JP3975524B2 - Vehicle driving force control device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無段変速機を備えた車両の駆動力制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
無段変速機を備えた車両において、車速をその指令値に一致させるための駆動力を実現するエンジントルクと変速比の組み合わせの中から、最適燃費を実現できる組み合わせを選択してエンジンと無段変速機を制御する駆動力制御方法が知られている(例えば、自動車技術学会誌(vol.48,No.10,1994)参照)。
この駆動力制御方法によれば、エンジントルクとエンジン回転数とによりエンジンの最適燃費運転特性を規定し、駆動力指令値と車速から馬力指令値を算出して最適燃費運転線上の馬力指令値に対応する運転点を決定している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の駆動力制御方法では、定常的な特性のみを考慮しているので、エンジントルク制御系と変速機制御系の遅れ、および変速速度に依存するイナーシャトルクの影響を受け、駆動力指令値が変化したときに実駆動力が速やかに追従しないという問題がある。特に、正の駆動力領域でシフトダウンまたはシフトアップを行ったときに、図9に示すようにイナーシャトルクの影響により実駆動力がいったん逆側に振れる現象が起きる。また、負の駆動力領域(エンジンブレーキ領域)でシフトダウンまたはシフトアップを行ったときに、図10に示すようにイナーシャトルクの影響により実駆動力がオーバーシュートする。
【0004】
本発明の目的は、駆動力指令値に対する応答性を改善することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
(1) 請求項1の発明は、無段変速機を備えた車両の駆動力を制御する車両用駆動力制御装置であって、乗員のアクセル操作量に応じた通常走行用の駆動力指令値、または実車速を車速指令値に一致させるための自動車速制御用の駆動力指令値を決定する駆動力指令値決定手段と、エンジントルク指令値と最適燃費を考慮したエンジン拘束条件とに基づいて、エンジンの運転点を拘束するためのエンジン回転数指令値を演算する運転点拘束用指令値演算手段と、駆動力指令値とエンジン回転数指令値が変化したときの、駆動力指令値とエンジン回転数指令値の時間的に推移させるべき過渡値を決定する過渡値決定手段と、エンジン回転数を検出する回転数検出手段と、車両の駆動力を検出する駆動力検出手段と、エンジン回転数検出値と駆動力検出値とを、それぞれエンジン回転数指令値と駆動力指令値およびそれらの過渡値とに一致させるためのエンジントルク指令値と変速比指令値とを演算する演算制御手段と、エンジントルク指令値にしたがってエンジンを駆動制御するエンジン駆動制御手段と、変速比指令値にしたがって無段変速機を駆動制御する無段変速機駆動制御手段とを備える。
(2) 請求項2の車両用駆動力制御装置は、車速を検出する車速検出手段を備え、エンジン回転数検出手段および駆動力検出手段は、エンジントルク指令値と変速比指令値と車速検出値とに基づいてエンジン回転数と駆動力を推定するようにしたものである。
【0006】
【発明の効果】
(1) 請求項1の発明によれば、駆動力指令値に加え、エンジントルク指令値と最適燃費を考慮したエンジン拘束条件とに基づいてエンジンの運転点を拘束するためのエンジン回転数指令値を演算するとともに、駆動力指令値とエンジン回転数指令値の時間的に推移させるべき過渡値を決定し、それらの指令値に実際値を追従させるためのエンジントルク指令値と変速比指令値を求め、エンジンと無段変速機を駆動制御するようにしたので、所望の駆動力が得られる上に、駆動力指令値が変化したときの過渡特性を改善することができ、最少燃費性能を達成しつつ、駆動力指令値に対する応答性を向上させることができる。
(2) 請求項2の発明によれば、エンジントルク指令値と変速比指令値と車速検出値とに基づいてエンジン回転数と駆動力を推定するようにしたので、制御対象の特性のバラツキや経時劣化によって安定性を阻害されるようなことがない。
【0007】
【発明の実施の形態】
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。
【0008】
クランク角センサー6はエンジン回転速度に比例した周期のパルス列信号を出力し、車速センサー7は車速に比例し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周期を計測することによって、エンジン回転速度と車速を検出することができる。また、アクセルセンサー8はアクセルペダルの開度を検出する。これは、自動車速制御が解除されている時の通常制御に利用される。
【0009】
希薄燃焼型エンジン9は、スロットルアクチュエータ9aによる吸入空気制御と、インジェクター9bによる燃料噴射制御と、点火プラグ9cによる点火時期制御とにより、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の切り換えが行なわれるととに、図3に示すように低回転用カムと高回転用カムの切り換えにより吸排気バルブの開閉タイミングが不連続的に切り換えられる。
【0010】
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。
【0011】
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。
【0012】
図4は駆動力制御プログラムを示すフローチャートである。こ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10msごとにこの駆動力制御プログラムを実行する。ステップ1においてアクセルセンサー8によりアクセル開度を計測し、続くステップ2で車速センサー7により車速を計測する。ステップ3では、計測したアクセル開度に基づいて自動車速制御が解除されているときの通常走行用駆動力指令値を算出する。具体的には、予め理想的な加速フィーリングを実現できるような駆動力特性をマップとして記憶しておき、アクセル開度計測値に対応する駆動力指令値を表引き演算する。
【0013】
さらに、ステップ4では、周知のPID制御やロバスト制御手法によって、実車速を乗員により設定された車速指令値に一致させるための自動車速制御用の駆動力指令値を演算する。この自動車速制御用駆動力指令値には、先行車との間に所定の車間距離を維持して追従走行するための駆動力指令値が含まれる。そして、ステップ5で通常走行用駆動力指令値と自動車速制御用駆動力指令値とを比較し、大きい方を最終的な駆動力指令値に選択する。
【0014】
ステップ6〜10において、多変数制御理論の一つである”モデルフォローイング制御によって、駆動力配分制御演算を行う。
【0015】
図5は、駆動力指令値をエンジン9と無段変速機10に分配し、エンジントルク指令値と変速比指令値を演算するための制御ブロック図である。この制御ブロック図を参照して駆動力配分制御演算を説明する。
【0016】
ステップ6で、指令値に追従させるべき制御対象の出力の駆動力とエンジン回転数を、制御対象の操作量であるエンジントルク指令値と変速比指令値、および車速を用いて推定演算する(ブロックD)。なお、この推定演算には演算精度を上げるために制御対象の非線形モデルを用いる。
【0017】
ステップ7では、操作量であるエンジントルク指令値とエンジン拘束条件とに基づいて、エンジン運転点拘束用第2指令値(エンジン回転数指令値)を演算する(制御ブロックE)。エンジン拘束条件は、例えば図6に示すように、最適燃費運転線Aと、燃料カット&スロットル全閉線Bと、エンジン回転数リミット線C(車速にも依存)とにより決定される。最適燃費線Aと燃料カット&スロットル全閉線Bは予めマップとして記憶しておき、エンジントルク指令値に対応する運転点を表引き演算する。ただし、車速に依存するエンジン回転数上下限値でリミットする。
【0018】
ステップ8では、駆動力指令値とエンジン運転点拘束用第2指令値(エンジン回転数指令値)に対する規範モデル特性を演算する(制御ブロックA)。なお、この実施の形態では規範モデルを1次遅れなどの簡易なデジタルフィルターで構成し、駆動力指令値とエンジン運転点拘束用第2指令値(エンジン回転数指令値)に対する応答性をフィルター時定数で調整する。そして、定常時はもちろんのこと指令値が変化したときの過渡時においても、駆動力指令値とエンジン運転点拘束用第2指令値の時間的に推移させるべき規範モデル特性を設定する。
【0019】
ステップ9において、状態フィードバックに用いる状態量、すなわちエンジン回転数と変速比を、制御対象の線形モデルを用いて推定演算する(制御ブロックC)。
【0020】
ステップ10では、状態推定値(エンジン回転数、変速比)、規範モデル特性(駆動力、エンジン回転数)および出力偏差の積分値(駆動力、エンジン回転数)の6つの変数に、最適レギュレーター理論を用いて導出した状態フィードバックゲイン行列Kを乗じて2つの操作量、すなわちエンジントルク指令値と変速比指令値を演算する。つまり、制御ブロックDにより推定された駆動力推定値とエンジン回転数推定値を、制御ブロックAにより演算された駆動力指令値とエンジン運転点拘束用第2指令値(エンジン回転数指令値)に一致させ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。
【0021】
ステップ11において、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を出力し、変速比コントローラー14へ変速比指令値を出力する。
【0022】
図7、図8は一実施の形態による駆動力制御結果を示す図である。図7は、正の駆動力領域でシフトダウンまたはシフトアップを行ったときの実駆動力、エンジントルク指令値および変速比指令値の変化を示す。また、図8は、負の駆動力領域でシフトダウンまたはシフトアップを行ったときの実駆動力、エンジントルク指令値および変速比指令値の変化を示す。
これらの駆動力制御結果から明らかなように、従来のようなシフトダウンまたはシフトアップを行ったときに実駆動力がいったん逆側に振れてから戻る現象や、オーバーシュートおよびアンダーシュートの発生がなくなり、駆動力指令値の変化に対する応答性が改善される。
【0023】
このように、駆動力指令値に加え、最適燃費を実現するエンジン運転点拘束条件を第2指令値として定義し、1型サーボ系(定常偏差が0となる制御系)を構成しているので、定常的には駆動力指令値と拘束条件の2つを達成することが可能である。さらに、多変数制御理論の一つである”モデルフォローイング制御”を用いて駆動力配分制御部を設計しているので、各指令値への追従性能を比較的容易に設定することが可能である。つまり、イナーシャトルクの影響を表す制御対象モデルを用いて設計されているので、その影響を受けることなく予め設定した規範モデル特性に沿って駆動力を指令値に追従させることが可能である。
【0024】
また、制御対象の出力や状態量を直接計測せずに、制御対象への操作量を用いて推定演算した値を用いるフィードフォワード制御を行っているので、制御対象の特性のバラツキや経時劣化によって安定性を阻害されることがない。
【0025】
なお、上述した一実施の形態では、エンジントルク指令値に基づいて拘束条件用第2指令値(エンジン回転数指令値)を求める例を示したが、逆に、変速比指令値(またはエンジン回転数指令値)に基づいて拘束条件用第2指令値(エンジントルク指令値)を求めるようにしてもよい。
【0026】
また、上述した一実施の形態では、制御ブロックDにおいて制御対象の出力である駆動力とエンジン回転数を、操作量であるエンジントルク指令値と変速比指令値、および車速を用いて推定する例を示したが、回転センサーによりエンジン回転数を検出するとともに、検出したエンジン回転数と操作量のエンジントルク指令値とに基づいて駆動力を算出するようにしてもよい。
【0027】
以上の一実施の形態の構成において、車速制御コントローラー12が駆動力指令値決定手段、過渡値決定手段、回転数検出手段、駆動力検出手段および演算制御手段を、エンジンコントローラー13がエンジン駆動制御手段を、変速比コントローラー14が無段変速機駆動制御手段を、車速センサー7が車速検出手段をそれぞれ構成する。
【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】 理想空燃比状態と希薄燃焼用空燃比状態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の切り換えを示す図である。
【図4】 駆動力制御プログラムを示すフローチャートである。
【図5】 駆動力指令値をエンジンと無段変速機に分配し、エンジントルク指令値と変速比指令値を演算するための制御ブロック図である。
【図6】 エンジン拘束条件を決定するための図である。
【図7】 一実施の形態の駆動力制御装置によって正の駆動力領域でシフトダウンまたはシフトアップを行ったときの駆動力制御特性を示す図である。
【図8】 一実施の形態の駆動力制御装置によって負の駆動力領域でシフトダウンまたはシフトアップを行ったときの駆動力制御特性を示す図である。
【図9】 従来の駆動力制御装置によって正の駆動力領域でシフトダウンまたはシフトアップを行ったときの駆動力制御特性を示す図である。
【図10】 従来の駆動力制御装置によって負の駆動力領域でシフトダウンまたはシフトアップを行ったときの駆動力制御特性を示す図である。
【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[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a driving force control device for a vehicle including a continuously variable transmission.
[0002]
[Prior art]
In a vehicle equipped with a continuously variable transmission, select a combination that can achieve optimal fuel consumption from the combination of engine torque and gear ratio that realizes the driving force to match the vehicle speed to its command value, and A driving force control method for controlling a transmission is known (see, for example, the Journal of the Society of Automotive Engineers of Japan (vol. 48, No. 10, 1994)).
According to this driving force control method, the optimum fuel efficiency driving characteristic of the engine is defined by the engine torque and the engine speed, and the horsepower command value is calculated from the driving force command value and the vehicle speed to obtain the horsepower command value on the optimum fuel efficiency driving line. The corresponding operating point is determined.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, since the conventional driving force control method considers only steady characteristics, the driving force command is affected by the delay between the engine torque control system and the transmission control system, and the inertia torque depending on the shift speed. There is a problem that the actual driving force does not follow quickly when the value changes. In particular, when downshifting or upshifting is performed in the positive driving force region, a phenomenon occurs in which the actual driving force once swings to the reverse side due to the influence of inertia torque as shown in FIG. Further, when downshifting or upshifting is performed in the negative driving force region (engine braking region), the actual driving force overshoots due to the influence of inertia torque as shown in FIG.
[0004]
An object of the present invention is to improve the response to a driving force command value.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
(1) The invention according to
(2) The vehicle driving force control apparatus according to
[0006]
【The invention's effect】
(1) According to the invention of
(2) According to the invention of
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 shows the configuration of an embodiment.
The
[0008]
The
[0009]
The
[0010]
The belt type continuously
[0011]
Each of the vehicle
[0012]
FIG. 4 is a flowchart showing a driving force control program. The operation of the embodiment will be described with reference to this flowchart.
The
[0013]
Further, in step 4, a driving force command value for vehicle speed control for making the actual vehicle speed coincide with the vehicle speed command value set by the occupant is calculated by a well-known PID control or robust control method. The vehicle speed control driving force command value includes a driving force command value for following the vehicle while maintaining a predetermined inter-vehicle distance from the preceding vehicle. In
[0014]
In
[0015]
FIG. 5 is a control block diagram for distributing the driving force command value to the
[0016]
In
[0017]
In
[0018]
In step 8, the normative model characteristic for the driving force command value and the second command value for restricting the engine operating point (engine speed command value) is calculated (control block A). In this embodiment, the reference model is composed of a simple digital filter such as a first-order lag, and the response to the driving force command value and the second command value for restricting the engine operating point (engine speed command value) is filtered. Adjust with a constant. Then, the normative model characteristics that should be changed with time in the driving force command value and the second command value for engine operating point restraint are set not only in the steady state but also in the transition time when the command value changes.
[0019]
In
[0020]
In
[0021]
In
[0022]
7 and 8 are diagrams showing the driving force control results according to the embodiment. FIG. 7 shows changes in the actual driving force, engine torque command value, and gear ratio command value when downshifting or upshifting is performed in the positive driving force region. FIG. 8 shows changes in actual driving force, engine torque command value, and gear ratio command value when downshifting or upshifting is performed in a negative driving force region.
As is clear from these driving force control results, when downshifting or upshifting as in the past, the actual driving force once swings to the opposite side and returns, and overshoot and undershoot do not occur. Responsiveness to changes in the driving force command value is improved.
[0023]
In this way, in addition to the driving force command value, the engine operating point constraint condition for realizing the optimum fuel efficiency is defined as the second command value, and the
[0024]
Also, feed-forward control is performed using the value calculated by using the manipulated variable to the control target, without directly measuring the output or state quantity of the control target. Stability is not disturbed.
[0025]
In the above-described embodiment, the example in which the second command value for constraint condition (engine speed command value) is obtained based on the engine torque command value is shown. Conversely, the gear ratio command value (or engine speed) The second command value for constraint conditions (engine torque command value) may be obtained based on (numerical command value).
[0026]
In the above-described embodiment, the control block D uses the engine torque command value, the gear ratio command value, and the vehicle speed, which are manipulated variables, to estimate the driving force and the engine speed, which are outputs to be controlled. Although the engine speed is detected by the rotation sensor, the driving force may be calculated based on the detected engine speed and the engine torque command value of the operation amount.
[0027]
In the configuration of the above embodiment, the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an embodiment.
FIG. 2 is a diagram showing switching between an ideal air-fuel ratio state and a lean combustion air-fuel ratio state.
FIG. 3 is a diagram illustrating switching between a low rotation cam and a high rotation cam.
FIG. 4 is a flowchart showing a driving force control program.
FIG. 5 is a control block diagram for distributing a driving force command value to an engine and a continuously variable transmission and calculating an engine torque command value and a gear ratio command value.
FIG. 6 is a diagram for determining engine restraint conditions.
FIG. 7 is a diagram illustrating a driving force control characteristic when downshifting or upshifting is performed in a positive driving force region by the driving force control apparatus according to the embodiment;
FIG. 8 is a diagram showing a driving force control characteristic when downshifting or upshifting is performed in a negative driving force region by the driving force control apparatus according to the embodiment;
FIG. 9 is a diagram showing a driving force control characteristic when downshifting or upshifting is performed in a positive driving force region by a conventional driving force control device.
FIG. 10 is a diagram showing a driving force control characteristic when downshifting or upshifting is performed in a negative driving force region by a conventional driving force control device.
[Explanation of symbols]
1 set
Claims (2)
乗員のアクセル操作量に応じた通常走行用の駆動力指令値、または実車速を車速指令値に一致させるための自動車速制御用の駆動力指令値を決定する駆動力指令値決定手段と、
後記エンジントルク指令値と最適燃費を考慮したエンジン拘束条件とに基づいて、エンジンの運転点を拘束するためのエンジン回転数指令値を演算する運転点拘束用指令値演算手段と、
前記駆動力指令値と前記エンジン回転数指令値が変化したときの、前記駆動力指令値と前記エンジン回転数指令値の時間的に推移させるべき過渡値を決定する過渡値決定手段と、
エンジン回転数を検出する回転数検出手段と、
車両の駆動力を検出する駆動力検出手段と、
前記エンジン回転数検出値と前記駆動力検出値とを、それぞれ前記エンジン回転数指令値と前記駆動力指令値およびそれらの過渡値とに一致させるためのエンジントルク指令値と変速比指令値とを演算する演算制御手段と、
前記エンジントルク指令値にしたがってエンジンを駆動制御するエンジン駆動制御手段と、
前記変速比指令値にしたがって無段変速機を駆動制御する無段変速機駆動制御手段とを備えることを特徴とする車両用駆動力制御装置。A vehicle driving force control device for controlling the driving force of a vehicle equipped with a continuously variable transmission,
A driving force command value determining means for determining a driving force command value for normal traveling according to the accelerator operation amount of the occupant, or a driving force command value for vehicle speed control for making the actual vehicle speed coincide with the vehicle speed command value;
Based on the engine torque command value described later and the engine restraint condition in consideration of the optimum fuel efficiency, operating point restraint command value computing means for computing an engine speed command value for restraining the engine operating point;
When the said driving force command value engine rotation speed command value is changed, the transient value determining means for determining a transient value to be temporally changes in the engine rotation speed command value and the driving force command value,
A rotational speed detecting means for detecting the engine rotational speed;
Driving force detecting means for detecting the driving force of the vehicle;
An engine torque command value and a gear ratio command value for making the engine speed detection value and the driving force detection value coincide with the engine speed command value, the driving force command value, and their transient values , respectively. Calculation control means for calculating;
Engine drive control means for controlling the drive of the engine according to the engine torque command value;
A vehicular driving force control device comprising: a continuously variable transmission drive control means for driving and controlling the continuously variable transmission according to the gear ratio command value.
車速を検出する車速検出手段を備え、
前記エンジン回転数検出手段および前記駆動力検出手段は、前記エンジントルク指令値と前記変速比指令値と前記車速検出値とに基づいてエンジン回転数と駆動力を推定することを特徴とする車両用駆動力制御装置。The vehicle driving force control device according to claim 1,
Vehicle speed detection means for detecting the vehicle speed,
The engine speed detecting means and the driving force detecting means estimate the engine speed and driving force based on the engine torque command value, the transmission ratio command value, and the vehicle speed detection value . Driving force control device.
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