JP4582024B2 - 車両の運動制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、運転者が操作する操作部材の操作量に基づいて、車両の運動に関わる制御対象を制御する運動制御装置に関する。

特許文献１には、内燃機関の目標吸気管圧力に基づき、スロットルバルブの動作前後の開口面積比を算出し、該開口面積比と動作前のスロットル開度とに基づいて動作後のスロットル開度を算出して、スロットルバルブの開度を制御する内燃機関の制御装置が開示されている。
特開２００２−１４７２６５号公報

従来の車両は、アクセル操作（特に操作速度）に対して略線形の躍度（加加速度）を発揮させるようになっていた。
しかし、人間の加速フィーリングは車両の躍度に対して非線形の特性を示すことが本願の発明者によって確かめられており、従来制御では、アクセル操作に対して運転者の加速フィーリングが非線形的に変化し、アクセル操作に対して期待する加速フィーリングと実際の体感とに乖離を生じ、運転者にとって操作し難いという問題があった。

本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、アクセル操作に対して運転者の感じる加速フィーリングをリニアにできる車両の運動制御装置を提供することを目的とする。

そのため、本発明に係る車両の運動制御装置は、アクセルの操作量を検出する操作量検出手段と、前記アクセルの操作量から第１の目標加速度を演算すると共に、前記第１の目標加速度を微分して、車両位置の３階導関数である躍度を目標値として演算する目標値演算手段と、前記目標値に補正前と補正後の関係が非線形な特性となる補正である非線形補正を施す補正手段と、前記第１の目標加速度と前記非線形補正された目標値とから第２の目標加速度を演算し、前記第２の目標加速度に基づいて、前記車両の運動に関わる制御対象の指令値を演算する指令値演算手段と、を含んで構成され、前記指令値演算手段が、前記目標値演算手段で演算された目標値での加速度の到達時間に対する前記補正手段で非線形補正が施された目標値での加速度の到達時間の延長分を積算し、該積算した延長時間で前記第１の目標加速度と第２の目標加速度の前回値との偏差を除算し、該除算結果を積分して前記第２の目標加速度を演算することを特徴とする。

上記の構成によると、アクセル操作量に基づいて車両位置の３階導関数である躍度の目標が設定されるが、この操作量に見合う目標に基づいてそのまま車両を制御するのではなく、前記目標に非線形補正を施し、この非線形補正が施された後の目標に基づいて車両を制御する。
従って、運転者の操作に対して、加速フィーリングをリニアにすることができ、運転者が意図する通りに車両の運動を制御することが容易になる。

以下に本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図１は、本発明に係る車両の運動制御装置が適用される車両用内燃機関のシステム図である。
図１に示す内燃機関１は、図示省略した自動車に搭載され、前記内燃機関１のクランク軸から取り出される機関発生トルクが、変速機を介して駆動輪に伝達されるようになっている。

前記内燃機関１は、多気筒からなる４サイクルガソリンエンジンであり、各気筒には、エアクリーナ２を通過した空気が、吸気ダクト３，吸気コレクタ４，吸気マニホールド５，吸気バルブ６を介して吸引される。
内燃機関１の吸入空気量は、前記吸気ダクト３に介装される電制スロットル７によって調整される。

前記電制スロットル７は、バタフライ式のスロットルバルブ７ａをスロットルモータ（スロットルアクチュエータ）７ｂで開閉駆動する機構である。
各気筒の吸気ポート部には、燃料噴射弁９がそれぞれ設けられ、各気筒の吸気ポート内に燃料（ガソリン）を噴射する。
但し、燃料噴射弁９が燃焼室１０内に直接燃料を噴射する筒内直接噴射式内燃機関であっても良い。

前記燃料噴射弁９から噴射された燃料は、燃焼室１０内で点火プラグ１５による火花点火によって着火燃焼する。
前記点火プラグ１５それぞれには、パワートランジスタを内蔵する点火コイル１６が直付けされており、前記点火コイル１６への通電を制御することで、前記点火プラグ１５の点火時期及び点火エネルギーが調整される。

前記燃焼室１０内の燃焼排気は、排気バルブ１１，排気マニホールド１２，排気ダクト１３を介して大気中へ排出される。
前記排気ダクト１３には、排気中の有害成分を浄化するための触媒コンバータ１４が介装される。
前記スロットルモータ８、燃料噴射弁９、及び、点火コイル１６への通電を制御するパワートランジスタは、マイクロコンピュータを内蔵するエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）２１によって制御される。

前記エンジンコントロールユニット２１には、各種センサからの検出信号が入力される。
前記各種センサとしては、前記電制スロットル７の上流側で内燃機関１の吸入空気流量Ｑａ（質量流量）を検出するエアフローメータ２２、前記触媒コンバータ１４の上流側で排気中の酸素濃度に基づいて空燃比を検出する空燃比センサ２３、内燃機関１の回転速度Ｎｅ（rpm）を検出する回転速度センサ２４、運転者が操作するアクセルペダル２５の踏み込み量（アクセル開度）ＡＰＯを検出するアクセル開度センサ２６、前記スロットルバルブ７ａの開度ＴＶＯ（deg）を検出するスロットルセンサ２７、内燃機関１が搭載される車両の走行速度（車速）ＶＳＰ（km/h）を検出する車速センサ２８などが設けられている。

尚、アクセル操作は、アクセルペダル２５の踏み込みによるものに限定されず、レバー操作、グリップ操作などによるものであっても良い。
前記エンジンコントロールユニット２１は、前記燃料噴射弁９による燃料噴射量を以下のようにして制御する。
まず、エアフローメータ２２で検出される吸入空気流量Ｑａと、回転速度センサ２４で検出される機関回転速度Ｎｅとから、そのときのシリンダ吸入空気量において目標空燃比の混合気を形成するための基本燃料噴射量Ｔｐを算出する。

また、内燃機関１の冷却水温度等に基づいて各種補正係数ＣＯを算出し、更に、空燃比センサ２３で検出される空燃比が目標空燃比に近づくように空燃比フィードバック補正係数ＡＬＰＨＡを算出し、これら補正係数ＣＯ，ＡＬＰＨＡで前記基本燃料噴射量Ｔｐを補正して最終的な燃料噴射量Ｔｉを設定する。
そして、前記最終的な燃料噴射量Ｔｉに相当するパルス幅の噴射パルス信号を、各気筒の行程に合わせてそれぞれの燃料噴射弁９に出力する。

前記燃料噴射弁９が、その開弁時間に比例する量の燃料を噴射するように、燃料噴射弁９に供給される燃料の圧力が調整されるようになっており、前記噴射パルス信号のパルス幅、即ち、燃料噴射弁９の開弁時間に比例する量の燃料が噴射される。
また、前記エンジンコントロールユニット２１は、前記基本燃料噴射量Ｔｐ（機関負荷）及び機関回転速度Ｎｅから点火時期（点火進角値）を算出し、該点火時期及び所定の通電時間に基づいて前記点火コイル１６に内蔵されたパワートランジスタのオン・オフを制御する。

更に、前記エンジンコントロールユニット２１は、以下のようにして、前記電制スロットル７の開度を制御することで、内燃機関１の吸入空気量（出力）を制御する。
図２のフローチャートは、前記スロットル開度制御のメインルーチンを示す。
まず、ステップＳ１では、アクセル開度センサ２６で検出されたアクセル開度ＡＰＯを入力する。

ここで、アクセルペダル２５が、運転者が車両の運動を制御すべく操作する操作部材に相当し、前記アクセル開度ＡＰＯが、前記操作部材の操作量に相当し、アクセル開度センサ２６が操作量検出手段に相当する。
次のステップＳ２では、前記アクセル開度ＡＰＯ等に基づいて第１の目標加速度Ａ１を演算する。

更に、ステップＳ３では、前記第１の目標加速度Ａ１に基づいて第２の目標加速度Ａ２を演算する。
前記第２の目標加速度Ａ２は、前記第１の目標加速度Ａ１に基づき算出される第１の目標躍度Ｊ１を非線形補正し、該非線形補正後の第２の目標躍度Ｊ２に基づいて算出されるようになっている。

尚、車両位置の１階導関数が速度ｖ、２階導関数が加速度ａ、３階導関数が躍度ｊである。
上記のステップＳ２，３の機能が、目標値演算手段に相当する。
ステップＳ４では、前記第２の目標加速度Ａ２に基づいて目標出力及び目標吸気圧Ｐtgを演算し、更に、次のステップＳ５では、前記目標出力及び目標吸気圧Ｐtgに基づいて目標スロットル開度ＴＶＯtgを演算する。

上記のステップＳ４，５の機能が、指令値演算手段に相当し、本実施形態では、車両の運動に関わる制御対象が前記電制スロットル７であり、前記目標スロットル開度ＴＶＯtgが指令値に相当する。
前記エンジンコントロールユニット２１は、前記目標スロットル開度ＴＶＯtgを演算すると、この目標スロットル開度ＴＶＯtgと前記スロットルセンサ２７で検出される実際のスロットル開度ＴＶＯとを比較し、実際のスロットル開度ＴＶＯが前記目標スロットル開度ＴＶＯtgに近づくように、前記スロットルモータ（スロットルアクチュエータ）７ｂの駆動信号をフィードバック制御する。

次に、上記ステップＳ１〜ステップＳ５それぞれにおける処理を詳細に説明する。
前記ステップＳ１では、前記アクセル開度センサ２６のアナログ信号をＡ／Ｄ変換して読込み、Ａ／Ｄ変換されたセンサ出力値を、予め備えられている変換テーブルによって、アクセル開度ＡＰＯのデータに変換する。
前記ステップＳ２では、そのときのアクセル開度ＡＰＯ及び機関回転速度Ｎｅ（又は車速ＶＳＰ）に基づいて、第１の目標加速度Ａ１を演算する。

具体的には、図３に示すように、アクセル開度ＡＰＯと機関回転速度Ｎｅ（又は車速ＶＳＰ）とに対応する第１の目標加速度Ａ１を記憶したマップが、予めエンジンコントロールユニット２１のメモリに格納されている。
そして、アクセル開度センサ２６で検出されたアクセル開度ＡＰＯと回転速度センサ２４で検出された機関回転速度Ｎｅ（又は車速センサ２８で検出された車速ＶＳＰ）とに対応する第１の目標加速度Ａ１を、前記マップから検索する。

尚、前記第１の目標加速度Ａ１を記憶したマップを、変速機のギヤ比などの走行条件に対応させて複数用意して、参照するマップをそのときの走行条件に応じて切り換えることができる。
前記ステップＳ３では、下記の数１に従って前記第２の目標加速度Ａ２を所定の演算周期毎に更新演算する。

上記数１において、Ａ２ｚは、第２の目標加速度Ａ２の前回値（演算周期の１サイクル前の値）であり、ｄｔは演算周期であり、ΔＴｚは、後述する累積延長時間ΔＴの前回値である。
上記数１は、次のようにして導かれる。
まず、第１の目標躍度Ｊ１は、前記第１の目標加速度Ａ１の微分値として、数２によって演算される。

上記数２において、Ａ１ｚは、第１の目標加速度Ａ１の前回値（演算周期ｄｔだけ前の値）である。
また、第２の目標躍度Ｊ２は、図４に示すような非線形関数ｆによって前記第１の目標躍度Ｊ１から導かれる。

前記図４に変換特性が示される非線形関数ｆは、第１の目標躍度Ｊ１がマイナスのときには、Ｊ１＝Ｊ２とし、第１の目標躍度Ｊ１がプラスのときには、Ｊ１が大きくなるほど第２の目標躍度Ｊ２（＜Ｊ１）をより小さく設定する特性であり、前記プラス側の変換特性は、対数曲線に近似する特性を有する。
人間の加速フィーリングは車両の躍度に対して非線形の特性を示すことが本願の発明者によって確かめられており、アクセル操作に対応する第１の目標躍度Ｊ１を前記非線形関数ｆによって非線形補正し、この非線形補正後の躍度を最終的な目標とすることで、アクセル操作に対して運転者が感じる加速フィーリングをリニアにできるようにしてある。

ところで、内燃機関の制御を行う場合、内燃機関の正の仕事は大きくできるが、減速における内燃機関の負の仕事は、ブレーキなどに比べて小さく、第１の目標躍度Ｊ１の負の領域では、非線形補正を行うことの効果が小さい。
そこで、本実施形態では、第１の目標躍度Ｊ１がマイナスであるときには、Ｊ１＝Ｊ２とし、非線形補正を施さないようにしてある。

但し、アクセル操作に連動させてブレーキやモータによる回生などを行わせる場合には、マイナスの領域においても非線形補正を施すようにすることで、減速フィーリングの改善に寄与できる。
また、前記非線形関数ｆの変換特性は、対数曲線に近似する特性に限定されるものではなく、車両の運動特性等に応じて適宜マッチングされるべきものである。

更に、前記非線形補正の特性として複数の異なる特性を予め記憶させておき、運転者の好みに応じて前記複数の特性の中から選択できるようにすることができる。
ところで、アクセル操作に対する躍度を、運転者がリニアな加速フィーリングとして捉えることができる躍度に変換するためには、前述のように、アクセル操作量に対応する第１の目標加速度Ａ１の今回値と前回値との差として第１の目標躍度Ｊ１を算出し、該第１の目標躍度Ｊ１を非線形補正した値である第２の目標躍度Ｊ２を実現すべく、内燃機関を制御させる必要がある。

しかし、前記第２の目標躍度Ｊ２を積分して最終的な第２の目標加速度Ａ２を設定させると、第１の目標加速度Ａ１の変化が停止した時点（第１の目標躍度Ｊ１が０となった時点）で、第２の目標加速度Ａ２の変化が停止し、第２の目標加速度Ａ２、引いては実際の加速度を、アクセル操作に対応する第１の目標加速度Ａ１に追従させることができなくなってしまう。

そこで、本実施形態では、後述するように、非線形補正後の第２の目標躍度Ｊ２で目標加速度を変化させた場合に、第１の目標加速度Ａ１へ到達させるのに余分に必要とする延長時間を求め、この延長時間で第２の目標加速度Ａ２を第１の目標加速度Ａ１へ追従変化させるための第３の目標躍度Ｊ３を求め、前記第３の目標躍度Ｊ３を積分して第２の目標加速度Ａ２を求めるようにしてある。

上記のように、第３の目標躍度Ｊ３を積分して第２の目標加速度Ａ２を求めるようにすれば、第１の目標躍度Ｊ１に非線形補正を施すことで第２の目標躍度Ｊ２が小さく修正されても、第２の目標加速度Ａ２を第１の目標加速度Ａ１に合理的に追従させることができる。
ここで、延長時間Δｔは、前記第１の目標躍度Ｊ１と第２の目標躍度Ｊ２との差分と、第２の目標躍度Ｊ２との比によって演算される。

前記数４で導かれる延長時間Δｔは、図５に示すように、第１の目標躍度Ｊ１で到達する加速度に、第２の目標躍度Ｊ１で到達するのに余分に要する時間であり、簡便には、Δｔ＝（Ｊ１／Ｊ２）−１として表すことができる。
前記累積延長時間ΔＴは、前記延長時間Δｔの積分値であり、数５に従って演算される。

尚、前記累積延長時間ΔＴが過剰に長くなると、第１の目標加速度Ａ１或いは第１の目標躍度Ｊ１の変化に対して、第２の目標加速度Ａ２が応答しなくなってしまうので、前記累積延長時間ΔＴを所定の最大時間以下に制限することが好ましい。
また、第２の目標加速度Ａ２を離散系で演算する場合には、前記累積延長時間ΔＴが過剰に小さいと、目標躍度が大きくなりすぎることがあるため、所定最低時間以上に制限しても良い。

ここで、第１の目標加速度Ａ１と第２の目標加速度Ａ２の前回値との差分から目標加速度偏差ΔＡを算出し、数６に示すように、前記目標加速度偏差ΔＡを前記累積延長時間ΔＴで除算して第３の目標躍度Ｊ３を得る。

そして、数７に示すように、上記第３の目標躍度Ｊ３を積分することで、前記第２の目標加速度Ａ２が得られる。

前記第２の目標加速度Ａ２を離散系で演算する場合には、第３の目標躍度Ｊ３を積分することで、前記第２の目標加速度Ａ２を得る式は、前述の数１のようになる。
ステップＳ３で、最終的な目標加速度である第２の目標加速度Ａ２を前記数１に従って演算すると、前記第２の目標加速度Ａ２を実現するための内燃機関の指令値を決定すべく、ステップＳ４以降へ進む。

ステップＳ４では、前記第２の目標加速度Ａ２に基づいてパワートレインの目標出力及び目標吸気圧Ｐtgを演算するが、まず、前記第２の目標加速度Ａ２を目標出力（目標仕事率）に変換する。
前記第２の目標加速度Ａ２の目標出力（目標仕事率）への変換は、ニュートンの運動方程式Ｆ＝ｍａ又はＰ＝ｍｖａを用いて行われる。

ここで、ｍは車両の質量、Ｆは力、Ｐは出力（仕事率ｋＷ）、ｖは車両の速度、ａは車両の加速度（第２の目標加速度Ａ２）である。
運動量はｍｖであり、力Ｆは、Ｆ＝ｄ／ｄｔ（ｍｖ）＝ｍａであるから、力Ｆは運動量（ｍｖ）の１階導関数であり、力Ｆの変化率ｄＦ／ｄｔは運動量ｍｖの２階導関数であり、前記第２の目標加速度Ａ２の目標出力（目標仕事率）への変換は、運動量ｍｖの２階導関数への変換であると見なすことができる。

また、車両の搭乗者の加速フィーリングは、車両の運動量ｍｖの２階導関数である力の変化率（躍度）に応じて大きく変化することが本願発明者の実験によって確認されている。
ここで、車両位置の２階導関数である前記第２の目標加速度Ａ２を実現するためには、対応する運動量ｍｖの導関数を操作する必要があるが、運動量ｍｖの導関数として２階導関数である仕事率（ｋＷ）を、前記第２の目標加速度Ａ２に対応する目標として設定することで、前記第２の目標加速度Ａ２の変化を体感的に精度良く実現することができる。

尚、前記仕事率に代えて、内燃機関１の図示平均有効圧又は正味平均有効圧の導関数を目標として求めたり、運動エネルギーＫ＝1/2ｍｖ²の導関数を目標として求めたりすることができる。
前記第２の目標加速度Ａ２を目標出力（目標仕事率）Ｐに変換すると、次いで、前記目標出力（目標仕事率）Ｐと機関回転速度Ｎｅ（又は車速ＶＳＰ）とから、目標吸気圧Ｐtg（目標ブースト）を演算する。

具体的には、図６に示すように、前記目標出力（目標仕事率）Ｐを目標吸気圧Ｐtgに変換する特性を、機関回転速度Ｎｅ（又は車速ＶＳＰ）毎に持つマップが、予めエンジンコントロールユニット２１のメモリに格納されている。
そして、前記第２の目標加速度Ａ２から求めた目標出力（目標仕事率）Ｐと回転速度センサ２４で検出された機関回転速度Ｎｅ（又は車速センサ２８で検出された車速ＶＳＰ）とに対応する目標吸気圧Ｐtgを、前記マップから検索する。

ステップＳ５では、目標吸気圧Ｐtgから目標スロットル開度ＴＶＯtg（deg）を演算するが、これは、図７のフローチャートに示すような手順で行われる。
図７のフローチャートにおいて、まず、ステップＳ５１では、前記目標吸気圧Ｐtgを入力し、次のステップＳ５２では、前記目標吸気圧Ｐtgを微分することで、目標吸気圧変化ΔＰtgを設定する。

尚、前記目標吸気圧変化ΔＰtgに代えて、目標筒内流入モル流量変化率を演算させることができる。
ステップＳ５３では、前記吸気コレクタ４（スロットル下流の空間容積）からシリンダ側に流出する空気の流量ΔＮout（質量流量：kg/h）を求める。
尚、質量流量（kg/h）を求める代わりに、物質量流量（mol/s）を求めても良い。

ステップＳ５４では、前記流出流量ΔＮoutの条件下で前記目標吸気圧変化ΔＰtgを実現するために、前記吸気コレクタ４に流入させる空気の流入流量ΔＮin（質量流量：kg/h）を求める。
ステップＳ５５では、前記流入流量ΔＮinを得るための目標スロットル開口面積Ａtg（ｍ²）を演算し、次のステップＳ５６では、前記目標スロットル開口面積Ａtg（ｍ²）を目標スロットル開度ＴＶＯtg（deg）に変換する。

内燃機関１の吸気系を図８に示すようにモデル化し、前述のように、前記吸気コレクタ４からシリンダに流出する空気の流出流量をΔＮout、前記吸気コレクタ４に流入する空気の流入流量をΔＮinとする。
ここで、前記吸気コレクタ４における圧力の変化を、目標吸気圧変化ΔＰtgとするための流出流量ΔＮoutと流入流量ΔＮinとの相関は、理想気体の状態方程式に用いて以下の数８に示すように表すことができる。

尚、上記数８において、Ｖは吸気コレクタ４の容積、ｎは質量（モル数）、Ｒは気体定数、Ｔは空気の温度である。
前記流出流量ΔＮoutは、シリンダに吸い込まれる空気の流量であるから、以下の数９で表すことができる。

ここで、Ｖcylは内燃機関１の排気量、ηは効率である。前記効率ηは、機関回転速度Ｎｅやバルブタイミングによって異なる値を与えても良い。
一方、前記流入流量ΔＮinの大半は、スロットルバルブ７ａを通過して吸気コレクタ４に流入する空気であるから、スロットル前後差圧が前記流入流量ΔＮinを実現する条件となる（図９参照）。

ここでは、スロットル下流側の圧力を目標吸気圧Ｐtgとする。
但し、スロットル下流側の圧力を、センサで検出した実際値や、運転条件に基づく推定値とすることができる。
また、前記流入流量ΔＮinを、スロットルバルブ７ａの通過空気量以外を含めてより精度良く演算させても良い。

スロットル下流側の圧力を圧力Ｐtgとする条件で流入流量ΔＮinを得る特性は、図１０に示すように、スロットルチャンバを先細ノズルと近似して準一次元定常等エントロピー流れで表現することができる。
そして、図１０に示すモデルによると、流入流量ΔＮinを得るためのスロート面積Ａは、以下の数１０，数１１の方程式によって表現できる。

上記の数１０，数１１において、Ｐ₀，Ｔ₀は、スロットル上流側の空気の圧力，温度であり、κは比熱比である。
上記の数１０，数１１は、流入流量ΔＮinを得るためのスロットル開口面積（スロットルチャンバの有効開口面積）を求める式であると見なすことができ、スロットル開口面積（ｍ²）は、スロットル前後差圧比と、スロットル上流全温度Ｔ₀と、流入流量ΔＮinとから算出できることになる。

上記のようにして得られたスロットル開口面積は、目標吸気圧変化ΔＰtgを得るための値であり、このスロットル開口面積（ｍ²）は、図１１に示すようなテーブルを用いて目標スロットル開度ＴＶＯtg（deg）に変換される。
そして、エンジンコントロールユニット２１は、前記目標スロットル開度ＴＶＯtgを実現すべく、前記スロットルモータ（スロットルアクチュエータ）７ｂをフィードバック制御することで、目標吸気圧変化ΔＰtg、引いては、第２の目標加速度Ａ２を実現する。

上記のように、本実施形態においては、アクセル開度ＡＰＯに対応する第１の目標躍度Ｊ１を非線形補正した第２の目標躍度Ｊ２に基づいて前記第２の目標加速度Ａ２を設定させることで、アクセル操作に対して運転者の感じる加速フィーリングをリニアにできる目標加速度の設定がなされる。
更に、第２の目標加速度Ａ２を実現するための運動量ｍｖの導関数として、搭乗者の加速フィーリングに大きく影響する２階導関数（仕事率）を目標として定め、これを実現すべくスロットル開度ＴＶＯを制御する。

従って、図１２に示すように、アクセル操作（特に操作速度）に対して略線形の躍度（加加速度）を発揮させる場合に比べて、アクセル操作に対して運転者の感じる加速フィーリングをリニアにでき、運転者が意図する通りに車両の運動を制御することが容易になる。
尚、上記実施形態では、車両に搭載される内燃機関のスロットル開度を制御対象としたが、燃料供給量などの他の要素を制御することで内燃機関の出力を制御させることができ、更に、制御対象とする動力源を内燃機関に限定するものではなく、電動モータなどを制御対象とすることができ、更に、ブレーキやクラッチなどの摩擦力の制御や発電機の発電量の制御などを併せて行うことができる。

また、運転者が車両の運動を制御すべく操作する操作部材として、ブレーキペダルの踏み込み量を検出し、ブレーキ力を制御することができ、更に、車両の前後方向の加速度ではなく、横方向の加速度を目標として定め、ステアリング操作に対する操舵輪の舵角変化を制御させることができ、操作部材及び車両の運動方向が限定されるものではない。
更に、車両位置の３階導関数（躍度）よりも高階の導関数を非線形補正して、該補正された導関数に基づいて車両位置の導関数（例えば加速度）の目標を定めても良く、同様に、運動量ｍｖの２階導関数よりも高階の導関数を目標として定めることができる。

また、運動量の２階導関数よりも高階の導関数を演算するときに、車両の慣性質量、駆動輪・内燃機関や電動機などの回転機の慣性モーメントを考慮し、回転機と駆動輪との間に変速機が介在する場合には、前記変速機における変速比（減速比）を考慮することで、より高精度に目標加速度に見合った出力制御を行える。
また、車両には、一般的な自動車の他、オートバイ、電車など種々のものが含まれる。

実施形態における車両用内燃機関のシステム図。 実施形態におけるスロットル制御のメインルーチンを示すフローチャート。 実施形態においてアクセル開度及びエンジン回転数（rpm）から第１の目標加速度Ａ１を演算する特性を示すブロック図。 実施形態における目標躍度の非線形関数の特性を示す線図。 実施形態における延長時間を説明するためのタイムチャート。 実施形態における仕事率を吸気圧力に変換する特性を示すタイムチャート。 実施形態における目標スロットル開度の演算処理のサブルーチンを示すフローチャート。 実施形態における内燃機関の吸気系のモデルを示す状態図。 実施形態におけるスロットル前後圧力比とスロットルバルブを通過する空気の質量流量との相関を示す線図。 実施形態においてスロットルチャンバを先細ノズルに近似した様子を示す状態図。 実施形態におけるスロットル開口面積とスロットル開度との相関を示す線図。 実施形態におけるアクセル開度変化に対する加速度，躍度等の変化を示すタイムチャート。

符号の説明

１…内燃機関，２…エアクリーナ，３…吸気ダクト，４…吸気コレクタ，５…吸気マニホールド，６…吸気バルブ，７…スロットルバルブ，８…スロットルモータ，９…燃料噴射弁，１０…燃焼室，１１…排気バルブ，１２…排気マニホールド，１３…排気ダクト，１４…触媒コンバータ，２１…エンジンコントロールユニット，２２…エアフローメータ，２３…空燃比センサ，２４…回転速度センサ，２５…アクセルペダル，２６…アクセル開度センサ，２７…スロットルセンサ，２８…車速センサ

Claims (8)

1. アクセルの操作量を検出する操作量検出手段と、
   前記アクセルの操作量から第１の目標加速度を演算すると共に、前記第１の目標加速度を微分して、車両位置の３階導関数である躍度を目標値として演算する目標値演算手段と、
   前記目標値に補正前と補正後の関係が非線形な特性となる補正である非線形補正を施す補正手段と、
   前記第１の目標加速度と前記非線形補正された目標値とから第２の目標加速度を演算し、前記第２の目標加速度に基づいて、前記車両の運動に関わる制御対象の指令値を演算する指令値演算手段と、
   を含んで構成され、
   前記指令値演算手段が、前記目標値演算手段で演算された目標値での加速度の到達時間に対する前記補正手段で非線形補正が施された目標値での加速度の到達時間の延長分を積算し、該積算した延長時間で前記第１の目標加速度と第２の目標加速度の前回値との偏差を除算し、該除算結果を積分して前記第２の目標加速度を演算する
   ことを特徴とする車両の運動制御装置。
2. 前記指令値演算手段が、前記延長時間の積算値に制限を加えることを特徴とする請求項１記載の車両の運動制御装置。
3. 前記補正手段は、補正前の前記目標値が大きいほど補正前の前記目標値の増加幅に対する補正後の目標値の増加幅を小さくすることを特徴とする請求項１または２に記載の車両の運動制御装置。
4. 前記補正手段は、前記目標値演算手段で演算された目標値の正の成分に対してのみ、非線形補正を施すことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の車両の運動制御装置。
5. 前記指令値演算手段が、前記補正手段で非線形補正が施された目標値に基づいて、車両運動量の２階導関数である力の変化率に相当する目標を定め、該目標に基づいて前記指令値を演算することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の車両の運動制御装置。
6. 前記車両が、スロットルバルブで吸入空気量が制御される内燃機関を動力源として走行する車両であって、
   前記指令値演算手段が、前記スロットルバルブの開度又は開口面積を前記指令値として演算することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の車両の運動制御装置。
7. 前記指令値演算手段が、目標仕事率を演算し、更に、前記目標仕事率から目標吸気圧を演算し、前記目標吸気圧に基づいて前記スロットルバルブの目標開度又は目標開口面積を前記指令値として演算することを特徴とする請求項６記載の車両の運動制御装置。
8. 前記指令値演算手段が、前記目標吸気圧の変化量を演算すると共に、前記スロットルバルブ下流の空間容積から流出する空気の流量を演算し、前記目標吸気圧の変化量と前記流出流量とから前記空間容積に対する空気の流入流量を演算し、前記流入流量を得るための前記スロットルバルブの目標開度又は目標開口面積を前記指令値として演算することを特徴とする請求項７記載の車両の運動制御装置。

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