(57)【要約】【課題】  運転者のアクセル踏込み過程における車両加速感を向上させた車両の駆動力制御装置を提供する。【解決手段】  運転者のアクセル踏込み動作が反映されるアクセル開度ｘａを変数とする所定関数１９０に従って車両要求駆動力Ｆｄが算出される。所定関数１９０は、アクセル開度の零点（ｘａ＝０％）および全開点（ｘａ＝１００％）を結ぶ基準直線１７０に対して変曲点１９５を持つように設定される。さらに、所定関数１９０は、変曲点１９５よりもアクセル開度ｘａが大きい領域では基準直線１７０に対して上に凸となる一方で、変曲点１９５よりもアクセル開度ｘａが小さい領域では基準直線１７０に対して下に凸となるように定められる。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
運転者の加速指示操作をアクセルペダルに受ける車両の駆動力制御装置であって、
前記アクセルペダルへの操作量に応じたアクセル開度を検知するアクセル開度検知手段と、
前記アクセル開度に応じて前記車両の要求駆動力を算出する駆動力算出手段と、
前記駆動力算出手段によって算出された駆動力を発生するように前記車両を制御する駆動制御手段とを備え、
前記駆動力算出手段は、前記アクセル開度を横軸とし、前記車両の要求駆動力を縦軸とした平面上で規定される所定関数に従って、前記要求駆動力を算出し、
前記所定関数は、前記所定関数上の前記アクセル開度の零点および全開点の間を結ぶ基準直線に対して変曲点を持ち、かつ、前記変曲点よりも前記アクセル開度が大きい領域では前記所定関数は前記基準直線に対して上に凸となる一方で、前記変曲点よりも前記アクセル開度が小さい領域では前記所定関数は前記基準直線に対して下に凸となるように定められる、車両の駆動力制御装置。
【請求項２】
前記変曲点は、前記アクセル開度が前記全開状態に対して２０％以上の領域に設定される、請求項１記載の車両の駆動力制御装置。
【請求項３】
前記所定関数は、前記アクセル開度を変数とする三次関数の逆関数である、請求項１記載の車両の駆動力制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両の駆動力制御装置に関し、より特定的には、アクセル開度に応じて車両の要求駆動力を算出する車両の駆動力制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車では運転者の加速意思はアクセルペダルの踏込み量に反映される。したがって、電子制御装置を備えた自動車では、アクセルペダルの踏込み量に応じたアクセル開度を検出し、このアクセル開度に応じて車両の要求駆動力を算出する。さらに、算出された要求駆動力が出力されるように、エンジンやモータ等の車両駆動力発生源を制御する必要がある。
【０００３】
したがって、運転者の加速要求に応じて車両を運転するためには、アクセル開度に応じて車両の要求駆動力を的確に算出する構成が必要となる。たとえば、特開２００２−１７１７７８号公報（特許文献１）には、ハイブリッド自動車において、アクセル開度の増大に応じて、上に凸形状の所定関数に従って車両駆動力を発生するモータの目標トルクを設定する構成が開示されている。
【特許文献１】特開２００２−１７１７７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、運転者が車両を加速させようとするときには、期待する加速度に到達するまで車両の応答に合わせてアクセルペダルを踏込んでいく動作が行なわれる。このため、アクセル開度に対する車両への要求駆動力の算出が不適切であると、運転者が期待する加速感を得られず運転快適性を損なう可能性がある。
【０００５】
特に、特許文献１の図３に開示されるようなアクセル開度−車両駆動力（目標トルク）設定特性に従えば、アクセル開度が比較的小さい領域ではアクセル開度の増加に応じて目標トルク（車両駆動力）が増大する一方で、運転者の加速意思が明確に表われるアクセル開度が大きい領域では、アクセル開度の増加に対する目標トルク（車両駆動力）の増加が鈍くなるので、運転者が期待する加速感を得られないことが予想される。
【０００６】
この発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、この発明の目的は、運転者のアクセル踏込み過程における車両加速感を向上させた車両の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】
【０００７】
本発明による車両の駆動力制御装置は、運転者の加速指示操作をアクセルペダルに受ける車両の駆動力制御装置であって、アクセル開度検知手段と、駆動力算出手段と、駆動制御手段とを備える。アクセル開度検知手段は、アクセルペダルへの操作量に応じたアクセル開度を検知する。駆動力算出手段は、アクセル開度に応じて車両の要求駆動力を算出する。駆動制御手段は、駆動力算出手段によって算出された駆動力を発生するように車両を制御する。特に、駆動力算出手段は、アクセル開度を横軸とし、車両の要求駆動力を縦軸とした平面上で規定される所定関数に従って、要求駆動力を算出しする。ここで、所定関数は、所定関数上のアクセル開度の零点および全開点の間を結ぶ基準直線に対して変曲点を持つように定められる。さらに、所定関数は、変曲点よりもアクセル開度が大きい領域では所定関数は基準直線に対して上に凸となる一方で、変曲点よりもアクセル開度が小さい領域では所定関数は基準直線に対して下に凸となるように定められる。
【０００８】
上記車両の駆動力制御装置によれば、変曲点よりもアクセル開度が小さい領域では所定関数を基準直線に対して下に凸とすることでアクセル開度の増加に応じた車両駆動力の増加を抑制し、その一方で、変曲点よりもアクセル開度が大きい運転者の加速意思が明確な領域では、所定関数を上に凸としてアクセル開度の増加に対する車両駆動力の増加量を大きくしている。この結果、運転者による加速意思が明確な変曲点を超えてアクセル開度が増加した領域でも、アクセル開度の増加に対応して車両の駆動力を増加させることができるので、アクセル開度の増加に応じて車両のジャーク（加速度の時間微分）を増加させることができる。これにより、運転者のアクセル踏込み過程における車両加速感をより明確に運転者に感じさせることができる。
【０００９】
好ましくは、本発明による車両の駆動力制御装置では、変曲点は、アクセル開度が全開状態に対して２０％以上の領域に設定される。
【００１０】
上記車両の駆動力制御装置によれば、運転者の加速意思が明確になるアクセル開度領域において、運転者に十分な加速感を与えることができる。
【００１１】
また好ましくは、本発明による車両の駆動力制御装置では、所定関数は、アクセル開度を変数とする三次関数の逆関数である。
【００１２】
上記車両の駆動装置によれば、所定関数を３次関数の逆関数として、より低い次数で実現することができるため、所定関数の設定を容易化できる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の車両の駆動力制御装置によれば、運転者のアクセル開度踏込み過程において十分な車両加速感を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下において、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下図中での同一または相当部分には同一符号を付してその説明は原則として繰返さないものとする。
【００１５】
図１は、この発明に従う車両の駆動力制御装置によって制御されるハイブリッド車両１００の概略構成を示すブロック図である。
【００１６】
図１を参照して、ハイブリッド車両１００は、バッテリ１０と、電力変換部（ＰＣＵ：Power Control Unit）２０と、電動機（モータ）３０と、エンジン４０と、動力分割機構５０と、発電機（ジェネレータ）６０と、変速機７０と、駆動輪８０ａ，８０ｂと、ハイブリッド車両１００の全体動作を制御するＥＣＵ（Electronic Control Unit）９０と、アクセルペダル装置１１０と、アクセル開度センサ１２０とを備える。
【００１７】
バッテリ１０は、充電可能な二次電池（たとえばニッケル水素またはリチウムイオン等の二次電池）から構成される。電力変換部２０は、バッテリ１０から供給された直流電圧をモータ３０駆動用の交流電圧に変換するインバータ（図示せず）を含む。このインバータは、双方向の電力変換が可能なように構成され、モータ３０の回生制動動作による発電電力（交流電圧）およびジェネレータ６０による発電電力（交流電圧）を、バッテリ１０充電用の直流電圧に変換する機能を併せ持つものとする。
【００１８】
さらに、電力変換部２０は、直流電圧のレベル変換を行なう昇降圧コンバータ（図示せず）をさらに含んでもよい。このような昇降圧コンバータを配置することにより、バッテリ１０の供給電圧よりも高電圧を振幅とする交流電圧によってモータ３０を駆動することができるので、モータ駆動効率を向上することができる。
【００１９】
エンジン４０は、ガソリン等を燃料とする内燃機関であり、燃料の燃焼による熱エネルギを駆動力となる運動エネルギに変換して出力する。動力分割機構５０は、エンジン４０からの出力を、変速機７０を介して駆動輪８０ａ，８０ｂへ伝達する経路と、ジェネレータ６０へ伝達する経路とに分割可能である。ジェネレータ６０は、動力分割機構５０を介して伝達されたエンジン４０からの出力によって回転されて発電する。ジェネレータ６０による発電電力は、電力変換部２０によって、バッテリ１０の充電電力、あるいはモータ３０の駆動電力として用いられる。
【００２０】
モータ３０は、電力変換部２０から供給された交流電圧によって回転駆動されて、その出力は、変速機７０を介して駆動輪８０ａ，８０ｂへ伝達される。また、モータ３０が駆動輪８０ａ，８０ｂの減速に伴って回転される回生制動動作時には、モータ３０は発電機として作用する。
【００２１】
アクセルペダル装置１１０は、運転者によって踏込まれるアクセルペダル１０５の踏力に応じたアクセル開度を設定する。アクセル開度センサ１２０は、アクセルペダル装置１１０と接続されて、アクセル開度ｘａに応じた出力電圧をＥＣＵ９０へ送出する。
【００２２】
ハイブリッド車両１００では、発進時および低速走行時、あるいは緩やかな坂を下るとき等の軽負荷時には、エンジン効率の低い領域を避けるために、エンジン４０の出力を用いることなく、モータ３０のみによる出力で走行する。すなわち、アクセル開度の小さい領域では、ハイブリッド車両１００は、モータ３０のみの出力により走行する。この場合には、暖機運転が必要な場合を除いてエンジン４０の運転が停止される。なお、暖機運転が必要な場合には、エンジン４０はアイドル運転される。
【００２３】
一方、アクセル開度が所定値より大きい通常走行時には、エンジン４０が始動され、エンジン４０からの出力は、動力分割機構５０によって駆動輪８０ａ，８０ｂの駆動力と、ジェネレータ６０での発電用駆動力とに分割される。ジェネレータ６０による発電電力は、モータ３０の駆動に用いられる。したがって、通常走行時には、エンジン４０による出力をモータ３０からの出力でアシストして、駆動輪８０ａ，８０ｂが駆動される。ＥＣＵ９０は、動力分割機構５０による動力分割比率を、全体の効率が最大となるように制御する。
【００２４】
さらに、高加速時には、バッテリ１０から供給される電力がモータ３０の駆動にさらに用いられて、駆動輪８０ａ，８０ｂの駆動力がさらに増加する。
【００２５】
減速および制動時には、モータ３０は、駆動輪８０ａ，８０ｂによって回転駆動されて発電する。モータ３０の回生発電によって回収された電力は、電力変換部２０によって直流電圧に変換されてバッテリ１０の充電に用いられる。さらに、車両停止時には、エンジン４０は自動的に停止される。
【００２６】
ハイブリッド車両１００では、運転者によるアクセルペダルの操作に対応した車両要求駆動力を、エンジン４０からの出力と電気エネルギを源としたモータ３０からの出力との組合せによって満足する。すなわち、車両要求に応じてエンジン４０およびモータ３０の運転を制御することにより燃費を向上させた車両運転を行なう。
【００２７】
図２は、ＥＣＵ９０による、アクセル開度に応じた車両駆動力制御装置に対応する機能部分を説明する概略ブロック図である。
【００２８】
図２を参照して、駆動力制御装置１５０は、要求駆動力算出部１５５と、駆動力制御部１６０とを含む。
【００２９】
要求駆動力算出部は、アクセル開度センサ１２０からのアクセル開度ｘａに応じて車両の要求駆動力Ｆｄを算出する。駆動力制御部１６０は、要求駆動力算出部１５５によって算出された要求駆動力Ｆｄと現在の車速とに応じて、ハイブリッド車両１００全体での出力パワーを計算し、この全体出力パワーの配分制御を行なう。すなわち、駆動力制御部１６０は、算出された目標出力パワーを満足するように、エンジン４０の動作を制御するエンジンＥＣＵ（図示せず）に対してスロットル開度指令を発し、モータ３０の動作を指示するＰＣＵ２０に対してモータトルク指令を出力し、変速機７０に対して変速比指令および／またはロックアップ指令を発生する。
【００３０】
駆動力制御部１６０による指令に従ってハイブリッド車両１００が動作することにより、運転者の要求駆動力を満足するような車両推進力が得られる。
【００３１】
図３は、図２に示した要求駆動力算出部１５５における要求駆動力の算出に用いられる関数を示す図である。
【００３２】
図３の横軸はアクセル開度ｘａを示し、縦軸は要求駆動力Ｆｄを示している。図３では、アクセル開度ｘａを全開状態に対する百分率（％）で表わす。
【００３３】
図３には、要求駆動力算出部１５５で用いられる本実施の形態に従う所定関数１９０と、比較のために示された関数１７０および関数１８０が示されている。
【００３４】
関数１７０，１８０，１９０の各々は、アクセル開度ｘａ＝０（％）を始点、アクセル開度全開に対するｘａ＝１００（％）を終点として、アクセル開度ｘａに応じた要求駆動力Ｆｄを算出する。
【００３５】
これらの関数の始点、すなわちｘａ＝０（％）において、車両要求駆動力Ｆｄはエンジンブレーキに対応する負の値に設定される。その後、アクセル開度ｘａの増加に従って、要求駆動力Ｆｄが増加するように、各関数１７０，１８０，１９０は設定される。
【００３６】
関数１７０は、始点（アクセル開度零点）および終点（アクセル開度全開点）の間を直線で結ぶ「基準直線」に対応する。以下では、関数１７０を比例関数１７０とも称する。比例関数１７０に従えば、要求駆動力Ｆｄはアクセル開度ｘａに比例して算出される。
【００３７】
関数１８０は、特許文献１の図３と同様に、アクセル開度ｘａの全範囲において基準直線１７０に対して上に凸状となるように設定されている。以下では、関数１８０を従来関数１８０とも称する。
【００３８】
これに対して、本発明の実施の形態に従う所定関数１９０は、基準直線に対する凸方向が変化する変曲点１９５を有するように設定されている。具体的には、所定関数１９０は、変曲点１９５よりもアクセル開度ｘａが小さい領域では基準直線（関数１７０）に対して下に凸状となり、その一方で、変曲点１９５よりもアクセル開度ｘａが大きい領域では基準直線に対して上に凸状となるように設定されている。この変曲点１９５は、好ましくは、運転者の加速意思が明確な場合に到達するアクセル開度に対応させて、ｘａ＝２０（％）よりも大きい領域に設けられる。
【００３９】
この結果、所定関数１９０では、変曲点１９５よりもアクセル開度が小さい領域ではアクセル開度の増加に応じた車両駆動力の増加量を抑制し、その一方で、変曲点１９５よりもアクセル開度ｘａが大きく、運転者の加速意思が明確な領域では、アクセル開度の増加に対する車両駆動力の増加量を大きくしている。
【００４０】
このような所定関数１９０は、たとえば三次関数の逆関数として最小の次数で実現することができる。この場合、アクセル開度ｘａに応じた要求駆動力Ｆｄの算出は、下記（１），（２）式に従って行なわれる。
【００４１】
Ｆｄ＝ｆ-1（ｘａ）    …（１）
ｆ（ｘａ）＝ａ・ｘａ3＋ｂ・ｘａ2＋ｃ・ｘａ＋ｄ  …（２）
なお、（２）式中のａ〜ｄは定数であり、所定関数１９０を所望の特性とするために調整可能である。
【００４２】
図４および図５には、図３に示した関数１７０〜１９０に従った要求駆動力算出時における車両の加速度およびジャーク（加速度の時間微分値）のシミュレーション結果が示される。
【００４３】
図４および図５を参照して、今回のシミュレーションでは、アクセル開度を０〜１（秒）期間は一定の初期値とし、１〜３（秒）期間でアクセル開度をこの初期値から全開状態（ｘａ＝１００（％））まで一定の割合で増加させている。３〜５（秒）期間ではアクセル開度ｘａ＝１００（％）に維持している。
【００４４】
図４では、符号１９０ｘに示すアクセル開度操作に応答して、所定関数１９０を用いて要求駆動力Ｆｄを算出した場合での車両加速度Ｆａの推移を符号１９０ａに示している。同様に、符号１７０ａは、符号１７０ｘに示すアクセル開度操作に応答して、比例関数１７０を用いて要求駆動力Ｆｄを算出した場合での車両加速度Ｆａの推移を示しており、符号１８０ａは、符号１８０ｘに示すアクセル開度操作に応答して、従来関数１８０を用いて要求駆動力Ｆｄを算出した場合での車両加速度Ｆａの推移を示している。
【００４５】
なお、符号１７０ｘ，１８０ｘ，１９０ｘでのアクセル開度初期値（０〜１（秒）期間での開度）は、各関数１７０〜１９０の使用時に１（秒）時点における車両加速度Ｆａが同一の値となるように定めている。
【００４６】
図４から理解されるように、従来関数１８０を用いて要求駆動力Ｆｄを算出した場合（加速度推移１８０ａ）には、アクセル開度ｘａの増加に応じて車両加速度Ｆａが増加する特性が得られる。ただし、加速度推移１８０ａでは、加速度の増加割合は加速度推移１９０ａと比較して大きく、加速度が飽和するタイミングも相対的に早い。したがって、加速度推移１８０ａでは、アクセル開度が小さい領域より加速度を上昇できる一方で、アクセル開度が大きい領域では、アクセル開度の増加に応答した加速度の増加を得られない可能性がある。
【００４７】
さらに、比例関数１７０を用いて要求駆動力Ｆｄを算出した場合（加速度推移１７０ａ）にも、アクセル開度ｘａの増加に応じて車両加速度Ｆａは増加するが、アクセル開度が大きい領域では、アクセル開度の増加に応答した加速度の増加が鈍くなっている。このため、運転者がアクセル踏込みに応答した加速感を得られない可能性がある。
【００４８】
一方、所定関数１９０を用いて要求駆動力Ｆｄを算出した場合（加速度推移１９０ａ）には、アクセル開度の全領域において、アクセル開度ｘａの増加に応じて車両加速度Ｆａがほぼ比例して増加する特性が得られる。特に、所定関数１９０では変曲点１９５を設けることにより、変曲点１９５よりもアクセル開度が大きい領域において、アクセル開度の増加に応答して加速度の増加を確保できるようにしている。これにより、運転者に適切な加速感を感じさせることが可能となる。
【００４９】
図５には、アクセル開度操作１９０ｘに応答して、所定関数１９０を用いて要求駆動力Ｆｄを算出した場合での車両ジャーク加速度Ｆｊの推移を符号１９０ｊに示している。同様に、符号１７０ｊは、アクセル開度操作１７０ｘに応答して、比例関数１７０を用いて要求駆動力Ｆｄを算出した場合での車両ジャークＦｊの推移を示しており、符号１８０ｊは、アクセル開度操作１８０ｘに応答して、従来関数１８０を用いて要求駆動力Ｆｄを算出した場合での車両ジャークＦｊの推移を示している。なお、アクセル開度操作１７０ｘ〜１９０ｘは、図４と同様である。
【００５０】
図５から理解されるように、従来関数１８０を用いて要求駆動力Ｆｄを算出した場合（ジャーク推移１８０ｊ）には、アクセル開度が小さい領域でジャークＦｊは飽和してしまい、運転者の加速意思が明確であるアクセル開度が大きい領域では、アクセル開度の増加に伴ってジャークＦｊはかえって減少してしまう。
【００５１】
同様に、比例関数１７０を用いて要求駆動力Ｆｄを算出した場合（ジャーク推移１７０ｊ）にも、運転者の加速意思が明確であるアクセル開度が大きい領域では、アクセル開度の増加に伴うジャークＦｊの増加が鈍くなる。
【００５２】
このため、関数１７０，１８０に従った要求駆動力Ｆｄの算出では、運転者には、アクセル開度の増加に伴う満足な加速感が得られなくなってしまう。
【００５３】
これに対して、所定関数１９０を用いて要求駆動力Ｆｄを算出した場合（ジャーク推移１９０ｊ）には、アクセル開度の全領域において、アクセル開度ｘａの増加に応じてジャークＦｊがほぼ比例して増加する特性が得られる。特に、所定関数１９０では変曲点１９５を設けることにより、変曲点１９５よりもアクセル開度が大きい領域において、アクセル開度の増加に応答してジャークの増加を確保できるようにしている。これにより、運転者に十分な加速感を感じさせることが可能となる。
【００５４】
なお、本実施の形態では、エンジンおよび電動機を駆動力源とするハイブリッド車両における要求駆動力の算出について説明したが、本発明の適用はこのような形態に限定されるものではない。すなわち、他の駆動力源の組合せによるハイブリッド車両や単一の駆動力源（エンジンのみ、電動機のみ等）を備えた車両についても、アクセル開度に応じた要求駆動力の算出を本発明に従ったものとすることができる。
【００５５】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】この発明に従う車両の駆動力制御装置によって制御されるハイブリッド車両の概略構成を示すブロック図である。
【図２】ＥＣＵによるアクセル開度に応じた車両駆動力制御装置に対応する機能部分を説明する概略ブロック図である。
【図３】要求駆動力の算出に用いられる所定関数を示す図である。
【図４】図３に示した各関数に従った要求駆動力算出時における車両加速度のシミュレーション結果を示す図である。
【図５】図３に示した各関数に従った要求駆動力算出時における車両ジャーク（加速度の時間微分値）のシミュレーション結果を示す図である。
【符号の説明】
【００５７】
１０  バッテリ、２０  電力変換部、３０  電動機（モータ）、４０  エンジン、５０  動力分割機構、６０  ジェネレータ、７０  変速機、８０ａ，８０ｂ  駆動輪、９０  ＥＣＵ、１００  ハイブリッド車両、１０５  アクセルペダル、１２０  アクセル開度センサ、１５０  駆動力制御装置、１５５  要求駆動力算出部、１６０  駆動力制御部、１７０  比例関数（基準直線）、１８０  従来関数、１９０  所定関数（本発明）、１７０ａ，１８０ａ，１９０ａ  加速度推移、１７０ｊ，１８０ｊ，１９０ｊ  ジャーク推移、１７０ｘ，１８０ｘ，１９０ｘ  アクセル開度操作、１９５  変曲点、Ｆｄ  車両駆動力。
【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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