JP4702429B2 - 駆動源の制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、駆動源の制御装置に関し、特に、車両の駆動力に関する動的な要求値および静的な要求値を定め、定められた要求値を調停することにより得られる要求値に応じて駆動源を制御する技術に関する。
従来より、スロットルバルブの開度(以下、スロットル開度とも記載する)などにより、出力トルクの値などが定まるエンジンが知られている。一般的に、スロットル開度は、アクセルペダルの位置(以下、アクセル開度とも記載する)と一義的に対応するように作動する。しかしながら、スロットル開度とアクセル開度とが常に一義的に対応していると、たとえば車両の挙動が乱れた場合などにおいて、車両の駆動力などを運転者の意思と関係なく制御することが困難である。そこで、アクセル開度に依存せずに出力トルクなどを制御することが可能であるように、アクチュエータにより作動する電子スロットルバルブがエンジンに設けられた車両がある。電子スロットルバルブが設けられた車両においては、アクセル開度の他、車両の挙動などに基づいて要求エンジントルクを設定し、実際のエンジントルクが設定された要求エンジントルクになるようにエンジンを制御することが可能である。
特開2006−290235号公報(特許文献1)は、ドライバモデルとパワトレマネージャとを含み、ドライバモデルに含まれる目標過渡特性付加演算部において車両のハードウエア特性以外の人間の感性に関するチューニングを行ない、パワトレマネージャに含まれる特性補償器において人間の感性以外の車両のハードウエア特性に関するチューニングを行なうようにして、人間の感性と車両のハードウエア特性とを区別している駆動力制御装置を開示する。ドライバモデルは、目標ベース駆動力算出部(静特性)において、たとえば、アクセル開度をパラメータとして、車速により目標駆動力が決定されるマップに基づいて目標駆動力を算出し、目標過渡特性付加演算部において、目標駆動力に過渡特性を与えて最終目標駆動力を算出する。パワトレマネージャは、目標エンジントルク&ATギヤ段演算部から出力された目標エンジントルクに基づいて、特性補償器で要求エンジントルクを算出する。特性補償器においては、車両に発生する加速度である車両Gの応答性であって、車両のハードウエア特性に依存する部分が補償される。
特開2006−290235号公報
ところで、最終的な要求エンジントルクを設定する際には、エンジンの過渡特性などを考慮した動的な要求エンジントルクの他、たとえば自動変速機の変速時におけるトルクダウンもしくはトルクアップなどを実現する静的な要求エンジントルクを考慮する必要がある。動的な要求エンジントルクはエンジンの過渡状態におけるエンジントルクを示す。一方、静的な要求エンジントルクはエンジンの定常状態におけるエンジントルクを示す。したがって、動的な要求エンジントルクと静的な要求エンジントルクとを単純に比較することができない。しかしながら、特開2006−290235号公報は、動的な要求エンジントルクと静的な要求エンジントルクとからどのようにして最終的な要求エンジントルクを設定するかについての記載は何等ない。そのため、動的な要求エンジントルクと静的な要求エンジントルクとの両方を考慮して最終的な要求エンジントルクを設定することができなかった。したがって、駆動源であるエンジンの制御精度を向上するためにはさらなる改善の余地があった。
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、駆動源の制御精度を向上することができる駆動源の制御装置を提供することである。
第1の発明に係る駆動源の制御装置は、車両に搭載された駆動源の制御装置である。この制御装置は、車両の駆動力に関する動的な要求値および静的な要求値のうちの一方の要求値を定める複数の第1の要求部と、複数の第1の要求部において定められる要求値を集約し、複数の第1の要求部により定められる要求値の中からいずれか一つの要求値を決定するように複数の第1の要求部により定められる要求値を調停する第1の調停部と、第1の調停部により決定された要求値を、動的な要求値および静的な要求値のうちの他方の要求値に変換する変換部と、動的な要求値および静的な要求値のうちの他方の要求値を定める第2の要求部と、変換部により変換される要求値および第2の要求部により定められる要求値を集約し、変換部により変換される要求値および第2の要求部により定められる要求値の中から駆動源の制御に用いる要求値を決定するように、変換部により変換される要求値および第2の要求部により定められる要求値を調停する第2の調停部と、駆動源を第2の調停部により決定された要求値に応じて制御する制御部とを備える。
この構成によると、車両の駆動力に関する動的な要求値および静的な要求値のうちの一方の要求値が複数の第1の要求部において定められ、他方の要求値が第2の要求部において定められる。複数の第1の要求部において定められる要求値は、第1の調停部に集約される。第1の調停部は、複数の第1の要求部により定められる要求値の中からいずれか一つの要求値を決定するように複数の第1の要求部により定められる要求値を調停する。第1の調停部により決定された要求値は、動的な要求値および静的な要求値のうちの他方の要求値に変換される。これにより、特性が異なる複数の要求値を一元化することができる。変換された要求値は、第2の要求部により定められる要求値とともに、第2の調停部に集約される。第2の調停部は、変換部により変換される要求値および第2の要求部により定められる要求値の中から駆動源の制御に用いる要求値を決定するように、変換部により変換される要求値および第2の要求部により定められる要求値を調停する。これにより、動的な要求値および静的な要求値の両方を考慮することによって、より好適な要求値を得ることができる。制御部は、駆動源を第2の調停部により決定された要求値に応じて制御する。そのため、駆動源の制御精度を向上することができる。その結果、駆動源の制御精度を向上することができる駆動源の制御装置を提供することができる。
第2の発明に係る駆動源の制御装置においては、第1の発明の構成に加え、変換部の数は、一つである。
この構成によると、車両の駆動力に関する動的な要求値および静的な要求値のうちの一方の要求値を他方の要求に変換する変換部は、一つだけ設けられる。すなわち、要求値が一つだけ変換される。これにより、変換される要求値の数を削減することができる。そのため、変換部における処理の負荷を増大させずに、要求値の変換をきめ細かく行なうことができる。その結果、最終的に得られる要求値の精度を向上することができる。
第3の発明に係る駆動源の制御装置においては、第1または2の発明の構成に加え、制御部は、第2の調停部により決定された要求値を、動的な要求値および静的な要求値の対応関係を規定したモデルを用いて動的な要求値および静的な要求値のうちの一方の要求値に変換し、駆動源を一方の要求値に変換された要求値に応じて制御する。変換部は、モデルを逆に用いて、第1の調停部により決定された要求値を、動的な要求値および静的な要求値のうちの他方の要求値に変換する。
この構成によると、第2の調停部により決定された要求値は、動的な要求値および静的な要求値の対応関係を規定したモデルを用いて動的な要求値および静的な要求値のうちの一方の要求値に変換されてから、駆動源の制御に用いられる。第1の調停部により決定された要求値は、駆動源を制御する制御部において用いられるモデルの逆モデルを用いて、動的な要求値および静的な要求値のうちの他方の要求値に変換される。これにより、動的な要求値と静的な要求値とを、同じ対応関係に基づいて、双方向に変換することができる。そのため、変換部において一旦変換された要求値が、第2の調停部における調停の結果、駆動源の制御に用いられる要求値として決定された場合には、駆動部において、元の要求値に精度よく戻すことができる。そのため、駆動源の制御精度をより向上することができる。
第4の発明に係る駆動源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、第2の要求部は、複数設けられる。第2の調停部は、変換部により変換される要求値および複数の第2の要求部により定められる要求値を集約し、変換部により変換される要求値および複数の第2の要求部により定められる要求値の中から駆動源の制御に用いる要求値を決定するように、変換部により変換される要求値および複数の第2の要求部により定められる要求値を調停する。
この構成によると、複数の第2の要求部からの要求を考慮して、最終的に用いられる要求値が決定される。これにより、車両の挙動をより多方面において制御することができる。
第5の発明に係る駆動源の制御装置においては、第1〜4のいずれかの発明の構成に加え、動的な要求値および静的な要求値のうちの一方の要求値は静的な要求値である。動的な要求値および静的な要求値のうちの他方の要求値は動的な要求値である。
この構成によると、静的な要求値は、動的な要求値に変換される。これにより、静的な要求値を定める複数の第1の要求部と、動的な要求値を定める第2の要求部とが混在する制御装置において、全ての要求値を動的な要求値として取扱うことができる。そのため、静的な要求値であっても、動的な要求値と比較することにより、動的な要求値および静的な要求値の両方を考慮した要求値を得ることができる。その結果、より好適な要求値を用いて、駆動源の制御精度を向上することができる。
第6の発明に係る駆動源の制御装置においては、第1〜5のいずれかの発明の構成に加え、要求値は、駆動源の出力トルクである。制御部は、駆動源の出力トルクが第2の調停部によって決定された出力トルクになるように制御する。
この構成によると、駆動源の出力トルクが第2の調停部によって決定された出力トルクになるように制御される。これにより、駆動源の出力トルクに対する要求を精度よく実現することができる。
第7の発明に係る駆動源の制御装置においては、第1〜5のいずれかの発明の構成に加え、要求値は、車両の駆動力である。制御部は、車両の駆動力が第2の調停部によって決定された駆動力になるように駆動源を制御する。
この構成によると、車両の駆動力が第2の調停部によって決定された駆動力になるように駆動源が制御される。これにより、車両の駆動力に対する要求を精度よく実現することができる。
第8の発明に係る駆動源の制御装置においては、第1〜5のいずれかの発明の構成に加え、要求値は、車両の加速度である。制御部は、車両の加速度が第2の調停部によって決定された加速度になるように駆動源を制御する。
この構成によると、車両の加速度が第2の調停部によって決定された加速度になるように駆動源が制御される。これにより、車両の加速度に対する要求を精度よく実現することができる。
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一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
図1を参照して、本発明の実施の形態に係る制御装置を搭載した車両について説明する。この車両は、FR(Front engine Rear drive)車両である。なお、FR以外の車両であってもよい。
車両は、エンジン1000と、オートマチックトランスミッション2000と、トルクコンバータ2100と、オートマチックトランスミッション2000の一部を構成するプラネタリギヤユニット3000と、オートマチックトランスミッション2000の一部を構成する油圧回路4000と、プロペラシャフト5000と、デファレンシャルギヤ6000と、後輪7000と、ECU(Electronic Control Unit)8000とを含む。
エンジン1000は、インジェクタ(図示せず)から噴射された燃料と空気との混合気を、シリンダの燃焼室内で燃焼させる内燃機関である。燃焼によりシリンダ内のピストンが押し下げられて、クランクシャフトが回転させられる。エンジン1000により、オルタネータおよびエアコンディショナーなどの補機1004が駆動される。エンジン1000の出力トルク(エンジントルクTE)は、電子スロットルバルブ8016の作動量、すなわちスロットル開度などに応じて変化する。なお、エンジン1000の代わりにもしくは加えて、駆動源にモータを用いるようにしてもよい。また、ディーゼルエンジンを用いるようにしてもよい。ディーゼルエンジンにおいては、インジェクタの開弁時間(作動量)、すなわち燃料噴射量に応じて出力トルクが変化する。
オートマチックトランスミッション2000は、トルクコンバータ2100を介してエンジン1000に連結される。オートマチックトランスミッション2000は、所望のギヤ段を形成することにより、クランクシャフトの回転数を所望の回転数に変速する。なお、ギヤ段を形成するオートマチックトランスミッションの代わりに、ギヤ比を無段階に変更するCVT(Continuously Variable Transmission)を搭載するようにしてもよい。さらに、油圧アクチュエータもしくは電動モータにより変速される常時噛合式歯車からなる自動変速機を搭載するようにしてもよい。
オートマチックトランスミッション2000から出力された駆動力は、プロペラシャフト5000およびデファレンシャルギヤ6000を介して、左右の後輪7000に伝達される。
ECU8000には、シフトレバー8004のポジションスイッチ8006と、アクセルペダル8008のアクセル開度センサ8010と、エアフローメータ8012と、電子スロットルバルブ8016のスロットル開度センサ8018と、エンジン回転数センサ8020と、入力軸回転数センサ8022と、出力軸回転数センサ8024と、油温センサ8026と、水温センサ8028とがハーネスなどを介して接続されている。
シフトレバー8004の位置(ポジション)は、ポジションスイッチ8006により検出され、検出結果を表す信号がECU8000に送信される。シフトレバー8004の位置に対応して、オートマチックトランスミッション2000のギヤ段が自動で形成される。また、運転者の操作に応じて、運転者が任意のギヤ段を選択できるマニュアルシフトモードを選択できるように構成してもよい。
アクセル開度センサ8010は、アクセルペダル8008の開度を検出し、検出結果を表す信号をECU8000に送信する。エアフローメータ8012は、エンジン1000に吸入される空気量を検出し、検出結果を表す信号をECU8000に送信する。
スロットル開度センサ8018は、アクチュエータにより開度が調整される電子スロットルバルブ8016の開度を検出し、検出結果を表す信号をECU8000に送信する。電子スロットルバルブ8016により、エンジン1000に吸入される空気量が調整される。
なお、電子スロットルバルブ8016の代わりにもしくは加えて、吸気バルブ(図示せず)や排気バルブ(図示せず)のリフト量や開閉する位相を変更する可変バルブリフトシステムにより、エンジン1000に吸入される空気量を調整するようにしてもよい。
エンジン回転数センサ8020は、エンジン1000の出力軸(クランクシャフト)の回転数(以下、エンジン回転数NEとも記載する)を検出し、検出結果を表す信号をECU8000に送信する。入力軸回転数センサ8022は、オートマチックトランスミッション2000の入力軸回転数NI(トルクコンバータ2100のタービン回転数NT)を検出し、検出結果を表す信号をECU8000に送信する。出力軸回転数センサ8024は、オートマチックトランスミッション2000の出力軸回転数NOを検出し、検出結果を表す信号をECU8000に送信する。
油温センサ8026は、オートマチックトランスミッション2000の作動や潤滑に用いられるオイル(ATF:Automatic Transmission Fluid)の温度(油温)を検出し、検出結果を表す信号をECU8000に送信する。
水温センサ8028は、エンジン1000の冷却水の温度(水温)を検出し、検出結果を表わす信号をECU8000に送信する。
ECU8000は、ポジションスイッチ8006、アクセル開度センサ8010、エアフローメータ8012、スロットル開度センサ8018、エンジン回転数センサ8020、入力軸回転数センサ8022、出力軸回転数センサ8024、油温センサ8026、水温センサ8028などから送られてきた信号、ROM(Read Only Memory)8002に記憶されたマップおよびプログラムに基づいて、車両が所望の走行状態となるように、機器類を制御する。なおECU8000により実行されるプログラムをCD(Compact Disc)、DVD(Digital Versatile Disc)などの記録媒体に記録して市場に流通させてもよい。
本実施の形態において、ECU8000は、シフトレバー8004がD(ドライブ)ポジションであることにより、オートマチックトランスミッション2000のシフトレンジにD(ドライブ)レンジが選択された場合、前進1速〜8速ギヤ段のうちのいずれかのギヤ段が形成されるように、オートマチックトランスミッション2000を制御する。前進1速〜8速ギヤ段のうちのいずれかのギヤ段が形成されることにより、オートマチックトランスミッション2000は後輪7000に駆動力を伝達し得る。なおDレンジにおいて、8速ギヤ段よりも高速のギヤ段を形成可能であるようにしてもよい。形成するギヤ段は、車速とアクセル開度とをパラメータとして実験等により予め作成された変速線図に基づいて決定される。なお、ECUは複数のECUに分割するようにしてもよい。
図2を参照して、プラネタリギヤユニット3000について説明する。プラネタリギヤユニット3000は、クランクシャフトに連結された入力軸2102を有するトルクコンバータ2100に接続されている。
プラネタリギヤユニット3000は、フロントプラネタリ3100と、リアプラネタリ3200と、C1クラッチ3301と、C2クラッチ3302と、C3クラッチ3303と、C4クラッチ3304と、B1ブレーキ3311と、B2ブレーキ3312と、ワンウェイクラッチ(F)3320とを含む。
フロントプラネタリ3100は、ダブルピニオン型の遊星歯車機構である。フロントプラネタリ3100は、第1サンギヤ(S1)3102と、1対の第1ピニオンギヤ(P1)3104と、キャリア(CA)3106と、リングギヤ(R)3108とを含む。
第1ピニオンギヤ(P1)3104は、第1サンギヤ(S1)3102および第1リングギヤ(R)3108と噛合っている。第1キャリア(CA)3106は、第1ピニオンギヤ(P1)3104が公転および自転可能であるように支持している。
第1サンギヤ(S1)3102は、回転不能であるようにギヤケース3400に固定される。第1キャリア(CA)3106は、プラネタリギヤユニット3000の入力軸3002に連結される。
リアプラネタリ3200は、ラビニヨ型の遊星歯車機構である。リアプラネタリ3200は、第2サンギヤ(S2)3202と、第2ピニオンギヤ(P2)3204と、リアキャリア(RCA)3206と、リアリングギヤ(RR)3208と、第3サンギヤ(S3)3210と、第3ピニオンギヤ(P3)3212とを含む。
第2ピニオンギヤ(P2)3204は、第2サンギヤ(S2)3202、リアリングギヤ(RR)3208および第3ピニオンギヤ(P3)3212と噛合っている。第3ピニオンギヤ(P3)3212は、第2ピニオンギヤ(P2)3204に加えて、第3サンギヤ(S3)3210と噛合っている。
リアキャリア(RCA)3206は、第2ピニオンギヤ(P2)3204および第3ピニオンギヤ(P3)3212が公転および自転可能であるように支持している。リアキャリア(RCA)3206は、ワンウェイクラッチ(F)3320に連結される。リアキャリア(RCA)3206は、1速ギヤ段の駆動時(エンジン1000から出力された駆動力を用いた走行時)に回転不能となる。リアリングギヤ(RR)3208は、プラネタリギヤユニット3000の出力軸3004に連結される。
ワンウェイクラッチ(F)3320は、B2ブレーキ3312と並列に設けられる。すなわち、ワンウェイクラッチ(F)3320のアウターレースはギヤケース3400に固定され、インナーレースはリアキャリア(RCA)3206に連結される。
図3に、各変速ギヤ段と、各クラッチおよび各ブレーキの作動状態との関係を表した作動表を示す。この作動表に示された組み合わせで各ブレーキおよび各クラッチを作動させることにより、前進1速〜8速のギヤ段と、後進1速および2速のギヤ段が形成される。
図4を参照して、油圧回路4000の要部について説明する。なお、油圧回路4000は、以下に説明するものに限られない。
油圧回路4000は、オイルポンプ4004と、プライマリレギュレータバルブ4006と、マニュアルバルブ4100と、ソレノイドモジュレータバルブ4200と、SL1リニアソレノイド(以下、SL(1)と記載する)4210と、SL2リニアソレノイド(以下、SL(2)と記載する)4220と、SL3リニアソレノイド(以下、SL(3)と記載する)4230と、SL4リニアソレノイド(以下、SL(4)と記載する)4240と、SL5リニアソレノイド(以下、SL(5)と記載する)4250と、SLTリニアソレノイド(以下、SLTと記載する)4300と、B2コントロールバルブ4500とを含む。
オイルポンプ4004は、エンジン1000のクランクシャフトに連結されている。クランクシャフトが回転することにより、オイルポンプ4004が駆動し、油圧を発生する。オイルポンプ4004で発生した油圧は、プライマリレギュレータバルブ4006により調圧され、ライン圧が生成される。
プライマリレギュレータバルブ4006は、SLT4300により調圧されたスロットル圧をパイロット圧として作動する。ライン圧は、ライン圧油路4010を介してマニュアルバルブ4100に供給される。
マニュアルバルブ4100は、ドレンポート4105を含む。ドレンポート4105から、Dレンジ圧油路4102およびRレンジ圧油路4104の油圧が排出される。マニュアルバルブ4100のスプールがDポジションにある場合、ライン圧油路4010とDレンジ圧油路4102とが連通させられ、Dレンジ圧油路4102に油圧が供給される。このとき、Rレンジ圧油路4104とドレンポート4105とが連通させられ、Rレンジ圧油路4104のRレンジ圧がドレンポート4105から排出される。
マニュアルバルブ4100のスプールがRポジションにある場合、ライン圧油路4010とRレンジ圧油路4104とが連通させられ、Rレンジ圧油路4104に油圧が供給される。このとき、Dレンジ圧油路4102とドレンポート4105とが連通させられ、Dレンジ圧油路4102のDレンジ圧がドレンポート4105から排出される。
マニュアルバルブ4100のスプールがNポジションにある場合、Dレンジ圧油路4102およびRレンジ圧油路4104の両方と、ドレンポート4105とが連通させられ、Dレンジ圧油路4102のDレンジ圧およびRレンジ圧油路4104のRレンジ圧がドレンポート4105から排出される。
Dレンジ圧油路4102に供給された油圧は、最終的には、C1クラッチ3301、C2クラッチ3302およびC3クラッチ3303に供給される。Rレンジ圧油路4104に供給された油圧は、最終的には、B2ブレーキ3312に供給される。
ソレノイドモジュレータバルブ4200は、ライン圧を元圧とし、SLT4300に供給する油圧(ソレノイドモジュレータ圧)を一定の圧力に調圧する。
SL(1)4210は、C1クラッチ3301に供給される油圧を調圧する。SL(2)4220は、C2クラッチ3302に供給される油圧を調圧する。SL(3)4230は、C3クラッチ3303に供給される油圧を調圧する。SL(4)4240は、C4クラッチ3304に供給される油圧を調圧する。SL(5)4250は、B1ブレーキ3311に供給される油圧を調圧する。
SLT4300は、アクセル開度センサ8010により検出されたアクセル開度に基づいたECU8000からの制御信号に応じて、ソレノイドモジュレータ圧を調圧し、スロットル圧を生成する。スロットル圧は、SLT油路4302を介して、プライマリレギュレータバルブ4006に供給される。スロットル圧は、プライマリレギュレータバルブ4006のパイロット圧として利用される。
SL(1)4210、SL(2)4220、SL(3)4230、SL(4)4240、SL(5)4250およびSLT4300は、ECU8000から送信される制御信号により制御される。
B2コントロールバルブ4500は、Dレンジ圧油路4102およびRレンジ圧油路4104のいずれか一方からの油圧を選択的に、B2ブレーキ3312に供給する。B2コントロールバルブ4500に、Dレンジ圧油路4102およびRレンジ圧油路4104が接続されている。B2コントロールバルブ4500は、SLUソレノイドバルブ(図示せず)から供給された油圧とスプリングの付勢力とにより制御される。
SLUソレノイドバルブがオンの場合、B2コントロールバルブ4500は、図4において左側の状態となる。この場合、B2ブレーキ3312には、SLUソレノイドバルブから供給された油圧をパイロット圧として、Dレンジ圧を調圧した油圧が供給される。
SLUソレノイドバルブがオフの場合、B2コントロールバルブ4500は、図4において右側の状態となる。この場合、B2ブレーキ3312には、Rレンジ圧が供給される。
図5を参照して、本実施の形態に係る制御装置のシステム構成について説明する。なお、以下に説明する各構成の機能は、ハードウエアにより実現するようにしてもよく、ソフトウエアにより実現するようにしてもよい。
図5に示すように、制御装置は、パワートレーンドライバモデル(PDRM: Power train Driver Model)9000と、ECT(Electronic controlled Transmission)トルク制御システム9010と、VDIM(Vehicle Dynamics Integrated Management)システム9020と、制振制御システム9030と、パワートレーンマネージャ(PTM: Power Train Manager)9100と、エンジン制御システム9200とを備える。
パワートレーンドライバモデル9000は、ドライバの操作に基づいて、エンジン1000に対するドライバの要求エンジントルク(エンジン1000の出力トルクの要求値)を設定するために用いられるモデル(関数)である。なお、要求エンジントルクは、目標エンジントルクともいえる。
エンジントルクにオートマチックトランスミッション2000の現在のギヤ比およびデファレンシャルギヤ6000のギヤ比を乗じ、後輪7000の半径で除算することにより、エンジントルクは駆動力に変換される。したがって、要求エンジントルクは車両の駆動力に関する要求値である。
本実施の形態においては、実験およびシミュレーションの結果などに基づいて予め定められたエンジントルクマップに従って、アクセル開度ならびに車速などから要求エンジントルクが設定される。
より具体的には、エンジン1000に対する静的な要求エンジントルクがアクセル開度ならびに車速などから設定される。静的な要求エンジントルクとは、エンジン1000の出力トルクが安定した状態における要求エンジントルクを意味する。静的な要求エンジントルクは、図6に示すように、スロットルバルブ8016などの機器の応答性、制御時の遅れなど、時間的な影響を考慮せずに定められる。
図5に戻って、ECTトルク制御システム9010は、オートマチックトランスミッション2000の変速時にエンジン1000に対して要求する静的な要求エンジントルクを設定する。ECTトルク制御システム9010が設定する静的な要求エンジントルクは、たとえば、変速ショックを低減するためのトルクダウンもしくはトルクアップを実現し得るように設定される。
図7に示すように、アップシフトする際、トルク相中において、エンジン1000に対するドライバの要求エンジントルクよりもエンジントルクが大きくなるようにトルクアップが行なわれ、イナーシャ相中において、エンジン1000に対するドライバの要求エンジントルクよりもエンジントルクが小さくなるようにトルクダウンが行なわれる。
図5に戻って、VDIMシステム9020は、車両の挙動を安定させるためにエンジン1000に対して要求する動的な要求エンジントルクを設定する。動的な要求エンジントルクとは、エンジン1000の出力トルクが変化し得る過渡状態における要求エンジントルクを意味する。動的な要求エンジントルクは、電子スロットルバルブ8016などの機器の応答性、制御時の遅れなどの時間的な影響を考慮して定められる。
VDIMシステム9020は、VSC(Vehicle Stability Control)、TRC(TRaction Control)、ABS(Anti lock Brake System)、EPS(Electric Power Steering)などを統合するシステムであって、アクセル、ステアリング、ブレーキの操作量によるドライバの走行イメージと、各種センサ情報による車両挙動との差を算出し、その差を縮めるように車両の駆動力、ブレーキ油圧などを制御する。
VSCは、前後輪が横滑りしそうな状態をセンサが検出した場合において、各輪のブレーキ油圧および車両の動的な要求エンジントルクなどの最適値を自動的に設定し、車両の安定性を確保する制御である。
TRCは、滑りやすい路面での発進時および加速時に、駆動輪の空転をセンサが感知すると、各輪のブレーキ油圧および車両の動的な要求エンジントルクなどの最適値を自動的に設定し、最適な駆動力を確保する制御である。
ABSは、ブレーキ油圧の最適値を自動的に設定し、車輪のロックを防止する制御システムである。EPSは、電動モータの力によってステアリングホイールの操舵をアシストする制御システムである。
制振制御システム9030は、車両の実際の駆動力などから、車両モデルを用いて算出される車両のピッチングおよびバウンシングを抑制するための動的な要求エンジントルクを設定する。車両のピッチングおよびバウンシングを抑制するためのエンジントルクを設定する方法については、従来の技術を利用すればよいため、ここではその詳細な説明は繰り返さない。
パワートレーンマネージャ9100は、パワートレーンドライバモデル9000、ECTトルク制御システム9010から入力される静的な要求エンジントルクおよびVDIMシステム9020、制振制御システム9030から入力される動的な要求エンジントルクに基づいて、最終的にエンジン1000の制御に用いられる動的な要求エンジントルクを決定する。
パワートレーンマネージャ9100により決定された動的な要求エンジントルクは、エンジン制御システム9200に入力される。
エンジン制御システム9200は、パワートレーンマネージャ9100から入力された動的な要求エンジントルクを実現するように、電子スロットルバルブ8016、点火時期、EGR(Exhaust Gas Recirculation)バルブなど、エンジン1000の出力トルクを制御するためにエンジン1000に設けられた機器を制御する。
すなわち、エンジン制御システム9200は、エンジン1000をパワートレーンマネージャ9100により決定された動的な要求エンジントルクに応じて制御する。エンジン制御システム9200は、エンジントルクがパワートレーンマネージャ9100により決定された動的な要求エンジントルクになるように制御する。
より具体的には、エンジン制御システム9200は、エンジン1000の過渡特性を実現するために、すなわち動的な要求エンジントルクを実現するために、図8に示すように、動的な要求エンジントルクおよび静的な要求エンジントルクの対応関係を規定したエンジンモデルC(s)を用いて、パワートレーンマネージャ9100により決定された動的な要求エンジントルクを静的な要求エンジントルクに変換する。エンジン制御システム9200は、動的な要求エンジントルクから変換された静的な要求エンジントルクに応じて、エンジン1000を制御する。
なお、図9に示すように、エンジンモデルC(s)を用いて電子スロットルバルブ8016などの機器の制御時における遅れを動的な要求エンジントルクから除き、電子スロットルバルブ8016などの機器の作動量の限界値に応じて定まる制限値で動的な要求エンジントルクを制限することにより、動的な要求エンジントルクを静的な要求エンジントルクに変換するようにしてもよい。
エンジンモデルC(s)は、たとえば関数として定められる。また、エンジンモデルC(s)は、エンジン1000の開発段階においてシミュレーションおよび実験などの結果に基づいて定められる。エンジンモデルC(s)を定める方法はこれらに限らない。
図5に戻って、エンジン1000の制御に用いられる動的な要求エンジントルクは、パワートレーンマネージャ9100において、パワートレーンドライバモデル9000、ECTトルク制御システム9010から入力される静的な要求エンジントルクおよびVDIMシステム9020、制振制御システム9030から入力される動的な要求エンジントルクを調停することにより決定される。
静的な要求エンジントルクならびに動的な要求エンジントルクを調停するために、パワートレーンマネージャ9100は、第1調停部9102、変換部9104および第2調停部9106を含む。
パワートレーンマネージャ9100の第1調停部9102は、パワートレーンドライバモデル9000およびECTトルク制御システム9010において定められる静的な要求エンジントルクを集約する。さらに、第1調停部9102は、パワートレーンドライバモデル9000およびECTトルク制御システム9010において定められる静的な要求エンジントルクの中からいずれか一つの要求エンジントルクを決定(選択)するように、パワートレーンドライバモデル9000およびECTトルク制御システム9010において定められる静的な要求エンジントルクを調停する。
たとえば、車両の運転状態に応じて、最大の、もしくは最小の静的な要求エンジントルクが決定される。また、予め定められた条件が満たされた場合には、パワートレーンドライバモデル9000およびECTトルク制御システム9010のうちの特定のシステムから要求される静的な要求エンジントルクが決定される。なお、静的な要求エンジントルクを調停する方法はこれらに限らない。
第1調停部9102により決定された静的な要求エンジントルクは、パワートレーンマネージャ9100の変換部9104により、動的な要求エンジントルクに変換される。これにより、静的な要求エンジントルクを定めるシステムと、動的な要求エンジントルクを定めるシステムとが混在する制御装置において、全ての要求エンジントルクを動的な要求値として取扱うことができる。そのため、静的な要求エンジントルクであっても、動的な要求エンジントルクと比較することにより、動的な要求エンジントルクおよび静的な要求エンジントルクの両方を考慮した要求エンジントルクを得ることができる。その結果、より好適な要求エンジントルクを用いて、エンジン1000の制御精度を向上することができる。
図10に示すように、エンジン制御システム9200において動的な要求エンジントルクを静的な要求エンジントルクに変換するために用いられるエンジンモデルC(s)を逆に用いて、第1調停部9102により決定された静的な要求エンジントルクが動的な要求エンジントルクに変換される。すなわちエンジンモデルC(s)の逆モデルC(s)-1を用いて、第1調停部9102により決定された静的な要求エンジントルクが動的な要求エンジントルクに変換される。
これにより、動的な要求エンジントルクと静的な要求エンジントルクとを、同じ対応関係に基づいて、双方向に変換することができる。そのため、一旦変換部9104において変換された要求エンジントルクが、後述する第2の調停部9106における調停の結果、エンジン1000の制御に用いられる要求エンジントルクとして決定された場合には、エンジン制御システム9200において、元の要求エンジントルクに精度よく戻すことができる。そのため、エンジン1000の制御精度をより向上することができる。
なお、図11に示すように、1次遅れの関数で表現されたエンジンモデルC(s)を用いてスロットルバルブ8016などの機器の制御時(作動時)における遅れを静的な要求エンジントルクに加えることにより、静的な要求エンジントルクが動的な要求エンジントルクに変換するようにしてもよい。図10に示すエンジンモデルの時定数は、エンジン回転数NEおよびエンジントルクにより変化する。
また、図12に示すように、2次遅れの関数で表現されたエンジンモデルC(s)を用いるようにしてもよい。これらのエンジンモデルは、ECU8000に実装される際にはZ変換される。
さらに、図13に示すように、スロットルバルブ8016などの機器の応答性に応じて定まる制限値で静的な要求エンジントルクを制限することにより、静的な要求エンジントルクを動的な要求エンジントルクに変換するようにしてもよい。制限値は、たとえば実験およびシミュレーションなどにより予め定められる。
本実施の形態において、静的な要求エンジントルクを動的な要求エンジントルクに変換する変換部9104の数は、一つである。すなわち、静的な要求エンジントルクが一つだけ、動的な要求エンジントルクに変換される。これにより、変換される要求エンジントルクの数を削減することができる。そのため、変換部9104における処理の負荷を増大させずに、静的な要求エンジントルクから動的な要求エンジントルクへの変換をきめ細かく行なうことができる。そのため、最終的に得られる要求値の精度を向上することができる。
パワートレーンマネージャ9100の第2調停部9106は、変換部9104において静的な要求エンジントルクから変換された動的なエンジントルク、VDIMシステム9020により定められる動的な要求エンジントルクおよび制振制御システム9030により定められる動的な要求エンジントルクを集約する。さらに、第2調停部9106は、変換部9104、VDIMシステム9020および制振制御システム9030から入力される複数の動的な要求エンジントルクの中から、エンジン1000の制御に用いる動的な要求エンジントルクを決定するように、複数の動的な要求エンジントルクを調停する。
たとえば、車両の運転状態に応じて、最大の、もしくは最小の動的な要求エンジントルクがエンジン1000の制御に用いる動的な要求エンジントルクとして決定される。また、予め定められた条件が満たされた場合には、変換部9104、VDIMシステム9020および制振制御システム9030のうちの特定のシステムからの動的な要求エンジントルクがエンジン1000の制御に用いる動的な要求エンジントルクとして決定される。なお、動的な要求エンジントルクを調停する方法はこれらに限らない。
第2調停部9106において、複数の制御システムにおいて定められる動的な要求エンジンを調停することによって、車両の挙動をより多方面において制御することができる
第2調停部9106により決定された要求エンジントルクは、エンジン制御システム9200に入力される。すなわち、エンジン制御システム9200を介して、要求エンジントルクがエンジン1000に対して要求される。
パワートレーンマネージャ9100、パワートレーンドライバモデル9000、ECTトルク制御システム9010、VDIMシステム9020、制振制御システム9030およびエンジン制御システム9200は、複数のECUあるいはコンピュータに分散して実装される。
たとえば、パワートレーンマネージャ9100、パワートレーンドライバモデル9000は、共通のECUに実装され、ECTトルク制御システム9010、VDIMシステム9020、制振制御システム9030およびエンジン制御システム9200は、それぞれ別々のECUに実装される。
なお、パワートレーンマネージャ9100と、パワートレーンドライバモデル9000とを、それぞれ別々のECUに実装するようにしてもよい。その他、任意の組合せで、ECUを統合するようにしてもよい。
以上のように、本実施の形態に係る制御装置によれば、パワートレーンドライバモデルおよびECTトルク制御システムにおいて静的な要求エンジントルクが定められる。VDIMシステムおよび制振制御システムにおいて動的な要求エンジントルクが定められる。パワートレーンドライバモデルおよびECTトルク制御システムにおいて定められる静的な要求エンジントルクは、パワートレーンマネージャの第1調停部に集約される。第1調停部は、パワートレーンドライバモデルおよびECTトルク制御システムにおいて定められる静的な要求エンジントルクの中からいずれか一つの要求エンジントルクを決定するように、パワートレーンドライバモデルおよびECTトルク制御システムにおいて定められる静的な要求エンジントルクを調停する。第1調停部により決定された要求エンジントルクは、動的な要求エンジントルクに変換される。これにより、特性が異なる複数の要求エンジントルクを動的な要求エンジントルクに一元化することができる。静的な要求エンジントルクから変換された動的な要求エンジントルクは、VDIMシステムおよび制振制御システムにより定められる動的な要求エンジントルクとともに、パワートレーンマネージャの第2調停部に集約される。第2調停部は、変換部により静的な要求エンジントルクから変換される動的な要求エンジントルク、VDIMシステムにより定められる動的な要求エンジントルク、および制振制御システムにより定められる動的な要求エンジントルクの中からエンジンの制御に用いる動的な要求エンジントルクを決定する。すなわち、変換部により静的な要求エンジントルクから変換される動的な要求エンジントルク、VDIMシステムにより定められる動的な要求エンジントルク、および制振制御システムにより定められる動的な要求エンジントルクが調停される。これにより、動的な要求エンジントルクおよび静的な要求エンジントルクの両方を考慮することによって、より好適な要求エンジントルクを得ることができる。エンジン制御システムは、エンジンを、第2調停部により決定された要求エンジントルクに応じて制御する。そのため、エンジンの制御精度を向上することができる。
なお、動的な要求エンジントルクを静的な要求エンジントルクに変換することによって、全ての要求エンジントルクを静的な要求エンジントルクに統一してから、静的な要求エンジントルクを調停するようにしてもよい。
また、要求エンジントルクの代わりに、車両に対する要求駆動力を用いるようにしてもよい。この場合、エンジン制御システム9200は、車両の駆動力が第2調停部9106により決定された要求駆動力になるようにエンジン1000を制御するようにしてもよい。すなわち、要求駆動力に後輪7000の半径を乗じ、オートマチックトランスミッション2000の現在のギヤ比およびデファレンシャルギヤ6000のギヤ比で除算することにより要求駆動力から変換された要求エンジントルクを実現するようにエンジン1000を制御するようにしてもよい。
さらに、要求エンジントルクの代わりに、車両に対する要求加速度を用いるようにしてもよい。この場合、エンジン制御システム9200は、車両の加速度が第2調停部9106により決定された要求加速度になるようにエンジン1000を制御するようにしてもよい。すなわち、要求加速度に車重を乗じて算出される要求駆動力を実現するようにエンジン1000を制御するようにしてもよい。
さらに、VDIMシステム9020および制振制御システム9030に加えて、ドライバーズサポートシステムにより動的な要求エンジントルクを定めるようにしてもよい。
ドライバーズサポートシステムは、クルーズコントロールシステム、パーキングアシストシステムおよびプリクラッシュセーフティシステムなどにより、車両の挙動に応じて動的な要求エンジントルクを自動的に設定するシステムである。
クルーズコントロールシステムは、ドライバにより設定された車速を維持するシステムである。パーキングアシストシステムは、運転者が設定した位置への駐車を全自動もしくは一部自動で行なうシステムである。たとえば、運転者が設定した位置へ駐車するためのステアリング操作ならびに車速制御が自動で行なわれる。プリクラッシュセーフティシステムは、車両の衝突を防止するシステムである。たとえば、車両が前方を走行する車両に接近すると、減速するように車速が制御される。
ドライバーズサポートシステムは、これらの制御を行なうために必要な要求エンジントルクを、開発者により予め作成されたマップなどに基づいて自動的に設定する。
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。
車両のパワートレーンを示す概略構成図である。 オートマチックトランスミッションのプラネタリギヤユニットを示すスケルトン図である。 オートマチックトランスミッションの作動表を示す図である。 オートマチックトランスミッションの油圧回路を示す図である。 本実施の形態に係る制御装置のシステム構成を示す図である。 静的な要求エンジントルクを示す図である。 アップシフト中における静的な要求エンジントルクを示す図である。 動的な要求エンジントルクを静的な要求エンジントルクに変換するエンジンモデルC(s)を示す図(その1)である。 動的な要求エンジントルクを静的な要求エンジントルクに変換するエンジンモデルC(s)を示す図(その2)である。 静的な要求エンジントルクを動的な要求エンジントルクに変換する逆モデルC(s)-1を示す図である。 1次遅れの関数で表現されたエンジンモデルを示す図である。 2次遅れの関数で表現されたエンジンモデルを示す図である。 機器の応答性に応じて定まる限界値で静的な要求エンジントルクを制限することにより得られる動的な要求エンジントルクを示す図である。
符号の説明
1000 エンジン、1004 補機、2000 オートマチックトランスミッション、2100 トルクコンバータ、5000 プロペラシャフト、6000 デファレンシャルギヤ、7000 後輪、8000 ECU、8002 ROM、8004 シフトレバー、8006 ポジションスイッチ、8008 アクセルペダル、8010 アクセル開度センサ、8012 エアフローメータ、8016 電子スロットルバルブ、8018 スロットル開度センサ、8020 エンジン回転数センサ、8022 入力軸回転数センサ、8024 出力軸回転数センサ、8026 油温センサ、8028 水温センサ、9000 パワートレーンドライバモデル、9010 ECTトルク制御システム、9020 VDIMシステム、9030 制振制御システム、9100 パワートレーンマネージャ、9102 第1調停部、9104 変換部、9106 第2調停部、9200 エンジン制御システム。

Claims (8)

  1. 車両に搭載された駆動源の制御装置であって、
    前記車両の駆動力に関する動的な要求値および静的な要求値のうちの一方の要求値を定める複数の第1の要求部と、
    前記複数の第1の要求部において定められる要求値を集約し、前記複数の第1の要求部により定められる要求値の中からいずれか一つの要求値を決定するように前記複数の第1の要求部により定められる要求値を調停する第1の調停部と、
    前記第1の調停部により決定された要求値から、前記動的な要求値および前記静的な要求値のうちの他方の要求値を導出することにより、前記第1の調停部により決定された要求値を前記他方の要求値に変換する変換部と、
    前記動的な要求値および前記静的な要求値のうちの前記他方の要求値を定める第2の要求部と、
    前記変換部により変換される要求値および前記第2の要求部により定められる要求値を集約し、前記変換部により変換される要求値および前記第2の要求部により定められる要求値の中から前記駆動源の制御に用いる要求値を決定するように、前記変換部により変換される要求値および前記第2の要求部により定められる要求値を調停する第2の調停部と、
    前記駆動源を前記第2の調停部により決定された要求値に応じて制御する制御部とを備える、駆動源の制御装置。
  2. 前記変換部の数は、一つである、請求項1に記載の駆動源の制御装置。
  3. 前記制御部は、前記第2の調停部により決定された要求値を、前記動的な要求値および前記静的な要求値の対応関係を規定したモデルを用いて前記動的な要求値および前記静的な要求値のうちの前記一方の要求値に変換し、前記駆動源を前記一方の要求値に変換された要求値に応じて制御し、
    前記変換部は、前記モデルを逆に用いて、前記第1の調停部により決定された要求値を、前記動的な要求値および前記静的な要求値のうちの前記他方の要求値に変換する、請求項1または2に記載の駆動源の制御装置。
  4. 前記第2の要求部は、複数設けられ、
    前記第2の調停部は、前記変換部により変換される要求値および前記複数の第2の要求部により定められる要求値を集約し、前記変換部により変換される要求値および前記複数の第2の要求部により定められる要求値の中から前記駆動源の制御に用いる要求値を決定するように、前記変換部により変換される要求値および前記複数の第2の要求部により定められる要求値を調停する、請求項1〜3のいずれかに記載の駆動源の制御装置。
  5. 前記動的な要求値および前記静的な要求値のうちの前記一方の要求値は静的な要求値であり、
    前記動的な要求値および前記静的な要求値のうちの前記他方の要求値は動的な要求値である、請求項1〜4のいずれかに記載の駆動源の制御装置。
  6. 前記要求値は、前記駆動源の出力トルクであり、
    前記制御部は、前記駆動源の出力トルクが前記前記第2の調停部によって決定された出力トルクになるように制御する、請求項1〜5のいずれかに記載の駆動源の制御装置。
  7. 前記要求値は、前記車両の駆動力であり、
    前記制御部は、前記車両の駆動力が前記前記第2の調停部によって決定された駆動力になるように前記駆動源を制御する、請求項1〜5のいずれかに記載の駆動源の制御装置。
  8. 前記要求値は、前記車両の加速度であり、
    前記制御部は、前記車両の加速度が前記前記第2の調停部によって決定された加速度になるように前記駆動源を制御する、請求項1〜5のいずれかに記載の駆動源の制御装置。
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