JPH08296467A - 車両の駆動力制御装置 - Google Patents

車両の駆動力制御装置

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JPH08296467A
JPH08296467A JP7099134A JP9913495A JPH08296467A JP H08296467 A JPH08296467 A JP H08296467A JP 7099134 A JP7099134 A JP 7099134A JP 9913495 A JP9913495 A JP 9913495A JP H08296467 A JPH08296467 A JP H08296467A
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vehicle
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友博 福村
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
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    • B60W30/18Propelling the vehicle
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    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D29/00Controlling engines, such controlling being peculiar to the devices driven thereby, the devices being other than parts or accessories essential to engine operation, e.g. controlling of engines by signals external thereto
    • F02D29/02Controlling engines, such controlling being peculiar to the devices driven thereby, the devices being other than parts or accessories essential to engine operation, e.g. controlling of engines by signals external thereto peculiar to engines driving vehicles; peculiar to engines driving variable pitch propellers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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  • Auxiliary Drives, Propulsion Controls, And Safety Devices (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】機関出力の制御により駆動輪への駆動力を制御
可能とする車両の駆動力制御装置において、走行路面の
低μから高μへの移行時に、当該高μ路面に応じた加速
力を得ることができるものを提供する。 【構成】目標トルクのフィードフォワード項TFF(n)
算出式を、従来の算出式の前後加速度Xg が、路面μに
相当する値(Xg /S(n) )と目標スリップ量S * (n)
との積に置換されたものとする(S212)。低μ路面
から高μ路面への移行時点で、前後加速度Xg は小さい
が(Xg /S(n) )・S* (n) は大きくなるため、この
時点でのフィードフォワード項TFF(n) は高μ路面に応
じた大きな値となる。そのため、高μ路面に応じたエン
ジンの出力トルクが短時間で得られ、その結果、前後加
速度は直ぐに大きくなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、駆動輪に係る駆動力を
制御する車両の駆動力制御装置に関し、特に内燃機関
(エンジン)の出力を制御することによって当該各駆動
輪への駆動力を制御可能とする駆動力制御装置であっ
て、当該車両が走行する路面の路面摩擦係数状態に応じ
て適切な駆動力制御がなされるものに関する。
【0002】
【従来の技術】運転者がアクセルペダルを踏込んで車両
を加速しようとするとき、当該路面の摩擦係数状態(以
下,単にμとも記す)が運転者の想定しているμよりも
小さい(低い)場合や、タイヤ特性としての総グリップ
力(総摩擦力)が小さい場合には、駆動輪がスリップし
て十分な加速性や走行安定性が得られないことがある。
このような状態を回避するために、駆動輪に係る駆動
力、具体的には駆動輪から路面に伝達される駆動力を制
御して当該駆動輪のスリップを抑制防止することによ
り、車両の加速性や走行安定性を確保しようとする駆動
力制御装置が種々に開発されている。
【0003】このような駆動力制御装置の制御対象機構
若しくはその制御量は様々であるが、その一つに機関
(エンジン)の出力を制御しようとするものもある。具
体的には、例えばエンジンの吸気系に、アクセルペダル
によって直接的又は間接的に開度制御されるメインスロ
ットルバルブとは個別に、アクチュエータによって開度
制御可能なサブスロットルバルブを設け、一方、車体速
と等価な又はほぼ等価な非駆動輪(以下、「従動輪」と
も記す)の車輪速と駆動輪の車輪速とから当該駆動輪の
スリップ量やスリップ率等のスリップ状態を検出又は算
出し、この駆動輪のスリップ状態検出値が予め設定され
たスリップ状態よりも大きくなった場合に、常時開のサ
ブスロットルバルブの開度を閉じ方向に開度制御してエ
ンジンの出力を一時的に減少し、これにより前記駆動輪
のスリップ状態を小さくしようとするものである。
【0004】このとき、スロットル開度制御に対するエ
ンジンの出力変更制御の応答遅れをカバーするために、
所謂フィードフォワード制御によって凡そ当該路面μに
見合ったサブスロットル開度まで小さくし、その後は所
謂フィードバック制御によって当該サブスロットル開度
を微調整するようにしている。このうちフィードフォワ
ード制御では、スリップ発生時には車両の前後加速度と
当該路面μとが凡そ等価であると見なせることを利用
し、車体速の変化から車両の前後加速度を算出し、その
値に応じて目標出力を設定し、エンジン出力トルクを制
御するのが一般的である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
ような従来のフィードフォワード制御によれば、低μ路
面の走行中であってこのフィードフォワード制御により
当該低μ路面に凡そ見合った駆動輪の駆動力が得られて
いる状態から、路面μの突然の変動で高μ路面走行に移
行した場合には、当該高μ路面に見合った駆動輪の駆動
力を得るためにエンジン出力トルクを上げる必要がある
にも関わらず、現在車両に発生している前後加速度に応
じてエンジン出力トルクの目標値は低く算出されるか
ら、当該路面μに見合った駆動輪の駆動力が得られなく
なる。なお、その際には、前記フィードバック制御にお
いて、低μ路面から高μ路面へ移行した時点では、大き
く低下した実際の駆動輪スリップ量と、目標スリップ量
との偏差に基づいて目標出力トルクが増大設定されるこ
と等から、前後加速度は徐々には増大していくが、高μ
路面に見合った駆動輪の駆動力が得られるまでには時間
がかかる。したがって、路面μの突然の変動で低μ路面
走行から高μ路面走行に移行した場合には、加速性がそ
れまでより大きく低下して回復するまでに時間がかかる
ため、乗員に違和感を与えることがある。
【0006】本発明は、これら従来技術の諸問題を解決
するものであり、車両が走行する路面の路面摩擦係数状
態に応じて適切な駆動力制御がなされる車両の駆動力制
御装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のうち請求項1に係る車両の駆動力制御装置
は、図1の基本構成図に示すように、車両の前後加速度
を検出する前後加速度検出手段と、駆動輪のスリップ状
態を検出する駆動輪スリップ状態検出手段と、前記前後
加速度検出手段で検出された前後加速度検出値に基づい
て目標出力のフィードフォワード項を設定するフィード
フォワード項設定手段,および前記駆動輪スリップ状態
検出手段で検出されたスリップ状態検出値に基づいて目
標出力のフィードバック項を設定するフィードバック項
設定手段を備え,前記フィードフォワード項およびフィ
ードバック項から,運転者のアクセル操作とは無関係に
内燃機関の出力を制御する内燃機関出力制御手段と、を
有する車両の駆動力制御装置において、前記フィードフ
ォワード項設定手段は、前記前後加速度検出値とスリッ
プ状態検出値とから、当該車両が走行する路面の摩擦係
数状態に応じて目標出力のフィードフォワード項を設定
することを特徴とするものである。
【0008】また、本発明のうち請求項2に係る車両の
駆動力制御装置は、前記フィードフォワード項設定手段
が、前後加速度検出値をスリップ状態検出値で除し、さ
らに所定の目標スリップ状態量を乗じて得られる値に基
づいて、目標出力のフィードフォワード項を算出するこ
とを特徴とするものである。また、本発明のうち請求項
3に係る車両の駆動力制御装置は、前記目標出力設定手
段が、前記スリップ状態検出値を、駆動輪のスリップ発
生とこれに伴う車両の前後加速度発生との遅れ時間分に
相当するフィルタ値として用いることを特徴とするもの
である。
【0009】
【作用】上記構成とした本発明のうち請求項1に係る車
両の駆動力制御装置では、内燃機関出力制御手段におけ
るフィードフォワード項設定手段が、当該車両が走行す
る路面の摩擦係数状態に応じた目標出力のフィードフォ
ワード項を設定するため、前述のように低μ路面から高
μ路面に瞬時に移行したときでも、それまでの低μ路面
に応じた比較的小さい内燃機関出力が、当該高μ路面に
応じた比較的大きい内燃機関出力まで短時間に増加され
る。その結果、当該高μ路面で達成可能な前後加速度を
直ぐに得て、車両を速やかに加速することができる。
【0010】また、本発明のうち請求項2に係る車両の
駆動力制御装置では、前後加速度検出値をスリップ状態
検出値で除した値は路面μに応じた値となるため、これ
に所定の目標スリップ状態量を乗じて得られる値に基づ
いて算出された目標出力のフィードフォワード項は、当
該路面μで所定の目標スリップ状態量を達成可能な値に
応じた値となる。
【0011】また、本発明のうち請求項3に係る車両の
駆動力制御装置では、前記駆動輪スリップ状態検出手段
が駆動輪スリップ発生を検出する時点から前記前後加速
度検出手段が前後加速度を検出する時点までの遅れ時間
が相殺され、前記目標出力設定手段の目標出力設定値が
正確に当該路面μに応じた値となる。
【0012】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図2は、本発明に係る駆動力制御装置の第一実施
例が適用された車両を示す概略構成図であって、後輪駆
動車である場合を示している。図中、10FL,10F
Rは、非駆動輪となる前左輪,前右輪を、10RL,1
0RRは、駆動輪となる後左輪,後右輪を示す。つま
り、エンジン(内燃機関)20の出力は、既存のトルク
コンバータ18を介して自動変速機14に伝達され、こ
の自動変速機14で自動的に選択されたギヤ比で減速さ
れることにより駆動トルクが調整され、更にプロペラシ
ャフト22、ディファレンシャルギヤ24を介して後左
右車軸12L,12Rに分岐され、その回転駆動力が両
後輪10RL,10RRから路面に伝達される。
【0013】前記エンジン20の吸気管路36には、ア
クセルペダル46の踏込み量に応じて可動されるメイン
スロットルバルブ48と、ステップモータ45をアクチ
ュエータとし、そのステップ数に応じた回転角により、
常時開から閉じ方向への開度が調整制御されるサブスロ
ットルバルブ44とが備えられている。前記メインスロ
ットルバルブ48は、アクセルペダル46の踏込み量に
機械的に連動するか、或いは当該アクセルペダル46の
踏込み量を検出するアクセルセンサ47の踏込み量検出
値に応じて、図示されないエンジンコントローラが電気
的に調整制御して、その開き方向へのスロットル開度が
調整される。また、前記サブスロットルバルブ44は、
後述するコントローラ30からの駆動信号によってステ
ップモータ45のステップ数(回転角)が調整制御さ
れ、この回転角に応じてスロットル開度が調整される。
なお、このサブスロットルバルブ44にはスロットルセ
ンサ42が設けられており、このスロットルセンサ42
で検出されるスロットル開度検出値THに基づいて、前
記ステップモータ45のステップ数はフィードバック制
御される。また、前記アクセルセンサ47の踏込み量検
出値Aもコントローラ30に向けて出力される。
【0014】前記トルクコンバータ18は、所謂既存の
ものと同等又はほぼ同等の構成となっている。前記自動
変速機14は、所謂既存のものと同等又はほぼ同等の構
成となっており、自動変速機制御装置34からの制御信
号又は駆動信号によってアクチュエータユニット32を
駆動し、これにより自動変速機14内のギヤ比は、原理
的に車速及びスロットル開度を変数とし且つ機関回転数
(エンジン回転数)に応じた最適な車両減速比が達成さ
れるように制御される。また、この自動変速機14は、
パーキング用のPレンジ、後進用のRレンジ、ニュート
ラル(N)レンジ以外に、通常走行レンジとしてDレン
ジを、エンジンブレーキレンジとして2レンジと1レン
ジを備え、運転席近くに設置されたセレクトポジション
レバーによりセレクトポジションが選択されるようにな
っている。そして、前記自動変速機制御装置34は、本
実施例では、前記図示されないエンジンコントローラと
相互に情報の授受を行って前記エンジン20及び自動変
速機14の通常走行時における最適化制御を実施してお
り、この自動変速機制御装置34からは、後述するコン
トローラ30に向けて、エンジン回転速度Ne及び現在
のギヤ比iが出力される。
【0015】また、前記各車輪10FL〜10RRには
車輪速センサ28FL〜28RRが設けられており、各
車輪速センサ28FL〜28RRからは、当該車輪10
FL〜10RRの回転速度に応じたパルス信号が、その
車輪速検出値Vwj (j=FL〜RR)として後述する
コントローラ30に向けて出力される。前記コントロー
ラ30は、図3に示すように、前記各車輪速センサ28
FL〜28RRからの車輪速に応じたパルス信号VwFL
〜VwRRを電圧に変換する周波数−電圧変換器81FL
〜81RRと、これら変換器81FL〜81RRの変換
出力をディジタル信号に変換するA/D変換器82FL
〜82RRと、アクセルセンサ47及びスロットルセン
サ42の踏込み量検出値A及びスロットル開度検出値T
Hを夫々ディジタル値に変換するA/D変換器83B,
83Cと、前記各A/D変換器82FL〜82RR,8
3B,83Cの変換出力信号、および自動変速機制御装
置34からの信号が入力されるマイクロコンピュータ8
4と、このマイクロコンピュータ84から出力されるモ
ータ駆動信号に応じてステップモータ45をそれぞれ回
転駆動するモータ駆動回路89とを備えている。
【0016】ここで、マイクロコンピュータ84は、入
力インタフェース回路84a、出力インタフェース回路
84b、演算処理装置84c、及び記憶装置84dを備
えており、前記演算処理装置84cは、前記各センサ2
8FL〜28RR,47,42および自動変速機制御装
置34からの検出値に応じて、前記モータ駆動回路89
への出力値を算出する等の演算処理を実行する。
【0017】前記記憶装置84dは、演算処理装置84
cの演算処理に必要な処理プログラムを予め記憶してい
ると共に、当該演算処理装置84cの処理結果を逐次記
憶する。それでは次に、前記サブスロットルバルブ44
のスロットル開度制御を実行するための演算処理を図4
に基づいて説明する。なお、この演算処理における制御
フラグFT は、“1”のセット状態で駆動力制御がなさ
れていることを示すものである。
【0018】この演算処理は、例えば前記マイクロコン
ピュータ84の演算処理装置84cにおいて、例えば5
msec.程度の所定時間ΔTS2毎にタイマ割込み処理
によって実行され、先ず、ステップS201で、各車輪
速センサ28FL〜28RRからの車輪速検出値Vwj
(j=FL〜RR)を読込む。次に、ステップS202
に移行して、スロットルセンサ42からのスロットル開
度検出値THと、前回の演算処理で前記記憶装置84d
に更新記憶されている目標スロットル開度の前回値θ*
(n-1) とを読込む。
【0019】次に、ステップS203に移行して、駆動
輪である平均後輪速の比較対象となる車体速を、非駆動
輪である前左右輪10FL,10FRの車輪速検出値V
FL,VwFRの平均値と等価であるとして、その平均前
輪速の今回値VwF(n)を下記(6)式に従って算出す
る。 VwF(n)=(VwFL+VwFR)/2 ………(6) 次に、ステップS204に移行して、駆動輪である後左
右輪10RL,10RRの車輪速検出値VwRL,VwRR
から、平均後輪速の今回値VwR(n)を下記(5)式に従
って算出する。
【0020】 VwR(n)=(VwRL+VwRR)/2 ………(5) 次に、ステップS205に移行して、前記平均後輪速V
R と平均前輪速Vw F との偏差から、当該後輪10R
L,10RRの平均的なスリップ速度を、駆動輪スリッ
プ量の今回値S(n) として,下記(7)式に従って算出
する。 S(n) =VwR −VwF ………(7) 次に、ステップS206に移行して、前記ステップS2
05で算出された駆動輪スリップ量の今回値S(n) が予
め設定された閾値S0 より大きいか否かを判定し、当該
駆動輪スリップ量の今回値S(n) が閾値S0 より大きい
場合にはステップS207に移行し、そうでなければス
テップS208に移行する。
【0021】前記ステップS207では、制御フラグF
T を“1”にセットして、ステップS209に移行す
る。一方、前記ステップS208では、前記ステップS
202で読込まれた目標スロットル開度の前回値θ*
(n-1) に予め設定されたサブスロットル開速度Δθを加
算した値と、100(%)とのうちの小さい方の値を、
目標スロットル開度の今回値θ* (n) に設定してから、
ステップS210に移行する。
【0022】前記ステップS210では、制御フラグF
T を“0”にセットして、前記ステップS209に移行
する。そして、前記ステップS209では、前記自動変
速機制御装置34からの現在のエンジン回転速度Ne
(n) と、現在のギヤ比iと、前回の演算処理で前記記憶
装置84dに更新記憶されている平均前輪速の前回値V
F(n-1)とを読込む。
【0023】次に、ステップS211に移行して、前記
ステップS203で算出された平均前輪速の今回値Vw
F(n)と前記ステップS209で読込まれた平均前輪速の
前回値VwF(n-1)とから、下記の(10)式に従って、
車両前後加速度Xg を算出する。 Xg =(VwF(n)−VwF(n-1))/ΔTS2 ………(10) 次に、ステップS212に移行して、所定の目標スリッ
プ量S* と、前記ステップS205で算出された駆動輪
スリップ量の今回値S(n) と、前記ステップS211で
算出された前後加速度検出値Xg とから、下記の(1
1)式に従って、目標トルクのフィードフォワード項T
FF(n) を算出する。
【0024】 TFF(n) =WR(1+Ig/WR2 )・(1/i)(Xg /S(n) )・S* ………(11) 但し、W:車両重量,R:タイヤ転がり半径,I:駆動
系慣性,g:重力加速度であり、何れも定数として予め
記憶されている。次に、ステップS214に移行して、
目標スリップ量S* と、前記ステップS205で算出さ
れた駆動輪スリップ量の今回値S(n) とから、下記の
(12)式に従って、駆動輪スリップ量の偏差の今回値
ΔS(n) を算出する。
【0025】 ΔS(n) =S(n) −S* ………(12) 次に、ステップS215に移行して、制御フラグFT
“1”であるか否かを判定し、FT =1であればステッ
プS216に移行し、そうでなければステップS217
に移行する。前記ステップS216では、前回の演算処
理で前記記憶装置84dに更新記憶されている駆動輪ス
リップ量の偏差の前回値ΔS(n-1) と、目標トルクのフ
ィードバック項の前回値TFB(n-1) とを読込む。
【0026】次に、ステップS218に移行して、前記
ステップS216で読込まれた駆動輪スリップ量の偏差
の前回値ΔS(n-1) および目標トルクのフィードバック
項の前回値TFB(n-1) と、前記ステップS214で算出
された駆動輪スリップ量の偏差の今回値ΔS(n) とか
ら、下記の(13)式に従って、目標トルクのフィード
バック項の今回値TFB(n) を算出する。
【0027】 TFB(n) =TFB(n-1) −KP (ΔS(n) −ΔS(n-1) )−KI ΔS(n) ………(13) 但し、KP は比例制御ゲイン、KI は積分制御ゲインで
あって、ここでは予め設定された値(例えば、後述の第
二実施例で示す所定値KP0,KI0)とする。次に、ステ
ップS219に移行して、前記ステップS213で算出
された目標トルクのフィードフォワード項TFF(n) と、
前記ステップS218で算出された目標トルクのフィー
ドバック項の今回値TFB(n) とから、下記の(14)式
に従って、目標駆動トルクの今回値T* (n) を算出す
る。
【0028】 T* (n) =TFF(n) +TFB(n) ………(14) 次に、ステップS220に移行して、前記(14)で算
出された目標駆動トルクの今回値T* (n) 及びエンジン
の現在の回転速度Ne(n) を用い、下記の(15)式に
従って、サブスロットルバルブ44の目標スロットル開
度の今回値θ* (n) を、予めエンジンの全性能特性に応
じた所定関数gに則って算出する。なお、この目標スロ
ットル開度の今回値θ* (n) は、当該サブスロットルバ
ルブ44の全閉時を“0”、全開時を100(%)とす
る。
【0029】 θ* (n) =g(T* (n) ,Ne(n) ) ………(15) 次に、ステップS221に移行して、前記ステップS2
14で算出された駆動輪スリップ量の偏差の今回値ΔS
(n) を前回値ΔS(n-1) として、前記ステップS218
で算出された目標トルクのフィードバック項の今回値T
FB(n) を前回値TFB(n-1) として、前記記憶装置84d
に更新記憶してから、ステップS222に移行する。
【0030】また、前記ステップS217では、前記ス
テップS214で算出された駆動輪スリップ量の偏差の
今回値ΔS(n) を前回値ΔS(n-1) に、“0”を目標ト
ルクのフィードバック項の前回値TFB(n-1) として、前
記記憶装置84dに更新記憶してから、前記ステップS
222に移行する。前記ステップS222では、前記ス
テップS208またはS220で設定された目標スロッ
トル開度の今回値θ* (n) とスロットル開度検出値TH
とを比較して、両者が等しい場合にはステップS222
aに移行し、前者が大きい場合はステップS223に移
行し、後者が大きい場合にはステップS224に移行す
る。
【0031】前記ステップS223では、サブスロット
ルバルブ44のスロットル開度を今回の目標値θ* (n)
まで増加するために、前記ステップS202で読込まれ
たスロットル開度検出値THと、前記目標スロットル開
度の今回値θ* (n) との偏差に応じた正転信号を、前記
ステップモータ45に向けて出力してからステップS2
22aに移行する。
【0032】前記ステップS224では、サブスロット
ルバルブ44のスロットル開度を今回の目標値θ* (n)
まで減少するために、前記ステップS202で読込まれ
たスロットル開度検出値THと、前記目標スロットル開
度の今回値θ* (n) との偏差に応じた逆転信号を、前記
ステップモータ45に向けて出力してからステップS2
22aに移行する。
【0033】ステップS222aでは、前記ステップS
208で設定されるかステップS220で算出された目
標スロットル開度の今回値θ* (n) を前回値として、ス
テップS203で算出された平均前輪速の今回値Vw
F(n)を前回値VwF(n-1)として、前記記憶装置84dに
更新記憶してから、メインプログラムに復帰する。ここ
で、前記ステップS212で算出される目標トルクのフ
ィードフォワード項TFF(n) について説明する。
【0034】図5は、路面μをパラメータとした駆動輪
のスリップ量Sと車両の前後加速度Xg (駆動輪の駆動
トルクTと等価)との相関を示すグラフであるが、この
グラフから分かるように、所定の目標スリップ量S*
対応する前後加速度Xg * は路面μにより異なる。すな
わち、低μ路面では比較的低い前後加速度Xg0が、高μ
路面では比較的高い前後加速度Xg1がこれに対応する。
また、(Xg /S)を算出することで、目標スリップ量
* 以下のS−Xg を線型化し補間する形式で、路面μ
に相当する量(ドライビングスティフネス)が算出され
る。
【0035】これにより、所定の目標スリップ量S*
対応する前後加速度Xg * は、路面μに相当する量(X
g /S)を用いて下記の(16)式で表され、 Xg * =(Xg /S(n) )・S* ………(16) 前記(11)式は下記の(11’)式で表される。 TFF(n) =WR(1+Ig/WR2 )・(1/i)・Xg * ………(11’) したがって、前記ステップS212で前記(11)式に
より算出される目標トルクのフィードフォワード項T
FF(n) は、当該車両が走行する路面μに応じて所定の目
標スリップ量S* を達成可能な値となる。
【0036】それでは次に、前記図4の演算処理による
スロットル開度制御の作用について、図6のタイムチャ
ートを用いて説明する。このタイムチャートは、この実
施例の車両が、低μ路面の走行中であって、駆動力制御
により当該路面μに凡そ見合った駆動輪の駆動力が得ら
れている状態から、ある時刻(t1 )で、路面μの突然
の変動で高μ路面走行に移行した場合を想定している。
【0037】このうち、前記時刻t1 以前の低μ路面
は、前記図5において比較的小さい目標駆動トルクT*
1 で目標スリップ量S* となる路面μとし、前記時刻t
1 以後の高μ路面は、同じく前記目標駆動トルクT* 1
でスリップ量S2 となり且つ比較的大きい目標駆動トル
クT* 2 で目標スリップ量S* となる路面μとする。そ
して、図6(a)には実際の駆動輪スリップ量Sの経時
変化を、同図(b)にはサブスロットル開度THの経時
変化、同図(c)には前後加速度Xg の経時変化を示
す。また、本実施例の演算処理によるスロットル開度制
御の制御曲線を夫々実線で、従来の駆動力制御のうち,
前述のようなフィードバック制御のない駆動力制御によ
る制御曲線を夫々仮想線で且つ添字(P0)を添えて示
し、前述のようなフィードバック制御を併設した従来の
駆動力制御による制御曲線を夫々破線で且つ添字(P)
を添えて示す。
【0038】先ず、時刻t1 以前は、低μ路面の走行中
であって駆動力制御により当該路面μに凡そ見合った駆
動輪の駆動力が得られている状態にあり、駆動輪のスリ
ップ量Sは目標スリップ量S* にほぼ等しいS1 に維持
されて、当該低μ路面で達成可能な車両の前後加速度X
g0が維持されている。このときの車両前後加速度X
gは、前記比較的小さい目標駆動トルクT* 1 に応じた
一定状態であるから、車両は傾き一様で安定的に増速し
ている。
【0039】次に、前記時刻t1 で、当該車両の走行し
ている路面がそれまでの低μ路面から突然高μ路面とな
ると、この時刻t1 では、その直前までに設定されてい
る目標駆動トルクT* (図6(c)のT* 1 )によっ
て、車両の前後加速度Xg はX g0に維持されるため、図
5のグラフから分かるように、スリップ量Sは時刻t1
以前の値S1 から大幅に小さな値S2 (前記低μ路面で
の目標駆動トルクT* 1に相当する駆動トルクを当該高
μ路面において達成可能なスリップ量)まで減少する。
これにより、前記(11)式の((Xg /S(n) )・S
* )は、当該高μ路面に応じて時刻t1 以前より大幅に
大きな値となる。
【0040】したがって、前記図4の演算処理におい
て、前記(11)式に従って算出される目標トルクのフ
ィードフォワード項TFF(n) が大きくなり、その結果,
サブスロットル開度THは、図6(b)に示すように、
当該高μ路面に見合った比較的大きな加速度Xg1に応じ
た前記目標駆動トルクT* 2 を達成すべく、スリップ量
(n) の減少と共に大きくなり、これに遅れて前後加速
度Xg も,前記目標駆動トルクT* 2 に応じた比較的大
きな加速度Xg1に近づいていく。
【0041】また、これとともに、目標トルクのフィー
ドバック項TFBが、目標スリップ量S* と駆動輪スリッ
プ量S(n) との偏差ΔSに応じて設定されることによ
り、駆動輪スリップ量S(n) は目標スリップ量S* に収
束される。これに合わせて、車両の前後加速度Xg も前
記比較的大きい前後加速度Xg1に収束し、これ以降,平
均後輪速VwR の大幅なスリップは発生しなかったため
に、この大きな前後加速度Xg1によって車両は速やかに
増速された。
【0042】なお、これ以降に駆動輪スリップ量S(n)
が閾値S0 以下となれば、駆動輪スリップ量が収束した
と判断され、目標スロットル開度θ* (n) が所定の速度
Δθで増大設定され、サブスロットル開度THは徐々に
大きくなる。一方、前記フィードバック制御をもたない
従来の駆動力制御では、図6の各分図に仮想線で示すよ
うに、スリップ量の変動に伴う目標トルクのフィードフ
ォワード項の増加がなされないため、前記時刻t1 以降
もそれ以前と同等のサブスロットル開度TH* 1 が維持
され、駆動輪スリップ量S(n) は,前記目標スリップ量
* より小さな前記比較的小さいスリップ量S2 に収束
し、結果的に当該時刻t1 以前と同等の前後加速度Xg1
しか維持できなくなるから、車両はこの比較的小さなX
g1でゆっくりとしか増速しない。
【0043】これに対して、前記フィードバック制御を
併設した従来の駆動力制御では、図6の各分図に破線で
示すように、前記目標トルクのフィードバック項T
FBが,目標スリップ量S* と駆動輪スリップ量S(n)
の偏差ΔSを小さくすべく,次第に大きく設定されるた
め、次第にサブスロットル開度TH(P)が大きくな
り、駆動輪スリップ量S(n) は,前記目標スリップ量S
* に向けてゆっくりと増加し、これに伴って前後加速度
g (P)もゆっくりと増加するため、車両もゆっくり
としか増速しない。ちなみに、このフィードバック項に
よって車体速を速やかに増速させる場合には、当該フィ
ードバック項に係る制御ゲインを大きくすればよいが、
そのようにしたのでは通常のスリップ量抑制制御におけ
る制御量が大きく変化して,所謂ハンチングが発生し、
逆にスリップ量が目標値に収束しなくなるという問題が
発生する。
【0044】以上より、前記図4の演算処理のステップ
S205が本発明の駆動力制御装置の駆動輪スリップ状
態検出手段に相当し、以下同様に、ステップS211が
前後加速度検出手段に相当し、ステップS212がフィ
ードフォワード項設定手段に相当し、ステップS218
がフィードバック項設定手段に相当し、図4の演算処理
全体およびコントローラ30が内燃機関出力制御手段に
相当する。
【0045】次に、本件各発明に係る駆動力制御装置の
第二実施例について説明する。この第二実施例の駆動力
制御装置の構成は、マイクロコンピュータ84で行われ
る演算処理を除いては前述の第一実施例と同様のもので
あるため、ここでは説明を省略する。そして、前記第一
実施例における図4に示す演算処理の代わりに後段に詳
述する図7,図8に示す演算処理が行われる。なお、前
記記憶装置84dには、後段に詳述する図7の演算処理
において所定時間ΔTS3毎に算出されるスリップ量S
(n) を、順次シフトさせながら所定数(m個)格納する
シフトレジスタ領域が形成されている。
【0046】次に、駆動輪スリップ量の今回値S(n)
前後加速度Xg および路面μを算出するための演算処理
について、図7に基づいて説明する。この演算処理は、
例えば前記マイクロコンピュータ84の演算処理装置8
4cにおいて、例えば5msec.程度の前記図4の演
算処理のサンプリング時間ΔTS2と同じかそれより短い
所定時間ΔTS3毎にタイマ割込み処理によって実行され
る。
【0047】先ず、ステップS301で、各車輪速セン
サ28FL〜28RRからの車輪速検出値Vwj (j=
FL〜RR)を読込む。次に、ステップS302に移行
して、前記ステップS301で読込まれた前輪10F
L,10FRの車輪速VwFL,VwFRを用いて、前記
(6)式に従って車体速と等価な平均前輪速の今回値V
F(n)を算出する。
【0048】次に、前記ステップS303に移行して、
前記ステップS301で読込まれた後輪10RL,10
RRの車輪速VwRL,VwRRを用いて、前記(5)式に
従って平均後輪速の今回値VwR(n)を算出する。次に、
ステップS304に移行して、前記ステップS303で
算出された平均後輪速今回値VwR(n)およびステップS
302で算出された平均前輪速の今回値VwF(n)を用い
て、前記(7)式に従って駆動輪スリップ量の今回値S
(n) を算出する。
【0049】次に、ステップS305に移行して、前記
ステップS304で算出された駆動輪スリップ量の今回
値S(n) を、前記記憶装置84dに形成されたシフトレ
ジスタ領域の先頭位置に格納するとともに、前回までに
格納されている各値を順次シフトする。次に、ステップ
S306に移行して、前記記憶装置84dに形成された
シフトレジスタ領域に格納されている、新しい方からm
個のスリップ量S(n) を読込む。
【0050】次に、ステップS307に移行して、前記
ステップS306で読込まれたm個の駆動輪スリップ量
(1) 〜S(m) から、下記の(8)式に従って、所定時
間前から現時点までの駆動輪スリップ量の平均値SMEAN
を算出する。 SMEAN=(S(1) +……+S(m) )/m …………(8) 但し、所定値mは,前記サンプリング時間ΔTS3との積
値m・ΔTS3が,後述するスリップ発生とこれに伴う前
後加速度発生との時間差に相当する所定時間t S になる
ように設定されている。
【0051】次に、ステップS308に移行して、前回
の演算処理で前記記憶装置84dに更新記憶されている
平均前輪速の前回値VwF (n-1) を読込む。次に、ステ
ップS309に移行して、前記ステップS302で算出
された平均前輪速の今回値VwF (n) と前記ステップS
308で読込まれた平均前輪速の前回値VwF (n-1)
から、下記(9)式に従って、現時点での前後加速度X
g を算出する。
【0052】 Xg =(VwF(n)−VwF(n-1))/ΔTS3 …………(9) 次に、ステップS310に移行して、前記ステップS3
07で算出された駆動輪スリップ量の平均値SMEANと前
記ステップS309で算出された前後加速度X g とか
ら、前記図5に示す路面μをパラメータとするスリップ
量−前後加速度特性曲線から路面μを算出する。
【0053】次に、ステップS311に移行して、前記
ステップS307で算出された駆動輪スリップ量の平均
値SMEANと、前記ステップS309で算出された前後加
速度Xg と、前記ステップS310で算出された路面μ
とを出力する。次に、ステップS312に移行して、前
記ステップS302で算出された平均前輪速の今回値V
F (n) を前回値VwF (n-1) として前記記憶装置84
dに更新記憶してから、メインプログラムに復帰する。
【0054】次に、前記サブスロットルバルブ44のス
ロットル開度制御を実行するための演算処理を図8に基
づいて説明する。この図8の演算処理は、図4の演算処
理と同様に、例えば前記マイクロコンピュータ84の演
算処理装置84cにおいて、例えば5msec.程度の
所定時間ΔTS2毎にタイマ割込み処理によって実行され
る。なお、この演算処理は、図4の演算処理と一部を除
いて同様のステップで構成されているため、ここでは、
図4の演算処理のステップと同じ番号のステップについ
ては説明を省略し、異なる番号のステップの説明のみを
行う。
【0055】この図8の演算処理では、図4の演算処理
のステップS209の代わりにステップS225があ
り、ステップS212の代わりにステップS213があ
り、ステップS222aの代わりにステップS222b
があり、ステップS216とステップS218との間に
ステップS226がある。また、この演算処理において
使用する駆動輪スリップ量の今回値S(n) ,前後加速度
g および路面μは、前記図7に示す別の演算処理によ
って算出されているから、前記図4の演算処理で,これ
らの算出に必要なステップS201,S203,S20
4,S211は削除されており、また図4の演算処理で
駆動輪スリップ量の今回値S(n) を算出するステップS
205は,前記記憶装置84dのシフトレジスタに記憶
されている最新の駆動輪スリップ量の今回値S(n) を読
込むステップS205aに変更されている。
【0056】前記ステップS225では、図7の演算処
理で算出された駆動輪スリップ量の平均値SMEAN、前後
加速度Xg 、および路面μと、自動変速機制御装置34
から出力されたエンジン回転数Ne(n) 及び現在のギヤ
比iとを読み込んで、ステップS213に移行する。前
記ステップS213では、前記(11)式の駆動輪スリ
ップ量の今回値S(n ) の項に、前記ステップS225で
読込まれた駆動輪スリップ量の平均値SMEANを代入して
(11)式により目標トルクのフィードフォワード項T
FF(n) を算出してから、前記ステップS214に移行す
る。
【0057】また、前記ステップS226では、前記ス
テップS225で読込まれた路面μに応じて、図9
(a),(b)に示す制御マップから、比例制御ゲイン
P および積分制御ゲインKI を設定する。図9(a)
は比例制御ゲインKP の制御マップであり、比例制御ゲ
インKP は、所定値μ1 以下のときに所定値KP1に、所
定値μ2 以上のときに所定値KP2(>KP1)に、μ1
μ≦μ2 のときに前記所定値KP1〜KP0内でμが大きい
程大きくなるように設定される。図9(b)は積分制御
ゲインKI の制御マップであり、前記と同様に、所定値
I1〜KI0内でμが大きい程大きくなるように設定され
る。なお、これらの比例制御ゲインKP 及び積分制御ゲ
インKI を用いた前記(13)式による目標トルクのフ
ィードバック項の今回値TFB(n) の算出は、前記図4の
演算処理によるステップS218と同様である。
【0058】この演算処理によるスロットル開度制御の
基本的な作用・効果は前記第一実施例の作用と同じであ
るので省略するが、目標トルクのフィードフォワード項
FF (n) を前記(11)式に従って算出する際に、駆動
輪スリップ量として所定時間tS における平均値SMEAN
を使用していることと、目標トルクのフィードバック項
FB(n) の算出式における制御ゲインKP ,KI を路面
μに応じて変化させることから、以下の作用・効果が得
られる。
【0059】駆動輪のスリップから車輪速の変動までに
ついて着目すると、駆動輪にスリップが発生することに
伴って車体に前後加速度が生じ、その結果、車輪に速度
変化が生じるため、スリップ発生とこれに伴う車輪速変
化との間には遅れ時間がある。この遅れ時間に対応する
所定時間tS だけ前から現時点までの各サンプリング時
毎に算出されたm個のスリップ量S(n) の平均値SMEAN
を算出する前記(8)式では、前記(9)式で算出され
る現時点での前後加速度Xg が,当該所定時間tS だけ
前に発生した駆動輪スリップ量S(n) に一致される。
【0060】したがって、前記図7の演算処理によれ
ば、m回目以降のサンプリング時において、ステップS
310で算出される路面μは、前記時間差が考慮された
正確な値となる。また、この駆動輪スリップ量の平均値
MEANは、前記所定時間tS 内に発生する駆動輪速、即
ち後左右輪速VwRL,VwRRへのノイズの影響が緩和さ
れた値となるから、その分だけ路面μの算出精度が向上
して、スロットル開度制御が正確な路面μに応じてなさ
れる。
【0061】一方、前記図9に従って、比例制御ゲイン
P および積分制御ゲインKI は路面μの増加に伴って
大きく設定される。そして、高μ路面では、前記図5の
グラフからも分かるように、駆動トルクTに対する駆動
輪スリップ量Sの変動も小さいから、この演算処理によ
り高μ路面における目標トルクのフィードバック項T
FB(n) が大きく変化されることによって、駆動輪スリッ
プ量Sの目標スリップ量S* への収束性が向上する。
【0062】以上より、前記図7の演算処理のステップ
S304が本発明の車両の駆動力制御装置の駆動輪スリ
ップ状態検出手段に相当し、以下同様に、図7の演算処
理のステップS309が前後加速度検出手段に相当し、
図7の演算処理のステップS305〜S307および図
8の演算処理のステップS213がフィードフォワード
項設定手段に相当し、図8の演算処理のステップS21
8およびS226がフィードバック項設定手段に相当
し、図7および図8の演算処理全体およびコントローラ
30が内燃機関出力制御手段に相当する。
【0063】なお、上記各実施例においては、駆動力制
御装置として、スロットル開度を制御する場合について
説明したが、駆動輪の制動力の制御装置を併設すること
も可能である。また、上記各実施例においては、スリッ
プ率やスリップ量を算出するにあたり、非駆動輪、つま
り従動輪の車輪速検出値と駆動輪の車輪速検出値とを用
いたが、これに限定されるものではなく、例えばアンチ
スキッド制御装置に使用する擬似車速演算手段を適用し
て擬似車速を算出し、この擬似車速を車輪速に変換して
従動輪の車輪速、即ち車体速として使用するようにして
もよい。
【0064】また、上記各実施例においては、後輪駆動
車に本発明の駆動力制御装置を適用した場合について説
明したが、前輪駆動車や四輪駆動車にも本発明を適用す
ることができる。但し、四輪駆動車の場合には、非駆動
輪すなわち従動輪が原則的に存在しないので、前述した
ようにアンチスキッド制御装置に使用する擬似車速演算
手段を適用するようにすればよい。
【0065】また、上記各実施例においては、自動変速
機を搭載した車両についてのみ詳述したが、本発明の車
両の駆動力制御装置はこれに限定されるものではなく、
通常の手動変速機を搭載した車両にも同様に展開可能で
ある。また、上記各実施例においては、車体速と等価な
従動輪速の微分値から,車両前後加速度を算出する場合
についてのみ詳述したが、本発明の車両の駆動力制御装
置で必要とされる前後加速度検出手段はこれに限定され
るものではなく、例えば通常の前後加速度センサ等を用
いて直接的に検出してもよい。
【0066】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の車両の駆
動力制御装置によれば、車両が低μ路面から高μ路面に
瞬時に移行したときでも、車両は当該高μ路面で達成可
能な前後加速度を直ぐに得て速やかに加速されるため、
乗員に違和感を与えないようにすることができる。
【0067】特に、請求項3によれば、目標出力設定手
段の目標出力設定値が正確に当該路面μに応じた値とな
るため、内燃機関出力の路面μに応じた制御の正確さが
高いものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の車両の駆動力制御装置の概要を示す基
本構成図である。
【図2】本発明の車両の駆動力制御装置を適用した車両
の一例を示す概略構成図である。
【図3】図2に示すコントロータの一例を示すブロック
図である。
【図4】図3のコントローラで実行される駆動力制御の
演算処理の第1実施例を示すフローチャートである。
【図5】路面μをパラメータとした、前後加速度(およ
びこれと等価な駆動輪の駆動トルク)と駆動輪のスリッ
プ量との相関を示すグラフである。
【図6】図4の演算処理で実行された駆動力制御の作用
を説明するタイムチャートである。
【図7】図3のコントローラで実行される、前後加速
度、路面μ、およびスリップ量の平均値を算出するため
の演算処理の一例を示すフローチャートである。
【図8】図3のコントローラで実行される駆動力制御の
演算処理の第2実施例を示すフローチャートである。
【図9】図8の演算処理において使用される、各制御ゲ
インの路面μに応じた制御マップであり、(a)は比例
制御ゲインKP について、(b)は積分制御ゲインKI
についてのものである。
【符号の説明】
10FL,10FR前輪 10RL,10RR後輪(駆動輪) 14 自動変速機 18 トルクコンバータ 20 エンジン(内燃機関) 28FL〜28RR車輪速センサ 30 コントローラ(内燃機関出力制御手段) 34 自動変速機制御装置 42 スロットル開度センサ 44 サブスロットルバルブ 45 ステップモータ 46 アクセルペダル 47 アクセルセンサ 48 メインスロットルバルブ 84 マイクロコンピュータ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 車両の前後加速度を検出する前後加速度
    検出手段と、駆動輪のスリップ状態を検出する駆動輪ス
    リップ状態検出手段と、前記前後加速度検出手段で検出
    された前後加速度検出値に基づいて目標出力のフィード
    フォワード項を設定するフィードフォワード項設定手
    段,および前記駆動輪スリップ状態検出手段で検出され
    たスリップ状態検出値に基づいて目標出力のフィードバ
    ック項を設定するフィードバック項設定手段を備え,前
    記フィードフォワード項およびフィードバック項から,
    運転者のアクセル操作とは無関係に内燃機関の出力を制
    御する内燃機関出力制御手段と、を有する車両の駆動力
    制御装置において、 前記フィードフォワード項設定手段は、前記前後加速度
    検出値とスリップ状態検出値とから、当該車両が走行す
    る路面の摩擦係数状態に応じて目標出力のフィードフォ
    ワード項を設定することを特徴とする車両の駆動力制御
    装置。
  2. 【請求項2】 前記フィードフォワード項設定手段は、
    前後加速度検出値をスリップ状態検出値で除し、さらに
    所定の目標スリップ状態量を乗じて得られる値に基づい
    て、目標出力のフィードフォワード項を算出することを
    特徴とする請求項1記載の車両の駆動力制御装置。
  3. 【請求項3】 前記目標出力設定手段は、前記スリップ
    状態検出値を、駆動輪のスリップ発生とこれに伴う車両
    の前後加速度発生との遅れ時間分に相当するフィルタ値
    として用いることを特徴とする請求項1または2に記載
    の車両の駆動力制御装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2002347600A (ja) * 2001-05-22 2002-12-04 Aisin Seiki Co Ltd 高μ路への移行判定装置、及び該判定装置を備えた車輪トルク制御装置

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JP2002347600A (ja) * 2001-05-22 2002-12-04 Aisin Seiki Co Ltd 高μ路への移行判定装置、及び該判定装置を備えた車輪トルク制御装置

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