JP3997787B2 - 車両統合制御システム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンや自動変速機等、車両に搭載される複数の構成要素を統合制御する車両統合制御システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、車両を構成する複数の構成要素を統合制御するシステムの一つとして、システムの大規模化に対する開発期間の増加を抑えることのできる統合制御システムが提案されている。
【０００３】
例えば、特開平７−１０８８８２号公報に開示されているように、車両のパワートレイン制御系を機能別に分割することにより、制御システムを、パワートレイン制御演算装置、噴射制御装置、点火制御装置、入出力処理装置、ミッション制御装置、スロットル制御装置、等から構成し、これら各装置間を通信ラインで接続することにより、パワートレイン制御演算装置以外の装置は、通信ラインを介して、パワートレイン制御演算装置からの指令で動作するようにし、しかも、センサやアクチュエータ等、制御系の仕様変更に関わる部分は、入出力処理装置に集中させるようにしたシステムが提案されている。
【０００４】
また、例えば、特開平５−８５２２８号公報に開示された制御装置では、エンジン出力、駆動力、制動力、といった制御課題を実行する制御要素と車両の運転特性を制御する制御要素とを階層構造の形で配置し、上位の階層から下位の階層へと要求される特性を順に供給することにより、車両全体で最適な制御を実現できるようにしている。
【０００５】
これらの統合制御システムは、何れも、車両の制御系を複数に分離することにより、システムの仕様変更等が生じた際に設計変更すべき制御系の制御要素を少なくして、設計変更にかかる開発期間を低減したり、或いは、各制御要素毎の独立性を保つことにより、個々の制御要素の並行開発ができるようにして、開発期間を短縮できるようにしたものである。
【０００６】
ところで、上記提案の技術では、制御系の構成が整理され、システムの大規模化に対する開発期間の増加を抑えることはできるが、制御系を構成する各制御要素間で共有する情報を適切に設定しないと、システム全体としての性能を充分得られないことがある。つまり、上記提案の技術は、何れも、上位の制御要素が下位の制御要素の動作を規定するものであるが、この場合、上位の制御要素が下位の制御要素による制御特性を把握していないと、車両を最適に制御することができない。
【０００７】
特にエンジンは、空気の給排気や圧縮、燃料の噴射、点火、燃焼など複雑な過程が絡み合った上で動作するので、特性を記述するために多くの情報を必要とするが、この情報が適切に設定されていないと、車両の挙動を最適に制御することができなくなる。
【０００８】
そこで、本願出願人は、特願２００１−１１８１８２号にて、例えば、エンジンの特性（具体的には、駆動力発生可能範囲、駆動力応答特性、駆動力精度特性、燃料消費特性、エミツション特性等）をエンジンの制御要素から上位の制御要素に送信することにより、上位の制御要素からエンジンの制御要素に対して、エンジン制御によって実現可能な動作指針を指令できるようにすることを提案した。
【０００９】
そして、このシステムによれば、例えば、エンジンの駆動力発生可能範囲として、エンジン回転数毎にエンジンが発生できる最大トルクと最小トルクを示すことで、上位の制御要素は、エンジンの動作指針として、エンジンが発生可能な駆動力の範囲から外れることのない駆動力（換言すればエンジンにて確実に実現できる駆動力）を、エンジンの制御要素に指示することができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このように上位の制御要素からエンジンの制御要素にエンジンの動作指針として駆動力を指令するに当たって、その駆動力を、上位の制御要素側で、エンジンの駆動力発生可能範囲を用いて設定するようにした場合、エンジンの駆動力発生可能範囲としては、上記のように、エンジンが発生可能な最大トルクと最小トルクとを用いて規定することができるのであるが、実際には、エンジンは、この範囲内のトルクをすべて実現できるわけではなく、最小トルク付近のトルクは段階的にしか実現できない。
【００１１】
つまり、エンジン制御には、車両減速時にエンジンへの燃料供給を一時的に遮断する燃料カット制御や、車両の低負荷走行時に燃料供給を行う気筒を間引く部分燃料カット制御等があり、最小トルク付近では、こうした燃料カット制御に伴う燃料噴射・燃料カットの切換わりがあることから、この前後ではエンジントルクは段階的に変化してしまうのである。
【００１２】
このため、例えば、上位の制御要素が、適切な車両挙動を実現するためのエンジントルクとして、前記段階間のトルクとなるのが望ましい、と判断しても、結果的に指示通りのエンジントルクを発生させることができず、車両は適切な挙動と異なる動作をする、という問題が発生する。
【００１３】
本発明は、こうした問題に鑑みなされたものであり、エンジンを含む車両駆動系の構成要素毎に制御装置を設け、これら各制御装置の制御動作を上位の制御装置にて統合制御するシステムにおいて、上位の制御装置からエンジンの制御装置に対して、エンジンにて確実に実現可能な動作指針を指令することで、車両挙動を常時適切に制御できるようにすることを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するためになされた請求項１記載の車両統合制御システムにおいては、車両駆動系の複数の構成要素を、各構成要素に対応する複数の構成要素制御手段が夫々制御し、各構成要素制御手段よりも上位の制御手段である駆動系制御手段が、各構成要素制御手段に対して、各構成要素を制御する際の動作指針を指令する。
【００１５】
また、駆動系制御手段は、複数の構成要素制御手段の一つであるエンジン制御手段に指令するエンジンの動作指針を設定する際には、エンジンが発生する駆動力を連続的に制御可能な連続制御範囲とその駆動力を段階的にしか制御できない段階制御範囲とで表現されたエンジンの駆動力発生可能範囲情報を用いる。
【００１６】
このため、駆動系制御手段は、燃料噴射・燃料カットの切換わりによってエンジンの駆動力を段階的にしか制御できない段階制御範囲内で駆動力を設定する必要があるときは、その領域内でエンジンにより実現可能な駆動力を選択して、エンジン制御手段に対する動作指針を設定することが可能となり、エンジン制御手段に対する動作指針として、エンジンにより実現できない駆動力を設定してしまうのを防止できる。
【００１７】
よって、本発明の車両統合制御システムによれば、車両の駆動系で駆動輪に伝達される駆動力を、駆動源であるエンジンの燃料噴射・燃料カットの切換わりの影響を受けることなく、適切に制御できることになり、車両挙動を常時最適に制御できるようになる。
【００１８】
ところで、請求項１に記載のように、駆動系制御手段がエンジンの動作指針としてエンジントルクを設定する場合、駆動力発生可能範囲情報の連続制御範囲は、エンジンの全気筒燃料噴射時の最大トルクと最小トルクとで規定し、駆動力発生可能範囲情報の段階制御範囲は、全気筒燃料噴射時の最小トルクと全気筒燃料カット時のトルクとで規定するようにすればよい。
【００１９】
また、請求項２に記載の車両統合制御システムにおいて、エンジンがｎ個（ｎ≧２）の気筒を有する多気筒エンジンで、エンジン制御手段が、予め設定された制御則に従い、ｍ個（１≦ｍ＜ｎ）の気筒に燃料を噴射し、ｎ−ｍ個の気筒への燃料噴射をカットする燃料カット制御を実行可能に構成されている場合には、請求項３に記載のように、駆動力発生可能範囲情報の段階制御範囲は、全気筒燃料噴射時の最小トルク及び全気筒燃料カット時のトルクに加えて、ｍ個の気筒への燃料噴射時のトルクを用いて規定するようにすればよい。
【００２０】
そして、このように規定された駆動力発生可能範囲情報を用いて駆動系制御手段が実際にエンジンの動作指針を設定する際には、請求項１に記載の手順で行うようにするとよい。即ち、請求項１に記載の車両統合制御システムには、エンジン制御手段以外の構成要素制御手段として、変速段を段階的に切り替え可能な自動変速機を制御する自動変速機制御手段が備えられており、駆動系制御手段は、エンジンの動作指針を設定するに当たって、まず、車両の駆動輪に伝達される駆動力を車両挙動に対応した最適値に制御可能な全ての変速段を、自動変速機の動作指針の候補値として設定し、自動変速機の動作指針の候補値として設定した全ての変速段に対応したエンジントルクを、エンジンの動作指針の候補値として設定する。
【００２１】
そして、その設定したエンジントルクの候補値の中に連続制御範囲内に属するエンジントルクがあれば、そのエンジントルクをエンジンの動作指針として設定すると共に、自動変速機の変速段の候補値の中から、エンジンの動作指針として設定したエンジントルクに対応した変速段を選択して、その選択した変速段を自動変速機の動作指針として設定する。
【００２２】
一方、設定したエンジントルクの候補値の中に連続制御範囲内に属するエンジントルクがなければ、段階制御範囲内に属するエンジントルクの候補値の中から、段階制御範囲内で実現可能なエンジントルクに最も近いエンジントルクの候補値を選択し、その選択したエンジントルクの候補値に最も近く且つ実現可能なエンジントルクをエンジンの動作指針として設定すると共に、その選択したエンジントルクの候補値に対応した変速段を自動変速機の変速段の候補値の中から選択して、その選択した変速段を自動変速機の動作指針として設定する。
【００２３】
この結果、請求項１に記載の車両統合制御システムにおいて、駆動系制御手段は、エンジンの動作指針として、エンジンにて実現可能なエンジントルクを設定できるだけでなく、そのエンジントルクに対応した最適な変速段を自動変速機の動作指針として設定することになり、エンジンから自動変速機を介して駆動力が伝達される駆動輪には、所望の車両挙動を実現するのに要する最適な駆動力が伝達されることになる。
【００２４】
尚、駆動力発生可能範囲情報は、予め駆動力制御手段に設定しておくようにしてもよいが、このためには、駆動力制御手段の設計時に、制御対象となるエンジンを決定して、そのエンジンの特性を調べておく必要があり、また、制御対象となるエンジンを変更することができなくなってしまう。
【００２５】
このため、より好ましくは、請求項３に記載のように、駆動力発生可能範囲情報は、エンジン制御を行うエンジン制御手段側に記憶しておき、駆動力制御手段は、エンジン制御手段から駆動力発生可能範囲情報を取得して、エンジンの動作指針を設定するようにするとよい。
【００２６】
つまり、このようにすれば、エンジン制御手段よりも上位の駆動力制御手段に、制御対象となるエンジンの駆動力発生可能範囲情報を予め設定しておく必要がなく、駆動力制御手段を、エンジンやこれを制御するエンジン制御手段の特性を考慮することなく、独立して設計できることから、制御システム全体の設計に要する工数を低減できることになる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施形態について説明する。
図１は本発明が適用された実施例の車両統合制御システム全体の構成を表すブロック図である。
【００２８】
本実施例の車両統合制御システムは、車両駆動系の構成要素であるエンジン２と自動変速機（以下単にＡＴという）４とを統合制御するための所謂パワートレイン制御システムであり、本発明の構成要素制御手段として、エンジン２及びＡＴ４を各々制御するためのエンジンＥＣＵ６及びＡＴＥＣＵ８を備え、本発明の駆動系制御手段として、エンジンＥＣＵ６及びＡＴＥＣＵ８に対してエンジン２及びＡＴ４の動作指針を指令するマネージャＥＣＵ１０を備える。尚、エンジンＥＣＵ６は、特許請求の範囲に記載のエンジン制御手段に相当し、ＡＴＥＣＵ８は、特許請求の範囲に記載の自動変速機制御手段に相当する。
【００２９】
上記各ＥＣＵ６、８、１０は、マイクロコンピュータからなる演算処理部６ａ、８ａ、１０ａを中心に各々独立して構成された電子制御ユニットである。そして、これら各ＥＣＵ６、８、１０には、データ通信用の通信線Ｌを介して互いに接続された通信部６ｂ、８ｂ、１０ｂが内蔵されており、これら各通信部６ｂ、８ｂ、１０ｂ及び通信線Ｌを介して、パワートレイン制御のためのデータを互いに送受信できるようにされている。
【００３０】
また、エンジンＥＣＵ６及びＡＴＥＣＵ８は、エンジン２及びＡＴ４を夫々制御するためのものであるため、これら各ＥＣＵ６，８には、エンジン２及びＡＴ４の状態を検出する各種センサからの検出信号を取り込むと共に、エンジン２及びＡＴ４に設けられた各種アクチュエータに駆動信号を出力するための信号入出力部６ｃ、８ｃも内蔵されている。
【００３１】
そして、エンジンＥＣＵ６の信号入出力部６ｃには、運転者によるアクセルペダルの踏込量を検出するアクセルペダル開度センサ、吸入空気の流量（吸気量）を検出するエアフローメータ、吸入空気の温度を検出する吸気温センサ、スロットルバルブの開度を検出するスロットル開度センサ、排気中の酸素濃度を検出する酸素濃度センサ、ノッキングを検出するノックセンサ、冷却水温を検出する水温センサ、クランク軸の回転角度やその回転速度を検出するためのクランク角センサ、イグニッションスイッチ、といったセンサ・スイッチ類が接続されると共に、エンジン２の気筒毎に設けられたインジェクタ、点火用高電圧を発生するイグナイタ、燃料タンクから燃料を汲み上げインジェクタに供給する燃料ポンプ、エンジン２の吸気管に設けられたスロットルバルブを開閉するためのスロットル駆動モータ、といったエンジン制御のための各種アクチュエータが接続されている。
【００３２】
また、ＡＴＥＣＵ８の信号入出力部８ｃには、ＡＴ４を構成するトルクコンバータから変速機への入力軸の回転数を検出する回転数センサ、ＡＴ４の出力軸に連結された車両駆動軸の回転から車速を検出する車速センサ、ＡＴ４内の作動油の温度を検出する油温センサ、運転者が操作するシフトレバーの操作位置（シフト位置）を検出するシフトポジションスイッチ、運転者のブレーキ操作によって点燈するストップランプの状態（換言すれば運転者のブレーキ操作）を検出するストップランプスイッチ、といったセンサ・スイッチ類が接続されると共に、変速段を切り替えるためのシフトソレノイド、変速クラッチの係合力を操作するためのライン圧ソレノイド、トルクコンバータの入・出力軸を締結するロックアップクラッチの締結力を操作するためのロックアップ圧ソレノイド、といったＡＴ制御のための各種アクチュエータ（ソレノイド）が接続されている。
【００３３】
また、通信ラインＬには、車両を定速走行させるか或いは先行車両との間の車間距離を制御しつつ先行車両に追従させる走行制御（クルーズコントロール：以下、単にＣＣという）を行う図示しないＣＣＥＣＵが接続されている。そして、このＣＣＥＣＵは、マネージャＥＣＵ１０に対して、通信ラインを介して、ＣＣのＯＮ／ＯＦＦ（換言すれば、走行制御の実行／停止）を表すＣＣフラグと、その制御を実現するのに必要な車両の目標加減速度（ＣＣ目標加減速度）を送信する。
【００３４】
次に、上記各ＥＣＵ６、８、１０において、演算処理部６ａ、８ａ、１０ａは、夫々、予めメモリに格納された制御プログラムに従い、エンジン２、ＡＴ４、及びシステム全体を制御するための制御処理（エンジン制御処理、ＡＴ制御処理、パワートレイン制御処理）を実行する。以下、これら各ＥＣＵ６、８、１０において実行される制御処理について説明する。
【００３５】
図２は、上記各ＥＣＵ６、８、１０において実行される制御処理を機能ブロックで表すブロック図である。
図２に示すように、マネージャＥＣＵ１０において実行されるパワートレイン制御処理では、まず、目標車軸トルク設定部１２にて、運転者による車両の加・減速要求を表すアクセルペダル開度や、車両の実際の走行状態を表す車速等に基づき、パワートレインの挙動を規定する目標車軸トルクを設定し、エンジントルク変速段振分部１４にて、車速、エンジン回転数等に基づき、目標車軸トルクを実現するのに最適な目標エンジントルクと目標変速段を算出する。
【００３６】
ここで、目標車軸トルク設定部１２及びエンジントルク変速段振分部１４にて上記各目標値を設定するのに使用されるアクセルペダル開度、車速、エンジン回転数、シフトポジション等の各パラメータは、通信線Ｌを介してエンジンＥＣＵ６又はＡＴＥＣＵ８から送信されてきたものである。
【００３７】
また、エンジントルク変速段振分部１４では、シフトポジションから推定される運転者の意志や、オーバーレブ防止、エンジン２の燃費、エミッション、燃焼安定性等を考慮して設定された制御則に従い、目標車軸トルクを実現する上で望ましいエンジン動作点を設定し、それに応じて、目標変速段、目標エンジントルクを設定する。
【００３８】
尚、目標車軸トルク設定部１２で上記各目標値を設定するための制御則は、予めメモリ内に格納されたマップ若しくは演算式により規定されており、上記各目標値を実際に設定する際には、これらのマップ若しくは演算式が使用される。
また、エンジントルク変速段振分部１４には、目標車軸トルクから目標エンジントルク、目標変速段を設定するために、予めマップと演算式が規定されている。これらマップの数字は、予めエンジンＥＣＵ６及びＡＴＥＣＵに記憶されており、エンジントルク変速段振分部１４は、その情報をエンジンＥＣＵ６及びＡＴＥＣＵ８から取得することにより、例えば、図３に示すような現状の変速段や変速進行状況等に応じて設定される変速禁止／許可特性、図４に示すようなエンジン回転数と変速機入力回転数と変速機入力トルクとで表されるトルクコンバータの伝達特性（トルコン伝達特性）、図５に示すような変速機入力回転数とエンジン回転数との比とトルク増幅率とで表されるトルクコンバータのトルク増幅率特性、図６に示すようなエンジン回転数とエンジン２にて発生可能なエンジントルクとの関係を表すエンジントルク実現範囲特性、等のマップを完成させ、これらマップを利用して上記各目標値（目標変速段及び目標エントルク）を算出する。
【００３９】
ここで、エンジントルク実現範囲特性は、本発明の駆動力発生可能範囲情報に相当するものであり、本実施例では、エンジン２にて実際に発生可能なエンジントルクの上限値を表す曲線（エンジントルク上限値）と、全気筒燃料噴射時のエンジントルクの下限値を表す曲線（エンジントルク燃料噴射時下限値）と、全気筒燃料カット制御時のエンジントルクの下限値を表す曲線（エンジントルク下限値）と、からなる３本の曲線にて表されている。
【００４０】
そして、エンジントルク変速段振分部１４にて設定された目標エンジントルクは、エンジンＥＣＵ６及びＡＴＥＣＵ８に夫々送信され、目標変速段は、ＡＴＥＣＵ８に送信される。
一方、エンジンＥＣＵ６側で実行されるエンジン制御処理は、アクチュエータ指令設定部２２にて、マネージャＥＣＵ１０から送信されてきたエンジン２の動作指針を表す情報（つまり、目標エンジントルク）と、上述したセンサ・スイッチ類からの検出信号とに基づき、目標エンジントルクを予め設定された目標空燃比で実現するのに要するスロットル開度、燃料噴射量、点火時期を設定し、それに基づいてインジェクタ、イグナイタ、燃料噴射ポンプ、スロットル駆動モータを駆動するための指令値（駆動信号）を生成して、これら各アクチュエータに出力することにより実行される。
【００４１】
また、ＡＴＥＣＵ８側で実行されるＡＴ制御処理は、ソレノイド指令設定部２４にて、マネージャＥＣＵ１０から送信されてきたＡＴ４の動作指針を表す情報（つまり、目標変速段）と、同じくマネージャＥＣＵ１０から送信されてきた目標エンジントルクと、上述したセンサ・スイッチ類からの検出信号とに基づき、目標変速段が現在の変速段と異なる場合に、目標変速段を実現するように変速段切換ソレノイドを駆動するための指令値（駆動信号）を生成して、変速段切換ソレノイドに出力し、同時に、変速に関わるクラッチの係合力として、目標エンジントルクに応じてライン圧指令値を算出して、ライン圧ソレノイドを駆動するための指令値（駆動信号）を生成し、これをライン圧ソレノイドに出力することにより実行される。
【００４２】
また、ソレノイド指令設定部２４では、予め、燃費、変速フィーリングを考慮して設定されているロックアップ状態（ロックアップクラッチ開放、スリップロックアップ、ロックアップクラッチ締結）になるようロックアップクラッチ圧指令値を算出し、この指令値をロックアップ圧ソレノイドに出力する、といった手順でロックアップ制御も実行される。
【００４３】
以上のように、本実施例では、マネージャＥＣＵ１０が、パワートレイン制御処理により、システム全体を制御するためのエンジン２及びＡＴ４の動作指針として、目標エンジントルク及び目標変速段を設定して、これら各動作指針をエンジンＥＣＵ６及びＡＴＥＣＵ８に指令し、エンジンＥＣＵ６及びＡＴＥＣＵ８側では、その指令に対応してエンジン制御処理及びＡＴ制御処理を実行することにより、エンジン２及びＡＴ４の動作を夫々制御する。
【００４４】
次に、エンジントルク変速段振分部１４の具体的な動作について、図７のフローチャートを用いて詳細に説明する。
図７に示す如く、マネージャＥＣＵ１０では、まずＳ１１０（Ｓはステップを表す）にて、ＣＣＥＣＵから送信されてくるＣＣフラグがＯＮか否か（換言すれば現在クルーズコントロール（ＣＣ）が実行されているか否か）を判定する。
【００４５】
そして、Ｓ１１０にて、ＣＣフラグがＯＮであると判定されると、Ｓ１２０に移行して、ＣＣＥＣＵから送信されてくるＣＣ目標加減速度から、目標車軸トルクを算出する。
具体的には、平坦路・無風、標準的な車両重量で直進走行時の走行抵抗に対して目標加減速度を実現するための目標車軸トルクを表す目標車軸トルクフィードフォワード項と、目標加減速度と実加減速度の偏差をゼロにするための目標車軸トルクフィードバック項とを夫々求め、これらの和を求めることで、目標車軸トルクを算出する。
【００４６】
例えば、目標車軸トルクフィードフォワード項は、実装時には車速と目標加減速度のマップとして表現する。目標車軸トルクフィードバック項は、目標加減速度と実加減速度の偏差に対して例えば所謂ＰＩＤ制御などを実施する。
次に、Ｓ１１０にて、ＣＣフラグがＯＦＦであると判定された場合には、アクセル開度と変速機出力回転数から目標車軸トルクを算出する。この処理は、運転者の加速要求に従い目標車軸トルクを設定するための処理であり、この目標車軸トルクの算出には、車両の性格（ファミリーユース、スポーティ等）に合わせて予め設定されたマップ若しくは演算式が用いられる。
【００４７】
こうしてＳ１２０又はＳ１３０にて目標車軸トルクが算出されると、Ｓ１４０に移行し、図８に例示するようなマップを用いて、推奨変速段を設定する。つまり、Ｓ１４０では、現在のアクセル開度と車速とに応じて、現在の車両の走行状態で最も最適な一つの変速段を、推奨変速段として設定するのである。
【００４８】
次に、Ｓ１５０では、図３に示した変速禁止／許可特性に従い、現在の動作条件で推奨変速段以外に実現可能な変速段を、すべて、設定可能変速段として設定する。
尚、以下の説明において、Ｓ１４０にて設定された推奨変速段とＳ１５０にて設定された設定変速段とを合わせて、目標変速段候補値という。
【００４９】
そして、続くＳ１６０では、上記のように目標変速段候補値として設定された変速段すべてに対して、目標変速機入力回転数候補値を求める。具体的には、現在の変速機出力回転数と上記各目標変速段候補値の変速比との積を算出することにより、各目標変速段候補値に対応する目標変速機入力回転数候補値を求める。
【００５０】
尚、この目標変速機入力回転数候補値を含め、後述する目標変速機入力トルク候補値、目標エンジン回転数候補値、及び、目標エンジントルク候補値の算出、並びに、目標エンジントルク実現可能の判定は、目標変速段候補値として設定された変速段すべてに対して行われる。
【００５１】
次に、Ｓ１７０では、目標車軸トルク候補値を上記各目標変速段候補値の変速比で割ることにより、各目標変速段候補値に対応する目標変速機入力トルク候補値を求め、続くＳ１８０では、図４に示したトルコン伝達特性を用いて、Ｓ１６０にて求めた目標変速機入力回転数候補値とＳ１７０にて求めた目標変速機入力トルク候補値とから、各目標変速段候補値に対応する目標エンジン回転数候補値を求める。
【００５２】
また次に、Ｓ１９０では、まず、図５に示したトルクコンバータのトルク増幅率特性を用いて、Ｓ１６０にて求めた目標変速機入力回転数候補値とＳ１８０にて求めた目標エンジン回転数候補値とからトルクコンバータのトルク増幅率を求め、このトルク増幅率とＳ１７０にて求めた目標変速機入力トルク候補値とから、目標エンジントルクを算出する、といった手順で、各目標変速段候補値に対応する目標エンジントルク候補値を求める。
【００５３】
そして、続くＳ２００では、図６に示したエンジントルク実現範囲特性とＳ１８０にて求めた目標エンジン回転数候補値とＳ１９０にて求めた目標エンジントルク候補値とを用いて、エンジン回転数が目標エンジン回転数候補値である場合に各目標変速段候補値に対応する目標エンジントルク候補値が、トルク上限超、連続制御範囲、段階制御範囲、トルク下限未満、の何れに属するかを判定する。
【００５４】
具体的には、図６に示したエンジントルク実現範囲特性において、目標エンジントルク候補値がエンジントルク上限値より大きい領域にある場合にはトルク上限超、目標エンジントルク候補値がエンジントルク上限値からエンジントルク燃料噴射時下限値までの範囲内にある場合には連続制御範囲、目標エンジントルク候補値がエンジントルク燃料噴射時下限値からエンジントルク下限値までの範囲内にある場合には段階制御範囲、目標エンジントルク候補値がエンジントルク下限値より小さい領域にある場合には、トルク下限未満、と判定する。
【００５５】
次に、続くＳ２１０〜Ｓ２６０では、Ｓ２００の処理による目標エンジントルク実現可能判定結果を基に、目標変速段と目標エンジントルクを設定する。
まず、Ｓ２１０では、連続制御範囲内に目標エンジントルク候補値が一つだけ存在するか否かを判断する。そして、Ｓ２１０にて、連続制御範囲内に目標エンジントルク候補値が一つだけ存在すると判断された場合には、Ｓ２１５にて、その目標エンジントルク候補値と、それに対応する目標変速段候補値を、それぞれ目標エンジントルク、目標変速段に設定する、制御指令算出処理（１）を実行し、当該処理を一旦終了する。
【００５６】
次に、Ｓ２１０にて否定判断された場合、つまり、連続制御範囲内に目標エンジントルク候補値が複数存在するか、連続制御範囲内に目標エンジントルク候補値が存在しない場合には、Ｓ２２０に移行して、連続制御範囲内に、Ｓ１４０にて設定した推奨変速段に対応する目標エンジントルク候補値があるか否かを判断する。
【００５７】
そして、Ｓ２２０にて、連続制御範囲内に推奨変速段に対応する目標エンジントルク候補値が存在すると判断された場合には、Ｓ２２５に移行して、目標変速段として推奨変速段を設定し、目標エンジントルクとして推奨変速段に対応する目標エンジントルク候補値を設定する、制御指令算出処理（２）を実行し、当該処理を一旦終了する。
【００５８】
また次に、Ｓ２２０にて否定判断された場合、つまり、連続制御範囲内に推奨変速段に対応する目標エンジントルク候補値が存在しない場合には、Ｓ２３０に移行して、連続制御範囲内に現在制御されている変速段と同じ目標変速段候補値に対応した目標エンジントルク候補値が存在するか否かを判断する。
【００５９】
そして、Ｓ２３０にて、連続制御範囲内に現在制御されている変速段に対応した目標エンジントルク候補値が存在すると判断された場合には、Ｓ２３５に移行して、目標変速段として現在制御されている変速段をそのまま設定し、目標エンジントルクとしてこの変速段に対応する目標エンジントルク候補値を設定する、制御指令算出処理（３）を実行し、当該処理を一旦終了する。
【００６０】
次に、Ｓ２３０にて否定判断された場合、つまり、連続制御範囲内に現在制御されている変速段に対応した目標エンジントルク候補値が存在しない場合には、Ｓ２４０に移行して、連続制御範囲内に現在の変速段、推奨変速段以外に対応する目標エンジントルク候補値が存在するか否かを判断し、Ｓ２４０にて、連続制御範囲内に現在の変速段、推奨変速段以外に対応する目標エンジントルク候補値が存在すると判断されると、続くＳ２４５に移行する。
【００６１】
Ｓ２４５では、連続制御範囲内に目標エンジントルク候補値が複数存在し、その中に推奨変速段及び現在の変速段に対応する目標エンジントルク候補値がないことから、連続制御範囲内の複数の目標エンジントルク候補値の中から、現在の変速段に近い変速段で、高速段側の目標変速段候補値に対応する目標エンジントルク候補値を選択し、その選択した目標エンジントルク候補値を目標エンジントルクとして設定すると共に、その選択した目標エンジントルク候補値に対応する目標変速段候補値（この場合Ｓ１５０にて設定された設定変速段の内の一つとなる）を目標変速段として設定する、制御指令算出処理（４）を実行し、当該処理を一旦終了する。
【００６２】
つまり、Ｓ２４５の処理では、具体的には、例えば、推奨変速段及び現在の変速段が３速で、連続制御範囲内の目標エンジントルク候補値に対応する目標変速段候補値（詳しくは設定変速段）が１速、２速、４速である場合、現在の変速段である３速と隣合った変速段である２速と４速の内、高速段である４速が目標変速段に設定され、それに対応する目標エンジントルク候補値を目標エンジントルクに設定される。
【００６３】
そして、このように、Ｓ２４５において、現在の変速段に近い変速段で、高速段側の目標変速段候補値を目標変速段として設定するのは、変速機の変速段を低速段側に切り替えるよりも高速段側に切り替えた方が、変速段の切り替えに伴い車両に生じる変速ショックを低減できるためである。
【００６４】
また次に、Ｓ２４０にて否定判断された場合、つまり、連続制御範囲内に目標エンジントルク候補値が存在しない場合には、Ｓ２５０に移行して、エンジントルク燃料噴射時下限値とエンジントルク下限値とで規定される段階制御範囲内に推奨変速段に対応する目標エンジントルク候補値が存在するか否かを判断する。
【００６５】
そして、Ｓ２５０にて、段階制御範囲内に推奨変速段に対応する目標エンジントルク候補値が存在すると判断された場合には、Ｓ２５５に移行して、目標変速段として推奨変速段を設定し、目標エンジントルクとして、推奨変速段に対応するエンジン回転数（目標エンジン回転数候補値）でのエンジントルク燃料噴射時下限値とエンジントルク下限値の内、推奨変速段に対応する目標エンジントルク候補値と近い方を目標エンジントルクに設定する、制御指令算出処理（５）を実行し、当該処理を終了する。
【００６６】
尚、Ｓ２５５において、推奨変速段に対応する目標エンジントルクがエンジントルク燃料噴射時下限値とエンジントルク下限値のちょうど中間にある場合には、エンジントルク下限値を目標エンジントルクに設定する。これは、エンジントルク燃料噴射時下限値を設定するよりもエンジントルク下限値を設定した方が燃費を向上できるからである。
【００６７】
一方、Ｓ２５０にて否定判断された場合には、Ｓ２６０に移行して、段階制御範囲内に現在制御されている変速段に対応する目標エンジントルク候補値が存在するか否かを判断する。
そして、Ｓ２６０にて、段階制御範囲内に現在制御されている変速段に対応する目標エンジントルク候補値が存在すると判断された場合には、Ｓ２６５に移行して、目標変速段として現在制御されている変速段を設定し、目標エンジントルクとして、その目標変速段に対応するエンジン回転数（つまり目標変速段として設定された設定変速段に対応する目標エンジン回転数候補値）でのエンジントルク燃料噴射時下限値とエンジントルク下限値の内、目標変速段に対応する目標エンジントルク候補値と近い方を目標エンジントルクに設定する、制御指令算出処理（６）を実行し、当該処理を終了する。
【００６８】
尚、Ｓ２６５においても、Ｓ２５５と同様の理由で、目標変速段に対応する目標エンジントルクがエンジントルク燃料噴射時下限値とエンジントルク下限値のちょうど中間にある場合には、エンジントルク下限値を目標エンジントルクに設定する。
【００６９】
また、Ｓ２６０にて否定判断された場合、つまり、連続制御範囲内に属する目標エンジントルク候補値が存在せず、しかも、段階制御範囲内に推奨変速段若しくは現在の変速段に対応する目標エンジントルク候補値が存在しない場合には、Ｓ２７０に移行し、Ｓ１４０にて設定された推奨変速段をそのまま目標変速段として設定すると共に、図６に示したエンジントルク実現範囲特性を用いて、推奨変速段に対応する目標エンジントルク候補値に最も近く実現可能なエンジントルクを目標エンジントルクとして設定する、制御指令算出処理（７）を実行し、当該処理を終了する。
【００７０】
具体的には、エンジントルク実現範囲特性において、推奨変速段に対応した目標エンジントルク候補値がエンジントルク上限超の場合には、目標エンジントルクとしてエンジントルク上限値を設定し、推奨変速段に対応する目標エンジントルク候補値がエンジントルク下限未満の場合には、目標エンジントルグとしてエンジントルク下限値を設定する。
【００７１】
以上説明したように、本実施例の車両統合制御システムにおいては、車両駆動系の構成要素であるエンジン２及びＡＴ４をエンジンＥＣＵ６及びＡＴＥＣＵ８が夫々制御し、マネージャＥＣＵ１０が、これら各ＥＣＵ６，８に対して、エンジン２及びＡＴ４を制御する際の動作指針である目標エンジントルク及び目標変速段を指令する。また、マネージャＥＣＵ１０が、エンジンＥＣＵ６及びＡＴＥＣＵ８に対する目標エンジントルク及び目標変速段を設定する際には、エンジンＥＣＵ６及びＡＴＥＣＵ８からエンジン２及びＡＴ４の特性を表すマップの数値を取得し、その取得した数値により得られるマップを用いて、目標エンジントルク及び目標変速段を設定する。このため、マネージャＥＣＵ１０側では、制御対象となるエンジン２及びＡＴ４の特性に応じて最適な目標エンジントルク及び目標変速段を設定することができるようになる。
【００７２】
そして、特に、本実施例では、マネージャＥＣＵ１０は、目標エンジントルク設定用のマップとして、エンジントルクの上限値を表す曲線（エンジントルク上限値）と、全気筒燃料噴射時のエンジントルクの下限値を表す曲線（エンジントルク燃料噴射時下限値）と、全気筒燃料カット制御時のエンジントルクの下限値を表す曲線（エンジントルク下限値）と、からなる３本の曲線にて表されたエンジントルク実現範囲特性を備え、このエンジントルク実現範囲特性に従い目標エンジントルクを設定する。
【００７３】
このため、本実施例によれば、マネージャＥＣＵ１０が、エンジンＥＣＵ６に対する目標エンジントルクとして、エンジンＥＣＵ６側で実行される燃料噴射・燃料カットの切換わりによって実際には制御できないエンジントルクを設定してしまうのを防止し、エンジントルク、延いては、車軸トルクを、所望の車両挙動が得られるように常時最適に制御できる。
【００７４】
また、マネージャＥＣＵ１０が目標エンジントルク及び目標変速段を設定する際には、まず、現在の車両状態から目標車軸トルクを実現するのに最適な推奨変速段と設定可能な設定変速段とを目標変速段候補値として設定すると共に、各目標変速段候補値に対応する目標エンジントルク候補値を設定し、その設定した目標エンジントルク候補値の中で、エンジントルク実現範囲特性において連続制御範囲内に属する目標エンジントルク候補値が存在すれば、その目標エンジントルク候補値の中から目標エンジントルクを設定し、エンジントルク実現範囲特性において連続制御範囲内に属する目標エンジントルク候補値がなければ、段階制御範囲内に属する目標エンジントルク候補値の中から目標エンジントルクを設定する、というように、連続制御範囲内に属する目標エンジントルク候補値を優先的に目標エンジントルクとして設定し、目標変速段については、その目標エンジントルクに対応した目標変速段候補値を設定するようにしている。このため、エンジンＥＣＵ６にてエンジントルクが大きく変化する燃料カット制御が実行される確率を少なくして、エンジン２を安定して運転させることができる。
【００７５】
また、マネージャＥＣＵ１０は、エンジントルク実現範囲特性における連続制御範囲内に属する目標エンジントルク候補値が複数存在する際には、その候補値の中から、推奨変速段に対応する候補値、現在の変速段に対応する候補値、の順で優先的に目標エンジントルクを設定し、また、連続制御範囲内に属する目標エンジントルク候補値が存在しない場合には、段階制御範囲内に属する目標エンジントルク候補値の中から、推奨変速段に対応する候補値、現在の変速段に対応する候補値、の順で優先的に目標エンジントルクを設定する。このため、目標エンジントルク及び目標変速段には、まず、車軸トルクを実現するのにより最適な推奨値が優先的に設定され、推奨値を設定できない場合には、変速ショックが起きない目標値が優先的に設定されることになり、この結果、車両の安定走行を実現できることになる。
【００７６】
また、マネージャＥＣＵ１０は、エンジントルク実現範囲特性等のマップの数値を、エンジンＥＣＵ６或いはＡＴＥＣＵ８側から取得するようにされているため、マネージャＥＣＵ１０の設計時に、制御対象となるエンジン２やＡＴ４の特性を考慮する必要がなく、その設計に要する工数を低減できる。
【００７７】
以上、本発明の一実施例について説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、種々の態様を採ることができる。
例えば、上記実施例では、本発明の車両統合制御システムを簡単に説明するために、マネージャＥＣＵ１０は、エンジンＥＣＵ６とＡＴＥＣＵ８とに各種指令を送信するものとして説明したが、エンジンＥＣＵ６及びＡＴＥＣＵ８に加えて、車両各車輪に設けられた制動装置を制御する電子制御ユニットをマネージャＥＣＵ１０に接続することにより、マネージャＥＣＵ１０側で車両駆動系だけでなく制動系をも含めた車両全体の挙動を制御するようにしてもよく、更に、ナビゲーションシステム等の各種情報システムをマネージャＥＣＵ１０に接続することにより、マネージャＥＣＵ１０がこれらの情報システムから、現在車両が走行している道路の勾配、高度等の情報を取得し、その情報に従い駆動輪の駆動トルクや制動時に各車輪に加える制動トルクが最適となるよう、車両駆動系及び制動系を統合制御するようにしてもよい。
【００７８】
また、上記実施例では、マネージャＥＣＵ１０は、目標エンジントルク及び目標変速段を設定する際には、エンジントルク上限値、エンジントルク燃料噴射時下限値、エンジントルク下限値の３本の曲線で表現されたエンジントルク実現範囲特性（図６）を用いるものとして説明したが、例えば、エンジンＥＣＵ６が、全気筒燃料カット制御に加えて、全気筒の半数を燃料カットする燃料カット制御を実行可能に構成されている場合には、図９に示すように、エンジントルク上限値と、エンジントルク全気筒燃料噴射時下限値と、エンジントルク半数気筒燃料噴射時下限値と、全気筒燃料カット時のエンジントルク下限値との４本の曲線で表現されるエンジントルク実現範囲特性を用いるようにすればよい。
【００７９】
また、例えば、エンジンＥＣＵ６が燃料カット時の気筒数を１気筒単位で増減可能であれば、エンジントクル上限値、エンジントルク全気筒燃料噴射時下限値、及び、全気筒燃料カット時のエンジントルク下限値の３本の曲線に加えて、１気筒燃料カット時から１気筒燃料噴射時までの各燃料カット気筒数に対応した複数のエンジントルク下限値の曲線にて表現されるエンジントルク実現範囲特性を用いるようにすればよい。
【００８０】
尚、図９に示したエンジントルク実現範囲特性を用いる場合、マネージャＥＣＵ１０にて実行される目標エンジントルク実現可能判定（Ｓ２００）では、上記実施例と同様、目標エンジントルク候補値がエンジントルク上限値より大きい領域にある場合にはトルク上限超、目標エンジントルク候補値がエンジントルク上限値からエンジントルク全気筒燃料噴射時下限値までの範囲内にある場合には連続制御範囲、目標エンジントルク候補値が全気筒燃料噴射時下限値からエンジントルク下限値にある場合には段階制御範囲、エンジントルク下限値より小さい領域にある場合にはトルク下限未満、と判定するようにすればよい。
【００８１】
そして、マネージャＥＣＵ１０において、連続制御範囲内である目標エンジントルク候補値が存在せず、段階制御範囲内の目標エンジントルク候補値が存在し、しかも、推奨変速段に対応する目標エンジントルク候補値が段階制御範囲内であるときに実行されるＳ２５５では、目標変速段として推奨変速段を設定すると共に、推奨変速段に対応するエンジン回転数（目標エンジン回転数候補値）でのエンジントルク全気筒燃料噴射時下限値とエンジントルク半数気筒燃料噴射時下限値とエンジントルク下限値の内、推奨変速段に対応する目標エンジントルク候補値と最も近いものを目標エンジントルクとして設定し、しかも、推奨変速段に対応する目標エンジントルク候補値がこれら３つのエンジントルク下限値の内の何れか２つのちょうど中間にある場合には、値が小さいものを目標エンジントルクとして設定するようにすればよい。
【００８２】
また、マネージャＥＣＵ１０において、連続制御範囲内である目標エンジントルク候補値が存在せず、段階制御範囲内の目標エンジントルク候補値が存在し、しかも、現在の変速段に対応する目標エンジントルク候補値が段階制御範囲内にある場合に実行されるＳ２６５では、現在の変速段を目標変速段として設定すると共に、目標変速段に対応するエンジン回転数（目標エンジン回転数候補値）でのエンジントルク全気筒燃料噴射時下限値とエンジントルク半数気筒燃料噴射時下限値とエンジントルク下限値の内、目標変速段に対応する目標エンジントルク候補値と最も近いものを目標エンジントルクとして設定し、しかも、目標変速段に対応する目標エンジントルク候補値がこれら３つのエンジントルク下限値の内の何れか２つのちょうど中間にある場合には、値が小さいものを目標エンジントルクとして設定するようにすればよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施例の車両統合制御システム全体の構成を表すブロック図である。
【図２】 車両統合制御システムを構成する各ＥＣＵにて車両制御のために実行される制御処理を機能ブロックで表す説明図である。
【図３】 自動変速機の変速禁止／許可特性を表す説明図である。
【図４】 トルクコンバータの伝達特性を表す説明図である。
【図５】 トルクコンバータのトルク増幅率特性を表す説明図である。
【図６】 エンジントルク実現範囲特性（駆動力発生可能範囲情報）を表す説明図である。
【図７】 目標エンジントルク及び目標変速段を設定するためにマネージャＥＣＵにて実行される制御処理を表すフローチャートである。
【図８】 マネージャＥＣＵにおいて推奨変速段を設定するのに用いられるマップを表す説明図である。
【図９】 エンジントルク実現範囲特性（駆動力発生可能範囲情報）の他の例を表す説明図である。
【符号の説明】
２…エンジン、４…ＡＴ、６…エンジンＥＣＵ、８…ＡＴＥＣＵ、１０…マネージャＥＣＵ、Ｌ…通信線、１２…目標車軸トルク設定部、１４…エンジントルク変速段振分部、２２…アクチュエータ指令設定部、２４…ソレノイド指令設定部。

Claims (3)

1. 車両の駆動源であるエンジンを含む車両駆動系の複数の構成要素を、外部から指令された動作指針と予め設定された制御則とに基づき、夫々制御する複数の構成要素制御手段と、
   車両の駆動輪に伝達される駆動力を車両挙動に対応した最適値に制御するのに必要な前記各構成要素の動作指針を夫々設定し、該動作指針を前記各構成要素制御手段に指令する駆動系制御手段と、を備えた車両統合制御システムであって、
   前記駆動系制御手段は、前記複数の構成要素制御手段の一つであるエンジン制御手段に指令するエンジンの動作指針として、前記エンジンが発生する駆動力を連続的に制御可能な連続制御範囲と該駆動力を段階的にしか制御できない段階制御範囲とで表現された前記エンジンの駆動力発生可能範囲情報を用いて、前記エンジンにより実現可能な動作指針を設定し、
   前記駆動系制御手段が設定する前記エンジンの動作指針はエンジントルクであり、
   前記駆動力発生可能範囲情報の連続制御範囲は、前記エンジンの全気筒燃料噴射時の最大トルクと最小トルクとで規定され、
   前記駆動力発生可能範囲情報の段階制御範囲は、全気筒燃料噴射時の最小トルクと全気筒燃料カット時のトルクとで規定され、
   前記エンジン制御手段以外の構成要素制御手段として、変速段を段階的に切り替え可能な自動変速機を制御する自動変速機制御手段を備え、
   前記駆動系制御手段は、
   車両の駆動輪に伝達される駆動力を車両挙動に対応した最適値に制御可能な全ての変速段を、前記自動変速機の動作指針の候補値として設定すると共に、該自動変速機の動作指針の候補値として設定した全ての変速段に対応したエンジントルクを、前記エンジンの動作指針の候補値として設定し、
   該設定したエンジントルクの候補値の中に前記連続制御範囲内に属するエンジントルクがあれば、該エンジントルクを前記エンジンの動作指針として設定すると共に、前記自動変速機の変速段の候補値の中から、前記エンジンの動作指針として設定したエンジントルクに対応した変速段を選択して、該選択した変速段を
   前記自動変速機の動作指針として設定し、
   前記設定したエンジントルクの候補値の中に前記連続制御範囲内に属するエンジントルクがなければ、前記段階制御範囲内に属するエンジントルクの候補値の中から、前記段階制御範囲内で実現可能なエンジントルクに最も近いエンジントルクの候補値を選択して、該選択したエンジントルクの候補値に最も近く且つ実現可能なエンジントルクを前記エンジンの動作指針として設定すると共に、前記選択したエンジントルクの候補値に対応した変速段を前記自動変速機の変速段の候補値の中から選択して、該選択した変速段を前記自動変速機の動作指針として設定する
   ことを特徴とする車両統合制御システム。
2. 前記エンジンはｎ個（ｎ≧２）の気筒を有する多気筒エンジンであり、
   前記エンジン制御手段は、予め設定された制御則に従い、ｍ個（１≦ｍ＜ｎ）の気筒に燃料を噴射し、ｎ−ｍ個の気筒への燃料噴射を遮断する燃料カット制御を実行可能に構成され、
   前記駆動力発生可能範囲情報の段階制御範囲は、全気筒燃料噴射時の最小トルク及び全気筒燃料カット時のトルクに加えて、ｍ個の気筒への燃料噴射時のトルクを用いて規定されることを特徴とする請求項１記載の車両統合制御システム。
3. 前記駆動力発生可能範囲情報は、前記エンジン制御手段に予め設定されており、
   前記駆動力制御手段は、前記エンジン制御手段から前記駆動力発生可能範囲情報を取得し、前記エンジンの動作指針を設定することを特徴とする請求項１又は請求項２いずれか記載の車両統合制御システム。

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