JP4909016B2 - 車両の加速制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両のドライバに作用する加速度を制御する加速制御装置に関する。

車両の加速度を制御する装置として、アクセル開度と車速とに基づいて目標駆動力を算出し、その目標駆動力に基づいてエンジンの目標出力を算出し、その目標出力に見合ったエンジン回転数が得られるように車両の無段変速機の変速比を制御する一方で、目標駆動力を加速初期段階では相対的に大きく変化し、初期段階経過後は緩やかに変化するように修正し、修正後の目標駆動力に応じて目標出力も修正し、その修正された目標出力が達成されるようにエンジンのトルクを制御する車両制御装置が知られている（例えば特許文献１参照）。その他に、本発明に関連する先行技術文献として特許文献２及び３が存在する。
特開２００４−１７６１号公報 特開平１−３０５１４０号公報 特開平４−３２７０５９号公報

従来の制御装置は、アクセル開度に応じて加速度あるいは加々速度（加速度の時間変化）を定義することはできても、アクセル開度が一定の条件下における過渡的な加速度の変化を任意に定義することができない。アクセル開度が一定の場合、車両の走行状態は加速度が０の定常状態あるいは加速度が一定の状態で安定すべきところが、実際には過渡的に加速度が変化し、それに伴って乗員が加速感を感じることがある。例えば、ロードロードよりも大きなトルクがエンジンにて発生しているような場合にそのような加速度変化が生じる。過渡期における加速度変化の過程が異なればドライバが感じ取る加速感も異なる。しかしながら、上述したように従来の制御装置では過渡期の加速度の変化を定義できない。このため、ドライバが好ましいと感じる適切な加速感を過渡期において提供することができないおそれがある。

そこで、本発明は、過渡期における加速度の変化を適切に制御することが可能な車両の加速制御装置を提供することを目的とする。

本発明の車両の加速制御装置は、車両の加速操作部材の操作量と加々速度変化との対応関係に基づいて、前記加速操作部材の操作量に対応する加々速度変化の目標値を演算する目標加々速度変化演算手段と、前記加々速度変化の目標値に基づいて、ドライバに作用させるべき加速度の目標値を演算する目標加速度演算手段と、前記加速度の目標値が実現されるように、前記ドライバに作用する加速度に影響する車両の制御要素を操作する加速度制御手段と、を備えることにより、上述した課題を解決する（請求項１）。

本発明によれば、ドライバがアクセルペダル等の加速操作部材を操作すると、その操作量に対応して目標加々速度変化演算手段により加々速度変化の目標値が演算され、その加々速度変化の目標値に基づいて目標加速度演算手段により加速度の目標値が演算される。そして、加速度制御手段が車両の制御要素を操作することにより、ドライバに作用する加速度が目標値に制御される。このように、本発明の加速制御装置では、加速操作部材の操作量に対応してまず加々速度変化の目標値を決定し、その目標値から加速度の目標値を導いているため、加速度が変化する過程を加速操作部材の操作量と加速度変化の目標値との対応関係に従って定義することができる。これにより、加速操作部材の操作量が一定でも加速度が発生する過渡期において、加速度変化の過程を任意に制御すること可能となる。

本発明の一形態において、前記目標加々速度変化演算手段は、前記加速操作部材の操作量と前記加々速度変化との対応関係を記述したデータに従って、前記加速操作部材の操作量に対応する加々速度変化の目標値を演算してもよい（請求項２）。本形態によれば、加速操作部材の操作量と加々速度変化の目標値との対応関係のデータを適切に設定しておくことにより、目標とする加速感をドライバに体感させることができる。

さらに、前記目標加々速度変化演算手段は、車両の加速制御に影響を与える参照パラメータに応じて前記加速操作部材の操作量と前記加々速度変化の目標値との対応関係を変化させてもよい（請求項３）。この形態によれば、参照パラメータを考慮に入れて、加速度変化の過程をより多様に制御することが可能となる。

本発明の一形態において、前記目標加々速度変化演算手段は、所定の単位時間内で生じさせるべき加々速度の変化量を加々速度変化の目標値として演算し、前記目標加速度演算手段は、前記加々速度変化の目標値と現在の加々速度とから前記単位時間後に生じさせるべき加々速度の目標値を演算し、得られた加々速度の目標値と現在の加速度とから前記単位時間後に生じさせるべき加速度を前記加速度の目標値として演算してもよい（請求項４）。この形態によれば、加速操作部材の操作量と現在の加々速度及び加速度とが与えられることにより、加々速度変化の目標値から加々速度及び加速度の目標値を順次演算して加速度を制御することができる。

以上に説明したように、本発明の加速制御装置によれば、加速操作部材の操作量に対応してまず加々速度変化の目標値を決定し、その目標値から加速度の目標値を導いているため、加速度が変化する過程を加速操作部材の操作量と加速度変化の目標値との対応関係に従って定義することができる。これにより、加速操作部材の操作量が一定でも加速度が発生する過渡期において、加速度変化の過程を任意に制御すること可能となる。よって、ドライバが好ましいと感じる適切な加速感を過渡期において提供するといった加速感の制御を実現することができる。

図１は本発明の一形態に係る車両の加速制御装置の制御ブロック図である。加速制御装置１は、車両の各部の動作を制御するための制御システムの一部として車両に搭載される。加速制御装置１は、車両のドライバによる加速操作部材の操作に基づいて、ドライバに作用させるべき加々速度変化の目標値を設定し、その目標値から加々速度及び加速度の目標値を順次演算し、その加速度目標値が達成されるように、ドライバに作用する加速度に影響する車両の制御要素を操作するものである。ここで、加々速度変化とは、加々速度に関する所定の単位時間ｄｔあたりの変化量である。加速度及び加々速度は、特に断りのない限り車両の前後方向に沿ったものをいい、車両の前方を正の値とする。

上記の機能を実現するため、加速制御装置１は、要求加々速度変化演算部１０、要求加々速度演算部１１、及び要求加速度演算部１２を備えている。要求加々速度変化演算部１０は、アクセル開度センサ２が検出するアクセル開度ＡＣＣＰ、すなわち加速操作部材としてのアクセルペダル３の踏込み量に基づいて要求加々速度変化ｄｄＧを算出する。要求加々速度演算部１１は、要求加々速度変化ｄｄＧに基づいて要求加々速度ｄＧｎを算出する。そして、要求加速度演算部１２は、要求加々速度ｄＧｎに基づいて要求加速度Ｇｎを演算する。要求加々速度変化ｄｄＧは、加々速度変化の目標値、要求加々速度ｄＧｎは加々速度の目標値、要求加速度Ｇｎは加速度の目標値にそれぞれ相当する。

要求加速度演算部１２が演算した要求加速度Ｇｎはエンジン制御部１３に与えられる。エンジン制御部１３は、車両の走行駆動源であるエンジン１４の運転状態を制御するコンピュータユニットとして構成されている。エンジン制御部１３は、要求加速度Ｇｎを達成するために必要なエンジン１４の目標トルクを設定し、その目標トルクが得られるようにエンジン１４の運転状態を制御する。例えば、エンジン制御部１３は、吸入空気量、燃料噴射量、燃料噴射時期、吸気弁の動弁特性等を変化させることにより目標トルクが得られるようにエンジン１４の運転状態を制御する。なお、目標トルクを得るためのエンジン１４の制御手順は公知のエンジン制御コンピュータのそれと同様でよい。

次に、演算部１０〜１２の詳細を説明する。要求加々速度変化演算部１０には、要求加々速度変化ｄｄＧを求めるために必須の入力情報として、アクセル開度センサ２が検出するアクセル開度ＡＣＣＰが与えられる。また、要求加々速度変化演算部１０には、要求加々速度変化ｄｄＧを求めるために参照すべき情報として、車両状態検出部４が検出した車両の状態を示す参照パラメータの値が与えられる。参照パラメータは、車両の加速制御に影響を与え得る各種のパラメータである。例えば、エンジン回転数Ｎｅ、車速Ｖ、シフトポジションＰｓといったパラメータの現在値が参照パラメータの値として要求加々速度変化演算部１０に与えられる。

要求加々速度変化演算部１０の内部には、アクセル開度ＡＣＣＰと要求加々速度変化ｄｄＧとの対応関係を記述したマップが用意されている。そのマップにて記述される関係の一例を図２に示す。図２の例では、アクセル開度ＡＣＣＰと要求加々速度変化ｄｄＧとの対応関係を示す線が、上述した参照パラメータに応じて複数本描かれている。ここでは、参照パラメータとしてエンジン回転数Ｎｅを例に挙げているが、他の参照パラメータについても同様に扱ってよい。アクセル開度ＡＣＣＰと要求加々速度変化ｄｄＧとの関係は、車両のドライバに体感させようとする加速感に応じて適宜に設定、あるいは定義してよい。図２の例では、参照パラメータの値に関わりなく、アクセル開度ＡＣＣＰが大きいほど要求加々速度変化ｄｄＧが大きくなるように両者の関係が設定される。要求加々速度変化ｄｄＧは正の値に限らず、０又は負の値を取ることもできる。アクセル開度ＡＣＣＰが一定と仮定した場合、要求加々速度変化ｄｄＧが０であれば加々速度が一定に維持され、要求加々速度変化ｄｄＧが正の値であれば加々速度が時間の経過とともに増加し、要求加々速度変化ｄｄＧが負の値であれば加々速度が時間の経過とともに減少する。車両のドライバが体感する加速感は加々速度の大小に強く相関しているので、要求加々速度変化ｄｄＧをアクセル開度ＡＣＣＰに対応付けて適宜に設定することにより、ドライバが体感する加速感をアクセル開度ＡＣＣＰとの関係において自由に変化させることができる。これにより、アクセル開度が一定でも加速度あるいは加々速度が生じる過渡期において、加速度変化の過程をアクセル開度ＡＣＣＰとの関係で適宜に定義することができる。従って、過渡期の加速感をドライバの趣向等に適合するように設定することが可能となる。

要求加々速度変化演算部１０は、与えられたアクセル開度ＡＣＣＰと参照パラメータの値とに対応する要求加々速度変化ｄｄＧをマップによって取得し、その取得した要求加々速度変化ｄｄＧを出力する。要求加々速度演算部１１は、要求加々速度変化演算部１０から出力される要求加々速度変化ｄｄＧと、加々速度センサ５が検出する車両の加々速度の現在値ｄＧｐとを取り込み、その加々速度の現在値ｄＧｐと要求加々速度変化ｄｄＧとから単位時間ｄｔ後の要求加々速度ｄＧｎを算出する。算出原理は図３に示す通りである。つまり、現在の加々速度ｄＧｎに対してｄｔ時間後の要求加々速度ｄＧｎは下式（１）に示すように、現在値ｄＧｐと要求加々速度ｄｄＧとの和で与えられる。

次に、要求加速度演算部１２は、要求加々速度演算部１１にて算出された要求加々速度ｄＧｎと、加速度センサ６が検出する車両の加速度の現在値Ｇｐとを取り込み、その現在値Ｇｐと要求加々速度ｄＧｎとから単位時間ｄｔ後の要求加速度Ｇｎを算出する。算出原理は要求加々速度ｄＧｎの場合と同様である。つまり、現在の加速度Ｇｎに対してｄｔ時間後の要求加速度Ｇｎは、下式（２）に示すように現在値Ｇｐと要求加々速度ｄＧｎとの和で与えられる。

なお、単位時間ｄｔを０に極力近付けた場合、要求加々速度変化ｄｄＧは要求加々速度ｄＧｎを時間で微分した値に相当し、要求加々速度ｄＧｎは要求加速度Ｇｎを時間で微分した値に相当する。よって、要求加々速度ｄＧｎと要求加々速度変化ｄｄＧとの関係は下式（３）のように表現でき、要求加速度Ｇｎと要求加々速度ｄＧｎとの関係は下式（４）のように表現することができる。

しかしながら、人間が感じる加速感は主として加々速度に影響され、加々速度の時間微分値まで感知する能力を人間は持ち合わせていないと言われている。つまり、人間は、加々速度の大小によって加速の緩急を判別しており、加々速度変化は加々速度の大小を通じていわば間接的に感じ取っているに過ぎない。従って、加々速度変化ｄｄＧを定義する際の単位時間ｄｔは、加々速度変化を加々速度の時間微分値として扱い得る程に微小に定めなくてもよい。よって、要求加々速度ｄＧｎは上式（１）で、要求加速度Ｇｎは上式（２）で算出すれば足りる。勿論、（３）式、（４）式を利用してもよい。

図４は、加速制御装置１が実行する加速度制御ルーチンを示すフローチャートである。このルーチンは、上述した要求加々速度変化ｄｄＧを定義する際の単位時間ｄｔを周期として繰り返し実行される。加速度制御ルーチンにおいては、まずステップＳ１でアクセル開度センサ２によりアクセル開度ＡＣＣＰが検出されてその検出値が要求加々速度変化演算部１０に取り込まれ、続くステップＳ２では、車両状態検出部４にて参照パラメータの値が検出されてそれらの値が要求加々速度変化演算部１０に取り込まれる。

続くステップＳ３では、要求加々速度変化演算部１０によってアクセル開度ＡＣＣＰに対応する要求加々速度変化ｄｄＧが算出される。さらに、ステップＳ４では加速度センサ６により加速度の現在値Ｇｐが検出されてその検出値が要求加速度演算部１２に取り込まれ、続くステップＳ５で加々速度センサ５により加々速度の現在値ｄＧｎが検出されてその検出値が要求加々速度演算部１１に取り込まれる。続いて、ステップＳ６において、要求加々速度演算部１１により要求加々速度変化ｄｄＧと加々速度の現在値ｄＧｐとから要求加々速度ｄＧｎが算出され、さらにステップＳ７において、要求加速度演算部１２により加速度の現在値Ｇｐと要求加々速度ｄＧｎとから要求加速度Ｇｎが算出される。

次のステップＳ８にて、エンジン制御部１３にて、要求加速度Ｇｎを得るためにエンジン１４が発生すべき要求トルクＴｑが要求加速度Ｇｎと車速Ｖとの関数Ｆｔ（Ｇｐ、Ｖ）を利用して算出される。さらに、ステップＳ９にて、要求トルクＴｑを得るためにエンジン１４に噴射すべき燃料量（要求噴射量）Ｑｒが要求トルクＴｑとエンジン回転数Ｎｅとの関数Ｆｑ（Ｔｑ、Ｎｅ）を利用して算出される。要求噴射量Ｑｒの算出により加速度制御ルーチンが終了する。

エンジン制御部１３は、上記の加速度制御ルーチンにて算出された要求噴射量Ｑｒが実現されるようにエンジン１４の燃料噴射弁（不図示）の開弁動作を制御する。これにより、エンジン１４のトルクが要求トルクＴｑに制御され、車両に発生する加速度が要求加速度Ｇｎに制御される。

以上の形態によれば、アクセル開度ＡＣＣＰと要求加々速度変化ｄｄＧとの関係が図２に例示したように予め定義されており、ドライバが設定したアクセル開度ＡＣＣＰに対応して要求加々速度変化ｄｄＧがまず決定され、その要求加々速度変化ｄｄＧを基準として要求加々速度ｄＧｎ及び要求加速度Ｇｎが順次算出されてエンジン１４のトルクが制御される。従って、アクセル開度ＡＣＣＰが一定に保持された状態で加速度が発生する過渡期において、加々速度が要求加々速度変化ｄｄＧに従って変化する。つまり、過渡期における加速度変化の過程を要求加々速度変化ｄｄＧによって定義することが可能となる。このため、要求加々速度変化ｄｄＧを基準として過渡期における加速感を制御することが可能となり、例えば、ドライバが好ましいと感じる適切な加速感を過渡期において提供することができる。

以上の形態においては、要求加々速度変化演算部１０が目標加々速度変化演算手段に、要求加々速度演算部１１及び要求加速度演算部１２の組み合わせが目標加速度演算手段に、エンジン制御部１３が制御手段にそれぞれ相当する。なお、演算部１０〜１２は、コンピュータとソフトウエアとの組み合わせによって実現されてもよいし、ハードウエア回路によって実現されてもよい。コンピュータを利用して演算部１０〜１２を構成する場合、エンジン制御部１３として機能するコンピュータユニットを演算部１０〜１２として兼用してもよいし、エンジン制御部１３とは別のコンピュータユニットを演算部１０〜１２として機能させてもよい。

上記の形態では、エンジン１４の燃料噴射弁を操作して加速度を制御しているが、ドライバに作用する加速度を制御する目的で操作されるべき制御要素は本形態の例に限らない。例えば、要求加速度Ｇｎが得られるように自動変速機の変速比、可変質量型のフライホイール等を操作してもよい。さらに、ドライバに作用する加速度に影響する制御要素は、車両に発生する加速度に影響する制御要素のみに限らない。例えば、エンジン、変速機等の制御によって車両に与えられる加速度が同一であっても、車両の運転席のシートバックの角度、面圧等を変化させることによりドライバに作用する加速度を変化させることができる。また、車両のサスペンションが減衰特性を調整可能な構造を有する場合には、サスペンションの減衰特性を変化させて車両のスコート（ピッチング運動）を制御することにより、ドライバに作用する加速度を変化させることができる。従って、要求加速度Ｇｎの少なくとも一部をシートバック角度又はサスペンションの減衰特性の制御によって得るようにしてもよい。

上記の形態では、加々速度の現在値ｄＧｐ及び加速度の現在値Ｇｐのそれぞれを、加々速度センサ５又は加速度センサ６にて検出しているが、これらの現在値は車両の制御状態に相関するパラメータから推定された値でもよい。例えば、加速度の現在値Ｇｐに関しては、現在の燃料噴射量からエンジン１４の軸トルクを推定し、その軸トルクの推定値から車両に発生している加速度Ｇｐを推定してもよい。加々速度の現在値ｄＧｐについては、前回の演算で検出され又は推定された加速度Ｇｐと単位時間ｄｔとに基づいてこれを推定してもよい。加速度Ｇｐの時間微分値を加々速度の現在値ｄＧｐとしてもよい。

本発明の一形態に係る車両の加速制御装置の制御ブロック図。 アクセル開度と要求加々速度変化との対応関係の一例を示す図。 加々速度の現在値と要求加々速度変化とから要求加々速度を求める原理を示す図。 図１の加速制御装置にて実行される加速度制御処理の手順を示すフローチャート。

符号の説明

１ 加速制御装置
２ アクセル開度センサ
３ アクセルペダル（加速操作部材）
１０ 要求加々速度変化演算部（目標加々速度変化演算手段）
１１ 要求加々速度演算部（目標加速度演算手段）
１２ 要求加速度演算部（目標加速度演算手段）
１３ エンジン制御部（加速度制御手段）
１４ エンジン（制御要素）

Claims (4)

1. 車両の加速操作部材の操作量と加々速度変化との対応関係に基づいて、前記加速操作部材の操作量に対応する加々速度変化の目標値を演算する目標加々速度変化演算手段と、
   前記加々速度変化の目標値に基づいて、ドライバに作用させるべき加速度の目標値を演算する目標加速度演算手段と、
   前記加速度の目標値が実現されるように、前記ドライバに作用する加速度に影響する車両の制御要素を操作する加速度制御手段と、
   を備えたことを特徴とする車両の加速制御装置。
2. 前記目標加々速度変化演算手段は、前記加速操作部材の操作量と前記加々速度変化との対応関係を記述したデータに従って、前記加速操作部材の操作量に対応する加々速度変化の目標値を演算することを特徴とする請求項１に記載の加速制御装置。
3. 前記目標加々速度変化演算手段は、車両の加速制御に影響を与える参照パラメータに応じて前記加速操作部材の操作量と前記加々速度変化の目標値との対応関係を変化させることを特徴とする請求項２に記載の加速制御装置。
4. 前記目標加々速度変化演算手段は、所定の単位時間内で生じさせるべき加々速度の変化量を加々速度変化の目標値として演算し、
   前記目標加速度演算手段は、前記加々速度変化の目標値と現在の加々速度とから前記単位時間後に生じさせるべき加々速度の目標値を演算し、得られた加々速度の目標値と現在の加速度とから前記単位時間後に生じさせるべき加速度を前記加速度の目標値として演算する、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の加速制御装置。

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