(57)【要約】【課題】  如何なる走行条件でも適正に駆動力を制御する駆動力制御装置を提供する。【解決手段】  検出された踏み込み量APOと車速aVSPに基づいて目標加速度tACCを演算する目標加速度演算手段（４１）と、外乱（F/B出力）を、演算した目標加速度tACCに基づいて推定する外乱推定値算出手段（４２〜４６）と、検出した前後加速度と車速aVSPとに基づいて路面勾配による走行抵抗を推定する路面勾配抵抗推定値算出手段（３０）と、推定した路面勾配抵抗推定値RSlope_Est＿LPFと前述の外乱推定値との差から車両の質量変動分を推定する質量変動分推定手段（４７、図６Ｓ４）と、この質量変動分推定値ΔMと前述の目標加速度tACCとに基づき目標駆動力cTDRを設定する目標駆動力設定手段とを備えた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセル踏込量検出手段と、
車両の速度を検出する車速検出手段と、
検出された踏み込み量と車速に基づいて目標加速度を演算する目標加速度演算手段と、
車両の目標加速度を達成するために車両の駆動力を変化させる必要が生じる、車両に作用する外的要因である外乱を、演算した目標加速度に基づいて推定し、外乱推定値を算出する外乱推定値算出手段と、
車両の前後加速度を検出する前後加速度検出手段と、
検出した前後加速度と前記車速とに基づいて路面勾配による走行抵抗を推定する路面勾配抵抗推定値算出手段と、
推定した路面勾配抵抗推定値と前述の外乱推定値との差から車両の質量変動分を推定する質量変動分推定手段と、
この質量変動分推定値と前述の目標加速度とに基づき目標駆動力を設定する目標駆動力設定手段とを備えることを特徴とする車両の駆動力制御装置。
【請求項２】
前記目標加速度を前記路面勾配抵抗推定値に基づいて補正する路面勾配抵抗補正手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の車両の駆動力制御装置。
【請求項３】
前記外乱推定値算出手段は、前記目標加速度を平坦路走行時の前記車速に基づき算出される走行抵抗により補正することを特徴とする請求項１に記載の車両の駆動力制御装置。
【請求項４】
前記外乱推定値算出手段は、補正された目標加速度を検出された車速に基づき算出される実際の車体加速度により補正することを特徴とする請求項３に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】
本発明は、車両の駆動力制御装置、特に駆動力を適正に制御する車両の駆動力制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の駆動力制御装置として、一定速走行時に実エンジン出力PS0と理論エンジン出力PSinitとの差に基づいて必要馬力PSを算出して、この必要PSに応じてスロットル弁を制御する技術がある。
【０００３】
この技術について説明すると、まず、吸入空気量とエンジン回転数から特性マップを用いて実エンジン出力PS0を算出する。次に理論エンジン出力PSinitを一定速走行時の走行抵抗（転がり抵抗＋空気抵抗）より次式を用いて算出する。
【０００４】
PSinit＝(uA＋BV2)×V/E      （１）
ここで、U：ころがり抵抗係数、A：見かけ車重、B：空気抵抗係数、V：車速、E：駆動系伝達効率係数である。
【０００５】
そして、一定速走行と判断された場合に、実エンジン出力PS0と理論エンジン出力PSinitの比較を行い、実エンジン出力PS0に理論エンジン出力PSinitが一致するように（１）式の見かけの車重Aを修正する。
【０００６】
そして、必要馬力PSを見かけ車重Aとアクセル踏込み量APOに応じた要求加速度aと一定速走行時の走行抵抗（転がり抵抗＋空気抵抗）より次式を用いて算出し、この必要馬力PSに応じたスロットル開度TVOを設定する構成となっている。
【０００７】
PS＝(aA＋uA＋BV2)×VB      （２）
つまり、必要馬力PS（スロットル開度TVO）を決定する因子である見かけ重重Aが車両重量や路面勾配の変化に応じて可変するため、車両重量や路面勾配の変化に影響されることなく一定のアクセル操作量で一定車速、及び加速性能を得ることができる。
【特許文献１】特開平11-050870号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来技術では一定速走行と判断された場合にのみ、見かけ車重Aを車両重量や路面勾配の変化に応じて可変するという構成になっていたため、加速又は減速中は見かけ車重Aを車両重量や路面勾配の変化に応じて可変することができない。そのため、たとえば、加速又は減速中に路面勾配が変化してしまった場合、見かけ車重Aが可変することがないのでアクセル操作量に対して駆動力の過不足を生じてしまうという問題があった。
【０００９】
本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたものであり、走行条件にかかわらず車両の駆動力を適正に制御する駆動力制御装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、検出された踏み込み量と車速に基づいて目標加速度を演算する目標加速度演算手段と、車両の目標走行性能を達成するために車両の駆動トルクを変化させる必要が生じる、車両に作用する外的要因である外乱を、演算した目標加速度に基づいて推定する外乱推定値算出手段と、検出した前後加速度と車速とに基づいて路面勾配による走行抵抗を推定する路面勾配抵抗推定手段と、推定した路面勾配抵抗推定値と前述の外乱推定値との差から車両の質量変動分を推定する質量変動分推定手段と、この質量変動分推定値と前述の目標加速度とに基づき目標駆動力を設定する目標駆動力設定手段とを備えた。
【発明の効果】
【００１１】
本発明では、車両の質量変動分を外乱推定値と路面勾配抵抗推定値とから求め、この質量変動分と目標加速度とに基づいて目標駆動力を設定するため、加減速時に路面勾配が変動してもそれに伴う質量変化を推定し、目標加速度を設定するので、駆動力が不足することなく、適切な加速性を維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１３】
図１は、本発明の駆動力制御装置のシステム構成を示す図である。
【００１４】
制御開始スイッチ（以下、スイッチをSWと示す）１は、駆動力制御を実行するか否かを検出する。制御SW１はドライバーの意思により駆動力制御を行うかどうかを選択するためのスイッチで、SWオン状態の場合は、駆動力制御実行と判断する。SWオフの場合は、駆動力制御を停止する。
【００１５】
ブレーキSW２は、ドライバーがブレーキを踏んでいるか否かを検出する。ブレーキを踏んでいる場合、オン状態となる。ブレーキを離している場合、オフ状態となる。
【００１６】
車速センサ３は、タイヤの回転数から車両の実車速aVSPを検出する。
【００１７】
前後方向加速度センサ４は、車両の進行方向に設置され、車両前後方向加速度と路面勾配抵抗の和を出力する。
【００１８】
アクセル開度センサ５は、ドライバーのアクセル踏込み量APOを検出する。
【００１９】
トランスミッションコントロールユニット（以下、コントロ−ルユニットをECUと示す）６は、駆動力制御ECU１０に対し、実変速比aRATIOを出力する。
【００２０】
駆動力制御ECU１０は、マイクロコンピューターとその周辺部品により構成され、制御周期（例えば１０ms）毎に前述の制御開始SW１、ブレーキSW２、車速センサ３、前後方向加速度センサ４、アクセル開度センサ５、トランスミッションECU６からの信号を取込んで、エンジンECU７、トランスミッションECU６に指令値を出力する。駆動力制御ECU１０は、図１に示すように、マイクロコンピューターのソフトウェア形態により構成される制御開始判定部２０、路面勾配抵抗推定部３０、駆動力制御部４０、駆動力配分部５０を備えている。
【００２１】
駆動力制御ECU１０は、図示しないスロットル弁とトランスミッションを制御することによって、加速度を制御する。ここでスロットル弁は、いわゆる電制スロットル弁であって、アクセルの踏み込み量APOと異なる開度制御が可能である。
【００２２】
エンジンECU７は、駆動力制御ECU１０から出力されたエンジントルク指令値cTEをもとにスロットル開度TVOを算出し、スロットルアクチュエータ（以下、アクチュエータをACTRと示す）８にスロットル開度信号を出力する。スロットルACTR８は、スロットル開度信号に従ってエンジンのスロットルバルブを調整する。トランスミッションECU６は、駆動力制御ECU１０から出力された変速比指令値cRATIOをもとに変速機の変速比を調整する。
【００２３】
以下、駆動力制御ECU１０を構成する各部を説明する。
《制御開始判定部》
まず制御開始判定部２０では、駆動力制御の実行を判定するための制御実行判定フラグを設定する。制御開始判定部２０の動作を図２に示したフローチャートに基づいて説明する。ステップ１（図では、Ｓ１と略記する。以下同様）では、制御開始SW１からの信号を取込んでSWがオン状態であるか、オフ状態であるかを判定する。オン状態である場合はステップ２へ進み、オフ状態である場合はステップ４へ進む。ステップ２では、ブレーキSW２からの信号を取込んでSWがオン状態であるか、オフ状態であるかを判定する。オン状態である場合はステップ４へ進み、オフ状態である場合はステップ３へ進む。ステップ３では制御実行フラグfSTARTを１とし、処理を終了する。ステップ４では制御実行フラグfSTARTを０とし、処理を終了する。
【００２４】
制御実行フラグfSTARTが０の場合、駆動力制御は停止される。ドライバーがブレーキを踏んでいる場合は、スロットル開度と変速比では目標加速度tACCに実車体加速度aACCを追従させることができないため、フラグを０とし、制御を停止する。制御実行フラグが１の場合、制御実行となる。
【００２５】
制御実行フラグfSTARTは、駆動力制御ECU１０からトランスミッションECU６、エンジンECU７に出力され、トランスミッションECU６、エンジンECU７はフラグに従って以下のように制御される。
【００２６】
制御実行フラグfSTARTが１の場合、トランスミッションECU６は駆動力制御実行状態と判定し、駆動力制御ECU１０から出力された変速比指令値cRATIOに変速比を設定する。制御実行フラグfSTARTが０の場合、トランスミッションECU６は駆動力制御停止状態と判定し、アクセル踏込み量APOと実車速aVSPに応じた変速比を設定する。
【００２７】
同様に制御実行フラグfSTARTが１の場合、エンジンECU７は駆動力制御実行状態と判定し、駆動力制御ECU１０から出力されたエンジントルク指令値cTEに基づいたエンジントルクを出力するようにスロットルACTR８を制御する。制御実行フラグfSTARTが０の場合、エンジンECU７は駆動力制御停止状態と判定し、アクセル踏込み量APOに応じたエンジントルクを出力するようにスロットルACTR８を制御する。
《路面勾配抵抗推定部》
路面勾配抵抗推定部３０は図３に示すように前後方向加速度センサ出力LPF処理部３１、車体加速度推定部３２、路面勾配抵抗推定値LPF処理部３３より構成され、前後方向加速度センサ出力値、実車速から路面勾配抵抗トルクを推定する。
【００２８】
前後方向加速度センサ出力LPF処理部３１は前後方向加速度センサ出力値に、たとえば図３に示すようなローパスフィルタ処理を施した前後方向加速度センサ出力LPF値GLPF[m/s2]を演算する。
【００２９】
車体加速度推定部３２は、実速度aVSPよりたとえば図３に示すようなフィルターを用いて車体加速度推定値aACC１[m/s2]を算出する。
【００３０】
ここで、前後方向加速度センサ出力LPF値GLPFより車体加速度推定値aACC１を差引くことで路面勾配推定値RSlope_Est[m/s2]を演算する。
【００３１】
路面勾配抵抗推定値LPF処理部３３は、路面勾配抵抗推定値RSlope_Estにたとえば図３に示すようなローパスフィルタ処理を施した路面勾配抵抗推定LPF値RSlope_Est_LPFを演算する。
《駆動力制御部》
駆動力制御部４０は、図４に示すように目標加速度マップ４１、エンジンモデル４２、走行抵抗マップ４３、目標加速度フィルタ処理４４、車体加速度推定演算４５、フィードバック補償器４６（以下、フィードバックをF/Bと示す）、車両質量変動分推定４７、路面勾配抵抗分補正演算４８より構成され、アクセル踏込み量APO、実車速aVSP、制御実行フラグfSTART、路面勾配抵抗推定LPF値RSlope_Est_LPFを取込み、駆動トルク指令値cTDRを算出する。
【００３２】
目標加速度マップ４１は、アクセル踏込み量APOと実車速aVSPから図５に示すマップをもとに目標加速度tACCを決定する。図５に示されるように目標加速度tACCは、アクセル踏込み量APOが大きいほど大きくなる。また車速VSPが高くなるほどギア比は高くなるため、図５では同じアクセル踏込み量APOであれば、車速VSPが高いほど目標加速度tACCは小さくなるように設定されている。
【００３３】
駆動力制御部４０に設けられた規範モデルGR(s)はエンジンモデル４２、走行抵抗マップ４３、目標加速度フィルタ処理４４より構成され、前述の目標加速度tACCから規範加速度rACCを演算する。この規範モデルGR(s)は平坦路を走行している車両の特性を定義している。
【００３４】
制御対象の車両モデルは、駆動トルク指令値cTDRを操作量とし、加速度aACCを制御量としてモデル化することによって、車両のパワートレインの挙動は図１０に示す簡易非線形モデルで表すことができる。図１０は平坦路を走行している車両の特性を定義している。よって走行抵抗は、車両の転がり抵抗と空気抵抗となる。ここでLは無駄時間を表す。ただし、制御対象の特性にはパワートレイン系の遅れによる無駄時間も含まれることになり、使用するアクチュエータやエンジンによって無駄時間Lは変化する。
【００３５】
エンジンモデル４２は、目標加速度tACCを入力し、下式に示されるように時定数tau_Emの一次遅れと制御対象と同じ無駄時間Lが設定される無駄時間処理を施す。
【００３６】
【数３】
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【００３７】
走行抵抗マップ４３は、実車速aVSPを入力とし、走行抵抗[M/s2]を出力する。走行抵抗は制御対象の転がり抵抗と空気抵抗を設定している。
【００３８】
目標加速度フィルタ処理部４４は、無駄時間処理を施した目標加速度tACCと走行抵抗との差を車体加速度推定演算４５で算出される車体加速度推定値aACCと位相をそろえるため、図４で示されるローパスフィルタ処理を実行し、規範加速度rACCとして出力する。
【００３９】
車体加速度推定演算４５は実車速aVSPからたとえば図４に示すようなフィルターを用いて実際の加速度を推定した車体加速度推定値aACCを演算する。
【００４０】
F/B補償器４６は、規範加速度rACCと車体加速度推定値aACCとの偏差に基づき、規範加速度rACCに車体加速度推定値aACCが一致するようF/B出力を算出する。F/B出力により路面勾配抵抗やモデル化誤差（車両重量変化）による外的影響（外乱）を抑える。F/B補償器の一例として図４に示されている比例ゲインKP、積分ゲインKIからなるPI補償器がある。ここで外乱とは、車両の目標走行性能を達成するために車両の駆動トルクを変化させる必要が生じる、車両に作用する外的要因であり、具体的には路面勾配変化、車両の重量変化や走行抵抗が考えられる。
【００４１】
駆動トルク指令値cTDRは、フィードフォワード出力（以下、フィードフォワードをF/Fと示す）に上記F/B出力を加算することで算出される。F/F出力は目標加速度tACCに対し、後述する路面勾配抵抗補正演算４８にて算出された路面抵抗分補正値Rslope_HOSEIを加えた値に車両質量M＋ΔM、タイヤ有功半径Rtをかけることで算出される。車両質量変動分△Mは後述する路面勾配抵抗分補正演算４８にて算出される。
【００４２】
以上よりF/B補償器４６は、路面抵抗分補正値RSlope_HOSEIと路面勾配抵抗実値の偏差、M＋ΔMと車両質量実値との偏差を補償することができる。
《車両質量変動分推定》
図６は、車両質量変動分推定４７の動作を説明するフローチャートである。以下この図の簡単な説明を示す。
【００４３】
ステップ１１では、制御実行フラグfSTARTを取込んで制御実行中であるかどうかを判断する。制御実行中である場合、ステップ１２に進む。制御実行中でない場合、ステップ１６に進む。
【００４４】
ステップ１２では、規範加速度rACCと車体加速度推定値aACCとの差である加速度偏差eACCを取込んで加速度偏差eACCが０であるかどうか判断する。加速度偏差eACCが０であると判断された場合、ステップ１３に進む。加速度偏差eACCが０でないと判断された場合、ステップ１６に進む。ステップ１３では、完了フラグがセットされているか否かを判定する。まだセットされていない場合は、ステップ１４へ進む。セットされている場合はステップ１６へ進む。
【００４５】
F/B出力より加速度偏差eACCが０となった場合、F/B出力＝△M×rACC＋路面勾配抵抗となる。このことより、次に示すステップ１４の処理にて△Mを算出することができる。
【００４６】
ステップ１４では、F/B補償器４６の出力をトルク変換したF/B出力を読み込み、F/B出力から路面勾配抵抗推定LPF値RSlope_Est_LPFトルク換算値を差し引いた値とタイヤ有効半径Rtと規範加速度rACCとから車両質量変動分△Mを算出する。
【００４７】
ステップ１５では、完了フラグをセットする。
【００４８】
ステップ１６では、推定が完了していないため、△Mを０とする。
《路面勾配抵抗分補正演算》
図７は、路面勾配抵抗分補正演算４８の動作を説明するフローチャートである。以下この図の簡単な説明を示す。以下に示すように路面勾配分補正値RSlope_HOSEIは、F/B補償器４６との干渉を防ぐため、制御実行、（ブレーキ操作による）制御停止の切替時に更新される。
【００４９】
ステップ２１では、制御実行フラグfSTARTが変化したかどうかを判定する。変化した場合、ステップ２２へ進む。変化していない場合は、ステップ２３へ進む。
【００５０】
ステップ２２では路面勾配分補正値RSlope_HOSEIを路面勾配抵抗推定部３０の出力である路面勾配抵抗推定LPF値RSlope_Est＿LPFで更新する。
【００５１】
ステップ２３では路面勾配分補正値RSlope_HOSEI、前回値保持とする。
《駆動力分配部》
駆動力分配部５０について図８をもとに説明する。駆動力分配部５０では、実車速aVSP、駆動トルク指令値cTDR、実変速比aRATIOを入力として、変速比指令値cRATIOとエンジントルク指令値cTEを算出する。
【００５２】
変速比指令値cRATIOについては、変速比指令値設定部５１にて算出される。変速比指令値設定部５１では、図９に示されるマップを用いて駆動トルク指令値cTDRと駆動輪速Avapから変速比指令値cRATIOを決定する。尚、図９は無段変速機を用いた場合のマップを示している。
【００５３】
エンジントルク指令値算出部５２では、駆動トルク指令値cTDRと実変速比aRATIOより下式に従ってエンジントルク指令値cTEを算出する。
【００５４】
駆動力分配部５０にて算出された変速比指令値cRATIOは、図１に示される通り、トランスミッションECU６へ出力される。エンジントルク指令値cTEは、エンジンECU７へ出力される。
【００５５】
これまで説明してきたように本発明の車両の駆動力制御装置は、検出された踏み込み量APOと車速aVSPに基づいて目標加速度tACCを演算する目標加速度演算手段（４１）と、外乱（F/B出力）を、演算した目標加速度tACCに基づいて推定する外乱推定値算出手段（４２〜４６）と、検出した前後加速度と車速aVSPとに基づいて路面勾配による走行抵抗を推定する路面勾配抵抗推定値算出手段（３０）と、推定した路面勾配抵抗推定値RSlope_Est＿LPFと前述の外乱推定値との差から車両の質量変動分を推定する質量変動分推定手段（４７、図６Ｓ４）と、この質量変動分推定値ΔMと前述の目標加速度tACCとに基づき目標駆動力cTDRを設定する目標駆動力設定手段とを備えた。これにより、車両質量変動分を外乱推定値と路面勾配抵抗推定値とから求め、この質量変動分と目標加速度とに基づいて目標駆動力を設定するため、加減速時に路面勾配が変動してもそれに伴う質量変化を推定し、目標加速度を設定するので、駆動力が不足することなく、適切な加速性を維持することができる。
【００５６】
また、目標加速度tACCを路面勾配抵抗推定値RSlope_Est＿LPFに基づいて補正する路面勾配抵抗補正手段（４８）を備えたので、目標加速度tACCを路面勾配抵抗分で補正することができ、目標加速度を精度よく設定することができる。
【００５７】
また、外乱推定値算出手段（４３）は、目標加速度tACCを平坦路走行時の車速に基づき算出される走行抵抗により補正する（補正された目標加速度rACC）ため、目標加速度tACCを平坦路走行時の走行抵抗により補正し、目標加速度の精度を向上することができる。
【００５８】
また、外乱推定値算出手段（４５）は、補正された目標加速度rACCを、検出された車速aVSPに基づき算出される実際の車体加速度aACCにより補正するため、加減速状態であっても目標加速度rACCと車体加速度aACCとの差により外乱を推定することができ、アクセル踏み込み量に対して適正な駆動力を供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本実施例のシステム全体構成図である。
【図２】制御開始判定部についての動作を示したフローチャートである。
【図３】路面勾配抵抗推定部の詳細なブロック図である。
【図４】駆動力制御部の詳細なブロック図である。
【図５】目標加速度マップにて用いられる目標駆動トルク算出マップの一例である。
【図６】車両質量変動分推定についての動作を示したフローチャートである。
【図７】路面勾配抵抗分補正演算についての動作を示したフローチャートである。
【図８】駆動力配分部の詳細なブロック図である。
【図９】変速比指令値設定部にて用いられる変速比算出マップの一例である。
【図１０】駆動力制御部の制御対象ブロック図である。
【符号の説明】
【００６０】
１  制御開始SW
２  ブレーキSW
３  車速センサ
４  前後方向加速度センサ
５  アクセル開度センサ
６  トランスミッションECU
７  エンジンECU
８  スロットルACTR
１０  駆動力制御ECU
２０  制御開始判定部
３０  路面勾配抵抗推定部
３１  前後方向加速度センサ出力LPF処理部
３２  車体加速度推定部
３３  路面抵抗勾配推定値LPF処理部
４０  駆動力制御部
４１  目標加速度マップ
４２  エンジンモデル
４３  走行抵抗マップ
４４  フィルタ処理部
４５  車体加速度推定演算部
４６  F/B補償器
４７  車両質量変動分推定部
４８  路面勾配抵抗分補正演算部
５０  駆動力分配部
５１  変速比指令値設定部
５２  エンジントルク指令値算出部
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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