JP5157834B2 - 車両用駆動力制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、車両の駆動力を制御する装置に関し、特にアクセルペダルの踏み込み量などの操作量をパラメータとして駆動力を制御するように構成された駆動力制御装置に関するものである。

車両の駆動力は、アクセルペダルの踏み込み量や定速走行制御システム（オートクルーズコントロールシステム）からの要求信号などに基づいて、スロットルバルブなどの出力制御機構を動作させて制御している。従来では、アクセルペダルとスロットルバルブとをリンケージで連結して駆動力要求操作量を駆動力制御に反映させるように構成されていたが、最近では、電子スロットルバルブが用いられるようになり、そのためにアクセルペダルの踏み込み量（すなわちアクセル開度）を電気的に検出し、その検出信号に基づいて、スロットルバルブの制御量あるいは駆動力の制御量を求めるようになっている。またハイブリッド車や無段変速機を搭載した車両では、変速比を連続的に変化させることができるので、エンジン回転数が最適燃費回転数となるように変速機によってエンジン回転数を制御する一方、その最適燃費回転数で目標とするエンジン出力となるように、スロットル開度を電気的に制御している。

このように運転者による駆動力要求操作量からスロットル開度などの駆動力制御量を求めるように構成した場合、両者の間に電気的な処理が介在することになるので、その処理の仕方によって、得られる駆動力の大きさや変化の態様が異なることになる。すなわち、電気的な処理の仕方によっていわゆる駆動力特性を適宜に設定できる。そこで、例えば特許文献１に記載された発明では、アクセルペダルの操作量に基づいてスロットル開度の目標値を求め、その目標値を達成するようにスロットルバルブを制御する制御装置であって、アクセルペダルの操作量が増大する方向とアクセルペダルの操作量が減少する方向との間にヒステリシスを設定し、そのヒステリシス領域を変更できるように構成している。これは、アクセルペダルの僅かな操作で駆動力が敏感に変化したり、あるいは反対に駆動力制御の応答性を低下させないことを目的とするものである。

また、特許文献２には、アクセルペダルの踏力と車両出力との関係にヒステリシスを設け、その踏力と車両出力との関係を定めた特性線を、踏み込みに対して違和感のない車両操作を実現できるような折れ線あるいは曲線で表される特性となるように構成した発明が記載されている。さらに、特許文献３には、前述した定速走行制御を行っている場合には、変速機に対する指令値に、フィルタ処理によるヒステリシスを付与するように構成した発明が記載されている。

特開２００６−２８３５６１号公報 特開昭６３−１５４８３７号公報 特開２００１−３３４８４１号公報

上述したように、従来では、アクセルペダルの踏み込み量や踏力が相対的に小さい状態では、駆動力制御の応答性を低下させ、これとは反対にアクセルペダルの踏み込み量や踏力が相対的に大きい状態では、駆動力制御の応答性を向上させ、これに加えて、ヒステリシスを設定することにより、アクセルペダルの踏み込み量あるいは踏力の僅かな変化を駆動力の変化に現れ難くしている。しかしながら、その制御は、アクセルペダルの踏み込み量あるいは踏力の大きさあるいはその変化量に基づく制御であり、運転者の意図を必ずしも正確に反映した制御にならない可能性があった。例えば、アクセルペダルの踏み込み量あるいは踏力の変化が小さくても迅速な駆動力の変化が必要されている場合、従来の装置では、アクセルペダルの踏み込み量あるいは踏力の変化が小さいことにより、アクセル操作が駆動力の変化に現れ難く、運転者の要求あるいは意図に即した駆動力制御を実行し得ない可能性がある。

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、駆動力あるいはその変化に対する要求をより良く反映した制御を行うことができる車両の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、駆動力要求操作量と、該駆動力要求操作量を駆動力に反映させるための制御量との関係が、前記駆動力要求操作量の増大時と減少時とで異なるようにヒステリシスを設定した車両用駆動力制御装置において、前記駆動力要求操作量の変化速度が速い場合には、該変化速度が遅い場合に比較して、前記駆動力要求操作量の変化量に対する前記制御量の変化量を大きくする要求駆動力算出手段を備えていることを特徴とするものである。

この発明によれば、駆動力の増大要求操作に基づく制御量と減少要求操作に基づく制御量とにヒステリシスが設けられており、特に操作開始当初での駆動力の応答が相対的に緩和されるようにヒステリシスが設けられているので、駆動力要求操作量の僅かな変化に駆動力が過敏に反応して変化するなどの事態を防止もしくは抑制でき、またこれとは反対に駆動力操作量の変化が僅かであってもその変化速度が速い場合には、制御量が大きく変化するので、運転者の意図をより良く反映した駆動力制御が可能になる。

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。この発明で対象とする車両は、駆動力をその要求操作量に基づいて制御することのできる車両であり、したがって内燃機関を動力源とする車両では、そのスロットル開度や燃料噴射量を電気的に制御できるように構成され、またモータを駆動力源とする車両では、その出力を電気的に制御できるように構成され、さらに変速機を搭載している車両では、駆動力源の出力の制御と併せて、あるいは単独で変速比を制御できるように構成され、そしてまたハイブリッド車では、モータ・ジェネレータによるアシスト駆動力あるいは回生制動力を電気的に制御できるように構成されている。一方、駆動力を変化させるための駆動力要求操作量は、アクセルペダルやアクセルグリップなどの人為的に操作できる機構の動作量が最も一般的であるが、これに限らず、定速走行制御システム（クルーズコントロールシステム）からの要求量であってもよい。したがって、この発明で対象とする車両は、開度を電気的に制御できる電子スロットルバルブを備えたエンジンを駆動力源とする車両、電気的に燃料噴射量を制御できるディーゼルエンジンを駆動力源とする車両、インバータによって出力を制御できるモータを駆動力源とする車両、内燃機関とモータとを駆動力源とするハイブリッド車、これらいずれかの駆動力源の出力側に変速比を電気的に制御できる有段変速機もしくは無段変速機が連結されている車両などである。

この発明の制御装置は、駆動力を制御するための制御量を、上述した駆動力要求量に基づいて算出するように構成されている。その制御量は、スロットル開度を制御するための制御量や、駆動力源の目標出力（もしくは要求出力）を求めるための目標駆動力、駆動力源としてのモータの出力指示値、あるいはこれらの制御量を求めるための演算用仮値などのいずれかであってよい。

図４には、駆動力源としてのエンジンのトルクとそのエンジンの回転数を制御できる変速機の変速比とを協調して制御できるように構成された車両の制御系統を模式的に示してある。ここに示す例では、アクセル開度Ａｃｃを駆動力要求操作量の一例として挙げてあり、そのアクセル開度Ａｃｃに基づいて要求駆動力Ｆｔを算出する要求駆動力算出部１が設けられている。この要求駆動力算出部１は、アクセル開度Ａｃｃと要求駆動力との関係式あるいはマップ等の演算手段によって要求駆動力を求めるように構成されており、図４に示す例には、マップを使用して要求駆動力を求める例を示してある。

すなわち、そのマップ２は、アクセル開度Ａｃｃに応じて要求駆動力Ｆｔを定めた特性線３を備えており、その特性線３はアクセル開度Ａｃｃが大きいほど、要求駆動力Ｆｔが大きくなるように設定されている。またその特性線３は、増速側特性線と減速側特性線とから構成され、これら増速側および減速側の特性線の間にはヒステリシスが設定されている。そのヒステリシスは、アクセル開度Ａｃｃに対して要求駆動力Ｆｔがいわゆる鈍感になるように設定されており、具体的には、車両を加速させる場合、アクセル開度Ａｃｃの増大に応じて要求駆動力Ｆｔの増大量（率もしくは勾配）が次第に大きくなり、また車両を減速させる場合、アクセル開度Ａｃｃが大開度から次第に小さくなるのに応じて要求駆動力Ｆｔの減少量（率もしくは勾配）が次第に大きくなるように設定されている。そして、これら増速側特性線および減速側特性線からなる特性線３は、高車速用、中車速用、低車速用など、車速毎に設けられており、高車速ほどアクセル開度Ａｃｃに対する要求駆動力Ｆｔが相対的に小さくなるように構成されている。したがって、上記の要求駆動力算出部１には、アクセル開度Ａｃｃを示す信号と併せて車速信号が入力されている。

上記の要求駆動力算出部１で求められた要求駆動力Ｆｔに基づいてギヤ段（変速比）決定手段４が設けられている。このギヤ段決定手段４は、駆動力源に連結されている変速機で設定するべき目標変速比を求めるためのものであり、エネルギ効率の良好な状態で駆動力の要求を達成するように変速比を算出する。例えば、内燃機関を駆動力源とする車両においては、上記の要求駆動力Ｆｔと車速とに基づいて、内燃機関が出力するべき目標出力が求められ、その目標出力を最適燃費で出力できる回転数が求められる。なお、その最適燃費回転数はマップを利用して求めることができる。そして、その時点の車速は車速センサ（図示せず）によって求めることができるので、車速もしくはこれに相当する出力回転数で最適燃費回転数を割り算することにより、目標変速比（すなわちギヤ段）が求められる。

こうして求められた変速比を達成するための変速機制御部５が設けられている。この変速機制御部５は、変速機を制御するための油圧制御装置（それぞれ図示せず）に指令信号を出力して変速機の動作状態を変更することにより、目標変速比を達成するように構成されている。

一方、前述した要求駆動力Ｆｔに基づいて駆動力源が出力するべきトルクを決定する手段すなわち要求エンジントルク決定手段６が設けられている。前述したように要求駆動力Ｆｔとその時点の車速とに基づいて目標出力が求められ、その目標出力と目標変速比での駆動力源の回転数とに基づいて目標トルクを求めることができる。要求エンジントルク決定手段は、このようにして目標トルクを求めるように構成されている。そして、その目標トルクを達成するように駆動力源を制御するエンジン制御部７が設けられている。ガソリンエンジンではスロットル開度に応じて出力トルクが変化し、またディーゼルエンジンでは燃料噴射量に応じて出力トルクが変化し、さらにモータは電流値に応じて出力トルクが変化するので、エンジン制御部７は駆動力源に応じてその出力トルクを制御するように構成されている。

図１の（ａ）にはこの発明で使用する要求駆動力算出マップの一例を示しており、アクセル開度Ａｃｃに対応する要求駆動力Ｆｔを定めた特性線３は、増速用特性線３Ａと減速用特性線３Ｄとから構成され、それぞれの間にいわゆる鈍感となるようにヒステリシスが設定されている。すなわち、増速用特性線３Ａは、低アクセル開度側で勾配の緩やかな緩速域３Ａｓと高アクセル開度側で勾配が急な急速域３Ａｒとから構成されている。また、減速用特性線３Ｄは、高アクセル開度側で勾配の緩やかな緩速域３Ｄｓと低アクセル開度側で勾配が急な急速域３Ｄｒとから構成されている。図１の（ａ）に実線で示す閉じた曲線は、増速時と減速時との限界を示しており、要求駆動力Ｆｔはその閉じた曲線（すなわちヒステリシスループ）の中の値として求められる。すなわち、アクセル開度Ａｃｃがゆっくり増大した場合には、図１の（ａ）に実線で示す増速用特性線３Ａに沿って要求駆動力Ｆｔが算出され、また大きいアクセル開度からゆっくりアクセル開度Ａｃｃが減少する場合には、図１の（ａ）に実線で示す減速用特性線３Ｄに沿って要求駆動力Ｆｔが算出される。これに対して、増速用特性線３Ａの急速域３Ａｒの途中の状態からゆっくりアクセル開度Ａｃｃが減少する場合、あるいは減速用特性線３Ｄの急速域３Ｄｒの途中の状態からゆっくりアクセル開度Ａｃｃが増大する場合には、図１の（ａ）に破線で示す中間特性線３Ｍに即して要求駆動力Ｆｔが算出される。この中間特性線３Ｍは、いずれかの緩速域３Ａｓ，３Ｄｓとほぼ平行な線である。

そして、この発明に係る制御装置は、上述したいずれかの特性線３Ａ，３Ｄに沿って、もしくはそれとほぼ平行な線に沿って要求駆動力Ｆｔが算出されるだけでなく、駆動力要求操作量の変化率（上記の例ではアクセル開度Ａｃｃの変化率）に応じて要求駆動力Ｆｔの変化勾配を緩急に変化させるように構成されている。すなわち、駆動力要求操作量の一例であるアクセル開度Ａｃｃの変化率に応じた係数Ｋ（ｄＡｃｃ）が算出される。この係数Ｋ（Ａｃｃ）は、要求駆動力Ｆｔを求めるための特性線の勾配を決める係数であり、一例として図１の（ｂ）に示すようにアクセル開度Ａｃｃの変化率（変化速度）ｄＡｃｃの絶対値が大きいほど、大きい値となるように設定されている。こうして求められた係数ｋＫ（ｄＡｃｃ）が、前述した中間特性線３Ｍの勾配Ｋh0に加算されて、アクセル開度Ａｃｃの変化率に応じた特性線３Ｍｒの勾配Ｋh（＝Ｋho＋Ｋ（ｄＡｃｃ））が算出される。なお、このようにしてアクセル開度Ａｃｃの変化率に応じた特性線３Ｍｒを設定する制御は、アクセル開度Ａｃｃの変化率が予め定めた閾値を超えた場合に限ることとしてもよい。

したがって、この発明に係る制御装置によれば、アクセル開度Ａｃｃが増大させられた場合とアクセル開度Ａｃｃが減少させられた場合とでは、ヒステリシスが設定された互いに異なる特性線に即して要求駆動力Ｆｔが求められるので、アクセル開度Ａｃｃの僅かな変化に伴って駆動力が敏感に変化したり、駆動力制御にハンチングが生じたりすることを防止もしくは抑制することができる。これは、ヒステリシスを設定していることにより生じる作用であり、アクセル操作に対する駆動力制御の不感帯を設けたものではないので、アクセル操作したにも拘わらず、駆動力が変化しないなどの事態を回避することができる。さらに、低アクセル開度から急速にアクセル開度Ａｃｃが増大した場合、あるいは高アクセル開度から急速にアクセル開度Ａｃｃが減少した場合、そのアクセル開度Ａｃｃの変化に応じて要求駆動力Ｆｔを定める特性線の勾配が大きいから、その変化の量が僅かであっても、アクセル開度Ａｃｃの変化に対応して決定される要求駆動力Ｆｔの変化が大きくなる。すなわち、迅速な要求に対応して駆動力を応答性良く変化させることができ、その結果、応答性のよい駆動力制御が可能な制御装置を得ることができる。

なお、アクセル開度Ａｃｃは車両における各種の制御に利用されているから、要求駆動力Ｆｔを求めるためには、アクセル開度Ａｃｃを直ちに用いずに、駆動力要求操作量から演算用の仮値を求め、その演算用仮値に基づいて要求駆動力Ｆｔを求めるように構成してもよい。その例を図２に模式的に示してあり、駆動力要求操作量の一例であるアクセル開度Ａｃｃに基づいて、演算用仮値である疑似アクセル開度Ａｃｃｓを算出する疑似アクセル開度算出部１Ａが設けられている。この疑似アクセル開度算出部１Ａは、アクセル開度Ａｃｃに応じた疑似アクセル開度Ａｃｃｓを求めるマップを備えており、そのマップは、アクセル開度Ａｃｃが増大する場合の疑似アクセル開度Ａｃｃｓを定める特性線とアクセル開度Ａｃｃが減少する場合の疑似アクセル開度Ａｃｃｓを定める特性線を備え、それらの特性線の間にヒステリシスが設定されている。これは、前述した図１の（ａ）に示すマップと同様である。また、アクセル開度Ａｃｃが最大値より小さい値から減少する場合、増大用の特性線と減少用の特性線とを結ぶ所定の勾配の直線で示される中間特性線が設定されている。

こうして算出された疑似アクセル開度Ａｃｃｓを要求駆動力Ｆｔに変換する要求駆動力変換部１Ｂが設けられている。この要求駆動力変換部１Ｂは、疑似アクセル開度Ａｃｃｓと要求駆動力Ｆｔとの関係をマップあるいは関係式などで予め定めておき、入力された疑似アクセル開度Ａｃｃｓに対応する要求駆動力Ｆｔをそのマップもしくは関係式から求めるように構成されている。なお、そのマップあるいは関係式は車速毎に設けられており、要求駆動力変換部１Ｂは、疑似アクセル開度Ａｃｃｓと車速とに基づいて要求駆動力Ｆｔを算出するようになっている。したがって、図２に示す疑似アクセル開度算出部１Ａと要求駆動力変換部１Ｂとによって要求駆動力算出部が構成されており、その疑似アクセル開度Ａｃｃｓがこの発明における制御量に相当している。

ところで、前述した図１に示す例では、アクセル開度Ａｃｃの変化率ｄＡｃｃに基づいて係数Ｋ（ｄＡｃｃ）を求め、その係数Ｋ（ｄＡｃｃ）に応じて、要求駆動力Ｆｔもしくは疑似アクセル開度Ａｃｃｓを算出する特性線の勾配を変化させるように構成したが、この発明は、要は、駆動力要求操作量の変化率に応じて、要求駆動力Ｆｔを求めるための制御量を異ならせるように構成されていればよいのであり、図１に示す構成に限られない。すなわち、図３に示すように、限界値を定める閉じた特性線（ヒステリシスループ）の内側にある状態からアクセル開度Ａｃｃが変化した場合に、疑似アクセル開度Ａｃｃｓを求めるマップをアクセル開度Ａｃｃの変化率ｄＡｃｃに応じて用意しておき、これを利用して疑似アクセル開度Ａｃｃｓもしくは要求駆動力Ｆｔなどの制御量を求めることとしてもよい。

図３に示すマップについて説明すると、図３の（ａ）はアクセル開度Ａｃｃの変化率ｄＡｃｃが予め定めた閾値αより小さい場合に使用されるマップを示しており、限界値を示す増大用の特性線３Ａと減少用の特性線３Ｄとに囲われた領域内には、アクセル開度Ａｃｃの変化率ｄＡｃｃに応じた所定の勾配の特性線が設けられている。これに対して図３の（ｂ）に示すマップではアクセル開度Ａｃｃの変化率ｄＡｃｃが前記閾値α以上の場合に使用されるマップであって、限界値を示す増大用の特性線３Ａと減少用の特性線３Ｄとに囲われた領域内に設定されている特性線の勾配が、図３の（ａ）に示すものより大きくなっいる。このようなマップを切り換えて使用するよう構成した場合であっても、前述した具体例と同様に、駆動力要求操作量が僅かであってもその操作が迅速であれば、駆動力を応答性良く変化させることができる。なお、図３の（ａ）に示すマップと図３の（ｂ）に示すマップとを切り換えて使用する場合、駆動力要求操作量の大小に応じて駆動力の応答性の相違がステップ的になる場合があり、これを解消するためには、例えばアクセル開度Ａｃｃの変化率ｄＡｃｃに重み付けを行って、図３の（ａ）に示すマップから得られる値と図３の（ｂ）に示すマップから得られる値との中間の値を取るように構成し、得られる駆動力の変化を緩和して連続的になるようにしてもよい。

（ａ）はこの発明の制御装置で使用される要求駆動力マップの一例を示し、（ｂ）はアクセル開度の変化率と係数との関係を示す図である。 要求駆動力算出部を疑似アクセル開度算出部と要求駆動力変換部とで構成した例を示すブロック図である。 アクセル開度の変化率が閾値より小さい場合に採用される要求駆動力マップと閾値以上の場合に採用される要求駆動力マップとを示す図である。 この発明で対象とする車両における変速機とエンジンとの協調制御を説明するためのブロック図である。

符号の説明

１…要求駆動力算出部 ２…マップ、 ３…特性線、 ３Ａ…増速用特性線、 ３Ｄ…減速用特性線、 ３Ｍ…中間特性線。

Claims (1)

1. 駆動力要求操作量と、該駆動力要求操作量を駆動力に反映させるための制御量との関係が、前記駆動力要求操作量の増大時と減少時とで異なるようにヒステリシスを設定した車両用駆動力制御装置において、
   前記駆動力要求操作量の変化速度が速い場合には、該変化速度が遅い場合に比較して、前記駆動力要求操作量の変化量に対する前記制御量の変化量を大きくする要求駆動力算出手段を備えていることを特徴とする車両用駆動力制御装置。

Images