレイン１１が実現する駆動力Ｆｘｍｉｎを取得する。パワートレイン制御部３は、例えば、予め用意されたマップやテーブル等に基づいて、現在のギア段でアクセル全閉時に実現される駆動力Ｆｘｍｉｎを算出することができる。

ステップＳ４：パワートレイン制御部３は、要求駆動力Ｆｘ^＊が現在のギア段でアクセル全閉時に実現される駆動力Ｆｘｍｉｎより大きい状態が一定時間継続したか否かを判定する。このステップＳ４の処理は、パワートレイン１１及びブレーキ１２の協調制御を繰り返すか否かを判定するための処理である。ステップＳ４の判定がＹＥＳの場合、処理はステップＳ５に移り、それ以外の場合、処理はステップＳ６に移る。

ステップＳ５：パワートレイン制御部３は、パワートレイン１１及びブレーキ１２の協調制御が実行中であるか否かを表すフラグＦｌｇをＯＦＦにする。尚、フラグＦｌｇは、ＯＮであるときに、パワートレイン１１とブレーキ１２との協調制御が実行中であることを表す。その後、処理を終了する。

ステップＳ６：パワートレイン制御部３は、パワートレイン１１及びブレーキ１２の協調制御を実行中であるか否かを表すフラグがＯＮであるか否かを判定する。ステップＳ６の判定がＹＥＳの場合、処理はステップＳ７に移り、それ以外の場合、処理はステップＳ８に移る。

ステップＳ７：パワートレイン制御部３は、ギア段を表すパラメータＳｎに前回の制御後に記憶されたギア段Ｓｌをセットする。パワートレイン１１及びブレーキ１２の協調制御が実行中である場合、後述するステップＳ１１またはＳ１２の処理により、要求駆動力Ｆｘ^＊の値に応じて、シフトダウンまたはシフトアップが行われてギア段が初期値（後述するステップＳ８で設定されるギア段）から変化する場合がある。そこで、ステップＳ７においては、後述するステップＳ１０〜Ｓ１３の処理が実行された後に記憶されたギア段Ｓｌを取得してＳｎにセットする。その後、処理は図４のステップＳ１０に移る。

ステップＳ８：パワートレイン制御部３は、ギア段を表すパラメータＳｎに現在のギア段Ｓをセットする。その後、処理はステップＳ９に移る。

ステップＳ９：パワートレイン制御部３は、パワートレイン１１とブレーキ１２との協調制御が実行中であるか否かを表すフラグＦｌｇをＯＮにする。その後、処理は図４のステップＳ１０に進む。

ステップＳ１０：パワートレイン制御部３は、要求駆動力Ｆｘ^＊が、現在のギア段に設定されたシフトダウン用の第１閾値（Ｆｘｍｉｎ−Ｆｘｄ）以上である状態から、要求駆動力Ｆｘ^＊が第１閾値未満である状態に変化し、かつ、要求駆動力Ｆｘ^＊が第１閾値未満である状態が所定時間継続したか否かを判定する。尚、要求駆動力Ｆｘ^＊が第１閾値未満である状態が所定時間継続したか否かを判定するのは、要求駆動力Ｆｘ^＊が第１閾値以上である状態と第１閾値未満である状態とが短時間で頻繁に切り替わる状況を排除し、シフトダウンを要するケースを精度良く判定するためである。ステップＳ１０の判定がＹＥＳの場合、処理はステップＳ１１に進み、それ以外の場合、処理はステップＳ１２に進む。

ステップＳ１１：パワートレイン制御部３は、パワートレイン１１のトランスミッションのギア段Ｓｎを１段シフトダウン（つまり、変速比を大きく）する。その後、処理はステップＳ１４に進む。

ステップＳ１２：パワートレイン制御部３は、要求駆動力Ｆｘ^＊が、現在のギア段に設定されたシフトアップ用の第２閾値（Ｆｘｍｉｎ−Ｆｘｕ）以下である状態から、要求駆動力Ｆｘ^＊が第２閾値を超えた状態に変化し、かつ、要求駆動力Ｆｘ^＊が第２閾値を超えた状態が所定時間継続したか否かを判定する。尚、要求駆動力Ｆｘ^＊が第２閾値を超えた状態が所定時間継続したか否かを判定するのは、要求駆動力Ｆｘ^＊が第２閾値を超えた状態と第２閾値以下である状態とが短時間で頻繁に切り替わる状況を排除し、シフトアップを要するケースを精度良く判定するためである。ステップＳ１２の判定がＹＥＳの場合、処理はステップＳ１３に進み、それ以外の場合、処理はステップＳ１４に進む。

ステップＳ１３：パワートレイン制御部３は、パワートレイン１１のトランスミッションのギア段Ｓｎを１段シフトアップ（つまり、変速比を小さく）する。その後、処理はステップＳ１４に進む。

ステップＳ１４：パワートレイン制御部３は、ギア段ＳｎをパラメータＳｌにセットすることにより記憶する。その後、処理はステップＳ１５に進む。

ステップＳ１５：パワートレイン制御部３は、現在のギア段でアクセル全閉時にパワートレイン１１が実現する駆動力Ｆｘｍｉｎを取得する。ステップＳ３の処理と同様に、パワートレイン制御部３は、例えば、予め用意されたマップやテーブル等に基づいて、現在のギア段でアクセル全閉時に実現される駆動力Ｆｘｍｉｎを算出することができる。尚、ステップＳ１２でＮＯと判定され、ギア段が変更されていない場合には、ステップＳ１５の処理は省略しても良い。その後、処理はステップＳ１６に進む。

ステップＳ１６：制動力算出部４は、要求駆動力Ｆｘ^＊と、ステップＳ１５で取得された、現在のギア段でアクセル全閉時にパワートレイン１１が実現する駆動力Ｆｘｍｉｎとに基づいて、ブレーキ１２に発生させるブレーキ制動力Ｆｘｂｒｋを算出する。ブレーキ制動力Ｆｘｂｒｋは、（Ｆｘ^＊−Ｆｘｍｉｎ）の演算により求めることができる。その後、処理はステップＳ１７に進む。

ステップＳ１７：ブレーキ制御部５は、ブレーキ１２を制御してステップＳ１６で算出されたブレーキ制動力Ｆｘｂｒｋをブレーキ１２に発生させる。その後、処理は図３のステップＳ１に進む。

＜効果等＞
本発明に係る駆動力制御装置１は、ドライバーによりアクセル操作及びブレーキ操作の両方が行われていない惰行状態において、パワートレイン１１の変速比を変更することにより、パワートレイン１１で発生させる駆動力（制動力）Ｆｘｍｉｎを要求駆動力Ｆｘ^＊に追従して増減させ、不足する制動力をブレーキ１２に発生させるブレーキ制動力Ｆｘｂｒｋで補うことにより、要求駆動力Ｆｘ^＊を実現する。パワートレイン１１の変速比とブレーキ１２とを協調的に制御することにより、ブレーキ１２を単独で用いて駆動力を制御する場合と比べて、ブレーキ１２に対する負荷を低減できる。また、パワートレイン１１の変速比制御のみで実現できない制動力をブレーキ１２により補うので、パワートレイン１１の変速比変更時の変速ショックや振動等を抑制することができる。

本発明は、車両の駆動力を制御する駆動力制御装置として利用できる。

１駆動力制御装置
２要求駆動力算出部
３パワートレイン制御部
４制動力算出部
５ブレーキ制御部
１１パワートレイン
１２ブレーキ

Claims

パワートレイン及びブレーキを備えた車両の駆動力を制御する駆動力制御装置であって、
ドライバーによりアクセル操作及びブレーキ操作が行われていない惰行状態において、前記車両に要求される要求駆動力を算出する要求駆動力算出部と、
前記要求駆動力と、前記惰行状態において前記パワートレインにより実現される駆動力とに基づいて、前記パワートレインの変速比を制御するパワートレイン制御部と、
前記要求駆動力が、前記パワートレイン制御部により設定されている変速比で前記パワートレインにより実現される駆動力より小さい場合、前記要求駆動力を実現するために必要な制動力を算出する制動力算出部と、
前記制動力算出部によって算出された制動力を前記ブレーキに発生させるブレーキ制御部とを備える、駆動力制御装置。
前記パワートレインの変速比は、予め定められた複数の段階に設定可能であり、前記複数の段階毎に、前記パワートレインにより実現される駆動力よりも小さい所定の第１閾値と、前記実現駆動力よりも小さく、かつ、前記第１閾値よりも大きい第２閾値とが設定されており、
前記パワートレイン制御部は、前記要求駆動力が前記第１閾値未満となった場合に、前記パワートレインの変速比の段階を１段階シフトダウンし、前記要求駆動力が前記第２閾値より大きくなった場合に、前記パワートレインの変速比の段階を１段階シフトアップする、請求項１に記載の駆動力制御装置。
前記要求駆動力算出部は、要求加速度と実加速度との偏差に基づいて前記要求駆動力を算出する、請求項１に記載の駆動力制御装置。