JP4052160B2 - 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、アクセルペダルによる運転者のアクセル操作に応じた車両の加速度や車速を実現させるように駆動力を制御するための、車両の駆動力制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
かかる装置としては、従来、例えば特許文献１に記載されているものがある。この文献に記載の駆動力制御装置は、アクセルペダル踏み込み量から車両の目標加速度または目標減速度を求め、これら目標加減速度が達成されるようにエンジンのスロットル開度を制御するものである。
具体的には、検出車速を微分して車両の実加減速度を求め、この実加減速度が上記の目標加減速度に一致しているか否かを判定し、一致していなければ実加減速度が目標加減速度に一致するようスロットル開度を修正するというものである。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−２０５０１５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記した従来の駆動力制御装置においては、アクセルペダル踏み込み量から算出した目標加減速度に実加減速度が追従するようにスロットル開度を制御する構成となっているため、アクセルペダル踏み込み量一定として車両が登坂路に進入した場合、図17に示すように、実加速度は一旦低下した後に目標値に到達させることができるものの、登坂路進入時に一旦低下した実車速はこれを元の車速に戻す制御でないため低下したままとなる、という問題があった。
【０００５】
他方で上記の問題解決のために、目標加速度を積分することにより目標車速を求め、自車速がこの目標車速に追従するよう、これら自車速および目標車速間における車速偏差に応じた積分制御のようなフィードバック制御により駆動力制御を行うことや、この駆動力制御のみでは狙い通りの駆動力が得られない場合自動変速機の変速制御をも同時に行うことが考えられるが、この場合以下の問題が懸念される。
つまり、上記の駆動力制御中に急勾配下り坂走行となって、アクセルペダルの釈放によっても実車速aVSPが図19の急勾配下り坂走行開始時ｔ１以後もなかなか低下しなかった場合上記の制御によると、実車速aVSPが目標車速から大きく乖離して両者間における車速偏差ΔVSPに応じた駆動力のフィードバック制御が積分制御の出力値を加速度的に増大させ、図19の瞬時ｔ２以後における駆動トルク指令値cTDRの変化に見られるごとく目標駆動力を大きく低下させる。
【０００６】
これがため駆動力制御装置は、上記の駆動力制御に加えて自動変速機をダウンシフトさせることとなり、このダウンシフトがエンジン回転数aNeを瞬時ｔ２以後において急上昇させ、運転者に違和感を与える。
また上記のダウンシフトは、運転者が急勾配下り坂走行であるから車両減速度が小さくなったり加速傾向になると予感しているのに、それに反して車両減速度を増大させることとなり、不要な減速により運転者を戸惑わせることにもなって不自然である。
【０００７】
本発明は上記の問題に鑑み、路面勾配の影響により自車速と目標車速との乖離が生じた場合でも、最終的に自車速を目標車速に到達させることができ、更に加えて、急勾配下り坂走行で不要なダウンシフトによりエンジン回転数が急上昇する違和感や、運転者の予感に反して車両減速度が上昇される違和感を与えることのないようにした、車両の駆動力制御装置を提案することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この目的のため、本発明による車両の駆動力制御装置は、請求項１に記載のごとく、
アクセルペダル踏み込み量に基づいて目標加速度を算出し、この算出した目標加速度より目標車速を求め、自車速をこの目標車速に追従させるための駆動力指令値が達成されるよう車両の駆動力を制御することを基本とするが、
アクセルペダル踏み込み量が０で、且つ、目標車速と実車速との間における車速偏差が設定偏差を超えている間、上記駆動力指令値を、車速偏差が設定偏差を超えた時の値に保持するよう構成したものである。
【０００９】
【発明の効果】
かかる本発明の構成によれば、アクセルペダル踏み込み量に基づいて算出した目標加速度より目標車速を求め、自車速をこの目標車速に追従させるための駆動力指令値が達成されるよう車両の駆動力を制御するため、
目標加速度から目標車速が算出・設定されることとなって、加速度を目標加速度に一致させ得るのは勿論のこと、路面勾配などの影響により自車速と目標車速との乖離が生じた場合でも、最終的に自車速も目標車速に到達させることができる。
【００１０】
前述した従来の駆動力制御装置の如く、単に自車の加速度を目標加速度に一致させるのみの制御を行った場合、路面勾配の影響、例えば上り勾配の走行中に駆動力不足から変速機のダウンシフトを行って駆動力を増大させた場合につき述べると、ダウンシフト前に一時的に自車速が低下すると、自車速を目標車速に到達させるためには、両者の差に相当する分だけアクセルペダル踏み込み量を増加させなければならない。
【００１１】
これに対して本発明によれば、目標加速度から求めた目標車速に自車速が追従するよう車両の駆動力を制御することから、アクセルペダル踏み込み量を一定とした状態で登坂路に進入した場合にアクセルペダルの踏み増しに頼ることなく自車速を目標車速に一致させることができ、登坂路で車速が低下したままにされるような問題を解消することができる。
【００１２】
本発明によれば更に、アクセルペダル踏み込み量が０で、且つ、目標車速と実車速との間における車速偏差が設定偏差を超えている間、上記駆動力指令値を、車速偏差が設定偏差を超えた時の値に保持するため、
急勾配下り坂走行で実車速がなかなか低下しないような走行条件のため実車速と目標車速との間における車速偏差が大きくなる場合でも、駆動力指令値を、車速偏差が設定偏差を超えた時の値に保持することによって不要なダウンシフトが行われるのを抑制することができ、これによりエンジン回転数が急上昇する違和感や、運転者の予感に反して車両減速度が上昇される違和感を回避し、前記の問題を解消することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
図1は、本発明の一実施の形態になる駆動力制御装置を具えた車両のパワートレーンと、その制御系を示し、該パワートレーンをエンジン1と無段変速機2とで構成する。
エンジン1はガソリンエンジンであるが、そのスロットルバルブ5を運転者が操作するアクセルペダル３とは機械的に連結させず、これらから切り離してスロットルアクチュエータ4によりスロットルバルブ５の開度を電子制御するようになす。
【００１４】
スロットルアクチュエータ4は、エンジンコントローラ14が後述するエンジントルク指令値cTEに対応して出力した目標スロットル開度(tTVO)に応じ動作することでスロットルバルブ5の開度を当該目標スロットル開度に一致させ、エンジン1の出力を、基本的にはアクセルペダル操作に応じた値となるように制御するが、エンジントルク指令値cTEの与え方によっては、アクセルペダル操作以外の因子によっても制御可能とする。
【００１５】
無段変速機2は周知のＶベルト式無段変速機とし、トルクコンバータ6を介してエンジン1の出力軸に駆動結合されたプライマリプーリ7と、これに整列配置したセカンダリプーリ8と、これら両プーリ間に掛け渡したＶベルト9とを具える。
そして、セカンダリプーリ8にファイナルドライブギヤ組10を介してディファレンシャルギヤ装置11を駆動結合し、これらにより図示しない車輪を回転駆動するものとする。
【００１６】
無段変速機2の変速動作は、プライマリプーリ7およびセカンダリプーリ8のそれぞれのＶ溝を形成するフランジのうち、一方の可動フランジを他方の固定フランジに対して相対的に接近させてＶ溝幅を狭めたり、逆に離間させてＶ溝幅を拡げることにより行うようにし、
両可動フランジのストローク位置を、変速制御油圧回路12からのプライマリプーリ圧Ppriおよびセカンダリプーリ圧Psecにより決定する。
【００１７】
変速制御油圧回路12は変速アクチュエータとしてのステップモータ13を具え、これを変速機コントローラ15が、後述する変速比指令値(cRATIO)に対応したステップ位置STPに駆動させることで、無段変速機2を、実変速比が変速比指令値cRATIOと一致するように無段変速させることができる。
【００１８】
エンジンコントローラ14へのエンジントルク指令値cTE、および変速機コントローラ15への変速比指令値(cRATIO)はそれぞれ、駆動力制御用コントローラ16が後述する演算により求めることとする。
そのため駆動力制御用コントローラ16には、アクセルペダル3の踏み込み位置（アクセルペダル踏み込み量もしくはアクセル開度とも言う）APOを検出するアクセル開度センサ17からの信号と、
エンジンの点火信号からエンジン回転数aNEを検出するエンジン回転センサ18からの信号と、
車輪の回転数から車速aVSPを検出する車速センサ19からの信号と、
ブレーキペダル（図示せず）を踏み込む制動時にONとなるブレーキスイッチ20からの信号と、
運転者が、本発明による駆動力制御を希望した時に押してON状態にするための駆動力制御スイッチ21からの信号と、
路面勾配θを検出する勾配検出装置22からの信号とをそれぞれ入力する。
勾配検出装置22は、例えばカーナビゲーション装置内におけるGPS（Global Positioning System）受信機と、道路地図データベースとを用いて、自車位置と走行道路とを検出し、自車位置の路面勾配θを検出するものとする。
【００１９】
駆動力制御用コントローラ16は定時割り込みにより一定の制御周期毎にこれら入力情報を読み込み、これらの入力情報を基に、図2に機能別ブロック線図で示す処理を実行して、以下のようにエンジンコントローラ14へのエンジントルク指令値cTEおよび変速機コントローラ15への変速比指令値cRATIOを求める。
エンジンコントローラ14および変速機コントローラ15はそれぞれ、これらエンジントルク指令値cTEおよび変速比指令値cRATIOをもとに無段変速機2の変速制御およびエンジン1のスロットル開度（出力）制御を行い、本発明が狙いとする車両の駆動力制御を遂行する。
【００２０】
駆動力制御用コントローラ16は図2に示すように、駆動力制御可否判定部30、目標車速算出部40、目標駆動力算出部50、実変速比算出部60、および駆動力分配部70により構成し、以下にこれらの詳細を順次説明する。
【００２１】
駆動力制御可否判定部30は、図3に示す制御プログラムを実行して、駆動力制御を行うべきか否かを判定し、その結果を駆動力制御実行フラグfSTARTの1または0により設定する。
図３のステップS1においては、駆動力制御スイッチ21がON，OFFのいずれであるかをチェックし、次いでステップS2においてブレーキスイッチ20がON，OFFのいずれであるかをチェックする。
ステップS1で駆動力制御スイッチ21がON（運転者が駆動力制御を希望している）と判定し、かつ、ステップS2でブレーキスイッチ20がOFF（非制動中）と判定する間は、運転者が駆動力制御を希望しており、また当該制御を行っても差し支えない非制動中であるから、ステップS3において、駆動力制御を行うべきであると判断して駆動力制御実行フラグfSTARTを1にセットする。
しかし、ステップS1で駆動力制御スイッチ21がOFF（運転者が駆動力制御を希望していない）と判定したり、またはステップS2でブレーキスイッチ20がON（制動中）と判定する間は、運転者が駆動力制御を希望していなかったり、希望していても制動中のため駆動力制御が有効に機能しないことから、ステップS4において、駆動力制御を行うべきでないと判断して駆動力制御実行フラグfSTARTを0にリセットする。
【００２２】
ここで、ブレーキスイッチ20がON（制動中）の間は駆動力制御を行わないこととした理由は、制動中の場合、本発明によるエンジン出力制御および変速制御を行ったとしても、狙い通りの車速制御を達成することができず、制御そのものが無駄になるからである。
なお、運転者の意志によらずに本発明による駆動力制御を常に行うようにする場合には、駆動力制御スイッチ21は必ずしも必要でなく、ブレーキスイッチ20のON（制動中），OFF（非制動中）のみに応じて駆動力制御実行フラグfSTARTのセット、リセットを行えばよい。
上記のようにして設定された駆動力制御実行フラグfSTARTは、目標車速算出部40および目標駆動力算出部50へ供給するほか、図１にも示すようにエンジンコントローラ14および変速機コントローラ15へも供給する。
【００２３】
エンジンコントローラ14および変速機コントローラ15は、駆動力制御実行フラグfSTARTが1の間、駆動力制御用コントローラ16からのエンジントルク指令値cTEおよび変速比指令値cRATIOに基づき、これらが達成されるように、スロットルアクチュエータ4への目標スロットル開度tTVOおよび変速アクチュエータ13への指令ステップ位置STPを決定して、本発明による駆動力制御を遂行する。
しかし駆動力制御実行フラグfSTARTが0の間は、上記した本発明による駆動力制御に代えて、通常通りにエンジン1のスロットル開度制御および無段変速機2の変速制御を行うものとする。
【００２４】
図2における目標車速算出部40は図４に詳細に示す如きもので、目標加速度決定部41および積分処理部42により構成し、駆動力制御実行フラグfSTART、車速aVSP、およびアクセルペダル踏み込み量APOをもとに目標車速tVSPを求めて出力する。
なお、この目標車速算出部40においては、後述する処理手順により目標車速tVSPを求める際に必要となるため、１回の制御周期において求めた目標車速tVSPを、図示しない記憶部において、次の制御周期まで記憶しておくものとする。
【００２５】
目標加速度決定部41は、アクセルペダル踏み込み量APOを入力すると共に、積分処理部42で後述する処理手順により算出された目標車速tVSPをフィードバック入力し、これらアクセルペダル踏み込み量APOおよび目標車速tVSPから、図５に示すマップに基づいて目標加速度tACCを決定する。
図５は、アクセルペダル踏み込み量APOごとの、車速VSP（目標車速tVSP）に対する目標加速度ｔACCの関係を例示するもので、アクセルペダル踏み込み量APOが大きいほど目標加速度tACCも大きくなるように設定する。
また、車速が大きくなるにつれ走行抵抗が増大して実現可能な加速度が小さくなることに対応させるため、図５では、同じアクセルペダル踏み込み量であれば、車速が高いほど目標加速度tACCが小さくなるように設定する。
【００２６】
積分処理部42は、制御実行フラグfSTART、実車速aVSP、および目標加速度tACCに基づいて目標車速tVSPを算出するもので、この算出に際し積分処理部42は図６に示すような処理を行う。
まずステップS11で駆動力制御実行フラグfSTARTが1，0のいずれであるかを判断し、制御実行フラグfSTARTが0の場合、すなわち駆動力制御スイッチ21（図1および図2参照）がOFF、またはブレーキスイッチ20がON（制動中）である場合には、ステップS12へ進み、目標車速tVSPおよび前回の制御周期で求めた目標車速tVSP前回値にそれぞれ車速aVSPの値を代入してこれらを初期化する。
【００２７】
一方、ステップＳ11で制御実行フラグfSTARTが1と判定する場合、すなわち駆動力制御スイッチ21がONで、且つブレーキスイッチ20がOFF（非制動中）である場合には、制御をステップＳ13に進め、ここでtVSP前回値に目標加速度tACCを加算した値を目標車速tVSPとし、tVSP前回値を、今回の演算で求めた目標車速tVSP値に更新する。
上記のように新たに算出した目標車速tVSPは目標駆動力算出部50（図2参照）へ出力すると共に、目標加速度決定部41（図４参照）へフィードバックして前記した目標加速度tACCの演算に供される。
【００２８】
図７は、図２における目標駆動力算出部50の構成を示す制御ブロック図である。
この目標駆動力算出部50は、フィードフォワード制御部およびフィードバック制御部からなる２自由度制御系と、駆動トルク変換部54と、駆動トルク指令値保持判定用積分出力設定値決定部56と、駆動トルク指令値保持判定部57と、駆動トルク指令値保持部58とを具え、
フィードフォワード制御部を位相補償器51により構成し、フィードバック制御部を規範モデル52およびフィードバック補償器53により構成する。
【００２９】
そして目標駆動力算出部50は、目標車速tVSPを入力とし、自車速aVSPを出力とする場合の伝達特性が図示の規範モデル52の伝達特性となるように、フィードフォワード制御部およびフィードバック制御部を用いて制御を行う。
規範モデル52の伝達関数ＧＴ(s)は次式
【数１】
で表され、時定数τＨの１次ローパスフィルタと、無駄時間Ｌｖとからなる。
なお、ｓはラプラス演算子である。
【００３０】
ここで制御対象となる車両を、駆動トルク指令値cTDRを操作量とし、自車速aVSPを制御量としてモデル化することによって、車両のパワートレーンの挙動を図８に示す簡易非線形モデル55で表すことができる。すなわち、
【数２】
ここで、Ｍは車両質量、Ｒtはタイヤ動半径、Ｌｐは無駄時間をそれぞれ表す。
駆動トルク指令値cTDRを入力とし、自車速aVSPを出力とする車両モデルは積分特性となる。
但し、パワートレーン系の遅れにより無駄時間が含まれることとなり、また使用するアクチュエータやエンジンによって無駄時間Ｌｐは変化する。
【００３１】
フィードフォワード(F/F)制御部を構成する位相補償器51において、F/F指令値は、目標車速tVSPを入力とし、実車速aVSP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無駄時間要素を有する所定の伝達関数ＧＴ(s)の特性に一致させる。
ここで、制御対象の無駄時間を考慮しないものと仮定し、規範モデル52の伝達関数ＧＴ(s)を時定数τＨの１次のローパスフィルタとすると、位相補償器51の伝達関数ＧＣ(s)は次式で表される。
【数３】
【００３２】
一方、規範モデル52およびフィードバック補償器53から成るフィードバック(F/B)制御部においては、規範モデル52から出力される規範応答Vrefと自車速aVSPとの差をフィードバック補償器53の入力とし、F/B指令値を出力する。このF/B指令値により、外乱やモデル化誤差による影響を抑制する。
【００３３】
フィードバック補償器53としてここでは、駆動力制御のフィードバックゲインである比例制御ゲインＫpと積分制御ゲインＫiとをそれぞれ内包した比例制御部53aおよび積分制御部53bからなる伝達関数ＧＦＢ(s)のPI補償器を用いる。
比例制御部53aは、規範応答Vrefと自車速aVSPとの差から伝達関数（Kp・ｓ）を用いて比例制御による目標加速度tACCpを求め、積分制御部53bは、規範応答Vrefと自車速aVSPとの差から伝達関数（Ki/s）を用いて積分制御による目標加速度tACCiを求め、フィードバック補償器53はこれらtACCp， tACCiの和をフィードバック制御指令値（F/B指令値）とする。
従って、フィードバック補償器53の伝達関数ＧＦＢ(s)は次式で与えられる。
【数４】
【００３４】
図７に示すように、上記フィードフォワード制御部からの指令値（F/F指令値）およびフィードバック制御部からの指令値（F/B指令値）は加算されて駆動トルク変換部54に入力され、ここで、これら両者の和値と車両質量Mとタイヤ動半径Rtとの乗算により保持処理前駆動トルク指令値cTDRoを求める。
【００３５】
図９(A),(B),(C)および図10(A),(B),(C)は、目標車速tVSPに対する自車速aVSPの応答と、目標駆動力算出部50で上記のごとくに求めた保持処理前駆動トルク指令値cTDRoの時系列変化を示すタイムチャートであり、
図９(A),(B),(C)は車両が停止状態から発進して平坦路を走行する場合のタイムチャート、図10(A),(B),(C)は車両が停止状態から発進して平坦路から登坂路へ進入して走行する場合のタイムチャートである。
図９から明らかなように、目標車速tVSPに対して自車速aVSPが非常に良好に追従していることが判る。
また図10(A),(B),(C)から明らかなように、車両が登坂路に進入した際には、駆動トルク指令値cTDRを増加させ、その後ほぼ一定値に保つことにより、一時的に低下した自車速aVSPを目標車速tVSPへ追従・復帰させていることが判る。
【００３６】
図７における駆動トルク指令値保持判定用積分出力設定値決定部56は、前記のように検出した路面勾配θから図11に例示するマップを基に駆動トルク指令値保持判定用積分出力設定値tACCisを検索により求める。
この駆動トルク指令値保持判定用積分出力設定値tACCisは、急勾配下り坂走行で不要なダウンシフトによりエンジン回転数が急上昇する違和感や、運転者の予感に反して車両減速度が上昇される違和感を与えることが懸念される車速偏差ΔVSPに対応した値とし、或る路面勾配θについて例示すると図18に示すごときものとする。
そして駆動トルク指令値保持判定用積分出力設定値tACCisは、図11に示すごとく路面勾配θが急な降坂路勾配であるほど大きくする。
【００３７】
図７における駆動トルク指令値保持判定部57は、上記の駆動トルク指令値保持判定用積分出力設定値tACCisと、積分制御部53bで求めた規範応答Vref（目標車速tVSPを所定応答で実現するための車速）と自車速aVSPとの間における車速偏差に応じた積分制御による目標加速度tACCi（当該車速偏差の大きさを表す積分制御出力値）と、アクセルペダル踏み込み量APOとを入力され、これらを基に図12の制御プログラムにより以下のごとくに、駆動トルク指令値の保持を行うべきか否かを指令するための駆動トルク指令値保持フラグfTDRを設定する。
【００３８】
先ずステップＳ21においてアクセルペダル踏み込み量APOが０か否かをチェックし、０でなければ、アクセルペダルが釈放されていなくて駆動トルク指令値の保持が不要であるから、ステップＳ22において駆動トルク指令値保持フラグfTDRを０にリセットする。
ステップＳ21でアクセルペダル踏み込み量APOが０であると判定するアクセルペダル釈放中は、ステップＳ23において、積分制御による目標加速度tACCi（目標車速tVSPと自車速aVSPとの間における車速偏差ΔVSPの大きさを表す）が駆動トルク指令値保持判定用積分出力設定値tACCis未満であるか否かを、つまり、図18の瞬時ｔ３以後に示すように車速偏差ΔVSPが駆動トルク指令値の保持が不要なほどに負の方向に大きくなったか否かを否かをチェックする。
【００３９】
ステップＳ23でtACCi≧tACCisと判定する時は、図18の瞬時ｔ３以前に示すように車速偏差ΔVSPが駆動トルク指令値cTDRの保持が不要なほどに大きくないことから、ステップＳ22において、駆動トルク指令値保持フラグfTDRを０にリセットする。
ステップＳ23でtACCi<tACCisと判定する時は、図18の瞬時ｔ３以後に示すように車速偏差ΔVSPが駆動トルク指令値cTDRの保持が必要なほどに大きいことから、ステップＳ24において、駆動トルク指令値保持フラグfTDRを１にセットする。
【００４０】
図７の駆動トルク指令値保持部58は、駆動トルク指令値保持フラグfTDRと、図３により設定した駆動力制御実行フラグfSTARTと、図７の駆動トルク変換部54からの保持処理前駆動トルク指令値cTDRo（図９および図10参照）を入力され、これらを基に図13の制御プログラムを実行して以下のごとくにして駆動トルク指令値cTDRを決定する。
先ずステップＳ31において、駆動力制御実行フラグfSTARTが1か否かを判定する。駆動力制御実行フラグfSTARTが1であれば、つまり運転者が駆動力制御スイッチ21のONにより駆動力制御を希望していて、且つ、ブレーキペダルを踏み込んだ制動中でもない場合は、制御をステップＳ32に進めて、駆動トルク指令値保持フラグfTDRが１か否かをチェックする。
【００４１】
ステップＳ32で駆動トルク指令値保持フラグfTDRが１でないと判定する場合は、駆動トルク指令値の保持が不要であるからステップＳ33において、保持処理前駆動トルク指令値cTDRoをそのまま駆動トルク指令値cTDRとする。
ステップＳ32で駆動トルク指令値保持フラグfTDRが１であると判定する場合は、駆動トルク指令値の保持が必要であるからステップＳ35において、保持処理前駆動トルク指令値cTDRoに代えて前回の駆動トルク指令値cTDR（cTDR前回値）を駆動トルク指令値cTDRとし、これにより駆動トルク指令値cTDRを、ステップＳ32がステップＳ35を選択した時の値、つまり、アクセルペダル踏み込み量APOが０で、且つ、積分制御による目標加速度tACCi（目標車速tVSPと自車速aVSPとの間における車速偏差ΔVSP）の絶対値が所定値（駆動トルク指令値保持判定用積分出力設定値tACCisに相当する値）を越えた時の値に保持する。
【００４２】
ステップＳ33またはステップＳ35での処理の後は、ステップＳ36において、前回の駆動トルク指令値cTDR（cTDR前回値）に今回の駆動トルク指令値cTDRをセットし、次回のステップＳ35での演算に資する。
なお、ステップＳ31で駆動力制御実行フラグfSTARTが1でないと判定する時も、つまり、運転者が駆動力制御スイッチ21のOFFにより駆動力制御を希望していない時や、希望していてもブレーキペダルを踏み込んだ制動中のため駆動力制御を行うべきでない時も上記のステップＳ36を実行して、いつでもステップＳ35で駆動トルク指令値の保持を行い得る状態にしておく。
ステップＳ33またはステップＳ35において前記のごとくに求められた駆動トルク指令値cTDRは駆動力分配部70（図2参照）へ出力する。
【００４３】
図２における実変速比算出部60は、自車速aVSPと、エンジン回転センサ18から入力されるエンジン回転数aNEより、次式にしたがって実変速比aRATIOを算出する。
【数５】
但し、Ｇf：ファイナルギヤ比
算出された実変速比aRATIOは駆動力分配部70（図２参照）へ供給する。
【００４４】
図14は、駆動力分配部70（図2参照）の構成を示す。この駆動力分配部70は、変速比指令値設定部71およびエンジントルク指令値算出部72からなり、自車速aVSP、駆動トルク指令値cTDRおよび実変速比aRATIOをもとに変速比指令値cRATIOおよびエンジントルク指令値cTEを出力する。
【００４５】
変速比指令値設定部71は、図15に例示する車速および駆動トルクと、変速比との関係を表したマップを基に自車速aVSPおよび駆動トルク指令値cTDRから変速比指令値cRATIOを設定する。なお、ここで図15は無段変速機を用いた場合のマップを示す。
図15から明らかなように、変速比指令値cRATIOは駆動トルク指令値cTDRが大きいほど大きくなるように設定され、また、駆動トルク指令値cTDRが同じである場合、車速が高いほど変速比指令値cRATIOは小さくなるように設定されている。
【００４６】
図14のエンジントルク指令値算出部72は、駆動トルク指令値cTDRおよび実変速比aRATIOより、次式にしたがってエンジントルク指令値cTEを算出する。
【数６】
但し、Ｇf：ファイナルギヤ比
【００４７】
上式により得られたエンジントルク指令値cTEはエンジンコントローラ14（図2参照）へ入力され、エンジンコントローラ14はスロットルアクチュエータ4に対して、エンジントルク指令値cTEに対応する目標スロットル開度tTVOを出力する。
一方で変速比指令値cRATIOは変速機コントローラ15（図2参照）へ入力され、変速機コントローラ15は変速アクチュエータ13に対して、変速比指令値cRATIOに対応する指令ステップ位置STPを出力する。
【００４８】
以上のような本実施の形態になる駆動力制御装置によれば、その駆動力制御動作タイムチャートである図16（A）,(B),(C)に示すように以下の作用効果が得られる。
図16（A）,(B),(C)は、図17（A）,(B),(C)におけると同様に、アクセルペダル踏み込み量を一定として車両が登坂路に進入した場合の加速度および車速の時系列変化を示すものである。
本実施の形態においてはこの図16（A）,(B),(C)から明らかなごとく、登坂路に進入したことにより実加速度が一旦低下しても、その後直ちに実加速度は上昇して目標加速度を上回り、最終的に目標加速度に到達すると共に、これに伴って一旦低下した実車速も目標車速に追従して最終的にはこの目標車速に到達し、
図17（A）,(B),(C)につき前述した従来装置のように、加速度の復帰にもかかわらず実車速が低下したままにされるという問題を解消することができる。
【００４９】
本実施の形態によれば更に、図19とほぼ同じ条件での動作タイムチャートである図18に示すごとく以下のような作用効果も奏し得られる。
つまり、アクセルペダル踏み込み量APOを０にする図18のアクセルペダル釈放時ｔ１以後は、駆動トルク指令値cTDRを、積分制御による目標加速度tACCi（目標車速tVSPと自車速aVSPとの間における車速偏差ΔVSP）の絶対値が所定値（駆動トルク指令値保持判定用積分出力設定値tACCisに相当する値）を越えた時（瞬時ｔ３）の値に保持するため、
アクセルペダル釈放時ｔ１以後、急勾配降坂路走行故にアクセルペダル釈放状態にもかかわらず車速aVSPがなかなか低下せず、図示のごとく実車速aVSPおよび目標車速tVSP間の車速偏差ΔVSPが増大する場合においても、これに呼応して駆動トルク指令値cTDRが大きく低下することがなくなり、変速比aRATIOの経時変化から明らかなように速度に応じた変速は発生するも、不要に大きなダウンシフトが行われるのを抑制することができ、これにより図19につき前述したエンジン回転数aNeが急上昇する違和感や、運転者の予感に反して車両減速度が上昇する違和感を回避することができる。
【００５０】
また上記駆動トルク指令値cTDRの保持は、降坂路勾配θが一定であれば一定の減速度での降坂路走行を可能ならしめ、自然な減速感で乗員を安心させることができる。
更に、駆動トルク指令値保持判定用積分出力設定値tACCisの設定次第で、前記の駆動力制御を行わない車両よりも強い一定の減速度を保っての降坂路走行が可能となり、運転者によるブレーキ操作およびアクセルペダル操作の頻度を減じて運転操作性を向上させることも可能である。
【００５１】
なお駆動トルク指令値cTDRの保持を行うか否かの判定に際し、上記のごとく積分制御による目標加速度tACCi（積分制御の出力値）をモニタする場合、これが駆動力制御のために既存する信号であることから既存信号の流用により上記の作用効果が得られることとなり、目標車速tVSPと自車速aVSPとの間における車速偏差ΔVSPをモニタする場合に較べて、これを演算する必要がない分、コスト上有利である。
【００５２】
更に、駆動トルク指令値cTDRの保持を行うか否かの判定に際して用いる積分制御の出力値tACCiに関した設定値tACCisの絶対値を、図11に示すように路面勾配θが急な降坂路勾配であるほど大きくしたため、
急な降坂路勾配では大きな減速度を発生させ、緩い降坂路勾配では小さな減速度を発生させる走行となし得て、急な降坂路走行で頻繁なブレーキペダル操作が必要になったり、緩い降坂路勾配で頻繁なアクセルペダル操作が必要になったりする煩雑さを解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態になる駆動力制御装置を具えた無段変速機搭載車のパワートレーンを、その制御システムと共に示す概略系統図である。
【図２】 図１の制御システムにおけるコントローラが実行する、無段変速機の変速制御およびエンジンスロットル開度制御を介した駆動力制御の機能別ブロック線図である。
【図３】 図２における駆動力制御可否判定部が実行して、本発明による駆動力制御を行うべきか否かを判定するための制御プログラムを示すフローチャートである。
【図４】 図２における目標車速算出部の機能別ブロック線図である。
【図５】 同目標車速算出部における目標加速度決定部が、目標加速度の設定に際して用いる目標加速度の変化特性図である。
【図６】 同目標車速算出部の積分処理部における、目標車速算出の処理手順を示すフローチャートである。
【図７】 図２における目標駆動力算出部の機能別ブロック線図である。
【図８】 本発明に係る駆動力制御装置により駆動力制御を行う車両の制御モデルを示すブロック線図である。
【図９】 同実施の形態になる駆動力制御装置の動作を、車両が平坦路を走行する場合につき示す動作タイムチャートである。
【図１０】 同実施の形態になる駆動力制御装置の動作を、車両が平坦路から登坂路にさしかかった場合につき示す動作タイムチャートである。
【図１１】 図７における駆動トルク指令値保持判定用積分出力設定値決定部が、駆動トルク指令値を保持するか否かを判定するための積分出力設定値を決定する時に用いる、駆動トルク指令値保持判定用積分出力設定値の特性線図である。
【図１２】 図７における駆動トルク指令値保持判定部が、駆動トルク指令値を保持するか否かを指令するための駆動トルク指令値保持フラグを設定するのに実行する制御プログラムを示すフローチャートである。
【図１３】 図７における駆動トルク指令値保持部が、駆動トルク指令値を決定するのに実行する制御プログラムを示すフローチャートである。
【図１４】 図２における駆動力分配部を示す機能別ブロック線図である。
【図１５】 同駆動力分配部の変速比指令値設定部が、目標変速比の設定に際して用いる変速比の特性図である。
【図１６】 同駆動力制御装置の動作を、車両が平坦路から登坂路にさしかかった場合につき示す動作タイムチャートである。
【図１７】 従来の駆動力制御装置による駆動力制御動作を、車両が平坦路から登坂路に進入した場合につき示す動作タイムチャートである。
【図１８】 図１〜図14に示す駆動力制御装置の動作を、運転者がアクセルペダルを釈放した降坂路走行中である場合につき示す動作タイムチャートである。
【図１９】 従来の駆動力制御装置の動作を、運転者がアクセルペダルを釈放した降坂路走行中である場合につき示す動作タイムチャートである。
【符号の説明】
1 エンジン
2 無段変速機
3 アクセルペダル
4 スロットルアクチュエータ
5 スロットルバルブ
6 トルクコンバータ
7 プライマリプーリ
8 セカンダリプーリ
9 Ｖベルト
10 ファイナルドライブギヤ組
11 ディファレンシャルギヤ装置
12 変速制御油圧回路
13 ステップモータ
14 エンジンコントローラ
15 変速機コントローラ
16 駆動力制御用コントローラ
17 アクセル開度センサ
18 エンジン回転センサ
19 車速センサ
20 ブレーキスイッチ
21 駆動力制御スイッチ
22 勾配検出装置
30 駆動力制御可否判定部
40 目標車速算出部
41 目標加速度決定部
42 積分処理部
50 目標駆動力算出部
51 位相補償器
52 規範モデル
53 フィードバック補償器
54 駆動トルク変換部
55 車両モデル
56 駆動トルク指令値保持判定用積分出力設定値決定部
57 駆動トルク指令値保持判定部
58 駆動トルク指令値保持部
60 実変速比算出部
70 駆動力分配部
71 変速比指令値設定部
72 エンジントルク指令値算出部
【発明の属する技術分野】
本発明は、アクセルペダルによる運転者のアクセル操作に応じた車両の加速度や車速を実現させるように駆動力を制御するための、車両の駆動力制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
かかる装置としては、従来、例えば特許文献１に記載されているものがある。この文献に記載の駆動力制御装置は、アクセルペダル踏み込み量から車両の目標加速度または目標減速度を求め、これら目標加減速度が達成されるようにエンジンのスロットル開度を制御するものである。
具体的には、検出車速を微分して車両の実加減速度を求め、この実加減速度が上記の目標加減速度に一致しているか否かを判定し、一致していなければ実加減速度が目標加減速度に一致するようスロットル開度を修正するというものである。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−２０５０１５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記した従来の駆動力制御装置においては、アクセルペダル踏み込み量から算出した目標加減速度に実加減速度が追従するようにスロットル開度を制御する構成となっているため、アクセルペダル踏み込み量一定として車両が登坂路に進入した場合、図17に示すように、実加速度は一旦低下した後に目標値に到達させることができるものの、登坂路進入時に一旦低下した実車速はこれを元の車速に戻す制御でないため低下したままとなる、という問題があった。
【０００５】
他方で上記の問題解決のために、目標加速度を積分することにより目標車速を求め、自車速がこの目標車速に追従するよう、これら自車速および目標車速間における車速偏差に応じた積分制御のようなフィードバック制御により駆動力制御を行うことや、この駆動力制御のみでは狙い通りの駆動力が得られない場合自動変速機の変速制御をも同時に行うことが考えられるが、この場合以下の問題が懸念される。
つまり、上記の駆動力制御中に急勾配下り坂走行となって、アクセルペダルの釈放によっても実車速aVSPが図19の急勾配下り坂走行開始時ｔ１以後もなかなか低下しなかった場合上記の制御によると、実車速aVSPが目標車速から大きく乖離して両者間における車速偏差ΔVSPに応じた駆動力のフィードバック制御が積分制御の出力値を加速度的に増大させ、図19の瞬時ｔ２以後における駆動トルク指令値cTDRの変化に見られるごとく目標駆動力を大きく低下させる。
【０００６】
これがため駆動力制御装置は、上記の駆動力制御に加えて自動変速機をダウンシフトさせることとなり、このダウンシフトがエンジン回転数aNeを瞬時ｔ２以後において急上昇させ、運転者に違和感を与える。
また上記のダウンシフトは、運転者が急勾配下り坂走行であるから車両減速度が小さくなったり加速傾向になると予感しているのに、それに反して車両減速度を増大させることとなり、不要な減速により運転者を戸惑わせることにもなって不自然である。
【０００７】
本発明は上記の問題に鑑み、路面勾配の影響により自車速と目標車速との乖離が生じた場合でも、最終的に自車速を目標車速に到達させることができ、更に加えて、急勾配下り坂走行で不要なダウンシフトによりエンジン回転数が急上昇する違和感や、運転者の予感に反して車両減速度が上昇される違和感を与えることのないようにした、車両の駆動力制御装置を提案することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この目的のため、本発明による車両の駆動力制御装置は、請求項１に記載のごとく、
アクセルペダル踏み込み量に基づいて目標加速度を算出し、この算出した目標加速度より目標車速を求め、自車速をこの目標車速に追従させるための駆動力指令値が達成されるよう車両の駆動力を制御することを基本とするが、
アクセルペダル踏み込み量が０で、且つ、目標車速と実車速との間における車速偏差が設定偏差を超えている間、上記駆動力指令値を、車速偏差が設定偏差を超えた時の値に保持するよう構成したものである。
【０００９】
【発明の効果】
かかる本発明の構成によれば、アクセルペダル踏み込み量に基づいて算出した目標加速度より目標車速を求め、自車速をこの目標車速に追従させるための駆動力指令値が達成されるよう車両の駆動力を制御するため、
目標加速度から目標車速が算出・設定されることとなって、加速度を目標加速度に一致させ得るのは勿論のこと、路面勾配などの影響により自車速と目標車速との乖離が生じた場合でも、最終的に自車速も目標車速に到達させることができる。
【００１０】
前述した従来の駆動力制御装置の如く、単に自車の加速度を目標加速度に一致させるのみの制御を行った場合、路面勾配の影響、例えば上り勾配の走行中に駆動力不足から変速機のダウンシフトを行って駆動力を増大させた場合につき述べると、ダウンシフト前に一時的に自車速が低下すると、自車速を目標車速に到達させるためには、両者の差に相当する分だけアクセルペダル踏み込み量を増加させなければならない。
【００１１】
これに対して本発明によれば、目標加速度から求めた目標車速に自車速が追従するよう車両の駆動力を制御することから、アクセルペダル踏み込み量を一定とした状態で登坂路に進入した場合にアクセルペダルの踏み増しに頼ることなく自車速を目標車速に一致させることができ、登坂路で車速が低下したままにされるような問題を解消することができる。
【００１２】
本発明によれば更に、アクセルペダル踏み込み量が０で、且つ、目標車速と実車速との間における車速偏差が設定偏差を超えている間、上記駆動力指令値を、車速偏差が設定偏差を超えた時の値に保持するため、
急勾配下り坂走行で実車速がなかなか低下しないような走行条件のため実車速と目標車速との間における車速偏差が大きくなる場合でも、駆動力指令値を、車速偏差が設定偏差を超えた時の値に保持することによって不要なダウンシフトが行われるのを抑制することができ、これによりエンジン回転数が急上昇する違和感や、運転者の予感に反して車両減速度が上昇される違和感を回避し、前記の問題を解消することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
図1は、本発明の一実施の形態になる駆動力制御装置を具えた車両のパワートレーンと、その制御系を示し、該パワートレーンをエンジン1と無段変速機2とで構成する。
エンジン1はガソリンエンジンであるが、そのスロットルバルブ5を運転者が操作するアクセルペダル３とは機械的に連結させず、これらから切り離してスロットルアクチュエータ4によりスロットルバルブ５の開度を電子制御するようになす。
【００１４】
スロットルアクチュエータ4は、エンジンコントローラ14が後述するエンジントルク指令値cTEに対応して出力した目標スロットル開度(tTVO)に応じ動作することでスロットルバルブ5の開度を当該目標スロットル開度に一致させ、エンジン1の出力を、基本的にはアクセルペダル操作に応じた値となるように制御するが、エンジントルク指令値cTEの与え方によっては、アクセルペダル操作以外の因子によっても制御可能とする。
【００１５】
無段変速機2は周知のＶベルト式無段変速機とし、トルクコンバータ6を介してエンジン1の出力軸に駆動結合されたプライマリプーリ7と、これに整列配置したセカンダリプーリ8と、これら両プーリ間に掛け渡したＶベルト9とを具える。
そして、セカンダリプーリ8にファイナルドライブギヤ組10を介してディファレンシャルギヤ装置11を駆動結合し、これらにより図示しない車輪を回転駆動するものとする。
【００１６】
無段変速機2の変速動作は、プライマリプーリ7およびセカンダリプーリ8のそれぞれのＶ溝を形成するフランジのうち、一方の可動フランジを他方の固定フランジに対して相対的に接近させてＶ溝幅を狭めたり、逆に離間させてＶ溝幅を拡げることにより行うようにし、
両可動フランジのストローク位置を、変速制御油圧回路12からのプライマリプーリ圧Ppriおよびセカンダリプーリ圧Psecにより決定する。
【００１７】
変速制御油圧回路12は変速アクチュエータとしてのステップモータ13を具え、これを変速機コントローラ15が、後述する変速比指令値(cRATIO)に対応したステップ位置STPに駆動させることで、無段変速機2を、実変速比が変速比指令値cRATIOと一致するように無段変速させることができる。
【００１８】
エンジンコントローラ14へのエンジントルク指令値cTE、および変速機コントローラ15への変速比指令値(cRATIO)はそれぞれ、駆動力制御用コントローラ16が後述する演算により求めることとする。
そのため駆動力制御用コントローラ16には、アクセルペダル3の踏み込み位置（アクセルペダル踏み込み量もしくはアクセル開度とも言う）APOを検出するアクセル開度センサ17からの信号と、
エンジンの点火信号からエンジン回転数aNEを検出するエンジン回転センサ18からの信号と、
車輪の回転数から車速aVSPを検出する車速センサ19からの信号と、
ブレーキペダル（図示せず）を踏み込む制動時にONとなるブレーキスイッチ20からの信号と、
運転者が、本発明による駆動力制御を希望した時に押してON状態にするための駆動力制御スイッチ21からの信号と、
路面勾配θを検出する勾配検出装置22からの信号とをそれぞれ入力する。
勾配検出装置22は、例えばカーナビゲーション装置内におけるGPS（Global Positioning System）受信機と、道路地図データベースとを用いて、自車位置と走行道路とを検出し、自車位置の路面勾配θを検出するものとする。
【００１９】
駆動力制御用コントローラ16は定時割り込みにより一定の制御周期毎にこれら入力情報を読み込み、これらの入力情報を基に、図2に機能別ブロック線図で示す処理を実行して、以下のようにエンジンコントローラ14へのエンジントルク指令値cTEおよび変速機コントローラ15への変速比指令値cRATIOを求める。
エンジンコントローラ14および変速機コントローラ15はそれぞれ、これらエンジントルク指令値cTEおよび変速比指令値cRATIOをもとに無段変速機2の変速制御およびエンジン1のスロットル開度（出力）制御を行い、本発明が狙いとする車両の駆動力制御を遂行する。
【００２０】
駆動力制御用コントローラ16は図2に示すように、駆動力制御可否判定部30、目標車速算出部40、目標駆動力算出部50、実変速比算出部60、および駆動力分配部70により構成し、以下にこれらの詳細を順次説明する。
【００２１】
駆動力制御可否判定部30は、図3に示す制御プログラムを実行して、駆動力制御を行うべきか否かを判定し、その結果を駆動力制御実行フラグfSTARTの1または0により設定する。
図３のステップS1においては、駆動力制御スイッチ21がON，OFFのいずれであるかをチェックし、次いでステップS2においてブレーキスイッチ20がON，OFFのいずれであるかをチェックする。
ステップS1で駆動力制御スイッチ21がON（運転者が駆動力制御を希望している）と判定し、かつ、ステップS2でブレーキスイッチ20がOFF（非制動中）と判定する間は、運転者が駆動力制御を希望しており、また当該制御を行っても差し支えない非制動中であるから、ステップS3において、駆動力制御を行うべきであると判断して駆動力制御実行フラグfSTARTを1にセットする。
しかし、ステップS1で駆動力制御スイッチ21がOFF（運転者が駆動力制御を希望していない）と判定したり、またはステップS2でブレーキスイッチ20がON（制動中）と判定する間は、運転者が駆動力制御を希望していなかったり、希望していても制動中のため駆動力制御が有効に機能しないことから、ステップS4において、駆動力制御を行うべきでないと判断して駆動力制御実行フラグfSTARTを0にリセットする。
【００２２】
ここで、ブレーキスイッチ20がON（制動中）の間は駆動力制御を行わないこととした理由は、制動中の場合、本発明によるエンジン出力制御および変速制御を行ったとしても、狙い通りの車速制御を達成することができず、制御そのものが無駄になるからである。
なお、運転者の意志によらずに本発明による駆動力制御を常に行うようにする場合には、駆動力制御スイッチ21は必ずしも必要でなく、ブレーキスイッチ20のON（制動中），OFF（非制動中）のみに応じて駆動力制御実行フラグfSTARTのセット、リセットを行えばよい。
上記のようにして設定された駆動力制御実行フラグfSTARTは、目標車速算出部40および目標駆動力算出部50へ供給するほか、図１にも示すようにエンジンコントローラ14および変速機コントローラ15へも供給する。
【００２３】
エンジンコントローラ14および変速機コントローラ15は、駆動力制御実行フラグfSTARTが1の間、駆動力制御用コントローラ16からのエンジントルク指令値cTEおよび変速比指令値cRATIOに基づき、これらが達成されるように、スロットルアクチュエータ4への目標スロットル開度tTVOおよび変速アクチュエータ13への指令ステップ位置STPを決定して、本発明による駆動力制御を遂行する。
しかし駆動力制御実行フラグfSTARTが0の間は、上記した本発明による駆動力制御に代えて、通常通りにエンジン1のスロットル開度制御および無段変速機2の変速制御を行うものとする。
【００２４】
図2における目標車速算出部40は図４に詳細に示す如きもので、目標加速度決定部41および積分処理部42により構成し、駆動力制御実行フラグfSTART、車速aVSP、およびアクセルペダル踏み込み量APOをもとに目標車速tVSPを求めて出力する。
なお、この目標車速算出部40においては、後述する処理手順により目標車速tVSPを求める際に必要となるため、１回の制御周期において求めた目標車速tVSPを、図示しない記憶部において、次の制御周期まで記憶しておくものとする。
【００２５】
目標加速度決定部41は、アクセルペダル踏み込み量APOを入力すると共に、積分処理部42で後述する処理手順により算出された目標車速tVSPをフィードバック入力し、これらアクセルペダル踏み込み量APOおよび目標車速tVSPから、図５に示すマップに基づいて目標加速度tACCを決定する。
図５は、アクセルペダル踏み込み量APOごとの、車速VSP（目標車速tVSP）に対する目標加速度ｔACCの関係を例示するもので、アクセルペダル踏み込み量APOが大きいほど目標加速度tACCも大きくなるように設定する。
また、車速が大きくなるにつれ走行抵抗が増大して実現可能な加速度が小さくなることに対応させるため、図５では、同じアクセルペダル踏み込み量であれば、車速が高いほど目標加速度tACCが小さくなるように設定する。
【００２６】
積分処理部42は、制御実行フラグfSTART、実車速aVSP、および目標加速度tACCに基づいて目標車速tVSPを算出するもので、この算出に際し積分処理部42は図６に示すような処理を行う。
まずステップS11で駆動力制御実行フラグfSTARTが1，0のいずれであるかを判断し、制御実行フラグfSTARTが0の場合、すなわち駆動力制御スイッチ21（図1および図2参照）がOFF、またはブレーキスイッチ20がON（制動中）である場合には、ステップS12へ進み、目標車速tVSPおよび前回の制御周期で求めた目標車速tVSP前回値にそれぞれ車速aVSPの値を代入してこれらを初期化する。
【００２７】
一方、ステップＳ11で制御実行フラグfSTARTが1と判定する場合、すなわち駆動力制御スイッチ21がONで、且つブレーキスイッチ20がOFF（非制動中）である場合には、制御をステップＳ13に進め、ここでtVSP前回値に目標加速度tACCを加算した値を目標車速tVSPとし、tVSP前回値を、今回の演算で求めた目標車速tVSP値に更新する。
上記のように新たに算出した目標車速tVSPは目標駆動力算出部50（図2参照）へ出力すると共に、目標加速度決定部41（図４参照）へフィードバックして前記した目標加速度tACCの演算に供される。
【００２８】
図７は、図２における目標駆動力算出部50の構成を示す制御ブロック図である。
この目標駆動力算出部50は、フィードフォワード制御部およびフィードバック制御部からなる２自由度制御系と、駆動トルク変換部54と、駆動トルク指令値保持判定用積分出力設定値決定部56と、駆動トルク指令値保持判定部57と、駆動トルク指令値保持部58とを具え、
フィードフォワード制御部を位相補償器51により構成し、フィードバック制御部を規範モデル52およびフィードバック補償器53により構成する。
【００２９】
そして目標駆動力算出部50は、目標車速tVSPを入力とし、自車速aVSPを出力とする場合の伝達特性が図示の規範モデル52の伝達特性となるように、フィードフォワード制御部およびフィードバック制御部を用いて制御を行う。
規範モデル52の伝達関数ＧＴ(s)は次式
【数１】
なお、ｓはラプラス演算子である。
【００３０】
ここで制御対象となる車両を、駆動トルク指令値cTDRを操作量とし、自車速aVSPを制御量としてモデル化することによって、車両のパワートレーンの挙動を図８に示す簡易非線形モデル55で表すことができる。すなわち、
【数２】
駆動トルク指令値cTDRを入力とし、自車速aVSPを出力とする車両モデルは積分特性となる。
但し、パワートレーン系の遅れにより無駄時間が含まれることとなり、また使用するアクチュエータやエンジンによって無駄時間Ｌｐは変化する。
【００３１】
フィードフォワード(F/F)制御部を構成する位相補償器51において、F/F指令値は、目標車速tVSPを入力とし、実車速aVSP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無駄時間要素を有する所定の伝達関数ＧＴ(s)の特性に一致させる。
ここで、制御対象の無駄時間を考慮しないものと仮定し、規範モデル52の伝達関数ＧＴ(s)を時定数τＨの１次のローパスフィルタとすると、位相補償器51の伝達関数ＧＣ(s)は次式で表される。
【数３】
一方、規範モデル52およびフィードバック補償器53から成るフィードバック(F/B)制御部においては、規範モデル52から出力される規範応答Vrefと自車速aVSPとの差をフィードバック補償器53の入力とし、F/B指令値を出力する。このF/B指令値により、外乱やモデル化誤差による影響を抑制する。
【００３３】
フィードバック補償器53としてここでは、駆動力制御のフィードバックゲインである比例制御ゲインＫpと積分制御ゲインＫiとをそれぞれ内包した比例制御部53aおよび積分制御部53bからなる伝達関数ＧＦＢ(s)のPI補償器を用いる。
比例制御部53aは、規範応答Vrefと自車速aVSPとの差から伝達関数（Kp・ｓ）を用いて比例制御による目標加速度tACCpを求め、積分制御部53bは、規範応答Vrefと自車速aVSPとの差から伝達関数（Ki/s）を用いて積分制御による目標加速度tACCiを求め、フィードバック補償器53はこれらtACCp， tACCiの和をフィードバック制御指令値（F/B指令値）とする。
従って、フィードバック補償器53の伝達関数ＧＦＢ(s)は次式で与えられる。
【数４】
図７に示すように、上記フィードフォワード制御部からの指令値（F/F指令値）およびフィードバック制御部からの指令値（F/B指令値）は加算されて駆動トルク変換部54に入力され、ここで、これら両者の和値と車両質量Mとタイヤ動半径Rtとの乗算により保持処理前駆動トルク指令値cTDRoを求める。
【００３５】
図９(A),(B),(C)および図10(A),(B),(C)は、目標車速tVSPに対する自車速aVSPの応答と、目標駆動力算出部50で上記のごとくに求めた保持処理前駆動トルク指令値cTDRoの時系列変化を示すタイムチャートであり、
図９(A),(B),(C)は車両が停止状態から発進して平坦路を走行する場合のタイムチャート、図10(A),(B),(C)は車両が停止状態から発進して平坦路から登坂路へ進入して走行する場合のタイムチャートである。
図９から明らかなように、目標車速tVSPに対して自車速aVSPが非常に良好に追従していることが判る。
また図10(A),(B),(C)から明らかなように、車両が登坂路に進入した際には、駆動トルク指令値cTDRを増加させ、その後ほぼ一定値に保つことにより、一時的に低下した自車速aVSPを目標車速tVSPへ追従・復帰させていることが判る。
【００３６】
図７における駆動トルク指令値保持判定用積分出力設定値決定部56は、前記のように検出した路面勾配θから図11に例示するマップを基に駆動トルク指令値保持判定用積分出力設定値tACCisを検索により求める。
この駆動トルク指令値保持判定用積分出力設定値tACCisは、急勾配下り坂走行で不要なダウンシフトによりエンジン回転数が急上昇する違和感や、運転者の予感に反して車両減速度が上昇される違和感を与えることが懸念される車速偏差ΔVSPに対応した値とし、或る路面勾配θについて例示すると図18に示すごときものとする。
そして駆動トルク指令値保持判定用積分出力設定値tACCisは、図11に示すごとく路面勾配θが急な降坂路勾配であるほど大きくする。
【００３７】
図７における駆動トルク指令値保持判定部57は、上記の駆動トルク指令値保持判定用積分出力設定値tACCisと、積分制御部53bで求めた規範応答Vref（目標車速tVSPを所定応答で実現するための車速）と自車速aVSPとの間における車速偏差に応じた積分制御による目標加速度tACCi（当該車速偏差の大きさを表す積分制御出力値）と、アクセルペダル踏み込み量APOとを入力され、これらを基に図12の制御プログラムにより以下のごとくに、駆動トルク指令値の保持を行うべきか否かを指令するための駆動トルク指令値保持フラグfTDRを設定する。
【００３８】
先ずステップＳ21においてアクセルペダル踏み込み量APOが０か否かをチェックし、０でなければ、アクセルペダルが釈放されていなくて駆動トルク指令値の保持が不要であるから、ステップＳ22において駆動トルク指令値保持フラグfTDRを０にリセットする。
ステップＳ21でアクセルペダル踏み込み量APOが０であると判定するアクセルペダル釈放中は、ステップＳ23において、積分制御による目標加速度tACCi（目標車速tVSPと自車速aVSPとの間における車速偏差ΔVSPの大きさを表す）が駆動トルク指令値保持判定用積分出力設定値tACCis未満であるか否かを、つまり、図18の瞬時ｔ３以後に示すように車速偏差ΔVSPが駆動トルク指令値の保持が不要なほどに負の方向に大きくなったか否かを否かをチェックする。
【００３９】
ステップＳ23でtACCi≧tACCisと判定する時は、図18の瞬時ｔ３以前に示すように車速偏差ΔVSPが駆動トルク指令値cTDRの保持が不要なほどに大きくないことから、ステップＳ22において、駆動トルク指令値保持フラグfTDRを０にリセットする。
ステップＳ23でtACCi<tACCisと判定する時は、図18の瞬時ｔ３以後に示すように車速偏差ΔVSPが駆動トルク指令値cTDRの保持が必要なほどに大きいことから、ステップＳ24において、駆動トルク指令値保持フラグfTDRを１にセットする。
【００４０】
図７の駆動トルク指令値保持部58は、駆動トルク指令値保持フラグfTDRと、図３により設定した駆動力制御実行フラグfSTARTと、図７の駆動トルク変換部54からの保持処理前駆動トルク指令値cTDRo（図９および図10参照）を入力され、これらを基に図13の制御プログラムを実行して以下のごとくにして駆動トルク指令値cTDRを決定する。
先ずステップＳ31において、駆動力制御実行フラグfSTARTが1か否かを判定する。駆動力制御実行フラグfSTARTが1であれば、つまり運転者が駆動力制御スイッチ21のONにより駆動力制御を希望していて、且つ、ブレーキペダルを踏み込んだ制動中でもない場合は、制御をステップＳ32に進めて、駆動トルク指令値保持フラグfTDRが１か否かをチェックする。
【００４１】
ステップＳ32で駆動トルク指令値保持フラグfTDRが１でないと判定する場合は、駆動トルク指令値の保持が不要であるからステップＳ33において、保持処理前駆動トルク指令値cTDRoをそのまま駆動トルク指令値cTDRとする。
ステップＳ32で駆動トルク指令値保持フラグfTDRが１であると判定する場合は、駆動トルク指令値の保持が必要であるからステップＳ35において、保持処理前駆動トルク指令値cTDRoに代えて前回の駆動トルク指令値cTDR（cTDR前回値）を駆動トルク指令値cTDRとし、これにより駆動トルク指令値cTDRを、ステップＳ32がステップＳ35を選択した時の値、つまり、アクセルペダル踏み込み量APOが０で、且つ、積分制御による目標加速度tACCi（目標車速tVSPと自車速aVSPとの間における車速偏差ΔVSP）の絶対値が所定値（駆動トルク指令値保持判定用積分出力設定値tACCisに相当する値）を越えた時の値に保持する。
【００４２】
ステップＳ33またはステップＳ35での処理の後は、ステップＳ36において、前回の駆動トルク指令値cTDR（cTDR前回値）に今回の駆動トルク指令値cTDRをセットし、次回のステップＳ35での演算に資する。
なお、ステップＳ31で駆動力制御実行フラグfSTARTが1でないと判定する時も、つまり、運転者が駆動力制御スイッチ21のOFFにより駆動力制御を希望していない時や、希望していてもブレーキペダルを踏み込んだ制動中のため駆動力制御を行うべきでない時も上記のステップＳ36を実行して、いつでもステップＳ35で駆動トルク指令値の保持を行い得る状態にしておく。
ステップＳ33またはステップＳ35において前記のごとくに求められた駆動トルク指令値cTDRは駆動力分配部70（図2参照）へ出力する。
【００４３】
図２における実変速比算出部60は、自車速aVSPと、エンジン回転センサ18から入力されるエンジン回転数aNEより、次式にしたがって実変速比aRATIOを算出する。
【数５】
算出された実変速比aRATIOは駆動力分配部70（図２参照）へ供給する。
【００４４】
図14は、駆動力分配部70（図2参照）の構成を示す。この駆動力分配部70は、変速比指令値設定部71およびエンジントルク指令値算出部72からなり、自車速aVSP、駆動トルク指令値cTDRおよび実変速比aRATIOをもとに変速比指令値cRATIOおよびエンジントルク指令値cTEを出力する。
【００４５】
変速比指令値設定部71は、図15に例示する車速および駆動トルクと、変速比との関係を表したマップを基に自車速aVSPおよび駆動トルク指令値cTDRから変速比指令値cRATIOを設定する。なお、ここで図15は無段変速機を用いた場合のマップを示す。
図15から明らかなように、変速比指令値cRATIOは駆動トルク指令値cTDRが大きいほど大きくなるように設定され、また、駆動トルク指令値cTDRが同じである場合、車速が高いほど変速比指令値cRATIOは小さくなるように設定されている。
【００４６】
図14のエンジントルク指令値算出部72は、駆動トルク指令値cTDRおよび実変速比aRATIOより、次式にしたがってエンジントルク指令値cTEを算出する。
【数６】
【００４７】
上式により得られたエンジントルク指令値cTEはエンジンコントローラ14（図2参照）へ入力され、エンジンコントローラ14はスロットルアクチュエータ4に対して、エンジントルク指令値cTEに対応する目標スロットル開度tTVOを出力する。
一方で変速比指令値cRATIOは変速機コントローラ15（図2参照）へ入力され、変速機コントローラ15は変速アクチュエータ13に対して、変速比指令値cRATIOに対応する指令ステップ位置STPを出力する。
【００４８】
以上のような本実施の形態になる駆動力制御装置によれば、その駆動力制御動作タイムチャートである図16（A）,(B),(C)に示すように以下の作用効果が得られる。
図16（A）,(B),(C)は、図17（A）,(B),(C)におけると同様に、アクセルペダル踏み込み量を一定として車両が登坂路に進入した場合の加速度および車速の時系列変化を示すものである。
本実施の形態においてはこの図16（A）,(B),(C)から明らかなごとく、登坂路に進入したことにより実加速度が一旦低下しても、その後直ちに実加速度は上昇して目標加速度を上回り、最終的に目標加速度に到達すると共に、これに伴って一旦低下した実車速も目標車速に追従して最終的にはこの目標車速に到達し、
図17（A）,(B),(C)につき前述した従来装置のように、加速度の復帰にもかかわらず実車速が低下したままにされるという問題を解消することができる。
【００４９】
本実施の形態によれば更に、図19とほぼ同じ条件での動作タイムチャートである図18に示すごとく以下のような作用効果も奏し得られる。
つまり、アクセルペダル踏み込み量APOを０にする図18のアクセルペダル釈放時ｔ１以後は、駆動トルク指令値cTDRを、積分制御による目標加速度tACCi（目標車速tVSPと自車速aVSPとの間における車速偏差ΔVSP）の絶対値が所定値（駆動トルク指令値保持判定用積分出力設定値tACCisに相当する値）を越えた時（瞬時ｔ３）の値に保持するため、
アクセルペダル釈放時ｔ１以後、急勾配降坂路走行故にアクセルペダル釈放状態にもかかわらず車速aVSPがなかなか低下せず、図示のごとく実車速aVSPおよび目標車速tVSP間の車速偏差ΔVSPが増大する場合においても、これに呼応して駆動トルク指令値cTDRが大きく低下することがなくなり、変速比aRATIOの経時変化から明らかなように速度に応じた変速は発生するも、不要に大きなダウンシフトが行われるのを抑制することができ、これにより図19につき前述したエンジン回転数aNeが急上昇する違和感や、運転者の予感に反して車両減速度が上昇する違和感を回避することができる。
【００５０】
また上記駆動トルク指令値cTDRの保持は、降坂路勾配θが一定であれば一定の減速度での降坂路走行を可能ならしめ、自然な減速感で乗員を安心させることができる。
更に、駆動トルク指令値保持判定用積分出力設定値tACCisの設定次第で、前記の駆動力制御を行わない車両よりも強い一定の減速度を保っての降坂路走行が可能となり、運転者によるブレーキ操作およびアクセルペダル操作の頻度を減じて運転操作性を向上させることも可能である。
【００５１】
なお駆動トルク指令値cTDRの保持を行うか否かの判定に際し、上記のごとく積分制御による目標加速度tACCi（積分制御の出力値）をモニタする場合、これが駆動力制御のために既存する信号であることから既存信号の流用により上記の作用効果が得られることとなり、目標車速tVSPと自車速aVSPとの間における車速偏差ΔVSPをモニタする場合に較べて、これを演算する必要がない分、コスト上有利である。
【００５２】
更に、駆動トルク指令値cTDRの保持を行うか否かの判定に際して用いる積分制御の出力値tACCiに関した設定値tACCisの絶対値を、図11に示すように路面勾配θが急な降坂路勾配であるほど大きくしたため、
急な降坂路勾配では大きな減速度を発生させ、緩い降坂路勾配では小さな減速度を発生させる走行となし得て、急な降坂路走行で頻繁なブレーキペダル操作が必要になったり、緩い降坂路勾配で頻繁なアクセルペダル操作が必要になったりする煩雑さを解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態になる駆動力制御装置を具えた無段変速機搭載車のパワートレーンを、その制御システムと共に示す概略系統図である。
【図２】 図１の制御システムにおけるコントローラが実行する、無段変速機の変速制御およびエンジンスロットル開度制御を介した駆動力制御の機能別ブロック線図である。
【図３】 図２における駆動力制御可否判定部が実行して、本発明による駆動力制御を行うべきか否かを判定するための制御プログラムを示すフローチャートである。
【図４】 図２における目標車速算出部の機能別ブロック線図である。
【図５】 同目標車速算出部における目標加速度決定部が、目標加速度の設定に際して用いる目標加速度の変化特性図である。
【図６】 同目標車速算出部の積分処理部における、目標車速算出の処理手順を示すフローチャートである。
【図７】 図２における目標駆動力算出部の機能別ブロック線図である。
【図８】 本発明に係る駆動力制御装置により駆動力制御を行う車両の制御モデルを示すブロック線図である。
【図９】 同実施の形態になる駆動力制御装置の動作を、車両が平坦路を走行する場合につき示す動作タイムチャートである。
【図１０】 同実施の形態になる駆動力制御装置の動作を、車両が平坦路から登坂路にさしかかった場合につき示す動作タイムチャートである。
【図１１】 図７における駆動トルク指令値保持判定用積分出力設定値決定部が、駆動トルク指令値を保持するか否かを判定するための積分出力設定値を決定する時に用いる、駆動トルク指令値保持判定用積分出力設定値の特性線図である。
【図１２】 図７における駆動トルク指令値保持判定部が、駆動トルク指令値を保持するか否かを指令するための駆動トルク指令値保持フラグを設定するのに実行する制御プログラムを示すフローチャートである。
【図１３】 図７における駆動トルク指令値保持部が、駆動トルク指令値を決定するのに実行する制御プログラムを示すフローチャートである。
【図１４】 図２における駆動力分配部を示す機能別ブロック線図である。
【図１５】 同駆動力分配部の変速比指令値設定部が、目標変速比の設定に際して用いる変速比の特性図である。
【図１６】 同駆動力制御装置の動作を、車両が平坦路から登坂路にさしかかった場合につき示す動作タイムチャートである。
【図１７】 従来の駆動力制御装置による駆動力制御動作を、車両が平坦路から登坂路に進入した場合につき示す動作タイムチャートである。
【図１８】 図１〜図14に示す駆動力制御装置の動作を、運転者がアクセルペダルを釈放した降坂路走行中である場合につき示す動作タイムチャートである。
【図１９】 従来の駆動力制御装置の動作を、運転者がアクセルペダルを釈放した降坂路走行中である場合につき示す動作タイムチャートである。
【符号の説明】
1 エンジン
2 無段変速機
3 アクセルペダル
4 スロットルアクチュエータ
5 スロットルバルブ
6 トルクコンバータ
7 プライマリプーリ
8 セカンダリプーリ
9 Ｖベルト
10 ファイナルドライブギヤ組
11 ディファレンシャルギヤ装置
12 変速制御油圧回路
13 ステップモータ
14 エンジンコントローラ
15 変速機コントローラ
16 駆動力制御用コントローラ
17 アクセル開度センサ
18 エンジン回転センサ
19 車速センサ
20 ブレーキスイッチ
21 駆動力制御スイッチ
22 勾配検出装置
30 駆動力制御可否判定部
40 目標車速算出部
41 目標加速度決定部
42 積分処理部
50 目標駆動力算出部
51 位相補償器
52 規範モデル
53 フィードバック補償器
54 駆動トルク変換部
55 車両モデル
56 駆動トルク指令値保持判定用積分出力設定値決定部
57 駆動トルク指令値保持判定部
58 駆動トルク指令値保持部
60 実変速比算出部
70 駆動力分配部
71 変速比指令値設定部
72 エンジントルク指令値算出部
Claims (3)
- 車両の運転状態に応じた目標加速度または該目標加速度のための目標車速が達成されるよう車両の駆動力を制御するための装置において、
アクセルペダル踏み込み量に基づいて目標加速度を算出し、この算出した目標加速度より目標車速を求め、自車速をこの目標車速に追従させるための駆動力指令値が達成されるよう前記駆動力を制御する構成とし、
アクセルペダル踏み込み量が０で、且つ、前記目標車速と実車速との間における車速偏差が設定偏差を超えている間、前記駆動力指令値を、前記車速偏差が前記設定偏差を超えた時の値に保持するよう構成したことを特徴とする車両の駆動力制御装置。 - 前記車速偏差に応じた積分制御により前記駆動力指令値を求めるようにした請求項１に記載の駆動力制御装置において、前記車速偏差に代え、前記積分制御の出力値が設定値を越えている間、前記駆動力指令値を、前記積分制御の出力値が設定値を越えたときの値に保持するよう構成したことを特徴とする車両の駆動力制御装置。
- 請求項１または２に記載の駆動力制御装置において、前記車速偏差に関する前記設定偏差の絶対値または前記積分制御の出力値に関する前記設定値の絶対値を、急な降坂路勾配であるほど大きくしたことを特徴とする車両の駆動力制御装置。
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