JP6645471B2 - 車両の駆動力制御装置 - Google Patents

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Description

この発明は、運転者による加速要求に応じて車両の駆動力を制御する装置に関するものである。
特許文献1には、エンジンと有段式の自動変速機とを備えた車両の駆動力制御装置が記載されている。この駆動力制御装置は、通常時には、アクセル開度に応じてエンジントルクを制御するように構成されている。一方、自動変速機の変速段は、アクセル開度と車速とに基づいて定めるように構成されている。したがって、ダウンシフト時に上記のようにエンジントルクを制御すると、駆動力がステップ的に変化してしまう。そのため、特許文献1に記載された制御装置は、ダウンシフトを実行する条件が成立した場合には、ダウンシフトを開始する前にエンジントルクを、アクセル操作量から求まるトルクよりも大きくし、ダウンシフトが開始された後に、エンジントルクを、アクセル操作量から求まるトルクよりも小さく制御し、アクセル操作量に基づくトルクまでエンジントルクを次第に増大させるように構成されている。
特許文献2には、停車時にシフトレバーが、ドライブポジションからニュートラルポジションに誤操作された場合に、シフトレンジを、一旦切り替えられたニュートラルレンジからドライブレンジに復帰するように構成された車両のシフト制御装置が記載されている。上記の制御装置は、ドライブレンジからニュートラルレンジに切り替えられた後に、ブレーキペダルが戻され、かつアクセルペダルが踏み込まれた場合に、シフトレバーが誤って操作されたと判断しており、上記の誤操作があった場合には、発進時におけるトルクを緩やかに増大させるように構成されている。これは、アクセルペダルがある程度踏み込まれた後に、ドライブレンジに切り替えられることにより、その時点でのアクセル開度に応じてトルクを出力すると急発進となることを避けるためである。また、そのようにドライブレンジに切り替えた時点におけるアクセルペダルの踏み込み速度が所定値よりも大きい場合には、運転者が急発進を要求していることになるため、アクセルペダルの踏み込み速度が所定値よりも小さい場合と比較して、発進時におけるトルクの増加率を大きくするように構成されている。
なお、特許文献3および特許文献4には、運転者が受ける加速感を評価する装置および方法が記載されている。特許文献3に記載された装置は、アクセル開度、変速段、車重、車速、路面勾配などに基づいて車両の前後加速度を演算し、その前後加速度に基づいて運転者が期待する加速度と、その加速度を微分したジャークとを算出し、シートのクッションの荷重やバックレストの荷重などから運転者が体感する加速度やジャークを算出し、運転者が期待する加速度やジャークと運転者が体感する加速度やジャークとの偏差から加速感を評価するように構成されている。また、特許文献4には、加速開始時点からの加速度の増加量(あるいは増加割合)が所定値以上となった時点から、最大加速度に到達するまでの加速度の上昇勾配と、加速要求以後の最初の有効ピークジャークと、最大加速度の到達以後の有効ピークジャークとなどに基づいて、加速感を評価する方法が記載されている。
また、特許文献5には、駆動力源としてのエンジンおよびモータと、エンジンとモータとのトルクの伝達を遮断することができるクラッチと、モータと駆動輪との間に設けられた変速機とを備えた車両のアイドルストップ・スタート制御が記載されている。このアイドルストップ・スタート制御は、アクセルペダルの操作速度が所定値以上の場合に、クラッチを解放してモータ走行を行い、所定の条件が成立することで、クラッチを係合するとともに、モータでエンジンをクランキングし、かつ変速機をニュートラル状態にするように構成されている。
さらに、特許文献6には、アクセル開度に応じてジャークを定めるシステムが記載されており、このシステムは、アクセル開度が予め定められた所定の範囲内のときに、予め定められた比較的小さい所定のジャークに定め、アクセル開度が所定値以上の場合には、アクセル開度が大きい程、大きなジャークを定めるように構成されている。
特開2009−121238号公報 特開2016−205454号公報 特開2007−15432号公報 特開2014−66692号公報 特開2007−196764号公報 特開平11−311314号公報
特許文献1に記載された駆動力制御装置は、アクセル開度と車速とに基づいて変速段を選択するように構成されている。したがって、アクセル開度の増大量がダウンシフトの条件を満たさない程度の場合は、ダウンシフトやそれに伴う駆動力の増大は生じない。しかしながら、アクセルペダルが踏み増されて加速要求が生じているのであり、その場合、エンジンの運転状態が変化するなどを要因としたトルクの応答遅れなどが生じると、駆動力が加速要求に応じて増加しない可能性がある。つまり、運転者によるアクセル操作が行われているにもかかわらず、駆動力が一時的に停滞するなど、駆動力がアクセル操作に追従しない可能性がある。なお、上記のエンジンの運転状態の変化は、例えば、エンジンが自然吸気で駆動するNA領域から、過給機を作動させて駆動する過給領域への切り替えなどである。また、ダウンシフトの条件が成立した後に、エンジントルクを一時的に低下させてからアクセル操作量に基づくトルクまで増大させる場合に、その増加率を一律に定めると、駆動力がアクセル操作に追従しない可能性がある。
また、特許文献2に記載された制御装置のように、アクセルぺダルの踏み込み速度が所定値よりも大きい場合に、トルクの増加率を大きくすれば、運転者が要求するトルクと、実際のトルクとが乖離することを抑制することができる。しかしながら、上記のようなトルクの応答遅れなどを要因とした駆動力の停滞を抑制することができず、駆動力がアクセル操作に追従しない可能性や、変速を伴う場合には、変速による駆動力の一時的な停滞あるいは駆動力のステップ的な変化が生じる可能性がある。つまり、運転者のアクセル操作に駆動力を追従させることができない可能性がある。
この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであって、運転者のアクセル操作に追従して駆動力を制御することが可能な車両の駆動力制御装置を提供することを目的とするものである。
上記の目的を達成するために、この発明は、駆動力源と、変速比を変更可能な自動変速機とを有する駆動装置と、運転者により操作されるアクセル装置と、前記駆動装置から出力されるトルクを制御するコントローラとを備えた車両の駆動力制御装置において、前記コントローラは、前記アクセル装置の操作量を求め、前記アクセル装置の操作速度を求め、前記アクセル装置の操作速度に基づく前記車両の目標ジャークを求め、前記操作量が予め定められた所定量以下で、かつ前記操作速度が予め定められた所定速度以下の場合に、前記目標ジャークに基づいて前記駆動装置の出力トルクを制御し、前記自動変速機の変速段を維持したまま前記駆動力源のトルクを増大させた場合に、前記車両の加速度の変化が停滞する加速度を前記アクセル装置の操作速度に基づいて求め、前記車両の実際の加速度が、前記停滞する加速度に到達する以前に前記自動変速機の変速段を、変速比が大きい変速段に切り替えるように構成されていることを特徴とするものである。
この発明は、前記コントローラは、前記車両の加速度が予め定められた所定加速度以上になった場合に、前記駆動装置の駆動力の増加率を低下させるように構成されていてよい
また、この発明は、駆動力源と、変速比を変更可能な自動変速機とを有する駆動装置と、運転者により操作されるアクセル装置と、前記駆動装置から出力されるトルクを制御するコントローラとを備えた車両の駆動力制御装置において、前記コントローラは、前記アクセル装置の操作量を求め、前記アクセル装置の操作速度を求め、前記アクセル装置の操作速度に基づく前記車両の目標ジャークを求め、前記操作量が予め定められた所定量以下で、かつ前記操作速度が予め定められた所定速度以下の場合に、前記目標ジャークに基づいて前記駆動装置の出力トルクを制御し、前記車両の加速度が予め定められた所定加速度以上になった場合に、前記駆動装置の駆動力の増加率を低下させるように構成されていることを特徴とするものである。
この発明は、前記所定加速度は、前記運転者が十分に加速したと感じる予め定められた加速度であってよい。
この発明は、前記コントローラは、前記コントローラは、前記車両の加速度が一定に保たれる時間と、前記アクセル装置が操作された時点からの前記車両の加速度の偏差と、前記アクセル装置の操作速度と、車速とを少なくとも有する複数のパラメータに基づいて前記目標ジャークを求める予め定められたマップを備えていてよい
また、この発明は、駆動力源と、変速比を変更可能な自動変速機とを有する駆動装置と、運転者により操作されるアクセル装置と、前記駆動装置から出力されるトルクを制御するコントローラとを備えた車両の駆動力制御装置において、前記コントローラは、前記アクセル装置の操作量を求め、前記アクセル装置の操作速度を求め、前記アクセル装置の操作速度に基づく前記車両の目標ジャークを求め、前記操作量が予め定められた所定量以下で、かつ前記操作速度が予め定められた所定速度以下の場合に、前記目標ジャークに基づいて前記駆動装置の出力トルクを制御するように構成され、前記車両の加速度が一定に保たれる時間と、前記アクセル装置が操作された時点からの前記車両の加速度の偏差と、前記アクセル装置の操作速度と、車速とを少なくとも有する複数のパラメータに基づいて前記目標ジャークを求める予め定められたマップを備えていることを特徴とするものである。
この発明によれば、アクセル操作速度に基づく車両の目標ジャークを求め、アクセル装置の操作量が所定量以下で、かつ操作速度が所定速度以下の場合に、目標ジャークに基づいて駆動装置の出力トルクを制御するように構成されている。本出願人により、運転者のアクセル操作速度に車両のジャークが追従することで、運転者は意図した通りに加速していると感じることが確認され、そのため、上記のように駆動装置の出力トルクを制御することにより、運転者が意図した通りの駆動力を出力することができ、運転者が受ける加速感を良好にすることができる。
この発明の実施形態における車両の一例を説明するための模式図である。 変速マップの一例を示す模式図である。 官能試験におけるアクセル操作速度と、加速度との変化を示す図である。 第1動的駆動力マップの一例を示す図である。 第2動的駆動力マップの一例を示す図である。 第3動的駆動力マップの一例を示す図である。 この発明の実施形態における駆動力制御装置の制御例を説明するためのフローチャートであり、ステップS1からステップS8までを示す図である。 この発明の実施形態における駆動力制御装置の制御例を説明するためのフローチャートであり、ステップS9からステップS20までを示す図である。 図7および図8の制御例を実行した場合における変速段、タービン回転数、エンジンの要求トルク、自動変速機に設けられた係合装置の係合圧、車両の加速度の変化を示すタイムチャートである。
この発明の実施形態における駆動装置を備えた車両の一例を図1に示している。図1に示す駆動装置Dは、駆動力源としてのエンジン(ENG)1と自動変速機(AT)7とを備えている。このエンジン1は、従来知られているガソリンエンジンやディーゼルエンジンと同様に構成することができ、エンジン1の吸入空気量を制御する電子スロットバルブ2や、その吸入空気量を検出するエアフロメータ3が設けられている。なお、図1に示す例では、エンジン1に要求されるトルクが所定トルク以上の場合に作動して、加圧した空気をエンジン1に供給する過給機Taが設けられている。
上記の電子スロットルバルブ2は、後述するECU12から出力される信号に基づいてエンジン1に供給する空気量を制御するように構成されており、従来知られている電子スロットルバルブ2と同様に運転者によるアクセルペダル4の踏み込み量をアクセル開度センサ5で検出し、その検出されたアクセル開度に応じてエンジン1の吸入空気量を制御することができる。なお、アクセルペダル4が、この発明の実施形態における「アクセル装置」に相当する。
図1に示す車両Veは、フロントエンジン・リヤドライブ方式の車両であって、エンジン1の出力トルクが一対の後輪6R,6Lに伝達されて走行するように構成されている。そのエンジン1と一対の後輪6R,6Lとの間のトルクの伝達経路に、エンジン1の運転点(主に回転数)を変更可能な自動変速機7が設けられている。なお、エンジン1の出力軸には、図示しないトルクコンバータおよびトルクコンバータクラッチが連結され、そのトルクコンバータの出力軸(タービン軸)8が、自動変速機7に連結されている。
この自動変速機7は、複数の変速比を段階的に設定することのできる変速機であって、例えば、図示しないクラッチやブレーキなどの係合機構を係合もしくは解放させることにより駆動トルクの伝達経路を変えて変速を実行するように構成された有段式自動変速機とすることができる。また、自動変速機7は、プーリに対するベルトの巻き掛け半径を変化させて変速比を連続的に変化させることのできるベルト式無段変速機や、エンジン1と発電機能のあるモータと出力部材とを差動機構からなる動力分割機構に連結し、そのモータによってエンジン1の回転数を連続的に変化させるいわゆるハイブリッド機構によって構成された無段変速機であってもよい。これら無段変速機を搭載した車両では、設定するべき複数の変速比もしくは変速段を予め決めておき、それらの変速段の間で変速を実行することにより、有段的に変速を行うように構成されていてもよい。
なお、自動変速機7の出力軸には、プロペラシャフト9、デファレンシャルギヤ10、一対のドライブシャフト11R,11Lを介して、一対の後輪6R,6Lが連結されている。
エンジン1の出力トルクや自動変速機7における変速は、電子制御装置(ECU)12により制御される。言い換えると、駆動装置Dの出力トルクは、ECU12により制御される。このECU12は、この発明の実施形態における「コントローラ」に相当し、例えばマイクロコンピュータを主体にして構成され、入力されたデータや、予め記憶しているデータを使用して演算を行い、演算の結果を制御指令信号として出力するように構成されている。入力されるデータは、アクセルペダル4の踏み込み量を検出するアクセル開度センサ5、ブレーキペダル13の操作量(踏み込み量や踏力)を検出するブレーキセンサ14、エンジン回転数(またはタービン軸8の回転数)を検出するセンサ15、自動変速機7の出力軸の回転数を検出するセンサ16、上記エアフロメータ3、各車輪(一対の前輪17R,17L、および一対の後輪6R,6L)の回転数を検出する車輪速センサ18などによって得られたデータであり、それらのデータは、所定時間、ECU12に記憶される。
また、ECU12に予め記憶しているデータは、変速比を段階的に変化させる変速マップ、制御フロー、入力された信号に基づいて種々のデータ処理を行うための演算式などである。
そして、上記の制御フローや演算式などによりデータ処理を行った結果を、図示しない燃料供給バルブや、点火プラグ、あるいは上記電子スロットルバルブ2を制御する電気信号を出力する。すなわち、エンジン1の出力に関連する装置に信号を出力する。同様に、上記自動変速機7が、有段式自動変速機である場合には、その有段式自動変速機に搭載された係合機構を制御する装置に信号を出力する。すなわち、ダウンシフト指令を出力する。なお、図示しないロックアップクラッチなどの他の装置にも同様にECU12から信号が出力される。
変速マップは、従来の有段変速機の変速制御装置で採用されているものであってよく、例えば、車速Vとアクセル開度(駆動要求量)papとによって変速段が決められている。図2にはその一例を模式的に示してあり、横軸に車速Vを採り、縦軸にアクセル開度papを採ってある。なお、便宜上、ECU12に予め記憶されている変速マップのうちのダウンシフト線のみを示し、アップシフト線を記載していない。これらのダウンシフト線は、車速Vがダウンシフト線を高車速側から低車速側(図2の右側から左側)に横切るように変化した場合、およびアクセル開度papがダウンシフト線を低開度側から高開度側(図2の下側から上側)に横切るように変化した場合に、ダウンシフトの判断が成立し、設定するべき変速段が決まるようになっている。
なお、車速Vおよびアクセル開度papによって決まる走行状態が、複数本のダウンシフト線を横切るように変化した場合には、少なくとも一つの変速段を越えた変速を実行してもよく、変速段を一段階ずつ変更してもよい。また、車速Vは、自動変速機7の出力軸の回転数を検出するセンサ16や車輪速センサ18のデータなどに基づいて求めてもよく、さらに、上記の変速マップは、運転者の要求駆動力をアクセル開度papに代えて判断しているものの、アクセル開度papに代えて図示しないスロットル開度を検出するセンサのデータなどであってもよい。
上述したように構成された自動変速機7を備えた車両Veは、アクセル開度papを一定に保った状態で車速Vが変化することにより変速する場合などには、上記の変速マップに従って変速段を設定する。一方、本出願人による官能試験により、運転者が加速する意図をもってアクセルペダル4を踏み込んだ場合、より具体的には、そのアクセルペダル4を緩やかに踏み込んだ場合には、車両VeのジャークJがアクセルペダル4の踏み込み速度(つまり、アクセル開度の変化速度dpap/dt)に追従すると、運転者は意図した通り加速していると感じることが分かった。以下の説明では、アクセル開度の変化速度を、アクセル操作速度dpap/dtと記す。
その官能試験は、アクセル開度pap、アクセル操作速度dpap/dt、加速要求時からの加速度Gの変化量ΔG、加速過渡期のジャークJ、加速度Gが変化するまでの期間Tをパラメータとし、それぞれのパラメータを変化させながら加速感の良否を評価した。官能試験では、図3に示すように所定のアクセル操作速度dpap/dtでアクセルペダル4を踏み込み、かつ車両Veの加速度Gを変化させた。なお、図3に示す例は、従来の変速制御およびエンジン1のトルク制御を行った場合の加速度Gの変化と同様である。また、図3に示す例では、定速走行時から加速を開始した状態を示している。したがって、図3の加速要求時における加速度は「0」であるから、加速要求時からの加速度Gの変化量ΔGと加速度の絶対値Gとは同義である。
図3におけるT1は、加速要求時から加速度Gが所定加速度(以下、応答加速度と記す)Greに増加するまでの第1停滞期間T1を示している。この応答加速度Greは、車両Veの挙動が加速に向けて変化し始めたことを運転者が体感し得る加速度Greであって、実験などにより予め定められており、車速Vが速いほど小さい値に定められる。また、第1停滞期間T1は、例えば、アクセル開度papが増加し始めてからエンジントルクが増加するまでの応答期間などで変化する。
そして、加速度Gが第1停滞加速度G1まで増大した後に、一時的に、第1停滞加速度G1で加速度Gの変化率がほぼ「0」になる。以下の説明では、加速に向けて駆動力を増大させている間に、加速度Gの変化率がほぼ「0」になることを、「加速度Gが停滞する」と記す。上記のように第1停滞加速度G1で加速度Gが停滞するのは、エンジン1が自然吸気で駆動している状態から過給機Taを作動させて駆動する状態に切り替わる際のトルクの応答遅れや、加速要求時における変速段で出力可能な駆動力まで増大したことにより変速を実行したことによる変速の応答遅れなどが要因である。以下の説明では、第1停滞加速度G1に向けた加速過渡期の変化率を、第1ジャークJ1と記す。なお、上記第1停滞加速度G1が、この発明の実施形態における「停滞する加速度」に相当する。
また、変速を実行したことや過給機Taが作動したことにより第1停滞加速度G1から更に加速度Gが増大し、第2停滞加速度G2まで増加すると、再度、第2停滞加速度G2で加速度Gが停滞する。これは、第1停滞加速度G1で加速度Gが停滞することと同様の理由による。つまり、エンジン1の運転状態(吸気の方法)の変化や、変速を要因として加速度Gが停滞する。以下の説明では、加速度Gが上記の第1停滞加速度G1に到ってから再度、加速度Gが増大するまでの時間を、第2停滞期間T2と記し、第2停滞加速度G2に向けた加速過渡期の加速度Gの変化率を、第2ジャークJ2と記す。
同様に、変速を実行したことや過給機Taが作動したことにより第2停滞加速度G2から更に加速度Gが増大し、第3停滞加速度G3まで増加すると、再度、第3停滞加速度G3で加速度Gが停滞する。これは、第1停滞加速度G1や第2停滞加速度G2で加速度Gが停滞することと同様の理由による。つまり、エンジン1の運転状態(吸気の方法)の変化や、変速を要因として加速度Gが停滞する。以下の説明では、加速度Gが上記の第2停滞加速度G2に到ってから再度、加速度Gが増大するまでの時間を、第3停滞期間T3と記し、第3停滞加速度G3に向けた加速過渡期の加速度Gの変化率を、第3ジャークJ3と記す。
図3に示すように加速度Gが変化する場合に、運転者が体感する加速感の良否は、加速要求時から第1停滞加速度G1に到るまでの第1領域と、第2停滞期間T2の開始時から第2停滞加速度G2に到るまでの第2領域と、第3停滞期間T3の開始時から第3停滞加速度G3に到るまでの第3領域との評点を加算することで評価することができる。
また、第1領域の評点は、官能試験の結果から、第1停滞期間T1と、第1ジャークJ1と、第1停滞加速度G1と、アクセル操作速度dpap/dtと、車速Vとをパラメータとした回帰式で表すことができる。それらのパラメータの関係は、予めマップ化してECU12に記憶されている。なお、以下の説明では、第1領域の評点を求めるためのマップを、第1動的駆動力マップと記す。
ここで、第1車速V1で走行している際に、運転者が第1アクセル操作速度dpap/dt1でアクセルペダル4を踏み込んでおり、第1停滞加速度G1が第1加速度G1’となる場合における第1停滞期間T1と第1ジャークJ1との関係の一例を図4に示す。なお、図4におけるA点は、第1領域の評点が最も良好となる点である。図4に示す例によれば、第1停滞期間T1が短いほど、評点が良好となる。これは、運転者は、アクセル操作を行ってから加速に向けた挙動の変化を迅速に体感することを要求しているためである。また、第1ジャークJ1が所定値(A点)に近いほど、評点が良好となる。これは、第1アクセル操作速度dpap/dt1に対して、第1ジャークJ1が高すぎると、運転者が期待する以上の加速感となり、また第1ジャークJ1が低すぎると、運転者が期待する加速感が出力できていないと感じるためである。なお、図4におけるT1maxは、運転者が許容することができる停滞期間T1の限界値であり、また、J1maxは、運転者が許容することができる第1ジャークJ1の最大値であり、J1minは、運転者が許容することができる第1ジャークの最小値であり、それら停滞期間T1の限界値T1max、第1ジャークJ1の最大値J1max、第1ジャークJ1の最小値J1minは、予め実験などにより定められている。
したがって、第1停滞期間T1を短縮するとともに、第1ジャークJ1を所定値(A点)に近づけることにより、第1領域の評点を良好にすることができる。すなわち、運転者の意図した加速感を出力することができる。
また、アクセルペダル4を比較的緩やかに踏み込んだ場合には、アクセル開度papに応じた所定の加速度Gprまで加速度G1が増加することにより、運転者が十分に加速していると体感する。その加速度Gprは、アクセル開度papが大きくなるほど、大きな値となるように実験などに基づいて予め定められている。以下の説明では、運転者が十分に加速していると体感する加速度Gprを、便宜上、暫定目標加速度Gprと記す。したがって、暫定目標加速度Gprが、第1停滞加速度G1未満の場合には、変速などを実行することなく、図4に示す関係からエンジン1の出力トルクを制御する。なお、暫定目標加速度Gprが、この発明の実施形態における「所定加速度」に相当する。
一方、暫定目標加速度Gprが、第1停滞加速度G1以上である場合には、より大きな加速度Gを出力するために変速を実行する。つまり、図3における第2領域に切り替わる。なお、エンジン1が自然吸気で駆動している状態から過給機Taを作動させて駆動する状態に切り替わる際のトルクの応答遅れを要因として第1停滞加速度G1が生じる場合であっても、変速を実行する。これは、運転者が一定速度でアクセルペダル4を踏み込んでいるにも拘わらず、加速度Gが一時的に停滞することを抑制するため、つまり、評点を良好にするためである。
その第2領域における評点は、官能試験の結果から、第1停滞加速度G1と、第2停滞期間T2と、第2ジャークJ2と、第2停滞加速度G2と第1停滞加速度G1との偏差と、アクセル操作速度dpap/dtと、車速Vとをパラメータとした回帰式で表すことができる。これらのパラメータの関係も、第1領域と同様に予めマップ化して、ECU12に記憶されている。なお、以下の説明では、第2領域の評点を求めるためのマップを、第2動的駆動力マップと記す。
ここで、第1車速V1で走行している際に、運転者が第1アクセル操作速度dpap/dt1でアクセルペダル4を踏み込み、第1停滞加速度G1が第1加速度G1’であり、第2停滞加速度G2が第2加速度G2’となる場合における第2停滞期間T2と第2ジャークJ2との関係の一例を図5に示す。なお、図5におけるB点は、第2領域の評点が最も良好となる点である。図5に示す例によれば、第2停滞期間T2が短いほど、評点が良好となる。これは、運転者は、加速度Gが次第に、または連続的に増加することを期待しているためであり、したがって、変速による加速度Gの停滞が生じない方が、加速感としては良好となるためである。また、第2ジャークJ2が所定値(B点)に近いほど、評点が良好となる。これは、第1アクセル操作速度dpap/dt1に対して、第2ジャークJ2が高すぎると、運転者が期待する以上の加速感となり、また第2ジャークJ2が低すぎると、運転者が期待する加速感が出力できていないと感じるためである。なお、図5におけるJ2maxは、運転者が許容することができる第2ジャークJ2の最大値であり、J2minは、運転者が許容することができる第2ジャークJ2の最小値であり、それら第2ジャークJ2の最大値J2max、第2ジャークJ2の最小値J2minは、予め実験などにより定められている。
したがって、第2停滞期間T2を短縮するとともに、第2ジャークJ2を所定値(B点)に近づけることにより、第2領域の評点を良好にすることができる。すなわち、運転者の意図した加速度Gを出力することができる。
そして、上記の第2停滞加速度G2が、暫定目標加速度Gpr以上である場合には、再度の変速などを実行することなく、図5に示す関係からエンジン1の出力トルクを制御する。それとは反対に、第2停滞加速度G2が、暫定目標加速度Gpr未満の場合には、再度の変速を実行する。つまり、図3における第3領域に切り替わる。
その第3領域における評点は、官能試験の結果から、第2停滞加速度G2と、第3停滞期間T3と、第3ジャークJ3と、第3停滞加速度G3と第2停滞加速度G2との偏差と、アクセル操作速度dpap/dtと、車速Vとをパラメータとした回帰式で表すことができる。これらのパラメータの関係も、第1領域と同様に予めマップ化して、ECU12に記憶されている。なお、以下の説明では、第3領域の評点を求めるためのマップを、第3動的駆動力マップと記す。上記の第1動的駆動力マップ、第2動的駆動力マップ、第3動的駆動力マップが、この発明の実施形態における「マップ」に相当する。
ここで、第1車速V1で走行している際に、運転者が第1アクセル操作速度dpap/dt1でアクセルペダル4を踏み込み、第2停滞加速度G2が第2加速度G2’であり、第3停滞加速度G3が第3加速度G3’となる場合における第3停滞期間T3と第3ジャークJ3との関係の一例を図6に示す。なお、図6におけるC点は、第3領域の評点が最も良好となる点である。図6に示す例によれば、第3停滞期間T3が短いほど、評点が良好となる。これは、運転者は、加速度Gが次第に、または連続的に増加することを期待しているためであり、したがって、変速による加速度Gの停滞が生じない方が、加速感としては良好となるためである。また、第3ジャークJ3が所定値(C点)に近いほど、評点が良好となる。これは、第1アクセル操作速度dpap/dt1に対して、第3ジャークJ3が高すぎると、運転者が期待する以上の加速感となり、また第3ジャークJ3が低すぎると、運転者が期待する加速感が出力できていないと感じるためである。なお、図6におけるJ3maxは、運転者が許容することができる第3ジャークJ3の最大値であり、J3minは、運転者が許容することができる第3ジャークJ3の最小値であり、それら第3ジャークJ3の最大値J3max、第3ジャークJ3の最小値J3minは、予め実験などにより定められている。
したがって、第3停滞期間T3を短縮するとともに、第3ジャークJ3を所定値(C点)に近づけることにより、第3領域の評点を良好にすることができる。すなわち、運転者の意図した加速度Gを出力することができる。なお、通常の走行状態であれば、2段階の変速を実行することにより、暫定目標加速度Gprを出力することができる。
図4ないし図6に示す関係から、上記ECU12は、運転者のアクセル操作速度dpap/dtに応じて、運転者が受ける加速感が良好となる目標ジャークJtgtを定めて、駆動装置Dの出力トルクを制御するように構成されている。その制御の一例を図7および図8に示している。なお、図7および図8は、一連のフローで実行することができるが、便宜上、二図に分けて記載してある。
図7に示す制御例では、まず、アクセルペダル4が踏み込まれたか否かを判断する(ステップS1)。このステップS1は、運転者が加速を意図してアクセルペダル4を踏み込んだか否かを判断するためのステップであって、例えば、アクセル開度センサ5により検出されるアクセル開度の変化量Δpapが、予め定められた第1閾値α以上であるか否かを判断する。
アクセルペダル4が踏み込まれておらずステップS1で否定的に判断された場合は、そのままこのルーチンを一旦終了する。それとは反対に、アクセルペダル4が踏み込まれておりステップS1で肯定的に判断された場合は、ついで、アクセル操作速度dpap/dtが予め定められた所定速度β以下であり、かつアクセル開度(絶対値)papが予め定められた所定量γ以下であるか否かを判断する(ステップS2)。このステップS2は、運転者が意図した通りに加速していると感じるために、アクセル操作速度dpap/dtに応じたジャークJを発生する必要があるか否かを判断するステップである。したがって、ステップS2における所定速度βは、ジャークJに基づいて運転者が加速感を評価することになるアクセル操作速度dpap/dtであって、予め実験などにより定められている。また、その際には、アクセル開度(絶対値)papは所定量γ以下に定められている。なお、上記のアクセル開度papが、この発明の実施形態における「アクセル装置の操作量」に相当し、アクセル操作速度dpap/dtが、この発明の実施形態における「アクセル装置の操作速度」に相当する。
アクセル操作速度dpap/dtが所定速度βよりも早く、またはアクセル開度papが所定量γよりも多いことにより、ステップS2で否定的に判断された場合には、そのままこのルーチンを一旦終了する。それとは反対に、アクセル操作速度dpap/dtが所定速度β以下であり、かつアクセル開度papが所定量γ以下であってステップS2で肯定的に判断された場合には、ついで、実際のアクセル操作速度dpap/dtrealに基づいて加速度の理論値Gcaを算出する(ステップS3)。このステップS3における加速度の理論値Gcaは、エンジン1の応答遅れなどを考慮しない場合の加速度であって、したがって、実際の加速度Grealが、加速度の理論値Gcaに一時遅れて追従することになる。なお、このステップS3は、予めECU12に記憶されている車両Veの運動方程式に、実際のアクセル操作速度dpap/dtrealを代入することで求めることができる。
ステップS3についで、第1領域の加速感が良好となる第1ジャークJ1を実現する(ステップS4)。具体的には、まず、第1ジャークJ1の目標値(目標ジャークJtgt)を求める。この目標ジャークJtgtを求める上で、まず、車速Vは、現時点の車速Vrealとし、アクセル操作速度dpap/dtは、アクセル開度センサ15で検出されたアクセル開度papの時間変化率とし、第1停滞加速度G1は、現時点の変速段を設定した状態で出力可能な最大加速度、またはエンジン1の特性から求められる停滞する加速度とする。そして、それらのパラメータと、第1動的駆動力マップとから、駆動装置の構成上、設定可能な範囲で、かつ第1動的駆動力マップにおけるA点に最も近い、第1停滞期間T1と第1ジャークJ1の目標値Jtgtとを求める。ついで、その目標ジャークJtgtに基づいてエンジン1の出力トルクを制御する。なお、現時点では、加速初期の状態であるため、特に変速することなく、エンジン1の出力トルクのみを制御して第1ジャークJ1を実現する。
ついでアクセル操作が終了したか否かを判断する(ステップS5)。このステップS5は、運転者が継続して加速を要求しているか否かを判断するためのステップである。すなわち、アクセル開度papが継続して増加しているか否かを判断するためのステップである。このステップS5では、例えば、アクセル開度の変化速度dpap/dtが、「0」よりも大きいか否かを判断すればよい。
アクセル開度papが変化しておらず、または減少していることにより、ステップS5で否定的に判断された場合には、そのままこのルーチンを一旦終了する。それとは反対にアクセル開度papが増加しておりステップS5で肯定的に判断された場合には、実際の加速度Grealが、第1停滞加速度G1の所定割合(例えば、80%)εまで到達したか否かを判断する(ステップS6)。この第1停滞加速度G1は、ステップS3で算出される加速度の理論値Gcaから求めることができる。これは、上述したように実際の加速度Grealは、加速度の理論値Gcaに一時遅れて追従するため、加速度の理論値Gcaは、実際の加速度Grealよりも大きな値になっており、また加速度の理論値Gcaは、車両Veの運動方程式に基づいて演算されていることから、第1停滞加速度G1は、実際の加速度Grealが比較的小さいうちに事前に算出することができるためである。なお、実際の加速度Grealは、車両Veに搭載された前後加速度センサなどにより検出することや、車輪速センサ18に基づいた車速Vを微分するなどにより求めることができる。
実際の加速度Grealが、第1停滞加速度G1の所定割合εまで到達しておらず、ステップS6で否定的に判断された場合は、ステップS4にリターンする。つまり、第1停滞加速度G1の所定割合εまで実際の加速度Grealが到達するまで、言い換えるとステップS6で肯定的に判断されるまで、目標ジャークJtgtとなるようにエンジン1の出力トルクを制御する。
それとは反対に、実際の加速度Grealが、第1停滞加速度G1の所定割合まで到達しており、ステップS6で肯定的に判断された場合は、第2停滞期間T2を短縮するために第1停滞加速度G1に実際の加速度Grealが到達する以前に、ダウンシフトを開始する(ステップS7)。すなわち、ステップS6は、ダウンシフトを開始する必要性があるか否かを判断している。その後におけるアクセル操作速度dpap/dtをECU12に保存する(ステップS8)。なお、ステップS7におけるダウンシフトは、現在のアクセル開度papに基づく暫定目標加速度Gprを実現可能な変速段を目標変速段として実行する。すなわち、目標変速段は、現在設定されている変速段よりも一段階変速比が大きい変速段に限らない。
ついで、更に変速する必要があるか否かを判断する(ステップS9)。具体的には、変速過渡期にアクセル開度papが増大することにより、変速後の変速段で、暫定目標加速度Gprを実現できないか否かを判断する。これは、上述したように暫定目標加速度Gprは、アクセル開度papが大きくなるほど、大きな値となるように定められているため、変速過渡期にアクセル開度papが更に増大すると、それに伴って暫定目標加速度Gprも増大し、ステップS7で実行される変速の目標変速段では、増大した暫定目標加速度Gprを実現できなくなる可能性があるためである。
更に変速する必要がなくステップS9で否定的に判断された場合には、ステップS7で実行された変速を継続する(ステップS10)。それとは反対に、更に変速する必要がありステップS9で肯定的に判断された場合には、イナーシャ相の開始前か否かを判断する(ステップS11)。このステップS11は、更に変速する場合に、現時点の変速を一旦、完了した後に、再度、変速を開始する(以下の説明では、便宜上、順番ダウンシフトと記す)か、または現時点の変速を中断して、ステップS7で目標とされた変速段よりも変速比が大きい変速段に向けた変速(以下の説明では、便宜上、跳び変速と記す)を行うかを判断するためのステップである。これは、イナーシャ相が開始された後に、変速を中断する場合には、変速制御が煩雑になり、またはエンジン回転数の急変などにより運転者が違和感を受ける可能性があるためである。
したがって、イナーシャ相の開始前であってステップS11で肯定的に判断された場合には、跳び変速に切り替え(ステップS12)、それとは反対にイナーシャ相の開始後であってステップS12で否定的に判断された場合には、順番ダウンシフトを実施する(ステップS13)。
ステップS10、ステップS12、ステップS13についで、第2領域や第3領域の加速感が良好となるように、エンジン1のトルクを制御する(ステップS14)。具体的には、第2動的駆動力マップや第3動的駆動力マップから、第2ジャークJ2や第3ジャークJ3の目標ジャークJtgtを算出し、その目標ジャークJtgtとなるようにエンジン1のトルクを制御する。なお、目標ジャークJtgtは、ステップS8で保存されたアクセル操作速度dpap/dtを用い、他のパラメータは、ステップS4と同様に現状の走行状態に基づいたパラメータを用いて求める。
ついで、実際の加速度Grealが、暫定目標加速度Gprを越えているか否かを判断する(ステップS15)。実際の加速度Grealが、暫定目標加速度Gprを越えておらずステップS15で否定的に判断された場合は、ステップS4にリターンする。すなわち、再度、変速などを実行する。それとは反対に実際の加速度Grealが、暫定目標加速度Gprを越えておりステップS15で肯定的に判断された場合は、アクセルペダル4が踏み戻されたか否かを判断する(ステップS16)。このステップS16は、現状のルーチンを継続する必要があるか、または他の制御を実行する必要があるかを判断するためのステップである。なお、ステップS16は、アクセル開度センサ5の検出値に基づいて判断することができる。
したがって、アクセルペダル4が踏み戻されており、ステップS16で肯定的に判断された場合には、そのままこのルーチンを一旦終了する。それとは反対にアクセルペダル4が踏み戻されておらずステップS16で否定的に判断された場合には、エンジン1のトルクの増加率を低下させる(ステップS17)。上記のように実際の加速度Grealが、暫定目標加速度Gprを越えている場合には、ジャークJが低下したとしても運転者は違和感を受けにくい。そのため、ステップS17では、ジャークJを低下させることにより、実際の加速度Grealが、アクセル開度papに応じた加速度Gに到達したことにより、アクセル開度papに応じた加速度(一定値)Gに変化させる時点でショックが生じることを抑制している。なお、ステップS17におけるトルクの増加率は、予め定められた固定値であってもよく、加速度Gに応じた可変値であってもよい。
また、上述したステップS15で肯定的に判断される時点では、通常、変速のための係合装置の切り替えが完了しているため、ステップS17についで、係合装置の切り替えの判断フラグFlkをオンに切り替え(ステップS18)、その後に、再度、アクセルペダル4が踏み戻されたか否かを判断する(ステップS19)。このステップS19は、上記ステップS16と同様である。
したがって、アクセルペダル4が踏み戻されており、ステップS19で肯定的に判断された場合には、そのままこのルーチンを一旦終了する。それとは反対にアクセルペダル4が踏み戻されておらずステップS19で否定的に判断された場合には、変速の完了を判断するフラグFshをオンに切り替えて(ステップS20)、このルーチンを終了する。
上述した制御例に従って駆動力を制御した場合における変速段、タービン回転数Nt、エンジン1の要求トルクTe、自動変速機7に設けられた係合装置の係合圧(または伝達トルク容量)、車両Veの加速度Gの変化を図9に示している。なお、アクセルペダル4は、所定速度βよりも低速の所定の操作速度dpap/dt(一定値)で増大し、その後に、一定のアクセル開度papに保たれた例を示している。
まず、t0時点でアクセルペダル4が踏み込まれると、上記ステップS1およびステップS2で肯定的に判断されて、実際のアクセル操作速度dpap/dtrealに基づいた加速度の理論値Gcaが算出される。その加速度の理論値Gcaを図9における加速度Gの変化に破線で示しており、t1時点で、加速度Gが停滞する。なお、ここでは、現在の変速段で実現可能な加速度G、すなわちエンジン1から最大トルクを出力した場合の加速度Gで、加速度Gが停滞する例を示している。そして、第1領域の加速感が良好となる目標ジャークJtgtをアクセル操作速度dpap/dtに基づいて算出し、その目標ジャークJtgtを実現するように、エンジン1の要求トルクTeがt0時点から次第に増大する。
エンジン1の要求トルクTeが増大することに一時遅れてエンジン1の実際のトルクが増大することにより、t2時点から加速度Gが増加し始める。その加速度Gの変化率は、目標ジャークJtgtとなる。実際の加速度Grealが、第1停滞加速度G1の所定割合εまで増加すると(t3時点)、変速が開始される。すなわち、現在の変速段を設定するために係合している係合装置(以下、解放クラッチと記す)の係合圧を低下させ始めるとともに、目標変速段を設定するために係合させる係合装置(以下、係合クラッチと記す)の係合圧を増大させる。なお、自動変速機7の変速制御は、従来知られているクラッチツウクラッチ制御と同様に実行すればよい。
さらに、t3時点以降におけるアクセル操作速度dpap/dtをECU12に保存する。つまり、図9に示すように加速度Gが停滞している期間(上記第2停滞期間に相当する)中におけるアクセル操作速度dpap/dtをECU12に記憶する。なお、その保存するアクセル操作速度dpap/dtを図中では破線で囲っている。
また、図9は、一度の変速により暫定目標加速度Gprを実現することができる例を示している。したがって、上記ステップS9で否定的に判断されることから、そのまま変速を実行している。
ついで、t4時点でイナーシャ相が開始されてタービン回転数が増加し始める。ここに示す例では、t4時点の後(t5時点)にアクセル操作が完了している。
そして、係合クラッチの係合圧が所定圧まで増加することにより、エンジントルクが駆動輪に伝達され、その結果、加速度Gが再度上昇し始める(t6時点)。この際の加速度Gの上昇率(目標ジャークJtgt)は、第2動的駆動力マップと、上記のように保存されたアクセル操作速度dpap/dtとから求められる。つまり、第2停滞期間T2中のアクセル操作速度dpap/dtを、加速度Gが増大し始めた後の駆動力を定めるために用いる。そのように求められる目標ジャークJtgtとなるように、エンジントルクが制御される。具体的には、エンジン1の要求トルクは、アクセル開度papと車速Vとに基づいたトルクとし、そのエンジン1のトルクの制限を、上記目標ジャークJtgtに基づいた値に定めている。そのトルクの制限値を、図9のエンジン1の要求トルクを示す欄に破線で示している。なお、実質的には、エンジン1のトルクは、目標ジャークJtgtに基づいて制御される。
そして、加速度Gが、暫定目標加速度Gprよりも大きくなると(t6時点)、上記ステップS15で肯定的に判断されることにより、アクセル開度papに基づく加速度に到達した時点でのショックを抑制するために、エンジン1のトルクの増加率を低下させられている。
上述したように比較的アクセル操作速度dpap/dtが遅い場合には、運転者は、アクセル操作速度dpap/dtに車両VeのジャークJが追従することで、意図した通りに加速していると感じることが確認されている。したがって、上記の制御例のようにアクセル操作速度dpap/dtに基づいて目標ジャークJtgtを求め、その目標ジャークJtgtに基づいて駆動装置の駆動力(主にエンジン1の出力トルク)を制御することにより、運転者が意図した通りの駆動力を出力することができ、運転者が受ける加速感を良好にすることができる。
また、第1停滞加速度G1を実際のアクセル操作速度dpap/dtrealに基づいて事前に算出し、実際の加速度Grealが第1停滞加速度G1の所定割合εまで到達したことを条件に変速を開始することにより、エンジン1の運転状態(吸気の方法)が変化する以前に変速を開始することができる。その結果、エンジン1のトルクの応答遅れなどを要因とした停滞期間を短縮することができるため、ひいては第2停滞期間T2を短縮することができる。すなわち、第2領域における加速感を良好にすることができる。
さらに、実際の加速度Grealが、暫定目標加速度Gprを越えた場合に、エンジントルクの増加率を低下させることにより、アクセル開度papに基づく加速度Gまで実際の加速度Grealが到達して時点でのショックの発生を抑制することができ、またそのようにショックの発生を抑制したとしても、暫定目標加速度Gpr以上であることから運転者が違和感を受けることを抑制することができる。
1…エンジン、 4…アクセルペダル、 6R,6L…後輪、 7…自動変速機、 12…電子制御装置(ECU)、 17R,17L…前輪、 D…駆動装置、 Ta…過給機、 Ve…車両。

Claims (6)

  1. 駆動力源と、変速比を変更可能な自動変速機とを有する駆動装置と、運転者により操作されるアクセル装置と、前記駆動装置から出力されるトルクを制御するコントローラとを備えた車両の駆動力制御装置において、
    前記コントローラは、
    前記アクセル装置の操作量を求め、
    前記アクセル装置の操作速度を求め、
    前記アクセル装置の操作速度に基づく前記車両の目標ジャークを求め、
    前記操作量が予め定められた所定量以下で、かつ前記操作速度が予め定められた所定速度以下の場合に、前記目標ジャークに基づいて前記駆動装置の出力トルクを制御し、
    前記自動変速機の変速段を維持したまま前記駆動力源のトルクを増大させた場合に、前記車両の加速度の変化が停滞する加速度を前記アクセル装置の操作速度に基づいて求め、
    前記車両の実際の加速度が、前記停滞する加速度に到達する以前に前記自動変速機の変速段を、変速比が大きい変速段に切り替えるように構成されている
    ことを特徴とする車両の駆動力制御装置。
  2. 請求項1に記載の車両の駆動力制御装置において、
    前記コントローラは、前記車両の加速度が予め定められた所定加速度以上になった場合に、前記駆動装置の駆動力の増加率を低下させるように構成されている
    ことを特徴とする車両の駆動力制御装置。
  3. 駆動力源と、変速比を変更可能な自動変速機とを有する駆動装置と、運転者により操作されるアクセル装置と、前記駆動装置から出力されるトルクを制御するコントローラとを備えた車両の駆動力制御装置において、
    前記コントローラは、
    前記アクセル装置の操作量を求め、
    前記アクセル装置の操作速度を求め、
    前記アクセル装置の操作速度に基づく前記車両の目標ジャークを求め、
    前記操作量が予め定められた所定量以下で、かつ前記操作速度が予め定められた所定速度以下の場合に、前記目標ジャークに基づいて前記駆動装置の出力トルクを制御し、
    前記車両の加速度が予め定められた所定加速度以上になった場合に、前記駆動装置の駆動力の増加率を低下させるように構成されている
    ことを特徴とする車両の駆動力制御装置。
  4. 請求項2または3に記載の車両の駆動力制御装置において、
    前記所定加速度は、前記運転者が十分に加速したと感じる予め定められた加速度である
    ことを特徴とする車両の駆動力制御装置。
  5. 請求項1ないし4のいずれか一項に記載の車両の駆動力制御装置において、
    前記コントローラは、前記車両の加速度が一定に保たれる時間と、前記アクセル装置が操作された時点からの前記車両の加速度の偏差と、前記アクセル装置の操作速度と、車速とを少なくとも有する複数のパラメータに基づいて前記目標ジャークを求める予め定められたマップを備えている
    ことを特徴とする車両の駆動力制御装置。
  6. 駆動力源と、変速比を変更可能な自動変速機とを有する駆動装置と、運転者により操作されるアクセル装置と、前記駆動装置から出力されるトルクを制御するコントローラとを備えた車両の駆動力制御装置において、
    前記コントローラは、
    前記アクセル装置の操作量を求め、
    前記アクセル装置の操作速度を求め、
    前記アクセル装置の操作速度に基づく前記車両の目標ジャークを求め、
    前記操作量が予め定められた所定量以下で、かつ前記操作速度が予め定められた所定速度以下の場合に、前記目標ジャークに基づいて前記駆動装置の出力トルクを制御するように構成され、
    前記車両の加速度が一定に保たれる時間と、前記アクセル装置が操作された時点からの前記車両の加速度の偏差と、前記アクセル装置の操作速度と、車速とを少なくとも有する複数のパラメータに基づいて前記目標ジャークを求める予め定められたマップを備えている
    ことを特徴とする車両の駆動力制御装置。
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