JP5520766B2 - 車両走行制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、ハイブリッド車両に搭載された車両走行制御装置に関する。
駆動源としての内燃機関及びモータを備え、少なくとも内燃機関またはモータのいずれか一方の駆動力を駆動輪に伝達して走行するハイブリッド車両において、車両の運転状態に応じて、内燃機関に要求される駆動力とモータに要求される駆動力を設定するハイブリッド車両の制御装置が知られている（特許文献１）。
そして、このようなハイブリッド車両の制御装置において、例えば、運転者が任意に設定した車速や車間距離に基づいて車両の走行制御を行う車両走行制御装置が知られており、この車両走行制御装置は、車両の加速と減速を制御して先行車を追従することができる。
特開２００８−６２８９４号公報
複数種類の駆動力源を備えた車両は駆動力源の組み合わせによって駆動方式が異なり、駆動方式によっては従来の車両走行制御装置の駆動力指令の対象とする回転部がない場合がある。
また、駆動力源が車両走行制御装置に要求する駆動力指令の対象とする回転部が変更になる場合がある。これらの場合、車両走行制御装置は駆動力指令の算出方法を変更し、要求の対象となる回転部の駆動力指令を駆動力源に出力なければならない。
本発明の目的は、異なる駆動方式を持つそれぞれの車両に対して、駆動力源が要求する駆動力指令の対象が異なっても、駆動力指令の算出方法を変更することなく要求の対象となる駆動力指令を出力する車両走行制御装置を提供することである。
上記課題を解決する本発明の車両走行制御装置は、予め算出された目標車速と、検出された実車速と、に基づいて目標加速度を算出する目標加速度演算部と、目標加速度から駆動力指令を算出し、算出された駆動力指令を出力する駆動力演算部と、を有し、駆動力演算部は、目標加速度に基づいて、予め定めた第２の変換比に基づいて第２の駆動力指令に変換する第１の目標駆動力変換手段と、第２の駆動力指令を、予め定めた第１の変換比に基づいて目標エンジン駆動力に変換する第２の目標駆動力変換手段と、目標エンジン駆動力を予め記憶された車両特性に基づいて調整し、第１の駆動力指令を算出する調整手段と、第１の駆動力指令を第１の変換比に基づいて第２の駆動力指令に変換する第１の変換手段と、第２の駆動力指令を第２の変換比に基づいて第３の駆動力指令に変換する第２の変換手段と、接続される駆動力源に応じて、第１の駆動力指令，第２の駆動力指令，第３の駆動力指令、の少なくとも１つを出力する出力手段と、を有する構成とする。
本発明は、異なる駆動方式を持つそれぞれの車両に対して、駆動力源が要求する駆動力指令の対象が異なっても、駆動力指令の算出方法を変更することなく要求の対象となる駆動力指令を出力する車両走行制御装置を提供できる。
本発明に係る車両走行制御装置の一実施例の概略構成を示す図である。 本発明の車両走行制御装置の走行制御の方法を説明するフローチャートを示す図である。 本発明の車両走行制御装置においてエンジンを駆動力源とする駆動方式を説明する図である。 本発明の車両走行制御装置においてモータを駆動力源とする駆動方式を説明する図である。 本発明の車両走行制御装置においてモータを駆動力源とする他の駆動方式を説明する図である。
本実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は、本実施の形態における車両走行制御装置の構成を概略的に示す図である。
車両走行制御装置は、自動車等の車両に搭載されており、図１に示すように走行制御部１，車速センサ６，外界認識装置７，駆動力分配装置８，駆動力源９（エンジン制御部１０，ブレーキ制御部１１，モータ制御部１２）を主たる構成としている。
走行制御部１は、自動車の走行を制御する車載制御ユニット内に構成されており、予め記憶されたプログラムの実行によって、目標車間距離演算部２，目標車速演算部３，目標加速度演算部４，駆動力演算部５の内部機能が実現される。
走行制御部１による走行制御を有効とするか無効とするかは、例えば、ユーザ操作によって選択できる、若しくは自動的に選択できるようになっている。
ユーザ（ドライバー）は、走行制御の機能設定１４（例えば走行制御モード，設定車速，設定車間距離）を設定する。走行制御モードは、例えば、車両の加速と減速を制御して先行車を追従する走行制御モード（ＡＣＣ（Adaptive Cruise Control）モード），減速だけを制御して加速は運転者の操作に依存する走行制御モード，加速も減速も制御せずに先行車や障害物の接近を警報で知らせる走行制御モード等、様々な走行制御モードが予め選択可能に用意されている。そして、設定車速は、例えば時速１キロメートル単位で増減可能に設定され、設定車間距離は、例えば先行車両との車間距離を１０メートル単位で増減可能に設定されている。
車速センサ６は、車両の走行速度（実車速１５）を測定するセンサであり、測定した走行速度の情報を走行制御部１が取得するように構成されている。外界認識装置７は、車両前方を撮影する撮像手段（カメラなど）や、車両前方の物体（先行車，障害物）を検知する物体検知手段（レーダなど）を備え、自車両の前方を走行する車両、または自車両の前方に停止している物体に対して、外界認識装置７を用いて車両の車間距離１６と相対速度１７を算出し、その算出した車間距離１６と相対速度１７の情報を走行制御部１に出力し、走行制御部１は取得する。なお、車間距離１６や相対速度１７は、１つの外界認識装置７で取得しても良いし、複数の外界認識装置７を用いて取得しても良い。
目標車速演算部３は、ユーザ操作から取得した機能設定１４と、車速センサ６から取得した実際の車両の速度である実車速１５と、外界認識装置７から取得した車間距離１６及び相対速度１７と、目標車間距離演算部２から取得した目標車間距離２２に基づいて、目標車速２３を算出する。目標加速度演算部４は、目標車速演算部３で算出した目標車速２３と実車速１５の差を近づけるよう目標加速度２４を算出し、駆動力演算部５へ出力する。
駆動力演算部５は、車両重量、複数の変換比（ディファレンシャル・ギヤ比，ギヤ比，トルクコントローラ比等）の駆動力伝達構成に基づいて、算出された目標加速度２４より駆動力指令１８を算出し、駆動力分配装置８へ出力する。
駆動力分配装置８は、走行制御部１で算出した駆動力指令１８よりエンジン制御部１０へエンジン駆動力指令１９，ブレーキ制御部１１へブレーキ駆動力指令２０，モータ制御部１２へモータ駆動力指令２１を出力する。
エンジン制御部１０は、駆動力分配装置８からのエンジン駆動力指令１９に基づいてエンジンの出力を制御し、車両の加速度を制御する。ブレーキ制御部１１は、駆動力分配装置８からのブレーキ駆動力指令２０に基づいて車両に制動をかけて、減速度を制御する。モータ制御部１２は、電動機としての機能と発電機としての機能を備え、駆動力分配装置８からのモータ駆動力指令２１に基づいて車両の加速度と減速度を制御する。
次に、本実施の形態における走行制御部１から出力される駆動力指令１８の算出方法について図２のフローチャートと図３の駆動力伝達構成図を用いて説明する。図３はエンジン４２を駆動力源９とする駆動方式を示す。
図２のステップＳ１では走行制御部１の目標加速度演算部４において目標加速度２４が算出される。
図２のステップＳ２では、式（１）に示す通り、目標加速度演算部４で算出された目標加速度２４に、予め記憶された自車両の車両重量を掛けて、目標ホイール駆動力（４輪分）２５を算出する。目標ホイール駆動力（４輪分）２５は、図３のホイール（４輪分）３４、またはドライブシャフト（４輪分）３５を対象とする目標駆動力である。
（目標ホイール駆動力）＝（目標加速度）・（車両重量） …（１）
図２のステップＳ３では、式（２）に示す通り、Ｓ２で算出された目標ホイール駆動力（４輪分）２５を予め記憶されたディファレンシャル・ギヤ比で割って、目標プロペラシャフト駆動力２６を算出する。目標プロペラシャフト駆動力２６は図３のプロペラシャフト３７を対象とする目標駆動力である。式（２）のディファレンシャル・ギヤ比は、図３のディファレンシャル・ギヤ３６が図３のプロペラシャフト３７から図３のドライブシャフト（４輪分）３５へ駆動力を伝達する比率である。
（目標プロペラシャフト駆動力）＝（目標ホイール駆動力）／（ディファレンシャ
ル・ギヤ比） …（２）
ステップＳ４では式（３）に示す通り、Ｓ３で算出された目標プロペラシャフト駆動力２６を予め記憶されたギヤ比で割って、目標トランスミッション入力駆動力２７を算出する。目標トランスミッション入力駆動力２７は図３のトランスミッション入力シャフト３９を対象とする目標駆動力である。式（３）のギヤ比は図３のトランスミッション３８から図３のプロペラシャフト３７へ駆動力を伝達する比率である。
（目標トランスミッション入力駆動力）＝（目標プロペラシャフト駆動力）／（ギ ヤ比） …（３）
ステップＳ５では式（４）に示す通り、Ｓ４で算出された目標トランスミッション入力駆動力２７を予め記憶されたトルクコントローラ比で割って、目標エンジン駆動力２８を算出する。目標エンジン駆動力２８は図３のクランクシャフト４１を対象とする目標駆動力である。式（４）のトルクコントローラ比は図３のクランクシャフト４１から図３のトランスミッション入力シャフト３９へ駆動力を伝達する比率である。
（目標エンジン駆動力）＝（目標トランスミッション入力駆動力）／（トルクコン
トローラ比） …（４）
ステップＳ６では調整手段により、目標エンジン駆動力２８に対して、予め記憶された車両特性に基づいて調整を行い、第１の駆動力指令であるエンジン駆動力指令２９を算出する。エンジン駆動力指令２９は図３のクランクシャフト４１を対象とする駆動力指令である。なお、車両特性とは、予め記憶された、車両重量，タイヤ半径，駆動力指令値の少なくとも１つに対する車両動作の応答速度などである。
ステップＳ７では式（５）に示す通り、Ｓ６で算出された第１の駆動力指令であるエンジン駆動力指令２９に予め記憶された第１の変換比であるトルクコントローラ比を掛けて、第２の駆動力指令であるトランスミッション入力駆動力指令３０を算出する。トランスミッション入力駆動力指令３０は図３のトランスミッション入力シャフト３９を対象とする駆動力指令である。式（５）のトルクコントローラ比は式（４）のトルクコントローラ比と同じである。
（トランスミッション入力駆動力指令）＝（エンジン駆動力指令）・（トルクコン トローラ比） …（５）
ステップＳ８では式（６）に示す通り、Ｓ７で算出された第２の駆動力指令であるトランスミッション入力駆動力指令３０に予め記憶された第２の変換比であるギヤ比を掛けて、第３の駆動力指令であるプロペラシャフト駆動力指令３１を算出する。プロペラシャフト駆動力指令３１は図３のプロペラシャフト３７を対象とする駆動力指令である。式（６）のギヤ比は式（３）のギヤ比と同じである。
（プロペラシャフト駆動力指令）＝（トランスミッション入力駆動力指令）・（ギ ヤ比） …（６）
ステップＳ９では式（７）に示す通り、Ｓ８で算出された第３の駆動力指令であるプロペラシャフト駆動力指令３１に予め記憶された第３の変換比であるディファレンシャル・ギヤ比を掛けて、第４の駆動力指令であるホイール駆動力指令（４輪分）３２を算出する。ホイール駆動力指令（４輪分）３２は図３のホイール（４輪分）３４、またはドライブシャフト（４輪分）３５を対象とする駆動力指令である。式（７）のディファレンシャル・ギヤ比は式（２）のディファレンシャル・ギヤ比と同じである。
（ホイール駆動力指令）＝（プロペラシャフト駆動力指令）・（ディファレンシャ ル・ギヤ比） …（７）
ステップＳ１０では式（８）に示す通り、Ｓ９で算出された第４の駆動力指令であるホイール駆動力指令（４輪分）３２を予め記憶された車両重量で割って、第５の駆動力指令である加速度指令３３を算出する。式（８）の車両重量は式（１）の車両重量と同じである。
（加速度指令）＝（ホイール駆動力指令）／（車両重量） …（８）
なお、上記トルクコントローラ比，ギヤ比，ディファレンシャル・ギヤ比は、説明上、それぞれ第１の変換比，第２の変換比，第３の変換比としているが、特に、特定するものではなく、例えば、第２の変換比をディファレンシャル・ギヤ比にしても構わない。
上記第１から第５の駆動力指令のような複数の駆動力指令も同様である。
次に、上記した車両走行制御装置による具体的な実施例について説明する。
まず、図３のエンジン４２を駆動力源９とする駆動方式を備える車両において、駆動力分配装置８が走行制御部１にエンジン駆動力指令２９を要求する場合、駆動力演算部５の出力手段は図２のステップＳ６で算出したエンジン駆動力指令２９を駆動力指令１８として駆動力分配装置８へ出力する。
駆動力分配装置８が走行制御部１にトランスミッション入力駆動力指令３０を要求する場合、駆動力演算部５の出力手段は図２のステップＳ７で算出したトランスミッション入力駆動力指令３０を駆動力指令１８として駆動力分配装置８へ出力する。
駆動力分配装置８が走行制御部１にプロペラシャフト駆動力指令３１を要求する場合、駆動力演算部５の出力手段は図２のステップＳ８で算出したプロペラシャフト駆動力指令３１を駆動力指令１８として駆動力分配装置８へ出力する。
駆動力分配装置８が走行制御部１にホイール駆動力指令（４輪分）３２を要求する場合、駆動力演算部５の出力手段は図２のステップＳ９で算出したホイール駆動力指令（４輪分）３２を駆動力指令１８として駆動力分配装置８へ出力する。
駆動力分配装置８が走行制御部１に加速度指令３３を要求する場合、駆動力演算部５の出力手段は図２のステップＳ１０で算出した加速度指令３３を駆動力指令１８として駆動力分配装置８へ出力する。
図４はエンジンがなく、モータ４３を駆動力源９とする駆動方式を示す。つまり図４は図３のトランスミッション３８，トランスミッション入力シャフト３９，トルクコントローラ４０，クランクシャフト４１，エンジン４２がなく、モータ４３がプロペラシャフト３７に接続された車両である。
図４の駆動方式を備える車両において、駆動力演算部５はギヤ比及びトルクコントローラ比に「１」を代入することで仮想的に図３の駆動方式を備える車両とすることができる。これは、接続される駆動力源９がモータ４３とする駆動方式だと走行制御部１が認識した場合、駆動力演算部５は、自動的にギヤ比及びトルクコントローラ比が「１」に設定されるようにしても良いし、外部からユーザ等が設定しても良い。したがって図４の実際の駆動方式に関係なく駆動力分配装置８の要求に応じて図２のステップＳ６からステップＳ１０までの駆動力指令を選択し、出力することができる。
図５はモータ（４輪分）４４を駆動力源９とし、駆動力源９の駆動力がホイール（４輪分）３４、またはドライブシャフト（４輪分）３５の駆動力と一致する駆動方式を示す。つまり、図５は、駆動力源であるモータ（４輪分）４４がドライブシャフト（４輪分）３５を介してホイール（４輪分）３４と接続された車両である。
図５の駆動方式を備える車両において、駆動力演算部５はディファレンシャル・ギヤ比に「３.５」を代入することで仮想的に図４の駆動方式を備える車両とすることができる。つまり、図５の駆動方式を備える車両において、駆動力演算部５はギヤ比及びトルクコントローラ比に「１」を代入し、ディファレンシャル・ギヤ比に「３.５」を代入することで仮想的に図３の駆動方式を備える車両とすることができる。
これは、接続される駆動力源９が図５のような駆動方式だと走行制御部１が認識した場合、駆動力演算部５は、自動的に、ギヤ比及びトルクコントローラ比が「１」に、ディファレンシャル・ギヤ比が「３.５」に設定されるようにしても良いし、外部からユーザ等が設定しても良い。
なお、上記の「３.５」と「１」は、「０」以外の自由な値を代入して良く、本実施例では、具体的な一例として「３.５」と「１」を代入した。これは、どのような値を代入しても、ステップＳ６を挟んで、上下のステップにて打ち消しあうため、自由な値を代入可能である。
したがって、図５の実際の駆動方式に関係なく駆動力分配装置８の要求に応じて図２のステップＳ６からステップＳ１０までの駆動力指令を選択し、出力することができる。
つまり、図１の走行制御部１の駆動力演算部５は、駆動力分配装置８の要求に応じて、接続する様々な駆動力源９に応じて、エンジン駆動力指令２９，トランスミッション入力駆動力指令３０，プロペラシャフト駆動力指令３１，ホイール駆動力指令（４輪分）３２，加速度指令３３のいずれかを駆動力指令１８として出力ができる。
例えば、エンジンを駆動力源とする駆動方式のエンジン自動車の場合とモータを駆動力源とする駆動方式の電気自動車の場合とでは、異なる駆動力指令を出力でき、エンジンとモータの両方併用する駆動力源とする駆動方式のハイブリッド自動車の場合は、複数の駆動力指令を出力することができる。
上記した本発明の車両走行制御装置は、予め算出された目標車速２３と、検出された実車速１５と、に基づいて目標加速度２４を算出する目標加速度演算部４と、目標加速度２４から駆動力指令１８を算出し、算出された駆動力指令１８を出力する駆動力演算部５と、を有し、駆動力演算部５は、目標加速度２４に基づいて算出された目標エンジン駆動力２８を予め記憶された車両特性に基づいて調整し、第１の駆動力指令を算出する調整手段と、第１の駆動力指令を予め定めた第１の変換比に基づいて第２の駆動力指令に変換する第１の変換手段と、第２の駆動力指令を予め定めた第２の変換比に基づいて第３の駆動力指令に変換する第２の変換手段と、接続される駆動力源９に応じて、第１の駆動力指令，第２の駆動力指令，第３の駆動力指令、の少なくとも１つを出力する出力手段と、を有する構成とする。このように、接続される駆動力源９に応じて、予め定めた複数の変換比を用いて変換された、複数の駆動力指令のうち、少なくとも１つを出力する構成によれば、駆動力源の変更に伴う駆動方式の変更があった場合でも駆動力指令の算出方法を変更することなく使用することができる。また、従来の調整処理を使用することができる。
１ 走行制御部
２ 目標車間距離演算部
３ 目標車速演算部
４ 目標加速度演算部
５ 駆動力演算部
６ 車速センサ
７ 外界認識装置
８ 駆動力分配装置
９ 駆動力源
１０ エンジン制御部
１１ ブレーキ制御部
１２ モータ制御部
１４ 機能設定
１５ 実車速
１６ 車間距離
１７ 相対速度
１８ 駆動力指令
１９ エンジン駆動力指令
２０ ブレーキ駆動力指令
２１ モータ駆動力指令
２２ 目標車間距離
２３ 目標車速
２４ 目標加速度

Claims (2)

  1. 予め算出された目標車速と、検出された実車速と、に基づいて目標加速度を算出する目標加速度演算部と、
    前記目標加速度から駆動力指令を算出し、算出された前記駆動力指令を出力する駆動力演算部と、
    前記駆動力指令を出力する駆動力分配部と、を有し、
    前記駆動力演算部は、
    前記目標加速度に基づいて、予め定めたギア比に基づいて目標トランスミッション入力駆動力に変換する目標トランスミッション入力シャフト駆動力算出手段と、
    前記目標トランスミッション入力駆動力を、予め定めたトルクコントローラ比に基づいて目標エンジン駆動力に変換する目標エンジン駆動力算出手段と、
    前記目標エンジン駆動力を予め記憶された車両特性に基づいて調整し、エンジン駆動力指令を算出する調整手段と、
    前記エンジン駆動力指令を前記トルクコントローラ比に基づいてトランスミッション入力駆動力指令に変換するトランスミッション入力シャフト駆動力指令算出手段と、
    前記トランスミッション入力駆動力指令を前記ギア比に基づいてプロペラシャフト駆動力指令に変換するプロペラシャフト駆動力指令算出手段と、
    前記駆動力分配部からの要求に応じて、前記エンジン駆動力指令，前記トランスミッション入力駆動力指令，前記プロペラシャフト駆動力指令、の少なくとも１つを出力する出力手段と、を有する車両走行制御装置。
  2. 請求項１記載の車両走行制御装置において、
    前記駆動力演算部は、
    前記目標加速度と予め定めた車両重量とに基づいて目標ホイール駆動力を生成する目標ホイール駆動力算出手段と、
    前記目標ホイール駆動力を予め定めたディファレンシャル・ギア比に基づいて目標プロペラシャフト駆動力に変換する目標プロペラシャフト駆動力算出手段と、
    前記プロペラシャフト駆動力指令を前記ディファレンシャル・ギア比に基づいてホイール駆動力指令に変換するホイール駆動力指令算出手段と、
    前記ホイール駆動力指令と前記車両重量に基づいて加速度指令を算出する加速度指令算出手段と、を有し、
    前記出力手段は、接続される駆動力源に応じて、前記エンジン駆動力指令，前記トランスミッション入力駆動力指令，前記プロペラシャフト駆動力指令 ，前記ホイール駆動力指令，前記加速度指令、の少なくとも１つを出力する車両走行制御装置。
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