(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の駆動力指令値または駆動トルク指令値を決定する指令値決定手段と、
駆動力指令値または駆動トルク指令値を達成するためのエンジントルク指令値と変速比指令値を演算する指令値演算手段と、
エンジントルクがエンジントルク指令値に一致するようにエンジンを制御するエンジン制御手段と、
変速比が変速比指令値に一致するように無段変速機を制御する無段変速機制御手段とを備えた無段変速機を装備した車両の駆動力制御装置であって、
駆動力指令値または駆動トルク指令値が負の場合に、エンジンの状態を、スロットルバルブ全閉で且つ燃料カット禁止状態（以下、状態１と呼ぶ）、スロットルバルブ全閉で且つ燃料カット状態（以下、状態２と呼ぶ）、およびスロットルバルブ開で且つ燃料カット状態（以下、状態３と呼ぶ）の内のいずれかの状態に設定するエンジン状態設定手段を備えることを特徴とする無段変速機を装備した車両の駆動力制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の無段変速機を装備した車両の駆動力制御装置において、
前記エンジン状態設定手段は、前記状態３においてスロットルバルブ開度を調節して前記状態１と前記状態２との間を補完することを特徴とする無段変速機を装備した車両の駆動力制御装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の無段変速機を装備した車両の駆動力制御装置において、
前記エンジン状態設定手段は、前記状態１から前記状態３を経由して前記状態２へ切り換え、前記状態２から前記状態３を経由して前記状態１へ切り換えることを特徴とする無段変速機を装備した車両の駆動力制御装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかの項に記載の無段変速機を装備した車両の駆動力制御装置において、
前記エンジン状態設定手段は、駆動力指令値または駆動トルク指令値に基づいてエンジンの出力指令値および出力変化率を演算し、エンジン出力指令値、出力変化率、エンジンの現在の設定状態およびスロットルバルブ開度に基づいてエンジンの状態を設定することを特徴とする無段変速機を装備した車両の駆動力制御装置。
【請求項５】
請求項４に記載の無段変速機を装備した車両の駆動力制御装置において、
前記エンジン状態設定手段は、エンジン出力指令値を維持しながらエンジンの状態を切り換えることを特徴とする無段変速機を装備した車両の駆動力制御装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかの項に記載の無段変速機を装備した車両の駆動力制御装置において、
前記指令値演算手段は、エンジンの設定状態において、駆動力指令値または駆動トルク指令値に基づいてエンジンの運転点を決定し、そのエンジン運転点に基づいて変速比指令値を演算することを特徴とする無段変速機を装備した車両の駆動力制御装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかの項に記載の無段変速機を装備した車両の駆動力制御装置において、
前記指令値決定手段は、車速を車速指令値に一致させるための駆動力指令値または駆動トルク指令値を決定することを特徴とする無段変速機を装備した車両の駆動力制御装置。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれかの項に記載の無段変速機を装備した車両の駆動力制御装置において、
前記指令値決定手段は、乗員のアクセルペダル踏み込み量に基づいて駆動力指令値または駆動トルク指令値を決定することを特徴とする無段変速機を装備した車両の駆動力制御装置。
【請求項９】
請求項１〜６のいずれかの項に記載の無段変速機を装備した車両の駆動力制御装置において、
前記指令値決定手段は、前車との車間距離を車間距離指令値に一致させるための駆動力指令値または駆動トルク指令値を決定することを特徴とする無段変速機を装備した車両の駆動力制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は無段変速機を装備した車両の駆動力制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
無段変速機を装備した車両において、車速偏差が所定値よりも小さい場合はスロットルバルブ開度のみを制御し、車速偏差が所定値よりも大きい場合は変速比のみを制御するようにした車速制御装置が知られている（例えば、特開昭６１−２３２９２７号公報参照）。この装置では、スロットルバルブ開度と変速比の２入力を同時に制御することはない。
【０００３】
また、無段変速機を装備した車両において、車速指令値を維持するために必要な駆動力を実現するエンジントルクと変速比の組合せの中から、最適燃費を実現できる組合せを算出してスロットルバルブ開度と変速比を制御するようにした制御アルゴリズムが開示されている（例えば、自動車技術学会紙VOL.48,No.10,1994参照）。この制御アルゴリズムでは、スロットルバルブ開度と変速比の２入力を同時に制御することによって車速指令値を達成している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した前者の車速制御装置では、下り坂での一定車速制御時や減速制御時に、エンジンの燃料カット・リカバーハンチングが発生し、車速が変動する可能性がある。これは、実車速を車速指令値に一致させるための負のエンジントルクが、エンジン燃料カット・リカバーの切り換えが起きるエンジン運転点と重なるために発生する。
【０００５】
この燃料カット・リカバーの切り換えにともなって発生する車速ハンチングについて、図１０と図１１により説明する。
図１０は、エンジン回転速度に対するエンジントルク特性を示す図である。
駆動力指令値が正の場合には第１象限のエンジン特性データを用い、エンジンの出力指令値に対応する等出力線と最適燃費運転線との交点からエンジンの運転点を決定する。一方、駆動力指令値が負の場合には第４象限のエンジン特性データを用い、エンジンの出力指令値に対応する等出力線と、スロットルバルブ全閉で且つ燃料カット禁止状態（状態１）のエンジントルク線（図中に実線で示す）、またはスロットルバルブ全閉で且つ燃料カット状態（状態２）のエンジントルク線（図中に破線で示す）との交点からエンジンの運転点を決定する。
【０００６】
今、状態１（スロットルバルブ全閉で且つ燃料カット禁止状態）のエンジントルク線上のＡ点においてエンジンを運転している時に、燃料カット・リカバーの切り換えにともなって、エンジンの運転点を状態２（スロットルバルブ全閉で且つ燃料カット状態）のエンジントルク線上のＢ点へ切り換えるものとする。この運転点の切り換えにともなって、負のエンジントルク指令値が増加されるとともにエンジン回転速度指令値が低減され、無段変速機の変速比指令値が低減される。燃料カット禁止状態（状態１）から燃料カット状態（状態２）へ切り替わった時に、実際のエンジントルクは図１１に示すように指令値に素早く応答し、減少する。ところが、無段変速機の変速比制御における応答性はエンジンのトルク制御における応答性よりも遅いため、変速比指令値に対して実際の変速比は緩やかに減少し、そのため実際のエンジン回転速度も緩やかに減少する。この結果、エンジンの運転点はＡ点から等出力線に沿ってＢ点へ移動せず、Ａ点からいったんＢ’点へ移動した後にＢ点へ達することになる。したがって、状態１（燃料カット禁止状態）から状態２（燃料カット状態）へ切り換えた直後に、急激に負のエンジントルクが増加することになり、大きな負の駆動トルクが発生して車両を急に減速する。そうすると、図１１に示すように車速指令値が一定でも実車速が急に減少する。実車速が指令値を大きく下回ると、車速制御により負の駆動トルク指令値、つまり負のエンジントルク指令値が低減され、エンジンが燃料カット状態２から燃料カット禁止状態１へ切り換えられる。これにより、負の駆動トルクが減少して車速が増加し、実車速が指令値を越えてしまう。以下、この繰り返しになり、車速が周期的に変動してハンチングが発生する。
【０００７】
また、上述した後者の車速制御装置では、エンジンの等燃費線と等出力線の接点をトレースした最適燃費運転線に沿うように、駆動力指令値に基づいてエンジントルク指令値と変速比指令値とを演算するものであるが、負の駆動力指令値に対しては適用できない。
【０００８】
本発明の目的は、負の駆動力または駆動トルクを広範囲に安定に制御することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
一実施の形態の構成を示す図１に対応づけて本発明を説明すると、
（１）  請求項１の発明は、車両の駆動力指令値または駆動トルク指令値を決定する指令値決定手段１３と、駆動力指令値または駆動トルク指令値を達成するためのエンジントルク指令値と変速比指令値を演算する指令値演算手段１３と、エンジントルクがエンジントルク指令値に一致するようにエンジンを制御するエンジン制御手段１４と、変速比が変速比指令値に一致するように無段変速機１１を制御する無段変速機制御手段１５とを備えた無段変速機を装備した車両の駆動力制御装置であって、駆動力指令値または駆動トルク指令値が負の場合に、エンジンの状態を、スロットルバルブ全閉で且つ燃料カット禁止状態（状態１）、スロットルバルブ全閉で且つ燃料カット状態（状態２）、およびスロットルバルブ開で且つ燃料カット状態（状態３）の内のいずれかの状態に設定するエンジン状態設定手段１３を備える。
（２）  請求項２の無段変速機を装備した車両の駆動力制御装置は、エンジン状態設定手段１３によって、状態３においてスロットルバルブ開度を調節して状態１と状態２との間を補完するようにしたものである。
（３）  請求項３の無段変速機を装備した車両の駆動力制御装置は、エンジン状態設定手段１３によって、状態１から状態３を経由して状態２へ切り換え、状態２から状態３を経由して状態１へ切り換えるようにしたものである。
（４）  請求項４の無段変速機を装備した車両の駆動力制御装置は、エンジン状態設定手段１３によって、駆動力指令値または駆動トルク指令値に基づいてエンジンの出力指令値および出力変化率を演算し、エンジン出力指令値、出力変化率、エンジンの現在の設定状態およびスロットルバルブ開度に基づいてエンジンの状態を設定するようにしたものである。
（５）  請求項５の無段変速機を装備した車両の駆動力制御装置は、エンジン状態設定手段１３によって、エンジン出力指令値を維持しながらエンジンの状態を切り換えるようにしたものである。
（６）  請求項６の無段変速機を装備した車両の駆動力制御装置は、指令値演算手段１３によって、エンジンの設定状態において、駆動力指令値または駆動トルク指令値に基づいてエンジンの運転点を決定し、そのエンジン運転点に基づいて変速比指令値を演算するようにしたものである。
（７）  請求項７の無段変速機を装備した車両の駆動力制御装置は、指令値決定手段１３によって、車速を車速指令値に一致させるための駆動力指令値または駆動トルク指令値を決定するようにしたものである。
（８）  請求項８の無段変速機を装備した車両の駆動力制御装置は、指令値決定手段１３によって、乗員のアクセルペダル踏み込み量に基づいて駆動力指令値または駆動トルク指令値を決定するようにしたものである。
（９）  請求項９の無段変速機を装備した車両の駆動力制御装置は、指令値決定手段１３によって、前車との車間距離を車間距離指令値に一致させるための駆動力指令値または駆動トルク指令値を決定するようにしたものである。
【００１０】
上述した課題を解決するための手段の項では、説明を分かりやすくするために一実施の形態の図を用いたが、これにより本発明が一実施の形態に限定されるものではない。
【００１１】
【発明の効果】
（１）  請求項１の発明によれば、駆動力指令値または駆動トルク指令値が負の場合に、エンジンの状態を、スロットルバルブ全閉で且つ燃料カット禁止状態（状態１）、スロットルバルブ全閉で且つ燃料カット状態（状態２）、およびスロットルバルブ開で且つ燃料カット状態（状態３）の内のいずれかの状態に設定するようにしたので、負の駆動力または負の駆動トルクを指令値に応じて広範囲に精度良く安定に実現することができ、指令値が変化した時に負の駆動力および負の駆動トルクを、燃料カット・リカバーハンチングやショックを発生させずにスムーズに変化させることができる。
（２）  請求項２の発明によれば、状態３（スロットルバルブ開で且つ燃料カット状態）において、スロットルバルブ開度を調節して状態１と状態２との間を補完するようにしたので、請求項２の上記効果に加え、よりきめ細かに負の駆動力および駆動トルクを制御することができる。
（３）  請求項３の発明によれば、状態１から状態３を経由して状態２へ切り換え、状態２から状態３を経由して状態１へ切り換えるようにしたので、指令値の変化にともなって状態１と状態２とを切り換える時に、負の駆動力および負の駆動トルクを燃料カット・リカバーハンチングやショックを発生させずにスムーズに変化させることができる。
（４）  請求項４の発明によれば、駆動力指令値または駆動トルク指令値に基づいてエンジンの出力指令値および出力変化率を演算し、エンジン出力指令値、出力変化率、エンジンの現在の設定状態およびスロットルバルブ開度に基づいてエンジンの状態を設定するようにしたので、負の駆動力指令値または負の駆動トルク指令値に応じた最適なエンジン状態を設定することができ、負の駆動力および負の駆動トルクを精度よく実現することができる。
（５）  請求項５の発明によれば、エンジン出力指令値を維持しながらエンジンの状態を切り換えるようにしたので、指令値が変化した時に負の駆動力および負の駆動トルクをスムーズに変えることができる。
（６）  請求項７の発明によれば、車速を車速指令値に一致させるための駆動力指令値または駆動トルク指令値を決定するようにしたので、燃料カット・リカバーハンチングを防止しながら負の駆動力指令値または負の駆動トルク指令値に対する自動車速制御の精度と応答性を向上させることができる。
（７）  請求項８の発明によれば、乗員のアクセルペダル踏み込み量に基づいて駆動力指令値または駆動トルク指令値を決定するようにしたので、燃料カット・リカバーハンチングを防止しながら、負の駆動力および負の駆動トルクを広範囲にきめ細かく安定に実現できる。
（８）  請求項９の発明によれば、前車との車間距離を車間距離指令値に一致させるための駆動力指令値または駆動トルク指令値を決定するようにしたので、燃料カット・リカバーハンチングを防止しながら負の駆動力指令値または負の駆動トルク指令値に対する自動車間距離制御の精度と応答性を向上させることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明を、車速制御を行う無段変速機を装備した車両に適用した一実施の形態を説明する。この一実施の形態では、実車速を車速指令値に一致させる車速制御において駆動力指令値および駆動トルク指令値が決定される。
【００１３】
図１は一実施の形態の構成を示す。
セットスイッチ１は、現在の車速を車速指令値に設定して自動車速制御を開始するためのスイッチである。アクセラレートスイッチ２は設定車速を増加するためのスイッチ、コーストスイッチ３は設定車速を低減するためのスイッチである。キャンセルスイッチ４は自動車速制御を解除するためのスイッチ、ブレーキスイッチ５はフットブレーキが操作された時に作動するスイッチである。このブレーキスイッチ５が作動したら、キャンセルスイッチ４が操作された場合と同様に自動車速制御を解除する。
【００１４】
クランク角センサー６はエンジン回転速度（以下、単にエンジン回転数と呼ぶこともあり、その場合は単位時間（例えば毎分）当たりのエンジン回転数である）に応じた周期のパルス列信号を出力し、車速センサー７は車速に応じた周期のパルス列信号を出力する。これらのパルス列信号のパルス間隔または所定時間当たりのパルス数を計測することによって、エンジン回転速度Ｎeと車速Ｖspを検出することができる。また、アクセルセンサー８は乗員の加速意志としてアクセルペダルの踏み込み量Accを検出する。このアクセルペダル踏み込み量Accは、自動車速制御が解除されている時の通常制御に用いられる。プライマリー回転センサー９は、後述するベルト式無段変速機１１のプライマリー・プーリーの回転速度に応じた周期のパルス列信号を出力する。このパルス列信号のパルス間隔または所定時間当たりのパルス数を計測することによって、無段変速機１１のプライマリー・プーリーの回転速度、すなわち無段変速機１１の入力軸回転速度を検出することができる。
【００１５】
希薄燃焼型エンジン１０は、スロットルバルブアクチュエータ１０ａによる吸入空気量制御と、インジェクター１０ｂによる燃料噴射量制御と、点火プラグ１０ｃによる点火時期制御とにより、エンジントルクが指令値に一致するように制御される。この希薄燃焼型エンジン１０では、燃料カット禁止状態と燃料カット許可状態とが切り換えられ、また理想空燃比（ストイキ）状態と希薄燃焼用空燃比状態とが切り換えられる。さらに、低回転用カムと高回転用カムとが切り換えられて吸排気バルブの開閉タイミングが不連続的に変化する。
【００１６】
ベルト式無段変速機１１は、プライマリー・プーリーとセカンダリー・プーリーの半径を油圧制御で変えることによって、変速比が指令値に一致するように制御される。このベルト式無段変速機１１は発進用のロックアップクラッチ付きトルクコンバーター１２を備えている。なお、無段変速機はベルト式に限定されず、例えばトロイダル式の無段変速機を用いてもよい。また、ベルト式無段変速機のベルトは金属ベルトに限定されず、例えば複合乾式ベルトを用いることができる。
【００１７】
車速制御コントローラー１３、エンジントルクコントローラー１４および変速比コントローラー１５はそれぞれ、マイクロコンピュータとその周辺部品や各種アクチュエータの駆動回路などを備え、互いに通信回路を介して通信を行なう。車速制御コントローラー１３は、車速指令値の設定と変更、トルク指令値と変速比指令値の演算などを行なう。トルクコントローラー１４は、エンジン１０のエンジントルク指令値に基づくスロットルバルブ開度制御と、空燃比、吸排気バルブ開閉タイミング、フューエルカット・リカバーなどのエンジン運転状態の切り換え制御を行なう。さらに、変速比コントローラー１５は変速比指令値に基づいて無段変速機１１の変速比を制御する。
【００１８】
図２は車速制御プログラムを示すフローチャートである。このフローチャートにより、一実施の形態の動作を説明する。
車速制御コントローラー１２は、例えば１０msecごとにこの車速制御プログラムを実行する。ステップ１において、車速センサー７からのパルス信号を計測して車速Ｖspを検出する。続くステップ２で、キャンセルスイッチ４またはブレーキスイッチ５がオン状態にあるか、すなわち自動車速制御が解除されたかどうかを確認する。自動車速制御が解除されたらステップ６へ進み、各種制御フラグやパラメーター変数の初期化を行なって自動車速制御を終了する。
【００１９】
自動車速制御が解除されていない場合はステップ３へ進み、セットスイッチ１が操作されたかどうかを確認する。セットスイッチ１がオンしている時はステップ４へ進み、自動車速制御を開始するために現在の実車速Ｖspを車速指令値Ｖsprに設定して記憶する。次に、ステップ５で自動車速制御中を示すフラグ（ASCD作動フラグ）をセットしていったん処理を終了する。
【００２０】
セットスイッチ１がオフしている時はステップ７へ進み、ASCD作動フラグにより自動車速制御中かどうかを確認する。ASCDフラグがセットされていない時はステップ６へ進み、各種制御フラグやパラメーター変数の初期化を行なって自動車速制御を終了する。ASCDフラグがセットされている時はステップ８へ進み、アクセラレートスイッチ２による乗員の加速操作を確認し、アクセラレートスイッチ２がオンしている時は車速指令値Ｖsprに所定値ΔＶを加算する。アクセラレートスイッチ２がオフしたらその時の車速Ｖspを車速指令値Ｖsprとして記憶し、加速制御モード処理を終了する。続くステップ９ではコーストスイッチ３による乗員の減速操作を確認し、コーストスイッチ３がオンしている時は車速指令値Ｖsprから所定値ΔＶを減算する。コーストスイッチ３がオフしたらその時の車速Ｖspを車速指令値Ｖsprとして記憶し、減速モード処理を終了する。
【００２１】
ステップ１０において、車速Ｖspを車速指令値Ｖsprに一致させるための駆動力指令値ｙ１および駆動トルク指令値Ｔorを演算する。
【００２２】
図３は、一実施の形態の車速フィードバック制御を示す制御ブロック図である。この図を参照して駆動力指令値ｙ１および駆動トルク指令値Ｔorの演算方法を説明する。
この演算は、図３に示すように、線形制御手法であるモデルマッチング手法と近似ゼロイング手法による車速フィードバック補償器を用いて行なう。車速フィードバック補償器に組み込まれた制御対象の車両モデル（数式化モデル）は、駆動力指令値ｙ１を操作量とし、車速Ｖspを制御量としてモデル化することによって、相対的に応答性の速いエンジンやトルクコンバータの過渡特性、およびトルクコンバータの非線形定常特性を省略することができる。そして、例えば図４に示すような予め計測されたエンジン非線形定常特性マップを用いて車両の駆動力が駆動力指令値ｙ１に一致するようなスロットルバルブ開度指令値ＴＶＯrを算出し、実際のスロットルバルブ開度ＴＶＯをサーボコントロールすることによって、エンジン非線形定常特性を線形化することができる。したがって、駆動力指令値ｙ１を入力とし、車速Ｖspを出力とする車両モデルは積分特性となり、補償器ではこの車両モデルの伝達特性をパルス伝達関数Ｐ（ｚ-1）とおくことができる。
【００２３】
図３において、ｚは遅延演算子であり、ｚ-n（ｎ＝１，２，・・）を乗ずるとｎサンプリング周期前の値となる。また、Ｃ１（ｚ-1）、Ｃ２（ｚ-1）は近似ゼロイング手法による外乱推定器であり、外乱やモデル化誤差による影響を抑制する。さらに、Ｃ３（ｚ-1）はモデルマッチング手法による補償器であり、図５に示すように、車速指令値Ｖsprを入力とし実車速Ｖspを出力とした場合の制御対象の応答特性を、予め定めた一次遅れとむだ時間要素を持つ規範モデルＨ（ｚ-1）の特性に一致させる。
【００２４】
制御対象の伝達特性は、パワートレインの遅れであるむだ時間を考慮する必要がある。駆動力指令値ｙ１を入力とし実車速Ｖspを出力とする制御対象のパルス伝達関数Ｐ（ｚ-1）は、次式に示す積分要素Ｐ１（ｚ-1）と、むだ時間要素Ｐ２（ｚ-1）（＝ｚ-n）の積で表わすことができる。
【数１】
Ｐ１（ｚ-1）＝Ｔ・ｚ-1／｛Ｍ・（１−ｚ-1）｝，
Ｐ（ｚ-1）＝Ｔ・ｚ-1・ｚ-n／｛Ｍ・（１−ｚ-1）
ここで、Ｔはサンプリング周期（この実施形態では１０msec）、Ｍは平均車重である。
【００２５】
このとき、補償器Ｃ１（ｚ-1）は次式で表わされる。
【数２】
Ｃ１（ｚ-1）＝（１−γ）・ｚ-1／（１−γ・ｚ-1），
γ＝ｅｘｐ（−Ｔ／Ｔb）
すなわち、補償器Ｃ１（ｚ-1）は時定数Ｔbのローパスフィルターである。
【００２６】
さらに、補償器Ｃ２（ｚ-1）はＣ１／Ｐ１として次式で表わされる。
【数３】
Ｃ２（ｚ-1）＝Ｍ・（１−γ）・（１−ｚ-1）／｛Ｔ・（１−γ・ｚ-1）｝
なお、補償器Ｃ２は、車両モデルの逆系にローパスフィルターをかけたものであり、この補償器Ｃ２に実車速Ｖspを入力することによって実車速Ｖspに応じた駆動力、すなわち走行抵抗などの外乱が含まれない実車速Ｖspのみに応じた駆動力を求めることができる。
【００２７】
また、制御対象のむだ時間を無視して規範モデルＨ（ｚ-1）を時定数Ｔaの１次ローパスフィルターとすると、補償器Ｃ３は次のような定数となる。
【数４】
Ｃ３＝Ｋ＝｛１−ｅｘｐ（−Ｔ／Ｔa）｝・Ｍ／Ｔ
【００２８】
次に、モデルマッチング補償器Ｃ３（ｚ-1）に相当する部分の演算を行ない、実車速Ｖspから車速指令値Ｖsprまで加速するための駆動力ｙ４を求める。データｙ(k)は今回のサンプリング時点における駆動力、データｙ(k-1)は１サンプリング周期前の駆動力を表わすものとすると、
【数５】
ｙ４(k)＝Ｋ・｛Ｖspr(k)−Ｖsp(k)｝
【００２９】
また、図３に示す外乱推定器の一部のロバスト補償器Ｃ２（ｚ-1）に相当する部分の演算を行ない、実車速Ｖspに応じた駆動力、すなわち走行抵抗などの外乱が含まれない実車速Ｖspのみに応じた駆動力ｙ３を演算する。
【数６】
ｙ３(k)＝γ・ｙ３(k-1)＋（１−γ）・Ｍ・｛Ｖsp(k)−Ｖsp(k-1)｝／Ｔ
【００３０】
駆動力ｙ４を走行抵抗などの外乱推定値Ｆｒで補正して駆動力指令値ｙ１(k)を求める。上述したように、駆動力ｙ３(k)は実車速Ｖspに応じた駆動力、すなわち走行抵抗などの外乱が含まれない実車速Ｖspのみに応じた駆動力である。一方、補償器Ｃ１はローパスフィルターであるから、駆動力ｙ２(k)はリミッター処理後の駆動力ｙ５をローパスフィルター処理した駆動力である。この駆動力ｙ２(k)にｚ-2を乗じた駆動力ｙ２(k-2)は駆動力ｙ２(k)の２サンプリング周期前の値であり、パワートレインの遅れ（むだ時間）を考慮したパワートレインの現在の実駆動力と見なすことができる。したがって、現在のパワートレインの駆動力ｙ２(k-2)から、走行抵抗などの外乱が含まれない実車速Ｖsp分の駆動力ｙ３(k)を減じれば、走行抵抗などの外乱を推定することができる。そして、駆動力ｙ４(k)を走行抵抗などの外乱推定値Ｆｒで補正し、外乱混入による駆動力不足を補償するための駆動力指令値ｙ１(k)を求める。
【数７】
0003719032.tif 000002
【００３１】
このように、近似ゼロイング手法で構成された外乱推定器は、制御対象モデルの出力と実際の制御対象の出力との差に基づいて走行抵抗などの外乱を正確に推定することができる。
【００３２】
次に、駆動力指令値ｙ１を上下限値以内に制限する。まず、スロットルバルブ全開時および全閉時のエンジントルクをエンジン回転速度ごとに測定したマップデータを用いて、現在のエンジン回転速度Ｎeに対応する最大エンジントルクＴemaxと最小エンジントルクＴeminを表引き演算する。さらに、最大エンジントルクＴemaxと最小エンジントルクＴeminから、次式により最大駆動力Ｆmaxと最小駆動力Ｆminを求める。
【数８】
Ｆmax＝Ｔemax・Ｇmax・Ｇf／Ｒt，
Ｆmin＝Ｔemin・Ｇmax・Ｇf／Ｒt
ここで、Ｇmaxは無段変速機１１の最大変速比、Ｇfはファイナルギア比、Ｒtは車輪の有効半径である。
【００３３】
駆動力指令値ｙ１(k)を最大駆動力Ｆmaxと最小駆動力Ｆmin以内に制限して駆動力ｙ５(k)を求める。
【数９】
ｙ１(k)≧Ｆmaxの場合は、ｙ５(k)＝Ｆmax，
ｙ１(k)≦Ｆminの場合は、ｙ５(k)＝Ｆmin，
Ｆmin＜ｙ１(k)＜Ｆmaxの場合は、ｙ５(k)＝ｙ１(k)
【００３４】
また、外乱推定器の一部であるローパスフィルターとしての補償器Ｃ１（ｚ-1）に相当する部分の演算を行なう。
【数１０】
ｙ２(k)＝γ・ｙ２(k-1)＋（１−γ）・ｙ５(k-1)
【００３５】
最後に、駆動力指令値ｙ１(k)に基づいて車輪の有効半径Ｒｔにより駆動トルク指令値Ｔorを演算する。
【数１１】
Ｔor＝ｙ１・Ｒt
【００３６】
ふたたび図２に戻って車速制御の説明を続ける。
ステップ１１において、駆動力指令値ｙ１または駆動トルク指令値Ｔorの符号を確認し、０または正であればステップ１２へ進み、負であればステップ１３へ進む。ステップ１２では、正の駆動力指令値ｙ１または駆動トルク指令値Ｔorを最少燃費で実現するエンジンの運転点を求める。まず、次式によりエンジンの出力指令値Ｌを算出する。
【数１２】
Ｌ＝Ｔor・Ｖspr／Ｒt  または  Ｌ＝ｙ１・Ｖspr
【００３７】
図６は、エンジン出力およびエンジントルクが正の場合の、エンジンの特性図（等出力線、等燃費線および最適燃費運転線）を示す。
このようなエンジン特性図を用いて、出力指令値Ｌ（正値）を達成しつつ燃料消費量が最少となる運転点、すなわち等出力線と等燃費線との接点を連ねた最適燃費運転線上にある運転点を検索する。実際には、出力値（正値）に対応した目標とするエンジン運転点、すなわち等出力線と最適燃費運転線との交点で決まるエンジン回転速度指令値を予めマップデータとして記憶しておき、出力指令値Ｌ（正値）に対応するエンジン回転速度指令値Ｎerを表引き演算により求める。
【００３８】
一方、駆動力指令値ｙ１または駆動トルク指令値Ｔorが負の場合は、ステップ１３で、負の駆動力指令値ｙ１または駆動トルク指令値Ｔorを、燃料カットの許可および禁止とスロットルバルブ開度により実現するエンジン運転点を求める。まず、次式によりエンジンの出力指令値Ｌおよび出力変化率ΔＬを算出する。
【数１３】
Ｌ＝Ｔor・Ｖspr／Ｒt  または  Ｌ＝ｙ１・Ｖspr，
ΔＬ＝｜Ｌ(k)−Ｌ(k-n)｜
上式において、Ｌ(k-n)はｎサンプリング周期前の出力値を表す。
【００３９】
続くステップ１４において、出力指令値Ｌ、出力変化率ΔＬおよびスロットル開度ＴＶＯに基づいて、エンジン１０の状態を、状態１（スロットルバルブ全閉で且つ燃料カット禁止状態）、状態２（スロットルバルブ全閉で且つ燃料カット状態）および状態３（スロットルバルブ開で且つ燃料カット状態）の内のいずれかの状態に決定する。
【００４０】
図７は、エンジン出力およびエンジントルクが負の場合の、エンジンの特性図（エンジントルク線および等出力線）を示す。図において、状態１はスロットルバルブ全閉で且つ燃料カット禁止状態におけるエンジントルク線を表す。また、状態２はスロットルバルブ全閉で且つ燃料カット状態におけるエンジントルク線を表す。さらに、状態３はスロットルバルブ開で且つ燃料カット状態におけるエンジントルク線を表す。状態３では、スロットルバルブ開度ＴＶＯに応じてエンジントルク線が変化する。
この実施の形態では、状態１と状態２との間に状態３（スロットルバルブ開で且つ燃料カット状態）を新たに設け、エンジンの状態を状態１〜３のいずれかに設定して負の駆動力指令値ｙ１および負の駆動トルク指令値Ｔorを実現する。これにより、負の駆動力および負の駆動トルクを指令値に応じて広範囲に精度良く実現することができる。
【００４１】
また、この実施の形態では、状態１と状態２とを切り換える際にいったん状態３を経由する。これにより、燃料カット状態と燃料カット禁止状態とが切り替わった時に、スロットルバルブ開度を調節することによってエンジントルクが階段状に変化するのを抑制でき、指令値が変化した時に負の駆動力および負の駆動トルクをハンチングやショックを発生させずにスムーズに変化させることができる。
【００４２】
図８を参照して一実施の形態のエンジン状態の決定方法を説明する。
（１）前回の車速制御実行時に状態１で、且つ、出力指令値Ｌ＞Ｌ１の時は状態１を選択してステップ１５へ進む。ここで、Ｌ１は所定値である。
【００４３】
（２）前回が状態１で、且つ、Ｌ２≦Ｌ≦Ｌ１の時は状態３を選択してステップ１７へ進む。ここで、Ｌ２は所定値で、Ｌ１＞Ｌ２とする。
【００４４】
（３）前回が状態１で、且つ、Ｌ≦Ｌ２、且つ、ΔＬ≧ΔＬ１の時は状態２を選択してステップ１６へ進む。ここで、ΔＬ１は出力変化率の所定値である。
【００４５】
（４）前回が状態３で、且つ、ＴＶＯ＞ＴＶＯmaxまたはＬ＞Ｌ１の時は状態１を選択し、ステップ１５へ進む。ここで、ＴＶＯmaxは状態３における最大スロットルバルブ開度である。
【００４６】
（５）前回が状態３で、且つ、ＴＶＯ＜ＴＶＯminまたはＬ＜Ｌ２の時は状態２を選択してステップ１６へ進む。ここで、ＴＶＯminは状態３における最少スロットルバルブ開度である。
【００４７】
（６）前回が状態３で、且つ、ＴＶＯmin＜ＴＶＯ＜ＴＶＯmaxの時は状態３を選択してステップ１７へ進む。
【００４８】
（７）前回が状態２で、且つ、Ｌ＜Ｌ２の時は状態２を選択してステップ１６へ進む。
【００４９】
（８）前回が状態２で、且つ、Ｌ１≧Ｌ≧Ｌ２の時は状態３を選択してステップ１７へ進む。
【００５０】
（９）前回が状態２で、且つ、Ｌ≧Ｌ１、且つ、ΔＬ≧ΔＬ１の時は状態１を選択してステップ１５へ進む。
【００５１】
ステップ１５では、状態１のエンジントルク線と出力指令値Ｌに対応する等出力線との交点からエンジンの運転点を求める。実際には、出力値（負値）に対応した目標とするエンジン運転点、すなわち等出力線と状態１のエンジントルク線との交点で決まるエンジン回転速度指令値を予めマップデータとして記憶しておき、出力指令値Ｌ（負値）に対応するエンジン回転速度指令値Ｎerを表引き演算する。
【００５２】
ステップ１６では、同様に、状態２のエンジントルク線と出力指令値Ｌに対応する等出力線との交点からエンジンの運転点を求める。実際には、出力値（負値）に対応した目標とするエンジン運転点、すなわち等出力線と状態２のエンジントルク線との交点で決まるエンジン回転速度指令値を予めマップデータとして記憶しておき、出力指令値Ｌ（負値）に対応するエンジン回転速度指令値Ｎerを表引き演算する。
【００５３】
ステップ１７では、状態３のスロットルバルブ開度ＴＶＯ毎のエンジントルク線と出力指令値Ｌに対応する等出力線との交点からエンジンの運転点（エンジン回転速度指令値Ｎer）とスロットルバルブ開度指令値ＴＶＯrを求める。その一手法として、予めいずれか一方の指令値を決定し、その時に出力指令値Ｌを実現できる他方の指令値を決定する。
【００５４】
例えばまずスロットルバルブ開度指令値ＴＶＯrを決定し、次にエンジン回転速度指令値Ｎerを決定する場合には、スロットルバルブ開度指令値ＴＶＯrを次の方法で決定する。
（１）前回が状態１で、且つ、Ｌ≦Ｌ１の時はＴＶＯr＝ＴＶＯmaxとする。
（２）前回が状態３で、且つ、切り替わり前が状態１で、且つ、ＴＶＯmin＜ＴＶＯ＜ＴＶＯmaxの時は次式により演算する。
【数１４】
ＴＶＯr(k)＝ＴＶＯr(k-1)−ΔＴＶＯ
（３）前回が状態２で、且つ、Ｌ≧Ｌ２の時はＴＶＯr＝ＴＶＯminとする。
（４）前回が状態３で、且つ、切り替わり前が状態２で、且つ、ＴＶＯmin＜ＴＶＯ＜ＴＶＯmaxの時は次式により演算する。
【数１５】
ＴＶＯr(k)＝ＴＶＯr(k-1)＋ΔＴＶＯ
【００５５】
状態３におけるエンジン回転速度指令値Ｎerとスロットルバルブ開度ＴＶＯrの決定に際しては、状態３の各スロットルバルブ開度毎（ΔＴＶＯ毎）のエンジントルク線と等出力線との交点で決まるエンジン回転速度指令値を予めマップデータとして記憶しておき、出力指令値Ｌとスロットルバルブ開度指令値ＴＶＯrに対応するエンジン回転速度指令値Ｎerを表引き演算する。
【００５６】
ステップ１８では、無段変速機１１が取り得る変速比範囲やエンジン１０などで決まるエンジン回転速度制限をエンジン回転速度指令値Ｎerに施す。続くステップ１９で、変速比指令値Ｇcvtとエンジントルク指令値Ｔerを求める。ファイナル減速比をＧfとし、タイヤの有効半径をＲtとすると、
【数１６】
Ｇcvt＝Ｎer・Ｒt／Ｖsp／Ｇf，
Ｔer＝Ｔor／Ｇcvt／Ｇf
ステップ１４では、エンジントルクコントローラー１３へエンジントルク指令値Ｔerと燃料カット禁止または許可フラグ、およびスロットルバルブ開度指令値ＴＶＯrを送信し、変速機コントローラー１４へ変速比指令値Ｇcvtを送信して処理を終了する。
【００５７】
図９は一実施の形態の駆動力制御結果を示すタイムチャートである。
例えば徐々に勾配が急になる下り坂において一定車速を維持する場合には、負の駆動力指令値が徐々に増加する。そこで、エンジンの状態を状態１からいったん状態３を経由して状態２へ切り換える。状態１から状態３への移行時には、燃料カットを実行することによって発生するエンジントルクの急変（減少）を、スロットルバルブ開度を調節してポンピングロスを下げることにより防止し、無段変速機の遅れを考慮してエンジントルクを緩やかに低減する（図９のａ→ｂ）。
そして、出力が常に等出力線に沿って変化するようにスロットルバルブ開度ＴＶＯとエンジン回転速度Ｎeを調節し、最終的には状態２へ移行する（図９のｂ→ｃ）。
これにより、燃料カット禁止状態から燃料カット状態へ切り換えても駆動力が階段状に急変せず、連続的に滑らかに変化するため、上述した燃料カット・リカバーハンチングを防止することができる。
【００５８】
なお、上述した一実施の形態では本発明を車速制御を行う無段変速機を装備した車両に適用した例を示したが、本発明は車速制御を行う車両に限定されず、車間距離制御などの各種制御により駆動力指令値または駆動トルク指令値を決定する無段変速機を装備した車両や、乗員のアクセルペダル踏み込み量に応じて駆動力指令値または駆動トルク指令値を決定する車両、あるいは乗員のアクセルペダル踏み込み量と各種制御により駆動力指令値または駆動トルク指令値を決定する車両に対しても適用することができる。
【００５９】
車速制御や車間距離制御によらず、乗員のアクセルペダル踏み込み量accに基づいて駆動力指令値ｙ１を決定する場合には、図１２に示すようなアクセルペダル踏み込み量をパラメーターとした車速に対する駆動力のマップを予め設定しておき、そのマップデータからアクセルペダル踏み込み量accと車速Ｖspに対応する駆動力を表引き演算により求め、その駆動力を駆動力指令値ｙ１とする。そして、駆動力指令値ｙ１から駆動トルク指令値Ｔorを算出する。なお、スポーツ走行モードなどの複数の走行モードを有する車両では、走行モードごとにそれぞれ最適なマップデータを設定しておき、走行モードに応じてマップデータを選択して駆動力指令値を表引き演算すればよい。
【００６０】
また、乗員のアクセルペダル踏み込み量に応じて駆動力指令値または駆動トルク指令値を決定する車両では、状態３のエンジン状態を設定せず、状態１または状態２のエンジン状態によって負の駆動力指令値または負の駆動トルク指令値を実現するようにしてもよい。この場合でも、出力指令値に対応する等出力線に沿って状態１と状態２とを切り換えることによって、乗員のアクセルペダル操作でエンジンブレーキ力を調節する場合に、負の駆動力および負の駆動トルクを広範囲に安定に実現することができ、燃料カット・リカバーハンチングを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  一実施の形態の構成を示す図である。
【図２】  一実施の形態の車速制御プログラムを示すフローチャートである。
【図３】  一実施の形態の車速フィードバック制御を示す制御ブロック図である。
【図４】  エンジン回転速度をパラメーターとしたエンジントルクに対するスロットルバルブ開度の特性を示す図である。
【図５】  モデルマッチング補償器の構成を説明する図である。
【図６】  エンジン出力およびエンジントルクが正の場合の、エンジンの特性図（等出力線、等燃費線および最適燃費運転線）を示す図である。
【図７】  エンジン出力およびエンジントルクが負の場合の、エンジンの特性図（エンジントルク線および等出力線）を示す図である。
【図８】  状態３におけるエンジン運転点（エンジン回転速度指令値）とスロットルバルブ開度指令値を決定する方法を説明するための図である。
【図９】  一実施の形態の駆動力制御結果を示すタイムチャートである。
【図１０】  従来の技術の問題点を説明するための図である。
【図１１】  従来の技術の問題点を説明するための図である。
【図１２】  アクセルペダル踏み込み量をパラメーターとした車速に対する駆動力のマップを示す図である。
【符号の説明】
１  セットスイッチ
２  アクセラレートスイッチ
３  コーストスイッチ
４  キャンセルスイッチ
５  ブレーキスイッチ
６  クランク角センサー
７  車速センサー
８  アクセルセンサー
９  プライマリー回転センサー
１０  希薄燃焼型エンジン
１０ａ  スロットルバルブアクチュエーター
１０ｂ  インジェクター
１０ｃ  点火プラグ
１１  ベルト式無段変速機
１２  トルクコンバーター
１３  車速制御コントローラー
１４  エンジントルクコントローラー
１５  変速比コントローラー
【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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【図６】
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【図７】
0003719032.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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