JP7070309B2 - 車両制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、車両制御装置に関する。
従来、エンジントルクを連続的に繋いだりして加速感を向上させる技術が存在する。例えば、変速などのトルクの変化が発生した場合に、回転変動量によるねじり共振を検出して、エンジントルクのゲインを変更してトルクカウンタをあてる技術が存在している。また、電動車のような高応答モータが搭載されている車両において、回転変化量を検出してトルクカウンタをあてる技術が存在している。特許文献1には、ドライバに与える加速感を向上させるために、エンジンの制御装置とは、アクセル操作状態に基づいて設定した目標トルクに到達させるように、アクセル踏込速度が所定値以上である場合に、アクセル踏込速度に応じてエンジントルクを変化させ、アクセル踏込速度が所定値未満である場合に、アクセル踏込速度が所定値以上であるときに適用したエンジントルクの変化率よりも小さな所定の変化率によって、エンジントルクを変化させる制御が開示されている。
特開2016-065509号公報
しかしながら、上述した従来技術においては、例えば車両が悪路を走行している場合などにおいて、短時間でアクセルのオン/オフが繰り返されると、急な加速度の変化が生じて、車両の加速度Gが変動することから、操作性が低下する可能性があった。すなわち、ドライバによるアクセル操作が早い場合は、急激な駆動力を発生させて狙いの加速度を得たい一方、ドライバが意図しないアクセル操作を行った場合に急激な駆動力を発生させると、加速度の変化によってさらなる意図しないアクセル操作を誘発する可能性があった。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、その目的は、エンジンの急な駆動力の変化の発生を抑制して車両の加速度の変動を抑制し、ドライバが意図しないアクセル操作の誘発を抑制できる車両制御装置を提供することにある。
上述した課題を解決し、上記目的を達成するために、本発明に係る車両制御装置は、ドライバによるアクセルの操作量に応じて、加速をさせる際に行う駆動力を制御する車両制御装置であって、前記アクセルがオフ状態からオン状態に操作されて駆動力制限が開始された時点から、所定時間以内に前記アクセルがオフ状態に操作される異常アクセル操作が行われたか否か、および前記アクセルがオフ状態からオン状態に操作されて前記駆動力制限が開始された時点から、前記アクセルのオン状態が前記所定時間より長く継続される通常アクセル操作が行われたか否かを判定するアクセル加速判定手段と、前記アクセル加速判定手段によって前記異常アクセル操作が行われたと判定された場合に判定カウントを1増加させ、前記アクセル加速判定手段によって前記通常アクセル操作が行われたと判定された場合に前記判定カウントを1減少させ、前記判定カウントが大きいほど前記駆動力の増加勾配を低減させる制限量を増加させ、前記判定カウントが所定値以上になった場合には前記制限量を最大値で固定して、前記駆動力を制限する駆動力制御手段と、を備えることを特徴とする。
本発明に係る車両制御装置によれば、アクセルのオフ状態から所定時間以内にオン状態に移行することが多い場合、アクセルの操作量が大きい場合であっても、駆動力の変化量を抑制していることにより、エンジンの急な駆動力の変化の発生を抑制して車両の加速度の変動を抑制することが可能となる。
図1は、本発明の一実施形態による車両制御装置が搭載された車両を示す概略構成図である。 図2は、本発明の一実施形態による車両の制御方法を説明するためのフローチャートである。 図3は、本発明の一実施形態による車両の制御方法において実行されるトルク制限の一例を示すタイミングチャートである。 図4は、本発明の一実施形態による車両の制御方法において実行されるトルク制限の際に用いられる(a)トルク勾配のベースマップおよび(b)制限マップである。
以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施形態の全図においては、同一または対応する部分には同一の符号を付す。また、本発明は以下に説明する実施形態によって限定されるものではない。
まず、本発明の一実施形態による車両制御装置について説明する。図1は、この一実施形態による車両制御装置が搭載された車両を示す概略構成図である。車両Veは、図1に示すように、燃料エンジン1、トルクコンバータ30、自動変速機10、差動歯車装置38、駆動輪40、車両制御装置5に格納されたPTM(Power Train Manager)6、エンジンECU(Electronic Control Unit)9、およびECT(Electronic Controlled Transmission)-ECU7を備える。
燃料エンジン1は、例えば4気筒ガソリンエンジンであって、出力軸であるクランクシャフト(図示せず)がトルクコンバータ30の入力軸に接続される。クランクシャフトの回転数(エンジン回転数)はクランクポジションセンサ81からの出力信号に基づいてエンジンECU9によって算出される。
燃料エンジン1に吸入される吸入空気量は、電子制御式のスロットルバルブ(電子スロットル)33によって調整される。スロットルバルブ33は、ドライバのアクセルペダル操作とは独立してスロットル開度を電子的に制御することが可能であり、スロットル開度はスロットル開度センサ85によって検出される。スロットルバルブ33のスロットル開度は、エンジンECU9によって駆動制御される。具体的には、まず、スロットル開度センサ85を用いてスロットルバルブ33の実際のスロットル開度を検出する。次に、エンジンECU9は、検出した実スロットル開度が目標スロットル開度となるように、スロットルバルブ33のスロットルモータ(図示せず)をフィードバック制御する。
トルクコンバータ30は、燃料エンジン1により発生した動力を、流体を介して自動変速機10に伝達する流体伝動装置であって、クランクシャフトに連結されたポンプインペラ、タービンランナ、およびステータ(いずれも図示せず)を備える。ポンプインペラとタービンランナとの間には、直結クラッチであるロックアップクラッチ(図示せず)が設けられ、ロックアップクラッチが締結状態になった場合に、ポンプインペラとタービンランナとが一体回転する。
自動変速機10は、燃料エンジン1によって回転駆動されるトルクコンバータ30のタービン軸である入力軸の回転を変速して、差動歯車装置38に動力を伝達するための出力回転部材から出力する。これにより、燃料エンジン1の出力は、トルクコンバータ30、自動変速機10、差動歯車装置38、および一対の車軸39を介して一対の駆動輪40に伝達される。自動変速機10は、多板式のクラッチやブレーキなどの油圧アクチュエータによって係合制御される油圧式摩擦係合要素を有する。クラッチおよびブレーキは、油圧制御回路37のリニアソレノイドバルブの励磁、非励磁や電流制御によって、係合状態と解放状態とが切り替えられる。入力軸の回転数であるタービン回転数は、タービン回転数センサ70によって検出される。自動変速機10の出力回転部材の回転数は、車速センサ58によって検出される。これらタービン回転数センサ70および車速センサ58の出力信号から得られる回転数の比に基づいて、自動変速機10の現在の変速段を判定できる。
図1に示す制御系において、PTM6、エンジンECU9、およびECT-ECU7は、互いに信号を送受信可能に構成される。エンジンECU9には、アクセルペダル73の操作情報が入力される。PTM6には、例えばECT-ECU7からの要求トルクや、VSC(Vehicle Stability Control)-ECU、ASL(Adjustable Speed Limiter)-ECU、TRC(Traction Control)-ECU、CCS(Cruise Control System)-ECU、ABS(Antilock Brake System)-ECU(いずれも図示せず)などのドライバ代替機能部分となる他システムからの要求トルクが入力される。PTM6は、入力される各種の要求トルクを集約し、集約した要求トルク情報をデジタル信号化してエンジンECU9に供給する。
PTM6、エンジンECU9、およびECT-ECU7は、物理的には、CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)やROM(Read Only Memory)およびインターフェースなどを含む周知のマイクロコンピュータを主体とする電子回路である。PTM6、エンジンECU9、およびECT-ECU7は、RAMに入力されたデータおよびあらかじめROMなどに記憶されているデータを使用して演算を行い、演算結果を指令信号として出力する。PTM6、エンジンECU9、およびECT-ECU7の各機能は、ROMに保持されるプログラムをRAMにロードしてCPUで実行することで、CPUの制御に基づいて車両Ve内の各種装置を動作させるとともに、記録部としてのRAMやROMにおけるデータの読み出しおよびRAMへの書き込みを行うことで実現される。
この一実施形態においては、エンジンECU9において、ROMに保持されるプログラムをRAMにロードしてCPUで実行することによって、アクセル加速判定部9aおよび駆動力制御部9bが実現される。アクセル加速判定部9aは、アクセルペダル73がオフ状態からオン状態に操作された上に駆動力制限が開始された時点から、所定時間以内にアクセルペダル73がオフ状態に操作される異常アクセル操作が行われたか否かを判定する。アクセル加速判定部9aは、アクセルペダル73がオフ状態からオン状態に操作されて駆動力制限が開始された時点から、アクセルペダル73のオン状態が所定時間より長く継続される通常アクセル操作が行われたか否かを判定する。駆動力制御部9bは、アクセル加速判定部9aによって異常アクセル操作が行われたと判定された場合に判定カウントを1増加させ、アクセル加速判定部9aによって通常アクセル操作が行われたと判定された場合に判定カウントを1減少させる。駆動力制御部9bは、判定カウントが大きいほど駆動力の増加勾配を低減させる制限量を増加させ、判定カウントが所定値以上になった場合には制限量を最大値で固定して、駆動力を制限する。なお、アクセル加速判定部9aおよび駆動力制御部9bの処理の詳細については、後述する。
エンジンECU9には、クランクポジションセンサ81、エアフロメータ83、スロットル開度センサ85、およびアクセル開度センサ98が接続されている。ECT-ECU7には、車速センサ58、タービン回転数センサ70、シフトレバー71のポジションスイッチ90、ブレーキペダル72の踏力センサ91、および油温センサ89などが接続されている。これらセンサの機能は公知であるため、説明は省略する。
次に、以上のように構成された車両Veに対して、本発明者が行った鋭意検討について説明する。すなわち、上述した車両Veにおいては、ドライバがアクセルペダル73を操作した際の加速感を向上させるために、アクセル操作速度に応じた駆動力を発生させることによって加速度Gを改善している。ガソリンエンジンなどの燃料エンジン1を搭載した車両Veにおいては、駆動力を上昇させるためにエンジントルクを発生させている。アクセル操作が早い場合には、急激な駆動力を発生させることによって所望とする加速度Gを得ることが好ましい。しかしながら、ドライバが意図しないアクセル操作を行った場合に、急激に駆動力を発生させると、車両Veにおける加速度Gの変化によって車両Veの走行が不安定になり、さらなる意図しないアクセル操作を誘発する可能性がある。そのため、ドライバが意図しないアクセル操作を行った場合には、アクセルペダル73のオフ操作に対応して駆動力を抑制する必要がある。
ドライバが意図してアクセルをオンまたはオフに操作(以下、通常アクセル操作)している状態であれば、車両制御装置5によって加速度Gの変化を限定的ではあるが予測することが可能である。ドライバが意図しないアクセル操作(以下、異常アクセル操作)を行っている状態では、この状態を誘発するような駆動力の変化を抑制する必要がある。具体的に、例えば悪路などにおいて短時間でドライバによるアクセルペダル73のオン/オフが繰り返される状態になった場合、この状態を助長するような駆動力の変化は可能な限り回避する必要がある。
ここで、加速感の向上のため、早いアクセル操作が行われた場合には、高い応答性で駆動力を発生させることが好ましいことから、燃料エンジン1においてはエンジントルクを素早く立ち上げる制御を行って応答性を確保することが好ましい。電動車のようなモータによって駆動力を発生させるEV車両においては、高い応答性でトルクを制御できる。そのため、EV車両においては、アクセルペダルに連動して、応答性良く駆動力を発生させたり低減させたりすることができ、駆動力の集束を違和感なく実行できる。これに対し、ドライバによるアクセルペダル73の操作に対してトルクの発生が遅れ、車両Veの駆動力も遅れて発生する。
すなわち、車両Veにおける通常の加速操作時においては、エンジントルクを素早く立ち上げても問題になる可能性は低い。しかしながら、エンジントルクを素早く立ち上げた後に、アクセルペダル73が異常アクセル操作されてオフ状態になると、エンジンECU9は駆動力が不要と判断してエンジントルクを下げる制御を実行する。ガソリンエンジンのような燃料エンジン1を搭載した車両Veにおいては、燃料エンジン1が吸入した空気を燃焼させてトルクを発生させるため、燃料エンジン1内で発生したエンジントルクは駆動輪40に遅れて伝達され、車両Veにおいては加速度Gが遅れて発生する。このように加速時に発生したエンジントルクが遅れて出た後に、さらにトルクダウンを実行すると、車両Veの加速度Gがピーク状に発生して、車両Veにはショックのような挙動として現出する。このショックによってドライバの体が揺らされると、ドライバが意図しないアクセルペダル73のオン/オフがさらに繰り返される可能性がある。意図しないアクセル操作の状態が生じる可能性がある場合、この状態を誘発するような駆動力の変化を抑制することが好ましい。
本発明者の知見によれば、駆動力を抑制するには燃料エンジン1が発生するトルクを制限することで任意の駆動力に抑制することが可能である。具体的に、燃料エンジン1において点火遅角や燃料カットによって一時的にトルクを低減させることも可能である。しかしながら、大量の空気に対してトルクダウンを実行すると、急激な加速度変化や触媒に対するダメージが発生するため、ハードウェアの保護の観点からは実行が困難な領域が存在する。そのため、本発明者は、アクセル操作状態に応じて、事前に空気量を抑制してエンジントルクを制限しておくことで、ドライバが意図しないアクセル操作(以下、異常アクセル操作)が行われた場合に、急激な加速度Gの変動を抑制し、不要なアクセル操作のオン操作とオフ操作を回避することによって、車両Veの加速挙動の発散を抑制する方法を想到した。換言すると、異常アクセル操作を検出し、異常アクセル操作の検出回数に応じて、燃料エンジン1の駆動力に与える制限を変化させる方法を想到した。さらに、ドライバのアクセル操作が異常アクセル操作であると判断した場合は、トルク制限をかける必要があることから、車両Veに生じるショックを回避して制振させるために従来実行している駆動力抑制制御を活用することを想到した。この抑制制御とトルク制限と連携させて実行することによって、繋がりのある加速度変化を実現できる。これによって、ドライバに対して意図しないアクセル操作を誘発させないようにできる。
ここで、本発明者がさらに検討を行ったところ、アクセル操作状態がドライバの意図する加速であるか否かを判断することが困難であるという問題があった。そこで、本発明者はさらに検討を行い、加速時におけるアクセル操作が通常の加速ではありえないような短い期間内でオン/オフが発生している状態を検出することによって、異常アクセル操作を検出することを想到した。具体的には、アクセル操作および時間に起因した駆動力制限の所定時間以内にアクセルペダル73がオフ操作された場合を検出し、このオフ操作された回数をカウントして判定カウントとする。判定カウントが複数になった場合、通常とは異なる入力状態であると判定して、判定カウントに応じてエンジントルクにかける制限を変更することによって、異常アクセル操作を誘発させないようにできる。さらに、判定カウントが複数になった場合にエンジントルクに制限をかけることによって、多少の判断誤判定も許容できるようにする。本発明は、以上の鋭意検討によって案出されたものである。
(車両制御方法)
次に、以上のように構成された車両制御装置5を搭載した車両Veにおける、一実施形態による制御方法について説明する。図2は、この一実施形態による車両の制御方法を説明するためのフローチャートである。
図2に示すように、まず、ステップST1においてエンジンECU9のアクセル加速判定部9aは、アクセルペダル73がオフ状態の後、オン状態になったか否かを判定する。アクセル加速判定部9aが、アクセルペダル73はオフ状態からオン状態になっていないと判定した場合(ステップST1:No)、車両Veの制御処理を終了する。一方、アクセル加速判定部9aが、アクセルペダル73はオフ状態からオン状態になったと判定した場合(ステップST1:Yes)、ステップST2に移行する。
ステップST2においては、エンジンECU9の駆動力制御部9bが、車両Veの加速状態に応じて燃料エンジン1に対して駆動力制限を実行するか否かの判定を行う。ここで、アクセルペダル73がオフ状態からオン状態になって、車両Veの加速ショックを緩和する必要がある場合に、加速状態に応じて駆動力制限を実行する。駆動力制御部9bが駆動力制限を実行しないと判定した場合(ステップST2:No)、車両Veの制御処理を終了する。一方、駆動力制御部9bが駆動力制限を実行すると判定した場合(ステップST2:Yes)、ステップST3に移行する。
ステップST3においては、アクセル加速判定部9aがステップST2における駆動力制限の開始から所定時間以内にアクセルペダル73がオフ操作された異常アクセル操作であるか否かを判定する。ここで、所定時間は、通常の加速の際のアクセルペダル73のアクセル操作ではありえない短時間に設定される。アクセル加速判定部9aが、アクセルペダル73において異常アクセル操作がされたと判定した場合(ステップST3:Yes)、ステップST4に移行する。ステップST4において駆動力制御部9bは、連続して異常アクセル操作が行われたオフ判断回数である判定カウントを1増加させる。一方、アクセル加速判定部9aが、駆動力制限が開始された時点からアクセルペダル73のオン状態が上述した所定時間より長く継続されたと判定した場合(ステップST3:No)、ステップST5に移行する。ステップST5において駆動力制御部9bは、判定カウントを1減少させる。ステップST4,ST5の処理後、ステップST6に移行する。
ステップST6においては、判定カウントに応じて駆動力制限を行うためのエンジントルク制限を実行される。ここで、このステップST6において実行されるエンジントルク制限について説明する。図3は、この一実施形態による車両の制御方法において実行されるトルク制限の一例を示すタイミングチャートである。図4は、この一実施形態による車両の制御方法において実行されるトルク制限の際に用いられる(a)トルク勾配を示すベースマップおよび(b)制限マップである。
図3に示すように、アクセルペダル73がオン操作されて車両Veが減速から加速される場合、エンジントルクを急激に立ち上げると車両Veとして加速しない被駆動側にある状態になるため、被駆動側から駆動側にガタ打ちショックが発生する。そのため、点線の囲み部Aに示すように、時点T1までは、エンジントルクに制限をかけてゆっくり立ち上げる。その後、車両Veに駆動力が伝達できる状態になって初めて、一点鎖線の囲み部Bに示すように、時点T1~T2において所定の勾配によってトルクを上昇させて加速させる。
図4(a)に示すように、通常の加速時においては、例えば、アクセル開度から算出する要求トルク量が50Nm、実施ギヤ段が3段である場合、単位時間当たりのトルク勾配量はd2に設定される。このトルク勾配量は、図3中の囲み部Bにおける実線の傾き(勾配)である。エンジントルクの制限は、トルク勾配に対して実行する。
すなわち、図4(a)に示すベーストルクから算出したトルク勾配量に対して、図4(b)に示す判定カウントに応じた制限量の値を減算することによって、トルク勾配量を小さい値に制限して、エンジントルク制限を実行する。すなわち、図3および図4(a)において、例えば、実施ギヤ段が3段、要求トルク量が50Nmであって、上述したステップST4,ST5においてカウントされた判定カウントが2であった場合、トルク勾配をd2からd2-βに制限する。また、例えば、判定カウントが所定値としての4以上になった場合には、制限量をδのまま維持し、トルク勾配をd2からd2-δに制限する。
ここで、制限量は、判定カウントの増加に伴って増加する。すなわち、図4(b)に示すように、判定カウントが0の場合には、制限量は0としてエンジントルク制限は行わず、α、β、γ、δの順で制限量は増加し(α<β<γ<δ)、判定カウントが所定値以上になった場合には、制限量を最大値δに固定する。なお、α~δの値は種々の値とすることが可能であり、制限量も4段階に限定されず、2段階以上の種々の段階に設定可能である。また、トルク勾配量a1~j5は、実施ギヤ段が高くなるに従って等しいまたは増加し、同じ実施ギヤ段においては、要求トルク量が大きくなるに従って等しいまたは増加する。また、図4(a)に示すトルク勾配量a1~j5は、不連続に設定されているが、連続的に設定することも可能である。
ここで、判定カウントが1の場合には制限量を比較的小さい値としてトルク勾配の制限を限定的にする一方、判定カウントが2以上の場合には、異常アクセル操作が繰り返し実行されて挙動に問題があると判断して、制限量を大きく増加させる。具体的な一例を挙げると、β=5α、γ=15α、およびδ=30αとすることができる。判定カウントが大きい場合は、非常に短時間でアクセルペダル73のオン操作とオフ操作とが繰り返し行われたと判断して、駆動力制限を強めに掛けることによって、車両Veの挙動を安定化させる方向に制御する。一方、判定カウントが小さい場合は、スムーズに加速できるように弱めの駆動力制限を掛ける。また、判定カウントが所定値以上になった場合に制限量を最大値δに固定することによって、まったく加速しない状態を回避する。すなわち、制限量の最大値δは、トルク勾配の最小値min(a1~j5)未満(δ<min(a1~j5))になるように設定される。
このように、トルク勾配を制限することによって、図3に示すように、囲み部Bにおけるエンジントルクの増加率が実線の状態から破線の状態に制限されて、エンジントルク制限が実行される。これによって、アクセルペダル73のオフ操作によって、車両Veの加速度Gが残る状態が低減されて緩くなり、異常アクセル操作の頻度を低減できる。
以上説明した本発明の一実施形態によれば、アクセル加速判定部9aによって異常アクセル操作が行われたと判定された場合に判定カウントを1増加させ、通常アクセル操作が行われたと判定された場合に判定カウントを1減少させ、判定カウントが大きいほどエンジントルクの勾配の制限量を増加させてエンジントルク制限を実行している。これにより、アクセルペダル73のオフ状態からオン状態に所定時間以内に移行することが多い場合には、アクセルの操作量が大きくても駆動力の変化量を抑制することができ、車両Veの加速度Gがピーク状に現出することを抑制でき、エンジンの急な駆動力の変化の発生を抑制して車両の加速度の変動を抑制できる。
以上、本発明の一実施形態について具体的に説明したが、本発明は、上述の一実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。例えば、上述の一実施形態において挙げた数値はあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる数値を用いてもよい。
1 燃料エンジン
5 車両制御装置
6 PTM
7 ECT-ECU
9 エンジンECU
9a アクセル加速判定部
9b 駆動力制御部
10 自動変速機
30 トルクコンバータ
40 駆動輪
73 アクセルペダル
98 アクセル開度センサ

Claims (1)

  1. ドライバによるアクセルの操作量に応じて、加速をさせる際に行う駆動力を制御する車両制御装置であって、
    前記アクセルがオフ状態からオン状態に操作されて駆動力制限が開始された時点から、所定時間以内に前記アクセルがオフ状態に操作される異常アクセル操作が行われたか否か、および前記アクセルがオフ状態からオン状態に操作されて前記駆動力制限が開始された時点から、前記アクセルのオン状態が前記所定時間より長く継続される通常アクセル操作が行われたか否かを判定するアクセル加速判定手段と、
    前記アクセル加速判定手段によって前記異常アクセル操作が行われたと判定された場合に判定カウントを1増加させ、前記アクセル加速判定手段によって前記通常アクセル操作が行われたと判定された場合に前記判定カウントを1減少させ、前記判定カウントが大きいほど前記駆動力の増加勾配を低減させる制限量を増加させ、前記判定カウントが所定値以上になった場合には前記制限量を最大値で固定して、前記駆動力を制限する駆動力制御手段と、を備える
    ことを特徴とする車両制御装置。
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