JP3724423B2 - 車両の制御装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は車両の制御装置に関し、特に、駆動輪のスリップ状態に応じてエンジン出力を制御する車両の制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から、発進時や加速中において駆動輪のスリップ状態が大となった場合に、駆動輪に所定の制動力を付与すると共にエンジン出力を低下させることで、このような加速スリップ傾向を抑制して車両の走行安定性を向上させる、トラクションコントロール(以下、「TRC」と称す)システムが知られている。
【0003】
例えばマニュアルトランスミッションを搭載した車両では、このようなTRC制御の実行中にギヤチェンジが行われると、この間にクラッチの断続状態が変化する。クラッチが切り離されると駆動輪側への駆動力の伝達が一旦遮断され、クラッチが接続状態となった時点で駆動輪側に駆動力が再び伝達される状態となる。このため、クラッチが接続された際にスリップ量が増加する場合もおこり得る。
【0004】
一例として、特開平3−70638号には、クラッチの係合状態(接続状態)と非係合状態(切り離し状態)の2つの状態を検知し、TRC制御中にクラッチが非係合状態となった場合にはエンジン出力を制限することで、再びクラッチが係合状態となった場合に発生するスリップを防止する技術が開示されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このようにクラッチの状態として、係合状態と非係合状態の2つの状態をもとにTRC制御中にエンジン出力を制限すると、駆動輪に伝達すべき目標駆動トルクが、必要以上に低く設定されてしまう結果となり、十分な加速性能を発揮することができない場合がある。
【0006】
また、ギヤチェンジの際にクラッチが非係合状態となると、駆動トルクの伝達効率がゼロとなり、この場合、駆動輪のスリップは収束する方向に推移する。このため、加速スリップを抑えるためにエンジン出力の抑制制御を行っていたTRC制御システムでは、駆動輪のスリップが収束する方向に推移する状況を受けて、TRC制御の目標駆動トルクを増加させるような処理が実行される。このため、ギヤチェンジ動作の終了時にクラッチが係合状態となった際に、スリップ量が増大して再びTRC制御が作動するという、いわゆるハンチングを引き起こす場合がある。
【0007】
本発明はこのような課題を解決すべく成されたものであり、その目的は、エンジン出力の調整制御をともなうトラクションコントロール制御の実行中に、クラッチの断続状態が変化した場合にも、好適なトラクションコントロール制御を実行し得る車両の制御装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
そこで、請求項1に係る車両の制御装置は、駆動輪のスリップ状態に応じてエンジン出力を制御する車両の制御装置であって、駆動輪のスリップ状態を検知するスリップ状態検知部と、係合状態が変化することでエンジン出力の伝達状態を変化させるクラッチ機構部と、クラッチ機構部を介して伝達されるエンジン出力の伝達度合いを検知する伝達度合い検知部と、伝達度合い検知部で検知されたエンジン出力の伝達度合い、及びスリップ状態検知部で検知される駆動輪のスリップ状態に応じて、エンジン出力の制御を行うエンジン出力制御部と、を備え、エンジン出力制御部は、エンジン出力の伝達度合いの低下に応じてエンジン出力の目標値の変化量を小さくすることを特徴とする。
【0009】
エンジン出力制御部では、このようにエンジン出力の伝達度合いを考慮して、駆動輪のスリップ状態に応じたエンジン出力の制御を行うので、クラッチ機構部における伝達度合いが変化した場合にも、駆動輪のスリップ抑制制御が好適に行われる。
【0010】
請求項2にかかる車両の制御装置は、請求項1における車両の制御装置において、クラッチ機構部は係合状態を変化させる駆動源となる第1アクチュエータを備えており、クラッチ機構部を介して伝達されるエンジン出力を変速する複数の変速段を有すると共に、この各変速段を構成するギヤ列の噛合状態を切り替える駆動源となる第2アクチュエータを有する変速機構部と、変速段を設定する手動操作に応じて第1アクチュエータ及び第2アクチュエータの動作制御を行うSMT制御部とをさらに備えて構成する。
【0011】
このように、変速段の選択操作に応じて、変速機の変速動作とクラッチの断続動作とが、SMT制御部によって自動的に実行する、いわゆるSMT(シーケンシャル・マニュアル・トランスミッション)を搭載した車両において、クラッチ機構部における伝達度合いが変化した場合にも、駆動輪のスリップ抑制制御が好適に行われる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態につき、添付図面を参照しつつ説明する。
【0013】
図1に実施形態にかかる車両の制御装置の構成を概略的に示す。この車両は、変速段の選択操作に応じて、変速機の変速動作とクラッチの断続動作とを自動的に実行するSMT(シーケンシャル・マニュアル・トランスミッション)を搭載している。
【0014】
参照符号10はシフトレバーの操作位置を示しており、車体の前後方向に沿ってN(ニュートラル)ポジション、R(リバース)ポジションが設けられており、前進時には、シフトレバーを車体の左右方向に沿って操作してNポジションからSポジションに入れ、ドライバの手前方向となる「+」側に操作することで変速機のアップシフト操作となり、反対方向となる「−」側に操作することで変速機のダウンシフト操作となる。
【0015】
なお、シフトレバーを「+」側、「−」側に操作した場合には、ドライバがシフトレバーから手を離すことで、中立のSポジションに復帰する機構となっている。また、アップシフトは、変速機の変速比(減速比=変速機の入力軸の回転量/変速機の出力軸の回転量)がより小さな値となるように変速段を切り替えることを意味し、ダウンシフトは、この変速比がより大きな値となるように変速段を切り替えることを意味する。
【0016】
このようなシフトレバーの操作情報はSMT制御部20に与えられ、SMT制御部20は、シフトレバーの操作情報や駆動輪64の回転速度となる車輪速度などをもとに、クラッチ機構部30及び変速機構部40の動作制御を実施する。
【0017】
クラッチ機構部30は、いわゆる自動クラッチを構成しており、摩擦クラッチとこの摩擦クラッチの係合状態を変化させる駆動モータ(第1アクチュエータ)とを備えて構成しており、駆動モータを正逆に回転駆動することで、摩擦クラッチの接離状態が変化する機構となっている。変速機構部40は、後進ギヤ段及び複数の前進ギヤ段と、ギヤシフト用アクチュエータ(第2アクチュエータ)とを備えており、このギヤシフト用アクチュエータを駆動させることで各ギヤ機構の噛み合い状態を切り替える機構となっている。
【0018】
従ってエンジン50の回転出力は、クラッチ機構部30及び変速機構部40を介してプロペラシャフト60に伝達され、さらにプロペラシャフト60の回転がデファレンシャル62を介して左右の駆動輪64に伝達される。
【0019】
このような一連のギヤチェンジ制御の際には、クラッチ機構30を境として、エンジン50の出力軸52と変速機構部40の入力軸(図示せず)との回転数差が好適な範囲内となるように、エンジン出力の調整制御も同時に実施される。このためSMT制御部20は、この変速(ギヤチェンジ)制御の際に、エンジン出力の制御を行うエンジン制御部70に対して、SMT制御上、好適なエンジン出力となるようなエンジン出力の要求値を出力する。
【0020】
さらに、発進時や加速中において駆動輪64のスリップ状態が大となった場合に、駆動輪64に所定の制動力を付与すると共にエンジン出力を低下させるトラクションコントロール(TRC)システムも搭載されており、TRC制御部90において制御処理が実行される。
【0021】
TRC制御部90には、4輪各輪の車輪速度を検出する車輪速センサ200の検出結果や、エンジン回転数を検出する回転数センサ210、車両の前後方向に作用する加速度を検出する前後Gセンサ220、車両の横方向に作用する加速度を検出する横Gセンサ230の各検出結果が与えられる。そして、TRC制御部90では、駆動輪64と従動輪(図示せず)の車輪回転速度の差をもとに、各車輪におけるブレーキ装置66のブレーキ圧を制御するブレーキアクチュエータ100に対して油圧指示値を出力する。また同時に、トラクションコントロール制御上、好適なエンジン出力となるようなエンジン出力の要求値を求め、エンジン制御部70に対して出力する。
【0022】
エンジン制御部70には、アクセルペダルセンサ82で検出されるアクセルペダル80の操作量や、回転数センサ210で検出されるエンジン回転数などが与えられ、これらをもとに、ドライバが要求するエンジン出力が求められる。
【0023】
従って、エンジン制御部70には、このようにアクセルペダル80の操作等にもとづくエンジン出力の要求値が算出される他に、車両の走行状態に応じて、SMT制御部20からのエンジン出力の要求値や、TRC制御部90からのエンジン出力の要求値も与えられ、エンジン制御部70ではいずれか1つの要求値を選択する。そして、選択したエンジン出力の要求値に応じたスロットルバルブ110の開度指示値を、スロットル駆動部112に対して出力する。
【0024】
ここでTRC制御部90において実行される制御処理について、図2のフローチャートに沿って説明する。なお、通常、TRC制御システムでは、加速スリップの状態に応じて、ブレーキ装置66のブレーキ圧制御と、エンジン出力の調整制御の双方が実行されるが、以下では、エンジン出力の調整制御について説明する。
【0025】
このフローチャートはイグニションスイッチのオン操作によって起動する。まず、ステップ(以下、ステップを「S」と記す)102に進み、前述した各センサの検出結果を読み込んだ後、S104に進み、TRC制御が起動中か否かを示す実行フラグFの値がF=0であるか、すなわちTRC制御が起動していない状態であるかを判断する。
【0026】
TRC制御が起動していない場合には、S104で「Yes」と判断されてS106に進み、TRC制御の開始条件が成立したか否かの判断として、駆動輪の平均車輪速度が、走行状態によって設定する制御開始判定値よりも大であるかを判断する。制御開始判定値は、例えばこの時点での従動輪の平均車輪速度に対し所定の値を加算した値として設定される。
【0027】
駆動輪の平均車輪速度が制御開始判定値以下の場合には、S106で「No」と判断されてS108に進み、実行フラグFの値をF=0に設定して、TRC制御が起動していないことを示し、今回のルーチンを終了する。
【0028】
これに対し、駆動輪の平均車輪速度が制御開始判定値よりも大の場合には、S106で「Yes」と判断されてS110に進み、TRC制御の開始時におけるエンジン出力の制御指示値となる、TRC目標トルクを設定する。この制御開始時のTRC目標トルクは、例えば下式に基づいて設定する。
【0029】
TRC目標トルク=路面μ推定値*駆動輪軸重
*タイヤ径/(デフ比*ギア比)
上式中、「路面μ推定値」は、例えば、センサの検出結果より得られる車両の横加速度と前後加速度とをもとに、互いに直交する横加速度ベクトルと前後加速度ベクトルのベクトル和として求めることができ(図3参照)、この他にも路面の凹凸状態を検知するセンサの検出結果をもとに推定することも可能である。「駆動輪軸重」は、いわゆる駆動輪に作用する接地荷重であり、各駆動輪に対して設けた軸重センサの検出結果として得る場合や、この他にも、車両に作用する横加速度や前後加速度をもとに車両の荷重移動状況を把握してこの結果をもとに算出することもできる。「ギア比」はこのとき変速機構部40で設定されている変速段のギヤ比(変速比)であり、例えばSMT制御部20から与えられる変速段情報をもとに設定できる。また「デフ比」はデファレンシャル62のギヤ比である。なお、「タイヤ径」は、例えば標準仕様のタイヤの径を固定値として用いることができる。
【0030】
このようにしてTRC制御開始時のTRC目標トルクを設定した後、S112に進み、S110或いは後述するS200で設定されたTRC目標トルクが、ドライバ要求トルクよりも小さなトルクであるかを判断する。
【0031】
ドライバ要求トルクは、アクセルペダル80の操作量とエンジン回転数とをもとに算出することが可能であり、逐次算出する場合以外にも、例えば、アクセルペダル80の操作量とエンジン回転数とに応じて算出したエンジン出力の要求値を、予めマップ化しておき、アクセルペダル80の操作量とエンジン回転数とをもとに、このマップから検索して、ドライバが要求しているエンジン出力の要求値を設定してもよい。また、この処理はエンジン制御部70でも実施されるため、算出結果をエンジン制御部70から読み込んでもよい。
【0032】
S112の判断で、TRC目標トルクよりもドライバ要求トルクが小さい場合には(S112で「No」)、ドライバの運転操作に対してエンジン出力を抑制させるTRC制御が不要であるため、S108に進んで実行フラグFの値をF=0に設定し、TRC制御を起動させることなく今回のルーチンを終了する。
【0033】
これに対し、TRC目標トルクがドライバ要求トルクよりも小さなトルクである場合には(S112で「Yes」)、S114に進んで、TRC目標トルクに応じた制御指示値をエンジン制御部70に対して出力する。これによりエンジン制御部70では、この制御指示値に対応した、スロットルバルブ110の開度指示値をスロットル駆動部112に対して出力し、スロットルバルブ110の開度が変化して、所定のエンジン出力がえられる。
【0034】
そしてS116に進み、実行フラグFの値をF=1に設定して、TRC制御が起動中であることを示し、このルーチンを終了する。
【0035】
次のルーチンでは、実行フラグFの値がF=1に設定されているため、S104で「No」と判断されてS200に進み、制御開始後のTRC目標トルクの設定処理が実行される。なお、この処理については後に詳述する。
【0036】
S200でTRC目標トルクが設定された後、S118に進み、TRC制御の終了条件が成立したか否かの判断として、駆動輪の平均車輪速度が、走行状態によって設定する制御終了判定値よりも小であるかを判断する。制御終了判定値は、例えばこの時点での従動輪の平均車輪速度に対し所定の値を加算した値として設定される。
【0037】
駆動輪の平均車輪速度が制御終了判定値以上に大きい場合(S118で「No」)、すなわちTRC制御の終了条件が成立していない場合には、前述したS112の処理に移行するが、駆動輪の平均車輪速度が制御終了判定値よりも小である場合(S118で「Yes」)、すなわちTRC制御の終了条件が成立した場合には、S120に進んで実行フラグFの値をF=0に設定して、TRC制御が終了したことを示し、このルーチンを終了する。
【0038】
このような処理を繰り返し実行することで、TRC制御におけるエンジンの出力制御が実施される。
【0039】
ここで図2のS200で実施する、制御開始後のTRC目標値の設定処理を図4のフローチャートに沿って説明する。
【0040】
まずS202では、駆動輪の平均速度を回転数に換算した換算値とエンジン回転数とから、変速機構部40及びデファレンシャル62の総合ギヤ比(減速比)を推定し、推定ギヤ比=エンジン回転数/(駆動輪の平均速度を回転数に換算した換算値)として算出する。
【0041】
続くS204では、SMT制御部20において設定中の変速段情報とデファレンシャル62とをもとに、現在設定中のギヤ比の設計値として、設計ギヤ比=(変速機構部40で設定中のギヤ比)*(デファレンシャル62のギヤ比)として算出する。
【0042】
次いでS206に進み、クラッチを介したエンジン出力の伝達度合い(伝達効率)は、クラッチの係合度合いに対応するため、クラッチの係合度合いを評価する。ここでは一例として、S202及びS204の算出結果をもとに、(推定ギヤ比/設計ギヤ比)を算出し、この結果をクラッチ係合評価値として設定する(クラッチ係合評価値=推定ギヤ比/設計ギヤ比)。
【0043】
変速機構部40の変速段が一定の場合、クラッチの係合度合いが低いほどクラッチでのスリップが大きくなって、駆動輪平均速度を回転数に換算した換算値とエンジン回転数との差が大きくなり、推定ギヤ比は大となる。従って、このクラッチ係合評価値(以下、「評価値」と略す)は、その値が1より大きいほど、クラッチの係合度合いが低い状態であると推定できる。
【0044】
そこで続くS208では、S206で算出した評価値が0.8<評価値<1.2の範囲内であるかが判断される。S208では、ギヤ比の推定誤差を見込んで、S206で算出した評価値が0.8<評価値<1.2の範囲内であれば、クラッチが十分に係合している状態であると判断し、評価値が1.2以上に増大した場合には、クラッチの係合度合い(エンジン出力の伝達度合い)が低下した、半クラッチ状態やクラッチ断状態などであると判断する。
【0045】
S206で算出した評価値が0.8<評価値<1.2の範囲内であれば(S208で「Yes」)、S210に進み、後述する補正係数K1(0≦K1≦1),K2(0≦K2≦1)の値をそれぞれK1=1,K2=1に設定してS212に進む。
【0046】
S212では、Tup=K1*α、Tdw=K2*βとして設定する。「Tup」は、現在設定中のTRC目標トルクを増加させる際に設定する変化量であり、「α」は予め規定したトルク値(定数)である。また、「Tdw」は、現在設定中のTRC目標トルクを減少させる際に設定する変化量であり、「β」は予め規定したトルク値(定数)である。従って、評価値が0.8<評価値<1.2の範囲内の場合には、α、βの値が変更なくそのままTup、Tdwとして設定される。
【0047】
この後、S214に進んで、この時点での駆動輪平均速度がTRC制御で設定した制御目標値よりも大であるかを判断する。
【0048】
この結果、駆動輪平均速度が制御目標値よりも大である場合には(S214で「Yes」)、S216に進み、まず、車輪をグリップ傾向側に推移させた経過時間をカウントするグリップ状態カウンタ(n)のカウント値をゼロにリセットする。なお、「(n)」は今回のルーチンの設定値、「(n−1)」は前回のルーチンの設定値を示している。
【0049】
続くS218では、車輪をスリップ傾向側に推移させた経過時間をカウントするスリップ状態カウンタのカウント値をインクリメントし、続くS220では、スリップ状態カウンタ(n)のカウント値が、所定のスリップ判定時間を超えたかを判断する。その結果、スリップ状態カウンタ(n)がスリップ判定時間を超えていない場合には(S220で「No」)このルーチンをそのまま終了するが、スリップ状態カウンタ(n)がスリップ判定時間を超えた場合には(S220で「Yes」)、S222に進み、TRC目標トルクを、TRC目標トルク(n)=TRC目標トルク(n−1)−Tdwとして設定する。そして、この後S224に進み、スリップ状態カウンタのカウント値をゼロにリセットしてこのルーチンを終了する。
【0050】
従って、S214〜S224の処理では、駆動輪平均速度がTRC制御で設定した制御目標値よりも大の場合、スリップ判定時間で規定された時間毎に、TRC目標トルクがTdw分だけ減少させる制御処理が実行される。
【0051】
一方、駆動輪平均速度がTRC制御で設定した制御目標値以下の場合には、S214で「No」と判断されてS226に進み、まず、車輪をスリップ傾向側に推移させた経過時間をカウントするスリップ状態カウンタ(n)のカウント値をゼロにリセットし、続くS228では、車輪をグリップ傾向側に推移させた経過時間をカウントするグリップ状態カウンタのカウント値をインクリメントし、続くS230では、グリップ状態カウンタ(n)のカウント値が、所定のグリップ判定時間を超えたかを判断する。その結果、グリップ状態カウンタ(n)がグリップ判定時間を超えていない場合には(S230で「No」)このルーチンをそのまま終了するが、グリップ状態カウンタ(n)がグリップ判定時間を超えた場合には(S230で「Yes」)、S232に進み、TRC目標トルクを、TRC目標トルク(n)=TRC目標トルク(n−1)+Tupとして設定する。そして、この後S244に進み、グリップ状態カウンタのカウント値をゼロにリセットしてこのルーチンを終了する。
【0052】
従って、S214、S226〜S234の処理では、駆動輪平均速度がTRC制御で設定した制御目標値以下の場合、グリップ判定時間で規定された時間毎に、TRC目標トルクがTup分だけ増加させる制御処理が実行される。
【0053】
このような一連の制御処理は、クラッチの係合状態を示す評価値が、0.8<評価値<1.2の範囲内の場合に繰り返し実行されるが、TRC制御の実行中の、ギヤチェンジ操作により、クラッチの係合度合いが低下して、評価値≧1.2となった場合には、先のS208で「No」と判断されてS236に進み、この評価値をもとに、補正係数K1、K2の値を設定する。
【0054】
ここで評価値に応じて補正係数K1を設定する場合の例を図5に示す。この例では、評価値が1.2よりも増加するほど、すなわちクラッチの係合度合いが低下するほど、補正係数K1の値が1よりも小さい値に設定され、この評価値が所定値よりも増大すると、クラッチが完全に切り離された状態であるとみなして、補正係数K1=0に設定される。なお、評価値と補正係数K2との関係も、図5と同様な傾向であり、図示は省略する。
【0055】
このようにしてS236において、評価値に応じて補正係数K1,K2が設定された後、S212に進んで、Tup=K1*α、Tdw=K2*βとして設定さるため、クラッチの係合度合いが低下するほど、Tup、Tdwはより小さな値に設定されることになる。
【0056】
従って、この後、S222やS232が実行されることで、クラッチの係合度合いが低下するほど、TRC目標トルク(n)の変化が抑制され、クラッチの係合度合いが、再び0.8<評価値<1.2の範囲内に復帰した場合の変化を、十分に抑制させることができる。
【0057】
以上説明した実施形態では、クラッチの係合度合いとして、推定ギヤ比と設計ギヤ比との関係から判断したが、例えばクラッチのストロークやクラッチ面の面圧をもとに、係合度合いを判断することもでき、この例に限定するものではない。
【0058】
【発明の効果】
以上説明したように各請求項にかかる車両の制御装置によれば、出力の伝達度合いと駆動輪のスリップ状態との双方を考慮して、エンジン出力の制御を行うエンジン出力制御部を備えるので、クラッチ機構部における伝達度合いが変化した場合にも、駆動輪のスリップ抑制制御を好適に実施することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施形態に係る車両の動力伝達系と制御系とを概略的に示すブロック図である。
【図2】TRC制御部において実行される制御処理を示すフローチャートである。
【図3】路面μの推定手法を示すベクトル図である。
【図4】図2のフローチャートにおいて、S200で実行される制御処理を示すフローチャートである。
【図5】クラッチ係合評価値と補正係数K1との関係を示す説明図である。
【符号の説明】
10…シフトレバーの各操作位置、20…SMT制御部
30…クラッチ機構部、40…変速機構部、50…エンジン
70…エンジン制御部、80…アクセルペダル、90…TRC制御部
100…ブレーキアクチュエータ、110…スロットルバルブ
Claims (2)
- 駆動輪のスリップ状態に応じてエンジン出力を制御する車両の制御装置であって、
駆動輪のスリップ状態を検知するスリップ状態検知部と、
係合状態が変化することでエンジン出力の伝達状態を変化させるクラッチ機構部と、
前記クラッチ機構部を介して伝達される前記エンジン出力の伝達度合いを検知する伝達度合い検知部と、
前記伝達度合い検知部で検知されたエンジン出力の伝達度合い、及び前記スリップ状態検知部で検知される駆動輪のスリップ状態に応じて、エンジン出力の制御を行うエンジン出力制御部と、を備え、
前記エンジン出力制御部は、前記エンジン出力の伝達度合いの低下に応じて前記エンジン出力の目標値の変化量を小さくすることを特徴とする車両の制御装置。 - 前記クラッチ機構部は係合状態を変化させる駆動源となる第1アクチュエータを備えており、
前記クラッチ機構部を介して伝達されるエンジン出力を変速する複数の変速段を有すると共に、この各変速段を構成するギヤ列の噛合状態を切り替える駆動源となる第2アクチュエータを有する変速機構部と、
変速段を設定する手動操作に応じて前記第1アクチュエータ及び第2アクチュエータの動作制御を行うSMT制御部とをさらに備える請求項1記載の車両の制御装置。
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