JP5071335B2

JP5071335B2 - 駆動力制御装置

Info

Publication number: JP5071335B2
Application number: JP2008257656A
Authority: JP
Inventors: 義行本多
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2008-10-02
Filing date: 2008-10-02
Publication date: 2012-11-14
Anticipated expiration: 2028-10-02
Also published as: JP2010084738A

Description

この発明は、車両の駆動力を制御するための装置に関し、特にアクセルペダルの踏み込み量などの駆動要求量に基づいた駆動力を制御するための装置に関するものである。

車両の駆動力を制御するにあたり、アクセル開度などの駆動要求量と車速とに基づいて目標駆動力を求め、その駆動力を達成するように動力源の出力を制御することが行われている。その目標駆動力は、加速要求および燃費要求を共に充足するものであることが望まれ、そのために従来、目標駆動力を設定する各種の装置が提案されている。例えば特許文献１には、現在のアクセル開度と現在の車速とに加えて、加速要求時の車速をも加味して要求駆動力を求め、かつその加速要求の判定を、アクセル開度がほぼゼロの状態から増大した場合に成立させるように構成した装置が開示されている。これは、低車速で加速要求があった場合には、相対的に大きい駆動力を発生させて加速要求を充足し、また高車速でアクセルペダルが操作されても駆動力を敏感には変化させずに安定した走行を可能とするための装置である。

また、特許文献２には、有段変速機の変速制御に使用する変速線図には、アップシフト線とダウンシフト線とにヒステリシスが設けられており、これが変速時の駆動力に影響するので、車速とアクセル開度とに基づいて目標駆動力を設定するためのマップを各変速段毎に設けた装置が開示されている。さらに、特許文献３には、有段変速機でアップシフトした場合、変速比が低下することに伴う駆動力の低下が生じるので、アップシフトに同期して駆動力の増加補正を行うように構成した装置が開示されている。

特開２００６−２３３８０１号公報特開２００２−１６１７７２号公報特開２００６−１５２９５９号公報

上記の特許文献１に記載されているように、アクセルペダルの踏み込み量が同じであっても、車速が異なっていれば、要求されている駆動力は異なっており、そのために特許文献１に記載された装置は、アクセル開度がほぼゼロから増大した場合、その時点の車速に応じたマップを選択するように構成されている。したがって、特許文献１に記載された装置によれば、アクセルペダルが踏み込まれた時点の車速に応じた目標駆動力を設定することができるが、マップを切り換えるためにはアクセル開度が一旦、ほぼゼロになる必要があるので、低車速で加速操作を行い、その操作状態を継続したまま車速が増大した場合、従前のマップに基づいて目標駆動力が設定されるので、車速が増大した後にアクセルペダルを僅かに踏み込んだだけで大きい駆動力が生じてしまうなどの可能性がある。またその場合、エンジンなどの駆動力源は、大きい駆動力を出力するように動作し、その回転数が増大するから、騒音が大きくなるなど、違和感が生じることもある。さらに、そのような事態を解消するためにダウンシフトするとすれば、変速の頻度が高くなり、これが違和感の要因となる場合もある。

また、特許文献２に記載された装置や特許文献３に記載されている装置は、変速の際の駆動トルクの変化もしくは低下を抑制するための装置であり、車速など車両の走行状態に適したアクセル開度と目標駆動力との関係を設定することには寄与しない。

この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、アクセル開度に基づく駆動力を車速に適したものとすることができ、しかも所定のアクセル開度を維持した状態で車速が増大した場合であっても騒音などの違和感を生じさせることのない駆動力制御装置を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、アクセル開度と車速とに基づいて、駆動力源の目標駆動力を設定する駆動力制御装置において、アクセル開度と車速とに基づいて目標駆動力を設定する第１の駆動力設定手段と、アクセル開度と車速とに基づいて、前記第１の駆動力設定手段で設定される目標駆動力より相対的に小さい目標駆動力を設定する第２の駆動力設定手段と、前記駆動力源の出力側に連結された変速機と、前記駆動力源の回転数が予め定めた回転数閾値以下になったこととして前記変速機による変速比が予め定めた変速比閾値に低下したことを検出する検出手段とを備え、前記変速比閾値は、高車速側で小さい値となるように構成され、前記第１の駆動力設定手段によって前記目標駆動力を設定している状態において、加速要求によって前記車速が増大する過程で前記変速機による変速比が予め定めた変速比閾値に低下したことが前記検出手段によって検出された場合に、前記目標駆動力を設定する手段を前記第１の駆動力設定手段から第２の駆動力設定手段に切り替えるように構成されていることを特徴とするものである。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記第２の駆動力設定手段によって設定される相対的に高車速側での目標駆動力は、前記第１の駆動力設定手段によって設定される相対的に高車速側での目標駆動力よりも小さいことを特徴とする駆動力制御装置である。

請求項３の発明は、請求項１または２の発明において、前記第１の駆動力設定手段で設定される目標駆動力の前記車速の増大に応じた低下割合が、前記第２の駆動力設定手段で設定される目標駆動力の前記車速の増大に応じた低下割合より小さいことを特徴とする駆動力制御装置である。

請求項１の発明によれば、アクセルペダルなどの操作機構が操作されて加速要求があると、そのアクセル開度と車速とに基づいて第１の駆動力設定手段により目標駆動力が設定される。その結果、駆動力が増大して車速が速くなるので、加速要求が次第に低下させられ、あるいはアップシフトが生じることにより駆動力源の回転数が低下する。そして、駆動力源の回転数が回転数閾値にまで低下すると、第１の駆動力設定手段に替えて第２の駆動力設定手段によって目標駆動力が設定される。その結果、目標駆動力が相対的に小さくなるので、高車速状態ではアクセル開度の変化に対する駆動力の変化が少なくなり、加減速の少ない安定した走行が可能になり、また駆動力源の回転数が相対的に低回転数になるので、騒音あるいは違和感の少ない走行が可能になる。

また、請求項１の発明によれば、車速が増大すれば、変速比が小さくなるので、駆動力源の回転数が回転数閾値以下になったことが変速比の低下として検出され、加速要求および車速に基づく目標駆動力が第１の駆動力設定手段に替えて第２の駆動力設定手段によって設定される。そのため、高車速状態ではアクセル開度の変化に対する駆動力の変化が少なくなり、加減速の少ない安定した走行が可能になり、また駆動力源の回転数が相対的に低回転数になるので、騒音あるいは違和感の少ない走行が可能になる。

請求項２の発明によれば、高車速状態では、目標駆動力が相対的に小さいので、駆動力が過剰に大きくなることが防止もしくは抑制され、違和感のない走行を行うことができる。

請求項３の発明によれば、アクセル開度の変化量を目標駆動力の変化量に反映させる割合が低車速状態に対して高車速状態で小さくなるので、低車速からの加速操作性が良好になり、また高車速では駆動力が頻繁に変化することがなく、その結果、ドライバビリティを向上させることができる。

つぎに、この発明を図に示す実施の形態に基づいて具体的に説明する。この発明は、車両の駆動力を制御する装置に適用することができ、特に変速機によって駆動力源の回転数を変化させることができるように構成された車両の駆動力制御装置に適用することができる。その駆動力源は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの内燃機関が一般的であるが、これに限らず電気モータや、電気モータと内燃機関とを併用したハイブリッドタイプの駆動力源であってもよい。また、変速機は、要は、変速比に応じて駆動力源の回転数を変化させることのできる機構であればよく、したがって一般的な有段変速機や無段変速機のいずれであってもよく、また内燃機関と電気モータとを差動機構からなる動力分割機構を介して連結したハイブリッド車においては、その電気モータおよび動力分割機構が変速機として機能する。

図６には、駆動力源として内燃機関（以下、エンジンあるいはＥＮＧと記す）１の出力側に無段変速機（ＣＶＴ）２を連結した駆動系統を備えている車両を対象とした駆動力制御装置の一例をブロック図で示してある。ここに示す例は、変速比とエンジントルクとの協調制御を行うように構成した例であり、加速要求量と車速Ｖとに基づいて目標駆動力を求める目標駆動力算出部３を備えている。この目標駆動力算出部３は、この発明に係る制御装置を構成しているマクロコンピュータで実行される機能的手段であり、その加速要求量は、アクセルペダル４の踏み込み量（すなわちアクセル開度）や定速走行システム（クルーズコントロールシステム）からの出力要求量などである。図にはアクセル開度Ａｃｃを加速要求量とした例を示してある。また、目標駆動力はマップに基づいて算出するように構成することができ、また予め用意した演算式に従って演算を行うことにより算出するように構成してもよい。

この発明に係る駆動力制御装置は、上記のマップあるいは演算式を複数備えており、エンジン１の回転数に基づいてそのマップあるいは演算式を切り換えるように構成されている。その詳細は後述する。

図６に示す目標駆動力算出部３は、算出された目標駆動力を利用して要求出力を求めるように構成されている。具体的には、算出された目標駆動力とその時点の車速あるいはエンジン回転数とを乗算することにより要求出力が求められる。

要求出力に基づいて変速機（ＣＶＴ）２を制御するように構成されている。その制御を行う機能的部分が図６にＣＶＴ制御部５と記載してある部分であり、先ず、要求出力に基づいて目標回転数を算出する目標回転数算出部６を備えている。その算出は従来行われているのと同様であってよく、例えば等出力線上の最適燃費点を結んだ最適燃費線を等出力線図中に設定しておき、要求出力線上の最適燃費点に対応する回転数を目標回転数として求めるようになっている。

こうして求められた目標回転数や要求出力に基づいてＣＶＴ制御量算出部７で、変速機２についての各種の制御量が算出されるように構成されている。その制御量は、ベルト式無段変速機であれば、ベルト挟圧力、変速制御弁（図示せず）に対する指令値、トルクコンバータを備えている場合にはそのロックアップクラッチ（それぞれ図示せず）に対する指令信号、前後進の指令信号などである。これらの制御量もしくは指令信号が変速機（ＣＶＴ）２に出力され、目標回転数を達成するように制御される。

一方、前述した要求出力に基づいてエンジン１を制御するように構成されている。その制御を行う機能的部分は図６にエンジン制御部８と記載してある部分であり、先ず、前述した要求出力と変速機（ＣＶＴ）２の回転数（入力回転数もしくはエンジン回転数）とに基づいて目標トルク算出部９で目標トルクが求められる。これは、例えば前述した等出力線図を用いて行うことができる。さらに、エンジン制御量算出部１０を備えており、目標トルク算出部９で算出された目標トルクに基づいて、スロットル開度や燃料噴射量などの各種の制御量が算出されるように構成されている。これらの制御量もしくは指令信号がエンジン１に出力され、目標トルクを達成するように制御される。

上記の駆動系統および制御系統を備えた車両を対象とするこの発明に係る駆動力制御装置による制御例を次に説明する。図１はその制御例を説明するためのフローチャートであって、先ず、加速要求量であるアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとが入力される（ステップＳ１）。その読み込まれた車速Ｖが予め定めた車速閾値Ｖａより大きいか否かが判断される（ステップＳ２）。この車速閾値Ｖａは、車両がいわゆる低速状態か、高速状態かを判別するために設定した値であり、設計上、適宜に設定することができる。一例として、変速比が最も小さい変速比もしくはそれに近い変速比になる車速を採用することができる。

車速Ｖが未だ十分に速くなっていないことによりステップＳ２で否定的に判断された場合には、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて目標駆動力を設定するためのマップとして低速用マップＦａが採用される（ステップＳ３）。

その低速用マップＦａの一例を図２の（ａ）に模式的に示してある。この低速用マップＦａは、加速要求量あるいはアクセル開度Ａｃｃに対する目標駆動力が相対的に大きくなり、また車速Ｖの増大に伴って目標駆動力が低下するように設定されているものの、その低下勾配が相対的に小さくなっている。すなわち、車速Ｖの増大に応じた目標駆動力の低下割合が相対的に小さくなっている。したがって、このステップＳ３がこの発明における第１の駆動力設定手段に相当している。

こうしてマップが定まることにより、その低速用マップＦａを利用して、アクセル開度Ａｃｃおよび車速Ｖに基づいて目標駆動力ならびに要求出力が求められる。これらの算出が、図６に示す目標駆動力算出部３で実行されることは前述したとおりである。さらにその要求出力に基づいて目標エンジントルクＴｅおよび目標エンジン回転数Ｎｅが算出される（ステップＳ４）。このステップＳ４の制御・演算は前述したＣＶＴ制御部５およびエンジン制御部８で実行されることは前述したとおりである。

一方、ステップＳ２で肯定的に判断された場合、すなわち車速Ｖが車速閾値Ｖａより大きい場合には、エンジン回転速度Ｎｅが予め定めた回転数閾値Ｎｅａより低回転数か否かが判断される（ステップＳ５）。この回転数閾値Ｎｅａは、車両が巡航状態になった際のエンジン回転数もしくはこれに近い回転数として設計上定めた値であり、したがって回転数閾値Ｎｅａは一定値でもよいが、図３に模式的に示すように、車速Ｖが高車速ほど、大きい値に設定される。

車両が加速の途中であれば、車速に対してアクセル開度Ａｃｃが相対的に大きいこと、あるいはトルクコンバータでの速度比が“１”より小さいことなどのために、車速に対してエンジン回転数が相対的に高回転数になっている。したがってこのような状態では、ステップＳ５で否定的に判断され、前述したステップＳ３に進み、低速用マップＦａに基づいて目標駆動力が求められる。

これに対して車速Ｖが加速操作によって要求されている車速程度まで増大して安定し、あるいはそれに近い状態まで車速が増大すると、アップシフトが生じたり、トルクコンバータでの速度比がほぼ“１”になるなどのことによって車速Ｖに対するエンジン回転数Ｎｅが相対的に低下する。すなわち、エンジン回転数Ｎｅが前述した回転数閾値Ｎｅａより小さくなり、ステップＳ５で肯定的に判断される。その場合は、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて目標駆動力を設定するためのマップとして高速用マップＦｂが採用される（ステップＳ６）。すなわち、低速用マップＦａから高速用マップＦｂに変更される。

その高速用マップＦｂの一例を図２の（ｂ）に模式的に示してある。この高速用マップＦｂは、加速要求量あるいはアクセル開度Ａｃｃに対する目標駆動力が相対的に小さくなり、また車速Ｖの増大に伴って目標駆動力が低下するように設定されているものの、その低下勾配が相対的に大きくなっている。すなわち、車速Ｖの増大に応じた目標駆動力の低下割合が相対的に大きくなっている。したがって、このステップＳ６がこの発明における第２の駆動力設定手段に相当している。

こうしてマップが切り換えられることにより、その高速用マップＦｂを利用して、アクセル開度Ａｃｃおよび車速Ｖに基づいて目標駆動力ならびに要求出力が求められる。これらの算出が、図６に示す目標駆動力算出部３で実行されることは前述したとおりである。そして、ステップＳ６に続けてステップＳ４に進み、その要求出力に基づいて目標エンジントルクＴｅおよび目標エンジン回転数Ｎｅが算出される。このステップＳ４の制御・演算は前述したＣＶＴ制御部５およびエンジン制御部８で実行されることは前述したとおりである。

したがって、上述した図１に示す制御を行うこの発明に係る駆動力制御装置によれば、車両の発進時などにアクセルペダル４をある程度大きく踏み込むと、その時点の車速Ｖが未だ低車速であることにより前述した低速用マップＦａを使用して目標駆動力が求められる。その低速用マップＦａは、前述したようにアクセル開度Ａｃｃに対する目標駆動力が大きくなるように構成されたマップであるから、相対的に大きく駆動力が得られ、運転者の意図する加速性が得られる。その状態で車速Ｖが次第に増大すると、アクセルペダル４の踏み込み量をほぼ一定に維持していても、アクセル開度Ａｃｃを示す線が図２の（ａ）に示すようにいわゆる右下がりになっているので、目標駆動力およびそれに基づく実駆動力が次第に低下するが、その低下勾配が相対的に小さいので、駆動力の落ち込みを回避もしくは抑制することができる。

車速Ｖが更に増大して、要求されている速度程度になると、変速比が最少の変速比になるアップシフトが生じるなどのことによりエンジン回転数Ｎｅが低下し、その回転数が前述した回転数閾値Ｎｅａ以下になると、目標駆動力を設定するためのマップが高速用マップＦｂに切り換えられる。その結果、ある程度の高車速での巡航状態では、アクセル開度Ａｃｃに対する目標駆動力が相対的に小さくなるので、高車速からの再加速の際に過度な加速が生じるなどのことを防止もしくは抑制することができる。また、アクセルペダルを僅か操作しても目標駆動力が特には変化しないので、高車速状態では駆動力あるいは車速の変化の少ない安定した走行を行うことができる。

さらに、目標駆動力を求めるマップは、エンジン回転数に基づいて自動的に切り換えられるので、アクセルペダルを一旦戻すなどの人為的操作を行うことなく、目標駆動力および実駆動力を相対的に低下させることができる。そのため、例えば低車速からの加速のためにアクセルペダルをある程度の深さまで踏み込み、その状態を維持している場合、この発明による駆動力制御装置によれば、車速の増大によって目標駆動力が低下させられ、それに伴ってエンジン１の回転数も低下させられるから、過度な加速力が防止もしくは抑制されることに加えて、エンジンから生じる音や振動を抑制し、車両の乗り心地を向上させ、また違和感を防止することができる。

ところで、車速Ｖが増大してエンジン１の回転数が低下するのは、アップシフトが生じることが要因となることがある。したがって、変速機能のある駆動系統を備えている車両を対象とする場合には、目標駆動力を求める手段（もしくはマップ）を変速比に基づいて切り換えるように構成することもできる。そのように構成した場合の制御例を図４にフローチャートで示してある。

ここに示す例は、前述した図１に示すフローチャートにおけるステップＳ５を変更し、他の制御ステップの制御内容は図１に示すフローチャートと同様にしたものである。すなわち、車速Ｖが車速閾値Ｖａより高車速であることによりステップＳ２で肯定的に判断された場合、変速段ｉａｔが変速段閾値ｉａより小さい（低速側の変速段）か否かが判断される（ステップＳ５１）。この変速段閾値ｉａは、要求されているある程度の高車速に達して巡航する際に設定される変速段もしくはこれに近い値である。そして、この変速段閾値ｉａは一定値でもよいが、図５に示すように、車速Ｖが高車速ほど大きい値に設定することが好ましい。

図４に示す例では、車速Ｖが車速閾値Ｖａより高車速で、かつ変速比が変速比閾値以上であれば、すなわちステップＳ５１で否定的に判断された場合には、ステップＳ３に進んで低速用マップに基づいて目標駆動力が設定される。また反対に、車速Ｖが車速閾値Ｖａより高車速で、かつ変速比が変速比閾値より小さければ、すなわちステップＳ５１で肯定的に判断された場合には、ステップＳ６に進んで高速用マップに基づいて目標駆動力が設定される。

したがって、図４に示す制御を実行するように構成した場合であっても、低車速から加速して車速がある程度増大し、その結果、巡航速度程度の車速に達すると、目標駆動力およびそれに基づく駆動力が低下してエンジン１の回転数が低下するから、特別な操作を必要とすることなく、エンジン音や振動を低減して乗り心地を向上させることができ、また違和感を防止できる。また、停車速時には必要十分な駆動力を得ることができ、高車速では安定した走行を行うことができるなど、上述した図１に示す制御を実行するように構成した場合と同様の作用・効果を得ることができる。

なお、この発明で目標駆動力の算出の基礎となる「車速」は、車両の走行速度だけでなく、車両の走行速度と一対一の関係を維持して変化するプロペラシャフトの回転数や変速機の出力部材の回転数など所定の回転部材の回転数を含む。また、この発明では、目標駆動力を算出するためのマップなどの手段は、上述した具体例で示した二種類に限られず、三種類以上用いるように構成してもよい。

この発明に係る駆動力制御装置で実行される制御の一例を説明するためのフローチャートである。この発明に係る駆動力制御装置で使用されるマップの例を示す模式図である。回転数閾値と車速との関係を示す線図である。この発明に係る駆動力制御装置で実行される制御の他の例を説明するためのフローチャートである。変速比閾値と車速との関係を示す線図である。この発明で対象とする車両の駆動系統および制御系統を説明するためのブロック図である。

符号の説明

１…エンジン２…変速機、３…目標駆動力算出部、４…アクセルペダル、５…ＣＶＴ制御部、８…エンジン制御部。

Claims

アクセル開度と車速とに基づいて、駆動力源の目標駆動力を設定する駆動力制御装置において、
アクセル開度と車速とに基づいて目標駆動力を設定する第１の駆動力設定手段と、
アクセル開度と車速とに基づいて、前記第１の駆動力設定手段で設定される目標駆動力より相対的に小さい目標駆動力を設定する第２の駆動力設定手段と、
前記駆動力源の出力側に連結された変速機と、
前記駆動力源の回転数が予め定めた回転数閾値以下になったこととして前記変速機による変速比が予め定めた変速比閾値に低下したことを検出する検出手段と
を備え、
前記変速比閾値は、高車速側で小さい値となるように構成され、
前記第１の駆動力設定手段によって前記目標駆動力を設定している状態において、加速要求によって前記車速が増大する過程で前記変速機による変速比が予め定めた変速比閾値に低下したことが前記検出手段によって検出された場合に、前記目標駆動力を設定する手段を前記第１の駆動力設定手段から第２の駆動力設定手段に切り替えるように構成されていること
を特徴とする駆動力制御装置。
前記第２の駆動力設定手段によって設定される相対的に高車速側での目標駆動力は、前記第１の駆動力設定手段によって設定される相対的に高車速側での目標駆動力よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の駆動力制御装置。
前記第１の駆動力設定手段で設定される目標駆動力の前記車速の増大に応じた低下割合が、前記第２の駆動力設定手段で設定される目標駆動力の前記車速の増大に応じた低下割合より小さいことを特徴とする請求項１または２に記載の駆動力制御装置。