JP7120142B2 - 車両の駆動力制御装置 - Google Patents

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本発明は、アクセルペダル操作量に基づいて、駆動力を制御する駆動力制御装置に関する。
従来から、ドライバーの意図に反するアクセルペダル操作である誤アクセル操作を検知したときに、駆動力を制限する制御、いわゆる駆動力抑制制御が知られている。一般に、駆動力制御装置は、アクセルペダル操作量に基づいて、駆動力発生装置に発生させる駆動力を制御する。従って、ドライバーが誤ったアクセルペダル操作を行った場合には、ドライバーの意図に反して車両が急加速するおそれがある。駆動力抑制制御によれば、ドライバーの誤ったアクセルペダル操作が検知されたときに、駆動力発生装置に発生させる駆動力が制限されることにより、車両の急加速あるいは急発進が防止される。
例えば、特許文献1に提案された駆動力制御装置(従来装置と呼ぶ)は、アクセルペダル操作量がゼロより大きく、かつ、シフトポジションがR(リバース)ポジションであるとき、駆動力抑制制御を実施する。これにより、後退時にドライバーが誤ってアクセルペダルを深く踏み込んでしまった場合に、車両の急加速を回避できる。
また、この従来装置では、アクセルペダル操作量がゼロより大きい状態でシフトポジションが所定のパターンで変更された場合にも駆動力抑制制御を実施する。例えば、アクセルペダル操作量がゼロより大きい状態で、シフトポジションがP(パーキング)ポジションからD(ドライブ)ポジションあるいはRポジションに変更された場合、あるいは、RポジションからDポジションに変更された場合、あるいは、N(ニュートラル)ポジションからRポジションに変更された場合に駆動力抑制制御が実施される。これにより、ドライバーが、ブレーキペダルと間違えてアクセルペダルを踏み込んだ状態でシフトポジションを変更した場合に、車両の急発進を回避できる。
従来装置では、駆動力抑制制御を実施する場合、車速に応じた目標加速度が決定され、この目標加速度が抑制駆動力に変換される。
特開2014-88067号公報
しかしながら、従来装置においては、抑制駆動力を目標駆動力に設定して駆動力抑制制御を実施する場合、平坦路と登勾配路との両方で良好な制御性を確保することが難しい。例えば、駆動力抑制制御を実施するにあたって、目標加速度と実加速度との偏差を用いたフィードバック制御式にて抑制駆動力を演算する構成の場合、平坦路で駆動力抑制制御を良好に行うことができる制御ゲインを登勾配路で使用して駆動力抑制制御を行うと、車速がハンチングしてしまう。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、平坦路と登勾配路との両方で駆動力抑制制御の良好な制御性を確保することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の車両の駆動力制御装置の特徴は、
車両に付与される駆動力を発生する駆動力発生装置(20)と、
アクセルペダル操舵量に応じた目標駆動力であるペダル要求駆動力を前記駆動力発生装置に発生させる駆動力制御手段(S30)と、
ドライバーの意図と異なる車両の動きが発生するおそれのある予め設定された操作である特定操作を検知する特定操作検知手段(S10)と、
前記ペダル要求駆動力を制限するために設定される抑制駆動力を、車両の運動状態を表すパラメータの目標値と実際値との偏差を用いたフィードバック制御式を用いて演算する抑制駆動力演算手段(S45)と、
前記特定操作が検知された場合、前記駆動力発生装置で発生する駆動力が前記抑制駆動力を超えないように制限する制御である駆動力抑制制御を行う駆動力抑制制御手段(S40,46,S47)と
を備えた車両の駆動力制御装置において、
車両の走行路面の勾配の大きさを取得する勾配取得手段(S41)と、
前記勾配に基づいて、車両の走行方向の登勾配が大きい場合は前記登勾配が小さい場合に比べて前記フィードバック制御式の制御ゲインの値を小さくするように調整するゲイン調整手段(S42)と
を備えたことにある。
本発明の車両の駆動力制御装置は、ドライバーが自身の意図に反する操作を行った場合に、駆動力発生装置で発生する駆動力を制限することによって、車両の急加速あるいは急発進を抑制する。そのようにするために、本発明は、駆動力制御手段に加えて、特定操作判定手段と、抑制駆動力演算手段と、駆動力抑制制御手段とを備えている。
駆動力制御手段は、アクセルペダル操舵量に応じた目標駆動力であるペダル要求駆動力を駆動力発生装置に発生させる駆動力制御を行う。この場合、ペダル要求駆動力は、アクセルペダル操舵量だけでなく、例えば、車速を加味して設定されるとよい。
特定操作検知手段は、ドライバーの意図と異なる車両の動きが発生するおそれのある予め設定された操作である特定操作を検知する。例えば、ドライバーは、車両を後退させる場合に、ブレーキペダルを踏むつもりで、誤ってアクセルペダルを強く踏み込んでしまうことがある。こうしたケースでは、ドライバーの意図に反して車両が後方に急加速する。また、例えば、ドライバーは、ブレーキペダルを踏んでいるつもりで、誤ってアクセルペダルを踏んだ状態で、シフトポジションを変更する操作を行ってしまうことがある。この場合には、シフトポジションの変更パターンによっては、ドライバーの意図に反して、車両が急発進する。特定操作検知手段は、こうしたドライバーの意図と異なる車両の動きが発生するおそれ、つまり、ドライバーの意図よりも過大な駆動力が発生するおそれのあるドライバーの特定操作を検知する。
特定操作は、こうした例に限るものでは無い。また、特定操作検知手段は、少なくとも一つの特定操作を検知すればよい。
抑制駆動力演算手段は、ペダル要求駆動力を制限するために設定される抑制駆動力を、車両の運動状態を表すパラメータの目標値と実際値との偏差を用いたフィードバック制御式を用いて演算する。この抑制駆動力は、例えば、車速が所定値以下になるように制限される目標駆動力である。また、抑制駆動力は、少なくともフィードバック制御式を含んだ制御式を用いて演算されればよく、例えば、フィードバック制御式とフィードフォワード制御式とを含んだ制御式を用いて演算されてもよい。
駆動力抑制制御手段は、特定操作が検知された場合、駆動力発生装置で発生する駆動力が抑制駆動力を超えないように制限する制御である駆動力抑制制御を行う。これにより、ドライバーの誤操作による車両の急発進あるいは急加速を抑制することができる。例えば、駆動力抑制制御手段は、抑制駆動力とドライバー要求駆動力とのうちの小さい方の駆動力を目標駆動力に設定して駆動力制御を行うとよい。
登勾配路で特定操作が検知された場合には、駆動力抑制制御が行われる。この場合、駆動力が抑えられた状態で、更に、下り方向に車両の重量が負荷として加わる。このため、平坦路で適正となるようにフィードバック制御式の制御ゲインが設定されている場合、登勾配路では制御ゲインが過大となり、良好な制御性が得られないおそれがある。例えば、車速がハンチングするおそれがある。そこで、本発明は、勾配取得手段とゲイン調整手段とを備えている。
勾配取得手段は、車両の走行路面の勾配の大きさを取得する。ゲイン調整手段は、勾配に基づいて、車両の走行方向の登勾配が大きい場合は登勾配が小さい場合に比べてフィードバック制御式の制御ゲインの値を小さくするように調整する。従って、勾配に応じた適切な制御ゲインを設定することができる。この結果、本発明によれば、平坦路と登勾配路との両方で駆動力抑制制御の良好な制御性を確保することができる。これにより、平坦路と登勾配路との両方で車速のハンチングを抑制することができる。
本発明の一側面の特徴は、
前記フィードバック制御式は、PID制御式であり、
前記ゲイン調整手段は、前記PID制御式における比例項の制御ゲインの値を調整するように構成されたことにある。
本発明の一側面においては、PID制御式を用いて抑制駆動力が演算され、走行路面の勾配に基づいて、PID制御式における比例項の制御ゲイン(比例ゲイン)の値が調整される。これにより、平坦路と登勾配路との両方で車速のハンチングを抑制することができる。
本発明の一側面の特徴は、
前記車両の運動状態を表すパラメータは車両の加速度であり、前記パラメータの目標値は車速に応じて設定されることにある。
本発明の一側面によれば、車速に応じた目標加速度が設定され、この目標加速度と実際の加速度との偏差を用いたフィードバック制御式によって抑制駆動力が演算される。従って、抑制駆動力を適正に演算することができる。
本発明の一側面の特徴は、
前記駆動力抑制制御手段は、前記抑制駆動力と前記ペダル要求駆動力とのうちの小さい方の駆動力を目標駆動力に設定して前記駆動力抑制制御を行うように構成されたことにある。
本発明の一側面によれば、抑制駆動力とペダル要求駆動力とのうちの小さい方の駆動力が目標駆動力に設定される。従って、適正な目標駆動力にて駆動力抑制制御を行うことができる。
上記説明においては、発明の理解を助けるために、実施形態に対応する発明の構成要件に対して、実施形態で用いた符号を括弧書きで添えているが、発明の各構成要件は、前記符号によって規定される実施形態に限定されるものではない。
実施形態に係る車両の駆動力制御装置の概略システム構成図である。 ペダル要求駆動力マップを表すグラフである。 SC時抑制加速度マップを表すグラフである。 R時抑制加速度マップを表すグラフである。 比例ゲインが大きい場合の、車速、PID制御駆動力、アクセルペダル操作量の推移を表すグラフである。 比例ゲインが小さい場合の、車速、PID制御駆動力、アクセルペダル操作量の推移を表すグラフである。 走行路面の勾配を演算する原理を表す図である。 ゲインマップを表すグラフである。 駆動力制御ルーチン(メインルーチン)を表すフローチャートである。 駆動力抑制制御ルーチン(サブルーチン)を表すフローチャートである。 比例ゲインを可変した場合の、車速、PID制御駆動力、アクセルペダル操作量の推移を表すグラフである。
以下、本発明の実施形態に係る車両の駆動力制御装置について図面を参照しながら説明する。
図1は、本発明の実施形態に係る車両の駆動力制御装置の概略システム構成を表す。駆動力制御装置は、車両に搭載される。駆動力制御装置は、駆動力ECU10を備えている。以下、駆動力ECU10を、単に、ECU10と呼ぶ。
ECU10は、マイクロコンピュータを主要部として備える電気制御装置(Electric Control Unit)である。本明細書において、マイクロコンピュータは、CPU、ROM、RAM、不揮発性メモリ及びインターフェースI/F等を含む。CPUはROMに格納されたインストラクション(プログラム、ルーチン)を実行することにより各種機能を実現するようになっている。
ECU10は、車両の駆動力発生装置20のアクチュエータ21に接続されている。駆動力発生装置20は、例えば、ハイブリット車両の駆動装置である。即ち、駆動力発生装置20は、内燃機関とモータとを含む駆動源と、ギア装置を含む駆動機構とを備える。ECU10は、アクチュエータ21を制御することにより駆動源が発生するトルクを変更する。アクチュエータ21は、内燃機関のトルクを制御するスロットルバルブ、モータのトルクを制御するモータ駆動回路などである。駆動源が発生するトルクは駆動機構を介して駆動輪Wに車両の駆動力として伝達される。
尚、本明細書では、駆動源が発生するトルクは駆動機構によりトルク変換されることなく駆動輪Wに伝達されると仮定している。よって、駆動源が発生するトルクは、駆動輪Wに付与される駆動力(車両の駆動力)に等しい。駆動機構は、駆動輪Wに伝達される駆動力を、車両を前進させる向きの駆動力と、車両を後進させる向きの駆動力とに変更することができる。
ECU10には、アクセルペダル操作量センサ11、シフトポジションセンサ12、車速センサ13、および、加速度センサ14が接続されている。
アクセルペダル操作量センサ11は、車両のアクセルペダル(図示省略)の操作量を検出し、アクセルペダル操作量Apを表す検出信号を出力する。ECU10は、アクセルペダル操作量センサ11からアクセルペダル操作量Apを所定の短い周期で読み込む。
ECU10は、アクセルペダル操作量Apが所定の正の値であるアクセルペダル操作量閾値Ap0以上の場合、アクセルペダルが操作されている状態(操作状態)であると判定し、アクセルペダル操作量Apが所定のアクセルペダル操作量閾値Ap0未満の場合、アクセルペダルが操作されていない状態(非操作状態)であると判定する。
シフトポジションセンサ12は、シフトレバー(図示省略)のシフトポジションを検出し、そのシフトポジションPsを表す検出信号を出力する。ECU10は、シフトポジションセンサ12からシフトポジションPsを所定の短い周期で読み込む。
車速センサ13は、車速Va(車体速度)を表す検出信号を出力する。この車速センサ13は、例えば、前後左右輪の車輪速センサの検出値から算出される車速である。ECU10は、車速センサ13から車速Vaを所定の短い周期で読み込む。
加速度センサ14は、車両の前後方向(車体の前後軸方向)の加速度Gaを表す検出信号を出力する。ECU10は、加速度センサ14から前後方向の加速度Gaを所定の短い周期で読み込む。
<<ペダル要求駆動力制御>>
ECU10は、ペダル要求駆動力Fpを算出する。ペダル要求駆動力Fpは、アクセルペダル操作量Apに応じて設定される目標駆動力である。一般に、アクセルペダル操作量Apに応じて設定される目標駆動力は、ドライバー要求駆動力と呼ばれるが、ドライバーの意図に反したアクセルペダル操作が行われる場合があるため、本明細書においては、アクセルペダル操作量Apに応じて設定される目標駆動力を、ペダル要求駆動力Fpと呼ぶ。
本実施形態においては、車速Vaを加味してアクセルペダル操作量Apに応じたペダル要求駆動力Fpが算出される。例えば、ECU10は、図2に示すようなペダル要求駆動力マップMPpを記憶しており、このペダル要求駆動力マップMPpを参照して、ペダル要求駆動力Fpを算出する。ペダル要求駆動力マップMPpは、アクセルペダル操作量Apと車速Vaとからペダル要求駆動力Fpを算出するマップであって、アクセルペダル操作量Apが大きいほど大きくなり、車速Vaが高いほど小さくなるペダル要求駆動力Fpを設定する特性を有している。
尚、図2のペダル要求駆動力マップMPpは、あくまでも一例である。従って、ペダル要求駆動力Fpは、アクセルペダル操作量Apが大きいほど大きくなる特性であれば、任意の特性に設定できるものである。また、図2では、分かりやすいように5種類のアクセルペダル操作量Ap(0%,25%、50%、75%、100%)に対応するペダル要求駆動力Fpが記載されているが、実際には、それよりも細分化されたアクセルペダル操作量Apに対応するペダル要求駆動力Fpが設定される。
ECU10は、後述する特定操作が検知されていない場合は、駆動力発生装置20がペダル要求駆動力Fpを発生するようにアクチュエータ21の作動を制御する。こうした制御をペダル要求駆動力制御と呼ぶ。
<<駆動力抑制制御>>
ECU10は、ドライバーの特定操作が検知された場合、駆動力抑制制御を実施する。この特定操作は、ドライバーの意図と異なる車両の動きが発生するおそれのある予め設定された操作である。ECU10は、駆動力抑制制御を実施する場合、駆動力発生装置20で発生する駆動力が上限制限されるように設定された目標駆動力である抑制駆動力を算出する。この抑制駆動力は、駆動力発生装置20がペダル要求駆動力Fpを発生することを制限するために設定される目標駆動力であって、車速が所定値以下になるように制限される目標駆動力である。
ECU10は、駆動力抑制制御を実施する場合、抑制駆動力とペダル要求駆動力Fpとのうち、小さい方の駆動力を最終的な目標駆動力に設定して、駆動力発生装置20が目標駆動力を発生するようにアクチュエータ21の作動を制御する。
ECU10は、以下に述べる特定条件が成立している場合に、特定操作が行われていると判定して、駆動力抑制制御を実施する。特定操作は、ドライバーの意図と異なる車両の動きが発生するおそれのある操作、特に、ドライバーの意図よりも過大な駆動力が発生するおそれのある操作である。
特定条件は、シフト変更時特定条件と、後退時特定条件との2つが設定されている。シフト変更時特定条件は、後述するSC時駆動力抑制制御開始条件が成立してからSC時駆動力抑制制御終了条件が成立するまでの期間において成立する。後退時特定条件は、後述するR駆動力抑制制御実行条件と同じである。
<SC時駆動力抑制制御>
シフト変更をする場合、ブレーキペダルを踏んだ状態でシフトレバーを操作すれば、車両が急発進することはない。従って、ドライバーは、通常、そうした操作を行っている。しかし、ドライバーは、ブレーキペダルを踏んでいるつもりで、誤ってアクセルペダルを踏んだ状態でシフトレバーを操作することがある。そうした誤った操作が行われた場合には、ドライバーの意図に反して車両が急発進する。ECU10は、こうした車両の急発進を抑制するように駆動力抑制制御を実施する。この駆動力抑制制御を、特に、SC時駆動力抑制制御と呼ぶ。
(SC時駆動力抑制制御開始条件)
ECU10は、SC時駆動力抑制制御開始条件を記憶しており、このSC時駆動力抑制制御開始条件が成立した場合に、SC時駆動力抑制制御を開始する。SC時駆動力抑制制御開始条件は、以下の2つの開始条件SCstart1,開始条件SCstart2の両方が成立したときに成立する。
開始条件SCstart1:アクセルペダル操作量ApがSC時駆動力抑制開始閾値Ap1以上である。(Ap≧Ap1)
開始条件SCstart2:シフトポジションPsが、以下の5つのパターンの何れかで変化した。
パターン1:PポジションからRポジションへと変化するパターン。
パターン2:NポジションからRポジションへと変化するパターン。
パターン3:PポジションからDポジションへと変化するパターン。
パターン4:DポジションからRポジションへと変化するパターン。
パターン5:RポジションからDポジションへと変化するパターン。
SC時駆動力抑制開始閾値Ap1は、アクセルペダルが操作状態であると判定されるアクセルペダル操作量閾値Ap0以上の値であれば、任意の値に設定することができる。例えば、SC時駆動力抑制開始閾値Ap1は、アクセルペダル操作量閾値Ap0と等しい値であってもよい。
Pポジションは、パーキングポジションを表し、Nポジションは、ニュートラルポジションを表し、Dポジションは、ドライブポジションを表し、Rポジションは、リバースポジションを表す。
例えば、SC時駆動力抑制制御開始条件は、ドライバーがアクセルペダルを踏み込んだ状態で、シフトポジションが上記パターンで変化するようにシフトレバーを操作したときに成立する。
(SC時駆動力抑制制御終了条件)
ECU10は、SC時駆動力抑制制御終了条件を記憶しており、このSC時駆動力抑制制御終了条件が成立した場合に、SC時駆動力抑制制御を終了する。SC時駆動力抑制制御終了条件は、以下の2つの終了条件SCend1,終了条件SCend2の少なくとも一方が成立したときに成立する。
終了条件SCend1:アクセルペダルが操作状態から非操作状態に変化した。つまり、アクセルペダル操作量Apがアクセルペダル操作量閾値Ap0未満(Ap<Ap0)になった。
終了条件SCend2:シフトポジションPsがSC時駆動力抑制制御開始時におけるシフトポジションとは異なるシフトポジションに変化した。
尚、アクセルペダルが操作状態にある場合に、終了条件SCend2が成立してSC時駆動力抑制制御終了条件が成立したとき、同時に、開始条件SCstart2が成立し、それによりSC時駆動力抑制制御開始条件が成立する場合がある。この場合、SC時駆動力抑制制御は、継続される。
(SC時抑制駆動力)
ECU10は、SC時駆動力抑制制御を実施する場合、その目標駆動力であるSC時抑制駆動力を演算する。このSC時抑制駆動力は、シフト変更時特定条件が成立している期間(SC時駆動力抑制制御開始条件が成立してからSC時駆動力抑制制御終了条件が成立するまでの期間)において以下のように演算され、シフト変更時特定条件が成立していない期間においては、通常ではありえない非常に大きな値に設定される。
ECU10は、SC時抑制駆動力を演算するにあたって、車両の加速度の目標値であるSC時抑制目標加速度Gscを算出する。ECU10は、図3に示すSC時抑制加速度マップMPscを記憶しており、このSC時抑制加速度マップMPscを参照して、SC時抑制目標加速度Gscを算出する。SC時抑制加速度マップMPscは、車速VaとSC時抑制目標加速度Gscとの関係を設定したマップである。
このSC時抑制加速度マップMPscによれば、車速Vaがゼロ以上第1車速V1未満の範囲にある場合、SC時抑制目標加速度Gscは、第1加速度G1に設定される。更に、車速Vaが第1車速V1以上第2車速V2未満の範囲にある場合、SC時抑制目標加速度Gscは、車速Vaの増加とともに第1加速度G1からゼロまで線形減少するように設定される。また、車速Vaが第2車速V2以上の範囲にある場合、SC時抑制目標加速度Gscは、ゼロに設定される。
ECU10は、加速度センサ14によって検出される加速度Ga(実加速度Gaと呼ぶ)と、SC時抑制目標加速度Gscとの偏差である加速度偏差ΔGsc(=Gsc-Ga)を演算し、この加速度偏差ΔGscを使ったフィードバック制御式を用いてSC時抑制駆動力Fscを演算する。例えば、フィードバック制御式は、次式(1)に示すPID制御式である。PIDは、Proportional-Integral-Differentialの略である。
Fsc=K1sc・ΔGsc+K2sc・ΣΔGsc+K3sc・dΔGsc/dt ・・・(1)
上記式(1)において、ΣΔGscは、加速度偏差ΔGscの積分値であり、dΔGsc/dtは、加速度偏差ΔGscの微分値である。また、K1scは、比例項(P項:K1sc・ΔGsc)の制御ゲイン、つまり、比例ゲインである。K2scは、積分項(I項:K2sc・ΣΔGsc)の制御ゲイン、つまり、積分ゲインである。K3scは、微分項(D項:K3sc・dΔGsc/dt)の制御ゲイン、つまり、微分ゲインである。
尚、SC時抑制駆動力Fscの演算式は、PID制御式だけで構成されずに、次式(2)に示すように、フィードフォワード制御項Fscffが含まれていてもよい。
Fsc=K1sc・ΔGsc+K2sc・ΣΔGsc+K3sc・dΔGsc/dt+Fscff
・・・(2)
フィードフォワード制御項Fscffの値(フィードフォワード制御量Fscff)は、SC時抑制目標加速度Gscと車速Vaとから算出することができる。例えば、フィードフォワード制御量Fscffは、車両がドライ舗装路面を車速Vaで走行している場合に、車両の実加速度GaをSC時抑制目標加速度Gscに一致させるために駆動輪Wに付与すべき駆動力(実際には、駆動力発生装置20が発生するべきトルク)とすればよい。ECU10は、車速VaおよびSC時抑制目標加速度Gscと、フィードフォワード制御量Fscffとの関係を設定したSCフィードフォワードマップ(図示略)を記憶し、このSCフィードフォワードマップを参照して、車速VaおよびSC時抑制目標加速度Gscの組み合わせ(Va,Gsc)から決まるフィードフォワード制御量Fscffを演算する。
<R時駆動力抑制制御>
通常、ドライバーは、ブレーキ操作を行ったり解除したりしながら(例えば、ブレーキペダルを踏んだりブレーキペダルを足から離したりしながら)、車両を後退させる。この時、ドライバーは、ブレーキペダル操作と間違えてアクセルペダル操作を行ってしまう可能性がある。ブレーキペダルは、強く踏み込まれることが多い。このため、ブレーキペダルと間違えてアクセルペダルを強く踏み込んだ場合には、ドライバーの意図に反して車両が後方に急加速するおそれがある。ECU10は、こうした車両の後方への急加速を抑制するように駆動力抑制制御を実施する。この駆動力抑制制御を、特に、R時駆動力抑制制御と呼ぶ。
(R時駆動力抑制制御実施条件)
ECU10は、R時駆動力抑制制御実施条件を記憶しており、このR時駆動力抑制制御実施条件が成立している期間中においてのみ、R時駆動力抑制制御を実施する。R時駆動力抑制制御実施条件は、以下の実施条件R1および実施条件R2の両方が成立しているときに成立する。
実施条件R1:アクセルペダルが操作状態にある。つまり、アクセルペダル操作量Apがアクセルペダル操作量閾値Ap0以上の値である(Ap≧Ap0)。
実施条件R2:シフトポジションがRポジションである。
(R時抑制駆動力)
ECU10は、R時駆動力抑制制御を実施する場合、その目標駆動力であるR時抑制駆動力を演算する。このR時抑制駆動力は、R時駆動力抑制制御実施条件が成立している期間において以下のように演算され、R時駆動力抑制制御実施条件が成立していない期間においては、通常ではありえない非常に大きな値に設定される。
ECU10は、R時抑制駆動力を演算するにあたって、車両の加速度の目標値であるR時抑制目標加速度Grを算出する。ECU10は、図4に示すR時抑制加速度マップMPrを記憶しており、このR時抑制加速度マップMPrを参照して、R時抑制目標加速度Grを算出する。R時抑制加速度マップMPrは、車速VaとR時抑制目標加速度Grとの関係を設定したマップである。
このR時抑制加速度マップMPrによれば、車速Vaがゼロ以上第1車速V1未満の範囲にある場合、R時抑制目標加速度Grは、第2加速度G2に設定される。更に、車速Vaが第1車速V1以上第2車速V2未満の範囲にある場合、R時抑制目標加速度Grは、車速Vaの増加とともに第2加速度G2からゼロまで線形減少するように設定される。また、車速Vaが第2車速V2以上の範囲にある場合、SC時抑制目標加速度Gscは、ゼロに設定される。
本実施形態においては、第2加速度G2は、第1加速度G1よりも大きな値に設定されているが、必ずしも、そのような関係にしなくてもよい。また、第1車速V1および第2車速V2は、SC時抑制加速度マップ(図3)における第1車速V1および第2車速V2と同じ値であるが、必ずしも、そのような関係にしなくてもよい。
ECU10は、加速度センサ14によって検出される実加速度Gaと、R時抑制目標加速度Grとの偏差である加速度偏差ΔGr(=Gr-Ga)を演算し、この加速度偏差ΔGrを使ったフィードバック制御式を用いてR時抑制駆動力Frを演算する。例えば、フィードバック制御式は、次式(3)に示すPID制御式である。
Fr=K1r・ΔGr+K2r・ΣΔGr+K3r・dΔGr/dt ・・・(3)
上記式(1)において、ΣΔGrは、加速度偏差ΔGrの積分値であり、dΔGr/dtは、加速度偏差ΔGrの微分値である。また、K1rは、比例項(P項:K1r・ΔGr)の制御ゲイン、つまり、比例ゲインである。K2rは、積分項(I項:K2r・ΣΔGr)の制御ゲイン、つまり、積分ゲインである。K3rは、微分項(D項:K3r・dΔGr/dt)の制御ゲイン、つまり、微分ゲインである。
この制御ゲインK1r,K2r,K3rは、SC時抑制駆動力Fscの演算式における制御ゲインK1sc,K2sc,K3scと同一の値であってもよいし、相違した値であってもよい。本明細書においては、同一の値であるとして説明する。また、R時抑制駆動力Frの演算式における制御ゲインK1rの値、および、SC時抑制駆動力Fscの演算式における制御ゲインK1scの値は、何れも、後述するように路面勾配θに応じた値に設定される。
尚、R時抑制駆動力Frの演算式は、PID制御式だけで構成されずに、次式(4)に示すように、フィードフォワード制御項Frffが含まれていてもよい。
Fr=K1r・ΔGr+K2r・ΣΔGr+K3r・dΔGr/dt+Frff
・・・(4)
フィードフォワード制御項Frffの値(フィードフォワード制御量Frff)は、R時抑制目標加速度Grと車速Vaとから算出することができる。例えば、フィードフォワード制御量Frffは、車両がドライ舗装路面を車速Vaで走行している場合に、車両の実加速度GaをR時抑制目標加速度Grに一致させるために駆動輪Wに付与すべき駆動力(実際には、駆動力発生装置20が発生するべきトルク)とすればよい。ECU10は、車速VaおよびR時抑制目標加速度Grと、フィードフォワード制御量Frffとの関係を設定したRフィードフォワードマップ(図示略)を記憶し、このRフィードフォワードマップを参照して、車速VaおよびR時抑制目標加速度Grの組み合わせ(Va,Gr)から決まるフィードフォワード制御量Frffを演算する。
<最終目標駆動力>
ECU10は、特定条件が成立している場合、駆動力抑制制御を実施する。具体的には、ECU10は、シフト変更時特定条件が成立している場合(SC時駆動力抑制制御開始条件が成立してからSC時駆動力抑制制御終了条件が成立するまでの期間)には、SC時駆動力抑制制御を実施し、後退時特定条件が成立している場合(R駆動力抑制制御実行条件が成立している場合)には、R時駆動力抑制制御を実施する。従って、シフト変更時特定条件と後退時特定条件との両方が成立している期間は、SC時駆動力抑制制御とR時駆動力抑制制御との両方が実施される。ECU10は、SC時駆動力抑制制御を実施する場合には、SC時抑制駆動力Fscを算出し、R時駆動力抑制制御を実施する場合には、R時抑制駆動力Frを算出する。
更に、ECU10は、ペダル要求駆動力Fp、SC時抑制駆動力Fsc、R時抑制駆動力Frの中で最も小さい駆動力を最終的な目標駆動力(最終目標駆動力Ftgtと呼ぶ)として選択し、実際の駆動力が最終目標駆動力Ftgtに一致するようにアクチュエータ21の作動を制御する。
尚、SC時駆動力抑制制御が実施されているが、R時駆動力抑制制御が実施されていない場合、R時抑制駆動力Frが通常ではありえない大きな値に設定されているため、実質的に、ペダル要求駆動力FpおよびSC時抑制駆動力Fscのうち、小さい方の駆動力が最終目標駆動力Ftgtとして選択される。
同様に、R時駆動力抑制制御が実施されているが、SC時駆動力抑制制御が実施されていない場合、SC時抑制駆動力Fscが通常ではありえない大きな値に設定されているため、実質的に、ペダル要求駆動力FpおよびR時抑制駆動力Frのうち、小さい方の駆動力が最終目標駆動力Ftgtとして選択される。
このように、駆動力抑制制御(SC時駆動力抑制制御、R時駆動力抑制制御)が実施されることによって、ドライバーが自身の意図と異なったアクセルペダル操作(過踏み込み、あるいは、誤踏み込み)を行った場合でも、駆動力発生装置20で発生する駆動力が制限される。これにより、車両の急発進、および、急加速を抑制することができる。
<比例ゲインの調整>
駆動力抑制制御は、車両が平坦路を走行する場合であっても、勾配路を走行する場面であっても、特定操作が検知された場合に実施される。登勾配路(走行方向に登勾配となる道路)で駆動力抑制制御が実施された場合、駆動力が抑えられた状態で、更に、下り方向に車両の重量が加わる。このため、平坦路で適正となるようにフィードバック制御式の制御ゲインが設定されている場合、登勾配路では、フィードバック制御量のハンチングが生じ、車速がハンチングする。
図5、図6は、車速Va、PID制御駆動力Fpid、アクセルペダル操作量Apの推移を表すグラフであり、図5は、PID制御式における比例ゲインK1が大きな値(K1A)に設定されている場合のグラフを表し、図6は、PID制御式における比例ゲインK1が小さな値(K1B)に設定されている場合のグラフを表す(K1A>K1B)。図5、図6において、それぞれ、(a)は、走行路面が平坦である場合のグラフ、(b)は、走行路面が登勾配である場合のグラフを表す。横軸は、時間を表す。縦軸および横軸は、図5、図6ともに、共通のスケールで表されている。
PID制御駆動力Fpidは、PID制御式によって演算される制御量、つまり、抑制駆動力であり、SC時抑制駆動力FscおよびR時抑制駆動力Frに相当する。また、比例ゲインK1は、上述した比例ゲインK1scおよび比例ゲインK1rに相当する。
K1Aは、図5(a)に示すように、平坦路での駆動力抑制制御において、車速Vaがハンチングしないように設定された比例ゲインK1の値である。この比例ゲインK1の値(K1A)を用いたPID制御式を使って駆動力抑制制御を実施した場合、走行路面が登勾配となるケースでは、図5(b)に示すように、PID制御駆動力Fpidの変動量が大きくなり、この結果、車速Vaが細かくハンチングする。従って、登勾配路では、比例ゲインK1の値(K1A)が過大であると考えられる。
一方、比例ゲインK1を小さな値K1B(<K1A)に設定した場合には、登勾配路では、図6(b)に示すように、PID制御駆動力Fpid、および、車速Vaのハンチングを抑えることができる。しかし、平坦路では、図6(a)に示すように、PID制御駆動力Fpid、および、車速Vaが緩やかにハンチングする。
そこで、本実施形態においては、ECU10は、車両の走行路面(車両の位置する路面)の勾配θを検出し、勾配θに基づいて、車両の走行方向の登勾配θが大きい場合は登勾配θが小さい場合に比べて比例ゲインK1(K1scおよびK1r)の値を小さくするように調整する。
勾配θは、加速度センサ14によって検出される車両前後方向の加速度Gaと、車速センサ13によって検出される車速Vaとに基づいて算出される。図7に示すように、車両に働く重力加速度をG、重力加速度Gにおける車両の前後方向成分をGy、車速Vaの微分値から算出される車両の走行加速度をGv(=dVa/dt)とする。この場合、以下の関係式(5),(6)が成り立つ。
Ga=Gv-Gy ・・・(5)
Gy=G・sinθ ・・・(6)
この2つの関係式から、勾配θは、次式(7)にて算出することができる。
θ=sin-1((Gv-Ga)/G) ・・・(7)
尚、この場合、Gvは、車輪速センサによって検出される車輪速の微分値から算出されることが好ましい。
ECU10は、図8に示すゲインマップMPgを記憶しており、このゲインマップMPgを参照して、勾配θ(登り勾配)に応じた比例ゲインK1を算出する。ゲインマップMPgは、勾配θと比例ゲインK1の関係を設定したマップである。
このゲインマップMPgによれば、勾配θがゼロ以上第1勾配θ1未満の範囲にある場合、比例ゲインK1の値は、第1ゲインK11に設定される。更に、勾配θが第1勾配θ1以上第2勾配θ2未満の範囲にある場合、比例ゲインK1の値は、勾配θの増加とともに第1ゲインK11から第2ゲインK12まで線形減少するように設定される。更に、勾配θが第2勾配θ2以上第3勾配θ3未満の範囲にある場合、比例ゲインK1の値は、勾配θの増加とともに第2ゲインK12から第3ゲインK13まで線形減少するように設定される。更に、勾配θが第3勾配θ以上の範囲にある場合、比例ゲインK1の値は、第3ゲインK13に設定される。
尚、下り勾配路における比例ゲインK1の値は、平坦路における比例ゲインK1の値(第1ゲインK11)と同じ値に設定される。
ECU10は、ゲインマップMPgを参照して設定した比例ゲインK1の値を上述したPID制御式に代入して、抑制駆動力(SC時抑制駆動力Fsc、R時抑制駆動力Fr)を算出する。
<駆動力制御ルーチン>
次に、フローチャートを使って駆動力制御処理について説明する。図9は、ECU10の実施する駆動力制御ルーチンである。駆動力制御ルーチンは、所定の演算周期で繰り返し実施される。
駆動力制御ルーチンが開始されると、ECU10は、ステップS10において、特定操作が行われているか否かについて判定する。この判定処理は、シフト変更時特定条件(SC時駆動力抑制制御開始条件が成立してからSC時駆動力抑制制御終了条件が成立するまでの期間において成立する条件)、および、後退時特定条件(R駆動力抑制制御実行条件)が成立しているか否かを判定する処理である。
ECU10は、ステップS20において、特定操作が行われていないと判定した場合、その処理をステップS30に進めて、ペダル要求駆動力制御を実施する。このステップS30では、ECU10は、ペダル要求駆動力マップMPpを参照して、ペダル要求駆動力Fpを算出し、駆動力発生装置20がペダル要求駆動力Fpを発生するようにアクチュエータ21の作動を制御する。
一方、ECU10は、ステップS20において、特定操作が行われていると判定した場合、その処理をステップS40に進めて、駆動力抑制制御を実施する。例えば、シフト変更時特定条件が成立している場合には、駆動力抑制制御としてSC時駆動力抑制制御が実施され、後退時特定条件が成立している場合には、駆動力抑制制御としてR時駆動力抑制制御が実施され、シフト変更時特定条件と後退時特定条件との両方が成立している場合には、駆動力抑制制御としてSC時駆動力抑制制御とR時駆動力抑制制御との両方が実施される。
このステップS40の駆動力抑制制御は、図10に示した駆動力抑制制御ルーチン(サブルーチン)に沿って実施される。
駆動力抑制制御ルーチンが開始されると、ECU10は、ステップS41において、車両の走行路面の勾配θを演算する。続いて、ECU10は、ステップS42において、ゲインマップMPgを参照して勾配θに応じた比例ゲインK1の値を設定する。SC時駆動力抑制制御が実施される場合には、比例ゲインK1scの値が設定され、R時駆動力抑制制御が実施される場合には、比例ゲインK1rの値が設定される。
続いて、ECU10は、ステップS43において、抑制加速度マップMPsc,MPrを参照して車速Vaに応じた抑制目標加速度Gsc,Grを演算する。SC時駆動力抑制制御が実施される場合には、SC時抑制加速度マップMPscが参照されてSC時抑制目標加速度Gscが演算され、R時駆動力抑制制御が実施される場合には、R時抑制加速度マップMPrが参照されてR時抑制目標加速度Grが演算される。
続いて、ECU10は、ステップS44において、抑制目標加速度Gsc,Grと実加速度Gaとの偏差である加速度偏差ΔGsc,ΔGrを演算する。SC時駆動力抑制制御が実施される場合には、SC時抑制目標加速度Gscと実加速度Gaの偏差である加速度偏差ΔGscが演算され、R時駆動力抑制制御が実施される場合には、R時抑制目標加速度Grと実加速度Gaの偏差である加速度偏差ΔGrが演算される。
続いて、ECU10は、ステップS45において、PID制御式に比例ゲインK1の値、および、加速度偏差ΔGsc,ΔGrを代入して、抑制駆動力Fsc,Frを演算する。SC時駆動力抑制制御が実施される場合には、SC時抑制駆動力Fscが演算され、R時駆動力抑制制御が実施される場合には、R時抑制駆動力Frが演算される。
続いて、ECU10は、ステップS46において、ペダル要求駆動力Fp、SC時抑制駆動力Fsc、R時抑制駆動力Frの中で最も小さい駆動力を最終目標駆動力Ftgtに設定する。従って、抑制駆動力Fsc,Frでペダル要求駆動力Fpを上限制限した最終目標駆動力Ftgtが設定される。尚、ペダル要求駆動力Fpは、このステップS46において算出されてもよいし、別のステップにおいて算出されてもよい。
続いて、ECU10は、ステップS47において、実際の駆動力が最終目標駆動力Ftgtに一致するようにアクチュエータ21の作動を制御する。
ECU10は、ステップS47の処理を実施すると、駆動力抑制制御サブルーチンを終了し、その処理をメインルーチンである駆動力制御ルーチンに戻す。
ECU10は、ステップS30の処理、あるいは、ステップS40の処理を行うと、駆動力制御ルーチンを一旦終了する。ECU10は、駆動力制御ルーチンを所定の演算周期で繰り返す。
図11は、PID制御式の比例ゲインK1の値を上記のように勾配θに応じて調整した場合における、車速Va、PID制御駆動力Fpid、アクセルペダル操作量Apの推移を表すグラフである。(a)は、走行路面が平坦である場合のグラフ、(b)は、走行路面が登勾配である場合のグラフを表す。縦軸および横軸は、図5および図6と共通のスケールで表されている。このグラフから分かるように、平坦路と登勾配路との両方で車速のハンチングが発生していない。
以上説明した本実施形態の車両の駆動力制御装置によれば、抑制駆動力を演算するPID制御式の比例ゲインの値が、登勾配の大きさに応じて、登勾配が大きい場合は小さい場合に比べて小さくなるように調整される。これにより、平坦路と登勾配路との両方で、駆動力抑制制御の良好な制御性を確保することができる。従って、平坦路と登勾配路との両方で車速のハンチングを抑制することができる。
また、目標抑制駆動力の演算に際しては、車速に応じた抑制目標加速度と実加速度との偏差を使ったPID制御式によって抑制駆動力が算出されるため、抑制駆動力を適正に演算することができる。
また、抑制駆動力とペダル要求駆動力とのうちの小さい方の駆動力が最終的な目標駆動力に設定される。従って、適正な目標駆動力にて駆動力抑制制御を行うことができる。
以上、本実施形態に係る車両の駆動力制御装置について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
例えば、本実施形態においては、SC時駆動力抑制制御、R時駆動力抑制制御という2種類の駆動力抑制制御が実施されるが、駆動力抑制制御は、この2種類に限るものでは無く、そのうちの1つが実施されてもよいし、それ以外の駆動力抑制制御が実施されてもよい。
また、本実施形態においては、積分ゲインK2(K2sc,K2r)および微分ゲインK3(K3sc,K3r)については勾配θに応じた調整が行われないが、必ずしもそのようにする必要は無く、積分ゲインK2あるいは微分ゲインK3についても勾配θに応じた調整が行われる構成であってもよい。
また、実施形態において示したペダル要求駆動力マップMPp、SC時抑制加速度マップMPsc、R時抑制加速度マップMPr、および、ゲインマップMPgは、あくまでも一例であって、任意の特性に設定できるものである。例えば、ゲインマップMPgは、勾配θの増加にしたがって比例ゲインK1の値が階段状に小さくなっていくような特性でもよい。要するに、比例ゲインK1の値は、任意の勾配θrefを境にして、勾配θref未満における値よりも、勾配θref以上における値の方が小さくなるように調整されるものであればよい。
また、SC時駆動力抑制制御とR時駆動力抑制制御とで、互いに異なる特性のゲインマップMPgが使用される構成であってもよい。
10…駆動力ECU10、11…アクセルペダル操作量センサ、12…シフトポジションセンサ、13…車速センサ、14…加速度センサ、20…駆動力発生装置、21…アクチュエータ、K1sc,K1r…比例ゲイン、Ap…アクセルペダル操作量、Va…車速、Ga…加速度、MPsc…SC時抑制加速度マップ、MPr…R時抑制加速度マップ、MPp…ペダル要求駆動力マップ、MPg…ゲインマップ、Fp…ペダル要求駆動力、Fsc…SC時抑制駆動力、Fr…R時抑制駆動力、Ftgt…最終目標駆動力、θ…路面勾配。

Claims (4)

  1. 車両に付与される駆動力を発生する駆動力発生装置と、
    アクセルペダル操舵量に応じた目標駆動力であるペダル要求駆動力を前記駆動力発生装置に発生させる駆動力制御手段と、
    ドライバーの意図と異なる車両の動きが発生するおそれのある予め設定された操作である特定操作を検知する特定操作検知手段と、
    前記ペダル要求駆動力を制限するために設定される抑制駆動力を、車両の運動状態を表すパラメータの目標値と実際値との偏差を用いたフィードバック制御式を用いて演算する抑制駆動力演算手段と、
    前記特定操作が検知された場合、前記駆動力発生装置で発生する駆動力が前記抑制駆動力を超えないように制限する制御である駆動力抑制制御を行う駆動力抑制制御手段と
    を備えた車両の駆動力制御装置において、
    車両の走行路面の勾配の大きさを取得する勾配取得手段と、
    前記勾配に基づいて、車両の走行方向の登勾配が大きい場合は前記登勾配が小さい場合に比べて前記フィードバック制御式の制御ゲインの値を小さくするように調整するゲイン調整手段と
    を備えた車両の駆動力制御装置。
  2. 請求項1記載の車両の駆動力制御装置において、
    前記フィードバック制御式は、PID制御式であり、
    前記ゲイン調整手段は、前記PID制御式における比例項の制御ゲインの値を調整するように構成された、車両の駆動力制御装置。
  3. 請求項1または2記載の車両の駆動力制御装置において、
    前記車両の運動状態を表すパラメータは車両の加速度であり、前記パラメータの目標値は車速に応じて設定される、車両の駆動力制御装置。
  4. 請求項1ないし請求項3の何れか一項記載の車両の駆動力制御装置において、
    前記駆動力抑制制御手段は、前記抑制駆動力と前記ペダル要求駆動力とのうちの小さい方の駆動力を目標駆動力に設定して前記駆動力抑制制御を行うように構成された、車両の駆動力制御装置。
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