JP3719031B2 - 無段変速機を装備した車両の駆動力制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は無段変速機を装備した車両の駆動力制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
無段変速機を装備した車両において、車速偏差が所定値よりも小さい場合はスロットルバルブ開度のみを制御し、車速偏差が所定値よりも大きい場合は変速比のみを制御するようにした車速制御装置が知られている（例えば、特開昭６１−２３２９２７号公報参照）。この装置では、スロットルバルブ開度と変速比の２入力を同時に制御することはない。
【０００３】
また、無段変速機を装備した車両において、車速指令値を維持するために必要な駆動力を実現するエンジントルクと変速比の組合せの中から、最適燃費を実現できる組合せを算出してスロットルバルブ開度と変速比を制御するようにした制御アルゴリズムが開示されている（例えば、自動車技術学会紙VOL.48,No.10,1994参照）。この制御では、スロットルバルブ開度と変速比の２入力を同時に制御することによって車速指令値を達成している。しかし、この装置は負の駆動力指令値に対しては有効ではない。
【０００４】
さらに、エンジン冷却水温が低い場合や、バッテリーの充電量が少ない場合に、エンジンの回転速度を上げてエンジンの暖機やバッテリーの充電を促進する技術が知られている。また、低車速時に発生するこもり音を防止するためにエンジンの回転速度を変化させて共振点をずらす技術も知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の無段変速機を装備した車両の駆動力制御装置では、負の駆動力指令値が要求された場合には、スロットルバルブ全閉で且つ燃料カットの特定状態で変速比を上げる（シフトダウンする）ことにより対応することしかできず、したがって、エンジンの運転点が１点に限定されてしまい、エンジンの暖機やバッテリーの充電のためにエンジン回転速度を上げたり、あるいはこもり音を防止するためにエンジン回転速度を共振点からずらすことができない、という問題がある。
【０００６】
本発明の目的は、車両の状態によるエンジン回転速度の制約を満たしながら、乗員のアクセル操作量や、車速制御、車間距離制御などにより決定された負の駆動力指令値または負の駆動トルク指令値を実現することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
一実施の形態の構成を示す図１に対応づけて本発明を説明すると、
（１） 請求項１の発明は、車両の駆動力指令値または駆動トルク指令値を決定する指令値決定手段１２と、駆動力指令値または駆動トルク指令値を達成するためのエンジントルク指令値と変速比指令値を演算する指令値演算手段１２と、エンジントルクがエンジントルク指令値に一致するようにエンジン９を制御するエンジン制御手段１３と、変速比が変速比指令値に一致するように無段変速機１０を制御する無段変速機制御手段１４とを備えた無段変速機を装備した車両の駆動力制御装置に適用される。
そして、駆動力指令値または駆動トルク指令値が負の場合に、車両の状態から制約されるエンジン回転速度を考慮して、エンジン９の状態を、スロットルバルブ全閉で且つ燃料カット禁止状態（状態１）、スロットルバルブ全閉で且つ燃料カット状態（状態２）、およびスロットルバルブ開で且つ燃料カット状態（状態３）の内のいずれかの状態に設定するエンジン状態設定手段１２を備え、車両の状態にはエンジン冷却水の温度、バッテリーの充電状態、空調装置の運転、ランプ類の点灯および車速が含まれる。これにより上記発明の目的を達成する。
（２） 請求項２の無段変速機を装備した車両の駆動力制御装置は、指令値演算手段１２によって、エンジン９の設定状態において、駆動力指令値または駆動トルク指令値に基づいてエンジン９の運転点を決定し、そのエンジン運転点に基づいて変速比指令値を演算するようにしたものである。
（３） 請求項３の無段変速機を装備した車両の駆動力制御装置は、指令値決定手段１２によって、車速を車速指令値に一致させるための駆動力指令値または駆動トルク指令値を決定するようにしたものである。
（４） 請求項４の無段変速機を装備した車両の駆動力制御装置は、指令値決定手段１２によって、乗員のアクセルペダル踏み込み量に基づいて駆動力指令値または駆動トルク指令値を決定するようにしたものである。
（５） 請求項５の無段変速機を装備した車両の駆動力制御装置は、指令値決定手段１２によって、前車との車間距離を車間距離指令値に一致させるための駆動力指令値または駆動トルク指令値を決定するようにしたものである。
【０００８】
上述した課題を解決するための手段の項では、説明を分かりやすくするために一実施の形態の図を用いたが、これにより本発明が一実施の形態に限定されるものではない。
【０００９】
【発明の効果】
（１） 請求項１の発明によれば、エンジン冷却水の温度、バッテリーの充電状態、空調装置の運転、ランプ類の点灯および車速によってエンジン回転速度に制約を加え、制約されたエンジン回転速度を考慮してエンジンの状態を設定するようにしたので、車両の状態によるエンジン回転速度の制約を満たしながら、負の駆動力指令値または負の駆動トルク指令値を実現することができる。
（２） 請求項３の発明によれば、車速を車速指令値に一致させるための駆動力指令値または駆動トルク指令値を決定するようにしたので、負の駆動力指令値または負の駆動トルク指令値に対する自動車速制御の精度と応答性を向上させることができる。
（３） 請求項４の発明によれば、乗員のアクセルペダル踏み込み量に基づいて駆動力指令値または駆動トルク指令値を決定するようにしたので、乗員のアクセルペダル操作により車速を制御する場合でも、負の駆動力および負の駆動トルクを広範囲にきめ細かく安定に実現できる。
（４） 請求項５の発明によれば、前車との車間距離を車間距離指令値に一致させるための駆動力指令値または駆動トルク指令値を決定するようにしたので、負の駆動力指令値または負の駆動トルク指令値に対する自動車間距離制御の精度と応答性を向上させることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明を、車速制御を行う無段変速機を装備した車両に適用した一実施の形態を説明する。この一実施の形態では、実車速を車速指令値に一致させる車速制御において駆動力指令値および駆動トルク指令値が決定される。
【００１１】
図１は一実施の形態の構成を示す。
セットスイッチ１は、現在の車速を車速指令値に設定して自動車速制御を開始するためのスイッチである。アクセラレートスイッチ２は設定車速を増加するためのスイッチ、コーストスイッチ３は設定車速を低減するためのスイッチである。キャンセルスイッチ４は自動車速制御を解除するためのスイッチ、ブレーキスイッチ５はフットブレーキが操作された時に作動するスイッチである。このブレーキスイッチ５が作動したら、キャンセルスイッチ４が操作された場合と同様に自動車速制御を解除する。
【００１２】
クランク角センサー６はエンジン回転速度（以下、単にエンジン回転数と呼ぶこともあり、その場合は単位時間（例えば毎分）当たりのエンジン回転数である）に応じた周期のパルス列信号を出力し、車速センサー７は車速に応じた周期のパルス列信号を出力する。これらのパルス列信号のパルス間隔または所定時間当たりのパルス数を計測することによって、エンジン回転速度Ｎeと車速Ｖspを検出することができる。また、アクセルセンサー８は乗員の加速意志としてアクセルペダルの踏み込み量を検出する。このアクセルペダル踏み込み量は、自動車速制御が解除されている時の通常制御に用いられる。水温センサー１５はエンジンの冷却水温度を検出し、ＳＯＣセンサー１６はバッテリーの充電状態ＳＯＣを検出する。
【００１３】
希薄燃焼型エンジン９は、スロットルバルブアクチュエータ９ａによる吸入空気量制御と、インジェクター９ｂによる燃料噴射量制御と、点火プラグ９ｃによる点火時期制御とによって、エンジントルクが指令値に一致するように制御される。この希薄燃焼型エンジン９では、図２に示すように理想空燃比（ストイキ）状態と希薄燃焼用空燃比状態とが不連続的に切り換えられるとともに、図３に示すように低回転用カムと高回転用カムとが不連続的に切り換えられて吸排気バルブの開閉タイミングが不連続的に変化する。
【００１４】
ベルト式無段変速機１０は、プライマリー・プーリーとセカンダリー・プーリーの半径を油圧制御で変えることによって、変速比が指令値に一致するように制御される。また、ベルト式無段変速機１０は発進用のロックアップクラッチ付きトルクコンバーター１１を備えている。なお、この実施の形態ではベルト式無段変速機１０を例に上げて説明するが、無段変速機はベルト式に限定されず、トロイダル式でもよい。また、ベルト式無段変速機には金属ベルトや乾式複合ベルトなどを用いることができる。
【００１５】
車速制御コントローラー１２、エンジントルクコントローラー１３および変速比コントローラー１４はそれぞれ、マイクロコンピュータとその周辺部品や各種アクチュエータの駆動回路などを備え、互いに通信回路を介して通信を行なう。車速制御コントローラー１２は、車速指令値の設定と変更、トルク指令値と変速比指令値の演算などを行なう。トルクコントローラー１３は、エンジン９のエンジントルク指令値に基づくスロットルバルブ開度制御と、空燃比、吸排気バルブ開閉タイミング、フューエルカット・リカバーなどのエンジン運転状態の切り換え制御を行なう。さらに、変速比コントローラー１４は変速比指令値に基づいて無段変速機１０の変速比を制御する。
【００１６】
図４は車速制御プログラムを示すフローチャート、図５は駆動力指令値（または駆動トルク指令値）が負の場合のエンジン回転速度指令値算出ルーチンを示すフローチャートである。これらのフローチャートにより、一実施の形態の動作を説明する。
車速制御コントローラー１２は、例えば１０msecごとにこの車速制御プログラムを実行する。ステップ１において、車速センサー７からのパルス信号を計測して車速Ｖspを検出する。続くステップ２で、キャンセルスイッチ４またはブレーキスイッチ５がオン状態にあるか、すなわち自動車速制御が解除されたかどうかを確認する。自動車速制御が解除されたらステップ６へ進み、各種制御フラグやパラメーター変数の初期化を行なって自動車速制御を終了する。
【００１７】
自動車速制御が解除されていない場合はステップ３へ進み、セットスイッチ１が操作されたかどうかを確認する。セットスイッチ１がオンしている時はステップ４へ進み、自動車速制御を開始するために現在の実車速Ｖspを車速指令値Ｖsprに設定して記憶する。次に、ステップ５で自動車速制御中を示すフラグ（ASCD作動フラグ）をセットしていったん処理を終了する。
【００１８】
セットスイッチ１がオフしている時はステップ７へ進み、ASCD作動フラグにより自動車速制御中かどうかを確認する。ASCDフラグがセットされていない時はステップ６へ進み、各種制御フラグやパラメーター変数の初期化を行なって自動車速制御を終了する。ASCDフラグがセットされている時はステップ８へ進み、実車速Ｖspを車速指令値Ｖsprに一致させるための駆動力指令値ｙ１および駆動トルク指令値Ｔorを演算する。
【００１９】
図６は、一実施の形態の車速フィードバック制御を示す制御ブロック図である。この図６を参照して駆動力指令値ｙ１および駆動トルク指令値Ｔorの演算方法を説明する。
この演算は、図６に示すように、線形制御手法であるモデルマッチング手法と近似ゼロイング手法による車速フィードバック補償器を用いて行なう。車速フィードバック補償器に組み込まれた制御対象の車両モデル（数式化モデル）は、駆動力指令値ｙ１を操作量とし、車速Ｖspを制御量としてモデル化することによって、相対的に応答性の速いエンジンやトルクコンバータの過渡特性、およびトルクコンバータの非線形定常特性を省略することができる。そして、例えば図７に示すような予め計測されたエンジン非線形定常特性マップを用いて車両の駆動力が駆動力指令値ｙ１に一致するようなスロットルバルブ開度指令値ＴＶＯrを算出し、実際のスロットルバルブ開度ＴＶＯをサーボコントロールすることによって、エンジン非線形定常特性を線形化することができる。したがって、駆動力指令値ｙ１を入力とし、車速Ｖspを出力とする車両モデルは積分特性となり、補償器ではこの車両モデルの伝達特性をパルス伝達関数Ｐ（ｚ-1）とおくことができる。
【００２０】
図６において、ｚは遅延演算子であり、ｚ-n（ｎ＝１，２，・・）を乗ずるとｎサンプリング周期前の値となる。また、Ｃ１（ｚ-1）、Ｃ２（ｚ-1）は近似ゼロイング手法による外乱推定器であり、外乱やモデル化誤差による影響を抑制する。さらに、Ｃ３（ｚ-1）はモデルマッチング手法による補償器であり、図８に示すように、車速指令値Ｖsprを入力とし実車速Ｖspを出力とした場合の制御対象の応答特性を、予め定めた一次遅れとむだ時間要素を持つ規範モデルＨ（ｚ-1）の特性に一致させる。
【００２１】
制御対象の伝達特性は、パワートレインの遅れであるむだ時間を考慮する必要がある。駆動力指令値ｙ１を入力とし実車速Ｖspを出力とする制御対象のパルス伝達関数Ｐ（ｚ-1）は、次式に示す積分要素Ｐ１（ｚ-1）と、むだ時間要素Ｐ２（ｚ-1）（＝ｚ-n）の積で表わすことができる。
【数１】
Ｐ１（ｚ-1）＝Ｔ・ｚ-1／｛Ｍ・（１−ｚ-1）｝，
Ｐ（ｚ-1）＝Ｔ・ｚ-1・ｚ-n／｛Ｍ・（１−ｚ-1）
ここで、Ｔはサンプリング周期（この実施形態では１０msec）、Ｍは平均車重である。
【００２２】
このとき、補償器Ｃ１（ｚ-1）は次式で表わされる。
【数２】
Ｃ１（ｚ-1）＝（１−γ）・ｚ-1／（１−γ・ｚ-1），
γ＝ｅｘｐ（−Ｔ／Ｔb）
すなわち、補償器Ｃ１（ｚ-1）は時定数Ｔbのローパスフィルターである。
【００２３】
さらに、補償器Ｃ２（ｚ-1）はＣ１／Ｐ１として次式で表わされる。
【数３】
Ｃ２（ｚ-1）＝Ｍ・（１−γ）・（１−ｚ-1）／｛Ｔ・（１−γ・ｚ-1）｝
なお、補償器Ｃ２は、車両モデルの逆系にローパスフィルターをかけたものであり、この補償器Ｃ２に実車速Ｖspを入力することによって実車速Ｖspに応じた駆動力、すなわち走行抵抗などの外乱が含まれない実車速Ｖspのみに応じた駆動力を求めることができる。
【００２４】
また、制御対象のむだ時間を無視して規範モデルＨ（ｚ-1）を時定数Ｔaの１次ローパスフィルターとすると、補償器Ｃ３は次のような定数となる。
【数４】
Ｃ３＝Ｋ＝｛１−ｅｘｐ（−Ｔ／Ｔa）｝・Ｍ／Ｔ
【００２５】
次に、モデルマッチング補償器Ｃ３（ｚ-1）に相当する部分の演算を行ない、実車速Ｖspから車速指令値Ｖsprまで加速するための駆動力ｙ４を求める。データｙ(k)は今回のサンプリング時点における駆動力、データｙ(k-1)は１サンプリング周期前の駆動力を表わすものとすると、
【数５】
ｙ４(k)＝Ｋ・｛Ｖspr(k)−Ｖsp(k)｝
【００２６】
また、図６に示す外乱推定器の一部のロバスト補償器Ｃ２（ｚ-1）に相当する部分の演算を行ない、実車速Ｖspに応じた駆動力、すなわち走行抵抗などの外乱が含まれない実車速Ｖspのみに応じた駆動力ｙ３を演算する。
【数６】
ｙ３(k)＝γ・ｙ３(k-1)＋（１−γ）・Ｍ・｛Ｖsp(k)−Ｖsp(k-1)｝／Ｔ
【００２７】
駆動力ｙ４を走行抵抗などの外乱推定値Ｆｒで補正して駆動力指令値ｙ１(k)を求める。上述したように、駆動力ｙ３(k)は実車速Ｖspに応じた駆動力、すなわち走行抵抗などの外乱が含まれない実車速Ｖspのみに応じた駆動力である。一方、補償器Ｃ１はローパスフィルターであるから、駆動力ｙ２(k)はリミッター処理後の駆動力ｙ５をローパスフィルター処理した駆動力である。この駆動力ｙ２（ｋ）にｚ-2を乗じた駆動力ｙ２(k-2)は駆動力ｙ２(k)の２サンプリング周期前の値であり、パワートレインの遅れ（むだ時間）を考慮したパワートレインの現在の実駆動力と見なすことができる。したがって、現在のパワートレインの駆動力ｙ２(k-2)から、走行抵抗などの外乱が含まれない実車速Ｖsp分の駆動力ｙ３(k)を減じれば、走行抵抗などの外乱を推定することができる。そして、駆動力ｙ４(k)を走行抵抗などの外乱推定値Ｆｒで補正し、外乱混入による駆動力不足を補償するための駆動力指令値ｙ１(k)を求める。
【数７】
【００２８】
このように、近似ゼロイング手法で構成された外乱推定器は、制御対象モデルの出力と実際の制御対象の出力との差に基づいて走行抵抗などの外乱を正確に推定することができる。
【００２９】
次に、駆動力指令値ｙ１を上下限値以内に制限する。まず、スロットルバルブ全開時および全閉時のエンジントルクをエンジン回転速度ごとに測定したマップデータを用いて、現在のエンジン回転速度Ｎeに対応する最大エンジントルクＴemaxと最小エンジントルクＴeminを表引き演算する。さらに、最大エンジントルクＴemaxと最小エンジントルクＴeminから、次式により最大駆動力Ｆmaxと最小駆動力Ｆminを求める。
【数８】
Ｆmax＝Ｔemax・Ｇmax・Ｇf／Ｒt，
Ｆmin＝Ｔemin・Ｇmax・Ｇf／Ｒt
ここで、Ｇmaxは無段変速機１０の最大変速比、Ｇfはファイナルギア比、Ｒtは車輪の有効半径である。
【００３０】
駆動力指令値ｙ１(k)を最大駆動力Ｆmaxと最小駆動力Ｆmin以内に制限して駆動力ｙ５(k)を求める。
【数９】
ｙ１(k)≧Ｆmaxの場合は、ｙ５(k)＝Ｆmax，
ｙ１(k)≦Ｆminの場合は、ｙ５(k)＝Ｆmin，
Ｆmin＜ｙ１(k)＜Ｆmaxの場合は、ｙ５(k)＝ｙ１(k)
【００３１】
また、外乱推定器の一部であるローパスフィルターとしての補償器Ｃ１（ｚ-1）に相当する部分の演算を行なう。
【数１０】
ｙ２(k)＝γ・ｙ２(k-1)＋（１−γ）・ｙ５(k-1)
【００３２】
最後に、駆動力指令値ｙ１(k)に基づいて車輪の有効半径Ｒｔにより駆動トルク指令値Ｔorを演算する。
【数１１】
Ｔor＝ｙ１・Ｒt
【００３３】
ふたたび図４に戻って車速制御の説明を続ける。
ステップ９において、駆動力指令値ｙ１または駆動トルク指令値Ｔorの符号を確認し、０または正であればステップ１０へ進み、負であればステップ１１へ進む。ステップ１０では、正の駆動力指令値ｙ１または駆動トルク指令値Ｔorを最少燃費で実現するエンジンの運転点を求める。まず、次式によりエンジンの出力指令値Ｌを算出する。
【数１２】
Ｌ＝Ｔor・Ｖspr／Ｒt または Ｌ＝ｙ１・Ｖspr
【００３４】
図９は、エンジン出力およびエンジントルクが正の場合の、エンジンの特性図（等出力線、等燃費線および最適燃費運転線）を示す。
このようなエンジン特性図を用いて、出力指令値Ｌ（正値）を達成しつつ燃料消費量が最少となる運転点、すなわち等出力線と等燃費線との接点を連ねた最適燃費運転線上にある運転点を検索する。実際には、出力値（正値）に対応した目標とするエンジン運転点、すなわち等出力線と最適燃費運転線との交点で決まるエンジン回転速度指令値を予めマップデータとして記憶しておき、出力指令値Ｌ（正値）に対応するエンジン回転速度指令値Ｎerを表引き演算により求める。
【００３５】
ステップ１１では、負の駆動力指令値ｙ１または駆動トルク指令値Ｔorを、燃料カットの許可および禁止とスロットルバルブ開度により実現するエンジン運転点を求める。まず、次式によりエンジンの出力指令値Ｌを算出する。
【数１３】
Ｌ＝Ｔor・Ｖspr／Ｒt または Ｌ＝ｙ１・Ｖspr
【００３６】
上述したように、エンジン冷却水温が低い場合やバッテリーの充電量が少ない場合に、エンジンの回転速度を上げてエンジンの暖機やバッテリーの充電を促進したり、あるいは、低車速時に発生するこもり音を防止するためにエンジンの回転速度を変化させて共振点をずらす必要がある。つまり、車両の状態によるエンジン回転速度の制約を満たしながら、車速制御により決定された負の駆動力指令値ｙ１と負の駆動トルク指令値Ｔorを実現する
【００３７】
図１０は、エンジン出力およびエンジントルクが負の場合の、エンジンの特性図（エンジントルク線および等出力線）を示す。図において、状態１はスロットルバルブ全閉で且つ燃料カット禁止状態におけるエンジントルク線を表す。また、状態２はスロットルバルブ全閉で且つ燃料カット状態におけるエンジントルク線を表す。さらに、状態３はスロットルバルブ開で且つ燃料カット状態におけるエンジントルク線を表す。状態３では、スロットルバルブ開度に応じてエンジントルク線が変化する。また、Ｎerlmtは、車両の状態により制約されるエンジン回転速度の一例を示す。
【００３８】
車両の状態によるエンジン回転速度の制約がない場合には、図１０に示す状態１（スロットルバルブ全閉で且つ燃料カット禁止状態）または状態２（スロットルバルブ全閉で且つ燃料カット状態）のエンジントルク線と等出力線との交点から、出力指令値Ｌを達成するエンジンの運転点を求める。実際には、出力値（負値）に対応した目標とするエンジン運転点、すなわち等出力線と状態１または状態２のエンジントルク線との交点で決まるエンジン回転速度指令値を予めマップデータとして記憶しておき、出力指令値Ｌ（負値）に対応するエンジン回転速度指令値Ｎerを表引き演算する。
【００３９】
一方、車両の状態によるエンジン回転速度の制約がある場合は、図１０に示す状態１、状態２および状態３（スロットルバルブ開で且つ燃料カット状態）のエンジントルク線と等出力線との交点から、出力指令値Ｌ（負値）を達成するエンジンの運転点を求める。実際には、出力値（負値）に対応した目標とするエンジン運転点、すなわち車両の状態により制約されたエンジン回転速度Ｎerlmtを考慮した上で、等出力線と状態１または状態２または状態３のエンジントルク線との交点で決まるエンジン回転速度指令値を予めマップデータとして記憶しておき、出力指令値Ｌ（負値）に対応するエンジン回転速度指令値Ｎerを表引き演算する。
【００４０】
なお、図５に示す負の駆動力指令値または駆動トルク指令値の場合のエンジン回転速度指令値Ｎerの算出ルーチンについては、後述する。
【００４１】
ステップ１２では、無段変速機１０が取り得る変速比範囲やエンジンなどで決まるエンジン回転速度制限をエンジン回転速度指令値Ｎerに施す。続くステップ１３で、変速比指令値Ｇcvtとエンジントルク指令値Ｔerを求める。ファイナル減速比をＧfとし、タイヤの有効半径をＲtとすると、
【数１４】
Ｇcvt＝Ｎer・Ｒt／Ｖsp／Ｇf，
Ｔer＝Ｔor／Ｇcvt／Ｇf
ステップ１４では、エンジントルクコントローラー１３へエンジントルク指令値Ｔerと燃料カット禁止または許可フラグ、およびスロットルバルブ開度指令値ＴＶＯrを送信し、変速機コントローラー１４へ変速比指令値Ｇcvtを送信して処理を終了する。
【００４２】
次に、図５により、駆動力指令値ｙ１または駆動トルク指令値Ｔorが負の場合のエンジン回転速度指令値Ｎerの算出方法を説明する。
ステップ３１において、車両の状態によるエンジン回転速度の制約の有無を確認する。すなわち、水温センサー１５により検出されたエンジン冷却水温が基準温度よりも低い場合、ＳＯＣセンサー１６により検出されたバッテリーのＳＯＣが基準ＳＯＣよりも低い場合、あるいは車速センサー７により検出された車速がこもり音を発生する車速よりも低い場合など、車両の状態によりエンジン回転速度に制約を加える必要があるかどうかを確認し、エンジン回転速度を制約する必要がある場合はステップ３２へ進み、制約する必要がない場合はステップ３３へ進む。
【００４３】
エンジン回転速度を制約する必要がある場合は、ステップ３２でスロットルバルブ開度指令値ＴＶＯrを初期化してステップ３４へ進む。ステップ３４では、現在のスロットルバルブ開度指令値ＴＶＯrが、状態３（スロットルバルブ開で且つ燃料カット状態）におけるスロットルバルブ開度の上限値ＴＶＯlmt以下かどうかを確認する。現在のスロットルバルブ開度指令値ＴＶＯrが上限値ＴＶＯlmt以下であればステップ３５へ進み、そうでなければステップ３９へ進む。
【００４４】
現在のスロットルバルブ開度指令値ＴＶＯrが上限値ＴＶＯlmt以下の時は、ステップ３５で燃料カットを行うために燃料カットフラグをセットする。続くステップ３６で、状態２（スロットルバルブ全閉で且つ燃料カット状態）および状態３（スロットルバルブ開で且つ燃料カット状態）のエンジントルク線と等出力線との交点からエンジンの運転点を決定するためのマップデータを用いて、出力指令値Ｌに対応するエンジン回転速度指令値Ｎerを表引き演算により決定する。この表引き演算１では、スロットルバルブ開度指令値ＴＶＯrと出力指令値Ｌの２入力から出力のエンジン回転速度指令値Ｎerを求める。
【００４５】
ステップ３７において、先に決定したエンジン回転速度指令値Ｎerが車両の状態からのエンジン回転速度の制約を満たしているかどうかを確認する。例えば、エンジン冷却水温、バッテリーの充電状態、こもり音などの車両状態によってエンジン回転速度をＮerlmtよりも高くしたい場合には、図１０に示すように、エンジン回転速度指令値Ｎerが車両の状態から制約されるエンジン回転速度Ｎerlmtよりも高い場合は制約を満たしており、制約回転速度Ｎerlmt以下の場合は制約が満たされていないとする。車両の状態によるエンジン回転速度の制約が満たされている場合は図４に示すプログラムへリターンし、制約が満たされていない場合はステップ３８へ進む。ステップ３８では、現在のスロットルバルブ開度指令値ＴＶＯrに所定値ΔＴＶＯを加算してステップ３４へ戻り、上記処理を繰り返す。
【００４６】
現在のスロットルバルブ開度指令値ＴＶＯrが状態３における上限値ＴＶＯlmtを越えている時は、ステップ３９で燃料カットを禁止するために燃料カットフラグをリセットする。続くステップ４０で、状態１（スロットルバルブ全閉で且つ燃料カット禁止状態）のエンジントルク線と等出力線との交点からエンジン運転点を決定するためのマップデータを用いて、出力指令値Ｌに対応するエンジン回転速度指令値Ｎerを表引き演算により決定する。この表引き演算２では、出力指令値Ｌのみの１入力から出力のエンジン回転速度指令値Ｎerを求める。
【００４７】
一方、車両の状態によるエンジン回転速度の制約がない場合には、ステップ３３でスロットルバルブ開度指令値ＴＶＯrを初期化した後、ステップ４１へ進む。ステップ４１では、状態２（スロットルバルブ全閉で且つ燃料カット状態）においてエンジン回転速度の下限値Ｎeminを満たす出力Ｌ１（図１０参照）と出力指令値Ｌとを比較する。出力指令値ＬがＬ１以下の時はステップ４２へ進み、そうでなければステップ４４へ進む。
【００４８】
出力指令値Ｌが状態２におけるエンジン回転速度の下限値Ｎeminを満たす出力Ｌ１以下の時は、ステップ４２で燃料カットを行うために燃料カットフラグをセットしてステップ４３へ進む。ステップ４３では、状態２（スロットルバルブ全閉で且つ燃料カット状態）のエンジントルク線と等出力線との交点からエンジン運転点を決定するためのマップデータを用いて、出力指令値Ｌに対応するエンジン回転速度指令値Ｎerを表引き演算により決定する。この表引き演算３では、出力指令値Ｌのみの１入力から出力のエンジン回転速度指令値Ｎerを求める。その後、図４に示すプログラムへリターンする。
【００４９】
一方、出力指令値Ｌが状態２におけるエンジン回転速度の下限値Ｎeminを満たす出力Ｌ１よりも大きい時は、ステップ４４で燃料カットを禁止するために燃料カットフラグをリセットしてステップ４５へ進む。ステップ４５では、状態１（スロットルバルブ全閉で且つ燃料カット禁止状態）のエンジントルク線と等出力線との交点からエンジン運転点を決定するためのマップデータを用いて、出力指令値Ｌに対応するエンジン回転速度指令値Ｎerを表引き演算により決定する。この表引き演算４では、出力指令値Ｌのみの１入力から出力のエンジン回転速度指令値Ｎerを求める。その後、図４に示すプログラムへリターンする。
【００５０】
図９、図１０を参照してエンジンの運転点の決定方法を要約して説明する。
上述したように、公知の線形制御理論により、実車速Ｖspを車速指令値Ｖsprに一致させるための駆動力指令値ｙ１と駆動トルク指令値Ｔorを演算する。そして、駆動トルク指令値Ｔorに基づいてエンジントルク指令値Ｔerと無段変速機の変速比指令値Ｇcvtを演算する。
【００５１】
駆動力指令値ｙ１または駆動トルク指令値Ｔorが正の場合には、出力指令値Ｌの等出力線とエンジン最適燃費運転線との交点からエンジン回転速度指令値Ｎerを決定することによって、図９に示すようにエンジンを最適燃費運転線に沿って運転することができる。また、変速比をそれ以上アップできなくなった時には、その時のエンジン回転速度でリミットされるので、最適燃費運転線に沿ってエンジンを運転することができなくなり、駆動トルク指令値Ｔorのみが達成される。
【００５２】
駆動力指令値ｙ１または駆動トルク指令値Ｔorが負の場合には、車両の状態からのエンジン回転速度の制約を考慮して、出力指令値Ｌの等出力線と状態１〜３のエンジントルク線との交点からエンジンの運転点を決定し、負の駆動力指令値ｙ１および負の駆動トルク指令値Ｔorを達成する。
【００５３】
まず、▲１▼車両の状態からのエンジン回転速度の制約がない場合で、且つ、出力指令値Ｌが、状態２（スロットルバルブ全閉で且つ燃料カット状態）におけるエンジン回転速度の下限値Ｎeminを満たす出力Ｌ１以下の場合には、図５のステップ４３と図１０に示すように、出力指令値Ｌの等出力線と状態２のエンジントルク線との交点からエンジン回転速度指令値Ｎerを決定し、負の駆動力指令値ｙ１および負の駆動トルク指令値Ｔorを実現する。
【００５４】
また、▲２▼車両の状態からのエンジン回転速度の制約がない場合で、且つ、出力指令値Ｌが状態２のエンジン回転速度下限値Ｎeminを満たす出力Ｌ１より大きい場合には、図５のステップ４５と図１０に示すように、出力指令値Ｌの等出力線と状態１（スロットルバルブ全閉で且つ燃料カット禁止状態）のエンジントルク線との交点からエンジン回転速度指令値Ｎerを決定し、負の駆動力指令値ｙ１および負の駆動トルク指令値Ｔorを実現する。
【００５５】
このように、駆動力指令値ｙ１または駆動トルク指令値Ｔorが負の場合で、且つ、車両の状態からのエンジン回転速度の制約がない場合には、図１１に示すように、状態１（スロットルバルブ全閉で且つ燃料カット禁止状態）と状態２（スロットルバルブ全閉で且つ燃料カット状態）のエンジントルク特性を用いることによって、負の駆動トルク指令値Ｔorおよび負の駆動力指令値ｙ１を連続的に実現することができる。この状態１と状態２のエンジントルク特性を用いてエンジンの運転点を決定する方法は、負のエンジントルクの不連続点（燃料カット・リカバー）に起因する車速制御時の車速ハンチングを防止する方法としても有効である。
【００５６】
一方、▲３▼車両の状態からのエンジン回転速度の制約がある場合には、図５のステップ３６，４０と図１０に示すように、出力指令値Ｌの等出力線と状態１〜３のエンジントルク線との交点からエンジン回転速度指令値Ｎerを決定し、負の駆動力指令値ｙ１および駆動トルク指令値Ｔorを実現する。
【００５７】
ただし、状態３（スロットルバルブ開で且つ燃料カット状態）のスロットルバルブ開度上限値ＴＶＯlmtの場合のエンジントルク線においても、車両の状態からのエンジン回転速度の制約を満たすことができない場合には、状態１（スロットルバルブ全閉で且つ燃料カット禁止状態）のエンジントルク線を用いてエンジン回転速度指令値Ｎerを決定し、負の駆動力指令値ｙ１および負の駆動トルク指令値Ｔorを実現する。
【００５８】
車両の状態からのエンジン回転速度の制約がある場合の、エンジンの運転点の決定方法の一例を示す。
今、図１０に示すように、状態２（スロットルバルブ全閉で且つ燃料カット状態）のエンジントルク線と出力指令値Ｌの等出力線との交点Ａにおいて駆動力指令値ｙ１および駆動トルク指令値Ｔorを実現している時に、車両の状態からエンジン回転速度の制約（Ｎer≧Ｎerlmt）があって、出力指令値Ｌを維持しながらエンジン回転速度指令値Ｎerを上げたい場合には、出力指令値Ｌの等出力線と状態３（スロットルバルブ開で且つ燃料カット状態）のエンジントルク線との交点Ｂにエンジンの運転点を変更することによって、制約（Ｎer≧Ｎerlmt）を満たしながら負の駆動力指令値ｙ１および負の駆動トルク指令値Ｔorを実現することができる。なお、負のエンジントルクはエンジンのフリクションやポンピングロスなどにより決まるから、燃料カット状態においてスロットルバルブ開度を調節することによってポンピングロスを変化させ、負のエンジントルクを連続的に調節する。
【００５９】
さらに、Ｂ点で運転中に出力指令値ＬがＬ２へ減少した場合には、制約（Ｎer≧Ｎerlmt）と出力指令値Ｌ２とを同時に満たすＣ点へエンジンの運転点を変更する。つまり、出力指令値Ｌ２の等出力線と状態３（スロットルバルブ開で且つ燃料カット状態）のエンジントルク線との交点Ｃに運転点を変更する。
【００６０】
図１２は、上述したエンジン運転点の決定例におけるエンジン出力Ｐ、スロットルバルブ開度ＴＶＯ、エンジン回転速度Ｎeおよび燃料カットフラグの変化を示すタイムチャートである。
車両の状態からの制約によってエンジンの運転点がＡ点からＢ点へ変更されると、スロットルバルブ開度指令値ＴＶＯrの増加（開）に応じて実際のスロットルバルブ開度ＴＶＯが全閉状態から開状態へ変化し、負のエンジントルクが減少する。同時に、エンジン回転速度指令値Ｎerの増加に応じて実際のエンジン回転速度Ｎeが増加する。この結果、実際のエンジン出力Ｐは出力指令値Ｌに応じた値を維持する。さらに、エンジンの運転点がＢ点からＣ点へ変更されると、現在のエンジン回転速度Ｎeを維持したまま、スロットルバルブ開度指令値ＴＶＯrの減少に応じて実際のスロットルバルブ開度ＴＶＯも減少し、負のエンジントルクが増加する。この結果、実際のエンジン出力Ｐは出力指令値Ｌ２に応じた値に減少（負のエンジン出力が増加）する。
【００６１】
このように、エンジンの状態１（スロットルバルブ全閉で且つ燃料カット禁止状態）と状態２（スロットルバルブ全閉で且つ燃料カット状態）との間の負のエンジントルクを、状態３（スロットルバルブ開で且つ燃料カット状態）を用いて連続的に補完するとともに、駆動力指令値ｙ１または駆動トルク指令値Ｔorが負の場合に、車両の状態から制約されるエンジン回転速度を考慮して状態１〜３の内のいずれかの状態を設定するようにしたので、エンジン暖機、バッテリー充電、こもり音低減などの車両の状態からのエンジン回転速度の制約を満たしながら、負の駆動力指令値ｙ１および負の駆動トルク指令値Ｔorを達成することができる。
【００６２】
なお、上述した一実施の形態では本発明を車速制御を行う無段変速機を装備した車両に適用した例を示したが、本発明は車速制御を行う車両に限定されず、車間距離制御などの各種制御により駆動力指令値または駆動トルク指令値を決定する無段変速機を装備した車両や、乗員のアクセルペダル踏み込み量に応じて駆動力指令値または駆動トルク指令値を決定する車両、あるいは乗員のアクセルペダル踏み込み量と各種制御により駆動力指令値または駆動トルク指令値を決定する車両に対しても適用することができる。
【００６３】
車速制御や車間距離制御によらず、乗員のアクセルペダル踏み込み量accに基づいて駆動力指令値ｙ１を決定する場合には、図１３に示すようなアクセルペダル踏み込み量をパラメーターとした車速に対する駆動力のマップを予め設定しておき、そのマップデータからアクセルペダル踏み込み量accと車速Ｖspに対応する駆動力を表引き演算により求め、その駆動力を駆動力指令値ｙ１とする。そして、駆動力指令値ｙ１から駆動トルク指令値Ｔorを算出する。なお、スポーツ走行モードなどの複数の走行モードを有する車両では、走行モードごとにそれぞれ最適なマップデータを設定しておき、走行モードに応じてマップデータを選択して駆動力指令値を表引き演算すればよい。
【００６４】
また、上述した一実施の形態ではエンジン回転速度の制約が必要な車両の状態としてエンジン冷却水温が低い場合、バッテリーの充電量が低い場合、およびこもり音が発生する低車速を例に上げて説明したが、車両の状態は上述した一実施の形態に限定されない。例えば、車両用空調装置を運転した場合にはエンジン回転速度を増速し、コンプレッサーなどを駆動するための空調負荷とブロアファンなどを駆動するための電気負荷を賄うことが行われており、空調装置の運転停止状態もエンジン回転速度を制約する車両の状態である。また、ランプ類を点灯した場合にはエンジン回転速度を増速し、ランプ点灯のための電気負荷を賄うことが行われており、ランプ類の点消灯もエンジン回転速度を制約する車両の状態である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 一実施の形態の構成を示す図である。
【図２】 理想空燃比（ストイキ）状態と希薄燃焼用空燃比状態との切り換えを示す図である。
【図３】 低回転用カムと高回転用カムとの切り換えを示す図である。
【図４】 車速制御プログラムを示すフローチャートである。
【図５】 駆動力指令値または駆動トルク指令値が負の場合の、エンジン回転速度指令値算出ルーチンを示すフローチャートである。
【図６】 車速フィードバック制御を示す制御ブロック図である。
【図７】 エンジン回転速度をパラメーターとしたエンジントルクに対するスロットルバルブ開度の特性を示す図である。
【図８】 モデルマッチング補償器の構成を説明する図である。
【図９】 エンジン出力およびエンジントルクが正の場合の、エンジンの特性図（等出力線、等燃費線および最適燃費運転線）を示す図である。
【図１０】 エンジン出力およびエンジントルクが負の場合の、エンジンの特性図（エンジントルク線および等出力線）を示す図である。
【図１１】 エンジン出力およびエンジントルクが負の場合の、エンジンの特性図（エンジントルク線および等出力線）を示す図である。
【図１２】 エンジン運転点の決定例におけるエンジン出力Ｐ、スロットルバルブ開度ＴＶＯ、エンジン回転速度Ｎeおよび燃料カットフラグの変化を示すタイムチャートである。
【図１３】 アクセルペダル踏み込み量をパラメーターとした車速に対する駆動力のマップを示す図である。
【符号の説明】
１ セットスイッチ
２ アクセラレートスイッチ
３ コーストスイッチ
４ キャンセルスイッチ
５ ブレーキスイッチ
６ クランク角センサー
７ 車速センサー
８ アクセルセンサー
９ 希薄燃焼型エンジン
９ａ スロットルバルブアクチュエーター
９ｂ インジェクター
９ｃ 点火プラグ
１０ ベルト式無段変速機
１１ トルクコンバーター
１２ 車速制御コントローラー
１３ エンジントルクコントローラー
１４ 変速比コントローラー
１５ エンジン冷却水温センサー
１６ ＳＯＣセンサー
【発明の属する技術分野】
本発明は無段変速機を装備した車両の駆動力制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
無段変速機を装備した車両において、車速偏差が所定値よりも小さい場合はスロットルバルブ開度のみを制御し、車速偏差が所定値よりも大きい場合は変速比のみを制御するようにした車速制御装置が知られている（例えば、特開昭６１−２３２９２７号公報参照）。この装置では、スロットルバルブ開度と変速比の２入力を同時に制御することはない。
【０００３】
また、無段変速機を装備した車両において、車速指令値を維持するために必要な駆動力を実現するエンジントルクと変速比の組合せの中から、最適燃費を実現できる組合せを算出してスロットルバルブ開度と変速比を制御するようにした制御アルゴリズムが開示されている（例えば、自動車技術学会紙VOL.48,No.10,1994参照）。この制御では、スロットルバルブ開度と変速比の２入力を同時に制御することによって車速指令値を達成している。しかし、この装置は負の駆動力指令値に対しては有効ではない。
【０００４】
さらに、エンジン冷却水温が低い場合や、バッテリーの充電量が少ない場合に、エンジンの回転速度を上げてエンジンの暖機やバッテリーの充電を促進する技術が知られている。また、低車速時に発生するこもり音を防止するためにエンジンの回転速度を変化させて共振点をずらす技術も知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の無段変速機を装備した車両の駆動力制御装置では、負の駆動力指令値が要求された場合には、スロットルバルブ全閉で且つ燃料カットの特定状態で変速比を上げる（シフトダウンする）ことにより対応することしかできず、したがって、エンジンの運転点が１点に限定されてしまい、エンジンの暖機やバッテリーの充電のためにエンジン回転速度を上げたり、あるいはこもり音を防止するためにエンジン回転速度を共振点からずらすことができない、という問題がある。
【０００６】
本発明の目的は、車両の状態によるエンジン回転速度の制約を満たしながら、乗員のアクセル操作量や、車速制御、車間距離制御などにより決定された負の駆動力指令値または負の駆動トルク指令値を実現することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
一実施の形態の構成を示す図１に対応づけて本発明を説明すると、
（１） 請求項１の発明は、車両の駆動力指令値または駆動トルク指令値を決定する指令値決定手段１２と、駆動力指令値または駆動トルク指令値を達成するためのエンジントルク指令値と変速比指令値を演算する指令値演算手段１２と、エンジントルクがエンジントルク指令値に一致するようにエンジン９を制御するエンジン制御手段１３と、変速比が変速比指令値に一致するように無段変速機１０を制御する無段変速機制御手段１４とを備えた無段変速機を装備した車両の駆動力制御装置に適用される。
そして、駆動力指令値または駆動トルク指令値が負の場合に、車両の状態から制約されるエンジン回転速度を考慮して、エンジン９の状態を、スロットルバルブ全閉で且つ燃料カット禁止状態（状態１）、スロットルバルブ全閉で且つ燃料カット状態（状態２）、およびスロットルバルブ開で且つ燃料カット状態（状態３）の内のいずれかの状態に設定するエンジン状態設定手段１２を備え、車両の状態にはエンジン冷却水の温度、バッテリーの充電状態、空調装置の運転、ランプ類の点灯および車速が含まれる。これにより上記発明の目的を達成する。
（２） 請求項２の無段変速機を装備した車両の駆動力制御装置は、指令値演算手段１２によって、エンジン９の設定状態において、駆動力指令値または駆動トルク指令値に基づいてエンジン９の運転点を決定し、そのエンジン運転点に基づいて変速比指令値を演算するようにしたものである。
（３） 請求項３の無段変速機を装備した車両の駆動力制御装置は、指令値決定手段１２によって、車速を車速指令値に一致させるための駆動力指令値または駆動トルク指令値を決定するようにしたものである。
（４） 請求項４の無段変速機を装備した車両の駆動力制御装置は、指令値決定手段１２によって、乗員のアクセルペダル踏み込み量に基づいて駆動力指令値または駆動トルク指令値を決定するようにしたものである。
（５） 請求項５の無段変速機を装備した車両の駆動力制御装置は、指令値決定手段１２によって、前車との車間距離を車間距離指令値に一致させるための駆動力指令値または駆動トルク指令値を決定するようにしたものである。
【０００８】
上述した課題を解決するための手段の項では、説明を分かりやすくするために一実施の形態の図を用いたが、これにより本発明が一実施の形態に限定されるものではない。
【０００９】
【発明の効果】
（１） 請求項１の発明によれば、エンジン冷却水の温度、バッテリーの充電状態、空調装置の運転、ランプ類の点灯および車速によってエンジン回転速度に制約を加え、制約されたエンジン回転速度を考慮してエンジンの状態を設定するようにしたので、車両の状態によるエンジン回転速度の制約を満たしながら、負の駆動力指令値または負の駆動トルク指令値を実現することができる。
（２） 請求項３の発明によれば、車速を車速指令値に一致させるための駆動力指令値または駆動トルク指令値を決定するようにしたので、負の駆動力指令値または負の駆動トルク指令値に対する自動車速制御の精度と応答性を向上させることができる。
（３） 請求項４の発明によれば、乗員のアクセルペダル踏み込み量に基づいて駆動力指令値または駆動トルク指令値を決定するようにしたので、乗員のアクセルペダル操作により車速を制御する場合でも、負の駆動力および負の駆動トルクを広範囲にきめ細かく安定に実現できる。
（４） 請求項５の発明によれば、前車との車間距離を車間距離指令値に一致させるための駆動力指令値または駆動トルク指令値を決定するようにしたので、負の駆動力指令値または負の駆動トルク指令値に対する自動車間距離制御の精度と応答性を向上させることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明を、車速制御を行う無段変速機を装備した車両に適用した一実施の形態を説明する。この一実施の形態では、実車速を車速指令値に一致させる車速制御において駆動力指令値および駆動トルク指令値が決定される。
【００１１】
図１は一実施の形態の構成を示す。
セットスイッチ１は、現在の車速を車速指令値に設定して自動車速制御を開始するためのスイッチである。アクセラレートスイッチ２は設定車速を増加するためのスイッチ、コーストスイッチ３は設定車速を低減するためのスイッチである。キャンセルスイッチ４は自動車速制御を解除するためのスイッチ、ブレーキスイッチ５はフットブレーキが操作された時に作動するスイッチである。このブレーキスイッチ５が作動したら、キャンセルスイッチ４が操作された場合と同様に自動車速制御を解除する。
【００１２】
クランク角センサー６はエンジン回転速度（以下、単にエンジン回転数と呼ぶこともあり、その場合は単位時間（例えば毎分）当たりのエンジン回転数である）に応じた周期のパルス列信号を出力し、車速センサー７は車速に応じた周期のパルス列信号を出力する。これらのパルス列信号のパルス間隔または所定時間当たりのパルス数を計測することによって、エンジン回転速度Ｎeと車速Ｖspを検出することができる。また、アクセルセンサー８は乗員の加速意志としてアクセルペダルの踏み込み量を検出する。このアクセルペダル踏み込み量は、自動車速制御が解除されている時の通常制御に用いられる。水温センサー１５はエンジンの冷却水温度を検出し、ＳＯＣセンサー１６はバッテリーの充電状態ＳＯＣを検出する。
【００１３】
希薄燃焼型エンジン９は、スロットルバルブアクチュエータ９ａによる吸入空気量制御と、インジェクター９ｂによる燃料噴射量制御と、点火プラグ９ｃによる点火時期制御とによって、エンジントルクが指令値に一致するように制御される。この希薄燃焼型エンジン９では、図２に示すように理想空燃比（ストイキ）状態と希薄燃焼用空燃比状態とが不連続的に切り換えられるとともに、図３に示すように低回転用カムと高回転用カムとが不連続的に切り換えられて吸排気バルブの開閉タイミングが不連続的に変化する。
【００１４】
ベルト式無段変速機１０は、プライマリー・プーリーとセカンダリー・プーリーの半径を油圧制御で変えることによって、変速比が指令値に一致するように制御される。また、ベルト式無段変速機１０は発進用のロックアップクラッチ付きトルクコンバーター１１を備えている。なお、この実施の形態ではベルト式無段変速機１０を例に上げて説明するが、無段変速機はベルト式に限定されず、トロイダル式でもよい。また、ベルト式無段変速機には金属ベルトや乾式複合ベルトなどを用いることができる。
【００１５】
車速制御コントローラー１２、エンジントルクコントローラー１３および変速比コントローラー１４はそれぞれ、マイクロコンピュータとその周辺部品や各種アクチュエータの駆動回路などを備え、互いに通信回路を介して通信を行なう。車速制御コントローラー１２は、車速指令値の設定と変更、トルク指令値と変速比指令値の演算などを行なう。トルクコントローラー１３は、エンジン９のエンジントルク指令値に基づくスロットルバルブ開度制御と、空燃比、吸排気バルブ開閉タイミング、フューエルカット・リカバーなどのエンジン運転状態の切り換え制御を行なう。さらに、変速比コントローラー１４は変速比指令値に基づいて無段変速機１０の変速比を制御する。
【００１６】
図４は車速制御プログラムを示すフローチャート、図５は駆動力指令値（または駆動トルク指令値）が負の場合のエンジン回転速度指令値算出ルーチンを示すフローチャートである。これらのフローチャートにより、一実施の形態の動作を説明する。
車速制御コントローラー１２は、例えば１０msecごとにこの車速制御プログラムを実行する。ステップ１において、車速センサー７からのパルス信号を計測して車速Ｖspを検出する。続くステップ２で、キャンセルスイッチ４またはブレーキスイッチ５がオン状態にあるか、すなわち自動車速制御が解除されたかどうかを確認する。自動車速制御が解除されたらステップ６へ進み、各種制御フラグやパラメーター変数の初期化を行なって自動車速制御を終了する。
【００１７】
自動車速制御が解除されていない場合はステップ３へ進み、セットスイッチ１が操作されたかどうかを確認する。セットスイッチ１がオンしている時はステップ４へ進み、自動車速制御を開始するために現在の実車速Ｖspを車速指令値Ｖsprに設定して記憶する。次に、ステップ５で自動車速制御中を示すフラグ（ASCD作動フラグ）をセットしていったん処理を終了する。
【００１８】
セットスイッチ１がオフしている時はステップ７へ進み、ASCD作動フラグにより自動車速制御中かどうかを確認する。ASCDフラグがセットされていない時はステップ６へ進み、各種制御フラグやパラメーター変数の初期化を行なって自動車速制御を終了する。ASCDフラグがセットされている時はステップ８へ進み、実車速Ｖspを車速指令値Ｖsprに一致させるための駆動力指令値ｙ１および駆動トルク指令値Ｔorを演算する。
【００１９】
図６は、一実施の形態の車速フィードバック制御を示す制御ブロック図である。この図６を参照して駆動力指令値ｙ１および駆動トルク指令値Ｔorの演算方法を説明する。
この演算は、図６に示すように、線形制御手法であるモデルマッチング手法と近似ゼロイング手法による車速フィードバック補償器を用いて行なう。車速フィードバック補償器に組み込まれた制御対象の車両モデル（数式化モデル）は、駆動力指令値ｙ１を操作量とし、車速Ｖspを制御量としてモデル化することによって、相対的に応答性の速いエンジンやトルクコンバータの過渡特性、およびトルクコンバータの非線形定常特性を省略することができる。そして、例えば図７に示すような予め計測されたエンジン非線形定常特性マップを用いて車両の駆動力が駆動力指令値ｙ１に一致するようなスロットルバルブ開度指令値ＴＶＯrを算出し、実際のスロットルバルブ開度ＴＶＯをサーボコントロールすることによって、エンジン非線形定常特性を線形化することができる。したがって、駆動力指令値ｙ１を入力とし、車速Ｖspを出力とする車両モデルは積分特性となり、補償器ではこの車両モデルの伝達特性をパルス伝達関数Ｐ（ｚ-1）とおくことができる。
【００２０】
図６において、ｚは遅延演算子であり、ｚ-n（ｎ＝１，２，・・）を乗ずるとｎサンプリング周期前の値となる。また、Ｃ１（ｚ-1）、Ｃ２（ｚ-1）は近似ゼロイング手法による外乱推定器であり、外乱やモデル化誤差による影響を抑制する。さらに、Ｃ３（ｚ-1）はモデルマッチング手法による補償器であり、図８に示すように、車速指令値Ｖsprを入力とし実車速Ｖspを出力とした場合の制御対象の応答特性を、予め定めた一次遅れとむだ時間要素を持つ規範モデルＨ（ｚ-1）の特性に一致させる。
【００２１】
制御対象の伝達特性は、パワートレインの遅れであるむだ時間を考慮する必要がある。駆動力指令値ｙ１を入力とし実車速Ｖspを出力とする制御対象のパルス伝達関数Ｐ（ｚ-1）は、次式に示す積分要素Ｐ１（ｚ-1）と、むだ時間要素Ｐ２（ｚ-1）（＝ｚ-n）の積で表わすことができる。
【数１】
Ｐ１（ｚ-1）＝Ｔ・ｚ-1／｛Ｍ・（１−ｚ-1）｝，
Ｐ（ｚ-1）＝Ｔ・ｚ-1・ｚ-n／｛Ｍ・（１−ｚ-1）
ここで、Ｔはサンプリング周期（この実施形態では１０msec）、Ｍは平均車重である。
【００２２】
このとき、補償器Ｃ１（ｚ-1）は次式で表わされる。
【数２】
Ｃ１（ｚ-1）＝（１−γ）・ｚ-1／（１−γ・ｚ-1），
γ＝ｅｘｐ（−Ｔ／Ｔb）
すなわち、補償器Ｃ１（ｚ-1）は時定数Ｔbのローパスフィルターである。
【００２３】
さらに、補償器Ｃ２（ｚ-1）はＣ１／Ｐ１として次式で表わされる。
【数３】
Ｃ２（ｚ-1）＝Ｍ・（１−γ）・（１−ｚ-1）／｛Ｔ・（１−γ・ｚ-1）｝
なお、補償器Ｃ２は、車両モデルの逆系にローパスフィルターをかけたものであり、この補償器Ｃ２に実車速Ｖspを入力することによって実車速Ｖspに応じた駆動力、すなわち走行抵抗などの外乱が含まれない実車速Ｖspのみに応じた駆動力を求めることができる。
【００２４】
また、制御対象のむだ時間を無視して規範モデルＨ（ｚ-1）を時定数Ｔaの１次ローパスフィルターとすると、補償器Ｃ３は次のような定数となる。
【数４】
Ｃ３＝Ｋ＝｛１−ｅｘｐ（−Ｔ／Ｔa）｝・Ｍ／Ｔ
【００２５】
次に、モデルマッチング補償器Ｃ３（ｚ-1）に相当する部分の演算を行ない、実車速Ｖspから車速指令値Ｖsprまで加速するための駆動力ｙ４を求める。データｙ(k)は今回のサンプリング時点における駆動力、データｙ(k-1)は１サンプリング周期前の駆動力を表わすものとすると、
【数５】
ｙ４(k)＝Ｋ・｛Ｖspr(k)−Ｖsp(k)｝
【００２６】
また、図６に示す外乱推定器の一部のロバスト補償器Ｃ２（ｚ-1）に相当する部分の演算を行ない、実車速Ｖspに応じた駆動力、すなわち走行抵抗などの外乱が含まれない実車速Ｖspのみに応じた駆動力ｙ３を演算する。
【数６】
ｙ３(k)＝γ・ｙ３(k-1)＋（１−γ）・Ｍ・｛Ｖsp(k)−Ｖsp(k-1)｝／Ｔ
【００２７】
駆動力ｙ４を走行抵抗などの外乱推定値Ｆｒで補正して駆動力指令値ｙ１(k)を求める。上述したように、駆動力ｙ３(k)は実車速Ｖspに応じた駆動力、すなわち走行抵抗などの外乱が含まれない実車速Ｖspのみに応じた駆動力である。一方、補償器Ｃ１はローパスフィルターであるから、駆動力ｙ２(k)はリミッター処理後の駆動力ｙ５をローパスフィルター処理した駆動力である。この駆動力ｙ２（ｋ）にｚ-2を乗じた駆動力ｙ２(k-2)は駆動力ｙ２(k)の２サンプリング周期前の値であり、パワートレインの遅れ（むだ時間）を考慮したパワートレインの現在の実駆動力と見なすことができる。したがって、現在のパワートレインの駆動力ｙ２(k-2)から、走行抵抗などの外乱が含まれない実車速Ｖsp分の駆動力ｙ３(k)を減じれば、走行抵抗などの外乱を推定することができる。そして、駆動力ｙ４(k)を走行抵抗などの外乱推定値Ｆｒで補正し、外乱混入による駆動力不足を補償するための駆動力指令値ｙ１(k)を求める。
【数７】
このように、近似ゼロイング手法で構成された外乱推定器は、制御対象モデルの出力と実際の制御対象の出力との差に基づいて走行抵抗などの外乱を正確に推定することができる。
【００２９】
次に、駆動力指令値ｙ１を上下限値以内に制限する。まず、スロットルバルブ全開時および全閉時のエンジントルクをエンジン回転速度ごとに測定したマップデータを用いて、現在のエンジン回転速度Ｎeに対応する最大エンジントルクＴemaxと最小エンジントルクＴeminを表引き演算する。さらに、最大エンジントルクＴemaxと最小エンジントルクＴeminから、次式により最大駆動力Ｆmaxと最小駆動力Ｆminを求める。
【数８】
Ｆmax＝Ｔemax・Ｇmax・Ｇf／Ｒt，
Ｆmin＝Ｔemin・Ｇmax・Ｇf／Ｒt
ここで、Ｇmaxは無段変速機１０の最大変速比、Ｇfはファイナルギア比、Ｒtは車輪の有効半径である。
【００３０】
駆動力指令値ｙ１(k)を最大駆動力Ｆmaxと最小駆動力Ｆmin以内に制限して駆動力ｙ５(k)を求める。
【数９】
ｙ１(k)≧Ｆmaxの場合は、ｙ５(k)＝Ｆmax，
ｙ１(k)≦Ｆminの場合は、ｙ５(k)＝Ｆmin，
Ｆmin＜ｙ１(k)＜Ｆmaxの場合は、ｙ５(k)＝ｙ１(k)
【００３１】
また、外乱推定器の一部であるローパスフィルターとしての補償器Ｃ１（ｚ-1）に相当する部分の演算を行なう。
【数１０】
ｙ２(k)＝γ・ｙ２(k-1)＋（１−γ）・ｙ５(k-1)
【００３２】
最後に、駆動力指令値ｙ１(k)に基づいて車輪の有効半径Ｒｔにより駆動トルク指令値Ｔorを演算する。
【数１１】
Ｔor＝ｙ１・Ｒt
【００３３】
ふたたび図４に戻って車速制御の説明を続ける。
ステップ９において、駆動力指令値ｙ１または駆動トルク指令値Ｔorの符号を確認し、０または正であればステップ１０へ進み、負であればステップ１１へ進む。ステップ１０では、正の駆動力指令値ｙ１または駆動トルク指令値Ｔorを最少燃費で実現するエンジンの運転点を求める。まず、次式によりエンジンの出力指令値Ｌを算出する。
【数１２】
Ｌ＝Ｔor・Ｖspr／Ｒt または Ｌ＝ｙ１・Ｖspr
【００３４】
図９は、エンジン出力およびエンジントルクが正の場合の、エンジンの特性図（等出力線、等燃費線および最適燃費運転線）を示す。
このようなエンジン特性図を用いて、出力指令値Ｌ（正値）を達成しつつ燃料消費量が最少となる運転点、すなわち等出力線と等燃費線との接点を連ねた最適燃費運転線上にある運転点を検索する。実際には、出力値（正値）に対応した目標とするエンジン運転点、すなわち等出力線と最適燃費運転線との交点で決まるエンジン回転速度指令値を予めマップデータとして記憶しておき、出力指令値Ｌ（正値）に対応するエンジン回転速度指令値Ｎerを表引き演算により求める。
【００３５】
ステップ１１では、負の駆動力指令値ｙ１または駆動トルク指令値Ｔorを、燃料カットの許可および禁止とスロットルバルブ開度により実現するエンジン運転点を求める。まず、次式によりエンジンの出力指令値Ｌを算出する。
【数１３】
Ｌ＝Ｔor・Ｖspr／Ｒt または Ｌ＝ｙ１・Ｖspr
【００３６】
上述したように、エンジン冷却水温が低い場合やバッテリーの充電量が少ない場合に、エンジンの回転速度を上げてエンジンの暖機やバッテリーの充電を促進したり、あるいは、低車速時に発生するこもり音を防止するためにエンジンの回転速度を変化させて共振点をずらす必要がある。つまり、車両の状態によるエンジン回転速度の制約を満たしながら、車速制御により決定された負の駆動力指令値ｙ１と負の駆動トルク指令値Ｔorを実現する
【００３７】
図１０は、エンジン出力およびエンジントルクが負の場合の、エンジンの特性図（エンジントルク線および等出力線）を示す。図において、状態１はスロットルバルブ全閉で且つ燃料カット禁止状態におけるエンジントルク線を表す。また、状態２はスロットルバルブ全閉で且つ燃料カット状態におけるエンジントルク線を表す。さらに、状態３はスロットルバルブ開で且つ燃料カット状態におけるエンジントルク線を表す。状態３では、スロットルバルブ開度に応じてエンジントルク線が変化する。また、Ｎerlmtは、車両の状態により制約されるエンジン回転速度の一例を示す。
【００３８】
車両の状態によるエンジン回転速度の制約がない場合には、図１０に示す状態１（スロットルバルブ全閉で且つ燃料カット禁止状態）または状態２（スロットルバルブ全閉で且つ燃料カット状態）のエンジントルク線と等出力線との交点から、出力指令値Ｌを達成するエンジンの運転点を求める。実際には、出力値（負値）に対応した目標とするエンジン運転点、すなわち等出力線と状態１または状態２のエンジントルク線との交点で決まるエンジン回転速度指令値を予めマップデータとして記憶しておき、出力指令値Ｌ（負値）に対応するエンジン回転速度指令値Ｎerを表引き演算する。
【００３９】
一方、車両の状態によるエンジン回転速度の制約がある場合は、図１０に示す状態１、状態２および状態３（スロットルバルブ開で且つ燃料カット状態）のエンジントルク線と等出力線との交点から、出力指令値Ｌ（負値）を達成するエンジンの運転点を求める。実際には、出力値（負値）に対応した目標とするエンジン運転点、すなわち車両の状態により制約されたエンジン回転速度Ｎerlmtを考慮した上で、等出力線と状態１または状態２または状態３のエンジントルク線との交点で決まるエンジン回転速度指令値を予めマップデータとして記憶しておき、出力指令値Ｌ（負値）に対応するエンジン回転速度指令値Ｎerを表引き演算する。
【００４０】
なお、図５に示す負の駆動力指令値または駆動トルク指令値の場合のエンジン回転速度指令値Ｎerの算出ルーチンについては、後述する。
【００４１】
ステップ１２では、無段変速機１０が取り得る変速比範囲やエンジンなどで決まるエンジン回転速度制限をエンジン回転速度指令値Ｎerに施す。続くステップ１３で、変速比指令値Ｇcvtとエンジントルク指令値Ｔerを求める。ファイナル減速比をＧfとし、タイヤの有効半径をＲtとすると、
【数１４】
Ｇcvt＝Ｎer・Ｒt／Ｖsp／Ｇf，
Ｔer＝Ｔor／Ｇcvt／Ｇf
ステップ１４では、エンジントルクコントローラー１３へエンジントルク指令値Ｔerと燃料カット禁止または許可フラグ、およびスロットルバルブ開度指令値ＴＶＯrを送信し、変速機コントローラー１４へ変速比指令値Ｇcvtを送信して処理を終了する。
【００４２】
次に、図５により、駆動力指令値ｙ１または駆動トルク指令値Ｔorが負の場合のエンジン回転速度指令値Ｎerの算出方法を説明する。
ステップ３１において、車両の状態によるエンジン回転速度の制約の有無を確認する。すなわち、水温センサー１５により検出されたエンジン冷却水温が基準温度よりも低い場合、ＳＯＣセンサー１６により検出されたバッテリーのＳＯＣが基準ＳＯＣよりも低い場合、あるいは車速センサー７により検出された車速がこもり音を発生する車速よりも低い場合など、車両の状態によりエンジン回転速度に制約を加える必要があるかどうかを確認し、エンジン回転速度を制約する必要がある場合はステップ３２へ進み、制約する必要がない場合はステップ３３へ進む。
【００４３】
エンジン回転速度を制約する必要がある場合は、ステップ３２でスロットルバルブ開度指令値ＴＶＯrを初期化してステップ３４へ進む。ステップ３４では、現在のスロットルバルブ開度指令値ＴＶＯrが、状態３（スロットルバルブ開で且つ燃料カット状態）におけるスロットルバルブ開度の上限値ＴＶＯlmt以下かどうかを確認する。現在のスロットルバルブ開度指令値ＴＶＯrが上限値ＴＶＯlmt以下であればステップ３５へ進み、そうでなければステップ３９へ進む。
【００４４】
現在のスロットルバルブ開度指令値ＴＶＯrが上限値ＴＶＯlmt以下の時は、ステップ３５で燃料カットを行うために燃料カットフラグをセットする。続くステップ３６で、状態２（スロットルバルブ全閉で且つ燃料カット状態）および状態３（スロットルバルブ開で且つ燃料カット状態）のエンジントルク線と等出力線との交点からエンジンの運転点を決定するためのマップデータを用いて、出力指令値Ｌに対応するエンジン回転速度指令値Ｎerを表引き演算により決定する。この表引き演算１では、スロットルバルブ開度指令値ＴＶＯrと出力指令値Ｌの２入力から出力のエンジン回転速度指令値Ｎerを求める。
【００４５】
ステップ３７において、先に決定したエンジン回転速度指令値Ｎerが車両の状態からのエンジン回転速度の制約を満たしているかどうかを確認する。例えば、エンジン冷却水温、バッテリーの充電状態、こもり音などの車両状態によってエンジン回転速度をＮerlmtよりも高くしたい場合には、図１０に示すように、エンジン回転速度指令値Ｎerが車両の状態から制約されるエンジン回転速度Ｎerlmtよりも高い場合は制約を満たしており、制約回転速度Ｎerlmt以下の場合は制約が満たされていないとする。車両の状態によるエンジン回転速度の制約が満たされている場合は図４に示すプログラムへリターンし、制約が満たされていない場合はステップ３８へ進む。ステップ３８では、現在のスロットルバルブ開度指令値ＴＶＯrに所定値ΔＴＶＯを加算してステップ３４へ戻り、上記処理を繰り返す。
【００４６】
現在のスロットルバルブ開度指令値ＴＶＯrが状態３における上限値ＴＶＯlmtを越えている時は、ステップ３９で燃料カットを禁止するために燃料カットフラグをリセットする。続くステップ４０で、状態１（スロットルバルブ全閉で且つ燃料カット禁止状態）のエンジントルク線と等出力線との交点からエンジン運転点を決定するためのマップデータを用いて、出力指令値Ｌに対応するエンジン回転速度指令値Ｎerを表引き演算により決定する。この表引き演算２では、出力指令値Ｌのみの１入力から出力のエンジン回転速度指令値Ｎerを求める。
【００４７】
一方、車両の状態によるエンジン回転速度の制約がない場合には、ステップ３３でスロットルバルブ開度指令値ＴＶＯrを初期化した後、ステップ４１へ進む。ステップ４１では、状態２（スロットルバルブ全閉で且つ燃料カット状態）においてエンジン回転速度の下限値Ｎeminを満たす出力Ｌ１（図１０参照）と出力指令値Ｌとを比較する。出力指令値ＬがＬ１以下の時はステップ４２へ進み、そうでなければステップ４４へ進む。
【００４８】
出力指令値Ｌが状態２におけるエンジン回転速度の下限値Ｎeminを満たす出力Ｌ１以下の時は、ステップ４２で燃料カットを行うために燃料カットフラグをセットしてステップ４３へ進む。ステップ４３では、状態２（スロットルバルブ全閉で且つ燃料カット状態）のエンジントルク線と等出力線との交点からエンジン運転点を決定するためのマップデータを用いて、出力指令値Ｌに対応するエンジン回転速度指令値Ｎerを表引き演算により決定する。この表引き演算３では、出力指令値Ｌのみの１入力から出力のエンジン回転速度指令値Ｎerを求める。その後、図４に示すプログラムへリターンする。
【００４９】
一方、出力指令値Ｌが状態２におけるエンジン回転速度の下限値Ｎeminを満たす出力Ｌ１よりも大きい時は、ステップ４４で燃料カットを禁止するために燃料カットフラグをリセットしてステップ４５へ進む。ステップ４５では、状態１（スロットルバルブ全閉で且つ燃料カット禁止状態）のエンジントルク線と等出力線との交点からエンジン運転点を決定するためのマップデータを用いて、出力指令値Ｌに対応するエンジン回転速度指令値Ｎerを表引き演算により決定する。この表引き演算４では、出力指令値Ｌのみの１入力から出力のエンジン回転速度指令値Ｎerを求める。その後、図４に示すプログラムへリターンする。
【００５０】
図９、図１０を参照してエンジンの運転点の決定方法を要約して説明する。
上述したように、公知の線形制御理論により、実車速Ｖspを車速指令値Ｖsprに一致させるための駆動力指令値ｙ１と駆動トルク指令値Ｔorを演算する。そして、駆動トルク指令値Ｔorに基づいてエンジントルク指令値Ｔerと無段変速機の変速比指令値Ｇcvtを演算する。
【００５１】
駆動力指令値ｙ１または駆動トルク指令値Ｔorが正の場合には、出力指令値Ｌの等出力線とエンジン最適燃費運転線との交点からエンジン回転速度指令値Ｎerを決定することによって、図９に示すようにエンジンを最適燃費運転線に沿って運転することができる。また、変速比をそれ以上アップできなくなった時には、その時のエンジン回転速度でリミットされるので、最適燃費運転線に沿ってエンジンを運転することができなくなり、駆動トルク指令値Ｔorのみが達成される。
【００５２】
駆動力指令値ｙ１または駆動トルク指令値Ｔorが負の場合には、車両の状態からのエンジン回転速度の制約を考慮して、出力指令値Ｌの等出力線と状態１〜３のエンジントルク線との交点からエンジンの運転点を決定し、負の駆動力指令値ｙ１および負の駆動トルク指令値Ｔorを達成する。
【００５３】
まず、▲１▼車両の状態からのエンジン回転速度の制約がない場合で、且つ、出力指令値Ｌが、状態２（スロットルバルブ全閉で且つ燃料カット状態）におけるエンジン回転速度の下限値Ｎeminを満たす出力Ｌ１以下の場合には、図５のステップ４３と図１０に示すように、出力指令値Ｌの等出力線と状態２のエンジントルク線との交点からエンジン回転速度指令値Ｎerを決定し、負の駆動力指令値ｙ１および負の駆動トルク指令値Ｔorを実現する。
【００５４】
また、▲２▼車両の状態からのエンジン回転速度の制約がない場合で、且つ、出力指令値Ｌが状態２のエンジン回転速度下限値Ｎeminを満たす出力Ｌ１より大きい場合には、図５のステップ４５と図１０に示すように、出力指令値Ｌの等出力線と状態１（スロットルバルブ全閉で且つ燃料カット禁止状態）のエンジントルク線との交点からエンジン回転速度指令値Ｎerを決定し、負の駆動力指令値ｙ１および負の駆動トルク指令値Ｔorを実現する。
【００５５】
このように、駆動力指令値ｙ１または駆動トルク指令値Ｔorが負の場合で、且つ、車両の状態からのエンジン回転速度の制約がない場合には、図１１に示すように、状態１（スロットルバルブ全閉で且つ燃料カット禁止状態）と状態２（スロットルバルブ全閉で且つ燃料カット状態）のエンジントルク特性を用いることによって、負の駆動トルク指令値Ｔorおよび負の駆動力指令値ｙ１を連続的に実現することができる。この状態１と状態２のエンジントルク特性を用いてエンジンの運転点を決定する方法は、負のエンジントルクの不連続点（燃料カット・リカバー）に起因する車速制御時の車速ハンチングを防止する方法としても有効である。
【００５６】
一方、▲３▼車両の状態からのエンジン回転速度の制約がある場合には、図５のステップ３６，４０と図１０に示すように、出力指令値Ｌの等出力線と状態１〜３のエンジントルク線との交点からエンジン回転速度指令値Ｎerを決定し、負の駆動力指令値ｙ１および駆動トルク指令値Ｔorを実現する。
【００５７】
ただし、状態３（スロットルバルブ開で且つ燃料カット状態）のスロットルバルブ開度上限値ＴＶＯlmtの場合のエンジントルク線においても、車両の状態からのエンジン回転速度の制約を満たすことができない場合には、状態１（スロットルバルブ全閉で且つ燃料カット禁止状態）のエンジントルク線を用いてエンジン回転速度指令値Ｎerを決定し、負の駆動力指令値ｙ１および負の駆動トルク指令値Ｔorを実現する。
【００５８】
車両の状態からのエンジン回転速度の制約がある場合の、エンジンの運転点の決定方法の一例を示す。
今、図１０に示すように、状態２（スロットルバルブ全閉で且つ燃料カット状態）のエンジントルク線と出力指令値Ｌの等出力線との交点Ａにおいて駆動力指令値ｙ１および駆動トルク指令値Ｔorを実現している時に、車両の状態からエンジン回転速度の制約（Ｎer≧Ｎerlmt）があって、出力指令値Ｌを維持しながらエンジン回転速度指令値Ｎerを上げたい場合には、出力指令値Ｌの等出力線と状態３（スロットルバルブ開で且つ燃料カット状態）のエンジントルク線との交点Ｂにエンジンの運転点を変更することによって、制約（Ｎer≧Ｎerlmt）を満たしながら負の駆動力指令値ｙ１および負の駆動トルク指令値Ｔorを実現することができる。なお、負のエンジントルクはエンジンのフリクションやポンピングロスなどにより決まるから、燃料カット状態においてスロットルバルブ開度を調節することによってポンピングロスを変化させ、負のエンジントルクを連続的に調節する。
【００５９】
さらに、Ｂ点で運転中に出力指令値ＬがＬ２へ減少した場合には、制約（Ｎer≧Ｎerlmt）と出力指令値Ｌ２とを同時に満たすＣ点へエンジンの運転点を変更する。つまり、出力指令値Ｌ２の等出力線と状態３（スロットルバルブ開で且つ燃料カット状態）のエンジントルク線との交点Ｃに運転点を変更する。
【００６０】
図１２は、上述したエンジン運転点の決定例におけるエンジン出力Ｐ、スロットルバルブ開度ＴＶＯ、エンジン回転速度Ｎeおよび燃料カットフラグの変化を示すタイムチャートである。
車両の状態からの制約によってエンジンの運転点がＡ点からＢ点へ変更されると、スロットルバルブ開度指令値ＴＶＯrの増加（開）に応じて実際のスロットルバルブ開度ＴＶＯが全閉状態から開状態へ変化し、負のエンジントルクが減少する。同時に、エンジン回転速度指令値Ｎerの増加に応じて実際のエンジン回転速度Ｎeが増加する。この結果、実際のエンジン出力Ｐは出力指令値Ｌに応じた値を維持する。さらに、エンジンの運転点がＢ点からＣ点へ変更されると、現在のエンジン回転速度Ｎeを維持したまま、スロットルバルブ開度指令値ＴＶＯrの減少に応じて実際のスロットルバルブ開度ＴＶＯも減少し、負のエンジントルクが増加する。この結果、実際のエンジン出力Ｐは出力指令値Ｌ２に応じた値に減少（負のエンジン出力が増加）する。
【００６１】
このように、エンジンの状態１（スロットルバルブ全閉で且つ燃料カット禁止状態）と状態２（スロットルバルブ全閉で且つ燃料カット状態）との間の負のエンジントルクを、状態３（スロットルバルブ開で且つ燃料カット状態）を用いて連続的に補完するとともに、駆動力指令値ｙ１または駆動トルク指令値Ｔorが負の場合に、車両の状態から制約されるエンジン回転速度を考慮して状態１〜３の内のいずれかの状態を設定するようにしたので、エンジン暖機、バッテリー充電、こもり音低減などの車両の状態からのエンジン回転速度の制約を満たしながら、負の駆動力指令値ｙ１および負の駆動トルク指令値Ｔorを達成することができる。
【００６２】
なお、上述した一実施の形態では本発明を車速制御を行う無段変速機を装備した車両に適用した例を示したが、本発明は車速制御を行う車両に限定されず、車間距離制御などの各種制御により駆動力指令値または駆動トルク指令値を決定する無段変速機を装備した車両や、乗員のアクセルペダル踏み込み量に応じて駆動力指令値または駆動トルク指令値を決定する車両、あるいは乗員のアクセルペダル踏み込み量と各種制御により駆動力指令値または駆動トルク指令値を決定する車両に対しても適用することができる。
【００６３】
車速制御や車間距離制御によらず、乗員のアクセルペダル踏み込み量accに基づいて駆動力指令値ｙ１を決定する場合には、図１３に示すようなアクセルペダル踏み込み量をパラメーターとした車速に対する駆動力のマップを予め設定しておき、そのマップデータからアクセルペダル踏み込み量accと車速Ｖspに対応する駆動力を表引き演算により求め、その駆動力を駆動力指令値ｙ１とする。そして、駆動力指令値ｙ１から駆動トルク指令値Ｔorを算出する。なお、スポーツ走行モードなどの複数の走行モードを有する車両では、走行モードごとにそれぞれ最適なマップデータを設定しておき、走行モードに応じてマップデータを選択して駆動力指令値を表引き演算すればよい。
【００６４】
また、上述した一実施の形態ではエンジン回転速度の制約が必要な車両の状態としてエンジン冷却水温が低い場合、バッテリーの充電量が低い場合、およびこもり音が発生する低車速を例に上げて説明したが、車両の状態は上述した一実施の形態に限定されない。例えば、車両用空調装置を運転した場合にはエンジン回転速度を増速し、コンプレッサーなどを駆動するための空調負荷とブロアファンなどを駆動するための電気負荷を賄うことが行われており、空調装置の運転停止状態もエンジン回転速度を制約する車両の状態である。また、ランプ類を点灯した場合にはエンジン回転速度を増速し、ランプ点灯のための電気負荷を賄うことが行われており、ランプ類の点消灯もエンジン回転速度を制約する車両の状態である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 一実施の形態の構成を示す図である。
【図２】 理想空燃比（ストイキ）状態と希薄燃焼用空燃比状態との切り換えを示す図である。
【図３】 低回転用カムと高回転用カムとの切り換えを示す図である。
【図４】 車速制御プログラムを示すフローチャートである。
【図５】 駆動力指令値または駆動トルク指令値が負の場合の、エンジン回転速度指令値算出ルーチンを示すフローチャートである。
【図６】 車速フィードバック制御を示す制御ブロック図である。
【図７】 エンジン回転速度をパラメーターとしたエンジントルクに対するスロットルバルブ開度の特性を示す図である。
【図８】 モデルマッチング補償器の構成を説明する図である。
【図９】 エンジン出力およびエンジントルクが正の場合の、エンジンの特性図（等出力線、等燃費線および最適燃費運転線）を示す図である。
【図１０】 エンジン出力およびエンジントルクが負の場合の、エンジンの特性図（エンジントルク線および等出力線）を示す図である。
【図１１】 エンジン出力およびエンジントルクが負の場合の、エンジンの特性図（エンジントルク線および等出力線）を示す図である。
【図１２】 エンジン運転点の決定例におけるエンジン出力Ｐ、スロットルバルブ開度ＴＶＯ、エンジン回転速度Ｎeおよび燃料カットフラグの変化を示すタイムチャートである。
【図１３】 アクセルペダル踏み込み量をパラメーターとした車速に対する駆動力のマップを示す図である。
【符号の説明】
１ セットスイッチ
２ アクセラレートスイッチ
３ コーストスイッチ
４ キャンセルスイッチ
５ ブレーキスイッチ
６ クランク角センサー
７ 車速センサー
８ アクセルセンサー
９ 希薄燃焼型エンジン
９ａ スロットルバルブアクチュエーター
９ｂ インジェクター
９ｃ 点火プラグ
１０ ベルト式無段変速機
１１ トルクコンバーター
１２ 車速制御コントローラー
１３ エンジントルクコントローラー
１４ 変速比コントローラー
１５ エンジン冷却水温センサー
１６ ＳＯＣセンサー
Claims (5)
- 車両の駆動力指令値または駆動トルク指令値を決定する指令値決定手段と、
駆動力指令値または駆動トルク指令値を達成するためのエンジントルク指令値と変速比指令値を演算する指令値演算手段と、
エンジントルクがエンジントルク指令値に一致するようにエンジンを制御するエンジン制御手段と、
変速比が変速比指令値に一致するように無段変速機を制御する無段変速機制御手段とを備えた無段変速機を装備した車両の駆動力制御装置であって、
駆動力指令値または駆動トルク指令値が負の場合に、車両の状態から制約されるエンジン回転速度を考慮して、エンジンの状態を、スロットルバルブ全閉で且つ燃料カット禁止状態（以下、状態１と呼ぶ）、スロットルバルブ全閉で且つ燃料カット状態（以下、状態２と呼ぶ）、およびスロットルバルブ開で且つ燃料カット状態（以下、状態３と呼ぶ）の内のいずれかの状態に設定するエンジン状態設定手段を備え、
前記車両の状態にはエンジン冷却水の温度、バッテリーの充電状態、空調装置の運転、ランプ類の点灯および車速が含まれることを特徴とする無段変速機を装備した車両の駆動力制御装置。 - 請求項１に記載の無段変速機を装備した車両の駆動力制御装置において、
前記指令値演算手段は、エンジンの前記設定状態において、駆動力指令値または駆動トルク指令値に基づいてエンジンの運転点を決定し、そのエンジン運転点に基づいて変速比指令値を演算することを特徴とする無段変速機を装備した車両の駆動力制御装置。 - 請求項１または請求項２に記載の無段変速機を装備した車両の駆動力制御装置において、
前記指令値決定手段は、車速を車速指令値に一致させるための駆動力指令値または駆動トルク指令値を決定することを特徴とする無段変速機を装備した車両の駆動力制御装置。 - 請求項１または請求項２に記載の無段変速機を装備した車両の駆動力制御装置において、
前記指令値決定手段は、乗員のアクセルペダル踏み込み量に基づいて駆動力指令値または駆動トルク指令値を決定することを特徴とする無段変速機を装備した車両の駆動力制御装置。 - 請求項１または請求項２に記載の無段変速機を装備した車両の駆動力制御装置において、
前記指令値決定手段は、前車との車間距離を車間距離指令値に一致させるための駆動力指令値または駆動トルク指令値を決定することを特徴とする無段変速機を装備した車両の駆動力制御装置。
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