JP2021075149A - 車両制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ドライバが積極的な減速を要求していない場合において、車両の走行トルクを適正なものとする。【解決手段】動力源と変速機とを制御する車両制御装置であって、ステアリングの操作量が所定量以上であるときには、失速せずに車速を維持できる範囲で動力源から出力されるトルクを低下させるトルクダウン制御を実行し、トルクダウン制御の実行を開始してから所定時間が経過するまでは変速段が維持されるように変速機を制御する。【選択図】図３

Description

本発明は、車両制御装置に関し、詳しくは、動力源と、変速機と、と共に車両に搭載される車両制御装置に関する。

従来、この種の車両制御装置としては、動力源（エンジン）と、変速機（自動変速機）と共に車両に搭載され、動力源と変速機とを制御するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、車両が走行中であり、且つ、ステアリング（操舵装置）の操作角が増加するときには、動力源からのトルクを低下させて車両を減速させると共に車両姿勢を制御する姿勢制御を実行し、姿勢制御を実行しているときには変速機のダウンシフトを抑制している。

国際公開第２０１８／０１１９１６号

しかしながら、上述の車両制御装置では、車両を積極的に減速させる際の制御であることから、ドライバが積極的な減速までは要求しておらず、車速を維持する場合には適用することができない。

本発明の車両制御装置は、ドライバが積極的な減速を要求していない場合において、車両の走行トルクを適正なものとすることを主目的とする。

本発明の車両制御装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の車両制御装置は、
車軸に連結された駆動軸に動力を出力する動力源と、複数の変速段の変更を伴って前記動力源からの動力を前記駆動軸に伝達する変速機と、共に車両に搭載され、
前記動力源と前記変速機とを制御する車両制御装置であって、
ステアリングの操作量が所定量以上であるときには、失速せずに車速を維持できる範囲で前記動力源から出力されるトルクを低下させるトルクダウン制御を実行し、前記トルクダウン制御の実行を開始してから所定時間が経過するまでは前記変速段が維持されるように前記変速機を制御する、
ことを要旨とする。

この本発明の車両制御装置は、ステアリングの操作量が所定量以上であるときには、失速せずに車速を維持できる範囲で動力源から出力されるトルクを低下させるトルクダウン制御を実行する。こうすれば、コーナリング中に、ドライバが積極的な減速を要求していない場合においても、車両の走行トルクをステアリングの操作に対する車両の応答性を向上させることが可能なトルクとすることができる。そして、トルクダウン制御の実行を開始してから所定時間が経過するまでは変速段が維持されるように変速機を制御する。これにより、トルクダウン制御中において、変速段の変更による車両の挙動の乱れを回避することができる。この結果、ドライバが積極的な減速を要求していない場合において、車両の走行トルクを適正なものとすることができる。なお、「所定量」は、ステアリングが大きく操作されているか否かを判定するための閾値とすればよい。

こうした本発明の車両制御装置において、前記ステアリングの操作量が前記所定量以上であり、且つ、前記ステアリングの操作速度が所定速度以上であるときには、前記トルクダウン制御を実行し、前記トルクダウン制御の実行を開始してから前記所定時間が経過するまでは前記変速段が維持されるように前記変速機を制御してもよい。こうすれば、走行トルクをよりドライバの意図に適したトルクとすることができる。なお、「所定速度」は、ステアリングが素早く操作されているか否かを判定するための閾値とすればよい。

また、本発明の車両の制御装置において、前記ステアリングの操作量が前記所定量以上であって変速機のアップシフトが予測されるときに、前記トルクダウン制御を実行し、前記トルクダウン制御の実行を開始してから前記所定時間が経過するまでは前記変速段が維持されるように前記変速機を制御してもよい。これにより、変速機のアップシフトが予測されているとき、即ち、ドライバが積極的な減速を要求していない場合に、変速機をアップシフトさせずに現在の変速段で維持することができる。こうすれば、変速機をアップシフトさせるものに比して、車両の挙動の乱れを抑制できる。

さらに、前記ステアリングの操作量が前記所定量未満であるときには、前記要求トルクが出力されるように前記動力源を制御すると共に、変速段が車速に基づく目標変速段となるように前記変速機を制御してもよい。

本発明の一実施例としての自動車２０の構成の概略を示す構成図である。 変速のマップの一例を示す説明図である。 ＥＣＵ５０により実行される走行制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例としての自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例の自動車２０は、図示するように、エンジン２２と、トルクコンバータ２８と、自動変速機３０と、電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」という）５０と、を備える。

エンジン２２は、ガソリンまたは軽油などの炭化水素系の燃料により動力を出力する内燃機関であり、エンジン２２の運転状態を検出する各種センサから信号を入力するＥＣＵ５０により燃料噴射制御や点火制御，吸入空気量調節制御などの運転制御を受けている。

トルクコンバータ２８は、一般的な流体式の伝導装置として構成されており、エンジン２２のクランクシャフト２３の動力を自動変速機３０の入力軸３２にトルクを増幅して伝達したり、トルクを増幅することなくそのまま伝達したりする。トルクコンバータ２８は、エンジン２２のクランクシャフト２３に接続されたポンプインペラと、入力軸３２に接続されたタービンランナと、タービンランナからポンプインペラへの作動油の流れを整流するステータと、ステータの回転方向を一方向に制限するワンウェイクラッチと、ポンプインペラとタービンランナとを連結する油圧駆動のロックアップクラッチ２８ａと、を備える。ロックアップクラッチ２８ａは、ＥＣＵ５０により駆動制御されている。

自動変速機３０は、入力軸３２に接続されると共に、駆動輪（前輪）３６ａ，３６ｂに連結された車軸にデファレンシャルギヤを介して接続された駆動軸３７に接続されている。自動変速機３０は、複数の遊星歯車と、油圧駆動の複数の摩擦係合要素（クラッチ，ブレーキ）と、を備える。自動変速機３０は、複数の摩擦係合要素の係脱により第１速から第４速までの前進段や後進段を形成して入力軸３２と駆動軸３７との間で動力を伝達する。自動変速機３０は、ＥＣＵ５０により駆動制御されている。

ＥＣＵ５０は、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭや、データを一時的に記憶するＲＡＭ、入出力ポート、通信ポートを備える。

ＥＣＵ５０には、エンジン２２の運転制御やロックアップクラッチ２８ａ、自動変速機３０の制御に必要な各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。ＥＣＵ５０に入力される信号としては、例えば、エンジン２２のクランクシャフト２３の回転位置を検出するクランクポジションセンサ２２ａからのクランク角θｃｒや、エンジン２２の冷却水の温度を検出する水温センサからの冷却水温を挙げることができる。スロットルバルブのポジションを検出するスロットルポジションセンサからのスロットル開度や、吸気ポートに取り付けられたエアフローメータからの吸入空気量も挙げることができる。入力軸３２に取り付けられた回転数センサからの入力軸３２の回転数Ｎｉも挙げることができる。さらに、イグニッションスイッチ６０からのイグニッション信号や、シフトレバー６１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ６２からのシフトポジションＳＰも挙げることができる。さらに、アクセルペダル６３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ６４からのアクセル開度Ａｃｃや、ブレーキペダル６５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ６６からのブレーキペダルポジションＢＰ、車速センサ６８からの車速Ｖ、駆動輪３６ａ，３６ｂの向きを変更する図示しないステアリングの操作角（車両を直進させる位置からの旋回角度、即ち、ステアリング操作量）を検出する操作角センサ７０からの操作角θｓも挙げることができる。

ＥＣＵ５０からは、エンジン２２の運転制御やロックアップクラッチ２８ａ、自動変速機３０の制御に必要な各種制御信号が出力ポートを介して出力される。各種制御信号としては、例えば、スロットルバルブのポジションを調節するスロットルモータや燃料噴射弁への駆動信号や、燃料噴射弁への駆動信号などを挙げることができる。また、トルクコンバータ２８のロックアップクラッチ２８ａへの制御信号や、自動変速機３０への変速制御信号などを挙げることができる。

ＥＣＵ５０は、クランクポジションセンサ２２ａからのクランク角θｃｒに基づいてエンジン２２の回転数Ｎｅを演算している。また、ＥＣＵ５０は、操作角センサ７０からの操作角θｓに基づいて操作角θｓの単位時間当たりの変化量としての操作角速度ωθｓも演算している。さらに、ＥＣＵ５０は、車速センサ６８からの車速Ｖに基づいて車速Ｖの単位時間あたりの変化量である車速変化量ｄＶを演算している。

こうして構成された実施例の自動車２０では、ＥＣＵ５０は、基本的には、以下の基本走行制御を実行する。図２は、変速のマップの一例を示す説明図である。基本走行制御では、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖと図２の変速マップとに基づいて自動変速機３０の目標変速段Ｇｒ＊を設定し、自動変速機３０の変速段Ｇｒが目標変速段Ｇｒ＊となるように自動変速機３０を制御する。図中、実線の「１−２」，「２−３」，「３−４」ラインは自動変速機３０のアップシフトラインを示し、破線の「２−１」，「３−２」，「４−３」ラインは自動変速機３０のダウンシフトラインを示す。

また、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸３７に要求される走行要求トルクＴｄｒｖ＊を設定し、走行要求トルクＴｄｒｖ＊と自動変速機３０の変速段Ｇｒとに基づいて自動変速機３０の入力軸３２に要求される要求トルクＴｉｎ＊を設定する。そして、要求トルクＴｉｎ＊が自動変速機３０の入力軸３２に出力されるようにエンジン２２の基本目標トルクＴｅを設定する。そして、操作角θｓの絶対値｜θｓ｜に基づいてのトルク低減量ΔＴｅを設定する。トルク低減量ΔＴｅは、絶対値｜θｓ｜が値０のときに値０に設定される。そして、トルク低減量ΔＴｅは、絶対値｜θｓ｜が値０より大きくなると、絶対値｜θｓ｜が大きいときには小さいときに比して値０から大きくなるように設定される。そして、基本目標トルクＴｅからトルク低減量ΔＴｅを減じて目標トルクＴｅ＊を設定して、目標トルクＴｅ＊でエンジン２２を制御する。こうしたエンジン２２の制御により、駆動軸３７に出力されるトルクがアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて設定される走行要求トルクＴｄｒｖ＊より小さなトルクとなり、操作角θｓの絶対値｜θｓ｜に応じた減速度で車両が減速する。これにより、操舵輪である駆動輪（前輪）３６ａ，３６ｂに荷重が加わり、駆動輪（前輪）３６ａ，３６ｂのコーナリングフォースが増加する。こうして、車両の回頭性、即ち、ステアリングの操作に対する車両の応答性を向上させている。

次に、こうして構成された実施例の自動車２０の動作、特に、ステアリングが大きく素早く操作されたときの動作について説明する。図３は、ＥＣＵ５０により実行される走行制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。

本ルーチンが実行されるＥＣＵ５０は、操作角θｓ、操作角速度ωθｓ、車速Ｖ、車速変化量ｄＶを入力する（ステップＳ１００）。操作角θｓは、操作角センサ７０により検出された値を入力している。操作角速度ωθｓは、ＥＣＵ５０が演算した値を入力している。車速Ｖは、車速センサ６８により検出された値を入力している。車速変化量ｄＶは、ＥＣＵ５０が演算した値を入力している。

次に、操作角θｓの絶対値｜θｓ｜が閾値θｔｈ以上であり、且つ、操作角速度ωθｓの絶対値｜ωθｓ｜が閾値ωｔｈ以上であるか否かを判定する（ステップＳ１１０）。閾値θｔｈは、ステアリングが大きく操作されているか否かを判定するための閾値であり、例えば、６０度、７５度、９０度など正の角度に設定される。閾値ωｔｈは、ステアリングが素早く操作されているか否かを判定するための閾値であり、例えば、３．０ｒａｄ／ｓｅｃ、６．５ｒａｄ／ｓｅｃ、１０ｒａｄ／ｓｅｃなど正の角速度に設定される。

ステップＳ１１０で操作角θｓの絶対値｜θｓ｜が閾値θｔｈ未満であるときや操作角速度ωθｓの絶対値｜ωθｓ｜が閾値ωｔｈ未満であるときには、ステアリングが小さく操作されたり、ステアリングがゆっくり操作されていて、ドライバが大きく素早く曲がることを意図していないと判断して、本ルーチンを終了し、上述の基本走行制御を実行する。

ステップＳ１１０で操作角θｓの絶対値｜θｓ｜が閾値θｔｈ以上であり、且つ、操作角速度ωθｓの絶対値｜ωθｓ｜が閾値ωｔｈ以上であるときには、ステアリングが大きく且つ素早く操作されており、例えば、ワインディングロードを走行しているときなど、ドライバが大きく素早く曲がる走行を意図していると判断して、続いて、自動変速機３０のアップシフトが予測されるか否かを判定する（ステップＳ１２０）。ステップＳ１２０では、現在の車速Ｖをこれまでの車速変化量ｄＶで変化させると車速Ｖが増加して図２に例示した変速マップにおいて実線を跨ぐアップシフトが発生するときに、自動変速機３０のアップシフトが予測されると判定する。

ステップＳ１２０で自動変速機３０のアップシフトが予測されていないときには、車両挙動が乱れる可能性が低いと判断して、本ルーチンを終了し、基本走行制御を実行する。

ステップＳ１２０で自動変速機３０のアップシフトが予測されているときには、自動変速機３０のアップシフトで車両挙動に乱れる可能性が高いと判断して、エンジン２２のトルクを車両を失速させずに車速Ｖを維持する程度に低くするトルクダウン制御を実行し（ステップＳ１３０）、現在の変速段Ｇｒを維持するように自動変速機３０を制御する（ステップＳ１４０）。

トルクダウン制御では、エンジン２２の目標トルクＴｅ＊を車両を失速させずに車速Ｖを維持するトルクとして予め実験や解析などにより定めた比較的小さな車速維持トルクＴｅｋ（例えば、５０Ｎ・ｍ、７５Ｎ・ｍ、１００Ｎ・ｍなど）に設定する。今、基本走行制御を実行するとアップシフトが予測される車速Ｖの上昇があるときを考えているから、ドライバは積極的な減速を要求していないと考えられる。また、基本走行制御で設定されるエンジン２２の目標トルクＴｅ＊でエンジン２２を制御すると車速Ｖの上昇が予測されることから、車速Ｖを維持するための車速維持トルクＴｅｋは、基本走行制御の目標トルクＴｅ＊より小さいと考えられる。したがって、基本走行制御を実行していた状態からステップＳ１３０のトルクダウン制御を開始すると、エンジン２２のトルクが低下し、駆動輪（前輪）３６ａ，３６ｂへ加わる荷重が増加し、駆動輪（前輪）３６ａ，３６ｂのコーナリングフォースが増加する。これにより、車両の回頭性、即ち、ステアリングの操作に対する車両の応答性を向上させることができる。また、自動変速機３０の変速段Ｇｒを維持する（変更しない）から、変速段Ｇｒの変更に伴う車両の挙動の乱れが発生しなくなる。これにより、ドライバが積極的な減速を要求していない場合において、車両の走行トルクを適正なものとすることができると共に車両の挙動の乱れを抑制できる。

こうしてステップＳ１３０、Ｓ１４０を実行すると、本ルーチンの実行を開始して最初にステップＳ１３０を開始してからの経過時間ｔが所定時間ｔｒｅｆを経過しているか否かを判定する（ステップＳ１５０）。所定時間ｔｒｅｆは、ステップＳ１３０、Ｓ１４０の実行を継続する時間として予め実験や解析などにより定めた時間であり、例えば、８００ｍｓｅｃ、１０５０ｍｓｅｃ、１３００ｍｓｅｃなどに設定される。

ステップＳ１５０で経過時間ｔが所定時間ｔｒｅｆを経過していないときには、経過時間ｔが所定時間ｔｒｅｆを経過するまで、ステップＳ１３０、Ｓ１４０を実行する。

ステップＳ１５０で経過時間ｔが所定時間ｔｒｅｆを経過したときには、本ルーチンを終了し、基本走行制御を実行する。

以上説明した実施例の車両制御装置では、ステアリングの操作角θｓの絶対値｜θｓ｜が閾値θｔｈ以上であるときには、失速せず車速Ｖを維持できる車速維持トルクＴｅｋまでエンジン２２から出力されるトルクを低下させるトルクダウン制御を実行する。そして、トルクダウン制御の実行を開始してから所定時間ｔｒｅｆが経過するまでは変速段Ｇｒが維持されるように自動変速機３０を制御する。これにより、ドライバが積極的な減速を要求していない場合において、車両の走行トルクを適正なものとすることができる。

実施例の車両制御装置では、ステップＳ１１０で、操作角θｓの絶対値｜θｓ｜が閾値θｔｈ以上であり、且つ、操作角速度ωθｓの絶対値｜ωθｓ｜が閾値ωｔｈ以上であるか否かを判定している。しかしながら、操作角速度ωθｓの絶対値｜ωθｓ｜が閾値ωｔｈ以上であるか否かを判定せずに、操作角θｓの絶対値｜θｓ｜が閾値θｔｈ以上であるか否かを判定してもよい。この場合、操作角θｓの絶対値｜θｓ｜が閾値θｔｈ以上であるときに、ステップＳ１２０以降を実行すればよい。

実施例の車両制御装置では、ステップＳ１２０でアップシフトが予測されるか否かを判定している。しかしながら、ステップＳ１２０を実行せずに、ステップＳ１３０以降を実行してもよい。

実施例では、本発明を、エンジン２２と、自動変速機３０と、を備える自動車２０に適用する場合について例示している。しかしながら、本発明は、車軸に連結された駆動軸３７に動力を出力する動力源と、変速機と、を備える車両であれば如何なる車両に適用しても構わない。

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、エンジン２２が「動力源」に相当し、自動変速機３０が「変速機」に相当し、ＥＣＵ５０が「車両制御装置」に相当する。

なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、車両制御装置の製造産業などに利用可能である。

２０ 自動車、２２ エンジン、２２ａ クランクポジションセンサ、２３ クランクシャフト、２８ トルクコンバータ、２８ａ ロックアップクラッチ、３０ 自動変速機、３２ 入力軸、３６ａ，３６ｂ 駆動輪、３７ 駆動軸、５０ 電子制御ユニット（ＥＣＵ）、６０ イグニッションスイッチ、６１ シフトレバー、６２ シフトポジションセンサ、６３ アクセルペダル、６４ アクセルペダルポジションセンサ、６５ ブレーキペダル、６６ ブレーキペダルポジションセンサ、６８ 車速センサ、７０ 操作角センサ。

Claims (1)

1. 車軸に連結された駆動軸に動力を出力する動力源と、複数の変速段の変更を伴って前記動力源からの動力を前記駆動軸に伝達する変速機と、共に車両に搭載され、
   前記動力源と前記変速機を制御する車両制御装置であって、
   ステアリングの操作量が所定量以上であるときには、失速せずに車速を維持できる範囲で前記動力源から出力されるトルクを低下させるトルクダウン制御を実行し、前記トルクダウン制御の実行を開始してから所定時間が経過するまでは前記変速段が維持されるように前記変速機を制御する、
   車両制御装置。

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