JP4535785B2 - 車両の走行抵抗検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば自動変速機における変速パターンの切り換え情報として用いられる走行抵抗を検出する車両の走行抵抗検出装置に関する。

従来から、車両が走行している路面の勾配（勾配抵抗）を、駆動力，空気抵抗，転がり抵抗，加速抵抗に基づいて求め、該勾配抵抗に基づいて変速パターンを変更する自動変速制御が提案されている。
また、特許文献１には、車両の制動時であっても、勾配抵抗の更新演算が行なえるように、駆動力，加速抵抗，制動力から勾配抵抗（走行抵抗）を算出する構成の開示がある。
特開平０９−２０７７３５号公報

ところで、ブレーキ油圧やブレーキペダルの踏力に基づいて制動力を推定する構成とした場合、車輪のスリップが発生すると、制動力の推定結果と実際の制動力とが一致しなくなり、結果、勾配抵抗（走行抵抗）に大きな推定誤差が発生する可能性があった。
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、制動中に車輪のスリップが発生することで、大きな誤差を有する走行抵抗が検出されてしまうことを回避できる車両の走行抵抗検出装置を提供することを目的とする。

そのため請求項１記載の発明は、車両の駆動力，車両の加速抵抗，車両制動装置の制動力をそれぞれ算出し、車輪のスリップ量を検出する一方、前記スリップ量が大きくなるほど前記制動力をより小さく補正する制動力補正値を設定し、前記駆動力，加速抵抗及び前記制動力補正値で補正した制動力に基づいて走行抵抗を算出する構成とした。
かかる構成によると、制動力及びスリップ量を加味して走行抵抗を推定することで、制動中の走行抵抗の推定を可能にし、かつ、制動に伴ってスリップが発生しても走行抵抗の算出結果に大きな誤差が生じることを回避できる。

請求項２記載の発明では、前記スリップ量が許容最大値以下であるときに、前記制動力補正値で補正した制動力に基づいて前記走行抵抗を算出させ、前記スリップ量が前記許容最大値を超えるときに、前記走行抵抗の算出を禁止する構成とした。
かかる構成によると、スリップ量が比較的小さく制動力を補正することで実際値に近似させることができる場合には、スリップ量に応じて補正した制動力に基づいて走行抵抗を算出させるが、スリップ量が大きくなって制動力を精度良く補正することができない場合には、制動力を用いた走行抵抗の算出を禁止して、大きな誤差を有する走行抵抗が算出されることを回避する。

請求項３記載の発明では、前記スリップ量を、全車輪の回転速度のうちの最大値と最小値との差として検出する構成とした。
かかる構成によると、車両の全車輪についてそれぞれ回転速度を検出し、全車輪間での回転速度の差をスリップに因るものであると推定し、最大速度と最小速度との差をスリップ量に相当する値として算出する。

以下に本発明の実施の形態を説明する。
図１は、実施形態における車両の駆動系を構成する内燃機関，自動変速機を示す。
図１において、内燃機関１の出力側に、自動変速機２が連結される。
前記自動変速機２は、流体式トルクコンバータ３と、歯車式変速機４と、この歯車式変速機４中の各種変速要素の結合・開放操作を行う油圧アクチュエータ５とを備える。

前記油圧アクチュエータ５に対する作動油圧の供給は、各種の電磁バルブによって制御されるが、図１には自動変速のためのシフト用電磁バルブ６Ａ，６Ｂのみを示してある。
尚、符号「７」は自動変速機２の出力軸を示す。
ここで、流体式トルクコンバータ３及び油圧アクチュエータ５の作動油圧であるライン圧を得るために、歯車式変速機４の入力軸によって回転駆動されるオイルポンプ８，パイロットバルブ９，電磁バルブ10，プレッシャモディファイヤバルブ11及びプレッシャレギュレータバルブ12が設けられている。

前記パイロットバルブ９は、オイルポンプ８の吐出圧を電磁バルブ10に作用するパイロット圧に調圧する。
前記電磁バルブ10は、前記パイロット圧を運転条件に応じたスロットル圧に調圧する。
前記プレッシャモディファイヤバルブ11は、前記パイロット圧をスロットル圧に応じたプレッシャモディファイヤ圧に調圧し、該プレッシャモディファイヤ圧をプレッシャレギュレータバルブ12に作用させる。

前記プレッシャレギュレータバルブ12では、オイルポンプ吐出圧を、プレッシャモディファイヤ圧に比例したライン圧に調圧し、該ライン圧を流体式トルクコンバータ３及び油圧アクチュエータ５等の油圧回路に送る。
コントロールユニット13には、各種のセンサからの信号が入力される。
前記各種のセンサとしては、内燃機関１のスロットル弁14の開度ＴＶＯを検出するスロットルセンサ15、内燃機関１のクランク軸の回転位置を検出するクランク角センサ16、内燃機関１の吸入空気流量Ｑを検出するエアフローメータ17、車速ＶＳＰを検出する車速センサ18、流体式トルクコンバータ３におけるタービン回転速度Ｎt を検出するタービン回転センサ19、図示省略した油圧式ブレーキ装置におけるブレーキ油圧を検出する油圧センサ20、車両の各車輪の回転速度をそれぞれに検出する車輪速センサ21a〜21dが設けられている。

そして、コントロールユニット13は、前記エアフローメータ17で検出される吸入空気流量Ｑと前記クランク角センサ16の信号に基づいて算出される機関回転速度Ｎｅとに基づいて、各シリンダの吸入空気量に対応する基本燃料噴射量Ｔｐ＝Ｋ×Ｑ／Ｎｅ（Ｋは定数）を算出し、更に、前記基本燃料噴射量Ｔｐを機関温度や加減速運転などに応じて補正して最終的な燃料噴射量を設定し、該最終的な燃料噴射量に基づいて各気筒にそれぞれ設けられる燃料噴射弁による燃料噴射を制御する。

また、コントロールユニット13は、自動変速機２における変速制御とライン圧制御とを行う。
前記自動変速制御は、運転者が操作する図示しないセレクトレバーの操作位置と車両の運転状態に基づいて行なわれ、セレクトレバーがＤレンジの状態では、スロットル弁開度ＴＶＯと車速ＶＳＰとに従って１速〜４速の変速位置の目標を設定し、シフト用電磁バルブ６Ａ，６Ｂのオン・オフの組み合わせを制御して、油圧アクチュエータ５を介して歯車式変速機４を前記目標変速位置に制御する。

尚、機関制御（燃料噴射及び点火時期制御）用のコントロールユニットと、自動変速制御用のコントロールユニットとを、個別に備える構成であっても良い。
ここで、コントロールユニット13は、図２のフローチャートに示す処理によって、走行抵抗としての路面の勾配（勾配抵抗）を算出し、この路面勾配（勾配抵抗）に応じて自動変速機における変速パターン（変速比）やロックアップクラッチの締結力などを変化させる。

図２のフローチャートにおいて、ステップＳ１では、駆動力Ｆの算出を行う。
具体的には、スロットルセンサ15で検出されたスロットル弁開度ＴＶＯとタービン回転センサ19で検出されたタービン回転速度Ｎｔとに基づいてタービントルクＴｔを求める。
そして、前記タービントルクＴｔ，変速機におけるギヤ比ｉ，ファイナルギヤ比ｉｆ，変換係数ｋを用い、駆動力Ｆを、
Ｆ＝Ｔｔ×ｉ×ｉｆ×ｋ
として算出する。

ステップＳ２では、加速抵抗Ｒαを算出する。
前記加速抵抗Ｒαは、車速センサ18で検出される車速ＶＳＰの変化率から加速度ａを求め、この加速度ａと予め記憶させておいた標準の車両重量ｍとの乗算値として求めることができる。
ステップＳ３では、車両の転がり抵抗と空気抵抗との総和Ｒ_R/Lを、車速センサ18で検出される車速ＶＳＰに基づいて設定する。

ステップＳ４では、前記油圧センサ20で検出されたブレーキ油圧を、予め設定されたテーブルに基づいて制動力ＦＢに変換する。
尚、制動力ＦＢは、ブレーキペダルの踏圧に基づいて推定することができる。
ステップＳ５では、車輪速センサ21a〜21dで検出される４輪それぞれの回転速度のうちの最大速度Ｎmaxを選択する。

ステップＳ６では、車輪速センサ21a〜21dで検出される４輪それぞれの回転速度のうちの最小速度Ｎminを選択する。
ステップＳ７では、前記最大速度Ｎmaxと最小速度Ｎminとの偏差をスリップ量Ｎslipとして算出する。
Ｎslip＝Ｎmax−Ｎmin
ステップＳ８では、前記スリップ量Ｎslipに基づいて前記制動力ＦＢを補正するための補正係数ＦＢｋ（制動力補正値）を設定する。

前記補正係数ＦＢｋは、１．０≧ＦＢ＞０であって、前記スリップ量Ｎslipが０であるときに１．０に設定され、前記スリップ量Ｎslipが大きくなるほどより小さな値に設定される。
ステップＳ９では、ステップＳ４で求めた制動力ＦＢに、ステップＳ８で求めた補正係数ＦＢｋを乗算し、スリップ量に応じて補正した制動力ＦＢhosを求める。

車輪がスリップしているときには、ブレーキ油圧やブレーキペダルの踏圧に基づいて推定される制動力ＦＢは実際値と一致しなくなるが、前記スリップ量Ｎslipに応じて制動力ＦＢを補正することで、前記実際値に近い制動力ＦＢhosを求めることができる。
ステップＳ１０では、勾配抵抗（ｍｇ・sinθ）を、駆動力Ｆ，加速抵抗Ｒα，転がり抵抗と空気抵抗との総和Ｒ_R/L，制動力ＦＢhosに基づき、
勾配抵抗＝Ｆ−Ｒα−Ｒ_R/L−ＦＢhos
として算出する。

上記のように、制動力ＦＢhosを含めて勾配抵抗を算出させる構成であれば、制動中も勾配抵抗を更新演算させることができ、かつ、ブレーキ油圧やブレーキペダルの踏圧に基づいて推定される制動力ＦＢをスリップ量に応じて補正した制動力ＦＢhosを用いることで、スリップが発生することがあっても、精度良く勾配抵抗を求めることができ、勾配抵抗に応じた変速パターンの変更を精度良く行なわせることができる。

尚、算出された勾配抵抗に基づく制御を、前記変速パターンの変更に限定するものではない。
また、簡易的には、転がり・空気抵抗Ｒ_R/Lを省略し、
勾配抵抗＝Ｆ−Ｒα−ＦＢhos
として勾配抵抗を算出させても良い。

図３のフローチャートは、勾配抵抗の算出処理の参考例を示す。
図３のフローチャートにおいて、ステップＳ２１〜２７の各ステップにおける処理は、前記ステップＳ１〜ステップＳ７と同様であり、詳細な説明は省略する。
ステップＳ２８では、ステップＳ２７で求めたスリップ量Ｎslipが所定値以上であるか否かを判別する。

そして、スリップ量Ｎslipが所定値未満であるとき（スリップが殆ど発生していないとき）には、ステップＳ２９へ進み、勾配抵抗（ｍｇ・sinθ）を、駆動力Ｆ，加速抵抗Ｒα，転がり抵抗と空気抵抗との総和Ｒ_R/L，制動力ＦＢに基づき、
勾配抵抗＝Ｆ−Ｒα−Ｒ_R/L−ＦＢ
として算出する。

一方、スリップ量Ｎslipが所定値以上であるとき（スリップ発生が認められるとき）には、ステップＳ２９を迂回して本ルーチンを終了させることで、勾配抵抗の更新演算を禁止する。
ブレーキ油圧やブレーキペダルの踏圧に基づいて推定される制動力ＦＢは、車輪のスリップ発生時には実際値と一致しなくなり、制動力ＦＢを用いて算出される勾配抵抗も実際値と異なる値になってしまう。

そこで、制動力ＦＢの推定誤差が大きくなり、これによって勾配抵抗の推定誤差が大きくなる、スリップ量Ｎslipが所定値以上である条件では、勾配抵抗の更新演算を禁止し、少なくとも大きな誤差を有する勾配抵抗が算出されることを回避する。
尚、勾配抵抗の最新値と前回の加重平均値とを加重平均演算し、該加重平均値に基づいて変速パターンの変更などを行なわせる構成とし、スリップ発生時には、前回の加重平均値に対する重み付けをより大きく変更することで、制動力ＦＢの推定誤差が勾配抵抗に大きく影響しないようにすることができ、更に、スリップ量Ｎslipに応じて前記重み付けをリニアに変化させることもできる。

また、スリップ量Ｎslipに応じて制動力ＦＢを補正して勾配抵抗を算出させる処理を、スリップ量Ｎslipが許容最大値以下であるときに行なわせ、前記許容最大値を超えるスリップ量Ｎslipが発生したときに、走行抵抗の更新演算を禁止させる構成とすることができる。
ここで、上記実施形態から把握し得る請求項以外の技術思想について、以下にその効果と共に記載する。
（イ）請求項１〜３のいずれか１つに記載の車両の走行抵抗検出装置において、
前記制動力を、ブレーキ油圧に基づいて推定することを特徴とする車両の走行抵抗検出装置。

かかる構成によると、油圧式ブレーキ装置を備えた車両においてブレーキ油圧を検出することで、制動力を推定することができる。
（ロ）請求項１〜３のいずれか１つに記載の車両の走行抵抗検出装置において、
前記制動力を、ブレーキペダルの踏圧に基づいて推定することを特徴とする車両の走行抵抗検出装置。

かかる構成によると、ブレーキペダルの踏圧を検出することで、簡易に制動力を推定させることができる。

実施形態における車両動力系を示す図。 勾配抵抗の検出処理の実施形態を示すフローチャート。 勾配抵抗の検出処理の参考例を示すフローチャート。

符号の説明

１…内燃機関、２…自動変速機、３…流体式トルクコンバータ、４…歯車式変速機、５…油圧アクチュエータ、７…出力軸、13…コントロールユニット、14…スロットル弁、15…スロットルセンサ、16…クランク角センサ、17…エアフローメータ、18…車速センサ、19…タービン回転センサ、20…油圧センサ、21a〜21d…車輪速センサ

Claims (3)

1. 車両の駆動力，車両の加速抵抗，車両制動装置の制動力をそれぞれ算出し、車輪のスリップ量を検出する一方、前記スリップ量が大きくなるほど前記制動力をより小さく補正する制動力補正値を設定し、前記駆動力，加速抵抗及び前記制動力補正値で補正した制動力に基づいて走行抵抗を算出することを特徴とする車両の走行抵抗検出装置。
2. 前記スリップ量が許容最大値以下であるときに、前記制動力補正値で補正した制動力に基づいて前記走行抵抗を算出させ、前記スリップ量が前記許容最大値を超えるときに、前記走行抵抗の算出を禁止することを特徴とする請求項１記載の車両の走行抵抗検出装置。
3. 前記スリップ量を、全車輪の回転速度のうちの最大値と最小値との差として検出することを特徴とする請求項１又は２記載の車両の走行抵抗検出装置。

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