JP4293190B2 - 車両の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、様々な物理量が制御対象となる駆動力制御が実行されるパワートレーンが搭載された車両の制御装置に関し、特に、アイドル状態を的確に判断することができる車両の制御装置に関する。

運転者のアクセルペダル操作とは独立にエンジン出力トルクを制御することが可能なエンジンと自動変速機とを備えた車両において、運転者のアクセルペダル操作量や車両の運転条件等に基づいて算出された正負の目標駆動トルクを、エンジントルクと自動変速機の変速ギヤ比で実現する「駆動力制御」という考え方がある。また、「駆動力要求型」や「駆動力ディマンド型」や「トルクディマンド方式」などと呼ばれる制御手法も、これに類する。

トルクディマンド方式のエンジン制御装置は、アクセル操作量とエンジン回転数と外部負荷とに基づき、エンジンの目標トルクを算出し、この目標トルクに応じて燃料噴射量と供給空気量とを制御する。

このようなトルクディマンド方式のエンジン制御装置では、実際は、要求出力トルクに対し、エンジンやパワートレーン系でロスとなる摩擦トルクなどの損失負荷トルクを加えて、目標発生トルクとして算出し、これを実現するように燃料噴射量と供給空気量を制御することになる。

このトルクディマンド方式のエンジン制御装置によると、車両の制御に直接作用する物理量であるエンジンのトルクを制御の基準値とすることにより、常に一定の操縦感覚を維持できる等、運転性を向上させることができる。

特開２００５−１７８６２６号公報（特許文献１）は、このようなトルクディマンド方式のエンジン制御装置におけるフェイルセーフ性を向上させる車両の統合制御システムを開示する。この車両の統合制御システムは、操作要求に基づいて車両の走行状態を制御する複数の制御ユニットと、車両の位置についての情報に基づいて、車両の作動を禁止する場合に各制御ユニットにおいて用いられる情報を生成して、各制御ユニットに出力する処理ユニットとを含む。各制御ユニットは、少なくとも１つの制御ユニットに対する作動要求を検知するための検知手段と、処理ユニットで生成された情報および検知された作動要求の少なくともいずれかを用いて、各ユニット毎に対応付けされたアクチュエータを操作するための制御目標に関する情報を算出するための算出手段とを含む。

この車両の統合制御システムによると、駆動系、制動系、操舵系が統合されて、車両が制御される。たとえば、運転者により操作されるアクセルペダル開度から算出された要求駆動力と、運転支援系から算出された要求駆動力とを調停して駆動源の出力トルクや変速機の変速比を制御する各アクチュエータへの指令値を算出している。
特開２００５−１７８６２６号公報

ところで、アイドル状態であることが判定されると、フューエルカット制御、減速スリップ制御、ニュートラル制御、ブレーキ制御が行なわれる。従来は、アイドル判定においては、アイドル状態の先読みや運転者の意思の推定等の各処理でスロットル開度に基づいて行なわれていることが多かった。

駆動力制御においては、複数の物理量に基づいてスロットル開度が制御されるので、それぞれの物理量に対応するアイドル判定が車両の制御において重要な因子となる。しかしながら、複数の物理量およびスロットル開度はそれぞれ値が異なるので、たとえば、スロットル開度に基づくとアイドル状態（所定開度以下）であると判定される場合であっても、複数の物理量に基づいてはアイドル状態でないと判定される可能性がある。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、駆動力制御が実行される車両において、アイドル状態を的確に判断することができる車両の制御装置を提供することである。

第１の発明に係る車両の制御装置は、車両に搭載された機器を制御する。この制御装置は、異なる単位の状態量に基づいて、機器に対する要求値を生成するための生成手段と、要求値を統一した単位に変換して、機器に対する目標値を調停するための調停手段と、調停された目標値に基づいて機器を制御するための制御手段と、状態量、要求値および目標値のそれぞれに対して設定された判定値を用いて、車両が特定の状態であることを判定するための判定手段とを含む。各判定値は、特定の状態に対応した値である。

第１の発明によると、たとえば、状態量としてアクセルペダル開度、要求値として駆動力、目標値としてエンジントルク（この場合の操作量はスロットル開度）とする駆動力制御が実行されて、統一された単位で調停される。このような場合に、状態量に対して設定された判定値を用いて、要求値に対して設定された判定値を用いて、目標値に対して設定された判定値を用いて、車両が特定の状態（たとえばアイドル状態）であるか否かが判定される。このときに、各判定値は、特定の状態に対応した値であって、たとえば、アイドル状態を表わす状態量や要求値や目標値である。このため、状態量、要求値および目標値のいずれを用いてアイドル状態を判定しても同様の判定結果が得られる。その結果、駆動力制御が実行される車両において、車両の状態（アイドル状態）を的確に判断することができる車両の制御装置を提供することができる。

第２の発明に係る車両の制御装置においては、第１の発明の構成に加えて、機器は、エンジンであって、特定の状態は、アイドル状態である。

第２の発明によると、駆動力制御を実行するに際して、状態量、要求値および目標値のいずれを用いてもエンジンのアイドル状態を的確に判定することができる。

第３の発明に係る車両の制御装置においては、第２の発明の構成に加えて、各判定値は、アイドル状態に対応するように換算された値である。

第３の発明によると、アイドル状態を判定する判定値は、状態量、要求値および目標値を相互に換算した値である。このため、駆動力制御を実行するに際して、状態量、要求値および目標値のいずれを用いてもエンジンのアイドル状態を的確に判定することができる。

第４の発明に係る車両の制御装置においては、第１〜３のいずれかの発明の構成に加えて、特定の状態は、車両の運転者により操作された状態量に基づいて実現される。

第４の発明によると、車両の運転者がアクセルペダルを全く踏まないことにより、エンジンのアイドル状態が実現される。このアイドル状態を、状態量、要求値および目標値のいずれを用いても的確に判定することができる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。

本実施の形態に係る制御装置を含む車両のパワートレーンについて説明する。本実施の形態に係る制御装置は、図１に示すＥＣＵ(Electronic Control Unit)１０００により実現される。本実施の形態では、自動変速機を、トルクコンバータを備えた、遊星歯車式減速機構を有するものとして説明する。また、車両駆動用の動力源としてエンジンを搭載した車両について説明する。

図１に示すように、この車両のパワートレーンは、エンジン１００と、トルクコンバータ２００と、自動変速機３００と、ＥＣＵ１０００とから構成される。エンジン１００の出力軸は、トルクコンバータ２００の入力軸に接続される。エンジン１００とトルクコンバータ２００とは回転軸により連結されている。したがって、エンジン回転数センサ４００により検知されるエンジン１００の出力軸回転数ＮＥ（エンジン回転数ＮＥ）とトルクコンバータ２００の入力軸回転数（ポンプ回転数）とは同じである。

トルクコンバータ２００は、入力軸と出力軸とを直結状態にするロックアップクラッチ２１０と、入力軸側のポンプ羽根車２２０と、出力軸側のタービン羽根車２３０と、ワンウェイクラッチ２５０を有し、トルク増幅機能を発現するステータ２４０とから構成される。トルクコンバータ２００と自動変速機３００とは、回転軸により接続される。トルクコンバータ２００の出力軸回転数ＮＴ（タービン回転数ＮＴ＝自動変速機３００の入力軸回転数ＮＩＮ）は、タービン回転数センサ４１０により検知される。自動変速機３００の出力軸回転数ＮＯＵＴは、出力軸回転数センサ４２０により検知される。

図２に自動変速機３００の作動表を示す。図２に示す作動表によると、摩擦要素であるクラッチ要素（図中のＣ１〜Ｃ４）や、ブレーキ要素（Ｂ１〜Ｂ４）、ワンウェイクラッチ要素（Ｆ０〜Ｆ３）が、どのギヤ段の場合に係合および解放されるかを示している。車両の発進時に使用される１速時には、クラッチ要素（Ｃ１）、ワンウェイクラッチ要素（Ｆ０、Ｆ３）が係合する。

これらのパワートレーンを制御するＥＣＵ１０００は、エンジン１００を制御するエンジンＥＣＵ１０１０と、自動変速機３００を制御するＥＣＴ(Electronic Controlled Automatic Transmission)＿ＥＣＵ１０２０とを含む。

ＥＣＴ＿ＥＣＵ１０２０には、タービン回転数センサ４１０からタービン回転数ＮＴを表わす信号が、出力軸回転数センサ４２０から出力軸回転数ＮＯＵＴを表わす信号が入力される。また、ＥＣＴ＿ＥＣＵ１０２０には、エンジンＥＣＵ１０１０から、エンジン回転数センサ４００にて検知されたエンジン回転数ＮＥを表わす信号と、スロットルポジションセンサにて検知されたスロットル開度を表わす信号とが入力される。

これら回転数センサは、トルクコンバータ２００の入力軸、トルクコンバータ２００の出力軸および自動変速機３００の出力軸に取り付けられた回転検出用ギヤの歯に対向して設けられている。これらの回転数センサは、トルクコンバータ２００の入力軸、トルクコンバータ２００の出力軸および自動変速機３００の出力軸の僅かな回転の検出も可能なセンサであり、たとえば、一般的に半導体式センサと称される磁気抵抗素子を使用したセンサである。

ＥＣＴ＿ＥＣＵ１０２０から、自動変速機３００のリニアソレノイドにソレノイド制御信号が出力される。図２に示すクラッチ要素（Ｃ１〜Ｃ４）や、ブレーキ要素（Ｂ１〜Ｂ４）、ワンウェイクラッチ要素（Ｆ０〜Ｆ３）を、係合させたり解放させたりする。たとえば、６速から５速へのダウンシフト時においては、クラッチＣ３が解放から係合されるように締結圧が制御され、ブレーキＢ２が係合から解放されるように締結圧が制御される。実際には、ＥＣＴ＿ＥＣＵ１０２０は、ソレノイド制御信号を油圧回路のリニアソレノイドバルブに出力している。ＥＣＴ＿ＥＣＵ１０２０は、後述する目標の油圧（目標の締結圧を実現する油圧）を算出し、その目標油圧等により油圧サーボへの油圧を算出してソレノイドバルブに出力する。

油圧回路は、たとえば２個のリニアソレノイドバルブを有するとともに、自動変速機のプラネタリギヤユニットの伝達経路を切換えて、前進６速、後進１速の変速段を達成する複数の摩擦係合要素（クラッチおよびブレーキ）を係合および解放する複数の油圧サーボを有する。また、リニアソレノイドバルブの入力ポートにはソレノイドモジュレータ圧が供給されており、これらリニアソレノイドバルブの出力ポートからの制御油圧がそれぞれプレッシャコントロールバルブの制御油室に供給されている。プレッシャコントロールバルブは、ライン圧がそれぞれ入力ポートに供給されており、制御油圧にて調圧された出力ポートからの調圧が、それぞれシフトバルブを介して適宜各油圧サーボに供給される。

このような油圧回路は、一例であって、実際には、自動変速機に対応して油圧サーボは多数備えられており、これら油圧サーボへの油圧を切換えるシフトバルブも多数備えている。また、油圧サーボは、シリンダにオイルシールにより油密状に嵌合するピストンを有しており、そのピストンは、油圧室に作用するプレッシャコントロールバルブからの調圧油圧に基づき、戻しスプリングに抗して移動し、外側摩擦プレートおよび内側摩擦材を接触する。その摩擦プレートおよび摩擦材は、クラッチのみならずブレーキも同様である。

また、ＥＣＴ＿ＥＣＵ１０２０は、変速指令信号に基づいて実行される変速状態を検知して、目標エンジントルク信号をエンジンＥＣＵ１０１０に送信する。エンジンＥＣＵ１０１０は、この目標エンジントルク信号に基づいて、目標トルクがエンジン１００から出力されるようにスロットル開度を算出して、エンジン１００のスロットルバルブのアクチュエータ（ステッピングモータ等）に目標スロットル開度信号を出力する。

図３を参照して、本実施の形態に係る制御装置であるＥＣＵ１０００において実行される目標スロットル開度算出処理について説明する。なお、図３に示す目標値レベルの処理ブロックはＥＣＵ１０００（すなわち、エンジンＥＣＵ１０１０またはＥＣＴ＿ＥＣＵ１０２０）において実行されるプログラムにより実現される。

運転者（以下、ドライバーとも記載する）により操作されたアクセルペダル開度がアクセル開度検知部２０００において検知される。このとき、アクセル開度に基づいてアイドル状態であるか否かが判定される。このアイドル状態は、ドライバーアイドル意図に基づいて判定されるものである。アクセルペダル開度が第１のしきい値以下の開度であると、運転者が車両をアイドル状態にすることを要求していると判定する。すなわち、このときのアイドル状態は、アクセルペダル開度とそれに対する第１のしきい値とに基づいて判定される。

アクセル開度検知部２０００で検知されたアクセルペダル開度に基づいて、エンジントルク算出部２１００において、予め定められたマップ等を用いてエンジントルクが算出される。

エンジントルク算出部２１００で算出されたエンジントルクに基づいて、駆動力算出部２２００において、予め定められた換算式等を用いて駆動力が算出される。

駆動力調停部５０００においては、駆動力算出部２２００によりアクセルペダル開度から算出された駆動力と、自動運転、運転支援系（クルーズコントロール等）による駆動力算出部３０００により算出された駆動力と、他の駆動力算出部４０００により算出された駆動力とが調停される。たとえば、これらの駆動力の中で一番小さい駆動力が選択されることにより調停が行なわれる。このとき、駆動力に基づいてアイドル状態であるか否かが判定される。このアイドル状態は、調停された駆動力に基づいて判定されるものである。駆動力が第２のしきい値以下であると、運転者が車両をアイドル状態にすることを要求していると判定する。すなわち、このときのアイドル状態は、駆動力とそれに対する第２のしきい値とに基づいて判定される。なお、車両目標のアイドル判定とは、たとえば、クルーズコントロールで減速判断されている場合に車両がアイドル状態であると判定されることを示す。

駆動力調停部５０００で調停された駆動力は、駆動力制御部６０００で補正される。この駆動力制御部６０００においては、車両の制振制御や車両姿勢安定制御のための駆動力が加算されたり減算されたりして、駆動力が補正される。

駆動力制御部６０００で補正された駆動力に基づいて、エンジントルク算出部６１００において、予め定められたマップ等を用いてエンジントルクが算出される。このとき、エンジントルクに基づいてアイドル状態であるか否かが判定される。このアイドル状態は、補正された駆動力から算出されたエンジントルクに基づいて判定されるものである。エンジントルクが第３のしきい値以下であると、運転者が車両をアイドル状態にすることを要求していると判定する。すなわち、このときのアイドル状態は、エンジントルクとそれに対する第３のしきい値とに基づいて判定される。ただし、ここでのエンジントルクのアイドル判定においては、ＥＣＴ要求に基づく要因が除かれている。

エンジントルク調停部８０００においては、エンジントルク算出部６１００により駆動力から算出されたエンジントルクと、ＥＣＴエンジントルク算出部７０００により算出されたエンジントルクとが調停される。ＥＣＴエンジントルク算出部７０００においては、たとえば、変速制御中は、変速フィーリングの向上や摩擦係合要素の耐久性向上のために、エンジントルクが低減されるように算出される。

目標スロットル開度算出部９０００は、調停されたエンジントルクに基づいて、目標スロットル開度を算出する。この目標スロットル開度を示す目標スロットル開度信号が、エンジン１００のスロットルバルブのアクチュエータ（ステッピングモータ等）に出力される。これにより、実スロットル開度が決定される。このとき、実スロットル開度に基づいてアイドル状態であるか否かが判定される。このアイドル状態は、実際のスロットル開度（スロットル開度センサにより検知された開度）に基づいて判定されるものである。実際のスロットル開度が第４のしきい値以下であると、運転者が車両をアイドル状態にすることを要求していると判定する。すなわち、このときのアイドル状態は、実スロットル開度とそれに対する第４のしきい値とに基づいて判定される。

以上のようにして、本実施の形態に係る制御装置であるＥＣＵ１０００においては、図３の二重枠線で示すように、
１）アクセル開度検知部２０００において、アイドル状態が、アクセルペダル開度とそれに対する第１のしきい値とに基づいて判定されたり、
２）駆動力調停部５０００において、アイドル状態が、駆動力とそれに対する第２のしきい値とに基づいて判定されたり、
３）エンジントルク算出部６１００において、アイドル状態が、エンジントルクとそれに対する第３のしきい値とに基づいて判定されたり、
４）実スロットル開度を検知して、アイドル状態が、実スロットル開度とそれに対する第４のしきい値とに基づいて判定されたりする。

すなわち、アクセルペダル開度、駆動力、エンジントルク、実スロットル開度の少なくとも４つの物理量に対してそれぞれ設定された第１のしきい値（アクセルペダル開度に対応）、第２のしきい値（駆動力に対応）、第３のしきい値（エンジントルクに対応）および第４のしきい値（実スロットル開度に対応）を用いて、アイドル状態であるか否かが判定されている。

これら４つのしきい値は、異なる物理量であるため、たとえば、第４のしきい値を基準として、第１のしきい値、第２のしきい値および第３のしきい値が、それぞれの物理量に対応するように、換算されている。

このため、従来のように、実スロットル開度とそれに対して設定されたアイドル状態を示す実スロットル開度とを比較することによりアイドル判定する場合のみに対して、種々の物理量が用いられる駆動力制御において、アイドル状態を的確に判定することができる。

さらに、このようにすると、異なる物理量でアイドル状態が要求されていることが判定されても、実スロットル開度がアイドル状態に対応することが保証される。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の実施の形態に係る車両の制御ブロック図である。 図１に示す自動変速機の作動表である。 ＥＣＵで実行される目標スロットル開度算出処理の制御ブロック図である。

符号の説明

１００ エンジン、２００ トルクコンバータ、２１０ ロックアップクラッチ、２２０ ポンプ羽根車、２３０ タービン羽根車、２４０ ステータ、２５０ ワンウェイクラッチ、３００ 自動変速機、３１０ 入力クラッチ、４００ エンジン回転数センサ、４１０ タービン回転数センサ、４２０ 出力軸回転数センサ、１０００ ＥＣＵ、１０１０ エンジンＥＣＵ、１０２０ ＥＣＴ＿ＥＣＵ。

Claims (4)

1. 車両に搭載された機器を制御する制御装置であって、
   各々が互いに異なる前記車両の複数の状態量に基づいて、前記複数の状態量にそれぞれ対応する前記機器に対する複数の要求値を生成するための生成手段と、
   前記複数の要求値を調停して、統一された要求値を算出するための調停手段と、
   前記統一された要求値に基づいて前記機器に対する目標値を算出するための算出手段と、
   前記算出された目標値に基づいて前記機器を制御する部材の作動量を制御するための制御手段と、
   前記複数の状態量のうちのいずれかの状態量と前記いずれかの状態量に対して設定された第１のしきい値とを用いて、前記車両がアイドル状態であることを判定するための第１の判定手段と、
   前記統一された要求値と前記統一された要求値に対して設定された第２のしきい値とを用いて、前記車両が前記アイドル状態であることを判定するための第２の判定手段と、
   前記目標値と前記目標値に対して設定された第３のしきい値とを用いて、前記車両が前記アイドル状態であることを判定するための第３の判定手段とを含み、
   前記第１、第２および第３のしきい値は、前記部材の作動量に基づいて前記車両が前記アイドル状態であることを判定するための第４のしきい値を基準値として、前記基準値をそれぞれ前記いずれかの状態量、前記統一された要求値および前記目標値に対応させるように換算した値である、車両の制御装置。
2. 前記機器は、エンジンである、請求項１に記載の車両の制御装置。
3. 各前記判定値は、前記アイドル状態に対応するように換算された値である、請求項２に記載の車両の制御装置。
4. 前記アイドル状態は、前記車両の運転者により操作された状態量に基づいて実現される、請求項１〜３のいずれかに記載の車両の制御装置。

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