JP4337768B2

JP4337768B2 - 車両統合制御装置

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Publication number: JP4337768B2
Application number: JP2005126809A
Authority: JP
Inventors: 正人甲斐川; 清二桑原
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2005-04-25
Filing date: 2005-04-25
Publication date: 2009-09-30
Anticipated expiration: 2025-04-25
Also published as: CN101137533A; JP2006300032A; US20080015755A1; US7953534B2; WO2006114679A1; DE112006001003B4; DE112006001003T5; CN101137533B

Description

本発明は、駆動源と、駆動源に接続され変速比を段階的に変化させる有段自動変速機とを備えた車両に用いられ、複数の制御系を含み、ドライバの意思に基づいて一次的に決定された制御目標を各制御系からの要求に基づいて調停しながら最終的な制御目標を決定し、駆動制御系をして、該最終的な制御目標に基づいて、駆動源及び有段自動変速機を制御させる車両統合制御装置に関する。

従来から、階層構造に要素を構築してなる車両統合制御システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。かかる車両統合制御システムでは、運転者の意図を所定の運転特性に変換する際に、階層レベルの少なくとも１つの調整要素が、その下の階層レベルの要素に、それぞれ高位の階層レベルから下位システムに要求される特性を供給していく。
特開平５−８５２２８号公報

ところで、冒頭部に記載したような種の車両統合制御システムにおいては、上述の従来技術による車両統合制御システムにおいても同様であるが、上位側の制御系で最終的に決定される制御目標が下位の制御系で機械的ないし制御的に実現不能なものとならないように、上位側の制御系で下位側の制御系のアベイラビリティ（実現可能な制御目標の範囲）を把握する必要がある。

しかしながら、有段自動変速機を備える車両においては、上位側の制御系で例えばエンジン制御系のアベイラビリティ（例えば実現可能なエンジントルクの範囲）のみを把握するだけでは、上位側の制御系が、そのアベイラビリティを満たすあるエンジントルクを要求しようとしたときに、そのエンジントルクを実現するのに変速を伴うのか否かを判断できず、最適な調停要求ができないという虞がある。

そこで、本発明は、上位側の制御系で有段自動変速機の変速の可能性を考慮できるようなアベイラビリティを上位側の制御系に提示することができる車両統合制御装置の提供を目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の一局面によれば、駆動源と、駆動源に接続され変速比を段階的に変化させる有段自動変速機とを備えた車両に用いられ、複数の制御系を含み、ドライバの意思に基づいて一次的に決定された制御目標を各制御系からの要求に基づいて調停しながら最終的な制御目標を決定し、駆動制御系をして、該最終的な制御目標が実現されるよう駆動源及び有段自動変速機を制御させる車両統合制御装置において、
現在形成中のギア段で実現可能な制御目標の範囲、現在変更可能なギア段への変更を伴って実現可能な制御目標の範囲、及び、現在形成中のギア段の変更を伴わずして実現可能な制御目標の範囲からなる３種の制御目標の範囲のうち、少なくとも、現在変更可能なギア段への変更を伴って実現可能な制御目標の範囲、及び、現在形成中のギア段で実現可能な制御目標の範囲、又は、現在形成中のギア段から変速線をよぎらない範囲で実現可能な制御目標の範囲を算出し、該算出した制御目標の範囲を、前記調停の要求を行う少なくとも１つの制御系に対して提示することを特徴とする、車両統合制御装置が提供される。

本局面において、前記複数の制御系の１つは、車両の動的挙動を安定化させる観点から前記調停の要求を行う制御系であり、該制御系には、前記３種全ての制御目標の範囲が提示されてもよい。前記制御目標の範囲の提示を受けた制御系は、該提示された制御目標の範囲を考慮して、前記調停のための要求内容を決定してよい。

本発明によれば、上位側の制御系で有段自動変速機の変速の可能性を考慮できるようなアベイラビリティを上位側の制御系に提示することができる車両統合制御装置を得ることができる。

以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。

先ず、図１を参照して、本発明の車両統合制御装置が搭載されてよい車両の概要を説明する。

この車両は、前後左右にそれぞれ車輪１００を備える。図１において「ＦＬ」は左前輪、「ＦＲ」は右前輪、「ＲＬ」は左後輪、「ＲＲ」は左後輪をそれぞれ示す。

この車両は、動力源としてエンジン１４０を備える。尚、駆動源は、エンジンに限定されず、電気モータのみやエンジンと電気モータとの組み合わせであってもよく、電気モータの動力源は、２次電池や燃料電池であってよい。

エンジン１４０の運転状態は、運転者によるアクセルペダル２００（車両の前後運動を制御するために運転者が操作する操作部材の一例である。）の操作量に応じて電気的に制御される。エンジン１４０の運転状態は、また、必要に応じて、運転者によるアクセルペダル２００の操作とは無関係に自動的に制御される。

このようなエンジン１４０の電気的な制御は、例えば、図示しないが、エンジン１４０の吸気マニホールド内に配置されるスロットルバルブの開度（即ち、スロットル開度）を電気的に制御することや、エンジン１４０の燃焼室に噴射される燃料の量を電気的に制御することや、バルブ開閉タイミングを調整するインテークカムシャフトの位相を電気的に制御することで実現することが可能である。

この車両は、左右前輪が転動輪、左右後輪が駆動輪である後輪駆動式である。そのため、エンジン１４０の出力軸は、トルクコンバータ２２０、トランスミッション２４０、プロペラシャフト２６０及びデファレンシャル２８０と、各後輪と共に回転するドライブシャフト３００とをそれらの順に介して各後輪に連結されている。尚、トルクコンバータ２２０、トランスミッション２４０、プロペラシャフト２６０及びデファレンシャル２８０は、左右後輪に共通な動力伝達要素である。尚、車両は、後輪駆動式である必要はなく、例えば、左右前輪が駆動輪、左右後輪が転動輪である前輪駆動式であっても、全部の車輪が駆動輪となる４ＷＤ式であってもよい。

トランスミッション２４０は、エンジン１４０に接続され変速比を段階的に変化させる自動変速機を備えている。この自動変速機は、エンジン１４０の回転速度をトランスミッション２４０のアウトプットシャフトの回転速度に変速する際の変速比を電気的に制御する。

車両は、運転者により回転操作されるステアリングホイール４４０を備えている。このステアリングホイール４４０には、操舵反力付与装置４８０により、運転者による回転操作（以下、「操舵」ともいう。）に応じた反力が操舵反力として電気的に付与される。その操舵反力は、電気的に制御可能とされている。

左右前輪の向き、即ち前輪舵角は、フロントステアリング装置５００によって電気的に変化させられる。フロントステアリング装置５００は、運転者によりステアリングホイール４４０が回転操作された角度、即ち操舵角に基づいて前輪操舵角を制御し、また、必要に応じて、その回転操作とは無関係に前輪操舵角を自動的に制御する。即ち、ステアリングホイール４４０と左右前輪とは機械的に絶縁されていてもよい。

左右後輪の向き、即ち後輪舵角も、前輪舵角と同様に、リアステアリング装置５２０によって電気的に変化させられる。

各車輪１００には、その回転を抑制するために作動させられるブレーキ５６０が設けられている。各ブレーキ５６０は、運転者によるブレーキペダル５８０（車両の前後運動を制御するために運転者が操作する操作部材の一例である。）の操作量に応じて電気的に制御され、また、必要に応じて、自動的に各車輪１００が個別に制御される。

この車両においては、各車輪１００は、各サスペンション６２０を介して車体（図示せず）に懸架されている。各サスペンション６２０の懸架特性は、個別に電気的に制御可能とされている。

以上のように説明した各構成要素は、それを電気的に作動させるために作動させられる以下のアクチュエータを備えている。
（１）エンジン１４０を電気的に制御するためのアクチュエータ
（２）トランスミッション２４０を電気的に制御するためのアクチュエータ
（３）操舵反力付与装置４８０を電気的に制御するためのアクチュエータ
（４）フロントステアリング装置５００を電気的に制御するためのアクチュエータ
（５）リアステアリング装置５２０を電気的に制御するためのアクチュエータ
（６）ブレーキ５６０を電気的に制御するためのアクチュエータ
（７）サスペンション６２０を電気的に制御するためのアクチュエータ。

尚、これらアクチュエータは、代表的なものだけを列挙したものであり、車両の仕様によっては、これらのアクチュエータの何れかが欠けることもあり、或いは、その他のアクチュエータ（例えば、ステアリングホイール４４０の操舵量と転舵輪の転舵量との比（ステアリングレシオ）を電気的に制御するためのアクチュエータ、アクセルペダル２００の反力を電気的に制御するためのアクチュエータ等）が付加されることもあり、従って、本発明は、特にアクチュエータの構成によって限定されることはない。

図１に示すように、車両統合制御装置は、以上のように説明した各種アクチュエータに電気的に接続された状態で車両に搭載されている。車両統合制御装置は、図示しないバッテリを電力源として動作する。

図２は、本実施例の車両統合制御装置の一実施例を示すシステム構成図である。

尚、以下で登場する各マネージャ（及びモデル）は、通常的なＥＣＵ（電子制御ユニット）と同様、マイクロコンピュータによって構成されており、例えば、制御プログラムを格納するＲＯＭ、演算結果等を格納する読書き可能なＲＡＭ、タイマ、カウンタ、入力インターフェイス、及び出力インターフェイス等を有する装置を意味する。また、以下では、機能的に分けて各制御ユニットを例えばＰ−ＤＲＭやＶＤＭなどと命名しているが、これらは必ずしも物理的に独立した構成である必要はなく、適切なソフトウェア構成により一体的に具現化されてよい。

図２に示すように、駆動系システムの初段には、駆動系のドライバ意思抽出部として機能するマネージャ（以下、Ｐｏｗｅｒ−ＴｒａｉｎＤｒｉｖｅｒＭｏｄｅｌ：Ｐ−ＤＲＭという。）が配置される。駆動系システムの初段には、Ｐ−ＤＲＭと並列的に、ドライバ運転補佐・代行システム（以下、ＤｒｉｖｅｒＳｕｐｐｏｒｔＳｙｓｔｅｍ：ＤＳＳという。）が配置される。

Ｐ−ＤＲＭの前段には、アクセルセンサが設定される。アクセルセンサは、ドライバの意思が直接的に入力されるアクセルペダル２００の操作量に応じた電気的信号を発生する。

ＤＳＳの前段には、車輪速センサが設定される。車輪速センサは、車両の各車輪１００に設定され、車輪１００の所定回転角毎にパルス信号を出力する。

Ｐ−ＤＲＭには、アクセルセンサからの信号と共に、車輪速センサからの信号が入力される。Ｐ−ＤＲＭ内部の初段では、先ず、目標駆動力算出部にて、アクセルセンサ及び車輪速センサからそれぞれ入力される電気信号に基づくアクセル開度［％］及び車速Ｎｏ［ｐｒｍ］に応じたドライバ期待駆動力Ｆ０［Ｎ］が算出される。

ドライバ期待駆動力Ｆ０は、例えば、先ず、アクセル開度［％］と車速［ｐｒｍ］とをパラメータとして、適切な３次元マップを用いて目標加速度Ｇ［ｍ／ｓ^２］を算出し、次いで、目標加速度Ｇ［ｍ／ｓ^２］を力の物理量次元［Ｎ］に変換して目標駆動力を導出し、最後に、当該目標駆動力を、走行抵抗［Ｎ］や道路勾配に基づく登坂勾配補償量［Ｎ］により補正することで導出されてよい。

このようにして決定されるドライバ期待駆動力Ｆ０［Ｎ］は、目標駆動力算出部から２つに分流した信号線により後段へと伝達される。以下、ドライバ期待駆動力Ｆ０が分流して伝達される２つのルートを、それぞれ「エンジン制御系伝達ルート」と「Ｔ／Ｍ制御系伝達ルート」という。尚、エンジン制御系伝達ルートにて出力されるドライバ期待駆動力Ｆ０は、Ｔ／Ｍ制御系伝達ルートにて出力されるドライバ期待駆動力Ｆ０とは異なり、駆動力の急変を防止するためのなまし処理等がなされたものであってよい。

ドライバ期待駆動力Ｆ０［Ｎ］は、それぞれのルートにおいて、図２に示すように、ＤＳＳからの補正要求がある場合は、調停部７０において、ＤＳＳからのＤＳＳ要求駆動力Ｆｄ［Ｎ］との調停処理を受ける。

ＤＳＳは、カメラやレーダー等の周囲障害物情報、ナビゲーションシステムから得られる道路情報や周囲環境情報、ナビゲーションシステムのＧＰＳ測位装置から得られる自車位置情報、或いは、外部センタ施設との通信、車車間通信や路車間通信を介して得られる各種外部情報に基づいて、ドライバ意思に代わる適切な要求又はドライバ意思結果に対する適切な補正要求を行う。

例えば、クルーズコントロール（典型的にはステアリングホイール付近に設定されるクルーズスイッチがユーザによりＯＮにされたときに起動。）では、ＤＳＳは、車輪速センサから得られる自車速情報と、周囲障害物情報に含まれる先行車情報（先行車との相対距離・速度）とに基づいて、先行車との間に所望の車間距離（或いは車間時間）を保つために必要なＤＳＳ要求駆動力Ｆｄ［Ｎ］を算出・要求する。

例えば、一定速走行制御では、ＤＳＳは、車輪速センサなどから得られる自車速情報に基づいて、車両が所定の一定車速を保つために必要なＤＳＳ要求駆動力Ｆｄ［Ｎ］を算出・要求する。

例えば、一時停止位置で車両を停止させる減速制御では、ＤＳＳは、周囲障害物情報や道路情報、周囲環境情報等に基づいて車両前方の一時停止位置を検出し、当該一時停止位置と車両の位置関係及び車両の減速態様に基づいて、介入減速制御が必要であると判断した場合に、一時停止位置で車速をゼロにするのに必要なＤＳＳ要求駆動力Ｆｄ（＜０）を算出・要求する。

例えば、急なコーナ（カーブ）入口地点までに適切な車速（コーナの曲率半径等に応じた車速）まで減速させる減速制御では、ＤＳＳは、周囲障害物情報や道路情報、周囲環境情報等に基づいて車両前方の一時停止位置を検出し、コーナ入口地点と車両の位置関係、及び、コーナ入口地点に対する車両の減速態様に基づいて、介入減速制御が必要であると判断した場合に、コーナ入口地点で適切な車速にまで低下させるのに必要なＤＳＳ要求駆動力Ｆｄ（＜０）を算出・要求する。

調停部７０においては、例えば、運転者に加減速意思がある場合には、ＤＳＳ要求駆動力Ｆｄとドライバ期待駆動力Ｆ０の何れか絶対値の大きい方が選択され、運転者に加減速意思が無い場合には、ＤＳＳ要求駆動力Ｆｄが選択される。

以下、このようにして調停部７０で調停されることで得られる目標駆動力（ドライバ期待駆動力Ｆ０又はＤＳＳ要求駆動力Ｆｄ）を、「目標駆動力Ｆ１」とする。目標駆動力Ｆ１［Ｎ］は、図２に示すように、パワートレーンマネージャ（以下、Ｐｏｗｅｒ−ＴｒａｉｎＭａｎａｇｅｒ：ＰＴＭという。）へと出力される。ＰＴＭは、駆動系の要求調和部として機能するマネージャである。

ＰＴＭの初段では、Ｐ−ＤＲＭから上述の如く入力される目標駆動力Ｆ１［Ｎ］が、動的安定化システム系のマネージャ（以下、ＶｅｈｉｃｌｅＤｙｎａｍｉｃｓＭａｎａｇｅｒ：ＶＤＭという。）に送信（公開）される。ＶＤＭは、制動系のドライバ意思抽出部として機能するマネージャ（以下、ＢｒａｋｅＤｒｉｖｅｒＭｏｄｅｌ：Ｂ−ＤＲＭという。）の後段に配置される
ＶＤＭは、車両運動調和部として機能するマネージャである。尚、車両の動的挙動を安定化させるシステムとしては、トラクションコントロールシステム（滑りやすい路面での発進や加速時に生じやすい駆動輪のムダな空転を抑制するシステム。）、滑りやすい路面に進入した時などの車両の横滑りを抑制するシステム、コーナリング時に安定限界に達した場合にスピンやコースアウトを防止すべく車体姿勢を安定させるシステム、４ＷＤの左右後輪の駆動力差をアクティブに生成してヨーモーメントを発生させるシステムが代表例として挙げられる。

尚、ＶＤＭの後段には、ブレーキ５６０のアクチュエータを駆動制御するブレーキ制御ユニットと並列的に、フロントステアリング装置５００及びリアステアリング装置５２０のアクチュエータを駆動制御するステア制御ユニットや、サスペンション６２０のアクチュエータを駆動制御するサス制御ユニットが設定される。尚、Ｂ−ＤＲＭ内部では、ブレーキセンサから入力される電気信号は、目標制動力算出部にて目標制動力に変換され、ＶＤＭを介して、ブレーキ制御ユニットへと出力される。尚、本明細書では、詳説しないが、目標制動力算出部にて算出された目標制動力は、以下で詳説する目標駆動力Ｆ１と同様又は類似する態様で、各種補正（調停）を受けながらブレーキ制御ユニットへと出力されることになる。

ＶＤＭの駆動力補正部は、上述の如く主にドライバ意思に応じて一次的に決定された目標制動力Ｆ１に対して、車両の動的挙動を安定化させる観点から２次的な補正要求を行う。即ち、ＶＤＭの駆動力補正部は、公開される目標駆動力Ｆ１に対して、必要に応じて、補正要求を行う。この際、ＶＤＭの駆動力補正部は、好ましくは、目標駆動力Ｆ１に対して増減する補正量ΔＦを要求するのではなく、目標駆動力Ｆ１に代わるべき目標駆動力Ｆ１の絶対量を要求する。以下、このようにして、目標駆動力Ｆ１に基づいて生成されるＶＤＭからの絶対量による目標駆動力を、「目標駆動力Ｆ２」とする。

目標駆動力Ｆ２は、図２に示すように、ＰＴＭに入力される。この際、目標駆動力Ｆ２は、図２に示すように、エンジン制御系伝達ルートとＴ／Ｍ制御系伝達ルートのそれぞれに入力され、当該入力部において、それぞれ、目標駆動力Ｆ１との調停を受ける。この調停では、好ましくは、車両の動的挙動を安定化させることを優先させる観点から、目標駆動力Ｆ２が目標駆動力Ｆ１に対して優先して選択される。或いは、２つの目標駆動力Ｆ２及び目標駆動力Ｆ１を適切に重み付けして最終的な目標駆動力を導出することとしてもよい。この際、同様の観点から、目標駆動力Ｆ２に対する重み付けが目標駆動力Ｆ１に対する重み付けよりも大きくなるようにする。このような調停を経て導出される目標駆動力を、「目標駆動力Ｆ３」とする。

Ｔ／Ｍ制御系伝達ルートでは、調停を経た目標駆動力Ｆ３は、図２に示すように、目標ギア段設定部に入力される。目標ギア段設定部では、駆動力と車速Ｎｏによる変速点が定義された所与の変速線図（図５参照）に基づいて、最終的な目標ギア段が決定される。尚、目標駆動力Ｆ３をスロットル開度Ｐａ［％］に変換した後、スロットル開度と車速Ｎｏによる変速点が定義された所与の変速線図（図６参照）に基づいて、最終的な目標ギア段が決定されてもよい。

このようにしてＰＴＭ内部で決定された目標ギア段は、ＰＴＭの後段（下位側）に配置されたＴ／Ｍ制御ユニットへと出力される。Ｔ／Ｍ制御ユニットは、入力された目標ギア段を実現するようにトランスミッション２４０のアクチュエータを駆動制御する。

エンジン制御系伝達ルートでは、調停を経た目標駆動力Ｆ３は、図２に示すように、Ｆ→Ｔｅ変換部にて駆動力表現［Ｎ］からエンジントルク表現［Ｎ・ｍ］に変換される。このようにして導出された目標エンジントルクＴｅ１［Ｎ・ｍ］は、エンジントルク調停部にて、Ｔ／Ｍ制御ユニットからＰＴＭに入力される要求エンジントルク［Ｎ・ｍ］との調停を受ける。このような調停を経て導出される目標エンジントルクを、「目標エンジントルクＴｅ２」とする。

目標エンジントルクＴｅ２は、ＰＴＭの後段（下位側）に配置されたエンジン制御ユニットへと出力される。エンジン制御ユニット及びＴ／Ｍ制御ユニットは、ＰＴＭから入力される目標エンジントルクを実現するようにエンジン１４０のアクチュエータを駆動制御する。

以上のように本実施例では、Ｐ−ＤＲＭの目標駆動力算出部にて算出された目標駆動力Ｆ１は、ＤＳＳやＶＤＭからの要求に応じた調停を受けながらエンジン制御ユニット及びＴ／Ｍ制御ユニットへと出力され、これら制御ユニットによるエンジン１４０及びトランスミッション２４０のアクチュエータの駆動制御により、当該目標駆動力Ｆ１（調停等を受けた場合は目標駆動力Ｆ２，Ｆ３。）が実現されることになる。

ところで、かかる車両統合制御システムでは、「発明が解決しようとする課題」の段落にて記載したように、上位の制御系であるＤＳＳやＶＤＭを介して上述の如く最終的に決定される目標駆動力Ｆ１（調停等を受けた場合は目標駆動力Ｆ２，Ｆ３。）が、下位の制御系であるエンジン制御ユニット及びＴ／Ｍ制御ユニットで実現不能なものとならないように、上位側の制御系で下位側の制御系のアベイラビリティ（実現可能な制御目標の範囲）を把握する必要がある。

この目的のため、本実施例では、図２に示すように、ＰＴＭ内にアベイラビリティ算出部９０が設定される。

以下、図２及び図３以降を参照して、本実施例の特徴的な構成であるアベイラビリティ算出部９０について詳説する。

本実施例のアベイラビリティ算出部９０においては、現在形成中のギア段で実現可能な目標駆動力の範囲、現在変更可能なギア段への変更を伴って実現可能な目標駆動力の範囲、及び、現在形成中のギア段の変更を伴わずして実現可能な目標駆動力の範囲からなる３種のアベイラビリティが算出される。

図３は、第１のアベイラビリティとして「現在形成中のギア段で実現可能な目標駆動力の範囲」の算出方法を示すブロック図である。

図３に示すように、アベイラビリティ算出部９０においては、現在出力中のギア段と変速進行状態に基づいて、アベイラビリティ算出用のギア比が算出される。アベイラビリティ算出用のギア比とは、原則的には、変速指令に基づく（即ち、上述の如く、目標ギア段設定部で設定され、Ｔ／Ｍ制御ユニットに出力される目標ギア段である。）。但し、変速時は、イナーシャ相（回転数変化）が始まるまでは、アベイラビリティ算出用のギア比として変速前のギア段が用いられ、イナーシャ相開始後に、アベイラビリティ算出用のギア比として変速後のギア段が用いられる。

アベイラビリティ算出部９０においては、更に、発生可能最大エンジントルクＴｅ_ｍａｘ及び発生可能最小エンジントルクＴｅ_ｍｉｎが算出され、これらのエンジントルクＴｅ_ｍａｘ、Ｔｅ_ｍｉｎと、上述のアベイラビリティ算出用のギア比とを用いて、現在形成中のギア段で実現可能な目標駆動力の上限値と下限値、即ち第１のアベイラビリティが算出される。発生可能最大エンジントルクＴｅ_ｍａｘは、スロットル開度を１００％（全開）とした場合に実現可能なエンジントルクに相当し、エンジン１４０の回転数（機関回転数）、吸入空気量及び点火時期をパラメータとして算出されてよい。発生可能最小エンジントルクＴｅ_ｍｉｎは、スロットル開度を０％（全閉）とした場合に実現可能なエンジントルクに相当し、エンジン１４０のアイドル運転時の目標機関回転数及びフリクションをパラメータとして算出されてよい。

図４は、第２のアベイラビリティとして「現在変更可能なギア段への変更を伴って実現可能な目標駆動力の範囲」の算出方法を示すブロック図である。

図４に示すように、アベイラビリティ算出部９０においては、車速、機械的要因から決まる制限ギア段、及び、制御的要因から決まる制限ギア段に基づいて、現在出力可能なギア段が算出される。機械的要因から決まる制限ギア段とは、例えばプロペラシャフト２６０やデファレンシャル２８０等の機械的な制約から決まる実現不能なギア段を表す。また、制御的要因から決まる制限ギア段とは、例えば所定車速以上で４速から３速や２速等に変速できないというような制約（エンジン１４０のオーバーランを防止するための制約）から決まる実現不能なギア段を表す。従って、現在出力可能なギア段とは、現在形成中のギア段に対して、これらの制約（実現不能なギア段）を加味して変更可能なギア段の範囲を表す。

アベイラビリティ算出部９０においては、発生可能最大エンジントルクＴｅ_ｍａｘ及び発生可能最小エンジントルクＴｅ_ｍｉｎと、上述の現在出力可能なギア段とを用いて、現在変更可能なギア段への変更を伴って実現可能な目標駆動力の上限値と下限値、即ち第２のアベイラビリティが算出される。

図５は、第３のアベイラビリティとして「現在形成中のギア段の変更を伴わずして実現可能な目標駆動力の範囲」の算出方法を示すブロック図である。本例は、目標ギア段設定部において、駆動力と車速Ｎｏによる変速点が定義された変速線図が用いられる場合に関する。尚、図５に概略的に示す変速線図では、アップシフトが実線で、ダウンシフトが点線で表されている。

図５に示すように、アベイラビリティ算出部９０においては、現在出力中のギア段と車速に基づいて、変速線をよぎらない範囲で発生可能な駆動力の上限値と下限値、即ち第３のアベイラビリティが算出される。

図６は、第３のアベイラビリティとして「現在形成中のギア段の変更を伴わずして実現可能な目標駆動力の範囲」の算出方法を示すブロック図である。本例は、目標ギア段設定部において、スロットル開度と車速Ｎｏによる変速点が定義された変速線図が用いられる場合に関する。尚、図６に概略的に示す変速線図では、アップシフトが実線で、ダウンシフトが点線で表されている。

図６に示すように、アベイラビリティ算出部９０においては、現在出力中のギア段と車速に基づいて、変速線をよぎらない範囲で実現可能なスロットル開度の上限値と下限値が算出される。このスロットル開度の上限値と下限値を用いて、それぞれのスロットル開度に対応したエンジントルクの上限値と下限値が算出される。このエンジントルクの上限値及び下限値は、変速線をよぎらない範囲で実現可能なエンジントルクの上限値と下限値ということもでき、上述の発生可能最大エンジントルクＴｅ_ｍａｘの算出態様と同様、エンジン１４０の回転数（機関回転数）、吸入空気量及び点火時期を考慮して算出されてよい。

アベイラビリティ算出部９０においては、更に、現在出力中のギア段と変速進行状態に基づいて、アベイラビリティ算出用のギア比が算出される。アベイラビリティ算出用のギア比とは、原則的には、変速指令に基づく（即ち、上述の如く、目標ギア段設定部で設定され、Ｔ／Ｍ制御ユニットに出力される目標ギア段である。）。但し、同様に、変速時は、イナーシャ相（回転数変化）が始まるまでは、アベイラビリティ算出用のギア比として変速前のギア段が用いられ、イナーシャ相開始後に、アベイラビリティ算出用のギア比として変速後のギア段が用いられる。

そして、アベイラビリティ算出部９０においては、上述の如く算出されたアベイラビリティ算出用のギア比とエンジントルクの上限値及び下限値とに基づいて、変速線をよぎらない範囲で発生可能な駆動力の上限値と下限値、即ち第３のアベイラビリティが算出される。

このようにしてアベイラビリティ算出部９０において算出される各種アベイラビリティは、図２に示すように、Ｐ−ＤＲＭの目標駆動力算出部にて算出された目標駆動力Ｆ１に対して調停要求を行う制御系、即ち本例ではＤＳＳ及びＶＤＭに送信（提示）される。このアベイラビリティの提示は、アベイラビリティの演算周期毎に行われてよい（リアルタイムに提示され、目標駆動力Ｆ１と同期を取らなくてもよい。）。このとき、ＤＳＳ及びＶＤＭには、上述の３種全てのアベイラビリティがセットとして提示されてもよい。

これにより、かかるアベイラビリティの提示を受けたＤＳＳ及びＶＤＭは、アベイラビリティを参照することで、今回の要求内容（ＤＳＳ要求駆動力Ｆｄ及び目標駆動力Ｆ２）が実現可能であるか否かのみならず、当該要求内容により変速が引き起こされるか否かをも判断することができる。したがって、ＤＳＳ及びＶＤＭは、トランスミッション２４０の有段自動変速機における変速を意識しながら、それぞれのシステム由来の要求を補正して出力することができるようになる。これは、ＤＳＳ及びＶＤＭの要求内容のオプションが増えることを意味する。例えば、ＶＤＭにおいて、車両の動的挙動を安定化させる観点からは目標駆動力Ｆ２が実現されるべきであるが、現段階では変速を伴ってまで当該目標駆動力Ｆ２が実現される必要がないと判断された場合（或いは変速を伴うと逆に車両の動的挙動の安定化に悪影響を及ぼすと判断された場合）には、目標駆動力Ｆ２に代えて、第１のアベイラビリティの上限値（又は下限値）が要求値として用いられてもよい。また、第３のアベイラビリティを参照することで、今回要求する目標駆動力Ｆ２により変速が起きると判断された場合であって、現段階では変速を伴ってまで当該目標駆動力Ｆ２が実現される必要がないと判断された場合（或いは変速を伴うと逆に車両の動的挙動の安定化に悪影響を及ぼすと判断された場合）には、目標駆動力Ｆ２に代えて、第１のアベイラビリティの上限値（又は下限値）が要求値として用いられてもよい。また、逆に、ＶＤＭにおいて、変速を伴っても目標駆動力Ｆ２が実現されるべきであると判断された場合には、第２のアベイラビリティを満たすことを前提として目標駆動力Ｆ２がそのまま要求値としてＰＴＭに出力されてよい。このような変速が生ずるか否かの判断が可能となることは、変速による車両の動的挙動の影響を考慮しつつ車両の動的安定性を制御することができる点で、特にＶＤＭにとって非常に有効である。

以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。

例えば、上述の実施例では、ＤＳＳやＶＤＭが本来的に駆動力を制御するシステムであることを考慮して、従ってＤＳＳやＶＤＭからの要求及びその調停は、駆動力ベース（力の物理量次元）で行われることとしており、それ故に、アベイラビリティは駆動力ベースで表されているが、本発明は、特にこのようなアベイラビリティの物理量次元に限定されることは無い。例えば、他の物理量次元（例えば、加減速度、エンジントルクやスロットル開度）でＤＳＳやＶＤＭからの要求及びその調停がなされる場合には、その物理量次元に対応したものにアベイラビリティの物理量次元が変更されてよい。

また、上述の実施例では、電子スロットルを有するエンジン１４０を例示しているが、本発明は、電子スロットルを有さない原動機を動力源として用いる構成に対しても適用可能である。

本発明の駆動力制御装置が組み込まれる車両統合制御装置が搭載されてよい車両の上面図である。本実施例の車両統合制御装置の一実施例を示すシステム構成図である。第１のアベイラビリティである「現在形成中のギア段で実現可能な目標駆動力の範囲」の算出方法を示すブロック図である。第２のアベイラビリティとして「現在変更可能なギア段への変更を伴って実現可能な目標駆動力の範囲」の算出方法を示すブロック図である。第３のアベイラビリティとして「現在形成中のギア段の変更を伴わずして実現可能な目標駆動力の範囲」の算出方法を示すブロック図（その１）である。第３のアベイラビリティとして「現在形成中のギア段の変更を伴わずして実現可能な目標駆動力の範囲」の算出方法を示すブロック図（その２）である。

符号の説明

７０調停部
９０アベイラビリティ算出部
１４０エンジン
２００アクセルペダル
２４０トランスミッション
５８０ブレーキペダル

Claims

駆動源と、駆動源に接続され変速比を段階的に変化させる有段自動変速機とを備えた車両に用いられ、複数の制御系を含み、ドライバの意思に基づいて一次的に決定された制御目標を各制御系からの要求に基づいて調停しながら最終的な制御目標を決定し、駆動制御系をして、該最終的な制御目標が実現されるよう駆動源及び有段自動変速機を制御させる車両統合制御装置において、
現在形成中のギア段で実現可能な制御目標の範囲、現在変更可能なギア段への変更を伴って実現可能な制御目標の範囲、及び、現在形成中のギア段の変更を伴わずして実現可能な制御目標の範囲からなる３種の制御目標の範囲のうち、少なくとも、現在変更可能なギア段への変更を伴って実現可能な制御目標の範囲、及び、現在形成中のギア段で実現可能な制御目標の範囲、又は、現在形成中のギア段から変速線をよぎらない範囲で実現可能な制御目標の範囲を算出し、該算出した制御目標の範囲を、前記調停の要求を行う少なくとも１つの制御系に対して提示することを特徴とする、車両統合制御装置。
前記複数の制御系の１つは、車両の動的挙動を安定化させる観点から前記調停の要求を行う制御系であり、該制御系には、前記３種全ての制御目標の範囲が提示される、請求項１に記載の車両統合制御装置。
前記制御目標の範囲の提示を受けた制御系は、該提示された制御目標の範囲を考慮して、前記調停のための要求内容を決定する、請求項１又は２に記載の車両統合制御装置。