JP2021050682A - 車両用制御装置及び車両用制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】アクセル開度に加えて他のパラメーターを用いて駆動力源を制御する場合に、よりドライバビリティ及び燃費を向上し得る車両用制御装置及び方法を提供すること。【解決手段】車両用制御装置１００は、駆動力源の目標トルクを決定する目標トルク決定部１１０と、車両が発進初期状態であることを判定する発進初期状態判定部１４０と、を備え、目標トルク決定部１１０における目標トルクの決定に用いるパラメーターは、発進初期状態判定部１４０の判定結果に基づき、車両が発進初期状態の場合とそれ以外の状態の場合とで、切り替えられる。【選択図】図１

Description

本発明は、アクセル開度（アクセルペダルの踏み込み量）の大きさに基づいて目標トルクを決定する車両用制御装置及び車両用制御方法に関する。

車両においては、ドライバーのアクセルペダルの踏み込み量に基づいて駆動力源（内燃機関や電動機）のトルクが制御されることにより、ドライバーの要求に応じた加速を生じさせるようになっている。

従来、ドライバーの要求に応じた加速を生じさせるために多数の技術が提案されている。

特許文献１には、アクセル開度に加えて、車両の積載状態、走行中の道路の勾配及び車速に基づいて燃料噴射量を制御する技術が開示されている。

特許文献２には、目標加速度増加量に基づいて目標トルク増加量を算出し、燃料噴射量を決定する技術が開示されている。

特許文献３には、路面勾配に基づいてアイドル回転数を増加させる技術が開示されている。

特開２００９−１５６１７３号公報 特開２０１７−１０６３７８号公報 特開２００６−２２００４１号公報

上述したように、近年の車両の制御においては、アクセル開度に加えて、多数のパラメーターが燃料噴射の制御のために用いられている。

本発明の目的は、アクセル開度に加えて他のパラメーターを用いて駆動力源を制御する場合に、よりドライバビリティ及び燃費を向上し得る車両用制御装置及び方法を提供することである。

本発明の車両用制御装置の一つの態様は、
駆動力源の目標トルクを決定する目標トルク決定部と、
車両が発進初期状態であることを判定する発進初期状態判定部と、
を備え、
前記目標トルク決定部における目標トルクの決定に用いるパラメーターは、前記発進初期状態判定部の判定結果に基づき、車両が発進初期状態の場合とそれ以外の状態の場合とで、切り替えられる。

本発明の車両用制御方法の一つの態様は、
車両が発進初期状態か否かを判定する判定ステップと、
駆動力源の目標トルクを決定するステップであって、前記判定ステップでの判定結果に応じて目標トルクの決定に用いるパラメーターを切り替える目標トルク決定ステップと、
を含む。

本発明によれば、アクセル開度に加えて他のパラメーターを用いて駆動力源を制御する場合に、よりドライバビリティ及び燃費を向上し得る。

実施の形態に係る車両用制御装置の構成を示すブロック図 発進時目標トルク決定部の構成例を示す図 発進時目標トルク決定部の別の構成例を示す図 発進時目標トルク決定部の別の構成例を示す図 車両用制御装置の他の構成例を示すブロック図 車両用制御装置の動作の説明に供する図 車両用制御装置の他の構成例を示すブロック図

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。

＜１＞全体構成
図１は、本発明の実施の形態に係る車両用制御装置の構成を示すブロック図である。

車両用制御装置１００は、アクセル開度情報に基づいて駆動源の目標トルクを決定する目標トルク決定部１１０を有する。加えて、車両用制御装置１００は、アクセル開度情報以外のパラメーターを用いてアシストトルクを決定するアシストトルク決定部１２０を有する。

アシストトルク決定部１２０は、発進時目標トルク決定部１２１、差分算出部１２２及びフィードバックコントローラー１２３を有する。

発進時目標トルク決定部１２１は、クラッチ位置情報、アクセル開度情報、積載荷重検出部１３２により検出された積載荷重情報、及び、勾配検出部１３３により検出された路面の勾配情報を入力し、これらに基づいて、発進初期状態における目標トルクである発進時目標トルクを決定する。

差分算出部１２２は、発進時目標トルク決定部１２１からの発進時目標トルクを入力するとともにＧセンサー（加速度センサー）１３１からの実加速度をトルク変換部１２４を介して入力し、発進時目標トルクと実加速度に対応するトルクとの差分値を出力する。

Ｇセンサー１３１は自車両の走行方向の加速度を検出して出力する。

積載荷重検出部１３２は、空荷のときの加速度と荷物を積載したときの加速度の差に基づいて、積載荷重を演算により推定する。ただし、積載荷重検出部１３２は、これに限らず、例えば積載時の車体の沈み込みをセンサーによって測定することで積載荷重を検出してもよい。勾配検出部１３３は、例えば加速度センサーを用いて、走行している路面の勾配を検出する。ただし、路面勾配の検出方法はこれに限らない。

トルク変換部１２４は、Ｇセンサー１３１からの実加速度をトルクに換算する。つまり、トルク変換部１２４は、入力された実加速に相当するトルクを、自車両の重量等のパラメーターを用いて算出する。

差分値算出部１２２から出力される差分値は、積載荷重や路面勾配を加味した理想的な目標トルクと、実際に車両によって出力されている実トルクとの差分である。つまり、差分値は、トルクの不足分を表す。

差分算出部１２２から出力された差分値は、フィードバックコントローラー１２３に入力される。フィードバックコントローラー１２３は、例えばＰＩＤコントローラー（Proportional Integral Differential Controller）であり、差分算出部１２２から出力された差分値を目標値として、制御値（つまりアシストトルクＳ１）を出力する。

このようにして、アシストトルク決定部１２０からは、積載荷重や路面勾配を加味した理想的な目標トルクと、実際に車両によって出力されている実トルクとの差分である、アシストトルクＳ１が出力される。

アシストトルクＳ１は、選択スイッチ１５０を介して目標トルク決定部１１０に入力される。選択スイッチ１５０は、発進初期状態判定部１４０の判定結果に基づいて、アシストトルクＳ１を目標トルク決定部１１０に入力させるか否かを選択する。具体的には、選択スイッチ１５０は、発進初期状態判定部１４０によって、自車両が発進初期状態である判定結果が得られた場合には、アシストトルクＳ１を目標トルク決定部１１０に入力させる。これに対して、選択スイッチ１５０は、発進初期状態判定部１４０によって、自車両が発進初期状態でない判定結果が得られた場合には、アシストトルクＳ１を目標トルク決定部１１０に入力させない。

発進初期状態判定部１４０は、自車両が発進初期状態であるか否かを判定する。発進初期状態判定部１４０は、例えば車速が０より大きく所定閾値以下の場合に、発進初期状態であると判定する。また、発進初期状態判定部１４０は、例えばエンジン回転数がアイドリング数近傍でかつギアの段数が１速や２速である場合に、発進初期状態であると判定する。また、発進初期状態判定部１４０は、クラッチ位置に基づき、例えばクラッチが接続開始してから所定時間以内の場合に、発進初期状態であると判定する。

目標トルク決定部１１０は、アクセル開度とアシストトルクＳ１とに基づいて目標トルクを決定する。具体的には、目標トルク決定部１１０は、入力したアクセル開度からそれに対応するトルク換算値を求め、このトルク換算値とアシストトルクＳ１を加算することで目標トルクを決定する。なお、図示していないが、目標トルク決定部１１０には、アクセル開度情報及びアシストトルクＳ１以外にも、例えばエアコンの稼働情報等も入力される。目標トルク決定部１１０は、車両で要求される全ての動力を生み出すのに必要な目標トルクを決定する。

目標トルクは、車両が内燃機関を駆動源とするものの場合には燃料噴射量を制御するため等に用いられ、車両がモーターを駆動源とするものの場合にはモーターへの電力供給を制御するため等に用いられる。

＜２＞発進時目標トルク決定部１２１
図２は、発進時目標トルク決定部１２１の構成例を示す図である。図から分かるように、発進時目標トルク決定部１２１は、クラッチ位置及びアクセル開度に応じた目標トルクを出力するテーブル（マップと言ってもよい）Ｔ１と、積載荷重に応じた目標トルクを出力するテーブルＴ２と、勾配に応じた目標トルクを出力するテーブルＴ３と、を有する。

テーブルＴ１は、クラッチ位置及びアクセル開度に応じた目標トルクを出力する２次元テーブルである。例えばアクセル開度が１００パーセントの状態において、クラッチ位置が２５パーセントでは３０[Ｎ・ｍ]、クラッチ位置が５０パーセントでは５０[Ｎ・ｍ]、クラッチ位置が７５パーセントでは７０[Ｎ・ｍ]、クラッチ位置が１００パーセントでは１００[Ｎ・ｍ]の目標トルクが出力される。同様に、例えばアクセル開度が２５パーセントの状態において、クラッチ位置が２５パーセントでは３[Ｎ・ｍ]、クラッチ位置が５０パーセントでは５[Ｎ・ｍ]、クラッチ位置が７５パーセントでは７[Ｎ・ｍ]、クラッチ位置が１００パーセントでは１０[Ｎ・ｍ]の目標トルクが出力される。

テーブルＴ２は、積載荷重に応じた目標トルクを出力する１次元テーブルである。図の例では、１[ｔ]までの積載荷重に対応するテーブルの例が示されている。テーブルＴ２からは、積載荷重が０．５[ｔ]では１５[Ｎ・ｍ]、積載荷重が１[ｔ]では３０[Ｎ・ｍ]の目標トルクが出力される。

テーブルＴ３は、路面勾配に応じた目標トルクを出力する１次元テーブルである。図の例では、１５[°]までの勾配に対応するテーブルの例が示されている。テーブルＴ３からは、勾配が５[°]では１５[Ｎ・ｍ]、勾配が１５[°]では３０[Ｎ・ｍ]の目標トルクが出力される。

発進時目標トルク決定部１２１は、テーブルＴ１を用いて得た目標トルクと、テーブルＴ２を用いて得た目標トルクと、テーブルＴ３を用いて得た目標トルクと、を加算することで、発進時目標トルクを得る。

ここで、本実施の形態においては、２次元のテーブルＴ１を用いて、アクセル開度だけでなくクラッチ位置も加味された目標トルクを得るようにしたことにより、より適切な目標トルクを設定できるようになる。

例えば、クラッチの接続が強くなるほど大きなアシストトルクを得ることができる。これにより、クラッチのミートポイント前後においてアシストトルクが滑らかに変動するので、ドライバーはミートポイント前後において一定の加速感を得ることができるようになる。これにより、クラッチ接続時のドライバーの違和感を低減してドライバビリティを向上できる。

また、クラッチが接続されていないときにはたとえアクセル開度が大きくても不必要にアシストトルクを増加させずにすむ。これにより、不必要にアシストトルクを大きくすることを防止して燃費の悪化を抑制できる。具体的には、クラッチが接続し始めたときにトルクアシストが開始される。ここで、クラッチが接続開始する前に、トルクアシストが開始されると無駄に燃料を噴射させることになり、燃料が無駄に消費されてしまう。本実施の形態では、クラッチが接続し始めたときにトルクアシストを開始するので、無駄な燃料消費を抑制できる。換言すれば、クラッチ位置を加味すると、車両が丁度発進するタイミングでアシスト量を付与できるので、無駄な燃料消費を抑制できる。

このように、本実施の形態の構成によれば、アシストトルク決定部１２０を設けて発進初期状態のトルクアシストを行う場合におけるドライバビリティ及び燃費を改善できるようになる。

なお、発進時目標トルク決定部１２１の構成は、図２に示した例に限らない。例えば、テーブルではなく自重と路面勾配から運動方程式を用いてアシストトルクを算出してもよい。

図３は、発進時目標トルク決定部１２１の別の構成例を示した図である。図３の発進時目標トルク決定部１２１は、クラッチ位置及びアクセル開度に応じた目標トルクを出力するテーブルＴ１１と、積載荷重に応じた係数１を出力するテーブルＴ１２と、勾配に応じた係数２を出力するテーブルＴ１３と、クラッチ位置及びアクセル開度に応じた目標トルクを出力する参照テーブルＴ２１と、を有する。

ここで、テーブルＴ１１は、図２のテーブルＴ１と同様の構成である。参照テーブルＴ２１は、テーブルＴ１１と同様の構成でもよく、別の構成でもよい。参照テーブルＴ２１から出力されたトルクに、テーブルＴ１２から出力された積載荷重に応じた係数１、テーブルＴ１３から出力された路面勾配に応じた係数２が乗算される。この乗算結果が、テーブルＴ１１から出力された目標トルクに加算されることで、発進時目標トルクが得られる。

図４は、発進時目標トルク決定部１２１の別の構成例を示した図である。図３の発進時目標トルク決定部１２１は、路面勾配に基づく目標トルクと積載荷重に基づく目標トルクとを重み付け加算し、当該重み付け加算値と、アクセル開度及びクラッチ位置により求めた目標トルクと、を加算することで、発進時目標トルクを得るようになっている。

具体的に説明する。図４の発進時目標トルク決定部１２１は、クラッチ位置及びアクセル開度に応じた目標トルクを出力するテーブルＴ１１と、積載荷重に応じた目標トルクを出力するテーブルＴ１２と、勾配に応じた目標トルクを出力するテーブルＴ１３と、重み係数テーブルＴ３１と、を有する。

図４の構成により、テーブルＴ１２から出力された積載荷重に応じた目標トルクと、テーブルＴ１３から出力された路面勾配に応じた目標トルクと、が相補的な重み付け係数によって重み付け加算される。そして、重み付け加算後の目標トルクが、テーブルＴ１１から出力された目標トルクに加算されることで、発進時目標トルクが得られる。

図４の構成によれば、相補的な重み付け係数によって、積載荷重に応じた目標トルクと、路面勾配に応じた目標トルクと、を重み付け加算したことにより、積載荷重に応じた目標トルクと、路面勾配に応じた目標トルクと、を単純に足し込んだ場合と比較して（例えば図２の構成と比較して）、アシストトルクの過剰な増加を抑制できる。例えば、駆動減の能力を超えるような目標トルクが決定されることを防止できる。

なお、図４の例では、積載荷重に基づいて重み係数が選択される構成としたが、勾配に基づいて重み係数が選択されてもよく、さらには積載荷重、勾配以外のパラメーターに基づいて重み係数が選択されてもよい。

＜３＞他の構成例
図１との対応部分に同一符号を付して示す図５は、車両用制御装置の他の構成例を示す。車両用制御装置２００は、図１の車両用制御装置１００と比較して、発進初期状態判定部１４０及び選択スイッチ１５０が省略されている。これらに代えて、車両用制御装置２００は、係数テーブルＴ４１及び乗算部２０１を有する。

係数テーブルＴ４１は、車速の増加に従って１から減少していく係数を出力する。また、係数テーブルＴ４１は、実加速度の増加に従って１から減少していく係数を出力する。これにより、図５のアシストトルク決定部２２０は、車速が十分に増加しているにもかかわらず、又は、加速度が所定値よりも大きいにもかかわらず、アシストトルク決定部２２０から大きなアシストトルクが出力されることを抑制する。

図６は、車両用制御装置２００の動作の説明に供する図である。図中の「目標トルク」は、目標トルク決定部１１０から出力される目標トルクである。「アクセルトルク」は、目標トルク決定部１１０がアクセル開度から求めるトルク換算値である。「アシストトルク」は、フィードバックコントローラー１２３から出力されるアシストトルクＳ１である。

もしも、係数テーブルＴ４１及び乗算部２０１が無ければ、積載重量及び勾配が一定の状況では、図に示したように一定のアシストトルクが得られ、アクセルトルクとアシストトルクを加算した目標トルクも一定となる。これに対して、本実施の形態では、クラッチのミートポイント（接続タイミング）を以降では車速が増加し、係数テーブルＴ４１及び乗算部２０１によってアシストトルクが減少させられる。その結果、目標トルクは車速の増加に従ってアクセルトルクに近づいていく。また、本実施の形態では、クラッチのミートタイミング（接続タイミング）以降で、実加速度が所定値以上に増加した場合には、係数テーブルＴ４１及び乗算部２０１によってアシストトルクが減少させられる。その結果、目標トルクは車速の増加に従ってアクセルトルクに近づいていく。

このようにすることで、アシストトルクの介入を必要な状況のみにとどめ、アシストトルクの介入によるドライバビリティの低下を抑制できる。

例えば、勾配検出部１３３は、加速度センサーを用いて、走行している路面の勾配を検出する。この場合、停車時であればほぼ正確な勾配を検出できるが、車両の走行加速度が大きくなるほど勾配検出の誤差が大きくなる。この結果、アシストトルクの誤差も大きくなってしまう。本実施の形態の構成によれば、実加速度が増加するとアシストトルクを減少させるので、誤差の影響を抑制できる。

図１との対応部分に同一符号を付して示す図７は、車両用制御装置の他の構成例を示す。車両用制御装置３００は、図１の車両用制御装置１００と比較して、トルク変換部１２４が省略されている。また、発進時目標トルク決定部１２１に代えて発進時目標加速度決定部３２１が設けられている。これにより、図７のアシストトルク決定部３２０は、加速度ベースでアシストトルクＳ１を決定する。つまり、上述した実施の形態におけるアシストトルク決定部１２０での「トルク」は「加速度」と読み替えることができる。なお、実際上、アシストトルク決定部３２０は、図示していないが、例えばフィードバックコントローラー１２３又はフィードバックコントローラー１２３の後段に、加速度をトルクに換算するトルク変換部を有し、最終的にはアシストトルクＳ１を出力する。

＜４＞まとめ
以上説明したように、本実施の形態によれば、車両用制御装置１００は、駆動力源の目標トルクを決定する目標トルク決定部１１０と、車両が発進初期状態であることを判定する発進初期状態判定部１４０と、を備え、目標トルク決定部１１０における目標トルクの決定に用いるパラメーターは、発進初期状態判定部１４０の判定結果に基づき、車両が発進初期状態の場合とそれ以外の状態の場合とで、切り替えられる。これにより、車両が発進初期状態の場合とそれ以外の状態の場合とで目標トルクの決定に用いるパラメーターが切り替えられるので、ドライバビリティ及び燃費を向上させることができるようになる。

また、本実施の形態によれば、目標トルク決定部１１０は、車両が発進初期状態の場合にはそれ以外の場合よりも多くのパラメーターを用いて目標トルクを決定する。具体的には、発進初期状態の場合にはアシストトルクをパラメーターとして用い、それ以外の場合にはアシストトルクを用いない。

また、本実施の形態によれば、目標トルク決定部１１０は、車両が発進初期状態の場合には、パラメーターとして、アクセル開度情報に加えて、路面勾配、積載重量及び又は実加速度の情報を用いて求められたアシストトルクを用いて目標トルクを決定する。

また、本実施の形態によれば、発進初期状態判定部１４０は、車速が所定値以下の場合、接続されているギアの段数が所定値以下の場合、及び又は、クラッチが接続されてから所定時間以内の場合に、車両が発進初期状態であると判定する。

また、本実施の形態によれば、目標トルク決定部１１０は、車両が発進初期状態の場合、クラッチ位置を用いて求められたアシストトルクを用いて目標トルクを決定する。このようにすることで、クラッチ位置にかかわらず常に一定の加速感を得ることができるようになる。これにより、クラッチ接続時のドライバーの違和感を低減してドライバビリティを向上できるとともに、不必要に目標トルクを大きくすることを防止して燃費の悪化を抑制できる。つまり、アシストトルク決定部１２０を設けて発進初期状態のトルクアシストを行う場合におけるドライバビリティ及び燃費を改善できるようになる。

また、本実施の形態によれば、目標トルク決定部１１０は、車両が発進初期状態の場合には、実加速度の情報を用いて求められたアシストトルクを用いて目標トルクを決定する。

本実施の形態によれば、車両が発進初期状態か否かを判定する判定ステップと、駆動力源の目標トルクを決定するステップであって、判定ステップでの判定結果に応じて目標トルクの決定に用いるパラメーターを切り替える目標トルク決定ステップと、を含む。

上述の実施の形態は、本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することの無い範囲で、様々な形で実施することができる。

本発明は、駆動源の目標トルクを決定する車両用制御装置及び方法として広く適用可能である。

１００、２００、３００ 車両用制御装置
１１０ 目標トルク決定部
１２０、２２０、３２０ アシストトルク決定部
１２１ 発進時目標トルク決定部
１２２ 差分算出部
１２３ フィードバックコントローラー
１２４ トルク変換部
１３１ Ｇセンサー
１３２ 積載荷重検出部
１３３ 勾配検出部
１４０ 発進初期状態判定部
１５０ 選択スイッチ
３２１ 発進時目標加速度決定部
Ｓ１ アシストトルク

Claims (7)

1. 駆動力源の目標トルクを決定する目標トルク決定部と、
   車両が発進初期状態であることを判定する発進初期状態判定部と、
   を備え、
   前記目標トルク決定部における目標トルクの決定に用いるパラメーターは、前記発進初期状態判定部の判定結果に基づき、車両が発進初期状態の場合とそれ以外の状態の場合とで、切り替えられる、
   車両用制御装置。
2. 前記目標トルク決定部は、
   前記車両が発進初期状態の場合にはそれ以外の場合よりも多くのパラメーターを用いて前記目標トルクを決定する、
   請求項１に記載の車両用制御装置。
3. 前記目標トルク決定部は、
   前記車両が発進初期状態の場合には、前記パラメーターとして、アクセル開度情報に加えて、路面勾配、積載重量及び又は実加速度の情報を用いて求められたアシストトルクを用いて前記目標トルクを決定する、
   請求項１又は２に記載の車両用制御装置。
4. 前記発進初期状態判定部は、車速が所定値以下の場合、接続されているギアの段数が所定値以下の場合、及び又は、クラッチが接続されてから所定時間以内の場合に、前記車両が発進初期状態であると判定する、
   請求項１から３のいずれか一項に記載の車両用制御装置。
5. 前記目標トルク決定部は、
   前記車両が発進初期状態の場合、クラッチ位置を用いて求められたアシストトルクを用いて前記目標トルクを決定する、
   請求項１から４のいずれか一項に記載の車両用制御装置。
6. 前記目標トルク決定部は、
   前記車両が発進初期状態の場合には、実加速度の情報を用いて求められたアシストトルクを用いて前記目標トルクを決定する、
   請求項１から５のいずれか一項に記載の車両用制御装置。
7. 車両が発進初期状態か否かを判定する判定ステップと、
   駆動力源の目標トルクを決定するステップであって、前記判定ステップでの判定結果に応じて目標トルクの決定に用いるパラメーターを切り替える目標トルク決定ステップと、
   を含む車両用制御方法。

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