JP6138008B2

JP6138008B2 - 車両の制御装置

Info

Publication number: JP6138008B2
Application number: JP2013198421A
Authority: JP
Inventors: 博人中島
Original assignee: Subaru Corp
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2013-09-25
Filing date: 2013-09-25
Publication date: 2017-05-31
Anticipated expiration: 2033-09-25
Also published as: JP2015063228A

Description

本発明は、特に、オートマチックトランスミッション車でリバースレンジが選択されている際の発進を適切に行う車両の制御装置に関する。

従来、ドライバのシフトレバーの操作ミスやアクセルペダルの踏み間違いに対する車両の安全性を確保するための様々な技術が提案されている。例えば、特許文献１には、車両が安全に走行する場合の加速度と速度との関係についての実験やシミュレーション結果に基づいて、上限加速度を予め設定し、この上限加速度に基づいて加速度を制限する技術が開示されている。

ところで、このような加速度制限は、エンジン出力のフィードバック制御等によって行われるが、その際、路面勾配等の外乱の影響が反映されていることが望ましい。ここで、路面勾配については、例えば、前後加速度センサで検出される前後加速度と、車速（車輪速等）の変化から求まる前後加速度との差に基づいて推定することが可能である。

特開２００９−１２６３５２号公報

しかしながら、前後加速度センサは、車速センサ等に比べて外乱の影響を受けやすく、例えば、寒冷地において車両が屋内から屋外に移動した場合等のように急激な温度変化が生じた場合、検出値が一時的に異常な値となる虞がある。

このような前後加速度センサの異常は上述の加速度制限に影響を与える虞があるため、特に、急激な加速を抑制することが強く要求される後退時において、的確な異常検出が行われることが望ましい。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、車両の後退時において加速度センサの異常を的確に検出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。

本発明の一態様による車両の制御装置は、レンジ位置を検出するレンジ位置検出手段と、車体に作用する前後加速度を検出する前後加速度センサと、車速を検出する車速センサと、前記車速センサで検出した車速から求まる実加速度と前記前後加速度センサで検出した前後加速度とに基づいて路面勾配を推定する路面勾配推定手段と、レンジ位置がリバースにあり、且つ、前記実加速度が予め設定された加速度上限値を超えているとき、当該実加速度を前記加速度上限値に収束させるための目標トルクを前記路面勾配に基づいて演算し、エンジン出力トルクを前記目標トルクに制限する出力制御手段と、前記目標トルクに基づく前記エンジン出力トルクの制限時に、前記実加速度が前記加速度上限値を基準とする閾値範囲内にないとき、前記前後加速度センサが異常であると判定する異常判定手段と、を備えたものである。

また、本発明の他の態様による車両の制御装置は、レンジ位置を検出するレンジ位置検出手段と、車体に作用する前後加速度を検出する前後加速度センサと、車速を検出する車速センサと、前記車速センサで検出した車速から求まる実加速度と前記前後加速度センサで検出した前後加速度とに基づいて路面勾配を推定する路面勾配推定手段と、レンジ位置がリバースにあり、且つ、前記実加速度が予め設定された加速度上限値を超えているとき、当該実加速度を前記加速度上限値に収束させるための目標トルクを前記路面勾配に基づいて演算し、エンジン出力トルクを前記目標トルクに制限する出力制御手段と、前記目標トルクに基づく前記エンジン出力トルクの制限時に、前記実加速度が前記加速度上限値を基準とする閾値範囲内にないとき、前記実加速度と前記加速度上限値との差に基づいて、前記路面勾配を補正する路面勾配補正手段を備えたものである。

本発明の車両の制御装置によれば、車両の後退時において加速度センサの異常を的確に検出することができる。

路面勾配推定装置を示す機能ブロック図車速と加速度上限値との関係の一例を示すマップ車速と閾値との関係の一例を示すマップエンジントルク制御ルーチンを示すフローチャート前後加速度センサの異常判定ルーチンを示すフローチャート

以下、図面を参照して本発明の形態を説明する。図面は本発明の一実施形態に係わり、図１は路面勾配推定装置を示す機能ブロック図、図２は車速と加速度上限値との関係の一例を示すマップ、図３は車速と閾値との関係の一例を示すマップ、図４はエンジントルク制御ルーチンを示すフローチャート、図５は前後加速度センサの異常判定ルーチンを示すフローチャートである。

図１において、符号１は自動車等の車両の制御装置を示し、この制御装置１は、路面勾配推定装置としての機能を実現するための制御ユニット２を有する。

制御ユニット２には、車体の前後方向に作用する前後加速度Ａを検出する前後加速度センサ５、車両の進行方向が前進状態か後進状態かの情報を含む車速Ｖを検出する多相式の車輪速センサからなる車速センサ６、ドライバにより選択されたセレクトレバー（図示せず）のレンジ位置（ドライブ「Ｄ」、リバース「Ｒ」、ニュートラル「Ｎ」等の各レンジ位置）を検出するレンジ位置検出手段としてのインヒビタスイッチ７等の各種センサ、スイッチ類が接続されている。さらに、制御ユニット２には、動力源であるエンジン（図示せず）の制御を行うエンジン制御ユニット３が接続されている。

エンジン制御ユニット３は、例えば、前後加速度センサ５、車速センサ６、インヒビタスイッチ７、アクセル開度θａｃｃを検出するアクセルポジションセンサ８、エンジン回転数Ｎｅを検出するエンジン回転数センサ９等の各種センサ、スイッチ類が接続されている。このエンジン制御ユニット３は、基本的には、アクセル開度等に基づいてドライバ要求トルクＴｒを算出し、スロットル開度、点火時期、燃料噴射量等のパラメータを演算する。そして、これらのパラメータの制御信号によってアクチュエータ類を駆動し、エンジンの出力トルクＴがドライバ要求トルクＴｒに一致するよう、エンジンの運転状態を制御する。

但し、レンジ位置としてリバース「Ｒ」が選択された車両の後退時において、ドライバによるアクセルペダルの急踏み等の誤操作によって車両が急発進等することを防止するため、エンジン制御ユニット３は、車速センサ６で検出された車速Ｖの変化（微分値）から求まる実加速度Ａｘが予め設定された加速度上限値Ａｌを超えているとき、実加速度Ａｘを加速度上限値Ａｌに収束させるための目標トルクＴｔを演算する。そして、例えば、目標トルクＴｔがドライバ要求トルクＴｒよりも小さいとき、エンジン制御ユニット３は、目標トルクＴｔに基づいてエンジンの運転状態を制御することにより、エンジンの出力トルクＴを目標トルクＴｔに制限する。このように、本実施形態において、エンジン制御ユニット３は、出力制御手段としての機能を実現する。

ここで、エアコンのコンプレッサ抵抗をＲｃ［Ｎｍ］、トルクコンバータのトルコン比をＲｔｒｑ、トランスミッションの総減速比をＲｔｒ、タイヤの動半径をｒ［ｍ］、走行抵抗（転がり抵抗、空気抵抗、勾配抵抗、加速抵抗、コーナリング抵抗等）をＲｒ［Ｎｍ］、車両重量をｍ［Ｋｇ］とすると、車両の目標加速度Ａｔとエンジンの目標トルクＴｔ［Ｎｍ］との関係は、以下の（１）〜（３）式で表すことができる。

この場合において、（１）式中の「路面勾配による前後Ｇ成分」は、前後加速度センサ５で検出された前後加速度Ａと制御ユニット２から入力される路面勾配θ（後述する）とに基づいて算出される。また、車両の後退時には、高速での走行が想定されないため、（２）式に示す走行抵抗Ｒｒのうち、勾配抵抗以外の走行抵抗Ｒｏｔｈｅｒ（転がり抵抗、空気抵抗、加速抵抗、コーナリング抵抗等）については、略零であると見なして無視することができる。従って、（３）式中の目標加速度Ａｔの項に加速度制限値Ａｌを代入し、走行抵抗Ｒｒの項に（１）式で求めた勾配抵抗Ｒｇｒａｄを代入することにより、後退時の目標トルクＴｔを算出することが可能となる。このことから明らかな通り、車両の加速度を目標加速度Ａｔに制限するための目標トルクＴｔは、路面の勾配抵抗に略依存する。

また、本実施形態において加速度上限値Ａｌは車速Ｖに応じて可変設定されるようになっており、このためエンジン制御ユニット３には、例えば、リバース時における車速Ｖと加速度上限値Ａｌとの関係を示すマップが格納されている（図２参照）。なお、図２に示すように、加速度上限値Ａｌは、車速Ｖが大きくなるほど小さくなるよう設定されており、所定の車速Ｖ１で零となるよう設定されている。これにより、本実施形態では、基本的に、後退時の加速度Ａｘが車速Ｖに応じた加速度上限値Ａｌ以下に制限されるとともに、車速ＶがＶ１以下に制限される。

制御ユニット２は、マイクロコンピュータ等を中心として構成され、機能的に表すと、路面勾配推定手段としての路面勾配推定部１５と、フィルタ処理部１６と、異常判定手段としてのセンサ誤作動判定部１７と、路面勾配補正手段としての路面勾配補正部１８と、を有して構成されている。

路面勾配推定部１５には、前後加速度センサ５から自車に作用する前後加速度Ａが入力され、車速センサ６から車速Ｖ（前進方向をプラス、後退方向をマイナスとする車速）が入力され、インヒビタスイッチ７からシフト位置情報が入力される。そして、路面勾配推定部１５は、車速Ｖの変化量に基づいて実加速度Ａｘを算出し、以下の（４）式を用いて路面勾配θを推定する。

ここで、（４）式中におけるｇは重力加速度である。

このように推定された路面勾配θは、例えば、フィルタ処理部において、フィルタ処理による平滑化処理がなされた後、エンジン制御ユニット３に出力されるとともに、他の制御ユニット（図示せず）等に出力される。

センサ誤作動判定部１７には、車速センサ６から車速Ｖが入力され、インヒビタスイッチ７からシフト位置情報が入力される。さらに、目標トルクＡｔに基づいてエンジン出力トルクＴが制限されている場合、センサ誤作動判定部１７には、エンジン制御ユニット３から目標加速度Ａｔが入力される。ここで、センサ誤作動判定部１７には、例えば、図３に示すように、加速度上限値Ａｌを基準とする閾値範囲（判定閾値Ａｔｈ＿Ｌ及びＡｔｈ＿Ｈ）が車速Ｖ毎に予め設定されている。そして、センサ誤作動判定部１７は、車速Ｖから求まる実加速度Ａｘと判定閾値Ａｔｈ＿Ｌ，Ａｔｈ＿Ｈとを比較し、実加速度Ａｘが閾値範囲内にないと判定したとき、前後加速度センサ５が異常であると判定する。

すなわち、上述の通り、車両の加速度を目標加速度Ａｔに制限するための目標トルクＴｔは路面の勾配抵抗に依存するため、路面勾配θが正しければ、実加速度Ａｘは目標加速度Ａｔに近い値（閾値範囲内の値）に収束することが想定される。ここで、路面勾配θは、上述した通り、路面勾配推定部１５において、前後加速度センサ５で検出した前後加速度Ａと、車速センサ６で検出した車速Ｖに基づく実加速度Ａｘと、から求まるものであるが、車速センサ６は、その特性上、前後加速度センサ５に比べて極めて検出精度（信頼性）が高い。そこで、センサ誤作動判定部１７は、実加速度Ａｘと閾値Ａｔｈ＿Ｌ及びＡｔｈ＿Ｈとの比較に基づいて路面勾配θが異常であると判断した場合には、前後加速度センサ５が異常であると判定する。

路面勾配補正部１８は、センサ誤作動判定部１７で前後加速度センサ５が異常であると判定された場合に、例えば、前後加速度センサ５で検出される前後加速度Ａに対する補正量を算出する。すなわち、路面勾配補正部１８は、例えば、上述の（３）式中のＡｔの項に、実加速度Ａｘを代入し、（１）〜（３）式を用いて逆算することにより、実加速度Ａｘに対応する勾配抵抗Ｒｇｒａｄ’を算出する。そして、路面勾配補正部１８は、路面勾配θを用いて（１）式から求めた路面勾配Ｒｇｒａｄと、実加速度Ａｘから逆算した勾配抵抗Ｒｇｒａｄ’との比較結果から路面勾配θの誤差量を求め、この誤差量に基づいて前後加速度Ａに対する補正値を設定する。この補正値としては、例えば、前後加速度Ａに乗算する補正係数、或いは、前後加速度Ａに加減算する補正量等が設定され、設定された補正値は路面勾配推定部１５に出力される。そして、補正値が入力されると、路面勾配推定部１５は、前後加速度Ａを補正値で補正した値を用いて路面勾配θを推定する。これにより、前後加速度センサ５が異常となった場合にも、所定の精度を有する路面勾配θを推定することが可能となる。

次に、エンジン制御ユニット３で実行されるエンジントルク制御について、図４に示すエンジントルク制御ルーチンのフローチャートに従って説明する。このルーチンは、エンジン制御ユニット３において、所定時間毎に繰り返し実行されるもので、ルーチンがスタートすると、エンジン制御ユニット３は、先ず、ステップＳ１０１において、アクセルポジションセンサ８から入力されるアクセル開度θａｃｃ、エンジン回転数センサ９から入力されるエンジン回転数Ｎｅ等に基づいてドライバの要求トルクＴｒを演算する。

続くステップＳ１０２において、エンジン制御ユニット３は、インヒビタスイッチ７からの信号に基づき、シフト位置がリバースレンジ（Ｒレンジ）であるか否かを調べ、Ｒレンジであると判定した場合にはステップＳ１０３に進み、Ｒレンジ以外であると判定した場合にはステップＳ１０８に進む。

ステップＳ１０２からステップＳ１０３に進むと、エンジン制御ユニット３は、制御ユニット２か路面勾配θを入力した後、ステップＳ１０４に進む。

そして、ステップＳ１０４において、エンジン制御ユニット３は、車速センサ６で検出された車速Ｖに基づき、予め設定されたマップ等（例えば、図２参照）を参照して加速度上限値Ａｌを演算する。

ステップＳ１０４からステップＳ１０５に進むと、エンジン制御ユニット３は、車速センサ６で検出された車速Ｖに基づく実加速度Ａｘが加速度上限値Ａｌよりも大きいか否かを調べ、実加速度Ａｘが加速度上限値Ａｌよりも大きいと判定した場合にはステップＳ１０６に進み、実加速度Ａｘが加速度上限値Ａｌ以下であると判定した場合にはステップＳ１０８に進む。

ステップＳ１０５からステップＳ１０６に進むと、エンジン制御ユニット３は、上述の（１）〜（３）式を用いて、実加速度Ａｘを加速度上限値Ａｌに収束させるための目標トルクＴｔを演算した後、ステップＳ１０７に進む。

ステップＳ１０７において、エンジン制御ユニット３は、目標トルクＴｔが要求トルクＴｒよりも小さいか否かを調べ、目標トルクＴｔが要求トルクＴｒよりも小さいと判定した場合にはステップＳ１０９に進み、目標トルクＴｔが要求トルクＴｒ以上であると判定した場合にはステップＳ１０８に進む。

そして、ステップＳ１０２、ステップＳ１０５、或いは、ステップＳ１０７からステップＳ１０８に進むと、エンジン制御ユニット３は、要求トルクＴｒに基づくエンジンの出力トルク制御を行った後、ルーチンを抜ける。

一方、ステップＳ１０７からステップＳ１０９に進むと、エンジン制御ユニット３は、目標トルクＴｔに基づくエンジンの出力トルク制御を行った後、ルーチンを抜ける。

次に、制御ユニット２のセンサ誤作動判定部１７で実行される前後加速度センサの異常判定について、図５に示す異常判定ルーチンのフローチャートに従って説明する。このルーチンは、所定時間毎に繰り返し実行されるもので、ルーチンがスタートすると、センサ誤作動判定部１７は、インヒビタスイッチ７からの信号に基づき、シフト位置がリバースレンジ（Ｒレンジ）であるか否かを調べ、Ｒレンジであると判定した場合にはステップＳ３０２に進み、Ｒレンジ以外であると判定した場合にはそのままルーチンを抜ける。

ステップＳ２０１からステップＳ２０２に進むと、センサ誤作動判定部１７は、現在、エンジン制御ユニット３において目標トルクＴｔに基づくエンジン出力トルクＴの制限中であるか否かを調べ、トルク制限中であると判定した場合にはステップＳ２０３に進み、トルク制限中ではないと判定した場合にはそのままルーチンを抜ける。

ステップＳ２０２からステップＳ２０３に進むと、センサ誤作動判定部１７は、エンジン制御ユニット３で設定された目標加速度Ａｔを入力した後、ステップＳ２０３に進む。

そして、ステップＳ２０３において、センサ誤作動判定部１７は、車速センサ６で検出された車速Ｖに基づき、予め設定されたマップ等（図３参照）を参照して閾値範囲（判定閾値Ａｔｈ＿Ｌ及びＡｔｈ＿Ｈ）を演算する。

ステップＳ２０４からステップＳ２０５に進むと、センサ誤作動判定部１７は、実加速度ＡｘがステップＳ２０４で演算した閾値範囲内（Ａｔｈ＿Ｌ＜Ａｘ＜Ａｔｈ＿Ｈ）であるか否かを調べ、実加速度Ａｘが閾値半内であると判定した場合にはステップＳ２０６に進み、実加速度Ａｘが閾値範囲外であると判定した場合にはステップＳ２０７に進む。

そして、ステップＳ２０５からステップＳ２０６に進むと、センサ誤作動判定部１７は、前後加速度センサ５が正常であると判定した後、ルーチンを抜ける。

一方、ステップＳ２０５からステップＳ２０７に進むと、センサ誤作動判定部１７は、前後加速度センサ５が異常であると判定した後、ルーチンを抜ける。

このような実施形態によれば、車速センサ６で検出した車速Ｖから求まる実加速度Ａｘと前後加速度センサ５で検出した前後加速度Ａとに基づいて路面勾配θを推定する機能を備え、レンジ位置がリバースにあり、且つ、車速センサ６で検出した車速から求まる実加速度Ａｘが予め設定された加速度上限値Ａｌを超えているとき、実加速度Ａｘを加速度上限値Ａｌに収束させるための目標トルクＴｔを路面勾配θに基づいて演算し、エンジン出力トルクＴを目標トルクＴｔに制限する車両の制御装置において、目標トルクＴｔに基づくエンジン出力トルクＴの制限時に、実加速度Ａｘが加速度上限値Ａｌを基準とする閾値範囲内（判定閾値Ａｔｈ＿Ｌから判定閾値Ａｔｈ＿Ｈの範囲内）にないとき、前後加速度センサ５が異常であると判定することにより、車両の後退時において、前後加速度センサ５の異常を的確に検出することができる。

また、実加速度Ａｘが加速度上限値Ａｌを基準とする閾値範囲内（判定閾値Ａｔｈ＿Ｌから判定閾値Ａｔｈ＿Ｈの範囲内）にないとき、実加速度Ａｘと加速度上限値Ａｌとの差に基づいて、路面勾配θを補正するための補正値（例えば、前後加速度Ａに対する補正値）を設定することにより前後加速度センサ５が異常となった場合にも、所定の精度を有する路面勾配θを推定することができる。

なお、本発明は、以上説明した各実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明の技術的範囲内である。

１ … 制御装置
２ … 制御ユニット
３ … エンジン制御ユニット
５ … 前後加速度センサ
６ … 車速センサ
７ … インヒビタスイッチ（レンジ位置検出手段）
８ … アクセルポジションセンサ
９ … エンジン回転数センサ（出力制御手段）
１５ … 路面勾配推定部（路面勾配推定手段）
１６ … フィルタ処理部
１７ … センサ誤作動判定部（異常判定手段）
１８ … 路面勾配補正部（路面勾配補正手段）

Claims

レンジ位置を検出するレンジ位置検出手段と、
車体に作用する前後加速度を検出する前後加速度センサと、
車速を検出する車速センサと、
前記車速センサで検出した車速から求まる実加速度と前記前後加速度センサで検出した前後加速度とに基づいて路面勾配を推定する路面勾配推定手段と、
レンジ位置がリバースにあり、且つ、前記実加速度が予め設定された加速度上限値を超えているとき、当該実加速度を前記加速度上限値に収束させるための目標トルクを前記路面勾配に基づいて演算し、エンジン出力トルクを前記目標トルクに制限する出力制御手段と、
前記目標トルクに基づく前記エンジン出力トルクの制限時に、前記実加速度が前記加速度上限値を基準とする閾値範囲内にないとき、前記前後加速度センサが異常であると判定する異常判定手段と、を備えたことを特徴とする車両の制御装置。
前記異常判定手段で前記前後加速度センサが異常であると判定したとき、前記実加速度と前記加速度上限値との差に基づいて、前記路面勾配を補正するための補正値を設定する路面勾配補正手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の車両の制御装置。
レンジ位置を検出するレンジ位置検出手段と、
車体に作用する前後加速度を検出する前後加速度センサと、
車速を検出する車速センサと、
前記車速センサで検出した車速から求まる実加速度と前記前後加速度センサで検出した前後加速度とに基づいて路面勾配を推定する路面勾配推定手段と、
レンジ位置がリバースにあり、且つ、前記実加速度が予め設定された加速度上限値を超えているとき、当該実加速度を前記加速度上限値に収束させるための目標トルクを前記路面勾配に基づいて演算し、エンジン出力トルクを前記目標トルクに制限する出力制御手段と、
前記目標トルクに基づく前記エンジン出力トルクの制限時に、前記実加速度が前記加速度上限値を基準とする閾値範囲内にないとき、前記実加速度と前記加速度上限値との差に基づいて、前記路面勾配を補正する路面勾配補正手段を備えたことを特徴とする車両の制御装置。