JP4725337B2

JP4725337B2 - 車両の駆動力制御装置

Info

Publication number: JP4725337B2
Application number: JP2006021021A
Authority: JP
Inventors: 裕之小川
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2006-01-30
Filing date: 2006-01-30
Publication date: 2011-07-13
Anticipated expiration: 2026-01-30
Also published as: JP2007198357A

Description

本発明は、有段式の自動変速機を搭載した車両の制御装置に関し、特に、駆動力要求型制御において、変速中に運転者がアクセルペダルを踏んだ場合のショックを回避する制御装置に関する。

車両に搭載されるエンジンと自動変速機（トルクコンバータと変速機構（たとえば歯車式変速機構））とを有するパワートレーンにおいて、変速中は変速機構の摩擦係合要素が滑り状態となっているため、一時的にエンジンの駆動力が駆動輪に伝達されない状態になる。このような動力が伝達されない状態は、運転者には明確に認識できない。加速意思を有する運転者がアクセルペダルを踏込んでも、そのアクセルペダルを踏み込んだタイミングが変速中であると、エンジンの駆動力が駆動輪まで伝達されない。このため、運転者は加速意思が反映されないと（たとえば、アクセルペダルの遊び（遊隙）であると）感じて、さらにアクセルペダルを踏込む。このようにアクセルペダルの開度が変速中に変更されると、良好な変速特性が実現できない。

特開２００３−３４３３０２号公報は、変速中に運転者によってアクセルペダル開度が変更されたとしても、安定したスロットル制御を達成可能なエンジンおよび自動変速機の制御装置を開示する。この制御装置は、自動変速機の変速状態を検知する変速状態検知手段と、変速開始時に検知されたスロットル開度を記憶する記憶手段とを設け、制御手段は、変速中であることが検知され、かつ、検知されたアクセルペダル開度が記憶手段に記憶された変速開始時スロットル開度よりも大きいときは、電子制御スロットルを変速開始時スロットル開度とするようにエンジンを制御する。

この制御装置によると、変速中に運転者がアクセルペダルを踏み増したとしても、変速開始時のスロットル開度が維持される。このため、変速終了時の大きなショックを回避して、変速終了後に徐々にアクセルペダル開度に対応したスロットル開度とするため、安定したエンジントルク制御を達成することが可能となり、変速ショックや変速の間延びを防止することができる。
特開２００３−３４３３０２号公報

ところで、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。このような駆動力制御においては、運転者により操作されるアクセルペダルの開度等に基づいて目標駆動力が算出され、エンジンのスロットル開度等が制御される。

しかしながら、上述した特許文献１においては、アクセルペダルの踏み増しがあったとしても、スロットル開度をアクセルペダル開度に依存しないで、変速開始時のスロットル開度に固定するので、駆動力制御において、変速終了時に駆動力段差が発生する可能性がある。特に、加速意思を有する運転者が変速中にアクセルペダルを踏んだが、摩擦係合要素が係合状態でないため駆動力が駆動輪まで伝達されないことにより加速意思が反映され
なくて、さらにアクセルペダルを踏込んだ場合においても、スロットル開度を変速開始時にスロットル開度に維持すると、さらに変速終了時の駆動力段差が大きく発生する可能性がある。これに対して、特許文献１は、変速が終了したと判断されると、変速中にスロットル開度を固定した結果、変速終了後に運転者の要求駆動力と乖離が発生した場合には、一気にスロットル開度を復帰するのではなく、たとえば一時遅れフィルタ等を介して徐々に復帰させることが開示されているに過ぎない（特許文献１の第００２８段落）。

本発明の目的は、変速中に車両の動力源の出力量を操作する部材が運転者により操作された場合であっても、変速終了時に駆動力段差を発生させない、車両の駆動力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駆動力制御装置は、動力源と自動変速機とを含む車両の駆動力を制御する。この制御装置は、運転者により操作される部材の操作量に少なくとも基づいて、車両が発生する目標駆動力を設定するための設定手段と、目標駆動力に基づいて車両の動力源を少なくとも制御するための制御手段と、自動変速機が変速中であることを検知するための検知手段と、車両に実際に発生している実駆動力を算出するための算出手段とを含む。この設定手段は、自動変速機が変速中であることが検知されると、実駆動力を目標駆動力として設定するための手段を含む。

第１の発明によると、このような駆動力制御が実行される場合において、たとえば、加速意思を有した運転者がマニュアルモードでダウンシフト変速指令を出力することにより変速が開始される。さらに、変速中に、この運転者が操作部材であるアクセルペダルを踏み込んで加速意思を実現しようとする。しかしながら、変速中は自動変速機の摩擦係合要素が完全に係合しているわけではないので、動力源から駆動輪に駆動力が伝達されない。一方、変速が終了した時に、摩擦係合要素が完全に係合して動力源から駆動輪に駆動力が伝達される。この変速終了時を含めて変速中の目標駆動力に実駆動力を設定する。このようにすると、変速終了時において駆動力が完全に伝達されるようになった瞬間に、大きいアクセル開度に対応する大きな駆動力を発生することを回避することができる。その結果、変速中に出力を増加させる操作がなされた場合でも、変速終了時の駆動力段差が発生することを防止することができる。

第２の発明に係る車両の駆動力制御装置においては、第１の発明の構成に加えて、算出手段は、自動変速機の変速の進行度合いに基づいて、実駆動力を算出するための手段を含む。

第２の発明によると、自動変速機の変速が進行すると（特にイナーシャフェーズ）、動力源からの駆動力が伝達され始める。この変速の進行度合いを、たとえばトルクコンバータのタービン回転数の変化で算出して、この進行度合いに基づいて変速中の実駆動力を算出できる。

第３の発明に係る車両の駆動力制御装置においては、第１の発明の構成に加えて、自動変速機はトルクコンバータを含み、算出手段は、トルクコンバータからの出力トルクであるタービントルクに基づいて、実駆動力を算出するための手段を含む。

第３の発明によると、自動変速機の変速が進行すると（特にイナーシャフェーズ）、動力源からの駆動力が伝達され始める。この変速中の実駆動力を、トルクコンバータのタービントルクを算出して、このタービントルクに基づいて変速中の実駆動力を算出できる。

第４の発明に係る車両の駆動力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、設定手段は、実駆動力を目標駆動力として設定している場合に、変速中であることが検知されなくなると、部材の操作量に基づき、目標駆動力を徐々に変化させて設定するための手段を含む。

第４の発明によると、変速終了後においては、部材の操作量に基づき、目標駆動力を徐々に変化させた目標駆動力が設定される。このため、従来のように遅れ時間が発生することなく、アクセルペダル開度に対応して駆動力が発生する。これにより、運転者の加速意思に沿った駆動力を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。

図１に、本発明の実施の形態に係る駆動力制御装置であるＥＣＵを含む車両のパワートレーンについて説明する。

図１に示すように、この車両には、エンジン１００と、トルクコンバータ２００と、歯車式変速機構３００と、これらを制御するＥＣＵ（Electronic Control Unit）４００と、ＥＣＵ４００に変速指令信号を出力するマニュアルモード付き変速操作部５００と、ＥＣＵ４００にアクセルペダルの開度を表わす信号を入力するアクセルペダル開度センサ６００とを含む。

なお、以下の説明においては、図１に示すようにエンジン１００、トルクコンバータ２００、歯車式変速機構３００を有するパワートレーンについて適用される変速制御について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。エンジン１００、トルクコンバータ２００、歯車式変速機構３００から構成されるパワートレーンの代わりにモータやモータジェネレータなどを含んで構成されるパワートレーンであってもよい。この場合、要求駆動力は、エンジンに加えてモータまたはモータジェネレータによりアシストされて発生する駆動力であったり、エンジンを停止させてモータまたはモータジェネレータにより発生する駆動力であったりする。

ＥＣＵ４００は、エンジン１００に対して、スロットル開度指令信号などの制御信号を出力し、エンジン回転数信号などの検知信号を受信する。またＥＣＵ４００は、トルクコンバータ２００のロックアップクラッチに係合または開放（スリップを含む）を指令する制御信号を出力する。また、ＥＣＵ４００は、歯車式変速機構３００に対して、摩擦係合要素を係合させたり解放させたりするための油圧指令信号である制御信号を出力したり、歯車式変速機構３００からタービン回転数ＮＴや出力軸回転数ＮＯＵＴなどの検知信号が入力されたりする。

マニュアルモード付き変速操作部５００は、運転者により操作される自動変速機の変速ポジションもしくはマニュアルモード時における変速ギヤ段のアップシフト指令またはダウンシフト指令が入力される。たとえば、変速ポジションとしては、Ｐ（パーキング）、Ｒ（後進走行）、Ｎ（ニュートラル）およびＤ（前進走行）がある。

Ｄポジションにおいては、車速とスロットル開度とから予め定められた変速線図（アップシフト変速線およびダウンシフト変速線）を横切ると、現在の変速ギヤ段から、アップシフトされて変速ギヤ段が１段高速側の変速ギヤ段に上がったり、ダウンシフトされて変速ギヤ段が１段低速側の変速ギヤ段に下がったりする。

さらに、マニュアルモードポジション（Ｍポジション）を有しており、Ｍポジションにおいては、−側にシフトレバーを倒すと１段分ダウンシフト変速するような変速指令信号が、＋側にシフトレバーを倒すと１段分アップシフト変速するような変速指令信号が、ＥＣＵ４００に入力される。

アクセルペダル開度センサ６００は、運転者により操作されるアクセルペダルの開度を検知するものである。検知されたアクセルペダル開度はＥＣＵ４００に入力される。

本実施の形態に係る駆動力制御装置であるＥＣＵ４００は、マニュアルモード時にダウンシフト指令信号が入力されて、変速中に、運転者が加速意思をもってアクセルペダルを予め定められた開度以上に踏み込んだ場合であっても、変速終了時に駆動力段差を発生させないように、エンジン１００の駆動力を制御する。以下、このような制御についてフローチャートを用いて詳しく説明する。

図２を参照して、本実施の形態に係る制御装置であるＥＣＵ４００で実行されるプログラムの制御構造について説明する。

ステップ（以下、ステップをＳと略す。）１００にて、ＥＣＵ４００は、アクセルオフでのマニュアルダウンシフト中であるか否かを判断する。この判断は、ＥＣＵ４００にマニュアルモード付き変速操作部５００から入力された変速指令信号、アクセルペダル開度センサ６００から入力されたアクセルペダル開度、ＥＣＵ４００から歯車式変速機構３００へ出力された変速制御信号等に基づいて行なわれる。アクセルオフでのマニュアルダウンシフト中であると（Ｓ１００にてＹＥＳ）、処理はＳ２００へ移される。もしそうでないと（Ｓ１００にてＮＯ）、この処理は終了する。

Ｓ２００にて、ＥＣＵ４００は、アクセルペダルの開度を検知する。このとき、ＥＣＵ４００は、アクセルペダル開度センサ６００から入力された信号に基づいてアクセルペダルの開度を検知する。

Ｓ３００にて、ＥＣＵ４００は、アクセルペダルの開度がしきい値以上であるか否かを判断する。このしきい値は、定数であったりマップ等により定められたりする値であって、少なくとも変速終了時に駆動力段差を発生させる可能性がある値に設定される。アクセルペダルの開度がしきい値以上であると（Ｓ３００にてＹＥＳ）、処理はＳ４００へ移される。もしそうでないと（Ｓ３００にてＮＯ）、この処理は終了する。

Ｓ４００にて、ＥＣＵ４００は、現在発生しているタービントルクＴＴを算出する。このタービントルクＴＴは、エンジン回転数ＮＥ等をパラメータとしたマップからエンジントルクＴＥを算出して、このエンジントルクＴＥにトルクコンバータ２００の特性を考慮して（トルク比を乗算して）算出される。ただし、このような算出方法は一例であって、他の方法でタービントルクＴＴを算出するようにしてもよい。

Ｓ５００にて、ＥＣＵ４００は、変速進行度αを算出する。この変速進行度αは、ＮＴをタービン回転数およびＮＯＧＥＡＲを変速後の同期回転数として、たとえば、α＝（ＮＴ−ＮＯＧＥＡＲ）／（変速開始時のＮＴ−ＮＯＧＥＡＲ）により算出される。なお、変速中のトルク相終了後のイナーシャ相開始後においてタービン回転数ＮＴが変化して（変速開始時のＮＴから徐々に現在のＮＴまで上昇して来ている）、変速進行度αが１〜０の間の値として算出される。なお、イナーシャ相が進行するにつれて、ダウンシフトを想定しているため、現在のタービン回転数ＮＴが上昇するので、変速進行度αは１から０に向けて低下する。ただし、このような算出方法は一例であって、他の方法で変速進行度αを算出するようにしてもよい。

Ｓ６００にて、ＥＣＵ４００は、タービントルクＴＴと変速進行度αとに基づいて、現在発生駆動力Ｆ（ＮＯＷ）を推定する。たとえば、タービントルクＴＴに（１−変速進行度α）を乗算したり、さらにこのような演算結果や演算途中で補正することにより、現在発生駆動トルクを算出して、タイヤ半径で除算することにより駆動力Ｆ（ＮＯＷ）を推定する。ただし、このような算出方法は一例であって、他の方法で現在発生駆動力Ｆ（ＮＯＷ）を推定するようにしてもよい。

Ｓ７００にて、ＥＣＵ４００は、目標駆動力Ｆ（ＴＧＴ）を発生駆動力Ｆ（ＮＯＷ）に設定する。このようにすると、変速中は、目標駆動力Ｆ（ＴＧＴ）が、変速進行度αをパラメータとして推定された実際に発生している駆動力になり、変速終了後の目標駆動力Ｆ（ＴＧＴ）は、変速終了直前の発生駆動力Ｆ（ＮＯＷ）となる。

Ｓ８００にて、ＥＣＵ４００は、目標駆動力Ｆ（ＮＯＷ）に対応するエンジントルクが発生するように、エンジン１００の駆動力制御を、たとえばスロットル開度を制御することにより実行する。

以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係る制御装置であるＥＣＵ４００の動作について、図３を参照して説明する。なお、このプログラムは、予め定められたサイクルタイムで繰り返し実行される。

なお、図３（Ａ）にアクセルペダル開度の時間変化を、図３（Ｂ）に駆動力の時間変化を、それぞれ示す。なお、時刻Ｔ（１）でマニュアルダウンシフト変速が開始されて時刻Ｔ（４）でその変速が終了したと想定する。その変速中である時刻Ｔ（２）において運転者がアクセルペダルを踏み込んだが、加速しないので、時刻Ｔ（３）においてさらに運転者がアクセルペダルを踏み増ししたと想定する。この時刻Ｔ（３）における運転者の操作は、意思通りの駆動力が発生しないで車両が加速しないので、時刻Ｔ（２）から時刻Ｔ（３）で踏んだアクセルペダルの量はアクセルペダルの遊びに対応するものであると判断したこと等に原因があると考えられる。なお、意思通りの駆動力が発生しないのは、変速中においては、歯車式変速機構の摩擦係合要素が完全には係合状態でないために、エンジン１００の駆動力が駆動輪に伝達されないためである。

運転者が、アクセルペダルを踏まないで、（たとえば）車両を加速させようとして、図１に示すマニュアルモード付き変速操作部５００において、シフトレバーをＭポジション（マニュアルポジション）の−側に倒すと（Ｓ１００にてＹＥＳ）、ダウンシフト変速が開始される（これを時刻Ｔ（１）とする）。変速中である時刻Ｔ（２）において運転者が車両を加速させるためにアクセルペダルを踏んで、加速意思が実現できないので、さらに時刻Ｔ（３）においてさらにアクセルペダルを踏み増ししたところ、アクセルペダル開度がしきい値以上になった（Ｓ３００にてＹＥＳ）。

現在発生タービントルクＴＴが算出され（Ｓ４００）、変速進行度αが算出され（Ｓ５００）、現在発生タービントルクＴＴおよび変速進行度αに基づいて現在発生駆動力Ｆ（ＮＯＷ）が推定される（Ｓ６００）。目標駆動力Ｆ（ＴＧＴ）が現在発生駆動力Ｆ（ＮＯＷ）に設定される（Ｓ７００）。この目標駆動力Ｆ（ＴＧＴ）を実現するようにエンジン１００が制御される（Ｓ８００）。

図３（Ｂ）に、点線で従来技術による駆動力の時間変化を、実線で本発明による駆動力の時間変化を、それぞれ示す。従来技術においては、変速終了と同時に摩擦係合要素が完全に係合され、時刻Ｔ（３）で踏み増しされたアクセルペダル開度に対応する駆動力がエンジン１００から出力されている。このため、時刻Ｔ（４）において大きな駆動力が発生してしまい、運転者は意図する加速意思よりもはるかに大きい加速感を得るために図３（Ａ）の点線に示すように、時刻Ｔ（４）以降においてアクセルペダルを一定にしたり、戻したりする。

一方、本発明においては、変速中から、タービントルクＴＴおよび変速進行度αを用いた現在発生駆動力Ｆ（ＮＯＷ）を目標駆動力Ｆ（ＴＧＴ）としている。このため、変速終了時においても（時刻Ｔ（４））、その直前に発生していた発生駆動力Ｆ（ＮＯＷ）が目標駆動力Ｆ（ＴＧＴ）に設定される。そのため、過度の駆動力の発生を抑制でき、図３（Ｂ）の実線に示すようにアクセルペダル開度と相関関係が強い駆動力制御を実現できる。したがって、従来のように、加速意思以上に対応する駆動力が発生しないので、アクセルペダルを戻すというような操作を運転者は行なわない。

このようにして、図３（Ａ）の二点鎖線で示す運転者の加速意思に対して、運転者はアクセルペダル開度を時刻Ｔ（４）までは、図３（Ａ）の実線で示すように、変化させる。従来技術では、変速中に所望の加速感が得られないと踏み増ししたアクセルペダル開度に対応する大きな駆動力が変速完了後にエンジン１００から出力され、摩擦係合要素も完全に係合しているので、著しく大きな駆動力が発生して（図３（Ｂ）の点線）、運転者はアクセルペダルを戻す（図３（Ａ）のＴ（４）以降の点線）。本発明では、変速完了後の目標駆動力Ｆ（ＴＧＴ）は、直前の現在発生駆動力Ｆ（ＮＯＷ）としているので、摩擦係合要素が完全に係合された状態において所望の加速感が得られる。このため、一旦は変速中に所望の加速感が得られないと踏み増ししたアクセルペダルを戻すことはなく、運転者のアクセルペダル開度に対応する駆動力が発生する（図３（Ａ）のＴ（４）以降の実線と図３（Ｂ）のＴ（４）以降の実線）。このとき、大きなショックを発生させないように、目標駆動力Ｆ（ＴＧＴ）を徐々に変化するように制御することが好ましい。さらに好ましくは、このとき、大きなショックを発生させないで運転者の加速意思を実現するように、アクセルペダル開度に対応させて、目標駆動力Ｆ（ＴＧＴ）を徐々に変化するように制御することが好ましい。

以上のようにして、本実施の形態に係る駆動力制御装置であるＥＣＵによると、変速中にアクセルペダルが操作された場合であっても、摩擦係合要素が完全に係合する変速完了後において駆動力段差が発生することを回避できる。

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。

本実施の形態に係る車両の制御装置であるＥＣＵを含む制御ブロック図である。ＥＣＵで実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャートである。アクセルペダル開度および駆動力の時間変化を示すタイミングチャートである。

符号の説明

１００エンジン、２００トルクコンバータ、３００歯車式変速機構、４００ＥＣＵ、５００マニュアルモード付き変速操作部、６００アクセルペダル開度センサ。

Claims

動力源と自動変速機とを含む車両の駆動力制御装置であって、
運転者により操作される部材の操作量に少なくとも基づいて、前記車両が発生する目標駆動力を設定するための設定手段と、
前記目標駆動力に基づいて前記車両の動力源を少なくとも制御するための制御手段と、
前記自動変速機が変速中であることを検知するための検知手段と、
前記車両に実際に発生している実駆動力を算出するための算出手段とを含み、
前記設定手段は、前記自動変速機が変速中であることが検知されると、算出された前記実駆動力を前記目標駆動力として設定し、
前記設定手段は、前記自動変速機の変速終了時の前記目標駆動力を変速終了直前に算出された前記実駆動力に設定する、車両の駆動力制御装置。
前記算出手段は、前記自動変速機の変速の進行度合いに基づいて、前記実駆動力を算出するための手段を含む、請求項１に記載の車両の駆動力制御装置。
前記自動変速機はトルクコンバータを含み、
前記算出手段は、前記トルクコンバータからの出力トルクであるタービントルクに基づいて、前記実駆動力を算出するための手段を含む、請求項１に記載の車両の駆動力制御装置。
前記設定手段は、算出された前記実駆動力を前記目標駆動力として設定している場合に、変速終了時より後は、前記部材の操作量に基づき、前記目標駆動力を徐々に変化させて設定するための手段を含む、請求項１〜３のいずれかに記載の車両の駆動力制御装置。