JP6175943B2 - 車両制御装置 - Google Patents

Description

本発明は車両制御装置に関するものである。

従来、目標駆動力に基づいて目標出力を算出し、補機類の負荷の増大があった場合には、目標出力を補機負荷出力によって補正し、補正した目標出力に基づいて、最適燃費線上の動作点となる目標エンジン回転速度を算出する車両の制御装置が特許文献１に開示されている。特許文献１では、目標エンジン回転速度を達成するように無段変速機の変速比が制御されている。また、特許文献１では、エンジントルクは、補機負荷補正による補正トルクを加えたトルクに制御されている。

特開２００１−２５３２７０号公報

しかし、上記の制御装置では、例えばエアコンなどの補機がＯＮ／ＯＦＦされることで、エンジン回転速度が変化するため、運転者に違和感を与える、といった問題点がある。

また、上記の制御装置に対して、エンジン回転速度の変化を防止し、運転者に違和感を与えないようにするために、目標出力を補機負荷出力によって補正せずに、目標エンジントルクのみを補正すると、最適燃費線から乖離した動作点を取る、といった問題点がある。

さらに、目標出力、及び目標エンジントルクを補正しない場合には、エンジン回転速度の変化がなく、最適燃費線の動作点を取ることができるが、無段変速機に入力する入力トルクとして補機負荷出力分を考慮しないトルクが算出される。例えば、補機がＯＮの場合には、或るエンジントルクに対して補機で使用されるトルクを減算したトルクが無段変速機の入力トルクとなるが、補正をしない場合には、補機で使用されるトルクを減算していないトルクが入力トルクとして算出される。算出される入力トルクは、例えばクラッチなどの摩擦締結要素のトルク容量を制御する際に用いられるが、算出された入力トルクが正確ではない場合には、トルク容量を正確に算出することができない。そのため、トルク容量を正確に制御することができない、といった問題点がある。

本発明はこのような問題点を解決するものであり、補機がＯＮ／ＯＦＦされた場合でも、エンジン回転速度の変化を抑制し、最適燃費線の動作点を取り、入力トルクを正確に算出することを目的とする。

本発明のある態様に係る車両制御装置は、運転状態に基づいて目標駆動力を算出する車両制御装置であって、目標駆動力に基づいて無段変速機の目標変速比を算出する目標変速比算出手段と、目標駆動力から補機負荷分の駆動力であって補機を作動させることで少なくなる補機負荷分の駆動力を減算して得られる駆動力を補正駆動力として算出する補正駆動力算出手段と、目標変速比と補正駆動力とに基づいて無段変速機の目標入力トルクを算出する目標入力トルク算出手段と、目標入力トルクに補機負荷トルクであって補機を作動させることで少なくなる補機負荷トルクを加算して得られるトルクを駆動源の目標トルクとして算出する目標トルク算出手段とを備える。

この態様によると、目標駆動力に基づいて無段変速機の目標変速比が算出され、目標変速比は補機負荷補正が行われないので、補機がＯＮ／ＯＦＦされた場合でも駆動源の回転速度が変化せず、運転者に違和感を与えることを抑制することができる。また、目標変速比と目標駆動力から補機負荷分の駆動力を減算した補正駆動力とに基づいて無段変速機の目標入力トルクが算出されるので、補機のＯＮ／ＯＦＦに応じた目標入力トルクが算出され、目標入力トルクを正確に算出することができる。また、目標入力トルクと補機負荷トルクとに基づいて駆動源の目標トルクが算出されるので、最適燃費線の動作点を取ることができる。

第１実施形態の車両の概略構成図である。 第１実施形態の目標変速比、目標入力トルク、目標エンジントルクの設定方法を説明する制御ブロック図である。 車速とアクセル開度と目標駆動力との関係を示すマップである。 最適燃費線を示すマップである。 第１実施形態の目標変速比、目標入力トルク、目標エンジントルクの設定方法を説明する制御ブロック図である。 補正係数を算出する場合の変形例を示すマップである。

本発明の第１実施形態の車両１０について図１を用いて説明する。図１は、本実施形態の車両１０の概略構成図である。

本実施形態の車両１０は、ハイブリッド車両である。車両１０は、駆動源としてのエンジン１及びモータジェネレータ２と、電力源としてのバッテリ３と、モータジェネレータ２を制御するインバータ４と、駆動源の出力を車輪９に伝達する駆動系５と、補機６とを備える。また、車両１０は、エンジン１、モータジェネレータ２、駆動系５及び補機６を制御するためのコントローラ７を備える。

モータジェネレータ２は、ロータに永久磁石を埋設し、ステータにステータコイルが巻き付けられた同期型モータジェネレータである。モータジェネレータ２は、電力の供給を受けて回転駆動する電動機としての機能と、ロータが外力により回転しているときにステータコイルの両端に起電力を生じさせる発電機としての機能とを有する。

バッテリ３は、モータジェネレータ２などの各種の電気部品に電力を供給するとともに、モータジェネレータ２で発電された電力を蓄える。

インバータ４は、直流と交流の２種類の電気を相互に変換する電流変換機である。インバータ４は、バッテリ３からの直流を任意の周波数の三相交流に変換してモータジェネレータ２に供給する。一方、モータジェネレータ２が発電機として機能するときは、モータジェネレータ２からの三相交流を直流に変換してバッテリ３に供給する。

駆動系５は、クラッチ５０と、自動変速機５１と、前後進切替機構５２と、終減速差動装置５３と、ドライブシャフト５４とを備える。

クラッチ５０は、エンジン１とモータジェネレータ２との間に設けられる。クラッチ５０は、トルク容量を変化させることで、締結状態、スリップ状態（半クラッチ状態）及び解放状態の３つの状態に制御される。

自動変速機５１は、プライマリプーリと、セカンダリプーリと、プライマリプーリとセカンダリプーリとに掛け回されるベルトとを備える無段変速機である。ベルトと各プーリとの接触半径を変更することで変速比が変更される。

前後進切替機構５２は、遊星歯車機構を主たる構成要素とし、前進クラッチ、及び後進ブレーキを有し、前進時には前進クラッチを締結し、後進ブレーキを解放し、後進時には前進クラッチを解放し、後進ブレーキを締結する。前進クラッチ、及び後進ブレーキは、トルク容量を変化させることで、締結状態、スリップ状態（半クラッチ状態）及び解放状態の３つの状態に制御される。

終減速差動装置５３は、終減速装置と差動装置とを一体化したものであり、自動変速機５１の出力軸から伝達される回転を減速させた上で左右のドライブシャフト５４に伝達する。また、カーブ走行時など、左右のドライブシャフト５４の回転速度に速度差を生じさせる必要があるときには、自動的に速度差を与えて円滑な走行ができるようにする。左右のドライブシャフト５４の先端にはそれぞれ車輪９が取り付けられる。

補機６は、エンジン１の回転の一部が伝達されて作動可能である。補機６は、例えばエアコンやクラッチ５０などの冷却用のオイルポンプである。

コントローラ７は、中央演算装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、及び入出力インタフェース（Ｉ／Ｏインタフェース）を備えたマイクロコンピュータで構成される。

コントローラ７は、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ２０からの信号、車速を検出する車速センサ２１からの信号、自動変速機５１のセカンダリプーリの回転速度（以下、セカンダリ回転速度という。）を検出するセカンダリプーリ回転速度センサ２２からの信号、モータジェネレータ２の回転速度を検出するモータジェネレータ回転速度センサ２３からの信号、バッテリ３のＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）を検出するＳＯＣセンサ２４からの信号、エンジン回転速度を検出するエンジン回転速度センサ２５からの信号、補機６の運転状況を伝達する信号などが入力される。コントローラ７は、入力された信号に基づいてエンジン１、モータジェネレータ２、クラッチ５０、前後進切替機構５２、補機６及び自動変速機５１を制御する。

次にエンジン１によって車両１０を走行させる場合の目標変速比、目標入力トルク、及び目標エンジントルクの算出方法について図２の制御ブロック図を用いて説明する。以下で説明する制御は、コントローラ７によって実行される。

補正駆動力設定部１００は、目標駆動力と補機負荷トルクとに基づいて補正駆動力を算出する。補正駆動力設定部１００は、補機負荷トルクに基づいて補機負荷分の駆動力を算出し、目標駆動力から補機負荷分の駆動力を減算し、補正駆動力を算出する。目標駆動力は、車両１０の運転状態を示す車速とアクセル開度とに基づいて図３に示すマップなどから算出される。補機負荷分の駆動力は、補機６を作動させることで少なくなる駆動力である。

目標駆動出力設定部１０１は、補正駆動力と車速とを乗算することで目標駆動出力を算出する。

補機駆動出力設定部１０２は、補機負荷トルクに基づいて算出される補機負荷分の駆動力と車速とを乗算することで補機駆動出力を算出する。

目標エンジン出力設定部１０３は、目標駆動出力と補機駆動出力とを加算することで目標エンジン出力を算出する。目標エンジン出力は、補機負荷トルクによる影響がない出力であり、目標駆動力に対応した出力である。例えば補機６がＯＮ／ＯＦＦされ、補機負荷トルクが変化した場合でも目標エンジン出力は変化しない。

目標エンジン回転速度設定部１０４は、目標エンジン出力に基づいてマップから目標エンジン回転速度を算出する。ここで使用されるマップは、図４の最適燃費線を示すマップに基づいて作成されており、目標エンジン出力に基づいてエンジン１の燃費が良い目標エンジン回転速度が設定される。

目標変速比設定部１０５は、目標エンジン回転速度をセカンダリ回転速度によって除算し、目標変速比を算出する。目標変速比は、補機負荷トルクによる影響がない変速比であり、目標駆動力に対応する目標エンジン出力（目標エンジン回転速度）に基づいて算出され、補機負荷トルクが変化した場合でも目標変速比は変更されない。車両１０が或る車速で走行している場合に、補機負荷トルクが変化しても、エンジン回転速度が変わらないので、運転者に違和感を与えることを抑制することができる。

目標入力トルク設定部１０６は、補正駆動力と車輪９の半径とを乗算し、乗算した値を目標変速比とファイナルギア比とで除算することで目標入力トルクを算出する。目標入力トルクは、目標駆動力から補機負荷分の駆動力を減算した補正駆動力に基づいて算出されるトルクであり、自動変速機５１に入力するトルクである。目標入力トルクは、例えば前進クラッチにおけるトルク容量の演算に用いられる。そのため、目標入力トルクを正確に算出する必要がある。目標入力トルクが正確に算出されておらず、例えば目標入力トルクが実際に自動変速機５１に入力するトルクよりも大きく算出された場合には、本来、前進クラッチをスリップ状態にしなければならないにもかかわらず、容量過多となることで締結状態となりショックが発生するおそれがある。本実施形態では、目標入力トルクは、補機６によって使用されるトルクを考慮したトルクであり、実際に自動変速機５１に入力するトルクとなる。従って、上記のようなショックの発生などを抑制することができる。

目標エンジントルク設定部１０７は、目標入力トルクと補機負荷トルクと加算し、目標エンジントルクを算出する。目標入力トルクに補機負荷トルクが加算されることで、目標エンジントルクは、目標駆動力に対応したトルクとなる。そのため、目標エンジントルクに基づいてエンジン１への燃料噴射などが行われると、最適燃費線上の動作点を取ることができる。

本発明の第１実施形態の効果について説明する。

運転状態に基づいて算出された目標駆動力に基づいて自動変速機５１の目標変速比を算出する。目標変速比は、補機負荷補正が行われないので、例えば補機６がＯＮ／ＯＦＦされ、補機負荷トルクが変化した場合でも、エンジン回転速度の変化がなく、運転者に違和感を与えることを抑制することができる。また、目標変速比と、目標駆動力から補機負荷分の駆動力を減算した補正駆動力とに基づいて自動変速機５１の目標入力トルクを算出する。これにより、目標入力トルクが、実際に自動変速機５１に入力するトルクとなり、目標入力トルクを用いた演算、例えば前進クラッチのトルク容量の演算を正確に行うことができ、例えば前進クラッチの容量過多によるショックの発生を抑制することができる。また、目標入力トルクと補機負荷トルクとに基づいて目標エンジントルクを算出する。これにより、最適燃費線の動作点を取ることができる。

次に本発明の第２実施形態について説明する。

第２実施形態では、エンジン１によって車両１０を走行させる場合の目標変速比、目標入力トルク、及び目標エンジントルクの算出方法が第１実施形態と異なっており、これらの算出方法について図５の制御ブロック図を用いて算出方法について説明する。なお、第１実施形態と異なる箇所について説明する。

第１実施形態においては、目標駆動力から補機負荷分の駆動力を減算した補正駆動力に基づいて目標入力トルクを算出し、目標入力トルクに補機負荷トルクを加算して目標エンジントルクを算出している。つまり、運転者のアクセル開度に基づいて算出される目標駆動力に対応した目標エンジントルクが算出され、例えば補機６がＯＮの場合、目標エンジントルクに基づいてエンジン１で発生するトルクから補機６によって使用されるトルクを減算したトルクが車輪９に伝達される。そのため、車両１０では、目標駆動力に対して補機負荷分の駆動力が減算された駆動力が発生するので、例えば補機６がＯＮとなった場合には目標駆動力に対して実際に発生する駆動力が小さくなる。

本実施形態は、出力（エンジントルク）が変化しても、最適燃費線上でエンジン回転速度が変化しない動作点を取る場合に、目標駆動力に対して実際に発生する駆動力が小さくなることを抑制する。

第１目標エンジン出力設定部２００は、目標駆動力と車速とを乗算することで、目標エンジン出力を算出する。目標駆動力の算出方法は、第１実施形態の補正駆動力設定部１００と同じである。

補正係数設定部２０１は、目標エンジン出力に基づいて補正係数を算出する。補正係数は、図４に示すマップにおいて、出力（エンジントルク）が変化した場合でもエンジン回転速度が変化しない領域Ａに動作点がある場合、つまり目標エンジン出力が領域Ａの最大出力（最大エンジントルク）以下の場合に補正係数を「０」とし、目標エンジン出力が領域Ａの最大出力よりも大きい場合に補正係数を「１」とする。

図４に示す最適燃費線において、例えば目標駆動力に対応した目標エンジン出力がＢ点であり、補機６がＯＮとなり、補機６による増加分の出力を加算した目標エンジン出力がＣ点である場合には、エンジン回転速度を変化させず、最適燃費線の動作点を取ることができる。本実施形態では、このような場合に補正係数を「０」にする。

補正補機負荷トルク設定部２０２は、補機負荷トルクと補正係数とを乗算することで、補正補機負荷トルクを算出する。補正係数が「０」の場合には、補機負荷トルクがゼロではない場合でも、補正補機負荷トルクはゼロになる。

補正駆動力設定部１００は、目標駆動力と補正補機負荷トルクとに基づいて補正駆動力を算出する。補正駆動力設定部１００は、補正補機負荷トルクに基づいて補機負荷分の駆動力を算出し、目標駆動力から補機負荷分の駆動力を減算し、補正駆動力を算出する。補正係数が「０」の場合には、補正補機負荷トルクはゼロとなるので、補正駆動力は、例えば補機６がＯＮの場合であっても、補機負荷分の駆動力が減算されず、目標駆動力と等しい駆動力となり、補正係数が「１」の場合には目標駆動力から補機負荷分の駆動力を減算した駆動力となる。

補機駆動出力設定部１０２は、補正補機負荷トルクに基づいて算出される補正補機負荷分の駆動力と車速とを乗算することで、補機駆動出力を算出する。

第２目標エンジン出力設定部２０３は、目標駆動出力と補機駆動出力とを加算することで目標エンジン出力を算出する。目標エンジン出力は、補機負荷トルクによる影響がない出力であり、目標駆動力に対応した出力である。

目標入力トルク設定部１０６は、補正駆動力と車輪９の半径とを乗算し、乗算した値を目標変速比とファイナルギア比とで除算することで目標入力トルクを算出する。補正駆動力は、上記するように目標エンジン出力が小さく、補正係数が「０」の場合には目標駆動力と等しい。そのため、例えば補機６がＯＮであっても補正係数が「０」の場合には、運転者のアクセル開度に基づいて算出される目標駆動力に対応した目標入力トルクが算出される。

目標エンジントルク設定部１０７は、目標入力トルクと補機負荷トルクとを加算し、目標エンジントルクを算出する。例えば補機６がＯＮであっても補正係数が「０」の場合には、目標入力トルクは、目標駆動力に対応したトルクとなっている。そのため、例えば補機６がＯＮであり、補正係数が「０」の場合には、目標エンジントルクは、目標駆動力に対応した目標入力トルク（例えば、図４中、Ｂ点のトルク）に補機負荷トルクを加算したトルク（例えば、図４中、Ｃ点のトルク）となる。そして、目標エンジントルクに基づいてエンジン１への燃料噴射などが行われると、例えば補機６がＯＮとなった場合でも、エンジン回転速度は変化せず、最適燃費線の動作点を取ることができ、さらに車両１０は目標駆動力に対応する駆動力を得ることができる。

本発明の第２実施形態の効果について説明する。

最適燃費線においてエンジン回転速度が一定となる領域Ａに動作点がある場合には、例えば補機６がＯＮとなった場合でも、補機負荷分の駆動力を減算せずに補正駆動力を算出する。これにより、例えば補機６がＯＮになった場合に、エンジン回転速度の変化を抑制し、目標入力トルクを正確に算出し、最適燃費線の動作点を取るとともに、駆動力が小さくなることを抑制し、目標駆動力に対応した駆動力を得ることができる。

また、図４の領域Ａとなる場合は、比較的出力が小さいので、このような場合に目標駆動力に対して駆動力が小さくなると、運転者に違和感を与えやすい。本実施形態では、目標駆動力に対応する駆動力を得ることができ、運転者に与える違和感を抑制することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

図２、５に示すブロック図は、本実施形態の一例を示すものであり、これらに限られるものではない。例えば、目標エンジン出力設定部１０３、第２目標エンジン出力設定部２０３において、目標エンジン出力を算出する場合に、目標駆動力に車速を乗算して算出してもよい。

上記実施形態では、ハイブリッド車両を例として説明したが、これに限られることはなく、エンジンのみを搭載した車両に用いてもよい。また、ベルト式の無段変速機を例とし説明したが、これに限られることはなく、自動変速機５１は、チェーン式の無段変速機などであってもよい。

第２実施形態における補正係数を、図６に示すように、補正係数が「０」から「１」となる間に遷移領域を設けて目標エンジン出力に対して補正係数を連続して変更してもよい。ここでは、目標エンジン出力が図４の領域Ａの最大出力となる場合に補正係数は「１」となり、領域Ａの最大出力から補機６における出力を減算した出力となる場合に補正係数は「０」となる。これにより、補正補機負荷トルクは、目標エンジン出力が大きくなり、最大出力に近づくにつれて大きくなり、目標エンジン出力が最大出力付近の出力となり、例えば補機６がＯＮとなった場合でも、動作点が最適燃費線から乖離することを抑制することができる。

第２実施形態では、図４の領域Ａの最大出力より大きい場合に、補正係数を「１」としたが、領域Ａの最大出力から補機６における出力を減算した出力よりも大きい場合に、補正係数を「１」としてもよい。これにより、例えば補機６がＯＮとなった場合でも、動作点が最適燃費線から乖離することをさらに抑制することができる。

１ エンジン（駆動源）
７ コントローラ（補正駆動力算出手段、目標変速比算出手段、目標入力トルク算出手段、目標トルク算出手段、目標出力算出手段）
５１ 自動変速機

Claims (3)

1. 運転状態に基づいて目標駆動力を算出する車両制御装置であって、
   前記目標駆動力に基づいて無段変速機の目標変速比を算出する目標変速比算出手段と、
   前記目標駆動力から補機負荷分の駆動力であって補機を作動させることで少なくなる補機負荷分の駆動力を減算して得られる駆動力を補正駆動力として算出する補正駆動力算出手段と、
   前記目標変速比と前記補正駆動力とに基づいて前記無段変速機の目標入力トルクを算出する目標入力トルク算出手段と、
   前記目標入力トルクに補機負荷トルクであって前記補機を作動させることで少なくなる補機負荷トルクを加算して得られるトルクを駆動源の目標トルクとして算出する目標トルク算出手段とを備えることを特徴とする車両制御装置。
2. 請求項１に記載の車両制御装置であって、
   前記補正駆動力算出手段は、最適燃費線において前記駆動源の回転速度が一定となる領域に動作点がある場合には、前記補機負荷分の駆動力を減算しないことを特徴とする車両制御装置。
3. 請求項１に記載の車両制御装置であって、
   前記目標駆動力に基づいて目標出力を算出する目標出力算出手段を備え、
   前記補正駆動力算出手段は、最適燃費線において前記駆動源の回転速度が一定となる領域に動作点がある場合には、前記目標出力が大きくなるほど、減算する前記補機負荷分の駆動力を大きくすることを特徴とする車両制御装置。

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