JP6833289B2

JP6833289B2 - 車両制御装置および車両制御方法

Info

Publication number: JP6833289B2
Application number: JP2017129529A
Authority: JP
Inventors: 正一関口; 山中　剛; 剛山中; 康弘吉田; 亮倉爪
Original assignee: Kyushu University NUC; JATCO Ltd
Current assignee: Kyushu University NUC; JATCO Ltd
Priority date: 2017-06-30
Filing date: 2017-06-30
Publication date: 2021-02-24
Anticipated expiration: 2037-06-30
Also published as: JP2019011839A

Description

本発明は、車両制御装置および車両制御方法に関する。

特許文献１は、自車の走行する道路の路面状況、例えば、低μ路を光学的な画像認識手段で検出して、路面摩擦係数μに応じて、油圧をコントロールすることで、適切な油圧でコントロールできることから、燃費の向上を図ったり、変速段（含む変速比）をコントロールすることで、走行性能の向上を図ったりすることを開示している。

特開平０３−２０４４６５号公報

しかしながら、レーザー光を使って物体の検知や物体までの距離を測定可能なレーザーライダー（ＬａｓｅｒＬＩＤＡＲ）のようなセンサを用いて路面の摩擦係数μ（言い換えると、アスファルト路面、コンクリート路面、ブロック路面、砂利路面）を検出する場合、光の反射を検知してからそれを画像処理し、前方の路面の種別を判定するまでの処理に時間がかかるため、車両が高速で走行しているときは、実際の走行路面に対し、路面の判定が間に合わない恐れがある。また、油圧を低減して走行中に、路面判定により前方路面で油圧を高くする必要が生じた場合、車速が高くなると、油圧応答に時間がかかるため、車両が前方路面に達する前に目標油圧に戻せなくなる恐れがある。

本発明の目的は、このような技術的課題に鑑みてなされたもので、油圧を低減できる路面を走行中は、車速に応じた油圧の設定にすることで、油圧を元に戻す必要があるときに適切な制御を行うことができる車両制御装置および車両制御方法を提供することにある。

車両制御装置および車両制御方法であって、変速機コントローラは、第一路面に応じた第一油圧を設定し、これより低μ路の第二路面では前記第一油圧よりも低い第二油圧で制御し、そして、同一アクセル開度で第一の車速以上かつ第二の車速未満で走行するとき、第一油圧と第二油圧との差は、車速が高くなるほど小さくなるように制御することとした。

路面種別判定時間と油圧応答性を考慮した、車速に応じた油圧の低減量を設定することで、高車速時にも油圧を低減することができる。

本発明に係る車両制御装置の概略構成を示す図である。実施例１に係る路面種別判定部の処理の内容を示したフローチャートである。実施例１に係る油圧の変更処理の内容を示したフローチャートである。実施例１に係る路面種別による無段変速機の概略の油圧特性図である。実施例１に係る車両制御装置の車両制御時の、油圧低減量と車速との関係を示す模式図である。実施例２に係る油圧変更時の油圧と車速との関係を示す模式図である。実施例１および２に係る車両制御装置の車両制御時の、路面および車速に対する無段変速機の油圧の変化を示すタイムチャートである。

［実施例１］
図１は、本発明に係る車両制御装置の概略構成を示す図である。
この車両は動力源としてエンジン１を備える。エンジン１の出力回転は、ロックアップクラッチ付きトルクコンバータ２、第１ギヤ列３、バリエータ２０、副変速機３０（以下、バリエータ２０と副変速機３０を合わせて、単に「無段変速機４」という。）、第２ギヤ列５、終減速装置６を介して駆動輪７へと伝達される。第２ギヤ列５には駐車時に変速機４の出力軸を機械的に回転不能にロックするパーキング機構８が設けられている。

車両には、車両制御部としての、エンジン１を制御するエンジンコントローラ１ａと、エンジン１の動力の一部を利用して駆動されるオイルポンプ１０と、オイルポンプ１０からの油圧を調圧して変速機４の各部位に供給する油圧制御回路１１を制御する制御装置としての変速機コントローラ１２と、ホイールシリンダへ供給されるブレーキ圧をブレーキペダル踏力に応じて制御する制御装置としてブレーキコントローラ１００とが設けられている。

また、アクセル開度（スロットル開度）センサ４１、プライマリ入力回転速度センサ４２、車速センサ４３、無段変速機４の油圧センサ４４、運転者が操作するセレクトレバー位置センサ４５等が設けられている。これらのセンサは、ＣＡＮ(Controller Area Network)や高速通信バス等の適切なバスを介して各コントローラ１ａ、１２、１００および路面種別判定部５０と接続されており、相互に情報を共有することができる。

また、路面判別判定部（ＡＤＡＳ）５０は、エンジンコントローラ１ａ、変速機コントローラ１２、ブレーキコントローラ１００へ路面種別の情報を出力する。
各コントローラ１ａ、１２、１００は、路面種別に適合した特性を有している。詳細は、後述する。

路面判別判定部（ＡＤＡＳ）５０は、車両前方約３０ｍ先の路面にレーザー光を照射して、反射するレーザー光を受信するセンサ（ＬａｓｅｒＬＩＤＡＲ）６０から、路面検出データを取得し、この路面検出データから路面の反射率を算出し、路面種別を判定している。さらに、路面判別判定部（ＡＤＡＳ）５０は、ワイパー７１、フロントガラスに設置された振動センサ７２、あるいはインターネット経由での走行中の場所の天気等の情報７３に基づき、路面が濡れているか否かを判定する路面状況判定部７０から判定結果データを取得している。詳細は、後述する。

無段変速機４の各構成について説明すると、バリエータ２０と、バリエータ２０に対して直列に設けられる副変速３０とを備える。
バリエータ２０は、プライマリプーリ２１と、セカンダリプーリ２２と、プーリ２１、２２の間に掛け回されるＶベルト２３とを備えるベルト式無段変速機である。プーリ２１、２２は、それぞれ固定円錐板と、この固定円錐板に対してシーブ面を対向させた状態で配置され固定円錐板との間にＶ溝を形成する可動円錐板と、この可動円錐板の背面に設けられて可動円錐板を軸方向に変位させる油圧シリンダ２３ａ、２３ｂとを備える。油圧シリンダ２３ａ、２３ｂに供給される油圧を調整すると、Ｖ溝の幅が変化してＶベルト２３と各プーリ２１、２２との接触半径が変化し、バリエータ２０の変速比ｖＲａｔｉｏが無段階に変化する。

副変速機３０は前進２段・後進１段の変速機構である。副変速機３０は、２つの遊星歯車のキャリアを連結したラビニョウ型遊星歯車機構３１と、ラビニョウ型遊星歯車機構３１を構成する複数の回転要素に接続され、それらの連係状態を変更する複数の摩擦締結要素（Ｌｏｗブレーキ３２、Ｈｉｇｈクラッチ３３、Ｒｅｖブレーキ３４）とを備える。各摩擦締結要素３２〜３４への供給油圧を調整し、各摩擦締結要素３２〜３４の締結・解放状態を変更すると、副変速機３０の変速段が変更される。例えば、Ｌｏｗブレーキ３２を締結し、Ｈｉｇｈクラッチ３３とＲｅｖブレーキ３４を解放すれば副変速機３０の変速段は１速となる。Ｈｉｇｈクラッチ３３を締結し、Ｌｏｗブレーキ３２とＲｅｖブレーキ３４を解放すれば副変速機３０の変速段は１速よりも変速比が小さな２速となる。また、Ｒｅｖブレーキ３４を締結し、Ｌｏｗブレーキ３２とＨｉｇｈクラッチ３３を解放すれば副変速機３０の変速段は後進となる。

図２は、実施例１に係る路面種別判定部の処理の内容を示したフローチャートである。
ステップＳ１では、路面種別判定部５０は、ワイパー作動中、振動センサが雨滴を検知、あるいはインターネット経由で走行中の場所が雨の情報に基づき、路面が濡れていると判定する路面状況判定部７０の判定結果データを読み込み、処理をステップ２へと移行する。

ステップＳ２では、路面種別判定部５０は、路面状況判定部７０の判定結果データから、路面が濡れていると判定すると、処理をステップＳ９へ移行する。また、路面は濡れていないと判定すると、処理をステップＳ３へ移行する。

ステップＳ３では、路面種別判定部５０は、センサ（ＬａｓｅｒＬＩＤＡＲ）６０から路面検出データを読み込み、当該データを受信してからの経過時間をカウントするとともに、処理をステップＳ４へと移行する。

ステップＳ４では、路面種別判定部５０は、読み込んだ路面検出データを記憶している路面学習データと比較可能な形式に変換を行い、処理をステップＳ５へ移行する。

ステップＳ５では、路面種別判定部５０は、路面学習データを読み込み、処理をステップＳ６へ移行する。
なお、ここで、路面学習データは、４種類（アスファルト路面、コンクリート路面、ブロック路面、砂利路面）の乾いた路面の学習データを有している。

ステップＳ６では、路面種別判定部５０は、読み込んだ路面検出データと４種類の路面学習データを比較し一致するか否かを判定する。
一致しない場合には、路面種別に応じた制御を禁止し、ステップ９へ移行する。
あるいは、一番安全率が大きいアスファルト路面に応じた制御を行っても良い。
４種類の路面種別のいずれかと一致した場合には、処理をステップＳ７へ移行する。
なお、具体的な一致する判断は、路面検出データと路面学習データが８０％以上の確率で類似であるとの判断で行っている。

ステップＳ７では、路面種別判定部５０は、センサ（ＬａｓｅｒＬＩＤＡＲ）６０から路面検出データを受信してからの経過時間とともに、判定した路面種別を変速機コントローラ１２へ出力し、処理をステップＳ８へ移行する。ここで、路面種別判定部５０の処理は、終了する。

ステップＳ８では、変速機コントローラ１２が路面種別に応じた油圧特性に変更して、処理を終了する。変速機コントローラ１２による油圧の変更方法の詳細は後述する。

ステップＳ９では、濡れた路面情報を変速機コントローラ１２へ出力し、処理をステップＳ１０へ移行する。ここで、路面種別判定部５０の処理は、終了する。

ステップＳ１０では、変速機コントローラ１２が、濡れた路面に応じた油圧特性あるいは変速比特性に変更して、処理を終了する。
なお、本実施例の場合、一番安全率が大きいアスファルト路面に応じた特性としている。

図３は、変速機コントローラ１２による、油圧の変更処理の内容を示したフローチャートである。
ステップＳ１０１では、変速機コントローラ１２は、上記ステップＳ７において路面種別判定部５０から入力した路面種別の判定結果に基づいて、前方路面が油圧を低減できる路面か否か判定する。油圧を低減することができると判定するとステップＳ１０２へ移行し、油圧を低減することができないと判定するとステップＳ１０３へ移行する。

ステップＳ１０２では、変速機コントローラ１２は、車速センサ４３からの現在の車速データを取得し、ステップＳ１０４へ移行する。

ステップＳ１０３では、油圧低減量をゼロにし、ステップＳ１０５へ移行する。ここで、「油圧低減量」とは、車輪のグリップ力が一番高く、最も高い油圧が設定された路面（例えば、図４のアスファルト路面）の油圧特性（基本油圧）から、別の路面に移行する場合に差し引く油圧のことであり、例えば、アスファルト路面に対応する油圧にて走行中に、前方路面が砂利と判定された場合は、アスファルト路面と砂利路面との油圧特性の差が油圧低減量となる。

ステップＳ１０４では、判定した路面に対応した油圧低減量を設定する。油圧低減量の設定方法についての詳細は後述する。

ステップＳ１０５では、ステップＳ１０３及びＳ１０４で設定された油圧低減量に基づいて、自動変速機の油圧を変更して、処理を終了する。

図４は、実施例１に係る路面種別による概略の無段変速機の油圧特性図である。
横軸は、アクセル開度、縦軸は、無段変速機油圧、例えばライン圧を示し、無段変速機の変速比及びエンジンの入力トルクに基づき決定される。
車輪のグリップ力が一番高いアスファルト路面が一番油圧が高く、次にコンクリート路面、ブロック路面、最もグリップ力が低い砂利路面を一番油圧を低く設定してある。
車両が高μ路を走行する場合は駆動輪７から受ける大きなトルクの影響でベルト滑りの恐れがあるため、無段変速機４に高い油圧を供給する必要がある。一方、低μ路では、駆動輪７からの大きなトルク入力がないため油圧を下げることができる。このような路面種別に基づいて油圧制御を行うことで、燃費の向上を図りつつベルト滑りを防止することを目的として、変速機コントローラ１２は、路面種別判定部５０よりの路面種別に応じて、油圧特性を切り替えている。ここで、最も高いアスファルト路面の油圧を基本油圧とし、この基本油圧と、路面種別判定部５０により判定された４種類の路面における油圧特性との差を油圧低減量として設定する。

図５は、この油圧低減量と車速との関係を示す模式図である。縦軸は油圧低減量、横軸は現在の車速を示す。同一のアクセル開度では、車速が０から第一の車速Ｖ_１までは、前述した路面種別による油圧特性の差が油圧低減量となるが、第一の車速Ｖ_１から第二の車速Ｖ_２までは、車速が高くなるほど油圧低減量が小さくなるように設定されている。そして、第二の車速Ｖ_２以上では油圧低減量をゼロ（０）にしている。Ｖ_１およびＶ_２は、車速と油圧応答性を考慮して設定することができる。つまり、車速が高いと路面検知してから判定した路面に到達するまでの時間が短いため、油圧低減量が大きくなるとこの時間内に油圧応答が間に合わない場合がある。そこで、予め設定したＶ_１およびＶ_２に基づいて、車速が高くなるほど油圧低減量を小さくすることで、高車速での走行時でも適切な油圧設定を可能とした。

［実施例２］
図６は、実施例２に係る油圧変更時の油圧と車速との関係を示す模式図である。縦軸は、無段変速機油圧、例えばライン圧を示し、横軸は現在の車速を示す。ここでは、特定のアクセル開度および無段変速機の変速比における、基本油圧であるアスファルト路面とこれより低μ路である砂利路面の特性を示しており、路面種別ごとにこのようなデータを用意しておく。同一のアクセル開度および同一の無段変速機の変速比では、車速が０から第一の車速Ｖ_１までは、アスファルト路面から砂利路面に移行する場合の油圧差（油圧低減量）は一定であるが、第一の車速Ｖ_１から第二の車速Ｖ_２までは、車速が高くなるほどこの差（油圧低減量）が小さくなるように設定されている。そして、第二の車速Ｖ_２以上では、アスファルトと砂利との路面種別の違いによる油圧設定量は同一である。つまり、実施例1と同様に、車速が高いほど路面種別による油圧特性の差が小さくなるようにしている。

図７は、実施例１および２に係る車両制御装置の車両制御時の、路面および車速に対する無段変速機の油圧の変化を示すタイムチャートである。
図７にて、実施例１および２の作動を説明する。
横軸は、時間であり、縦軸は、上から順に、前方路面種別、判定路面種別、走行路面種別、車速および無段変速機の油圧を示している。

前述したが、路面判別判定部（ＡＤＡＳ）５０は、車両前方約３０ｍ先の路面にレーザー光を照射して、その反射率データを読み取るセンサ（ＬａｓｅｒＬＩＤＡＲ）６０から、路面検出データを取得している。

そこで、時間ｔ１で、センサ（ＬａｓｅｒＬＩＤＡＲ）６０から取得した路面検出データに基づいて、路面判別判定部（ＡＤＡＳ）５０が路面判定を開始する。時間ｔ２で、現在走行中の砂利路面から車両前方約３０ｍ先はアスファルト路面と判定し、時間ｔ３でアスファルト路面の走行を開始する。そして、時間ｔ４で、予め備えたアスファルト路面の油圧特性に基づき、徐々に目標油圧に向けて、油圧の低下を開始する。

時間ｔ５で、目標油圧に達し、この目標油圧を維持する。時間ｔ６からｔ７まで車速を上げて走行し、その後この車速を維持している。車速の上昇に伴って油圧も上昇するが、ここでは車速はＶ_１以上かつＶ_２未満であるため、車速が上昇する傾きに比べて油圧の上昇の傾きは小さくなっている。つまり、アスファルト路面に対する砂利路面の油圧低減量が、車速が高くなるほど小さくなるように制御している。

次に作用効果を説明する。
実施例１および２の車両制御装置および車両制御方法にあっては、以下に列挙する作用効果を奏する。
（１）変速機コントローラ１２は、第一路面に応じた第一油圧を設定し、これより低μ路の第二路面では前記第一油圧よりも低い第二油圧で制御し、同一アクセル開度で第一の車速Ｖ_１以上かつ第二の車速Ｖ_２未満で走行するとき、前記第一油圧と第二油圧との差は、車速が高くなるほど小さくなるように制御することとした
よって、低減油圧で走行中に路面判定により油圧を上げる必要がある場合でも、車速に応じた油圧低減量を設定しているため、車両が高μ路に到達する前に油圧を戻すことができ、自動変速機のベルト滑り等を確実に防止することができる。
（２）車両が第二車速以上で走行するとき、第一油圧と第二油圧との差をゼロにするようにした。よって、確実に油圧応答遅れを防止でき、適切な油圧に対し実際の油圧が低すぎることによる変速機の耐久性低下を防止できる。
（３）第一油圧及び第二油圧は、自動変速機の変速比及びエンジンの入力トルクに基づき決定される基本油圧を、前記路面種別判定部により判定された路面種別および車速に応じて補正された油圧として設定するようにした。
よって、路面種別および車速ごとに制御油圧の油圧データを持つ場合に比べ、データ容量を小さくすることができる。

以上、本発明を実施するための形態を実施例に基づいて説明したが、本発明の具体的な構成は、実施例に示した構成に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。

上記実施例では、４種類の路面状況の学習データを有しているが、これだけに限るモノではなく、砂混じり路面等を追加してもよい。また、上記実施例では、路面が濡れているのかの判定として、ステップ２の判定、及びステップ６の２回行っているが、これに限るものではなく、例えば、ステップ６だけでもよい。すなわち、検出された路面の反射率データと予め備える路面学習データとを比較し、一致しない場合に路面が濡れていると判定してもよい。
また、路面種別判定部（ＡＤＡＳ）５０では、センサ（ＬａｓｅｒＬＩＤＡＲ）６０で検出した反射光を用いて路面の反射率を算出しているが、センサ（ＬａｓｅｒＬＩＤＡＲ）６０が独自の制御部を有し路面の反射率を算出してもよい。いずれの形態も本発明の範囲に含まれる。

１ａエンジンコントローラ（車両制御部）
１２変速機コントローラ（車両制御部）
５０路面種別判定部（ＡＤＡＳ）
６０路面種別センサ（ＬａｓｅｒＬＩＤＡＲ）
７０路面状況判定部

Claims

光を使った路面の反射率に基づき路面種別を判定する路面種別判定部と、該路面種別判定部の判定結果に基づいて、自動変速機のエンジンのトルクを駆動輪に伝達するとともに駆動輪からのトルクが伝達される部分の油圧制御を行う変速機コントローラと、
を備えた車両制御装置において、
前記変速機コントローラは、第一路面に応じた第一油圧を設定し、これより低μ路の第二路面では前記第一油圧よりも低い第二油圧で制御し、
同一アクセル開度で第一の車速以上かつ第二の車速未満で走行するとき、前記第一油圧と第二油圧との差は、車速が高くなるほど小さくなるように制御すること、
を特徴とする車両制御装置。
請求項１に記載の車両制御装置において、
前記車両が第二車速以上で走行するとき、前記第一油圧と第二油圧との差がゼロであること、
を特徴とする車両制御装置。
請求項１に記載の車両制御装置において、
前記第一油圧及び第二油圧は、自動変速機の変速比及びエンジンの入力トルクに基づき決定される基本油圧を、前記路面種別判定部により判定された路面種別および車速に応じて補正された油圧として設定する、
ことを特徴とする車両制御装置。
光を使った路面の反射率に基づき路面種別を判定する路面種別判定部と、該路面種別判定部の判定結果に基づいて、自動変速機のエンジンのトルクを駆動輪に伝達するとともに駆動輪からのトルクが伝達される部分の油圧制御を行う変速機コントローラとを備え、
路面種別に基づいて、車両の制御を行う車両制御方法であって、
光を使った路面の反射率に基づき路面種別を判定するステップと、
路面種別に基づいて自動変速機の油圧制御を行うステップと、
車速センサから車速を取得するステップと、
を含み、
前記変速機コントローラは、路面種別に基づいて自動変速機の油圧を低減するとき、車速が高くなるほど油圧低減量を小さくすることを特徴とする車両制御方法。