JP5899950B2 - 車両の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、登坂路走行時に登坂制御を行う車両の制御装置に関するものである。

特開２００１−２２５６５７号公報（特許文献１）には、平坦路での旋回前進加速時や旋回後退減速時におけるタイトコーナーブレーキの防止と、低μ登坂路等での坂道発進時における発進性能の向上を図ることができる四輪駆動車の駆動力配分制御装置が記載されている。

特開２００１−２２５６５７号公報

ところで、登坂発進を行うか否かは、車速および登坂傾斜度などによって設定された条件を設定時間継続して行うか否かによって判定している。そして、登坂傾斜度に応じて四輪駆動車の駆動力配分比率を決定するため、性能向上のため、登坂発進時における登坂傾斜度を算出することが望まれる。そのため、登坂路において低速で移動した後に停車した場合に、登坂傾斜度が変化していることがあるため、登坂発進制御を解除して、改めて登坂発進制御条件の判定を行った上で登坂発進制御を実行している。

しかし、ペダル操作やシフト操作によっては、登坂発進する際に僅かに降坂した後に登坂する場合には、上記の条件を満たすことになり、登坂発進制御が解除されてしまう。このときに、再び登坂発進制御を実行するためには、登坂発進を行うか否かの判定に用いる設定時間を短くすれば良い。しかし、当該設定時間を短くすると、平坦路における発進加速時に、登坂発進時と同様の条件を満たすおそれがある。そのため、当該設定時間を短くしすぎると、平坦路における発進加速時に登坂発進制御が実行されてしまい、乗員に不快感を与える。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、平坦路における誤判定を防止しつつ、登坂路発進性能を向上することができる車両の制御装置を提供することを目的とする。

（請求項１）本発明に係る車両の制御装置は、登坂発進制御を実行する車両の制御装置であって、前記登坂発進制御を実行している際に、車速が第一車速閾値以上の状態または登坂傾斜度が第一傾斜度閾値未満の状態を所定時間継続した場合に、前記登坂発進制御を解除すると共に、解除種別フラグをＯＦＦにする第一解除判定手段と、前記登坂発進制御を実行している際に、車速が前記第一車速閾値未満において一旦増加した後に低減した場合に、前記登坂発進制御を解除すると共に、前記解除種別フラグをＯＮにする第二解除判定手段と、前記解除種別フラグがＯＦＦのときに、車速が前記第一車速閾値より小さな第二車速閾値未満であり、かつ、登坂傾斜度が前記第一傾斜度閾値より大きな第二傾斜度閾値以上の状態を第一設定時間継続した場合に、登坂発進制御条件を決定しかつ前記登坂発進制御条件に基づいて登坂発進制御を実行する第一実行判定手段と、前記解除種別フラグがＯＮのときに、車速が前記第二車速閾値未満であり、かつ、登坂傾斜度が前記第二傾斜度閾値以上の状態を前記第一設定時間より短い第二設定時間継続した場合に、登坂発進制御条件を決定しかつ前記登坂発進制御条件に基づいて登坂発進制御を実行する第二実行判定手段とを備える。

（請求項２）また、前記登坂発進制御を実行している際に、前記第一解除判定手段による判定は、前記第二解除判定手段による判定より優先して行うようにしてもよい。
（請求項３）また、前記車両は、駆動力を伝達可能な主駆動輪と補助駆動輪とを備え、前記登坂発進制御は、前記補助駆動輪へ伝達する駆動力を増加する制御であるようにしてもよい。
（請求項４）また、前記車両は、係合力により前記補助駆動輪への駆動力の伝達を制御する電磁クラッチを備え、前記登坂発進制御の実行および解除は前記電磁クラッチを制御することにより行うようにしてもよい。

（請求項１）本発明によれば、第一解除判定手段により登坂発進制御が解除された場合には、解除種別フラグがＯＦＦになるため、次に登坂発進制御を実行するか否かの判定は、第一実行判定手段により行う。つまり、登坂発進制御を実行している際に、車速が第一車速閾値以上の状態または登坂傾斜度が第一傾斜度閾値未満の状態を所定時間継続したことにより登坂発進制御が解除された場合には、車速が第二車速閾値未満であり、かつ、登坂傾斜度が第二傾斜度閾値以上の状態を第一設定時間継続した場合に、登坂発進制御条件を決定しかつ登坂発進制御を実行する。

一方、第二解除判定手段により登坂発進制御が解除された場合には、解除種別フラグがＯＮになるため、次に登坂発進制御を実行するか否かの判定は、第二実行判定手段により行う。つまり、登坂発進制御を実行している際に、車速が第一車速閾値未満において一旦増加した後に低減したことにより登坂発進制御が解除された場合には、車速が第二車速閾値未満であり、かつ、登坂傾斜度が第二傾斜度閾値以上の状態を第二設定時間継続した場合に、登坂発進制御条件を決定しかつ登坂発進制御を実行する。

そして、第二実行判定手段の判定に用いる第二設定時間は、第一実行判定手段の判定に用いる第一設定時間より短い。従って、車速が第一車速閾値未満において一旦増加した後に低減したことにより登坂発進制御が解除された場合には、相対的に短い判定時間によって登坂発進制御の実行の可否を判定する。

これにより、登坂発進する際に僅かに降坂した後に登坂する場合には、当該第二解除判定手段による判定条件を満たすことで登坂発進制御が一旦解除されたとしても、再び登坂発進を行うか否かの判定に用いる第二設定時間は短くなる。つまり、一旦降坂した後に登坂し始める場合には、再び登坂発進制御が実行されることになる。従って、登坂路発進性能を向上することができる。

また、車速が第一車速閾値以上の状態または登坂傾斜度が第一傾斜度閾値未満の状態により登坂発進制御が解除された場合には、相対的に長い判定時間（第一設定時間）によって登坂発進制御の実行の可否を判定する。これにより、平坦路における発進加速時には、瞬間的に登坂発進時の条件を満たす状態になるが、長い判定時間（第一設定時間）を継続することはないため、平坦路における誤判定を防止できる。従って、平坦路の誤判定による乗員への不快感を与えることは防止できる。

（請求項２）例えば、第一解除判定手段による判定条件と第二解除判定手段による判定条件とが同時に満たされる場合には、第一解除判定手段を優先することとしている。同時に満たす場合に、次に登坂発進制御を実行する場合には、相対的に短い判定時間（第二設定時間）により行う必要はない。そこで、優先順位を決定することで、誤判定を防止できる。

（請求項３）補助駆動輪へ伝達する駆動力を増加する制御に上述した登坂発進制御を適用することにより、駆動源の駆動力を効率的に用いることができる。
（請求項４）上述した登坂発進制御の実行および解除を電磁クラッチ装置の制御により行う場合には、電磁クラッチ装置への無駄な電力消費を低減することができる。

本実施形態における四輪駆動車の構成を示す図である。 図１のＥＣＵにおける登坂発進制御の実行判定処理を示すフローチャートである。 図１のＥＣＵにおける登坂発進制御の解除判定処理を示すフローチャートである。 ケース１〜３における登坂路での車両の動作を説明する図である。

本実施形態における車両の制御装置は、例えば四輪駆動車に適用される。四輪駆動車の概略構成について、図１を参照して説明する。図１に示すように、四輪駆動車は、駆動力を発生するエンジン２と、駆動力伝達機構と、主駆動輪としての前輪５と、補助駆動輪としての後輪１１と、制御装置（ＥＣＵ）２１と、各種センサ３１〜３６とから構成されている。そして、駆動力伝達機構は、トランスアクスル３と、フロントアクスル４と、プロペラシャフト６と、駆動力伝達装置７と、ドライブピニオンシャフト８と、リアディファレンシャル９と、リアアクスル１０とから構成されている。

エンジン２の駆動力は、トランスアクスル３を構成するミッション、フロントディファレンシャルとフロントアクスル４とを介して前輪５に伝達される。また、エンジン２の駆動力は、トランスアクスル３、プロペラシャフト６、駆動力伝達装置７、ドライブピニオンシャフト８、リアディファレンシャル９、及びリアアクスル１０を介して後輪１１に伝達される。

ここで、駆動力伝達装置７は、湿式多板式の電磁クラッチ装置７ａを備えている。この電磁クラッチ装置７ａのコイルに、ＥＣＵ２１からの制御信号に基づいて算出された電流が供給されて、各クラッチ板が互いに摩擦係合する。このクラッチ板の摩擦係合力により、プロペラシャフト６の駆動力がドライブピニオンシャフト８にトルク伝達される。具体的には、電磁クラッチ装置７ａのコイルに供給される電流値が大きいほど、クラッチ板の摩擦係合力は大きくなり、その結果ドライブピニオンシャフト８に伝達される駆動力が大きくなる。

ＥＣＵ２１は、各種センサ３１〜３６の出力信号に基づき、電磁クラッチ装置７ａのコイルに供給する電流値を算出する。すなわち、ＥＣＵ２１は、四輪駆動状態と二輪駆動状態とを選択すると共に、四輪駆動状態が選択されている場合にはさらに前輪５と後輪１１とに配分される駆動力配分率の可変制御を行っている。ここで、３１ａ〜３１ｄは、順に、左前輪、右前輪、左後輪、右後輪の車輪速センサである。３２は、スロットル開度センサである。３３は、操舵角センサである。３４は、ヨーレートセンサである。３５は、左右加速度センサであり、３６は、前後加速度センサである。

次に、ＥＣＵ２１による駆動力伝達装置７の制御のうち、以下においては、登坂発進制御について説明する。登坂発進制御とは、車両が登坂路にて発進しようとしていると判断した場合に、通常制御（登坂発進制御を行っていない制御）の状態に対して補助駆動輪としての後輪１１への駆動力の伝達を増加する制御である。

まず、登坂発進制御の実行判定処理について図２を参照して説明する。図２に示すように、通常制御中であるか否かを判定する（ステップＳ１）。通常制御中でない場合、すなわち登坂発進制御中の場合には、そのまま処理を終了する。一方、通常制御中の場合には、解除種別フラグ（以下、「フラグ」と称する）がＯＮであるか否かを判定する（ステップＳ２）。フラグは、図３のＳ１５，Ｓ１６に示すように、登坂発進制御の解除判定処理においてＯＮまたはＯＦＦに設定される。つまり、解除条件に応じて、フラグがＯＮまたはＯＦＦとなる。また、初期状態のフラグは、ＯＦＦである。

続いて、フラグがＯＦＦの場合には（ステップＳ２：Ｎｏ）、進行方向の車速Vが第二車速閾値Vth2未満であって、かつ、登坂傾斜度θが第二傾斜度閾値θth2以上であるか否かを判定する（ステップＳ３：第一実行判定手段）。車速Vは、車輪速センサ３１ａ〜３１ｄから算出する。登坂傾斜度θは、前後加速度センサ３６による進行方向の加速度Gにより得られる。また、進行方向は、駆動ギヤが前進ギヤ段であるか後退ギヤ段であるかにより判定できる。ここで、第二車速閾値Vth2は、ゼロに近い値である。つまり、ステップＳ３では、登坂路にて停車状態または非常に遅い車速Vで走行している状態（以下、「ほぼ停車状態」と称する）であるか否かを判定している。

続いて、ステップＳ３の判定を満たす場合には、当該判定を満たす状態になってからの経過時間time1が第一設定時間Tth1以上となったか否かを判定し、まだ達していなければステップＳ３の判定に戻る（ステップＳ４：第一実行判定手段）。一方、ステップＳ３の判定を満たさない場合には、処理を終了する。

続いて、経過時間time1が第一設定時間Tth1以上になると、登坂発進制御条件を決定し（ステップＳ５）、当該条件に基づいて登坂発進制御を実行する（ステップＳ６）。つまり、ステップＳ３の判定を満たす状態を、第一設定時間Tth1継続した場合に、登坂発進制御を実行する。例えば、登坂傾斜度θの大きな登坂路にて発進しようとしている場合には、上記ステップＳ３，Ｓ４を満たすため、登坂発進制御が実行される。しかし、平坦路の車両発進時には、発進後直ちに、ステップＳ３を満たさない状態になる。従って、この場合には、登坂発進制御は実行されない。また、登坂傾斜度の小さな登坂路や降坂路を走行中には、ステップＳ３を満たさない状態になる。

そして、登坂発進制御条件とは、通常制御の状態に対して、補助駆動輪である後輪１１へ伝達する駆動力の増加分、すなわち電磁クラッチ装置７ａのコイルへ供給する電流量の増加分である。つまり、ほぼ停車状態における登坂傾斜度θに応じて、四輪駆動状態において前輪５と後輪１１とに配分される駆動力配分率を変化させている。

一方、フラグがＯＮの場合には（ステップＳ２：Ｙｅｓ）、進行方向の車速Vが第二車速閾値Vth2未満であって、かつ、登坂傾斜度θが第二傾斜度閾値θth2以上であるか否かを判定する（ステップＳ７：第二実行判定手段）。この判定条件は、ステップＳ３と同様である。続いて、ステップＳ７の判定を満たす場合には、当該判定を満たす状態になってからの経過時間time2が第二設定時間Tth2以上となったか否かを判定し、まだ達していなければステップＳ７の判定に戻る（ステップＳ８：第二実行判定手段）。一方、ステップＳ７の判定を満たさない場合には、処理を終了する。ここで、第二設定時間Tth2は、第一設定時間Tth1より短い時間である。

続いて、経過時間time2が第二設定時間Tth2以上になると、登坂発進制御条件を決定し（ステップＳ５）、当該条件に基づいて登坂発進制御を実行する（ステップＳ６）。つまり、ステップＳ７の判定を満たす状態を、第二設定時間Tth2継続した場合に、登坂発進制御を実行する。例えば、登坂発進する際に、一旦僅かに降坂した後に登坂し始める場合には、一旦登坂発進制御が解除されたとしても、再び登坂発進制御が実行されることになる。

次に、登坂発進制御の解除判定処理について図３を参照して説明する。図３に示すように、登坂発進制御中であるか否かを判定する（ステップＳ１１）。登坂発進制御中でない場合、すなわち通常制御中の場合には、そのまま処理を終了する。一方、登坂発進制御中の場合には、車速Vが第一車速閾値Vth1以上であるか否かを判定する（ステップＳ１２：第一解除判定手段）。つまり、登坂発進後に、高速走行状態になったか否かを判定する。また、車速Vが第一車速閾値Vth1未満である場合には（ステップＳ１２：Ｎｏ）、登坂傾斜度θが第一傾斜度閾値θth1未満であるか否かを判定する（ステップＳ１３：第一解除判定手段）。つまり、登坂発進後に、登坂傾斜度θが緩やかになったか否かを判定する。

そして、車速Vが第一車速閾値Vth1以上の状態、または、登坂傾斜度θが第一傾斜度閾値θth1未満の状態である場合には、登坂発進制御を解除して（ステップＳ１４）、フラグをＯＦＦに設定する（ステップＳ１５）。そして、処理を終了する。

一方、車速Vが第一車速閾値Vth1未満であり、かつ、登坂傾斜度θが第一傾斜度閾値θth1以上の場合には、車速Vが第二車速閾値Vth2以上であり、かつ、第一車速閾値Vth1未満の条件を満たした後に、車速Vが第三車速閾値Vth3未満になったか否かを判定する（ステップＳ１６：第二解除判定手段）。ここで、第三車速閾値Vth3は、第二車速閾値Vth2より小さい。

つまり、ステップＳ１６では、車速Vが第一車速閾値Vth1未満において一旦増加した後に低減したか否かを判定している。例えば、登坂路にて低速走行で移動した後に停車した場合がそれに該当する。また、登坂発進する際に、一旦僅かに降坂した後に登坂し始めようとする場合にも、降坂時には低速であって、登坂し始めようとする瞬間は停車しているため該当する。

また、ステップＳ１６の判定は、ステップＳ１２，Ｓ１３の判定の後に行っている。つまり、ステップＳ１２、Ｓ１３の判定は、ステップＳ１６の判定より優先して行っている。ステップＳ１６の判定を満たす場合には、登坂発進制御を解除して（ステップＳ１７）、フラグをＯＮに設定する（ステップＳ１８）。そして、処理を終了する。一方、ステップＳ１６の判定を満たさない場合には、処理を終了する。

以上説明した登坂発進制御の実行判定処理および解除判定処理について、図４に示すような具体的なケースを例に挙げて説明する。
（ケース１）ケース１は、登坂傾斜度θの大きな登坂路で車両前方が上り方向を向いている状態で停車中の状態から、前進発進する。前進発進した後には、登坂傾斜度θの緩やかな登坂路に移行しつつ、徐々に高速走行に移行する。

初期状態において、登坂発進制御が実行されていないものとする。また、初期状態のフラグはＯＦＦである。従って、停車中においては、図２のＳ２：Ｎｏ→Ｓ３：Ｙｅｓとなり、停車中であるため長い第一設定時間Tth1以上を継続するため、Ｓ４：Ｙｅｓとなる。そして、停車中の登坂傾斜度θに応じて登坂発進制御条件が決定され（Ｓ５）、発進する際には登坂発進制御が実行される（Ｓ６）。

その後、徐々に高速走行に移行するか、もしくは、登坂傾斜度θが緩やかになっているため、図３のＳ１２：ＹｅｓまたはＳ１３：Ｙｅｓとなり、登坂発進制御が解除され（Ｓ１４）、フラグがＯＦＦとなる（Ｓ１５）。そうすると、次に、当該ケース１にて上述したように登坂発進制御の実行に際して、再び、第一設定時間Tth1を用いて判定する。

（ケース２）ケース２は、登坂傾斜度θの大きな登坂路で車両前方が上り方向を向いている状態で停車中の状態から、低速で前進発進する。前進発進した後には、登坂傾斜度θがまだ大きな登坂路にて一旦停車して、再び前進発進する。再び前進発進した後には、登坂傾斜度θの緩やかな登坂路に移行しつつ、徐々に高速走行に移行する。

最初の停車時には、ケース１と同様であり、登坂発進時に登坂発進制御が実行される。その後、登坂傾斜度θがまだ大きな登坂路にて低速で前進発進し停車しているため、図３のＳ１２：Ｎｏ→Ｓ１３：Ｎｏ→Ｓ１４：Ｙｅｓとなる。従って、登坂発進制御が解除され（Ｓ１７）、フラグがＯＮとなる（Ｓ１８）。

そして、一旦前進発進した後の停車中において、登坂発進制御の実行判定処理が行われる。フラグがＯＮであるため、図２のＳ２：Ｙｅｓ→Ｓ７：Ｙｅｓ→Ｓ８：Ｙｅｓとなり、現在の登坂傾斜度θに応じた登坂発進制御条件が決定され（Ｓ５）、再び発進する際には新たな条件に基づいて登坂発進制御が実行される（Ｓ６）。

ここで、図２のステップＳ８において、短い第二設定時間Tth2を用いて判定しているため、停車時間がごく僅かであったとしても、新たな登坂発進制御条件にて制御実行が可能となる。つまり、再び前進発進する際に、前輪５と後輪１１との駆動力の配分比率を適切な比率にすることができる。

（ケース３）ケース３は、登坂傾斜度θの大きな登坂路で車両前方が上り方向を向いている状態で停車中の状態から、前進発進しようとする。しかし、ごく僅かに降坂した後に登坂を開始する。その後は、登坂傾斜度θの緩やかな登坂路に移行しつつ、徐々に高速走行に移行する。

最初の停車時には、ケース１と同様であり、登坂発進時に登坂発進制御が実行される。その後、一旦降坂しており、この時の車速Vは非常に低い。そして、降坂した後に登坂を開始する瞬間においては、停車している状態となる。従って、図３のＳ１２：Ｎｏ→Ｓ１３：Ｎｏ→Ｓ１４：Ｙｅｓとなり、登坂発進制御が解除され（Ｓ１７）、フラグがＯＮとなる（Ｓ１８）。

そうすると、登坂発進制御の実行判定処理が行われる。ここでは、フラグがＯＮであるため、図２のＳ２：Ｙｅｓとなり、降坂した後に登坂を開始する瞬間においては停車している状態となるため、Ｓ７：Ｙｅｓとなる。ここで、停車している時間はごく僅かとなる。しかし、第二設定時間Tth2は短い時間であるため、ごく僅かな時間であっても、Ｓ８の判定条件を満たすことになり、現在の登坂傾斜度θに応じた登坂発進制御条件を決定し（Ｓ５）、前進する際には新たな条件に基づいて登坂発進制御が実行される（Ｓ６）。

以上より、登坂発進する際に僅かに降坂した後に登坂する場合に、登坂発進制御が一旦解除されたとしても、再び登坂し始める際には再び登坂発進制御が実行されることになる。従って、登坂路発進性能を向上することができる。

また、ケース２，３の動作途中の場合を除いて、登坂発進制御の実行に用いる判定時間は、長い第一設定時間Tth1である。そのため、平坦路における発進加速時には、瞬間的に登坂発進時の条件を満たす状態になるが、長い判定時間を継続することはないため、平坦路における誤判定を防止できる。従って、平坦路の誤判定による乗員への不快感を与えることは防止できる。

また、図３のステップＳ１２、Ｓ１３の判定は、ステップＳ１６の判定より優先している。仮に、両方の判定条件を同時に満たす場合には、ステップＳ１２、Ｓ１３を優先することになる。同時に満たす場合に、次に登坂発進制御を実行する場合には、相対的に短い判定時間（第二設定時間Tth2）により行う必要はない。そこで、優先順位を決定することで、誤判定を防止できる。

そして、補助駆動輪である後輪１１へ伝達する駆動力を増加する制御に上述した登坂発進制御を適用することにより、駆動源であるエンジン２の駆動力を効率的に用いることができる。さらに、上述した登坂発進制御の実行および解除を電磁クラッチ装置７ａの制御により行う場合には、電磁クラッチ装置７ａへの無駄な電力消費を低減することができる。

５：前輪（主駆動輪）、 ７：駆動力伝達装置、 ７ａ：電磁クラッチ装置、 １１：後輪（補助駆動輪）、 Ｓ３，Ｓ４：第一実行判定手段、 Ｓ７，Ｓ８：第二実行判定手段、 Ｓ１２，Ｓ１３：第一解除判定手段、 Ｓ１６：第二解除判定手段、 Tth1：第一設定時間、 Tth2：第二設定時間、 V：車速、 Vth1：第一車速閾値、 Vth2：第二車速閾値、 θ：登坂傾斜度、 θth1：第一傾斜度閾値、 θth2：第二傾斜度閾値

Claims (4)

1. 登坂発進制御を実行する車両の制御装置であって、
   前記登坂発進制御を実行している際に、車速が第一車速閾値以上の状態または登坂傾斜度が第一傾斜度閾値未満の状態を所定時間継続した場合に、前記登坂発進制御を解除すると共に、解除種別フラグをＯＦＦにする第一解除判定手段と、
   前記登坂発進制御を実行している際に、車速が前記第一車速閾値未満において一旦増加した後に低減した場合に、前記登坂発進制御を解除すると共に、前記解除種別フラグをＯＮにする第二解除判定手段と、
   前記解除種別フラグがＯＦＦのときに、車速が前記第一車速閾値より小さな第二車速閾値未満であり、かつ、登坂傾斜度が前記第一傾斜度閾値より大きな第二傾斜度閾値以上の状態を第一設定時間継続した場合に、登坂発進制御条件を決定しかつ前記登坂発進制御条件に基づいて登坂発進制御を実行する第一実行判定手段と、
   前記解除種別フラグがＯＮのときに、車速が前記第二車速閾値未満であり、かつ、登坂傾斜度が前記第二傾斜度閾値以上の状態を前記第一設定時間より短い第二設定時間継続した場合に、登坂発進制御条件を決定しかつ前記登坂発進制御条件に基づいて登坂発進制御を実行する第二実行判定手段と、
   を備える車両の制御装置。
2. 前記登坂発進制御を実行している際に、前記第一解除判定手段による判定は、前記第二解除判定手段による判定より優先して行う、請求項１の車両の制御装置。
3. 前記車両は、駆動力を伝達可能な主駆動輪と補助駆動輪とを備え、
   前記登坂発進制御は、前記補助駆動輪へ伝達する駆動力を増加する制御である、請求項１または２の車両の制御装置。
4. 前記車両は、係合力により前記補助駆動輪への駆動力の伝達を制御する電磁クラッチを備え、
   前記登坂発進制御の実行および解除は前記電磁クラッチを制御することにより行う、請求項３の車両の制御装置。

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