説明

車両用駆動力制御装置

【課題】車両の走行に影響を与える外乱に対応して、車両の駆動力を制御する車両用駆動力制御装置において、運転者にとってより適切な量の駆動力補正を行うことが可能な車両用駆動力制御装置を提供する。
【解決手段】車両の走行に影響を与える外乱に対応して、車両の駆動力を制御する車両用駆動力制御装置において、運転者の指向を推定又は検出する運転者指向推定検出手段と、前記運転者の指向に基づいて、予め設定されている駆動力特性を変更する制御手段とを備えている。前記運転者の指向が車両の走行性能を重視したものであると判断された場合には、前記運転者の指向が車両の走行性能を重視したものであると判断されない場合に比べて、前記駆動力特性の変更量が大きくされることを特徴としている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、車両用駆動力制御装置に関する。
【背景技術】
【0002】
車両の走行に影響を与える外乱に対応して、車両の駆動力を制御する車両用駆動力制御装置が知られている。
【0003】
特開平9−42002号公報(特許文献1)には、アクセル操作量に対するスロットル開度に関係を所定の制御関数として設定し、該制御関数に基づきアクセル操作時のスロットル開度を制御する電子式スロットルを備えた車両用駆動力制御装置において、車両の現在進行道路の進行方向における所定距離先方の道路の路面状況を検出する路面状況検出手段と、該路面状況検出手段が検出した情報により、前記制御関数を前記路面状況に対応した特性に修正してアクセル操作量に対するスロットル開度を算出するスロットル開度算出手段を備えた技術が開示されている。
【0004】
特開平10−11106号公報(特許文献2)には、運転状態を示す情報の一部を用いて、運転者の特性、運転状況のいづれか、あるいは両方を表す、運転状態指数を算出し、これに基づいて、動力源の特性を変化させる動力源総合制御方式の技術が開示されている。
【0005】
特開2000−27682号公報(特許文献3)には、路面の登り勾配に基づいて、車両の駆動力を制御する以下の技術が開示されている。アクセル操作量を検出する手段と、この検出されたアクセル操作量に応じた平坦路での目標スロットル開度を通常目標スロットル開度として設定する手段と、重量勾配抵抗を検出する手段と、この検出された重量勾配抵抗を100パーセントとしてこれ未満のパーセントの駆動力補正量を前記通常目標スロットル開度での車両駆動力に加算した駆動力を勾配対応目標駆動力としたとき、この勾配対応目標駆動力が発生する目標スロットル開度を勾配対応目標スロットル開度として演算する手段と、この演算された勾配対応目標スロットル開度を実現する手段とを備えるものである。
【0006】
【特許文献1】特開平9−42002号公報
【特許文献2】特開平10−11106号公報
【特許文献3】特開2000−27682号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
車両の走行に影響を与える外乱に対応して、車両の駆動力を制御する車両用駆動力制御装置において、車両の駆動力の制御が行なわれる場合に、どの程度の補償(駆動力補正)を行うかが問題となる。駆動力の補正量が不適切である場合には、運転者に違和感を与える場合がある。
【0008】
本発明の目的は、車両の走行に影響を与える外乱に対応して、車両の駆動力を制御する車両用駆動力制御装置において、運転者にとってより適切な量の駆動力補正を行うことが可能な車両用駆動力制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明の車両用駆動力制御装置は、車両の走行に影響を与える外乱に対応して、車両の駆動力を制御する車両用駆動力制御装置において、運転者の指向を推定又は検出する運転者指向推定検出手段と、前記運転者の指向に基づいて、予め設定されている駆動力特性を変更する制御手段とを備えている。
【0010】
本発明の車両用駆動力制御装置において、前記運転者の指向が車両の走行性能を重視したものであると判断された場合には、前記運転者の指向が車両の走行性能を重視したものであると判断されない場合に比べて、前記駆動力特性の変更量が大きくされることを特徴としている。
【0011】
本発明の車両用駆動力制御装置において、前記駆動力特性の変更は、アクセル開度に対するスロットル開度の特性値と、変速機の変速が行われる際の変速線位置の少なくともいずれか一方を変更することを特徴としている。
【0012】
本発明の車両用駆動力制御装置において、前記外乱は、路面勾配であり、前記路面勾配が登りの勾配であり、かつ、前記運転者の指向が車両の走行性能を重視したものであると判断された場合には、前記路面勾配が登りの勾配であり、かつ、前記運転者の指向が車両の走行性能を重視したものであると判断されない場合に比べて、前記駆動力特性の変更量が大きくされることを特徴としている。
【0013】
本発明の車両用駆動力制御装置において、前記外乱は、路面勾配であり、前記路面勾配が下りの勾配であり、かつ、前記運転者の指向が車両の走行性能を重視したものであると判断された場合には、前記路面勾配が下りの勾配であり、かつ、前記運転者の指向が車両の走行性能を重視したものであると判断されない場合に比べて、前記駆動力特性の変更量が小さくされることを特徴としている。
【発明の効果】
【0014】
本発明の車両用駆動力制御装置によれば、車両の走行に影響を与える外乱に対応して、車両の駆動力を制御する車両用駆動力制御装置において、運転者にとってより適切な量の駆動力補正を行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0015】
以下、本発明の車両用駆動力制御装置の一実施形態につき図面を参照しつつ詳細に説明する。
【0016】
(第1実施形態)
図1から図5を参照して、第1実施形態について説明する。本実施形態は、外乱(例えば道路勾配等)に対応して駆動力を補償する車両用駆動力制御装置であって、運転者の走行指向を推定可能で、その推定値に基づいて、駆動量の補償量を変更するものである。
【0017】
まず、第1実施形態の課題の一例について説明する。例えば、路面勾配に対して駆動力の補償を行う場合に、補償量(駆動力補正量)が適当である場合には、登坂路で車両が軽快に走る感じがするが、過大に補償すると、登坂路でも加速するといった違和感を生じする場合がある。これに対して、本実施形態では、駆動力補正量を運転者の運転指向に基づいて決定する。運転指向がスポーツ走行指向(走行性能を重視した指向)である場合には、駆動力補正量を大きくし、ノーマル走行指向である場合には、駆動力補正量を小さくする(ゼロを含む)。
【0018】
本実施形態の構成としては、以下に詳述するように、路面勾配等の外乱を検出又は推定する手段と、アクセルペダル開度センサと電子式スロットル弁、有段変速機、無段変速機、HV、MMT(自動変速モード付きマニュアルトランスミッション)等の自動変速機など車両の駆動力特性を変更可能な手段と、車両の横Gを検出又は推定する手段とが前提となる。
【0019】
図2において、符号10は自動変速機、40はエンジンである。自動変速機10は、電磁弁121a、121b、121cへの通電/非通電により油圧が制御されて6段変速が可能である。図2では、3つの電磁弁121a、121b、121cが図示されるが、電磁弁の数は3に限定されない。電磁弁121a、121b、121cは、制御回路130からの信号によって駆動される。
【0020】
アクセルペダル開度センサ114は、アクセルペダル112の開度を検出する。エンジン回転数センサ116は、エンジン40の回転数を検出する。車速センサ122は、車速に比例する自動変速機10の出力軸120cの回転数を検出する。シフトポジションセンサ123は、シフトポジションを検出する。パターンセレクトスイッチ117は、変速パターンを指示する際に使用される。加速度センサ90は、車両の減速度(減速加速度)を検出する。横Gセンサ101は、車両の横Gを検出する。
【0021】
ナビゲーションシステム装置95は、自車両を所定の目的地に誘導することを基本的な機能としており、演算処理装置と、車両の走行に必要な情報(地図、直線路、カーブ、登降坂、高速道路など)が記憶された情報記憶媒体と、自立航法により自車両の現在位置や道路状況を検出し、地磁気センサやジャイロコンパス、ステアリングセンサを含む第1情報検出装置と、電波航法により自車両の現在位置、道路状況などを検出するためのもので、GPSアンテナやGPS受信機などを含む第2情報検出装置等を備えている。
【0022】
道路勾配計測・推定部118は、CPU131の一部として設けられることができる。道路勾配計測・推定部118は、加速度センサ90により検出された加速度に基づいて、道路勾配を計測又は推定するものであることができる。また、道路勾配計測・推定部118は、平坦路での加速度を予めROM133に記憶させておき、実際に加速度センサ90により検出した加速度と比較して道路勾配を求めるものであることができる。
【0023】
外乱検出・推定部115は、車両の走行に影響を与える外乱を検出又は推定する。アクセル開度、車速がそれぞれある値であり、かつ走行路面が平坦路で、乗員数が定員である等の条件にあるときに予想される目標車速(車速の理論値)又は目標加速度(加速度の目標値)を規範車速又は規範加速度とする。車両が実際には、その規範車速又は規範加速度で走行しないときに、その規範車速又は規範加速度では走行しないことに対して影響を与える全ての要素が外乱に含まれることができる。例えば、外乱には、路面勾配や、コーナリング抵抗や、車重や、走行する場所の標高、路面の粗さ(路面抵抗)、エンジン性能のばらつき、トランスミッションのひきずりのばらつきなどの車両の駆動力に影響を与える全ての外乱が含まれることができる。
【0024】
外乱検出・推定部115は、例えば、アクセル開度、車速、乗車人数が定員でかつ走行路面が平坦路であるとの条件等から算出される理論値である基本駆動力と、実際の車両の駆動力の差を外乱であると検出又は推定することができる。また、外乱は、エンジントルクから決まる平坦路を走行したときに得られる加速度(基本駆動力/車重)と実加速度の差に基づいて求められることができる。
【0025】
制御回路130は、アクセルペダル開度センサ114、エンジン回転数センサ116、車速センサ122、シフトポジションセンサ123、加速度センサ90の各検出結果を示す信号を入力し、また、パターンセレクトスイッチ117のスイッチング状態を示す信号を入力し、また、横Gセンサ101による検出結果を示す信号を入力する。
【0026】
制御回路130は、周知のマイクロコンピュータによって構成され、CPU131、RAM132、ROM133、入力ポート134、出力ポート135、及びコモンバス136を備えている。入力ポート134には、上述の各センサ114、116、122、123、90からの信号、上述のスイッチ117からの信号、横Gセンサ101からの信号、ナビゲーションシステム装置95からの信号が入力される。出力ポート135には、電磁弁駆動部138a、138b、138cが接続されている。
【0027】
ROM133には、予め図1のフローチャートに示す動作(制御ステップ)が格納されているとともに、自動変速機10のギヤ段を変速するための変速マップ及び変速制御の動作(図示せず)が格納されている。制御回路130は、入力した各種制御条件に基づいて、自動変速機10の変速を行う。
【0028】
図1及び図2を参照して、本実施形態の動作を説明する。以下の動作は、主として、制御回路130により行われる。
【0029】
[ステップS10]
ステップS10では、ころがり抵抗μr及び空気抵抗μAに基づいて、下記数式(1)により、平坦路でのロードロードFfを計算する。
【数1】

【0030】
上記数式(1)において、車速Vは、実際に検出された値を用いる。車重Wも検出できれば、その検出された値を用い、検出できなければ、代表値を用いる(通常、車重Wの変化による影響は小さい)。
【0031】
[ステップS20]
次に、ステップS20では、まず、下記数式(2)により、平坦路ロードロードと釣り合うタービントルクTtを計算する。
【数2】

【0032】
ステップS20では、次に、上記タービントルクTtに対応するエンジントルクTeを求める。ロックアップクラッチ(L/C)がオンであれば、Te=Ttとなる。一方、トルクコンバータで結合された状態であれば、タービン出力特性により、エンジントルクTeを求める(その求め方は、一般事項であるため説明を省略する)。ステップS20では、次に、エンジントルクTeからスロットル開度Tafを求める。
【0033】
[ステップS30]
次に、ステップS30では、現在のロードロードを計算する。基準加速度と実加速度の差から道路勾配αが求められる。その道路勾配αを用いて、下記数式(3)により、現在のロードロードFfを求める。
【数3】

【0034】
[ステップS40]
次に、ステップS40では、現在のロードロードと釣り合うスロットル開度Tarを上記ステップS20でスロットル開度Tafを求めた方法と同様の方法により、求める。
【0035】
[ステップS50]
次に、ステップS50では、駆動力補正係数Kを求める。まず、ニューラルネットワーク(図示せず)で推定した運転指向推定値(図3のNN値出力値)を読み込む。この運転指向推定値は、0〜1の値をとる(スポーツ走行指向が高いほど1に近い値)。図3に示すように、駆動力補正係数Kの値は、この運転指向推定値に対応した値となっている。
【0036】
[ステップS60]
次に、ステップS60では、上記スロットル開度TafとTarの差をスロットル開度補正値ΔTaとして求める。
【0037】
[ステップS70]
次に、ステップS70では、現状のスロットル開度Ta’に対し、スロットル開度補正値ΔTaに駆動力補正係数Kを乗じたものを加えたものを、最終スロットル開度Ta’’として出力する。
【0038】
ここで、本実施形態の前提について説明する。
【0039】
基準加速度(αt):その車速・アクセル開度で平坦路で得られる加速度αtは、下記数式(4)により求められる。
【数4】

但し、Fは駆動力であり、Ffは平坦路を走行した場合の走行抵抗である。
【0040】
実加速度(αr):その車速・アクセル開度で実際に得られる加速度αrは、下記数式(5)により求められる。
【数5】

但し、Frは、現在の路面勾配を走行した場合の走行抵抗である。
【0041】
基準加速度(αt)と実加速度(αr)の差(Δα):道路勾配相当の加速度Δαは、下記数式(6)により求められる。
【数6】

【0042】
電子スロットル開度指令値(Ta'')は、下記数式(7)により求められる。
【数7】

【0043】
電子スロットル開度指令値(Ta'')は、道路勾配があるときに、平坦路と同じように加速度を得るために必要とされるものである。電子スロットル開度指令値(Ta'')は、上記数式(7)に示すように、その開度で平坦路で釣り合う電子スロットル開度(Taf)と実際に釣り合う電子スロットル開度(Tar)の差分(ΔTa)に駆動力補正係数Kを乗じたものを、現在の電子スロットル開度(Ta’)に上乗せしたものとなる。ここで、駆動力補正係数Kは、運転指向推定値によって変わる。
【0044】
図4を参照して、本実施形態の前提の動作について説明する。
【0045】
図4において、符号401は、現状のアクセルペダル開度を示している。符号402は、平坦路のロードロードと釣り合うスロットル開度Taf(Ff)を示している。ロードロードと釣り合うときには、車両は定常走行となり、車両の加速度はゼロとなる。符号403は、現状のアクセルペダル開度−電子スロットル開度特性(現状特性)を示している。現状特性403である場合には、現状のアクセルペダル開度が符号401であるとき、現状のスロットル開度は、符号Ta’で示す値となる。
【0046】
符号405は、平坦路において車両が定常走行するスロットル開度402と、現状のスロットル開度Ta’との差を示しており、その差405の分だけ、車両が加速する。その差分405は、基準加速度相当スロットル開度である。ここでは、基準加速度αtが正の値であるケースを示している。
【0047】
一方、符号406は、現在の路面勾配との関係で、現在の路面勾配のロードロードと釣り合うスロットル開度Tar(Fr)を示している。現状のアクセルペダル開度401で現在の路面勾配を走行しているときに、現状特性403である場合には、実加速度相当スロットル開度409の分だけ車両が減速してしまう。そこで、本実施形態では、以下に述べるように、現状のアクセルペダル開度401で平坦路を走行して現状特性403の下、車両が加速する場合には、路面勾配が変わった場合にも同様に車両が加速するように、制御する。
【0048】
符号ΔTaは、平坦路のロードロードと釣り合うスロットル開度Taf(Ff)402と、現在の路面勾配との関係でロードロードと釣り合うスロットル開度Tar(Fr)406の変化量を示している。本実施形態では、現在のアクセルペダル開度401のときの現状特性403に基づくスロットル開度Ta’に比べて、上記K*ΔTaで示す値だけスロットル開度が上昇した値Ta''となるように、アクセルペダル開度−電子スロットル開度特性を、現状特性403から、路面勾配を考慮した後の特性(路面勾配考慮後特性)407に変更する。これにより、駆動力補正係数Kが1であるときに、現在の路面勾配において、現状のアクセルペダル開度401であるときに、現在の路面勾配のロードロードと釣り合うスロットル開度Tar(Fr)406と、符号Ta''で示すスロットル開度の差の分だけ、車両が加速する。これにより、路面勾配が変わっても平坦路を走行しているときと同じ加速度を得ることができる。
【0049】
本実施形態では、上記構成を採用することにより、現状のアクセルペダル開度401で平坦路を走行して現状特性403の下、車両が加速する場合には、路面勾配が変わった場合にも同様に車両が加速することを実現することができる。
【0050】
駆動力補正係数Kは、運転指向推定値によって変わる。運転指向がスポーツ走行指向である場合には、それ以外の場合(ノーマル走行指向である場合を含む)に比べて、大きくすることができる。例えば、運転指向がスポーツ走行指向である場合には、駆動力補正係数Kが1とされ、ノーマル走行指向である場合には、0よりも大きく1よりも小さな値に設定されることができる。
【0051】
上記において、駆動力補正係数Kが1であるときに、道路勾配分を全て駆動力補償する。駆動力補正係数K=0であるときには、駆動力補償量がゼロである。駆動力補正係数Kは0より大きく1よりも小さな値である場合には、道路勾配分を全て駆動力補償するのではなく、ゲインを落として駆動力補償を行う。
【0052】
なお、上記において、運転指向は、ニューラルネットワークによって推定されたが、その構成に代えて、運転者自らによって操作され、運転者の選択した運転指向モードに切り替えるためのパターンセレクトスイッチの選択(切替)状態(パワーパターンかノーマルパターンか)に基づいて、運転指向が検出されることができる。
【0053】
また、上記において、駆動力の補正は、電子スロットル開度の制御により行ったが、これに代えて、または、これと共に、変速機の変速を行う変速線の位置の変更や、MG(モータジェネレータ)による力行特性の変更により駆動力を追加することができる。
【0054】
(第1実施形態の変形例)
また、上記実施形態においては、外乱のうち路面勾配に対して駆動力補償が行われる場合について説明した。これに対して、本変形例では、駆動力補償が行われる外乱は、路面勾配に限定されない。上述した外乱検出・推定部115により検出される外乱の全てが本実施形態の適用対象とされる。例えば、外乱には、コーナリング抵抗や、車重や、走行する場所の標高、路面の粗さ(路面抵抗)、エンジン性能のばらつき、トランスミッションのひきずりのばらつきなどが含まれ、このような外乱に対する駆動力補償の量は、運転指向によって異なるように設定される。
【0055】
(第2実施形態)
次に、第2実施形態について説明する。
第2実施形態において、上記第1実施形態と共通する部分についての説明は省略する。
【0056】
第2実施形態では、パターンセレクトスイッチにおいて運転者によって選択されているパターン(又はニューラルネットワークによって推定された運転指向)と、道路勾配と、駆動力補正係数Kの設定例について、図5を参照して説明する。
【0057】
パターンセレクトスイッチにおいてパワー(P)パターンが選択されている場合(又はスポーツ走行指向であると推定された場合)には、駆動力補正係数Kは、以下のように設定される。
【0058】
(1)走行路面が登坂路である場合には、道路勾配分を全て駆動力補償する(駆動力補正係数K=1とする)。
(2)走行路面が降坂路である場合には、駆動力補償を行わない(駆動力補正係数K=0とする)。降坂路で駆動力補償をするということは、スロットル開度を減少させて、車両を走らなくする方向であるため、駆動力補償を行わない。
【0059】
一方、パターンセレクトスイッチにおいてノーマル(N)パターンが選択されている場合(又はノーマル走行指向が推定された場合)には、駆動力補正係数Kは、以下のように設定される。
【0060】
(3)走行路面が登坂路である場合には、道路勾配分を全て駆動力補償するのではなく、ゲインを落として駆動力補償を行い、走りの自然さを確保する(駆動力補正係数Kは0より大きく1よりも小さな値、例えば0.5とする)。
(4)走行路面が降坂路である場合には、ある程度の駆動力補償を行い、走り易さの向上を図る(駆動力補正係数Kは0より大きく1よりも小さな値、例えば0.5とする)。ある程度の駆動力補償を行うことにより、車両が走り過ぎないようにする。
【0061】
第2実施形態では、走行路面が登坂路であって、運転者の指向が走行性能を相対的に重視したものであるときには、運転者の指向が走行指向を相対的に重視しないときに比べて、駆動力の補正量を大きくし、走行路面が降坂路であって、運転者の指向が走行性能を相対的に重視したものであるときには、運転者の指向が走行指向を相対的に重視しないときに比べて、駆動力の補正量を小さくする。
【図面の簡単な説明】
【0062】
【図1】本発明の車両用駆動力制御装置の第1実施形態の動作を示すフローチャートである。
【図2】本発明の車両用駆動力制御装置の第1実施形態の概略構成図である。
【図3】本発明の車両用駆動力制御装置の第1実施形態の運転指向を示すNN出力値と駆動力補正係数Kの関係例を示す図である。
【図4】本発明の車両用駆動力制御装置の第1実施形態のアクセルペダル開度とスロットル開度の関係を示す図である。
【図5】本発明の車両用駆動力制御装置の第2実施形態のセレクトスイッチで切り替えられる運転パターンモードと、道路勾配との関係を示す図である。
【符号の説明】
【0063】
10 自動変速機
40 エンジン
90 加速度センサ
95 ナビゲーションシステム装置
114 アクセルペダル開度センサ
115 外乱検出・推定部
116 エンジン回転数センサ
118 道路勾配計測・推定部
122 車速センサ
123 シフトポジションセンサ
130 制御回路
131 CPU
133 ROM

【特許請求の範囲】
【請求項1】
車両の走行に影響を与える外乱に対応して、車両の駆動力を制御する車両用駆動力制御装置において、
運転者の指向を推定又は検出する運転者指向推定検出手段と、
前記運転者の指向に基づいて、予め設定されている駆動力特性を変更する制御手段と
を備えたことを特徴とする車両用駆動力制御装置。
【請求項2】
請求項1記載の車両用駆動力制御装置において、
前記運転者の指向が車両の走行性能を重視したものであると判断された場合には、前記運転者の指向が車両の走行性能を重視したものであると判断されない場合に比べて、前記駆動力特性の変更量が大きくされる
ことを特徴とする車両用駆動力制御装置。
【請求項3】
請求項1または2に記載の車両用駆動力制御装置において、
前記駆動力特性の変更は、アクセル開度に対するスロットル開度の特性値と、変速機の変速が行われる際の変速線位置の少なくともいずれか一方を変更する
ことを特徴とする車両用駆動力制御装置。
【請求項4】
請求項1から3のいずれか1項に記載の車両用駆動力制御装置において、
前記外乱は、路面勾配であり、
前記路面勾配が登りの勾配であり、かつ、前記運転者の指向が車両の走行性能を重視したものであると判断された場合には、前記路面勾配が登りの勾配であり、かつ、前記運転者の指向が車両の走行性能を重視したものであると判断されない場合に比べて、前記駆動力特性の変更量が大きくされる
ことを特徴とする車両用駆動力制御装置。
【請求項5】
請求項1から3のいずれか1項に記載の車両用駆動力制御装置において、
前記外乱は、路面勾配であり、
前記路面勾配が下りの勾配であり、かつ、前記運転者の指向が車両の走行性能を重視したものであると判断された場合には、前記路面勾配が下りの勾配であり、かつ、前記運転者の指向が車両の走行性能を重視したものであると判断されない場合に比べて、前記駆動力特性の変更量が小さくされる
ことを特徴とする車両用駆動力制御装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【公開番号】特開2008−138570(P2008−138570A)
【公開日】平成20年6月19日(2008.6.19)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−324717(P2006−324717)
【出願日】平成18年11月30日(2006.11.30)
【出願人】(000003207)トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Fターム(参考)】